Regulación de la glucosa y el ciclo de Krebs: oxalacetato y piruvato carboxilasa

Concentración de la glucosa en sangre (5 mM)

El grupo fosfato de la glucosa 6-fosfato está ionizado a pH 7, lo que le confiere a la molécula una carga negativa. Dado que las membranas celulares son impermeables a moléculas cargadas negativamente, la glucosa 6-fosfato no puede atravesar la membrana plasmática para salir al torrente circulatorio. Por consiguiente, al no poder abandonar la célula, queda confinada para ingresar en la vía glucolítica y generar ATP.

El papel del oxalacetato en el metabolismo

El oxalacetato mitocondrial es un precursor fundamental de muchos aminoácidos.

¿Qué sucede con la entrada del piruvato en el ciclo del ácido cítrico a medida que el oxalacetato es utilizado?

La entrada disminuye; si no hay oxalacetato disponible, el Acetil-CoA no puede incorporarse al ciclo.

¿Cómo se repone el oxalacetato en las células animales?

Se repone mediante la nutrición, permitiendo la formación de piruvato. Este, en presencia de oxígeno (O2), forma Acetil-CoA, el cual se une al oxalacetato para iniciar el ciclo de Krebs, permitiendo así su reposición.

¿Puede utilizarse el Acetil-CoA como fuente de carbono para reponer el oxalacetato en células animales?

No, debido a que el destino metabólico del Acetil-CoA es participar en el ciclo de Krebs para la obtención de energía mediante la β-oxidación, proceso en el cual los ácidos grasos se degradan hasta formar Acetil-CoA.

Regulación de la piruvato carboxilasa

En condiciones de una dieta rica en ácidos grasos y baja en glúcidos:

• El catabolismo de los ácidos grasos aumenta la concentración de Acetil-CoA, lo que estimula la enzima piruvato carboxilasa.
• El incremento resultante de oxalacetato estimula el consumo de Acetil-CoA en el ciclo del ácido cítrico.
• El aumento de citrato inhibe la glucólisis a nivel de la enzima PFK-1 (fosfofructocinasa-1).
• El exceso de Acetil-CoA inhibe el complejo de la piruvato deshidrogenasa, ralentizando la utilización del piruvato proveniente de la glucólisis.

Metabolismo energético durante el ejercicio: El caso de la maratón

Durante el ejercicio físico intenso, el músculo obtiene energía de la glucosa almacenada en forma de glucógeno. Para que la glucólisis ocurra, se requiere NAD+, el cual se regenera a partir de la fermentación del piruvato; por tanto, para obtener Acetil-CoA, se recurre a la degradación de ácidos grasos.

Cuando la demanda energética muscular disminuye, la necesidad de NAD+ desciende, permitiendo que el piruvato se convierta en Acetil-CoA. Asimismo, la ingesta de carbohidratos eleva los niveles de glucosa, reduciendo la dependencia metabólica de la oxidación de ácidos grasos.