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7.2.2.1. Glucolisis

Glucólisis

La glucólisis o glicólisis (del griego glycos, azúcar y lysis, ruptura), es la vía metabólica encargada de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía para la célula. Consiste en diez reacciones enzimáticas consecutivas que convierten a la glucosa (de seis átomos de carbono) en dos moléculas de piruvato (tres átomos de carbono cada una), capaces de seguir otras vías metabólicas y continuar produciendo energía para el organismo.

La glucólisis se produce en el citosol, no necesita oxígeno y se compone de varias reacciones químicas.

El rendimiento energético final de la glucólisis es de dos moléculas de ATP, ya que se consumen dos, pero se obtienen cuatro. Además, se forman dos moléculas de NADH, con poder reductor.

Fases de la glucólisis

La glucólisis se divide en dos fases principales y diez reacciones enzimáticas:

1. Fase de gasto energético o “fase de las hexosas” o “etapa preparativa”.

Esta primera fase de la glucólisis consta de cinco reacciones y consiste en transformar una molécula de glucosa en dos moléculas de gliceraldehído 3-fosfato.

Es una etapa degradativa, no se produce oxidación. No se obtiene ATP, sino que se gastan 2 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa.

2. Fase de obtención de energía o “fase de triosas” o etapa “oxidativa”.

Consta de cinco reacciones en las que se reduce el NAD, que se transforma en NADH + H+, formándose 4 moléculas de ATP por trasferencia de grupos fosfato al ADP. Se obtiene una molécula de piruvato (forma ionizada del ácido pirúvico) por cada una de gliceraldehído, dos por cada glucosa.

Glucólisis

By WYassineMrabetTalk✉This vector image was created with Inkscape. (Own work) [CC BY-SA 3.0 or GFDL], via Wikimedia Commons

Balance energético de la glucólisis

Casi todos organismos realizan la glucólisis, desde los procariotas a los seres pluricelulares. Se necesita utilizar dos moléculas de ATP para empezar, pero después se obtendrán dos moléculas de NADH y cuatro moléculas de ATP. Por lo que el balance energético final es de dos moléculas de NADH (que originarán más ATP en el caso de que se siga posteriormente un proceso de respiración) y dos moléculas de ATP por cada molécula de glucosa.

Recuerda: La ecuación global de la glucólisis es:

Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2 Pi → 2 ácido pirúvico + 2NADH + 2ATP + 2H+ + 2H2O

Por cada molécula de glucosa se ha obtenido:

  • 2 moléculas de ácido pirúvico.
  • 2 moléculas de ATP (4-2).
  • 2 moléculas de NADH.

Si la glucosa proviene del glucógeno, viene en forma de glucosa-6-fosfato, y se produce un ATP más, ya que la glucosa no se tiene que fosforilar.

Glucolisis:
Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ → 2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH

Etapas clave de la glucólisis

Una de las etapas más importantes de la glucólisis es la etapa 6 (en algunos libros aparece dentro de la etapa 5), en la que se obtiene NADH. Si el NADH no se vuelve a oxidar, la ruta se detendrá. Según la disponibilidad de oxígeno se podrá oxidar de dos formas:

  • En condiciones aerobias, las moléculas de NADH ceden sus electrones a la cadena de transporte electrónico, que los llevará hasta el oxígeno (O2), obteniéndose agua y regenerándose NAD+, que se volverá a utilizar en la glucólisis. Después, el ácido pirúvico entra en la mitocondria y se transforma en grupos acetilo, que formarán el acetil coenzima A (acetil-CoA), que intervendrá en la respiración celular.
  • En condiciones anaerobias, en células en condiciones de anoxia (sin O2, como ocurre en el músculo en condiciones anaerobias), el NADH se oxida a NAD+ mediante la reducción del ácido pirúvico. La obtención de energía en condiciones anaeróbicas se denomina fermentación, (siendo el aceptor último de los electrones un compuesto orgánico) y tiene lugar en el citosol.

Lo que tienes que recordar de la glucólisis:

Funciones de la glucólisis

Las funciones de la glucólisis son:

  • La generación de moléculas de alta energía (ATP y NADH) como fuente de energía celular en procesos de respiración aeróbica (presencia de oxígeno) y fermentación (ausencia de oxígeno).
  • La generación de piruvato que pasará al ciclo de Krebs, como parte de la respiración aeróbica.
  • La producción de intermediarios de 6 y 3 carbonos que pueden ser utilizados en otros procesos celulares.

Cuestión de reflexión

Aragón, Julio de 2022, pregunta 7

En un laboratorio se toman células musculares que, tras diferentes manipulaciones, se distribuyen en tres matraces cuyo contenido final es:

A) contiene el citoplasma de estas células y sus orgánulos intactos;

B) solamente contiene las mitocondrias de estas células;

C) contiene el citoplasma de las células musculares mencionadas.

