Secuencia didáctica para profundizar en el tema de la glucólisis e ilustrar los mecanismos de regulación enzimática. La organización de la secuencia didáctica enfatiza la interpretación de diagramas científicos (gráficas y diagramas de flujo) usados en la literatura científica. Los dos casos de estudio son la función de la insulina en la absorción de glucosa y la respiración anaeróbica en el músculo.

1. Dr Omar Rafael Regalado Fernández
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Glucólisis
IDEAS PARA DESARROLLAR:
1. La glucólisis ocurre en el citoplasma de la célula.
2. Inicia cuando la glucosa, un monosacárido de seis carbonos, entra a través de la
membrana celular. Este proceso utiliza difusión facilitada.
3. La primera parte de la glucólisis agrega fosfato a los azúcares para evitar que la glucosa
siga entrando a la célula.
4. La sucesión de 10 reacciones químicas reorganiza los seis carbonos para poder romper el
azúcar en dos moléculas con tres carbonos, el ácido pirúvico (piruvato).
5. La regulación enzimática depende de inhibición alostérica y retroalimentación.
6. El proceso final libera dos moléculas de ATP por cada molécula de glucosa y la formación
de dos moléculas de la nicotinamida adenina dinucleótido-reducida (NADH2).
7. El piruvato tiene dos destinos: en la ruta anaeróbica produce lactato o etanol; en la ruta
aeróbica se oxida en dióxido de carbono.
Ruta metabólica
1. El siguiente diagrama representa los pasos generales en la oxidación de la glucosa en una
célula eucarionte. Usa este diagrama para contestar las siguientes preguntas.
a) Sugiere el tipo de reacción que elimina un
grupo fosfato de una molécula de ATP.
b) ¿Dónde tiene lugar la ruta glucolítica?
c) ¿Qué compuestos corresponden a las
letras D, E y F?
d) En condiciones anaeróbicas, el compuesto
F no procede hacia Ciclo de Krebs. Describe el
destino del compuesto F durante la respiración
anaeróbica en una célula animal y explica la
importancia de esta reacción.

2. Dr Omar Rafael Regalado Fernández
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Producción de energía
2. La siguiente figura muestra los cambios de energía que ocurren durante una etapa de la
respiración celular. A, B, C y D son compuestos intermedios. La energía de activación es la energía
mínima necesaria en una molécula para producir una reacción química.
a) Indica en qué parte de la célula se llevaría a cabo esta etapa.
b) Sugiere una explicación para los cambios de energía entre:
i. Tiempo 0 y T1:
ii. Tiempo T1 a T2:
c) ¿Cuál es, en términos de estructura química, la principal diferencia entre los productos
intermedios A y B y entre C y D?
d) El gráfico anterior corresponde a los procesos descritos en la siguiente vía:
i) Explica por qué las moléculas de ATP se utilizan en la primera etapa de la glucólisis.
ii) ¿Qué tipo de reacción química ocurre en la conversión de triosa fosfato en piruvato?

3. Dr Omar Rafael Regalado Fernández
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Enzimas
La glucólisis es una secuencia de diez reacciones que se pueden entender en cuatro etapas. En
general, la glucólisis rompe la glucosa en dos moléculas con el mismo número de átomos, pero
en diferente arreglo, lo que hace que una secuencia de reacciones tenga nueve pasos y otra,
diez.
Etapa Descripción Enzimas
Reactivos →
productos
Activación de
la glucosa
Dos moléculas de ATP son
usadas para incorporar dos
fosfatos inorgánicos en la
molécula de glucosa, lo que
la hace más reactiva ya que
la energía de activación es
reducida.
Hexoquinasa (1x)
Glucosa → Glucosa-
6-fosfato
Glucosa-6-fosfato
isomerasa (1x)
Glucosa-6-fosfato →
Fructosa-6-fosfato
Fosfofructoquinasa
Fructosa-6-fosfato →
fructosa-1,6-bisfosfato
Ruptura
Las moléculas de hexosa
(azúcar de seis carbonos)
fosforiladas se rompen en
dos triosas (azúcar de tres
carbonos). Las dos triosas
son diferentes, por lo que
este paso requiere una
reacción extra para
isomerizar una de las triosas.
Aldolasa (1x)
Fructosa-1,6-
bisfosfato →
gliceraldehído-3-
fosfato +
dihidroxiacetona
fosfato
Triosafosfato
isomerasa (1x)
Dihidroxiacetona
fosfato →
gliceraldehído-3-
fosfato
Oxidación de
las triosas
Átomos de hidrógeno son
removidos de cada molécula
de fosfotriosas hacia el
acarreador NAD para
producir NADH (o NAD
reducido).
Gliceradehído-3-
fosfato
deshidrogenasa (2x)
Gliceraldehído-3-
fosfato → 1,3-
bisfosfoglicerato
Producción
de energía
Las fosfotriosas son
convertidas en piruvato,
removiendo los fosfatos del
azúcar hacia el ATP. Las
quinasas siempre mueven
fosfatos de una molécula a
otra. Una mutasa mueve
fosfatos de un átomo a otro
dentro de la misma molécula.
Fosfoglicerato
quinasa (2x)
1,3-bisfosfoglicerato
→ 3-fosfoglicerato +
ATP
Fosfoglicerato mutasa
(2x)
3-fosfoglicerato → 2-
fosfoglicerato
Fosfopiruvato
hidratasa (enolasa)
(2x)
2-fosfoglicerato →
fosfoenolpiruvato
Piruvato quinasa (2x)
Fosfoenolpiruvato →
piruvato + ATP

