Por Kevin Beck, actualizado el 30 de agosto de 2022

La glucosa es el combustible esencial que alimenta cada célula viva. Cuando el azúcar de seis carbonos cruza la membrana plasmática, se fosforila inmediatamente y forma glucosa-6-fosfato (G-6-P). El fosfato agregado lleva una carga negativa, atrapando la molécula dentro del citoplasma y preparando el escenario para la síntesis de ATP.

Glucosa en la célula:una descripción general rápida

También conocida como dextrosa en contextos no biológicos y azúcar en sangre en entornos clínicos, la glucosa (C₆ H₁₂ O₆ ) es un sustrato metabólico clave. En un adulto típico, la glucosa en sangre tiene un promedio de 100 mg/dl, lo que equivale aproximadamente a 4 g de azúcar circulando en 4 litros de sangre.

Procariotas versus eucariotas

Las células procarióticas carecen de mitocondrias, por lo que dependen casi por completo de la glucólisis para generar energía. Las células eucariotas, por el contrario, aprovechan tanto la glucólisis como el sistema de fosforilación oxidativa mitocondrial para producir mucho más ATP por molécula de glucosa.

La vía glicolítica

La glucólisis consta de diez reacciones catalizadas por enzimas que dividen una molécula de glucosa en dos moléculas de piruvato, produciendo un rendimiento neto de dos ATP y dos NADH:

C₆ H₁₂ O₆ → 2C₃ H₄ O₃ + 2ATP + 2NADH

A continuación se muestra un recorrido conciso del camino.

Primeros pasos

• Glucosa → G‑6‑P (a través de hexoquinasa); ATP → ADP.
• G‑6‑P → F‑6‑P (fosfoglucosa isomerasa).
• F‑6‑P → F‑1,6‑BPG (fosfofructocinasa); otro ATP consumido.
• F‑1,6‑BPG se divide en gliceraldehído‑3‑fosfato (GAP) y dihidroxiacetona fosfato (DHAP) (aldolasa).
• DHAP → GAP (triosa fosfato isomerasa).

Pasos para la generación de energía

• GAP → 1,3‑bisfosfoglicerato (1,3‑BPG) (gliceraldehído‑3‑fosfato deshidrogenasa); NAD⁺ → NADH.
• 1,3‑BPG → 3‑fosfoglicerato (3‑PG) (fosfoglicerato quinasa); ATP producido.
• 3‑PG → 2‑fosfoglicerato (2‑PG) (fosfoglicerato mutasa).
• 2‑PG → fosfoenolpiruvato (PEP) (enolasa).
• PEP → piruvato (piruvato quinasa); Rendimiento final de ATP.

Más allá de la glucólisis

Una vez formado, el piruvato sigue uno de dos destinos:

• Fermentación (anaeróbica) – El piruvato se reduce a lactato, regenerando el NAD⁺ para que la glucólisis pueda continuar en ausencia de oxígeno.
• Respiración aeróbica – El piruvato ingresa a las mitocondrias, se convierte en acetil-CoA y alimenta el ciclo de Krebs. El ciclo produce NADH, FADH₂ y una pequeña cantidad de ATP adicionales.

La actividad posterior de la cadena de transporte de electrones utiliza los electrones de alta energía del NADH y FADH₂ para generar aproximadamente 34 moléculas más de ATP por molécula de glucosa, con el oxígeno actuando como aceptor final de electrones.

Conclusiones clave

La fosforilación de la glucosa atrapa el azúcar dentro de la célula, dejándolo disponible para la producción gradual de ATP. Mientras que los procariotas dependen únicamente de la glucólisis, las células eucariotas combinan la glucólisis con la fosforilación oxidativa mitocondrial para una extracción eficiente de energía.