Las tres soluciones contienen un medio isoosmótico y el pH adecuado. A las tres preparaciones se les añade glucosa y se cierran los matraces. Estos recipientes están diseñados de manera que es posible medir la cantidad de oxígeno en su interior. (2 puntos)

a) Se detecta que en el matraz A, el contenido de oxígeno disminuye con el tiempo, mientras que en el matraz B la cantidad de oxígeno permanece constante desde el principio. Razone estos resultados, mencionando las rutas metabólicas que habrán tenido lugar. (1 punto)

b) Transcurrido el tiempo suficiente, damos por terminado el experimento y analizamos el contenido del matraz C. Se observa que la glucosa ha desaparecido, ¿Cómo esperaría que hubiera evolucionado la cantidad de oxígeno en el matraz C a lo largo del tiempo? Razónelo adecuadamente. (0,5 puntos)

c) Realizamos el mismo análisis sobre el contenido de glucosa en los matraces A y B, ¿Cómo habrá variado la cantidad de glucosa en ambos matraces al terminar la prueba? (0,5 puntos)

Cuestión de reflexión

B1.- Identifique y nombre las siguientes biomoléculas a partir de las características que se indican (2 puntos: 0,5 puntos cada apartado):

a) Polihidroxicetona. Posee seis átomos de C. Isómero de la glucosa. Forma parte de la sacarosa.
b) Liposoluble. Insaponificable. Origen animal. Regula el desarrollo sexual y la función reproductora.
c) Polímero compuesto por A, G, C y U. Forma una doble hélice. Desnaturalizable mediante cambios de pH. Aislado a partir de un virus.
d) Completamente hidrófobo. Su hidrólisis enzimática rinde alcohol y ácido graso. Reacción de saponificación positiva.

B2.- La molécula descrita en el apartado a) forma parte de una ruta catabólica anaeróbica presente en todos los seres vivos. Indique: (0,5 puntos)

a) Nombre de esta ruta y localización celular. (0,2 puntos).
b) Balance final de esta ruta metabólica (nombre y número de las moléculas que se producen). (0,3 puntos).

Preguntas que han salido en exámenes de acceso a la Universidad (PAU, Selectividad, EBAU, EvAU)

Galicia, septiembre de 2018, opción A, cuestión 2.

Desarrolle brevemente el proceso de glucólisis e indique:

a) ¿con qué compuesto comienza y con qué finaliza?

b) ¿dónde tiene lugar?

c) ¿qué se genera?

d) ¿para qué sirve?

Murcia, junio de 2019, opción A, cuestión 3.

Conteste los siguientes puntos:

a) ¿Qué vía metabólica es la siguiente? (0,25 puntos):

Glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 Piruvato + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O

b) ¿En qué compartimento celular se produce? (0,25 puntos).

c) Explique los posibles destinos metabólicos que puede tener el piruvato producido (1 punto).

Castilla La Mancha, julio de 2020, bloque 2.4

La glucólisis es uno de los procesos metabólicos que antes aparecieron en el planeta.

a. Justifique si se trata de un proceso anabólico o catabólico y aerobio o anaerobio.

b. ¿Dónde se localiza en la célula eucariota? ¿Cuáles son sus TRES productos finales?

c. En condiciones anaeróbicas, explique qué vía metabólica pueda seguir el piruvato.

País Vasco, julio de 2020, prueba extraordinaria, pregunta 2B

Rutas metabólicas: glicolisis y gluconeogénesis.

a) (1 punto) Describe con la ayuda de un dibujo o esquema en qué consiste la glicolisis. Indica las moléculas que participan al principio y al fin de la ruta, en qué lugar de la célula se produce y si es anabólica o catabólica.

b) (1 punto) Describe con la ayuda de un dibujo o esquema en qué consiste la gluconeogénesis. Indica las moléculas que participan al principio y al fin de la ruta, en qué lugar de la célula se produce y si es anabólica o catabólica.

c) (0,5 puntos) ¿Pueden darse simultáneamente ambas rutas o son incompatibles? Razona tu respuesta.

