(Ciencias de Joseleg)(Biología)(Introducción y biología celular)(La glucólisis y las fermentaciones)(Introducción)(Generalidades de la glucólisis)(Historia del estudio de la glucólisis)(Moléculas involucradas en la glucólisis)(Etapa preparatoria de la glucólisis)(Etapa de recompensa de la glucólisis)(Cálculos energéticos de la glucólisis)(Regulación de la glucólisis)(Fermentación láctica)(Fermentación alcohólica)(Referencias bibliográficas)(Versión documento word)
La importancia de la glucólisis consiste en su relativa
sencillez, a diferencia de las rutas como la respiración oxidante o la
fotosíntesis, no se requiere de tantas enzimas o de que estas estén formando
conglomerados para funcionar. De hecho, resulta interesante que todas las
reacciones de la glucólisis ocurren en el medio acuoso del citoplasma donde por
lo general la acción de las enzimas no es tan eficiente. Otro de los aspectos importantes de la
glucólisis es su ubicuidad, virtualmente todo ser vivo de la actualidad posee
las enzimas necesarias para llevarla a cabo, por lo que pudiera decirse que
esta ruta metabólica podría poseer elevancias a nivel de la química prebiótica.
Por otro lado la ganancia energética de la glucolisis es bastante limitada,
pero esto se explica porque deja el proceso de oxidación a medias, y listo para
ingresar en otras rutas metabólicas.
La glucólisis también está relacionada con un
anabolismo/reducción, lo cual no es extraño ya que una reducción siempre está
acompañada de una oxidación, del mismo modo en los metabolismos un catabolismo
siempre estará acompañado por un anabolismo y viceversa, análogamente el
proceso vital funciona por el acoplamiento de ambos procesos como si fuera un
jin/jang taoísta. En concreto el anabolismo del que hablamos es la síntesis de
ATP a partir de ADP o cAMP “AMP cíclico es un indicador de baja energía, muy
muy baja energía hay que recalcar” y iones fosfato. Como ambas reacciones están
acopladas una ruta no puede ir “glucolisis” si no están presentes los materiales
de la otra tal como lo observaron Arthur Harden y William Young en 1905 cuando
estaban estudiando la producción de gas carbónico por parte de la levadura, de
un momento la producción de gas se detenía por la falta de fosfato en la
solución. Así pues uno de los productos fundamentales de la glucólisis deberá
ser ATP la unidad de porte de energía instantánea de las células.
Los carbohidratos están ampliamente distribuidos en plantas
y animales. Tienen importantes funciones estructurales y metabólicas. En las
plantas, la glucosa se sintetiza a partir de dióxido de carbono y agua por
fotosíntesis, y se almacena como almidón o se utiliza para sintetizar la
celulosa de las paredes celulares de las plantas. Los animales pueden
sintetizar carbohidratos a partir de aminoácidos, pero la mayoría se derivan en
última instancia de las plantas. La glucosa es el carbohidrato más importante;
La mayoría de los carbohidratos dietéticos se absorben en el torrente sanguíneo
como la glucosa formada por hidrólisis de almidón dietético y disacáridos, y
otros azúcares se convierten en glucosa en el hígado.
La glucosa es el principal combustible metabólico de los
mamíferos (excepto los rumiantes) y un combustible universal del feto. Es el precursor
para la síntesis de todos los otros carbohidratos en el cuerpo, incluyendo el
glucógeno para el almacenaje; Ribosa y desoxirribosa en ácidos nucleicos;
Galactosa en lactosa de leche, en glicolípidos, y en combinación con proteínas
en glicoproteínas y proteoglicanos. Las enfermedades asociadas con el
metabolismo de los carbohidratos incluyen diabetes mellitus, galactosemia,
enfermedades de almacenamiento de glucógeno e intolerancia a la lactosa.
Dado que la glucosa es la base de nuestra discusión, vale la
pena exponer algunos hechos del lenguaje químico se ha de emplear. En primera
instancia hay que estar pendiente de la estructura molecular:
A la izquierda tenemos la estructura de hemiacetal de la glucosa
con carbonos implícitos, y a la derecha con carbonos explícitos.
