Los carbohidratos o glúcidos, definidos de forma sencilla, son moléculas de azúcar. Junto con las proteínas y las grasas, los hidratos de carbono son uno de los 3 macronutrientes esenciales que se encuentran en los alimentos y bebidas que ingerimos día a día en la dieta.
En promedio, una persona debe obtener del 45% al 65% de su energía demandada de hidratos de carbono, es decir, un menú diario con un total de 2.000 kilocalorías debería incluir unos 275 gramos de glúcidos. Como podrás intuir en base a estos datos, los hidratos de carbono son la base de cualquier dieta y, por lo tanto, la fuente de energía celular más extendida en todos los procesos biológicos humanos.
Los hidratos de carbono se encuentran en todas partes: vegetales (con grandes cantidades de almidón producido a partir de la glucosa), arroz, trigo, cebada, pan, pasta y otros muchísimos más alimentos son ricos en este macronutriente. El conocimiento de los alimentos ricos en carbohidratos es de dominio general, pero lo que quizá no sepas es qué es lo que pasa a nivel celular cuando ingieres estas comidas.
Efectivamente, hoy venimos a hablarte de la glucólisis, la ruta metabólica encargada de producir energía a nivel celular a partir de glucosa, uno de los glúcidos más sencillos. Quédate con nosotros a lo largo de estas apasionantes líneas, pues te aseguramos que después de este artículo no volverás a mirar un plato de pasta con los mismos ojos que antes.
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¿Qué rutas metabólicas siguen los glúcidos?
Antes de describir la glucólisis en sí misma, debemos hacer hincapié en los múltiples procesos que parten de los hidratos de carbono (o tienen como fin formarlos). Como ya hemos dicho, hasta un 65% de la ingesta calórica diaria debe obtenerse a partir de estos macronutrientes, razón por la cual no resulta extraño conocer que existen múltiples reacciones metabólicas que los incluyen. Entre todas ellas, encontramos las siguientes:
- Glucólisis o glicólisis: la oxidación de glucosa a piruvato, el proceso que hoy nos atañe.
- Fermentación: la glucosa se oxida a lactato o etanol y CO2.
- Gluconeogénesis: síntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos, es decir, compuestos que no son parte de los azúcares simples.
- Glucogenogénesis: síntesis de glucógeno a partir de glucosa, la forma que se almacena en el hígado.
- Ciclo de las pentosas: síntesis de las pentosas, que son parte de los nucleótidos del ARN y el ADN.
- Glucogenólisis: degradación de glucógeno a glucosa.
Como podrás comprobar, la glucosa, un azúcar tan aparentemente simple, es una de las bases más importantes de la vida. No solo nos sirve para obtener energía, sino que forma parte de los nucleótidos que forman el ADN y el ARN y nos permite almacenar energía en forma de glucógeno para los momentos límite a nivel metabólico. Desde luego, las funciones de este monosacárido no se pueden contar ni con los dedos de las dos manos.
¿Qué es la glucólisis?
Como hemos dicho en líneas previas, la glucólisis se puede definir de forma sencilla como la ruta metabólica encargada de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía para que la célula realice sus procesos vitales pertinentes. Antes de meternos de lleno en los pasos y reacciones de este proceso, debemos esclarecer dos términos de forma somera:
- ATP: también conocido como adenosín trifosfato, este nucleótido se produce durante la respiración celular y es consumido por muchas enzimas durante la catálisis en procesos químicos.
- NADH: también implicado en la obtención de energía, el NADH tiene una función esencial como coenzima, ya que permite el intercambio de protones y electrones.
¿Por qué sacamos aparentemente de la nada estos dos términos? Es sencillo. Al final de la glucólisis, se obtiene un rendimiento neto de 2 moléculas de ATP y 2 moléculas de NADH. Ahora sí, estamos preparados para ver en profundidad los pasos de la glucólisis.
Pasos de la glucólisis (resumidos)
En primer lugar, es necesario acotar que, aunque en este proceso se busca generar energía, también se consume, por contraintuitivo que pueda parecer. Por otro lado, debemos establecer que todo este conglomerado químico que vamos a ver en las siguientes líneas se produce en el citosol, es decir, la matriz de fluido intracelular donde flotan los orgánulos.