Castilla y León, Junio de 2021, pregunta 3

3. En relación a la glucólisis:

a) ¿Es un proceso anabólico o catabólico? Razone la respuesta. (0,4)
b) ¿Cuál es el producto final que se obtiene y cuál es el balance de ATP y poder reductor? (0,6)
c) ¿En qué compartimento tiene lugar? (0,2)
d) Indicar los dos destinos que puede seguir el producto final que se obtiene en la glucólisis y las diferencias que hay entre ellos en cuanto a la necesidad de oxígeno y producción de ATP). (0,8)

Murcia, Julio de 2021, pregunta 2.4

En lo referente a la glucolisis:

a) Explique razonadamente si es un proceso anabólico o catabólico (0,35 puntos).
b) Indique cuáles son los productos de este proceso metabólico y su localización a nivel celular (0,75 puntos).
c) Explique cómo se produce la síntesis de ATP en la glucolisis (0,4 puntos).

Aragón, Julio de 2022, pregunta 7

En un laboratorio se toman células musculares que, tras diferentes manipulaciones, se distribuyen en tres matraces cuyo contenido final es:

A) contiene el citoplasma de estas células y sus orgánulos intactos;

B) solamente contiene las mitocondrias de estas células;

C) contiene el citoplasma de las células musculares mencionadas.

Las tres soluciones contienen un medio isoosmótico y el pH adecuado. A las tres preparaciones se les añade glucosa y se cierran los matraces. Estos recipientes están diseñados de manera que es posible medir la cantidad de oxígeno en su interior. (2 puntos)

a) Se detecta que en el matraz A, el contenido de oxígeno disminuye con el tiempo, mientras que en el matraz B la cantidad de oxígeno permanece constante desde el principio. Razone estos resultados, mencionando las rutas metabólicas que habrán tenido lugar. (1 punto)

b) Transcurrido el tiempo suficiente, damos por terminado el experimento y analizamos el contenido del matraz C. Se observa que la glucosa ha desaparecido, ¿Cómo esperaría que hubiera evolucionado la cantidad de oxígeno en el matraz C a lo largo del tiempo? Razónelo adecuadamente. (0,5 puntos)

c) Realizamos el mismo análisis sobre el contenido de glucosa en los matraces A y B, ¿Cómo habrá variado la cantidad de glucosa en ambos matraces al terminar la prueba? (0,5 puntos)

Cantabria, Junio de 2024, Pregunta 4

¿En qué consiste la glucólisis? Dibuje la reacción global de la glucólisis, indicando el nombre de todos los elementos que forman parte de la reacción. ¿Cuáles son los dos tipos de degradación que puede seguir el producto final de la glucólisis? Compárelos a nivel de productos finales y cantidad de energía generada.

Extremadura, Junio de 2024, pregunta 6

Los eritrocitos carecen de mitocondrias, pero pueden llevar a cabo el catabolismo de la glucosa.

A. Indique razonadamente qué ruta catabólica de la glucosa emplean estas células para obtener energía .

B. ¿Cuál es el rendimiento final en moléculas de ATP y de NADH+H+ de este proceso metabólico?.
C. Los eritrocitos excretan al plasma de la sangre ácido láctico ¿Cómo se denomina el proceso bioquímico por el que se produce este compuesto?
D. Indique el nombre y la función de dos proteínas que formen parte del citoesqueleto celular.

La Rioja, Julio de 2024, pregunta 10

En relación con los procesos de degradación y síntesis de productos en los seres vivos:

a) Defina anabolismo y catabolismo. (0,2 puntos)
b) Nombre el sustrato inicial y el producto final de la glucólisis e indique si se trata de una ruta anabólica o catabólica. (0,3 puntos)
c) Nombre un sustrato inicial y el producto final de la gluconeogénesis e indique si se trata de una ruta anabólica o catabólica. (0,3 puntos)
d) Indique los compartimientos celulares donde se realizan las vías metabólicas nombradas en los apartados b y c. (0,2 puntos)

Canarias, julio de 2025, pregunta 14

Estudios llevados a cabo en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) han puesto de manifiesto la relevancia de un grupo de proteínas implicadas en rutas catabólicas cuyo estudio puede ayudar a combatir la obesidad (fuente: www.cnio.es, 2025).

a. Indica la denominación de la ruta metabólica que oxida la glucosa hasta piruvato.
b. ¿En qué espacio celular se produce?
c. Indica los posibles destinos metabólicos del piruvato producido.
d. Indica organización y tipo celular en los que se produce la ruta citada en el apartado a.

Ideas fundamentales sobre la glucólisis

Glucólisis

  • La glucólisis es la vía metabólica encargada de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía para la célula.
  • A partir de glucosa (de seis átomos de carbono) se obtienen dos moléculas de piruvato (tres átomos de carbono cada una), dos moléculas de ATP, y dos moléculas de NADH, con poder reductor.
  • Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ → 2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH
  • La glucólisis se produce en el citosol.
  • No necesita oxígeno.
  • El piruvato obtenido puede tener dos destinos:

Repasando la glucólisis

Pregunta

¿Cuál es la finalidad principal de la glucólisis?

