La glicólisis es una vía metabólica fundamental en el organismo, encargada de la degradación de la glucosa en el citoplasma de las células para producir energía en forma de ATP, junto con piruvato o lactato según las condiciones metabólicas. Es una de las etapas iniciales del metabolismo de los carbohidratos y constituye un proceso central en la generación de energía, tanto en condiciones anaerobias como aerobias.
Definición y características de la glicólisis
La glicólisis es un proceso citoplasmático universal que ocurre en prácticamente todas las células, desde organismos unicelulares hasta células de mamíferos. Se caracteriza por:
- Degradación de glucosa: La molécula de glucosa (C6H12O6) se convierte en dos moléculas de piruvato.
- Generación de energía: Se producen moléculas de ATP y NADH, que son utilizadas para otros procesos metabólicos.
- Condiciones anaerobias y aerobias: Puede desarrollarse en ausencia de oxígeno (anaerobia) o en presencia de oxígeno (aerobia).
El proceso consta de 10 reacciones enzimáticas que se dividen en dos fases: la fase de inversión de energía y la fase de obtención de energía.
Fases de la glicólisis
Fase de inversión de energía
En esta fase, la glucosa se activa mediante la inversión de ATP, preparando la molécula para su posterior ruptura. Las reacciones clave son:
- Fosforilación de la glucosa: La enzima hexoquinasa cataliza la conversión de glucosa a glucosa-6-fosfato, utilizando ATP como donador de fosfato.
- Isomerización: La glucosa-6-fosfato se convierte en fructosa-6-fosfato mediante la enzima fosfoglucosa isomerasa.
- Fosforilación de fructosa-6-fosfato: La enzima fosfofructoquinasa-1 (PFK-1) convierte la fructosa-6-fosfato en fructosa-1,6-bisfosfato, utilizando otra molécula de ATP.
- Escisión de fructosa-1,6-bisfosfato: La enzima aldolasa rompe la fructosa-1,6-bisfosfato en dos moléculas de triosas fosfato: gliceraldehído-3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato.
- Interconversión de triosas: La enzima triosa fosfato isomerasa convierte la dihidroxiacetona fosfato en gliceraldehído-3-fosfato.
Fase de obtención de energía
En esta fase, las moléculas de gliceraldehído-3-fosfato se oxidan, liberando ATP y NADH. Las reacciones clave son:
- Oxidación y fosforilación: El gliceraldehído-3-fosfato se oxida a 1,3-bisfosfoglicerato por la acción de la enzima gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa, generando NADH.
- Generación de ATP: La enzima fosfoglicerato quinasa cataliza la conversión de 1,3-bisfosfoglicerato a 3-fosfoglicerato, produciendo ATP.
- Conversión a fosfoenolpiruvato: El 3-fosfoglicerato se convierte en fosfoenolpiruvato mediante reacciones catalizadas por la mutasa y la enolasa.
- Formación de piruvato: La enzima piruvato quinasa convierte el fosfoenolpiruvato en piruvato, generando otra molécula de ATP.
Balance energético de la glicólisis
El balance neto de la glicólisis a partir de una molécula de glucosa es:
- Consumo de 2 moléculas de ATP en la fase de inversión.
- Producción de 4 moléculas de ATP en la fase de obtención de energía.
- Generación de 2 moléculas de NADH.
- Obtención de 2 moléculas de piruvato.
El balance energético neto es de 2 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa metabolizada.
Importancia fisiológica de la glicólisis
La glicólisis es un proceso central en el metabolismo celular debido a sus múltiples funciones fisiológicas:
- Producción de energía rápida: Es la principal fuente de ATP en condiciones anaerobias y durante la actividad física intensa.
- Precursor de otras rutas metabólicas: El piruvato generado puede convertirse en acetil-CoA para entrar en el ciclo de Krebs o en lactato en condiciones anaerobias.
- Intermediarios metabólicos: Los productos de la glicólisis se utilizan en la síntesis de aminoácidos, ácidos grasos y otros compuestos esenciales.
Regulación de la glicólisis
La glicólisis está regulada por enzimas clave que actúan como puntos de control metabólico:
Hexoquinasa
Inhibe la fosforilación de glucosa en respuesta a niveles elevados de glucosa-6-fosfato.
Fosfofructoquinasa-1 (PFK-1)
Es el principal punto de regulación. Es inhibida por ATP y activada por AMP y fructosa-2,6-bisfosfato.
Piruvato quinasa
Se regula por ATP, acetil-CoA y fructosa-1,6-bisfosfato, adaptando la glicólisis a las necesidades energéticas.
Relación entre glicólisis y otras rutas metabólicas
La glicólisis está conectada con otras vías metabólicas, como:
- Gluconeogénesis: Proceso inverso a la glicólisis que sintetiza glucosa a partir de piruvato.
- Ciclo de Krebs: El piruvato se convierte en acetil-CoA, que entra en el ciclo para generar energía adicional.
- Fermentación láctica: En ausencia de oxígeno, el piruvato se reduce a lactato para regenerar NAD+.
Importancia clínica de la glicólisis
Alteraciones en la glicólisis pueden causar enfermedades metabólicas, como:
- Cáncer: Las células tumorales aumentan la glicólisis anaerobia, un fenómeno conocido como el efecto Warburg.
- Acidosis láctica: Exceso de producción de lactato debido a una glicólisis anaerobia sostenida.
© Clínica Universidad de Navarra 2023