Las fórmulas en anillo (1) serán denominadas hemiacetales, anillos o ciclos.
A la izquierda tenemos la estructura lineal de la glucosa con
carbonos implícitos, y a la derecha con carbonos explícitos.
Mientras que la estructura lineal (2)
será más útil para explicar el punto de corte, que es precisamente la idea
central de la glucolisis. En química orgánica se acostumbra que las fórmulas de
esqueleto simplifican los carbonos del esqueleto molecular que pasan a ser
simbolizados por los vértices y los hidrógenos unidos a ellos, mientras que
grupos funcionales como el ion óxido(2-) y el grupo hidroxilo(1-) si deben ser
representados.
3
En el diagrama anterior podemos ver un resumen de como el
azúcar glucosa de 6 carbonos es oxidado a dos moléculas de 3 carbonos llamada
ácido pirúvico. Otro detalle a tener en cuenta es que dependiendo de la fuente
los ácidos orgánicos pueden ser denominados en su forma ácida como ácido
pirúvico o en su forma iónica como piruvato.
4
Ionización del ácido pirúvico en piruvato(1-).
En realidad, ambas están en lo correcto y equivocadas. El
ácido pirúvico como los ácidos orgánicos simplemente se disocian parcialmente
de un hidrógeno, por lo que existen ambas en estado de equilibrio químico, sin
embargo, para simplificar la discusión simbolizaremos a estos ácidos orgánicos
únicamente en sus formas ácidas, ya que de ese modo se puede apreciar con más
claridad el grupo funcional de ácido carboxílico.
La glucosa ocupa una posición central en el metabolismo de
plantas, animales y muchos microorganismos. Es relativamente rica en energía
potencial y, por lo tanto, es un buen combustible; La oxidación completa de la
glucosa a dióxido de carbono y agua se produce con un cambio estándar de
energía libre de -2,840 kJ / mol. Al almacenar glucosa como un polímero de alto
peso molecular como el almidón o el glucógeno, una célula puede almacenar
grandes cantidades de unidades de hexosas mientras mantiene una osmolaridad
citosólica relativamente baja. Cuando aumenta la demanda de energía, estos
polímeros de almacenamiento intracelular pueden liberar glucosa y utilizarla
para producir ATP, ya sea aeróbicamente o anaeróbicamente.
La glucosa no solo es un excelente combustible, también es
un precursor notablemente versátil, capaz de suministrar una gran variedad de
intermedios metabólicos para reacciones biosintéticas. Una bacteria como Escherichia coli puede obtener de la
glucosa los esqueletos de carbono para cada aminoácido, nucleótido, coenzima,
ácido graso u otro intermediario metabólico que necesita para crecer. Un
estudio exhaustivo del destino metabólico de la glucosa abarcaría cientos o
miles de transformaciones. En animales y plantas vasculares, la glucosa tiene
cuatro destinos principales: puede ser
(1) utilizada en la síntesis de polisacáridos complejos
destinados al espacio extracelular integrados en la membrana como
glucoproteínas o glicolípidos;
(2) almacenado en células (como un polisacárido o como
sacarosa);
(3) oxidado a un compuesto de tres carbonos (piruvato)
mediante glucólisis para proporcionar ATP e intermedios metabólicos; o
(4) oxidado a través de la ruta del fosfato de pentosa
(fosfogluconato) para producir ribosa 5-fosfato para la síntesis de ácido
nucleico y NADPH para procesos biosintéticos reductores.
Los organismos que no tienen acceso a la glucosa de otras
fuentes deben hacerla. Los organismos fotosintéticos producen glucosa
reduciendo primero el CO2 atmosférico en triosas, luego convirtiendo
las triosas en glucosa. Las células no fotosintéticas producen glucosa a partir
de precursores más simples de tres y cuatro carbonos mediante el proceso de
gluconeogénesis, invirtiendo efectivamente la glucólisis en una vía que utiliza
muchas de las enzimas de la propia glucólisis.
No hay comentarios:
Publicar un comentario