La célula requiere energía para llevar a
cabo funciones como: la realización de un trabajo mecánico, el transporte
activo de iones y moléculas y la síntesis de moléculas. La energía que requiere
la célula para su funcionamiento es la energía química proveniente de los nutrientes
que se consumen, tales como carbohidratos y lípidos.
Por medio de un conjunto procesos
enzimáticos, se extrae esta energía permitiendo de esta manera que se realicen
una gran variedad de procesos celulares, entre los que se pueden destacar el
anabolismo y catabolismo de biomoléculas.
La suma de estos procesos (anabolismo y
catabolismo) es lo que se denomina como Metabolismo.
La célula ha diseñado para la glucosa, un proceso metabólico único, el metabolismo de
carbohidratos, acompañado de un estricto
mecanismo de regulación (control
metabólico).
Las vías enzimáticas vinculadas con el
metabolismo de la glucosa son: (1) oxidación de la glucosa, (2) formación de
lactato (3) metabolismo del glucógeno,
(4) gluconeogénesis y (6) vía de las
pentosas fosfato.
Oxidación de la
Glucosa
Este proceso involucra un conjunto de
reacciones enzimáticos, que están ligadas entre si y reguladas por un estricto
control metabólico, con el único fin, de hacer disponible para célula, la
energía química contenida en la glucosa. La reacción que se produce es:
Glucosa -------> CO2
+ H2O + ATP
La formación de CO2
+ H2O + ATP a
partir de la glucosa se realiza debido a que existe una disponibilidad de O2
y que junto a la necesidad de energía, se inducen los
procesos enzimáticos definidos por sustratos y productos: (1) glucólisis, (2)
transformación del piruvato en acetil CoA, (3) ciclo de Krebs y (4)
fosforilación oxidativa.
Glucólisis
·
La glucólisis se realiza en el citosol
y comprende la conversión de glucosa en piruvato, cuya reacción es:
Glucosa +
2 Pi + 2 ADP + 2 NAD+ ----------> 2
piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 + + 2 H2O
·
Participan 10 enzimas diferentes que
catalizan diez reacciones secuenciales, divididas en tres etapas:
a) formación de fructosa 1,6-bisfosfato a partir de glucosa
b) formación de triosas fosfato (gliceraldehido 3-fosfato y dihdrixiacetona
fosfato) a partir de fructosa 1,6-bisfosfato
c) formación de piruvato a partir de gliceraldheido
3-fosfato.
1er. Etapa: Se consumen dos ATP´s, uno
con la enzima hexoquinasa y después de una reacción de isomerización, se emplea el
segundo ATP, con la enzima fosfofructoquinasa, reacciones que dan origen a la fructosa 1,6-bisfosfato,
con la que se inicia la
2da. Etapa: Al convertirse la fructosa
1,6-bisfosfato en sustrato de la enzima aldolasa
y cuyos productos son las dos triosas
fosfato (gliceraldehído 3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato), seguidamente se
inicia la
3er. Etapa: Caracterizada por la
isomerización de la dihidroxiacetona fosfato en gliceraldehído 3-fosfato por lo
que al finalizar esta etapa, hay dos moléculas de
gliceraldehído 3-fosfato, que servirán de sustrato para la formación de
piruvato, uno por cada una de ellas. Con la síntesis de piruvato, termina la tercer etapa, que se distingue inicialmente,
por el requerimiento de la coenzima NAD + y de un Pi (ortofosfato), para oxidar y fosforilar al gliceraldehído
3-fosfato el cual se transforma en 1,3- bisfosfoglicerato mas NADH (coenzima reducida), a partir de este producto recién formado
y por acción de la enzima fosfoglicerato
quinasa se sintetiza y se libera, la primer
molécula de ATP y más adelante, en la reacción catalizada por la piruvato quinasa, se
forma a nivel de sustrato, la segunda molécula de ATP.
Es en este punto, donde finaliza la
glucólisis, sin embargo, son los 2 ATP liberados y los 2 equivalentes reducidos
(NADH +) los que
no debemos olvidar. Con la importación del piruvato hacia la mitocondria y su
transformación en acetil-CoA se inicia la siguiente etapa de la oxidación de la
glucosa. Las mitocondrias albergan la enzima piruvato deshidrogenasa, las
enzimas del ciclo de Krebs, las enzimas que catalizan la oxidación de los
ácidos grasos y las enzimas y proteínas involucradas en el transporte de
electrones y síntesis de ATP, por lo que las hace ser, los centros del
metabolismo oxidativo en eucariontes.
buen articulo.
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