Por Kevin Beck - Actualizado el 24 de marzo de 2022
La glucosa, un azúcar de seis carbonos, es el combustible universal que alimenta cada célula viva. Ya sea que comience como un filete, un animal de presa o material vegetal, el metabolismo celular finalmente convierte la glucosa en la moneda energética de la vida:el trifosfato de adenosina (ATP).
La glucosa es un monosacárido de hexosa (C6 H12 O6 , 180 g/mol). Contiene una sola unidad de azúcar y sus átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno están en una proporción de 1:2:1, un patrón compartido por todos los carbohidratos (CnH2n encendido). Otros monosacáridos incluyen la fructosa, mientras que los disacáridos como la sacarosa, la lactosa y la maltosa combinan dos monosacáridos.
El ATP es un nucleótido compuesto de adenosina (adenina + ribosa) unido a tres grupos fosfato. Se produce mediante la fosforilación del adenosín difosfato (ADP). Cuando se hidroliza el enlace fosfato terminal del ATP, se liberan ADP y fosfato inorgánico (Pi). Este enlace de alta energía convierte al ATP en el principal portador de energía para casi todos los procesos celulares.
La respiración celular es la serie de vías que convierte la glucosa en ATP, dióxido de carbono y agua en presencia de oxígeno. La estequiometría general es:
C6 H12 O6 +6O2 → 6CO2 +6H2 O
Tres etapas secuenciales sustentan este proceso:
La glucólisis es obligatoria para todas las células; El ciclo de Krebs y el ETC requieren oxígeno y, por tanto, forman parte de la respiración aeróbica.
La glucosa se fosforila primero a glucosa-6-fosfato (G6P), comprometiéndola al metabolismo. Los reordenamientos posteriores y una segunda fosforilación producen fructosa-1,6-bisfosfato. Estos pasos iniciales consumen dos moléculas de ATP, que luego se recuperan.
La fructosa-1,6-bifosfato se divide en dos unidades de tres carbonos, formando finalmente dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato (G3P). Cada G3P se oxida para producir NADH y luego se convierte en piruvato, generando dos ATP por G3P. Debido a que de cada glucosa surgen dos G3P, la última fase produce cuatro ATP y dos NADH, lo que da una ganancia neta de dos ATP y dos NADH para toda la vía glucolítica.
El piruvato ingresa a la mitocondria y se convierte en acetil‑CoA, liberando un CO2 y generando un NADH. Dos moléculas de acetil-CoA por glucosa se introducen en el ciclo de Krebs de ocho pasos, que produce un ATP, tres NADH y un FADH2 por turno. Así, por glucosa, el ciclo aporta dos ATP, seis NADH y dos FADH2 .
Los transportadores de electrones producidos en etapas anteriores transportan electrones al ETC, estableciendo un gradiente de protones a través de la membrana mitocondrial interna. La fosforilación oxidativa utiliza este gradiente para fosforilar ADP, produciendo ATP. Cada NADH produce aproximadamente tres ATP y cada FADH2 produce alrededor de dos ATP. Con diez NADH y dos FADH2 por glucosa, la ETC genera 34 ATP, que, cuando se combinan con los 4 ATP producidos anteriormente, suman un total de 38 ATP por molécula de glucosa en las células eucariotas.
Comprender estas vías resalta cómo cada célula viva aprovecha la glucosa para impulsar las innumerables funciones de la vida.
