Glicólisis y cadena respiratoria: obtención de energía celular

La Glicólisis

La definiremos como el conjunto de reacciones que degradan la glucosa (C₆) transformándola en dos moléculas de ácido pirúvico (PYR) (C₃). Este conjunto de reacciones se realiza en el hialoplasma de la célula. Es un proceso anaerobio, que no necesita oxígeno, y en el que por cada molécula de glucosa (GLU) se obtienen 2 ATP y 2 NADH+H⁺.

Consta de las siguientes reacciones:

1. Fosforilación de la glucosa (GLU) por el ATP, formándose glucosa-6-fosfato (G-6-P).
2. La glucosa-6-fosfato (G-6-P) se isomeriza^[1] a fructosa-6-fosfato (F-6-P).
3. Nueva fosforilación por el ATP de la fructosa-6-fosfato (F-6-P) que pasa a fructosa 1,6-difosfato (F-1,6-P).
4. Rotura de la molécula de F-1,6-P en dos moléculas: el aldehído-3-fosfoglicérico (PGAL) y la dihidroxiacetona fosfato (DHA). Ambas sustancias son isómeras y se transforman espontáneamente una en otra (el equilibrio se alcanza cuando hay un 95% de DHA y un 5% PGAL).

Es de destacar que, hasta ahora, no sólo no se ha producido energía, sino que, incluso, se han consumido dos moléculas de ATP.

5. El aldehído-3-fosfoglicérico (PGAL) se oxida por el NAD⁺; al mismo tiempo se produce una fosforilación en la que interviene el fosfato inorgánico^[2] (H-P), formándose ácido 1,3-difosfoglicérico (1,3-DPGA). Cada molécula de glucosa (GLU) dará dos moléculas de 1,3-DPGA y dos de NADH+H⁺.
6. Fosforilación del ADP por el 1,3-DPGA, formándose ATP y ácido 3-fosfoglicérico (3PGA). Es el primer ATP formado; dos, si tenemos en cuenta la rotura de la cadena carbonada de la glucosa en dos cadenas de tres átomos de carbono. Hasta este momento el balance energético es nulo: dos ATP consumidos, dos obtenidos.
7. El ácido 3-fosfoglicérico (3-PGA) se transforma en ácido pirúvico (PYR), sintetizándose una nueva molécula de ATP (dos por cada molécula de glucosa).

La Cadena Respiratoria: Concepto y Objetivos

Concepto

Consiste en un transporte de electrones desde las coenzimas reducidas, NADH+H⁺ o FADH₂, hasta el oxígeno. Este transporte se realiza en la membrana de las crestas mitocondriales.

Objetivos

Es en este proceso donde se obtendrá la mayor parte de la energía contenida en la glucosa y otros compuestos orgánicos, que será almacenada en forma de ATP. Al mismo tiempo se recuperarán las coenzimas transportadoras de electrones en su forma oxidada, lo que permitirá la oxidación de nuevas moléculas de glucosa y de otras sustancias orgánicas. Como producto de desecho se obtendrá agua.

Estructura de la Membrana de las Crestas Mitocondriales

Las crestas mitocondriales tienen la estructura de toda membrana biológica. Empotradas en la doble capa lipídica se encuentran diferentes sustancias transportadoras de electrones. Estas están asociadas formando tres grandes complejos:

• Complejo I (NADH deshidrogenasa).
• Complejo II (Citocromo b-c₁).
• Complejo III (Citocromo oxidasa).

Existen, además, otros transportadores: la coenzima Q (Co-Q), el citocromo c (cit c) y la enzima ATP sintetasa.