Si los glóbulos rojos no tienen mitocondrias, ¿cómo pueden metabolizar la glucosa?

En los humanos (y en todos los mamíferos), los glóbulos rojos carecen de mitocondrias y, por lo tanto, no tienen un ciclo TCA funcional. Metabolizan la glucosa principalmente a través de la glucólisis , formando lactato que se libera de las células; esto produce 2 ATP por cada molécula de glucosa, mucho menos que la oxidación completa (aprox. 30 ATP), pero suficiente para satisfacer las necesidades energéticas de los glóbulos rojos.

Sin embargo, hay cierta oxidación de la glucosa a CO2 en los glóbulos rojos. Esto ocurre principalmente en la vía de las pentosas fosfato o "derivación", donde 1 carbono de glucosa se libera como CO2 y la energía extraída se utiliza para reducir el NADP a NADPH, que funciona como antioxidante. Los azúcares de 5 carbonos resultantes (pentosas) luego se reorganizan en un azúcar de 3 carbonos (fosfato de gliceraldehído) que ingresa nuevamente a la glucólisis. De ahí el término "derivación": 5/6 del carbono de la glucosa que entra en realidad vuelve a la glucólisis.

Al variar el flujo a través de la PPP, las células pueden equilibrar el uso de glucosa para ATP (energía) o NADPH (antioxidante). Los estudios estiman que en los glóbulos rojos humanos, del 10 al 30 % del flujo de hexocinasa se desvía a través de la PPP y el resto a través de la glucólisis superior (ver este y este artículo). Esto corresponde al 2-5% del carbono de glucosa liberado como CO2, y el resto se metaboliza a lactato.

Tenga en cuenta que lo anterior se aplica a los glóbulos rojos de mamíferos. Los glóbulos rojos de otros vertebrados, incluidas las aves y los peces, conservan tanto su núcleo como sus mitocondrias, y su metabolismo es diferente.

Si bien la hemoglobina constituye aproximadamente el 90 % de la proteína en un glóbulo rojo, también hay muchas otras proteínas presentes, incluidas las enzimas en la vía anaeróbica de las pentosas fosfato , que es responsable de metabolizar aproximadamente el 90 % de la glucosa que ingresa a la célula (la vía aeróbica ). se encarga del otro 10%). También hay proteínas responsables de mantener el estado de oxidación de los átomos de hierro unidos a la hemoglobina. El hierro en la hemoglobina oxidada, o metahemoglobina , está en el$Fe^{3+}$(férrico), que es incapaz de unir oxígeno. La enzima metahemoglobina reductasa dependiente de NADH convierte el hierro en$Fe^{2+}$estado ferroso, que se une$O_2$. El NADH resulta ser uno de los productos más importantes de la ruta de las pentosas fosfato, junto con el ATP y el 2,3-BPG , que ayuda a regular$O_2$liberación de la hemoglobina. NADPH también es producido por la vía anaeróbica y es un cofactor en la reducción del glutatión oxidado , actuando como uno de los principales agentes reductores en la célula para proteger contra el estrés oxidativo. Otras enzimas como la superóxido dismutasa , la glutatión peroxidasa y la catalasa también ayudan a prevenir o revertir la oxidación. Todo el oxígeno que se mueve de un lado a otro da como resultado la formación de especies reactivas de oxígeno como los radicales superóxido e hidroperoxilo ($\cdot{O_2^-}$y$HO_2\unicode{x22c5}$) y peróxidos como el peróxido de hidrógeno ($H_2O_2$), lo que requiere la presencia de estas proteínas defensivas.