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BIOLOGÍA
Puesto que cada glucosa inicial produce dos triosas
durante el paso glucolítico catalizado por la aldolasa, la
contabilidad exacta indica la formación de dos ácidos p¡rúvicos y, por tanto, una ganancia bruta de cuatro ATP
para la célula. Dado que ésta invirtió dos ATP durante el
proceso, su ganancia energética neta durante la glucólisis es de dos ATP. En algunas situaciones, el DHAP formado después del rompimiento de la hexosa sirve para
sintetizar grasas en vez de convertirse en PGAL y generar ATP, de modo que no en todas las situaciones la vía
tiene la misma producción neta de ATP.
Aunque muchos de los pasos enzimáticos de esta
vía son reversibles, algunas reacciones clave no lo son;
por ejemplo, la formación de ácido cetopirúvico a partir
de ácido enolpirúvico. Por tanto, en el interior de la célula
se utilizan otras vías para omitir los pasos irreversibles
cuando es necesaria la formación de glucosa a partir de
metabolitos como el ácido láctico o los diversos aminoácidos. Estas rutas alternas integran en conjunto la vía gluconeogénica (Prob. 5.32).
VÍAS AERÓBICAS: EL CICLO DE KREBS
Con la aparición de oxígeno molecular en la atmósfera
hace miles de millones de años, surgió la posibilidad de
degradar aún más los combustibles para extraer la enorme cantidad de energía almacenada en sus enlaces. En
las vías de este tipo, el oxígeno funciona como aceptor final de electrones durante las oxidaciones celulares.
El ciclo de Krebs es la principal vía aeróbica de
degradación oxidativa de los productos de la glucólisis.
Esta vía también se conoce como ciclo del ácido trlcarboxílico (TCA) (del inglés trlcarboxylic acid) porque en
ella intervienen ácidos orgánicos con tres grupos carboxilo. Los componentes del ciclo de Krebs se localizan dentro de las mitocondrias.
El ciclo de Krebs puede resumirse como sigue (Fig.
5.2):
1. Formación de una molécula de seis carbonos
por combinación de una molécula de cuatro
carbonos con otra de dos carbonos
2. Oxidación de la molécula de seis carbonos para
formar una molécula de cinco carbonos
3. Oxidación de la molécula de cinco carbonos pa
ra formar una molécula de cuatro carbonos
4. Reordenamiento molecular para la formación
de la molécula inicial de cuatro carbonos
Antes de ingresar en el ciclo de Krebs, el ácido pirúvico (producto final de la glucólisis) se degrada a acetaldehído (una molécula de dos carbonos) mediante la
pérdida de CO2. Luego, el acetaldehído se oxida a ácido
acético y se une a la coenzima A (CoA), proceso durante
el cual se reduce NAD+ a NADH. Enseguida, la acetilCoA ingresa en el ciclo de Krebs.
1. Formación de una molécula de seis carbonos: La
acetil-CoA es muy reactiva y su grupo acetilo, de dos
carbonos, se combina con la molécula de cuatro car
bonos ácido oxaloacético para formar ácido cítrico,
un compuesto de seis carbonos.
2. Oxidación de la molécula de seis carbonos: El áci
do cítrico se oxida, con desprendimiento de CO2, pa
ra formar una sustancia de cinco carbonos, el ácido
a-cetoglutárico.
3. Oxidación de la molécula de cinco carbonos: El áci
do α-cetoglutárico se oxida, perdiendo CO2, a una
molécula de cuatro carbonos, el ácido succíníco.
4. Reordenamiento molecular y oxidación: En las
reacciones subsecuentes se regenera el ácido oxalo
acético y el ciclo de Krebs vuelve a empezar con la
formación de otra molécula de acetil-CoA a partir de
ácido pirúvico.
Por cada molécula de ácido pirúvico que ingresa en
el ciclo se desprenden tres moléculas de CO2. Las coenzimas reducidas que se generan dentro del ciclo, junto
con el ATP que se sintetiza a partir del GTP (guanosintrifosfato o trifosfato de guanosina), formado durante la
transformación de la succinil-CoA, darán por resultado
la producción neta de 36 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa que pase por la glucólisis y después ingrese en el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de
electrones (siguiente sección). En muchos libros se mencionan 38 moléculas de ATP como rendimiento total; eso
se debe a que no se tomó en cuenta la inversión de ATP
para el transporte, a través de la membrana, del NADH
formado durante la glucólisis (véase el Prob. 5.30).
EJEMPLO 2 Como puede verse en las figuras 5.1 y 5.2,
en algunas reacciones participa el P¡. ¿Cuál es la importancia del P, en estas vías metabólicas?
P, denota la presencia de fósforo inorgánico en forma
ionizada en el citoplasma. Su incorporación en estas reacciones ocurre durante las fosforilaciones al nivel del
sustrato. Dicho proceso consiste en la producción directa de
ATP, a partir de fósforo inorgánico, en asociación con varías
reacciones de la glucólisis o del ciclo de Krebs. Un ejemplo
de esto es la formación de ATP durante la transformación del ácido fosfoenolpirúvico en ácido pirúvico.
VÍAS AERÓBICAS: CADENA DE TRANSPORTE DE
ELECTRONES Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
La cadena de transporte de electrones (CTE) está integrada por una serie de pigmentos respiratorios de la mitocondria, los cuales funcionan como si fueran una
"brigada de cubeteros" para transportar electrones desde
las coenzimas reducidas (NADH, FADH2) hasta el oxígeno (Fig. 5.3). Puesto que los electrones asociados con
las coenzimas reducidas se encuentran en un nivel de
energía relativamente alto, mientras que su unión con el