Catabolismo de la lactosa, descarboxilación oxidativa del piruvato y oxidación del succinato: rutas bioquímicas
1. Catabolismo de la lactosa hasta el almacenamiento en el hígado
Describa el catabolismo de la lactosa hasta el almacenamiento en el hígado; nombre las enzimas y metabolitos.
- Digestión intestinal: la enzima lactasa hidroliza la lactosa en sus dos monosacáridos: glucosa y galactosa.
- Absorción y conversión hepática: la galactosa ingresa al hígado, donde la enzima galactocinasa la fosforila a galactosa-1-fosfato. Posteriormente, la galactosa-1-fosfato uridiltransferasa (GALT) la convierte en UDP-galactosa, y la UDP-galactosa 4-epimerasa la transforma en glucosa-6-fosfato.
- Almacenamiento: la glucosa-6-fosfato es incorporada a la glucogenogénesis por acción de las enzimas UDP-glucosa pirofosforilasa, glucógeno sintasa y la enzima ramificante, para almacenarse finalmente como glucógeno hepático.
2. Descarboxilación oxidativa del piruvato
Describa la descarboxilación oxidativa del piruvato.
Es el proceso metabólico que conecta la glucólisis con el ciclo de Krebs.
- Proceso: el piruvato (3 carbonos) ingresa a la matriz mitocondrial y sufre una descarboxilación oxidativa catalizada por el complejo multienzimático piruvato deshidrogenasa.
- Resultado: se elimina un grupo carboxilo en forma de CO2, el resto de la molécula se oxida y se une a la coenzima A para formar acetil-CoA (2 carbonos), produciendo además 1 molécula de NADH + H+ a partir de NAD+ por cada piruvato.
3. Rendimiento energético de dos moléculas de lactosa en la respiración celular
¿Cuál es el rendimiento energético de dos moléculas de lactosa en la respiración celular partiendo de la glucólisis?
El rendimiento energético total es de 76 a 80 ATP (según el cálculo clásico tradicional de la literatura médica) o 60 a 64 ATP (según el conteo protónico moderno).
Cada molécula de lactosa se hidroliza en 1 glucosa y 1 galactosa. Al oxidarse completamente ambas a través de la glucólisis, la descarboxilación del piruvato, el ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa, cada una rinde el equivalente metabólico de una molécula de glucosa completa, duplicando dicho valor para las dos moléculas de lactosa.
4. Oxidación del succinato a fumarato y su importancia para la cadena respiratoria
Describa la oxidación del succinato a fumarato e indique la importancia para la cadena respiratoria.
- Oxidación: ocurre en la membrana mitocondrial interna, catalizada por la enzima succinato deshidrogenasa (que constituye el Complejo II de la cadena respiratoria). Esta enzima remueve dos átomos de hidrógeno del succinato para transformarlo en fumarato.
- Importancia para la cadena respiratoria: los electrones extraídos reducen el grupo prostético FAD a FADH2, el cual transfiere dichos electrones directamente a la coenzima Q (ubiquinona). Esto permite alimentar el flujo de electrones a través de los Complejos II, III y IV, contribuyendo a la generación del gradiente electroquímico de protones y la posterior síntesis de ATP.