El efecto Pasteur

El efecto Pasteur es la visualización del poder que posee el O2 en la fermentación mediada por levadura, que fue descubierto por Luis Pasteur al observar la relación entre la tasa de fermentación y la existencia de aire. Eldeterminó que éstas tenían una relación inversa, y además observó que en condiciones aeróbicas, las células de levadura aumentaban y la fermentación disminuía.
De esta manera, el efecto Pasteur fue una de las primeras observaciones que alguien realizó al proceso de la glucólisis de manera indirecta, pero observando que el metabolismo primario de glucosa se podía realizar con presencia o ausencia de oxigeno, y que en este último ocurre la fermentación alcohólica.
Obtención de glucosa
Regulación enzimática

Gráfico que muestra la Energía libre de cada reacción en la Glucólisis
La glucólisis se regula enzimáticamente en los tres puntos irreversibles de esta ruta, esto es, en la primera reacción (G -- >G-6P), por medio de la hexoquinasa; en la tercera reacción (F-6P --> F-1 -BP) por medio de la PFK1 y en el último paso (PEP --> Piruvato)por la piruvato quinasa.

* La hexoquinasa es un punto de regulación poco importante, ya que se inhibe cuando hay mucho G-6P en músculo. Es un punto poco importante ya que el G-6P se utiliza para otras vías.
HQ: Inhibe G-6P
* La PFK1 es la enzima principal de la regulación de la glucólisis, actúa como una llave de agua, si está activa cataliza muchas reacciones y se obtiene más Fructosa 1,6 bisfosfato, lo que permitirá a las enzimas siguientes transformar mucho piruvato. Si está inhibida, se obtienen bajas concentraciones de producto y por lo tanto se obtiene poco piruvato.
Esta enzima es controlada por regulación alostérica mediante: Por un lado se activa gracias a niveles energéticos elevados de ADP y AMP, inhibiendose en abundancia de ATP ycitrato, y por otro se activa en presencia de un regulador generado por la PFK2 que es la Fructosa-2 -Bisfosfato (F-2,6-BP), que no es un metabolito ni de la glucolisis ni de la gluconeogénesis, sino un regulador de ambas vías que refleja el nivel de glucagón en sangre.
La lógica de la inhibición y activación son las siguientes:
* ATP: inhibe esta enzima pues si hay una alta concentración de ATP entonces la célula no necesita generar más.
* Citrato: Si la concentración de citrato es alta el Ciclo de Krebs va más despacio de lo que el sustrato (acetil-CoA) llega para degradarse, y la concentración de glucosa será más alta. En el Ciclo de Krebs se produce mucho NADH y FADH2, para que funcionen se han de reoxidar en la cadena de transporte electrónico creando gradiente de protones, si el gradiente no se gasta los coenzimas no se reoxidan y el Ciclo de Krebs se para.
Los aminoacidos son usados principalmente para sintentizar proteínas y otras biomoléculas; sólo los excedentes son oxidados a urea y dióxido de carbono como fuente de energía.46 Esta ruta oxidativa empieza con la eliminación del grupo amino por una aminotransferasa. El grupo amino es cedido al ciclo de la urea, dejando un esqueleto carbónico en forma de cetoacido.47 Los aminoacidos glucogénicos pueden ser transformados en glucosa mediante gluconeogénesis.48
Fosforilación oxidativa
En la fosforilación oxidativa, los electrones liberados de moléculas de alimento en rutas como el ciclo de Krebs son transferidas con oxígeno, y la energía es liberada para sintetizar adenosín trifosfato. Esto se da en las células eucariotas poruna serie de proteínas en las membranas de la mitocondria llamadas cadena de transporte de electrones. En las células procariotas, estas proteínas se encuentran en la membrana interna.49 Estas proteínas utilizan la energía liberada de la oxidación del electrón que lleva la coenzima NADH para bombear protones a lo largo de la membrana.50