Respuestas

Obtener energía para la célula

Convertir el piruvato en glucosa

Sintetizar moléculas de glucógeno

Generar intermediarios de 6 y 3 carbonos

Retroalimentación

Pregunta

¿Dónde se produce la glucólisis?

Respuestas

En la mitocondria

En el núcleo de la célula

En el citoplasma

En el retículo endoplasmático

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuántas moléculas de piruvato se generan a partir de una molécula de glucosa durante la glucólisis?

Respuestas

Una molécula de piruvato

Dos moléculas de piruvato

Tres moléculas de piruvato

Cuatro moléculas de piruvato

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuántas moléculas de ATP se consumen durante la fase de gasto energético de la glucólisis?

Respuestas

Una molécula de ATP

Dos moléculas de ATP

Tres moléculas de ATP

Cuatro moléculas de ATP

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuál es el producto neto de ATP generado durante la glucólisis en una célula humana?

Respuestas

2 ATP

4 ATP

6 ATP

8 ATP

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuál es el balance energético final de la glucólisis por cada molécula de glucosa?

Respuestas

2 moléculas de NADH y 2 moléculas de ATP.

4 moléculas de NADH y 4 moléculas de ATP.

2 moléculas de NADH y 4 moléculas de ATP.

4 moléculas de NADH y 2 moléculas de ATP.

Retroalimentación

Gluconeogénesis

¿Qué es la gluconeogénesis?

La gluconeogénesis es el proceso por el cual el organismo fabrica glucosa nueva a partir de compuestos no glucídicos, para asegurar que el cuerpo (especialmente el cerebro y los glóbulos rojos) siga teniendo energía cuando no recibe suficiente glucosa de los alimentos.

La gluconeogénesis es una ruta metabólica anabólica, es decir, de síntesis, mediante la cual el organismo fabrica glucosa a partir de precursores no glucídicos (no derivados directamente de carbohidratos). Es decir, la gluconeogénesis consiste en la síntesis de glucosa nueva a partir de moléculas como:

  • Lactato (procedente de la fermentación láctica en el músculo).

  • Glicerol (derivado de la degradación de los triglicéridos en el tejido adiposo).

  • Aminoácidos glucogénicos (principalmente alanina y glutamina, resultado del catabolismo proteico).

Este proceso ocurre sobre todo en el hígado (y en menor grado en el corteza renal), especialmente en periodos de ayuno prolongado o cuando la ingesta de carbohidratos es muy baja.

¿Por qué es importante la gluconeogénesis?

La gluconeogénesis es vital porque:

  • Garantiza que el sistema nervioso y los eritrocitos (glóbulos rojos) dispongan de glucosa, su principal fuente de energía.
  • Mantiene estables los niveles de glucosa en sangre (glucemia) cuando el aporte alimentario de glucosa cesa.
  • Ayuda a reciclar productos del metabolismo como el lactato (a través del ciclo de Cori) y ciertos aminoácidos.

¿Cómo funciona la gluconeogénesis?

La gluconeogénesis no es simplemente la ruta inversa de la glucólisis, aunque comparten varios pasos. Hay reacciones clave de la glucólisis que son irreversibles, por lo que la gluconeogénesis utiliza enzimas específicas para sortear esos pasos, como:

  • piruvato carboxilasa y fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEPCK) para convertir el piruvato en fosfoenolpiruvato

  • fructosa 1,6-bisfosfatasa para convertir fructosa 1,6-bisfosfato en fructosa 6-fosfato

  • glucosa 6-fosfatasa para liberar la glucosa libre hacia la sangre

Este proceso consume energía (ATP y GTP), de ahí que se considere anabólico.

¿Cuándo se activa la gluconeogénesis?

Principalmente en situaciones de:
🔹 Ayuno.
🔹 Ejercicio intenso.
🔹 Dietas muy bajas en carbohidratos.
🔹 Estrés fisiológico (por acción de hormonas como el glucagón y cortisol).

Comparación entre glucólisis y gluconeogénesis

Aspecto Glucólisis Gluconeogénesis
Tipo de ruta Catabólica (rompe glucosa para obtener ATP) Anabólica (fabrica glucosa consumiendo ATP)
Finalidad Obtener energía (ATP) Sintetizar glucosa nueva
Sustrato inicial Glucosa Piruvato, lactato, aminoácidos, glicerol
Producto final Piruvato (o lactato en anaerobiosis) Glucosa
Órganos principales Todas las células Hígado y corteza renal principalmente
Regulación hormonal Insulina la estimula Glucagón y cortisol la estimulan
Energía Genera ATP Consume ATP y GTP

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