La glucólisis es un proceso biológico complejo que se produce para convertir la glucosa en piruvato con el fin de proporcionar energía a cada célula viva. Dado que el ciclo de glucólisis implica la conversión de azúcar en sangre en un anión de ácido pirúvico (piruvato), la glucólisis también se conoce como ciclo del ácido cítrico.
Dado que este evento también implica la liberación de energía libre, se considera una reacción termodinámica. El resultado final es la síntesis de adenosina-5′-trifosfato (ATP) y nicotinamida adenina dinucleótido reducido (NADH), dos nucleótidos que son componentes clave del ADN e importantes para el funcionamiento metabólico adecuado. Si bien la glucólisis es un ejemplo simple de respiración y fermentación celular anaeróbica, hay diez pasos reactivos que ocurren que involucran varias enzimas catalizadoras y compuestos intermedios.
El primer evento que ocurre en la glucólisis utiliza la energía proporcionada por las enzimas de glucólisis hexoquinasa para convertir una molécula de azúcar (glucosa) con seis átomos de carbono en dos compuestos que contienen tres átomos de carbono, o glucosa 6-fosfato. Esta sustancia luego se somete a un reordenamiento molecular a «lactato» o produce un anión de ácido láctico. La «recompensa» por el consumo de energía en la fase inicial de la glucólisis es la producción posterior de dos dinucleótidos de nicotinamida y adenina (NAD), seguidos de un grupo fosfato que se une a cada molécula de 3 carbonos, lo que genera 1,3-bisfosfoglicerato. Mientras tanto, el hidrógeno de la reacción se usa para reducir NAD, produciendo NADH. Finalmente, la enzima de glucólisis piruvato quinasa se usa para producir dos ATP por cada molécula de glucosa involucrada en la reacción glucolítica.
La glucólisis es una vía metabólica básica que probablemente evolucionó hace miles de millones de años. Sin embargo, si bien ocurre en casi todos los organismos vivos, lo hace con variaciones. Por ejemplo, aunque la glucosa es el trampolín habitual para iniciar la glucólisis, se pueden incorporar otros monosacáridos a la reacción. Además, el lactato no es el único subproducto posible de la glucólisis, como lo demuestra la fabricación de dióxido de carbono y etanol cuando la levadura de cerveza se somete a fermentación. Por último, no todo el carbono se convierte necesariamente en piruvato y puede utilizarse para otras vías relacionadas con el carbono.
También se produce una glucólisis disfuncional. Por ejemplo, las células cancerosas a menudo exhiben un ciclo glucolítico hasta 200 veces mayor que la tasa de las células normales. Conocido como el efecto Warburg, esta aceleración puede ocurrir debido a una abundancia de enzimas hexoquinasa, o una deficiencia de oxígeno por la falta de flujo sanguíneo al sitio. En la enfermedad de Alzheimer se observa una alteración similar en el metabolismo de la glucosa. Sin embargo, es más probable que esto se deba a una acumulación de proteínas específicas que interfieren con la fosforilación.