Los protones bombeados fuera de la mitocondria crean una diferencia de concentración a lo largo de la membrana, lo que genera un gradiente electroquímico.51 Esta fuerza hace que vuelvan a la mitocondria a través de una subunidad de la ATP-sintasa. El flujo de protones hace que la subunidad menor gire, lo que produce que el sitio activo fosforile al adenosín difosfato (ADP) y lo convierta en ATP.25
Energía de compuestos inorganicos
Las procariotas poseen un tipo de metabolismo donde la energía se obtiene a partir de un compuesto inorganico. Estos organismos utilizan hidrógeno,52 compuestos del azufre reducidos (como el sulfuro, sulfuro de hidrógeno y tiosulfato),2 óxidos ferrosos53 o amoníaco54 como fuentes de poder reductor y obtienen energía de la oxidación de estos compuestos utilizando como aceptores de electrones oxígeno o nitrito.55 Estos procesos microbióticos son importantes en ciclos biogeoquímicos como la nitrificación y la desnitrificación, esenciales para la fertilidad del suelo56 57
Energía de la luz
La energía solar es captada por plantas, cianobacterias, bacterias púrpuras, bacterias verdes del azufre y algunos protistas. Este proceso estaligado a la conversión del dióxido de carbono en compuestos organicos, como parte de la fotosíntesis.58 59
La captura de energía solar es un proceso similar en principio a la fosforilación oxidativa, ya que almacena energía en gradientes de concentración de protones, que da lugar a la síntesis de ATP.25 Los electrones necesarios para llevar a cabo este transporte de protones provienen de una serie de proteínas denominadas centro de reacción fotosintética. Estas estructuras son clasificadas en dos dependiendo de su pigmento, siendo las bacterias quienes tienen un solo grupo, mientras que en las plantas y cianobacterias pueden ser dos.60
En las plantas, el fotosistema II usa energía solar para obtener los electrones del agua, liberando oxígeno como producto de desecho. Los electrones luego fluyen hacia el complejo del citocromo b6f, que usa su energía para bombear protones a lo largo de la membrana tilacoidea del cloroplasto.38 Estos protones se mueven a través de la ATP-sintasa, mediante el mismo mecanismo explicado anteriormente. Los electrones luego fluyen por el fotosistema I y pueden ser utilizados para reducir la coenzima NADP+, que sera utilizado en el ciclo de Calvin, o recicladas para la futura generación de ATP.61
Anabolismo
El anabolismo es el conjunto de procesos metabólicos constructivos en donde la energía liberada por el catabolismo es utilizada para sintetizar moléculas complejas. En general, las moléculas complejas que dan lugar a estructuras celulares son construidas apartir de precursores simples. El anabolismo involucra tres facetas. Primero, la producción de precursores como aminoacidos, monosacaridos, isoprenoides y nucleótidos; segundo, su activación e * AMP, ADP: la alta concentración de estas moléculas implica que hay una carencia de ATP, por lo que es necesario realizar glucólisis, para generar piruvato y energía.
PFK1: Inhibe: ATP - Activa: ADP, AMP y F-2,6-BP.
* La piruvatoquinasa se regula distintamente según el tejido en el que trabaje, pero en hígado se inhibe en presencia de ATP y Acetil Coenzima-A (Acetil-CoA), y se activa gracias de nuevo ante la F-2,6-BP y la concentración de fosfoenolpiruvato.
PQ: Inhibe: ATP, A-CoA - Activa: PEP y F-2 -BP
Regulación por insulina
Al aumentar la glucosa en la sangre, después de una comida, las células beta del páncreas estimulan la producción de insulina, y ésta a su vez aumenta la actividad de la glucocinasaen los hepatocitos.
Las concentraciones altas de glucagon y las bajas de insulina disminuyen la concentración intracelular de fructosa 2 bisfosfato. Esto trae por consecuencia la disminución de la glicólisis y el aumento de la gluconeogenésis.