Enol-fosfato

Qué es un enol fosfato

El representante más relevante de este grupo en la bioquímica humana es el fosfoenolpiruvato (PEP), compuesto que ocupa el penúltimo escalón de la glucólisis. La enzima enolasa lo genera a partir del 2-fosfoglicerato mediante una deshidratación que redistribuye la energía interna de la molécula. Lo que resulta llamativo es que esa simple pérdida de agua transforma un fosfato de baja energía en uno de alta energía, capaz después de ceder su grupo fosfato al ADP para rendir ATP en la reacción catalizada por la piruvato quinasa.

Tres raíces de la nomenclatura química confluyen en el nombre: -en (doble enlace carbono-carbono), -ol (grupo hidroxilo) y fosfato (del griego φωσφόρος, phōsphóros, «portador de luz», referencia al fósforo elemental). La denominación describe con exactitud la estructura: un doble enlace, un oxígeno y un fosfato sobre el mismo esqueleto carbonado.

Energética del enlace enol-fosfato

La hidrólisis del fosfoenolpiruvato libera aproximadamente -61,9 kJ/mol en condiciones estándar, una cifra que casi duplica la de la hidrólisis del ATP (-30,5 kJ/mol). Esa diferencia no reside en un enlace excepcionalmente fuerte, sino en lo contrario: el enlace fosfato del enol fosfato es inestable. Al romperse, la molécula se reordena hacia la forma ceto del piruvato, que es mucho más estable, y la suma de la energía de hidrólisis más la energía de la tautomerización resulta en una liberación grande de energía libre.

Conviene no confundir esta reacción con una fosforilación oxidativa. La piruvato quinasa opera mediante lo que se denomina fosforilación a nivel de sustrato: la transferencia directa del fosfato desde un donante orgánico al ADP, sin intervención de la cadena respiratoria mitocondrial. Es uno de los dos puntos de la glucólisis donde se produce ATP por este mecanismo.

Fosfoenolpiruvato en la gluconeogénesis

En la vía inversa, la gluconeogénesis, la célula necesita regenerar fosfoenolpiruvato a partir de piruvato, pero no puede hacerlo simplemente invirtiendo la reacción de la piruvato quinasa porque el equilibrio termodinámico lo impide. Se requieren dos pasos enzimáticos separados: primero la piruvato carboxilasa (en la mitocondria) convierte el piruvato en oxalacetato, y después la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEPCK) transforma ese oxalacetato en PEP consumiendo GTP. La regulación de la PEPCK constituye uno de los puntos de control más estudiados del metabolismo glucídico en el hígado.

Preguntas frecuentes

¿Es lo mismo enol fosfato que fosfoenolpiruvato?

No exactamente. Fosfoenolpiruvato es el ejemplo más conocido de enol fosfato, pero el término genérico abarca cualquier éster fosfórico de un enol. En la práctica bioquímica humana, sin embargo, cuando se habla de enol fosfato casi siempre se está aludiendo al fosfoenolpiruvato.

¿Por qué el fosfoenolpiruvato tiene tanta energía?

Porque al ceder su grupo fosfato, el enol resultante se convierte espontáneamente en piruvato (forma ceto), y esa tautomerización es muy favorable termodinámicamente. La suma de la energía de la hidrólisis del fosfato y la de la reorganización molecular explica el valor elevado de energía libre de la reacción.

¿Dónde se produce el fosfoenolpiruvato en la célula?

Durante la glucólisis se genera en el citoplasma, a partir del 2-fosfoglicerato. En la gluconeogénesis, su síntesis puede ocurrir tanto en la mitocondria como en el citosol, dependiendo de la isoforma de PEPCK que exprese el tejido.

Referencias

1. National Center for Biotechnology Information (PubChem/NIH). Phosphoenolpyruvic acid.
2. MSD Manual (versión para profesionales). Metabolismo de los hidratos de carbono.
3. IUPAC. Enols (IUPAC Gold Book).
4. Lehninger AL, Nelson DL, Cox MM. Principles of Biochemistry (NCBI Bookshelf).