Este Cromosoma contiene el gen de la Glucokinasa, la primera enzima necesaria para metabolizar azúcar.

Como ven este cromosoma tiene varios genes importantes en enfermedades como la diabetes y la fibrosis cística, pero examinaremos el gen de la Glucokinasa GCK porque nos permite conocer el mecanismo de la glucólisis, o respiración anaerobia (sin oxígeno), cómo se relaciona con otros ciclos de reacciones dentro de la célula y cómo se forma el ATP.

La Glucosa podemos considerarla un azúcar simple (la sacarosa, que normalmente llamamos azúcar en realidad son dos moléculas unidas, una de glucosa y otra de fructosa). Tiene 6 átomos de carbono, y oxígenos e hidrógenos, una fórmula es C6H12O6 pero a los químicos les gustan las fórmulas detalladas,  desarrolladas …

glucosa

Esos -OH indican que la glucosa  es un alcohol, y el -O- que es un aldehído, también, normalmente escrito =O, no entremos en que ha formado una estructura circular.

Este azúcar va a formar energía porque se va a partir al medio y dar otro compuesto, el piruvato que tiene 3 carbonos.  O sea que de un azúcar con 6 carbonos sacamos dos moléculas de 3 carbonos

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Glucosa +  2 [NAD]+ + 2 [ADP] + 2 [P]i  → 2 Piruvatos  + 2 [NADH] + 2 H+ + 2 [ATP] + 2 H2O

piruvato

Ya vimos antes que el NADH significaba crear Poder Reductor para otras reacciones químicas y que al formarse ATP (metiendo fosfato a una molécula de ADP) obtenemos energía que se guarda en el ATP para impulsar reacciones químicas, incluso cosas que no parecen reacciones químicas, como flexionar los músculos, formar orina en los riñones, pensar (el cerebro gasta mucho ATP y crea pensamiento de la misma manera que el riñón crea orina), formar semen, sintetizar proteínas o DNA,  …

Pero de entrada la glucosa no puede ser atacada, hay que activarla: hay que fosforilarla, hay que meterle fosfato hay que transformarla en Glucosa-6-fosfato y eso precisamente es lo que hace la glucokinasa GCK, y lo hace gastando un ATP por cada molécula de azúcar  -luego lo recupera con creces.

Fructosa-6-Fosfato

Esta molécula activada será transformada en Fructosa-6-Fosfato por una enzima, una isomerasa

Otra enzima, FFK,  le mete otro fosfato en el extremo 1, gastando otro ATP,

resulta en la Fructosa 1,6 bisfosfato, que es una molécula con dos cargas de fosfato, una en cada punta

Se ha gastado dos ATP, pero luego se formarán cuatro, ganamos dos ATP …

Fructosa 1,6 bisfosfato

Esta molécula Fructosa 1,6 bisfosfato  ahora puede ser partida a medio por la enzima ALDOLASA

Resultan dos compuestos de 3 carbonos y fosforilados, o sea activados, que sufrirán nuevas reacciones.

Son el Gliceraldehido-3-fosfato y el Fosfato de Dihidroxyacetona

Digamos que dos mitades de la molécula que está a la derecha.

Ambos dos compuestos se transformar uno en otro por la Triosa fosfato isomerasa.

Esto es una astucia del organismo, porque es el Giceraldehido-3-fosfato G3P el que continúa la vía glucolítica, y el otro compuesto se transforma en G3p a medida que se necesita.

Hasta ahora fue la fase de preparación, se gastó 2 moléculas de ATP y se prepara las moléculas para que rindan energía, de cada 3GP se forman dos ATP, y como se formaron dos 3GP son cuatro ATP,; se gastaron dos, se forman cuatro, se ganan dos.

Como detallar cada reacción y cada enzima (siempre hay una enzima entre un paso y otro) sería un muermo, esto arriba fue para dar una idea :-)) pongo aquí un esquema general, tomado de Wikipedia  Se debe prestar atención a la formación ahora de moléculas de ATP y de NADH.

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☼ Durante la glucólisis por cada molécula de glucosa hay un rendimiento neto de dos moléculas de ATP y dos moléculas de NADH, que se usan en funciones metabólicas, son imprescindibles, es como la moneda de cambio dentro de la célula.

