Posgrado
  1. Química Física  1.1. Termodinámica  1.1.1. Leyes de la Termodinámica  1.1.2. Entalpía y capacidad calorífica  1.1.3. Entropía y energía libre  1.1.4. Equilibrio de Fase  1.1.5. Termodinámica estadística  1.1.6. Ciclo termodinámico  1.1.7. Fugacidad y actividad  1.2. Química Cuántica  1.2.1. Principios de la mecánica cuántica  1.2.2. Ecuación de Schrödinger  1.2.3. Partícula en una caja  1.2.4. Operadores y valores propios  1.2.5. Orbitales atómicos  1.2.6. Teoría de orbitales moleculares  1.2.7. Teoría de perturbaciones  1.2.8. Teoría del enlace de valencia  1.2.9. Hibridación y enlace químico  1.3. Cinética química  1.3.1. Leyes de velocidad y mecanismos de reacción  1.3.2. Teoría de colisiones  1.3.3. Teoría del estado de transición  1.3.4. Cinética Enzimática  1.3.5. Reacciones en cadena y polimerización  1.3.6. Reacciones fotoquímicas  1.4. Mecánica estadística  1.4.1. Función de partición  1.4.2. Funciones de distribución molecular  1.4.3. Distribución de Boltzmann  1.4.4. Estadísticas de Bose–Einstein y Fermi–Dirac  1.5. Espectroscopía  1.5.1. Espectroscopía Rotacional  1.5.2. Espectroscopia Vibracional  1.5.3. Espectroscopía Electrónica  1.5.4. Espectroscopia de resonancia magnética nuclear  1.5.5. Espectrometría de Masas  1.5.6. Espectroscopía Raman  1.5.7. Espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica  1.6. Química de superficies y coloides  1.6.1. Isoterma de absorción  1.6.2. Tensión superficial y mojado  1.6.3. Estabilidad Coloidal  1.6.4. Catalisis  1.6.5. Emulsiones y micelas  1.7. Electroquímica  1.7.1. Ecuación de Nernst  1.7.2. Células electroquímicas  1.7.3. Conductividad y movilidad  1.7.4. Guerra  1.7.5. Celdas de combustible  1.7.6. Electrólisis
  2. Química orgánica  2.1. Mecanismo de reacción  2.1.1. Reacciones de sustitución nucleofílica  2.1.2. Reacciones de adición electrofílica  2.1.3. Reacciones de eliminación  2.1.4. Reacciones de reordenamiento  2.1.5. Reacciones radicales  2.1.6. Reacciones pericíclicas  2.2. Espectroscopia y determinación estructural  2.2.1. Espectroscopía UV-Vis  2.2.2. Espectroscopia IR  2.2.3. Espectroscopía de RMN  2.2.4. Espectrometría de Masa  2.2.5. Cristalografía de rayos X  2.3. Estereoscópico  2.3.1. Quiralidad y actividad óptica  2.3.2. Análisis estructural  2.3.3. Isomería geométrica  2.3.4. Estereoquímica Dinámica  2.4. Química Organometálica  2.4.1. Reactivos de organolitio y organomagnesio  2.4.2. Reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas por paladio  2.4.3. Complejos de metales de transición  2.4.4. Enlace metal-carbono  2.5. Química de polímeros  2.5.1. Mecanismo de polimerización  2.5.2. Características de los Polímeros  2.5.3. Polímero Biodegradable  2.5.4. Polímero conductor  2.5.5. Polímeros supramoleculares  2.6. Química medicinal  2.6.1. Diseño y desarrollo de fármacos  2.6.2. Farmacocinética y farmacodinámica  2.6.3. Relaciones estructura-actividad  2.6.4. Acoplamiento molecular y selección de fármacos
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Teoría del campo cristalino  3.1.2. Teoría del campo de ligandos  3.1.3. Serie espectroquímica  3.1.4. Quelación y estabilidad  3.2. Química Organometálica  3.2.1. Carbonilos Metálicos  3.2.2. Catalysis por complejos organometálicos  3.2.3. Metalocenos  3.3. Química bioinorgánica  3.3.1. Metaloproteínas y enzimas  3.3.2. El rol de los metales en los sistemas biológicos  3.3.3. Transporte y almacenamiento de iones metálicos  3.4. Química del estado sólido  3.4.1. Estructuras Cristalinas  3.4.2. Teoría de bandas de los sólidos  3.4.3. Superconductors  3.4.4. Defectos en el cristal  3.5. Lantánidos y Actínidos  3.5.1. Configuración electrónica en lantánidos y actínidos  3.5.2. Química de coordinación de los lantánidos  3.5.3. Propiedades Magnéticas de los Lantánidos
  4. Química analítica  4.1. Cromatografía  4.1.1. Cromatografía de Gases  4.1.2. Cromatografía Líquida de Alta Resolución  4.1.3. Cromatografía en Capa Fina  4.2. Técnicas Espectroscópicas  4.2.1. Espectroscopía de absorción atómica  4.2.2. Difracción de rayos X  4.2.3. Espectroscopía de plasma acoplado inductivamente  4.3. Métodos electroanalíticos  4.3.1. Potenciometría  4.3.2. Voltametría  4.3.3. Colometría  4.4. Espectrometría de masas  4.4.1. Técnica de Ionización  4.4.2. Patrón de Fragmentación  4.5. Chemometría  4.5.1. Análisis multidisciplinario  4.5.2. Aprendizaje Automático en Química
  5. Química Teórica y Computacional  5.1. Simulación de dinámica molecular  5.1.1. Force fields and energy minimization  5.1.2. Simulación de Monte Carlo en simulaciones de dinámica molecular  5.2. Métodos químicos cuánticos  5.2.1. Teoría de Hartree–Fock  5.2.2. Teoría del funcional de la densidad  5.2.3. Métodos semiempíricos  5.3. Diseño computacional de fármacos  5.3.1. Alineamiento Molecular  5.3.2. Modelado QSAR  5.3.3. Tamizaje Virtual
  6. Bioquímica  6.1. Enzyme Kinetics  6.1.1. Cinética de Michaelis-Menten  6.1.2. Mecanismo de inhibición  6.2. Metabolismo y Bioenergética  6.2.1. Glicólisis  6.2.2. Ciclo del ácido cítrico  6.2.3. Cadena de transporte de electrones  6.3. Biología Molecular  6.3.1. Replicación y reparación del ADN  6.3.2. La síntesis de proteínas  6.3.3. Regulación Génica  6.4. Bioquímica Estructural  6.4.1. Plegado de proteínas  6.4.2. Biofísica de Membranas
  7. Química Ambiental  7.1. Química Atmosférica  7.1.1. Gases de efecto invernadero  7.1.2. Agotamiento del ozono  7.1.3. Contaminantes del aire y humo  7.2. Química del Agua  7.2.1. pH y dureza del agua  7.2.2. Tratamiento de aguas residuales  7.2.3. Química Acuática  7.3. Química del Suelo  7.3.1. Contaminación por metales pesados  7.3.2. pH del Suelo y Amortiguación  7.3.3. Ciclo de nutrientes  7.4. Toxicología y Seguridad Química  7.4.1. Toxicocinética  7.4.2. Evaluación de Riesgos en Toxicología y Seguridad Química en Química Ambiental  7.4.3. Efectos de los contaminantes en el medio ambiente

