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Glucólisis quiere decir "quiebre" o rompimiento (lisis) de la glucosa. Es la ruta bioquímica principal (secuencia específica de reacciones catalizadas por enzimas que transforman un compuesto en otro) para la descomposición de la glucosa en sus componentes más simples dentro de las células del organismo. La glucólisis se caracteriza porque, si está disponible, puede utilizar oxígeno (ruta aerobia) o, si es necesario, puede continuar en ausencia de éste (ruta anaerobia), aunque a costa de producir menos energía.
Tiene lugar en una serie de nueve reacciones catalizadas, cada una, por una enzima específica, donde se desmiembra el esqueleto de carbonos y sus pasos se reordenan paso a paso. En los primeros pasos se requiere del aporte de energía abastecido por el acoplamiento con el sistema ATP — ADP. Esta serie de reacciones se realizan en casi todas las células vivientes, desde las procariotas (células sin núcleo) hasta las eucariotas (células con núcleo) de nuestro cuerpo.
Primer paso: El ATP reacciona exergónicamente con la glucosa desprendiéndose un grupo fosfato que se ensambla con el glúcido para producir glucosa 6 - fosfato y ADP. El número "6" indica que el grupo fosfato se ha combinado con el carbono 6 de la glucosa, donde parte de la energía liberada por la reacción se conserva. Esta reacción es catalizada por una enzima, la hexocinasa.
Segundo Paso: La molécula se reorganiza con ayuda de la enzima fosfoglucoisomerasa, por lo que el anillo hexagonal se transforma en el anillo pentagonal de la fructosa (la que contiene la misma cantidad de carbonos pero ubicados de otra manera) quedando el grupo fosfato en el mismo carbono por lo que se obtiene fructosa 6 - fosfato. La reacción puede desarrollarse en ambas direcciones pero está predispuesta en un sentido determinado por la acumulación de la glucosa 6 - fosfato y la eliminación de la fructosa 6 - fosfato al continuar la glucólisis.
Tercer Paso: es similar al primer paso ya que la fructosa 6 - fosfato gana un segundo grupo fosfato mediante la intervención de una nueva molécula de ATP. El fosfato adicional se enlaza con el primer carbono y produce fructosa 1,6 - difosfato en una reacción catalizada por una enzima alostérica, donde el ATP es un efector alostérico que la inhibe. La interacción entre ambos es el principal mecanismo regulador de la glucólisis. Si existe ATP en cantidades adecuadas para la vida normal de la célula, este inhibe la actividad de la enzima cesando la producción de ATP mientras que se conserva glucosa. Si la concentración de ATP es baja, la enzima se desinhibe y continúa la degradación de la glucosa.
Cuarto paso: La molécula de azúcar se escinde (divide) en dos moléculas de tres carbonos cada una: la dihidroxiacetona fosfato y el gliceraldehído fosfato. Ambas moléculas son isómeros que pueden transformarse una en otra por acción de una enzima isomerasa, pero en vista que el gliceraldehído fosfato se utiliza posteriormente, toda la dihidroxiacetona fosfato se convierte eventualmente en gliceraldehído fosfato. A partir de este punto en las reacciones debemos multiplicar por dos los productos obtenidos para tener en cuenta el destino de una molécula de glucosa.
Quinto Paso: cada gliceraldehído fosfato se oxida, con ayuda de la enzima triosafosfato deshidrogenasa transfiere un hidrógeno y su electrón, así reduce al NAD+ para que acepte el hidrogeno y se transforme en NADH. Esta es la primera reacción en la que la célula obtiene energía conservándose parte de ella en la unión de un grupo fostafo con el carbono 1 de la molécula gliceraldehído fosfato, el que se transforma en 1,3 difosfoglicerato.
Sexto Paso: ese fosfato se libera de la molécula de difosfoglicerato con ayuda de la enzima fosfoglicerato cinasa y se emplea para volver a cargar una molécula de ADP (no olvidar que son dos moléculas de ATP por cada molécula de glucosa). Como esta reacción es muy exergónica arrastra a todas las reacciones para que avancen.
Séptimo paso: el grupo fosfato remanente se transfiere de la posición 3 a la 2 mediante la acción enzimática de la fosfo gliceromutasa.
Octavo paso: se retira una molécula de agua del compuesto de tres carbonos. Mediante este reordenamiento interno de la molécula (y con ayuda de la enzima enolasa) concentra energía en la vecindad del grupo fosfato.
Noveno paso: el fosfato se transfiere a una molécula de ADP y forma otra molécula de ATP (recordar que se obtienen dos) y finalmente tenemos al ácido pirúvico. Esta reacción (catalizada por la piruvato cinasa) también es muy exergónica, de modo que arrastra a las dos reacciones precedentes.
Así que de una molécula de glucosa se tienen dos moléculas de ácido pirúvico, dos moléculas de ATP (se invierten dos moléculas de ATP y se obtienen cuatro) y dos moléculas de NADH.
glucosa + 2ATP + 4ADP + 2Pi + NAD+ ——® 2 ácido pirúvico + 2 ADP + 4 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O