Sí, quizá te parezca extraño ver tan pocos pasos en un proceso tan complejo, pues es cierto que la glucólisis está dividida desde un punto de vista estricto en 10 etapas diferentes. De todas formas, nuestro fin es divulgativo y no enteramente bioquímico y, por ello, vamos a resumir todo este conglomerado terminológico en dos grandes bloques: donde se gasta energía y donde se produce. Sin más dilación, vamos a ello.
1. Fase en la que se requiere energía
En esta fase inicial, la molécula de glucosa se reordena y se le añaden dos grupos fosfato, es decir, dos iones poliatómicos con una fórmula PO43−. Estos grupos funcionales son de los más esenciales para la vida, pues forman parte del código genético, intervienen en el transporte de energía química y forman parte del esqueleto de las bicapas lipídicas, que componen todas las membranas celulares.
Los dos grupos fosfatos causan una inestabilidad química en la nueva molécula formada, ahora conocida como fructosa-1,6-bifosfato, con 6 carbonos fosforilados en los números 1 y 6. Esto permite que esta se escinda en dos moléculas, cada una de ellas formada por 3 carbonos. Los grupos fosfatos utilizados en este paso, cargados de energía, deben provenir de alguna parte. Por ello, se gastan en esta etapa 2 moléculas de ATP.
No nos vamos a poner demasiado técnicos, pues con decir que las dos moléculas que provienen de la fructosa-1,6-bifosfato son diferentes nos basta. Solo uno de estos azúcares puede continuar el ciclo, pero el otro puede terminarlo también con una serie de cambios químicos que se escapan a nuestras competencias.
2. Fase en la que se obtiene energía
En esta fase, cada uno de los dos azúcares de tres carbonos se convierte en piruvato tras una serie de reacciones químicas. Estas reacciones producen 2 moléculas de ATP y una de NADH. Esta fase ocurre dos veces (una por cada 2 azúcares de tres carbonos), así que acabamos con un producto total de 4 moléculas de ATP y 2 de NADH.
4 ATP + 2 NADH - 2 ATP (fase en la que se gasta energía)= 2 ATP + 2 NADH
Glucosa → fructosa-1,6-bifosfato→ 2 azúcares de 3 carbonos cada uno→ 2 piruvatos
De forma resumida, podemos decir que la molécula de glucosa se transforma en dos azúcares con 3 carbonos cada uno, proceso que rinde un total de 2 moléculas de ATP y 2 moléculas de NADH. Seguramente, cualquier bioquímico profesional miraría con horror esta explicación, pues nos hemos dejado por el camino términos como los siguientes: glucosa-6-fosfato, fructosa-6-fosfato, dihidroxiacetona fosfato, gliceraldehído-3-fosfato, fosfofructoquinasas y otros muchos más.
Entendemos que te duela la cabeza al ver tantos términos: a nosotros también. Lo que debe quedarte claro es que cada uno de los pasos presenta una molécula intermedia, pues la glucosa no se transforma en fructosa-1,6-bifosfato por arte de magia: se requieren compuestos químicos intermedios obtenidos en base a reacciones específicas, propiciadas por enzimas especializadas, cada una de ellas con un nombre complejo.
¿Cómo culmina la glucólisis?
Al final de la glucólisis nos quedan 2 moléculas de ATP, 2 de NADH y 2 de piruvato. Te alegrará saber que los piruvatos pueden ser degradados durante la respiración celular hasta llegar al dióxido de carbono, proceso que reporta aún más energía. El NADH, por su parte, se puede transformar en NAD+, un compuesto esencial como intermediario para la glucólisis.
Para que te hagas una idea de lo que pasa con el ATP, diremos que durante un ejercicio aeróbico intenso obtenemos el 100% de ATP de los hidratos de carbono, es decir, de la glucosa u otros compuestos formados por monosacáridos simples. Cualquier proceso requiere de energía, desde respirar hasta escribir estas palabras, razón por la cual el ATP obtenido durante la glucólisis nos permite obtener energía para vivir.
Resumen
Explicar de forma amable un proceso tan complejo como la glucólisis es un verdadero desafío, pues cada uno de los 10 pasos que la componen dan para escribir un libro por sí solos. Si queremos que te quedes con una idea general, esta es la siguiente: una glucosa se convierte en 2 piruvatos, dando lugar a 2 ATP y 2 NADH, ambas moléculas implicadas en el proceso del gasto de energía. Así de sencillo, así de fascinante.
