¿Qué es la fosforilación a nivel de sustrato?
La fosforilación a nivel de sustrato abarca ciertas reacciones químicas que ocurren en las células humanas durante la glucólisis, la conversión de glucosa que conduce a la producción de dos moléculas de alta energía, conocidas como trifosfato de adenosina (ATP). Esto se logra mediante la transferencia química de un grupo fosfato de cada una de las dos moléculas de fosfoenolpiruvato (PEP), formando ADP, que luego se transforma en ATP. Además del ATP, la glucólisis también produce dos moléculas de nicotinamida adenina dinucleótido (NADH) en forma reducida y piruvato, que se coloca en la siguiente fase de la respiración celular.
El ATP es la principal molécula de energía utilizada por las células, impulsando todos los procesos que ocurren dentro de ella, cuya fosforilación a nivel de sustrato tiene un papel pequeño, aunque importante, y en realidad es una de las dos formas en que el ATP se produce a partir del ADP en humanos. La fosforilación oxidativa es el otro mecanismo necesario para producir energía, la mayoría de los cuales ocurre dentro de las mitocondrias de la célula. A menudo conocida como la fuente de energía de la célula, la mitocondria es el orgánulo en el que se producen todas las etapas de la respiración celular, excepto la glucólisis. Todos los pasos en la glucólisis, incluida la fosforilación a nivel de sustrato, se producen en el citosol de la célula, líquido que contiene todos los componentes celulares, como el núcleo y los ribosomas.
La respiración celular en humanos ocurre de forma aeróbica y consta de cuatro etapas de reacciones a través de las cuales los alimentos se convierten en ATP. La glucólisis es el comienzo del proceso del cual la fosforilación a nivel de sustrato es el último paso. A continuación, el piruvato de la glucólisis se usa para formar acetil coenzima A, a partir de la cual se libera el producto de desecho dióxido de carbono. Con el ciclo de Krebs, parte de la coenzima se usa para producir otro químico llamado citrato, se libera más dióxido de carbono como ATP, NADH y otra molécula que produce energía denominada flavina adenina dinucleótido (FADH2). La última de estas etapas es la cadena de transporte de electrones y la quimiosmosis, por la cual la energía tomada de la glucosa, NADH y FADH2 se usa en el movimiento de iones de hidrógeno a través de la membrana de las mitocondrias, así como para la producción de más ATP.
La piruvato quinasa es la enzima responsable de catalizar la fosforilación a nivel de sustrato. Otras reacciones químicas de la glucólisis y las subsiguientes fases de respiración celular implican la acción de cierta enzima, una proteína necesaria para controlar la velocidad de las reacciones, que es muy importante para cumplir con los requisitos de energía del cuerpo humano, ya que solo toma un minuto consumir todo ATP disponible. Una vez que se completa la reacción, la enzima se recicla y se usa nuevamente.