Metabolismo de la Glucosa: Glicolisis, Ciclo de Krebs, Fosforilación Oxidativa y Vías Relacionadas

Glicolisis

La glicolisis libera energía en forma de ATP y NADH.

Glucosa → (ATP → ADP) Glucosa-6-fosfato (hexoquinasa) → Fructosa-6-fosfato (ATP → ADP) → Fructosa-1,6-bisfosfato (fosfofructoquinasa, un punto clave de regulación) → Dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído-3-fosfato (aldolasa, NAD⁺ → NADH) → 1,3-bisfosfoglicerato (ADP → ATP) → 3-fosfoglicerato (producción de ATP) → 2-fosfoglicerato → Fosfoenolpiruvato (ADP → ATP) → Piruvato (catalizada por la piruvato quinasa, que también genera ATP)

Producto final: 2 piruvatos, 2 ATP y 2 NADH.

Gluconeogénesis

Glucosa (glucosa-6-fosfatasa) → glucosa-6-fosfato; fructosa-1,6-bisfosfato (FBPasa) → fructosa-6-fosfato; PEP carboxiquinasa. Un nivel elevado de ATP la activa.

Sustratos: glicerol, propionato y lactato.

Metabolismo del glucógeno

El glucógeno se forma por enlaces α-1,4 y ramificaciones con enlaces α-1,6.

• La hormona que estimula su síntesis es la insulina.
• La glucosa-6-fosfato se convierte en glucosa-1-fosfato por acción de la enzima mutasa.
• Activación de la glucosa-1-fosfato: se le añade energía mediante UTP, formando UDP-glucosa. El UTP es quien activa la glucosa.
• Glucógeno sintasa: se activa al ser desfosforilada por la fosfatasa PP1 y se inactiva por fosforilación mediante la quinasa GSK3.
• Glucógeno fosforilasa: se activa por fosforilación mediante la quinasa y se inactiva por desfosforilación mediante la fosfatasa PP1.

Vía de las pentosas fosfato

Fase oxidativa

Produce NADPH y ribulosa-5-fosfato. El NADPH participa en la síntesis de glutatión, que capta radicales libres y tiene efecto antioxidante, especialmente en los eritrocitos.

Fase no oxidativa

Produce ribosa-3-fosfato, necesaria para la proliferación celular, por lo que es especialmente importante en las células cancerosas.

Además, el citocromo P450 se encuentra en el hígado.

Fosforilación oxidativa

• Complejo I: recibe NADH y libera NAD⁺; transfiere electrones a la coenzima Q y bombea 4 protones.
• Complejo II: oxida FADH₂ a FAD, transfiriendo electrones a la coenzima Q; no bombea protones.
• Complejo III: transfiere electrones al citocromo c y bombea 4 protones.
• Complejo IV: consume oxígeno, reduce el O₂ a H₂O y bombea 2 protones.
• ATP sintasa (complejo V): sintetiza ATP a partir de ADP + Pi.

Citocromo c: transporta electrones al complejo IV.
Coenzima Q: transporta electrones desde los complejos I y II hasta el complejo III.
2,4-dinitrofenol: es un desacoplante que atrapa protones, por lo que no se sintetiza ATP.

Ciclo de Krebs

Acetil-CoA → citrato (aconitasa) → isocitrato (isocitrato deshidrogenasa, libera NADH) → α-cetoglutarato (α-cetoglutarato deshidrogenasa, libera NADH) → succinil-CoA (succinil-CoA sintetasa) → succinato (succinato deshidrogenasa, libera FADH₂) → fumarato (fumarasa) → malato (malato deshidrogenasa, libera NADH) → oxalacetato.

Producto final: 3 NADH, 1 FADH₂, 1 GTP y 2 CO₂.

Un exceso de ATP y NADH inhibe el ciclo, mientras que el ADP y el NAD⁺ lo estimulan.

Reacciones anapleróticas

Son reacciones de alimentación o de relleno del ciclo de Krebs.