Gluconeogénesis: Síntesis de Glucosa Vital para el Organismo y su Regulación

Gluconeogénesis: Síntesis de Glucosa Vital para el Organismo

La gluconeogénesis es una ruta metabólica esencial utilizada por animales, plantas, hongos y microorganismos para sintetizar nueva glucosa a partir de moléculas precursoras no glucosídicas. Es una vía anabólica, ya que implica biosíntesis. Esta ruta es crucial porque proporciona glucosa a los tejidos cuando el aporte proveniente de la dieta es deficiente o en estados de hipoglucemia, es decir, baja concentración de glucosa sanguínea.

Precursores de la Glucosa

La biosíntesis de glucosa se realiza a partir de precursores que no son hidratos de carbono, tales como:

• Aminoácidos
• Lactato
• Piruvato
• Glicerol
• Cualquiera de los intermediarios del Ciclo de Krebs

Todos estos son fuentes de carbono para esta vía metabólica.

Localización y Tejidos Implicados

La gluconeogénesis es un proceso que ocurre principalmente en el hígado y, en menor proporción, en la corteza renal. Aquí se produce glucosa para el uso de otros órganos vitales como el cerebro, el músculo y los eritrocitos. El proceso se inicia en la mitocondria y continúa principalmente en el citoplasma.

Relación con la Glucólisis: Las Reacciones de Bypass

La gluconeogénesis comparte varios pasos con la glucólisis, pero en dirección inversa, hasta llegar a la glucosa. Sin embargo, las reacciones 1, 3 y 10 de la glucólisis son irreversibles y deben ser reemplazadas en la gluconeogénesis por reacciones de bypass específicas. Estas son:

Bypass I: Conversión de Piruvato a Fosfoenolpiruvato

Esta reacción salta la reacción 10 de la glucólisis, que es una reacción irreversible catalizada por la piruvato quinasa. Este bypass está compuesto por una secuencia de dos reacciones consecutivas que, en eucariotas, involucran enzimas citoplasmáticas y mitocondriales.

Bypass II: Conversión de Fructosa-1,6-bifosfato a Fructosa-6-fosfato

Esta conversión se realiza por medio de la enzima fructosa-1,6-bifosfatasa (FBPasa1). Es una reacción citosólica en la que se elimina el grupo fosfato en la posición 1 de la fructosa, formando fructosa-6-fosfato. Esta última será convertida en glucosa-6-fosfato mediante la reacción inversa de la glucólisis.

Bypass III: Conversión de Glucosa-6-fosfato a Glucosa

Esta conversión se lleva a cabo por medio de la enzima glucosa-6-fosfatasa, liberando un fosfato. Esta enzima se encuentra en el hígado y el riñón. La glucosa formada se libera a la sangre para ser aprovechada por otros tejidos, ayudando a mantener los niveles estables de glucemia (glucosa en la sangre).

Balance Energético Final

El proceso de gluconeogénesis implica un gasto energético significativo:

• 4 ATP
• 2 GTP
• 2 NADH

Regulación Coordinada con la Glucólisis

La gluconeogénesis y la glucólisis están reguladas de forma opuesta. Cuando la gluconeogénesis se activa, la glucólisis se inhibe y viceversa. Existe una coordinación muy precisa de ambas rutas: el mismo factor que activa una, a su vez inhibe la ruta opuesta. Esto permite un ahorro de energía para la célula.

Enzimas Reguladas en la Gluconeogénesis

Las enzimas clave reguladas en la gluconeogénesis son:

• La glucosa-6-fosfatasa (Bypass III), activada por glucosa-6-fosfato.
• La fructosa-1,6-bifosfatasa (Bypass II), inhibida por fructosa-2,6-bifosfato y AMP, y potenciada por el citrato.
• La fosfoenolpiruvato carboxiquinasa y la piruvato carboxilasa (Bypass I).