¿Qué es la fosforilación del sustrato?

La fosforilación del sustrato, también llamada fosforilación a nivel del sustrato, es un proceso bioquímico por el cual las células producen trifosfato de adenosina (ATP) a partir de difosfato de adenosina (ADP). Este proceso ocurre en el citoplasma y es un paso importante en la vía metabólica conocida como glucólisis. El ATP es un cofactor o coenzima, lo que significa que, aunque no es una proteína en sí, es esencial para impulsar las reacciones, transferir energía y actuar como fuente de combustible para la célula.

Para producir ATP a través de la fosforilación del sustrato, un grupo fosfato inorgánico debe transferirse a ADP desde una molécula más enérgica. El grupo fosfato consta de cuatro átomos de oxígeno unidos a un átomo de fósforo central y tiene una carga negativa. Una enzima media la reacción entre ADP y el compuesto de fosfato. Los productos de la reacción son ATP y otro compuesto que consiste en hidrógeno, oxígeno y, a veces, fósforo. Tomando la reacción como un todo, podemos visualizar ADP, con sus dos grupos fosfato, convirtiéndose en ATP, una molécula con tres grupos fosfato, mediante la adición de un grupo fosfato de otra molécula.

La fosforilación del sustrato ocurre dos veces durante la glucólisis, una ruta metabólica de múltiples pasos esencial para los organismos vivos. En la glucólisis, el azúcar glucosa se convierte en piruvato ácido orgánico y ATP. Este proceso está en el núcleo del metabolismo, lo que permite a los organismos transformar el azúcar que obtienen de los nutrientes en energía.

Durante la etapa inicial de fosforilación del sustrato en la glucólisis, se transfiere un grupo fosfato al ADP desde un compuesto llamado 1,3-bisfosfoglicerato. Los dos sustratos, ADP y 1,3-bisfosfoglicerato, se unen a la enzima fosfoglicerato quinasa, que cataliza la reacción. Se producen ATP y 3-fosfoglicerato.

El paso final de la glucólisis también implica la fosforilación del sustrato. El fosfoenolpiruvato, un compuesto de fosfato de alta energía, transfiere su grupo fosfato al ADP a través de la enzima piruvato quinasa. Los productos son ATP y piruvato, una molécula que consiste en hidrógeno y oxígeno.

La fosforilación del sustrato está regulada por factores externos y puede no ocurrir siempre durante la glucólisis. Cuando una célula tiene una gran cantidad de ATP pero poca ADP, por ejemplo, la reacción puede no continuar porque no hay suficiente ADP para usar. La presencia de ATP en sí también puede inhibir las enzimas involucradas.

Las hormonas también juegan un papel en la regulación de la glucólisis. El nivel bajo de glucosa en la sangre, también conocido como bajo nivel de azúcar en la sangre, da como resultado la producción de glucagón. Esta hormona se produce en el páncreas y aumenta el azúcar en la sangre. Inhibe la actividad de la piruvato quinasa en la etapa final de la glucólisis, evitando que tenga lugar la fosforilación del sustrato.