4. Dr Omar Rafael Regalado Fernández
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3. Los GLUT son proteínas de membrana integrales (canales) que ayudan a la difusión facilitada
de glucosa dentro y fuera de las células.
Tomada de Bermúdez et al. (2007) Biología molecular de los transportadores de glucosa: clasificación,
estructura y distribución. Archivos Venezolanos de Farmacología y Terapéutica. 26(2): 76-86.
http://ve.scielo.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0798-02642007000200002&lng=es
El canal GLUT tiene cargas negativas en sus extremos externos. 1) Las cargas negativas atraen
iones positivos, que alteran la configuración de la proteína, lo que 2) permite que la glucosa se una
al sitio activo. 3) Una vez dentro del canal GLUT, la proteína se restructura y mueve los iones
positivos y la glucosa hacia el interior, 4) el canal GLUT se disocia y libera primero 5) la glucosa
hacia el interior de la célula y después libera 6) los iones positivos.
a) Con base en la información anterior:
i. Nombra el proceso mediante el cual la glucosa entra a las células:
ii. En dónde ocurre el transporte de glucosa:
b) Con base en la información anterior:
i. Explica las ventajas energéticas de que el primer paso de la glucólisis sea la
conversión de glucosa en glucosa-6-fosfato.
ii. ¿Por qué la glucólisis es un proceso importante en los eritrocitos de la sangre?

5. Dr Omar Rafael Regalado Fernández
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4. Estudia el diagrama de flujo a continuación, que se refiere a varias rutas metabólicas, y luego
responde las preguntas.
a) ¿Qué es la isomerización?
b) Sugiere una razón por la que ocurre la isomerización de la glucosa a fructosa. Usa la
siguiente imagen para argumentar tu respuesta.
glucosa fructosa
Imagen tomada de Anatomy & Physiology,
Connexions Website, OpenStax College.
CC BY SA 3.0
c) ¿Cuál es la importancia de la etapa de deshidrogenación en la vía?
d) Dependiendo de los organismos, el ácido pirúvico (piruvato) tendrá diferentes destinos.
i. Explica por qué las levaduras a veces pueden respirar para producir alcohol, pero
en otras ocasiones sólo producen dióxido de carbono y agua.
ii. ¿Por qué algunas bacterias, como Lactobacillus, producen ácido láctico?
iii. El fluoruro es un inhibidor de la enzima enolasa, la penúltima enzima de la
glucólisis que remueve un fosfato del piruvato ¿Por qué es ventajoso agregar flúor a la pasta de
dientes y al agua potable?

6. Dr Omar Rafael Regalado Fernández
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5. Completa el siguiente resumen sobre las reacciones químicas que ocurren durante la glucólisis.
Reacciones Reactivos Enzimas Productos
Fosforilación
Inhibición por retroalimentación
Inhibición alostérica
ATP
ADP
NAD+
NADH
Alqueno
Alcano
Sitio activo
Fructosa-1,6-bifosfatasa
Fosfofructoquinasa
Deshidrogenasa
Enolasa
ADP
ATP
NAD
NADH
Alqueno
Alcano
La hexoquinasa ____________ la glucosa usando _____, creando una molécula de glucosa que
no puede cruzar la membrana plasmática. La fosfofructoquinasa es la principal enzima que controla
el flujo de la glucólisis. Cuando la célula no consume suficiente _____, el ____ inhibe la
fosfofructoquinasa; mientras que cuando la célula consume energía, los niveles de incrementan y
activan la enzima. La glucólisis es regulada por ____________________ e __________________.
La _______________ ocurre cuando el producto de una reacción inactiva la enzima al unirse a otro
sitio de la enzima y cambiar la forma del _____________. Además, la fructosa-2,6-bisfosfato
(F2,6P) inhibe la_____________, pero activa la _____________.
El fosfoenolpiruvato es un ___________, ya que tiene un doble enlace de carbono, por lo tanto, la
____________ cataliza la ruptura de un enlace doble. El fosfoenolpiruvato tiene el enlace fosfato
con más energía en los organismos (un mol de enlace libera 61.9 kilo Joules de energía), sin
embargo, en la glucólisis este no es el principal paso de generación de energía, sino la producción
de 1,3-bisfosfoglicerato catalizada por una ______________; en este paso, electrones de alta
energía son removidos hacia los acarreadores de electrones, _____, que puede ser usado para
producir energía en otras rutas.
La energía liberada por la oxidación de la glucosa se almacena como _____ y _____. Para cada
molécula de glucosa convertida en piruvato en la vía glucolítica se utilizan inicialmente ____
moléculas de ATP y se producen ____ moléculas de ATP para un rendimiento general de ____
moléculas de ATP por glucosa.
Casos de estudio
6. En la diabetes tipo 2, las células diana no responden correctamente a la insulina producida
cuando hay un aumento en la concentración de glucosa en sangre. Sugiere por qué la fatiga
puede ocurrir en una persona con diabetes tipo 2 que no está tomando medicamentos. Utiliza el
diagrama a continuación para explicar tu respuesta.

7. Dr Omar Rafael Regalado Fernández
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Imagen tomada y traducida de Biology 2e, OpenStax.
CC BY SA 3.0
7. El tremetol es un veneno metabólico que se encuentra en la planta de raíz de ageratina
(Ageratina altissima) y previene el metabolismo del lactato. Cuando las vacas ingieren esta
planta, se concentra en la leche que producen. Las personas que consumen esta leche con el
veneno se enferman manifestando síntomas como vómitos, dolor abdominal y temblores, que
empeoran después del ejercicio ¿Por qué crees que este es el caso? Usa el siguiente diagrama
para argumentar tu respuesta.