Glicolisis 2012
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OBTENCIÓN DE ENERGIA Glicólisis Luz B. Pardo R. Dibujo tomado de thttp://www.bionova.org.es/biocast/documentos/figura/figtem1011/figura111.jpg
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Visión rápida de la glicólisis
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OBTENCIÓN DE ENERGIA
GlicólisisLuz B. Pardo
R.Dibujo tomado de thttp://www.bionova.org.es/biocast/documentos/figura/figtem1011/figura111.jpg
Compuestos de alta energía
CompuestoDG°
K jouls / mol K calorias / mol
Fosfoenolpiruvato -61,9 -14,86
Fosfocreatina -43,0 -10,32
ATP -30,5 -7,32
ADP -30,5 -7,32
Glucosa-1-fosfáto -20,9 -5,02
Glucosa-6-fosfáto -13,8 -3,31
Los llamados compuestos de alta energía se caracterizan por su gran
energía de hidrólisis. Al si sintetizarse estos compuestos almacenan en sus
enlaces químicos energía equivalente a la energía de hidrólisis.
X~P
X + P
- G+ G
¿Cuál es la moneda energética de la célula?
La economía celular gira alrededor
del ATP (adenosinatrifosfato).
Esta molécula se caracteriza por
presentar dos enlaces anhídrido y
un enlace éster.
La alta energía de hidrólisis de los
enlaces anhídrido del ATP le
permite almacenar energía en
forma transitoria.
CH
CH
OH
CH
HO
CH
ON
CH
N
C
CH2N
N CH
N
C
PO
O
OH
O
P
O
OH
O
PO
OH
OH
Razones para la alta energía del ATP
P
O
P
O
OH-OO-
O
O
P
O
R
-O
O
Impedimentos estéricos
Repulsión entre cargas negativas
HO PH
O-
O-
O-
HO P
O
O-
O-
HO P
O-
O
O-
HO P
O-
O-
O
Mayor número de formas resonantes en los productos
El objetivo de la glicolisis
Formar ATP en condiciones no dependientes del oxígeno
¿Qué es la glicólisis?
• La glicólisis es el más universal de los procesos de obtención de energía.
• Ocurre en el citoplasma.• Es independiente del oxígeno.• En este proceso, una hexosa se transforma en compuestos
de tres carbonos.• Lleva a una guanacia neta de dos moléculas de ATP por
molécula de hexosa.• Incluye reacciones reversibles e irreversibles.
¿Qué debe ocurrir en la glicólisis?
Los siguientes procesos deben ocurrir durante la glicólisis (algunos de
ellos pueden requerir mas de una reacción):
1. Activación de la hexosa
2. Convergencia a una sola vía para la utilización de triosas
3. Formación de un enol fosfato de alta energía
4. Isomerización a un compuesto que permita una segunda
fosforilación
5. Oxidación de las triosas con formación de un anhídrido de fosforo
6. Recuperación del ATP gastado
7. Ruptura de un enlace C – C en la hexosa
8. Segunda fosforilación de la hexosa
El orden de los procesos de la glicólisis no necesariamente es el
enunciado en la lista anterior.
Activación de la hexosa
ATP ADP
Hexosa Hexosa - PQuinasa
La activación de la hexosa se realiza de acuerdo con el
modelo general de activación:
• Sustrato: Monosacárido (Hexosa)
• Activador: ATP
• Enzima: Fosfotransferasa (quinasa)
• Producto activo: Ester fosfórico del monosacárido
Convergencia a una sola vía para la utilización de triosas
Ceto triosa
Ceto hexosa
Aldo triosa
3 C
3 C
Vía 1
Vía 2
Ceto triosa
Ceto hexosa
Aldo triosa 3 CVía 2
Ceto triosa
Ceto hexosa
Aldo triosa 3 CVía 2
Isomerización
Requiere una doble dosis de enzimas
Antieconómico
Pierde la mitad de la materia
Antieconómico
Con una sola enzima adicional permite utilizar
toda la materia
LA MEJOR ESTRATEGIA
Formación de un enol fosfato de
alta energía
La transformación de un éster fosfórico de baja energía en un enol fosfato
de alta energía se logra mediante la transferencia del fosfato a un alcohol
no primarios y la formación de un doble enlace por deshidratación.