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Glicólisis


Introducción

La glicólisis es una vía metabólica básica involucrada en la descomposición de la glucosa, un azúcar simple, en piruvato. Este proceso es esencial en la respiración celular, proporcionando energía en forma de ATP e intermediarios para otras vías metabólicas. La glicólisis ocurre en el citoplasma de las células y es el primer paso en el catabolismo de los carbohidratos. A diferencia de otros procesos metabólicos, la glicólisis es anaeróbica, lo que significa que no requiere oxígeno.

Vía glicolítica

La glicólisis involucra una serie de diez reacciones catalizadas por enzimas. Estas reacciones se pueden dividir en dos fases principales: la fase de inversión de energía y la fase de generación de energía.

Fase de inversión de energía

  • Paso 1 - Fosforilación de la glucosa: 
    glucosa + ATP → glucosa-6-fosfato + ADP
    La enzima hexocinasa cataliza la fosforilación de la glucosa usando una molécula de ATP, produciendo glucosa-6-fosfato.
  • Paso 2 - Isomerización: 
    glucosa-6-fosfato → fructosa-6-fosfato
    La enzima fosfoglucosa isomerasa convierte glucosa-6-fosfato en fructosa-6-fosfato.
  • Paso 3 - Segunda fosforilación: 
    fructosa-6-fosfato + ATP → fructosa-1,6-bisfosfato + ADP
    La fosfofructocinasa-1 fosforila la fructosa-6-fosfato usando otra molécula de ATP, resultando en la formación de fructosa-1,6-bisfosfato.
  • Paso 4 - Escisión: 
    fructosa-1,6-bisfosfato → dihidroxiacetona fosfato + gliceraldehído-3-fosfato
    La aldolasa divide fructosa-1,6-bisfosfato en dos azúcares de tres carbonos: dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído-3-fosfato.
  • Paso 5 - Isomerización de la dihidroxiacetona fosfato: 
    dihidroxiacetona fosfato ↔ gliceraldehído-3-fosfato
    La triosa fosfato isomerasa cataliza la conversión reversible de dihidroxiacetona fosfato a gliceraldehído-3-fosfato. En este punto, se forman dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato por cada molécula de glucosa que entra en la glicólisis.