☼  Esta reacción no utiliza oxígeno, por eso se llama glucólisis anaeróbica o incluso respiración anaeróbica. Pero no produce mucha energía, y produce piruvato que contiene mucha energía; en el músculo, que puede funcionar en anaerobiosis, el piruvato se transforma en ácido láctico que es llevado por la sangre hacia el hígado, donde se metaboliza.

☼  Esta reacción tiene lugar en el citoplasma de la célula, es decir en el líquido interno, no en las mitocondrias.

RESPIRACIÓN CELULAR

☼  El piruvato luego será oxidado en las mitocondrias, que son como máquinas biológicas que consumen oxígeno en cantidad, verdaderas centrales químicas.  Esto ocurre en otro conjunto de reacciones llamado Ciclo de Krebs que está acoplado a una complicada cascada de reacciones llamadas la cadena de transporte de electrones,  donde se producirá mucho ATP.  Por cada molécula de glucosa se puede producir 30 moléculas de ATP cuando el proceso completo tiene lugar. De las mitocondrias, del Ciclo de Krebs y de la Cadena Respiratoria trataremos en su momento, para no agobiar con conceptos difíciles y fórmulas tan complicadas de un golpe: a poco.

☼ Este alto rendimiento cuando oxida en las mitocondrias, comparable con las apenas dos moléculas que producía en anaerobiosis nos explica la tremenda vitalidad que el oxígeno da a la vida.  Originalmente la Tierra tenía una atmósfera reductora, pero cuando las algas y plantas verdes empezaron a formar oxígeno entonces los pequeños animales, que eran como una ameba apenas, bruscamente pudieron usar el oxígeno y la vida empieza su complejidad, eso ocurrió en el Precámbrico, hace unos 3.500 millones de años.

Se piensa, con Margulis, que aquella célula primitiva así como ameba captó bacterias y por simbiosis se transformaron en mitocondrias.

ATP, Adenosin TriFosfato

Este es el nucleósido trifosfato que funciona como moneda de cambio energético en la célula para toda su actividad.

Noten que el ATP tiene tres fosfatos unidos en una cadena; un azúcar, la ribosa de 5 carbonos (los carbonos no se representan en este muy simplificado esquema, tampoco todos los hidrógenos se supone que el estudiante los suple donde deben ir); y una base nitrogenada, la Adenina que también está presente en el DNA -es la molécula grande que tiene mucho nitrógeno.

El ATP es una coenzima, es decir, que ciertas enzimas lo usan para causar una reacción química, generalmente se libera ADP + P es decir, Adenosin DiFosfato + un fosfato libre, y la energía libre de esta reacción de hidrólisis impulsó la reacción que la enzima catalizó.

Todos los días fabricamos y destruímos entre 70 y 100 KILOS de ATP, sí, kilogramos de ATP, que son inmediatamente utilizados para impulsar otras reacciones químicas;  una de las que requiere más energía es la síntesis de proteínas.

El ADP es como el ATP, pero sólo con dos fosfatos y no tres.

En el esquema que puse arriba, el grande, hay enzimas como la piruvato kinasa, que forman ATP, a partir de fosfoenolpiruvato y ADP+P,  liberando piruvato más el deseado ATP.

Pero la mayor parte del ATP no se sintetiza en este proceso de glucolisis anaerobia, sino luego en el Ciclo de Krebs acoplado a la Cadena Respiratoria, dentro de las mitocondrias.

☼ Otro gen muy importante en este cromosoma es CYCS, el gen del Citrocromo C, localizado en el brazo corto, posición 7p15.3. El citocromo C es una hemoproteína, algo parecida a la hemoglobina, pero funciona en la Cadena de Transporte de electrones.

Conclusión.

Hemos visto como una enzima, la glucokinasa, cuyo gen está presente en el cromosoma 7 interviene en esta reacción fundamental, la Gucólisis.

Es interesante que el gen GCK tiene dos promotores, digamos que puede leerse a partir de dos puntos distintos y resultan en enzimas un poco diferentes una con actividad en el hígado, la otra forma más activa en el intestino. La peculiar actividad de la glucokinasa la hace muy sensible a la concentración de glucosa y su regulación por el propio substrato, la glucosa es más modulable aún.

Se explica la fórmula del ATP y se introduce su formación y funciones.

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Por Armando

Un comentario en «Libro de los Cromosomas ·7»

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