R
HC
H2C O P
O
OH
OH
OH
R
C
H2C OH
P
O
OH
OH
O
R
C
CH2
P
O
OH
OH
O
H2O
H
Isomerización a un compuesto que permita una segunda fosforilación
OH
CH
CH
OHCH
OH
CH
HO
OH2C
O
P
HO
HO
O
Potencialmente aldehído O
CH2
CHHO CH
OH
CH
O
CH2
OH
CHO
P OH
OH
O
Alcohol primario fosforilable
Para poder realizar la segunda fosforilación es necesario generar un
alcohol primario en C1, ello se puede lograr mediante una isomerización de
la aldosa a una cetosa.
Isomerasa
Oxidación de las triosas con formación
de un anhídrido de fosforo
La función aldehído de una aldosa se puede oxidar con NAD+ a un
ácido. La energía del proceso de oxidación es suficiente para transferir
un fosforilo al ácido y formar el anhídrido. L enzima que cataliza el
proceso es una deshidrogenasa (NAD oxidorreductasa)
NAD+NADH + H+
R C
O
HPi
R C
O
O P
O
OH
OH
Deshidrogenasa
Recuperación del ATP gastado
El ATP se puede recuperar a nivel de sustrato por transferencia del
grupo fosforilo desde un anhídrido de fosforo o un enolfosfato.c
R1 HCl
O
OH
R1 C
O
O P
O
OH
OH
ATPADP
Quinasa
R1 C
R2
O P
O
OH
OH
R1 C
R2
O
ATPADP
Quinasa
Ruptura de un enlace C – C en la
hexosa
Los enlaces C-C se rompen mediante aldolasas, transaldolasas,
transcetolasas, etc. En este caso el enlace que se desea romper
corresponde a un diol, y como no hay transferencia de grupo o
radicales, la enzima que realiza el proceso es una aldolasa.
R1
HC
HC
R2
OH
OH
R1
C
C
R2
OH
H
O
H
H
Aldolasa
Segunda fosforilación de la hexosa
ATPADP
Quinasa
O
CH2
CHHO CH
OH
CH
O
CH2
O
CHO
P OHO
O
CH2
CHHO CH
OH
CH
O
CH2
OH
CHO
P OH
OH
O
P OHO
OH
La segunda fosforilación se hace en el nuevo alcohol primario de la
cetosa, mediante una fosfo-X-quinasa (X es el nombre de la cetosa).
Reacción de activación
OH
CH
CH
OHCH
OH
CH
HO
CH
OH2C
OH
OH
CH
CH
OHCH
OH
CH
HO
CH
OH2C
O
P
O
HO
HO
La glicólisis se inicia con la activación de la hexosa, en este caso la
glucosa.
Sustrato Enzima Activador Producto activo
Glucosa Hexoquinasa ATP Glucosa-6-fosfato
ATP ADP
Preparación para la segunda fosforilación
OH
CH
CH
OHCH
OH
CH
HO
CH
OH2C
O
P
O
HO
HO
O CH2
CH
HO
CH
OH
O H2C
OHC
HO
P
OHO
HO
Para que pueda ocurrir la segunda fosforilación, es necesario tener un
alcohol primario en el carbono 1, esto se consigue por isomerización de
la glucosa a fructosa
Sustrato Enzima Producto Observaciones
Glucosa-6-P Fosfohexoisomerasa Fructosa-6-P Reacción reversible
Segunda fosforilación
O CH2
CH
HO
CH
OH
O H2C
OHC
HO
P
OHO
HO
O CH2
CH
HO
CH
OH
O H2C
OC
HO
P
OHO
HO
P
O
OH
OH
Sustrato Enzima Activador Producto
Fructosa-6-P Fosfofructoquinasa ATP Fructosa-1,6-bisP
ATP ADP
La segunda fosforilación ocurre en C1 de la fructosa. Esta catalizada po
la enzima fosfofructoquinasa.
Ruptura del enlace C - C
CHC
O
CH2 H
OH
O
P
HOO
HO
CH
CH
OH
CH2
O O
P
HOOH
O
O CH2
CH
HO
CH
OH
O H2C
OC
HO
P
OHO
HO
P
O
OH
OH
La ruptura del enlace C – C se produce por un proceso inverso a la
aldolización, catalizado por la enzima aldolasa.
