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La glucólisis es la vía bioquímica fundamental que convierte la glucosa, un azúcar de seis carbonos, en moléculas ricas en energía en prácticamente todas las células vivas. En todo el árbol de la vida, desde las bacterias unicelulares hasta los mamíferos marinos más grandes, las células dependen de este proceso para extraer energía utilizable de la glucosa.
En eucariotas (animales, plantas, protistas, hongos), la glucólisis es la primera de tres etapas de la respiración celular. En los procariotas (bacterias y arqueas), es la única vía para la oxidación de la glucosa porque sus células carecen de los orgánulos necesarios para la respiración aeróbica completa.
La reacción general es:
C6H12O6 + 2 NAD + + 2 ADP + 2 Pi → 2 CH3(C=O)COOH + 2 ATP + 2 NADH + 4 H + + 2 H2O
Esta ecuación muestra que una molécula de glucosa, dos moléculas del transportador de electrones oxidado NAD + , el difosfato de adenosina (ADP) y el fosfato inorgánico (Pi) se transforman en dos moléculas de piruvato, dos ATP, dos NADH reducido, protones y agua. En particular, no hay oxígeno, lo que subraya que la glucólisis puede ocurrir de forma anaeróbica.
La glucosa es un monosacárido, un azúcar indivisible con la fórmula CnH2nOn. Circula en la sangre, se almacena como glucógeno en el hígado y los tejidos musculares y se moviliza durante el ejercicio de alta intensidad. Los atletas utilizan la carga de carbohidratos para maximizar las reservas de glucógeno en grupos de músculos específicos, mejorando la resistencia y el rendimiento.
El trifosfato de adenosina (ATP) es la moneda energética universal de la vida. El objetivo del metabolismo de la glucosa es sintetizar ATP aprovechando la energía química liberada cuando se escinden los enlaces de glucosa. Durante el ejercicio moderado, el cuerpo oxida preferentemente la glucosa porque produce más ATP por molécula que los ácidos grasos.
Las enzimas (catalizadores proteicos altamente específicos) impulsan las diez reacciones de la glucólisis. Cada enzima, denominada así por su sustrato y terminada en “‑asa”, garantiza una conversión rápida y regulada de los intermediarios. Por ejemplo, la fosfoglucosa isomerasa convierte la glucosa-6-fosfato en fructosa-6-fosfato.
La glucosa ingresa a la célula y se fosforila a glucosa-6-fosfato, atrapándola en su interior. Luego se isomeriza a fructosa-6-fosfato y se fosforila nuevamente a fructosa-1,6-bifosfato. Estos dos pasos de consumo de ATP constituyen la fase de "inversión", que cuesta 2 ATP por molécula de glucosa.
La fructosa-1,6-bisfosfato se escinde en dos fragmentos de tres carbonos:dihidroxiacetona fosfato (DHAP) y gliceraldehído-3-fosfato (G3P). DHAP se convierte rápidamente en G3P, por lo que a partir de aquí cada reacción ocurre dos veces por glucosa.
El G3P se oxida a 1,3‑difosfoglicerato, transfiriendo electrones a NAD + para formar NADH. La fosforilación posterior a nivel de sustrato genera cuatro ATP (dos por G3P). Después de contabilizar la inversión inicial de 2 ATP, el rendimiento neto es de 2 ATP por glucosa.
Los productos intermedios progresan hasta el 3‑fosfoglicerato, el 2‑fosfoglicerato, el fosfoenolpiruvato y, finalmente, el piruvato.
En los eucariotas, el piruvato ingresa a las mitocondrias en condiciones aeróbicas para alimentar el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones, produciendo ATP adicional. En condiciones hipóxicas o de alta intensidad, el piruvato se reduce a lactato a través de la lactato deshidrogenasa, regenerando NAD + y permitir que continúe la glucólisis, un proceso conocido como fermentación del ácido láctico.
La respiración aeróbica comprende el ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico) y la cadena de transporte de electrones (ETC). La ETC, ubicada en la membrana mitocondrial interna, impulsa la fosforilación oxidativa, generando la mayor parte del ATP.
La reacción neta de la respiración celular completa es:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 +6H2 O + 38 ATP
De los 38 ATP, 2 proceden de la glucólisis, 2 del ciclo de Krebs y 34 del ETC.