Fase de generación de energía

  • Paso 6 - Oxidación y adición de fosfato: 
    2 gliceraldehído-3-fosfato + 2 NAD+ + 2 Pi → 2 1,3-bisfosfoglicerato + 2 NADH + 2 H+
    La gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa cataliza la oxidación de gliceraldehído-3-fosfato a 1,3-bisfosfoglicerato, generando NADH en el proceso.
  • Paso 7 - Transferencia de fosfato al ADP: 
    2 1,3-bisfosfoglicerato + 2 ADP → 2 3-fosfoglicerato + 2 ATP
    La fosfoglicerato quinasa cataliza la transferencia de un grupo fosfato de 1,3-bisfosfoglicerato al ADP, produciendo ATP y 3-fosfoglicerato.
  • Paso 8 - Conversión: 
    2 3-fosfoglicerato → 2 2-fosfoglicerato
    La fosfoglicerato mutasa mueve la posición del grupo fosfato en 3-fosfoglicerato para formar 2-fosfoglicerato.
  • Paso 9 - Deshidratación: 
    2 2-fosfoglicerato → 2 fosfoenolpiruvato + 2 H2O
    La enolasa elimina una molécula de agua de 2-fosfoglicerato, formando fosfoenolpiruvato (PEP).
  • Paso 10 - Formación de piruvato y ATP: 
    2 fosfoenolpiruvato + 2 ADP → 2 piruvato + 2 ATP
    La piruvato quinasa transfiere un grupo fosfato de PEP al ADP, produciendo el producto final piruvato y ATP adicional.

Ecuación general

La ecuación química general para la glicólisis, considerando una sola molécula de glucosa, es la siguiente:

C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 piruvato + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O

Rendimiento energético

La glicólisis resulta en una ganancia neta de dos moléculas de ATP por molécula de glucosa. Cuatro moléculas de ATP se producen durante la fase de generación de energía, pero dos se consumen durante la fase de inversión de energía. Además, se producen dos moléculas de NADH, las cuales pueden ser usadas en la cadena de transporte de electrones para producir más ATP en condiciones aeróbicas.

Regulación de la glicólisis

La glicólisis está estrictamente regulada para satisfacer las demandas energéticas de la célula. Las enzimas clave de regulación incluyen la hexocinasa, la fosfofructocinasa-1 (PFK-1) y la piruvato quinasa.

  • Hexocinasa: cuando su concentración es alta, es inhibida por su producto, la glucosa-6-fosfato.
  • PFK-1: El punto de regulación más importante en la glicólisis, activado por AMP y fructosa-2,6-bisfosfato, e inhibido por ATP y citrato.
  • Piruvato quinasa: activada por fructosa-1,6-bisfosfato e inhibida por ATP y alanina.

Importancia de la glicólisis

La glicólisis es una vía metabólica esencial por varias razones:

  • Es la fuente principal de ATP en condiciones anaeróbicas, como durante el ejercicio intenso.
  • Los intermediarios producidos en la glicólisis, como el gliceraldehído-3-fosfato, proporcionan los bloques de construcción para vías biosintéticas.
  • El piruvato, el producto final de la glicólisis, puede ser utilizado en una variedad de vías metabólicas, incluyendo el ciclo del ácido cítrico y la fermentación.

Ejemplos y visualizaciones

Exploremos la visualización de la vía glicolítica mediante reacciones simplificadas para mejorar la comprensión.

Ruta de glucosa a piruvato:

El siguiente es un diagrama de flujo simplificado de cómo la glucosa se convierte en piruvato en la glicólisis:

azúcar Glucosa 6 Fosfato , Fosfoenolpiruvato Piruvato

En este diagrama, las flechas muestran el flujo de átomos de carbono a lo largo de la vía glicolítica desde la glucosa al piruvato, con importantes intermediarios como la glucosa-6-fosfato y el fosfoenolpiruvato visibles a lo largo de la vía.

Cambios de energía durante la glicólisis:

El siguiente gráfico simplificado muestra los pasos de inversión de energía (uso de ATP) y de generación de energía (ATP generado) durante la glicólisis:

Uso de ATP ATP producido ATP producido flujo de energía

Conclusión

La glicólisis es una vía bioquímica vital que juega un papel central en el metabolismo celular y la producción de energía. Como la ruta principal del catabolismo de carbohidratos, sirve para convertir la glucosa en piruvato mientras cosecha energía y genera precursores para otras reacciones metabólicas. Aunque aparentemente simple, la regulación e integración de la glicólisis con otras vías metabólicas ejemplifican la complejidad y eficiencia de la bioquímica celular. Comprender la glicólisis proporciona una base para entender cómo las células metabolizan la energía y responden a los cambios en la demanda energética.


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