Sustrato Enzima Productos
Fructosa-1,6-bisfosfato
AldolasaDihidroxiacetona-P + Gliceraldehído-3-P
Isomerización de las triosas
CHC
O
CH2 H
OH
O
P
HOO
HOCH
CH
OH
CH2
O O
P
HOOH
O
Con el fin de utilizar las dos triosas una aldosa y una cetosa, producto
de la reacción anterior, por una sola vía, estas se isomerizan.
Sustrato Enzima Producto de la isomerización
Dihidroxiacetona-P Triosa-P isomerasa
Gliceraldehído-3-P
Oxidación del glicerasldehído-3-P
CH
CH
OH
CH2
O O
P
HOOH
O
CCH
HO
CH2O O
O P
P
O
O
OH
OH
OHHO
El gliceraldehído-3-P se oxida a ácido, en una reacción dependiente del
NAD+ , la energía de la oxidación se utiliza para la formación de un
anhídrido de fosforo en C1.
Sustratos Enzima Productos
Gliceraldehído-3-PNAD+
Gliceraldehído-3-P deshidrogenasa
1,3-bis-P gliceratoNADH + H+
NAD+ NADH + H+
Pi
Recuperación de ATP 1
CCH
HO
CH2O O
O P
P
O
O
OH
OH
OHHO
El fosforilo de C1 del ácido 1,3-bis-P glicérico es transferido al ADP para
formar ATP
Sustratos Enzima Productos
1,3-bis-P gliceratoADP
3-P- glicerato quinasa
3-P- gliceratoATP
ADP ATP
C
CH
OH
CH2
O O
P
HOOH
O
OH
Recuperación de ATP 2APara recuperar la segunda molécula de ATP es necesario que el
fosforilo de C3, adquiera característica de anhídrido, para ello debe
transferirse a C2.
Sustrato Enzima Productos
3-P glicerato 3-P- glicerato mutasa
2-P- glicerato
C
CH
OH
CH2
O O
P
HOOH
O
OHC
CH
H3C
O
P
OH
OHO
OH
Recuperación de ATP 2BLos anhídridos se caracterizan por dos dobles enlaces resonantes. El
doble enlace se forma por una deshidratacion que involucra los
radicales de C2 y C3.
Sustrato Enzima Productos
2-P glicerato Enolasa 2-P- enol piruvato
C
CH
H2C
O
P
OH
OHO
OHOH
C
C
H2C
O
P
OH
OHO
OHH2O
Recuperación de ATP 2CEl fosfato del fosfo enol piruvato pose la energía suficiente para ser
transferido al ADP
Sustratos Enzima Productos
2-P enol piruavatoADP
Piruvato quinasaPiruvato
ATP
C
C
H2C
O
P
OH
OHO
OH
C
C
CH3
O
OH
OADP ATP
Destino del piruvatoEl piruvato puede ser reducido a lactato para recuperar el NAD+, o
descarboxilado oxidativamente a acetil CoA para vincularse al ciclo de
Krebs
C
C
CH3
O
OH
O
C
CH
CH3
O
OH
OH
C
CH3 O
SCoA
NADH + H+
NAD+ NAD+NADH + H+
CO2
LactatoAcetil CoA
Resumen
Glucosa Glucosa-6-P Fructosa-6-P Fructosa-1,6-bis P
Glicerladehído-3-P Dihidroxiacetona-P1,3-bis P- glicerato
3-P-glicerato 2-P-glicerato 2-P-enol piruvato Piruvato
Lactato
Acetil-CoA
Hexoquinasa Fosfo hexo
isomerasa
Fosfo fructo
quinasa
Aldolasa
Triosa-P
isomerasa
Gliceraldehido-3-P
deshidrogenasa
P-glicerato quinasa
P-glicerato
mutasa
Enolasa Piruvato
quinasa
Lactato
deshidrogenasa
Piruvato
deshidrogenasa
ATPADP
ATP ADP
NAD+NADH + H+
ADPATP
NAD+
NADH + H+
NAD+
NADH
+ H+
