Glucólisis

Nos comemos una gran porción de pizza con cebolla, champiñones, pimientos y jalapeños.

Para extraer energía de la glucosa de esa pizza, o de cualquier otro alimento, se necesita la glucólisis.

La glucólisis es una serie de reacciones enzimáticas en las que la glucosa, una molécula de azúcar de 6 carbonos, se descompone en dos moléculas de piruvato de 3 carbonos.

Y al procesar la glucosa, se produce energía en forma de trifosfato de adenosina, o ATP.

La glucólisis se produce en el citoplasma de las células, y no se necesitan orgánulos especiales, ni siquiera oxígeno para convertir la glucosa en ATP.

Por lo tanto, todas las células pueden utilizar la glucosa para producir energía; y es posible realizar la glucólisis incluso cuando los niveles de oxígeno son bajos.

La glucólisis puede dividirse en dos fases: una fase de consumo de energía y una fase de producción de energía.

Es como una inversión comercial: la célula necesita gastar algo de energía antes de empezar a producirla y, como toda buena inversión, la célula recupera más energía de la que pone.

La fase de consumo de energía requiere ATP, y la fase de producción de energía genera ATP, así como otras moléculas como el dinucleótido de nicotinamida adenina reducido, o NADH, que puede utilizarse para fabricar ATP.

Podemos hacer un seguimiento de todo esto utilizando un contador de energía.

Volviendo a esa deliciosa pizza, en primer lugar, la glucosa de esos ingredientes tiene que pasar primero del intestino delgado al torrente sanguíneo.

En respuesta a un nivel elevado de glucosa en sangre, las células beta del páncreas segregan insulina.

Para entrar en las células, la glucosa utiliza los transportadores de glucosa, o GLUT, que están en la membrana celular.

De hecho, algunos GLUT, como el GLUT2 del hígado y de las células beta del páncreas, son especialmente sensibles a la glucosa en presencia de insulina.

Una vez que la glucosa entra en la célula, las enzimas denominadas cinasas, que fosforilan la glucosa, impiden su difusión a través de la membrana celular y la devuelven a la circulación.

La adición de un grupo fosfato cambia la forma de la molécula de glucosa, lo que significa que no puede difundirse fácilmente fuera de la célula, como un criminal que está esposado a la mesa en una sala de interrogatorios.

El fosfato procede de la descomposición del ATP en ADP y fosfato, por lo que este paso inicial de fosforilación nos hace bajar a -1 en ese contador de energía.

En concreto, existen dos enzimas llamadas hexocinasa y glucocinasa, y ambas añaden un grupo fosfato al sexto carbono de la molécula de glucosa, convirtiéndola en glucosa-6-fosfato.

Ambas enzimas hacen prácticamente lo mismo, pero la hexocinasa se encuentra en todas las células, mientras que la glucocinasa, al igual que la GLUT2, es inducida por la presencia de insulina y se encuentra en las células del hígado y en las células beta del páncreas.

Este primer paso es irreversible, lo que significa que la reacción sólo puede ir en la dirección de la glucosa a la glucosa-6-fosfato, y no al revés.

La glucosa-6-fosfato se convierte en su isómero, la fructosa-6-fosfato, mediante una enzima llamada fosfoglucoisomerasa.

En este punto, sigue siendo una molécula de 6 carbonos.

A continuación, la fructosa-6-fosfato es fosforilada por la enzima fosfofructocinasa-1, o PFK1, que añade un grupo fosfato al primer carbono de la molécula de fructosa, lo que da lugar a la fructosa-1,6-bisfosfato.

Esta es la segunda reacción irreversible en la glucólisis y también utiliza el ATP como fuente de fosfato, por lo que ahora estamos en -2 en ese contador.

Esta reacción se considera el paso limitante de la glucólisis, lo que significa que la rapidez con la que la PFK1 convierte la fructosa-6-fosfato en fructosa-1,6-bisfosfato determina la velocidad a la que se produce toda la glucólisis.

En otras palabras, es el paso que limita la velocidad de la glucólisis.

Es como una cadena de montaje en una fábrica, si el paso más lento es poner neumáticos a un coche, ese es el paso que determina cuántos coches se construyen en un día.

Por ello, las células regulan estrechamente la actividad de la PFK1 utilizando otra enzima, llamada fosfofructocinasa 2, o PFK2.

La PFK2 también puede fosforilar la fructosa-6-fosfato, pero en su lugar añade fosfato al segundo carbono, haciendo fructosa 2,6-bisfosfato.

La actividad de la PFK2 varía en función del nivel de glucosa en la sangre.

Cuando el cuerpo está bien alimentado, por ejemplo, justo después de comer ese trozo de pizza, los niveles de glucosa en sangre suben y el páncreas segrega insulina, que activa la PFK2, lo que da lugar a más fructosa-2,6 bisfosfato.

Aquí está la clave: el aumento de los niveles de fructosa-2,6 bisfosfato activa la PFK1, lo que significa que aumenta la tasa de enzimas PFK1 disponibles.

Por lo tanto, más PFK1 significa que el paso más lento de la glucólisis se acelera, y más glucosa se convierte en energía.

Más neumáticos, más coches.

Ahora bien, cuando el cuerpo está en estado de ayuno, como unas horas después de una comida, la glucosa en sangre vuelve a bajar y el páncreas segrega glucagón en lugar de insulina.

El glucagón inhibe la PFK2, lo que da lugar a una menor cantidad de fructosa-2,6-bisfosfato, que inhibe la PFK1, disminuyendo la tasa de enzimas PFK1, y eso ralentiza la glucólisis.

Menos neumáticos, menos coches.

La PFK1 también se inhibe de otras maneras.