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Metabolismo de la glucosa: glucólisis, gluconeogénesis y regulación hormonal

Medicina y Ciencias de la salud13,5 KB

Balance energético de las reacciones

ΔG = +: reacciones endergónicas, no espontáneas (requieren energía) | ΔG = −: reacciones exergónicas, espontáneas (liberan energía)

Glucólisis

  • - Reacciones de degradación de la glucosa
  • - 10 reacciones
  • - No requiere oxígeno; puede realizarse en condiciones aerobias y anaerobias
  • - Ocurre en el citosol
  • - Ganancia neta: 2 ATP (se producen 4 ATP pero se gastan 2)
  • - Producto final: piruvato

1ª reacción

  • - La glucosa ingresa a la célula y se le une un fosfato para que no salga
  • * Glucosa 6-P
  • - Isoenzimas: unen el fosfato a la glucosa. Glucoquinasa (hígado) y hexoquinasa (tejidos). A mayor Km, menor afinidad.

2ª reacción

  • * Fructosa 6-P

3ª reacción

  • * Fructosa 1,6-bifosfato
  • * Fosfofructoquinasa (PFK): une el otro grupo fosfato

4ª reacción

  • * Gliceraldehído 3-P y dihidroxiacetona fosfato

En presencia de O2

  1. 1° Glucólisis
  2. 2° Oxidación del piruvato
  3. 3° Ciclo de Krebs
  4. 4° Cadena de transporte de electrones

* 38 ATP

En ausencia de O2

  • * Gliceraldehído 3-P − (NAD+ → NADH) → 1,3-bifosfoglicerato − (2 ATP) → 3-fosfoglicerato → fosfoenolpiruvato − (>2 ATP, piruvato quinasa) → piruvato
  • - Ganancia neta: 2 ATP y 2 NADH
  1. 1° − Hexoquinasa
  2. 2° + Fosfohexosa
  3. 3° − Fosfofructoquinasa
  4. 4° + Aldolasa
  5. 5° + Triosa fosfato isomerasa
  6. 6° + Gliceraldehído
  7. 7° − Fosfoglicerato quinasa
  8. 8° + Fosfoglicerato mutasa
  9. 9° + Enolasa
  10. 10° − Piruvato quinasa

Fermentación

  • - En ausencia de O2
  • * Piruvato → ácido láctico − (NADH → NAD+) (lactato deshidrogenasa) → lactato
  • * Piruvato − (→ acetaldehído) (piruvato descarboxilasa, alcohol deshidrogenasa) → etanol

Enzimas reguladoras de la glucólisis

  • * Hexoquinasa
  • * Fosfofructoquinasa (PFK)
  • * Piruvato quinasa

Ayuno

  • - Fuente de energía: degradación de glucógeno → glucosa
  • - La glucosa alimenta cerebro, corazón y tejidos
  • - Fuente de energía: degradación de lípidos o TAG: ácidos grasos → acetil-CoA | glicerol → glucólisis
  • * Lo principal es mantener la glucosa (gluconeogénesis)

Reacción desde piruvato a glucosa

  • * Piruvato − (piruvato carboxilasa) → ácido oxalacético (OAA) − (PEPCK) → PEP → 3-fosfoglicerato → 1,3-bifosfoglicerato → fructosa 1,6-bifosfato − (fructosa 1,6-bifosfatasa) → fructosa 6-fosfato → glucosa 6-fosfato − (glucosa 6-fosfatasa) → glucosa
  • - Comparte 7 reacciones con la glucólisis

Sustratos gluconeogénicos

  • - Aminoácidos
  • - Lactato → ciclo de Cori
  • - Glicerol → tejido adiposo

Regulación hormonal

  • * Baja glucemia → páncreas → glucagón (hiperglucemiante: degradación de glucógeno, activa la gluconeogénesis)
  • * Alta glucemia → páncreas → insulina (hipoglucemiante: almacena la glucemia en forma de glucógeno y lípidos)
  • - No puede haber gluconeogénesis y glucólisis al mismo tiempo; una inhibe a la otra
  • - La piruvato quinasa puede estar inactiva o activa. Inactiva: tiene un fosfato, que es removido por una fosfatasa. En ayuno se estimula la quinasa, que une un P a la piruvato quinasa (se inactiva).
  • - Alanina: inhibe a la piruvato quinasa; significa que estamos degradando proteínas → gluconeogénesis. Inhibe la glucólisis.

Gluconeogénesis

  • - 90% en hígado y 10% en corteza renal
  • - La biotina participa como cofactor
  • - El OAA puede hacer lo mismo que con el maleato pero convertirse en aspartato


Lanzaderas

  • - Extraen NADH e inyectan NAD+
  • 1. Dihidroxiacetona fosfato (extrae el H del NADH) → glicerol 3-fosfato (con el H, lo entrega al FAD+ de la mitocondria)
  • 2. Malato-aspartato (el OAA quita el protón del NADH y se convierte en malato; el malato en la mitocondria cede su H y se convierte en OAA)
  • * Conversión OAA → PEP vía PEPCK
  • * Conversión de PEP y glicerol a glucosa

Glucólisis (resumen)

  • - Degradación de glucosa a piruvato
  • - 10 reacciones
  • - Ocurre en el citosol
  • - No requiere oxígeno
  • - Productos: 2 ATP y NADH
  • - En ausencia de oxígeno el piruvato fermenta: 2 tipos de fermentación, láctica y acética
  • - En presencia de oxígeno: cadena de transporte de electrones y ciclo de Krebs

Gluconeogénesis (resumen)

  • - Ayuno: glucagón
  • - Se realiza en el hígado y en la corteza renal

Vía de las pentosas

  • - Ocurre en el citosol
  • - Productos principales
  • * Fase oxidativa → NADPH
  • * Fase no oxidativa → ribosa 5-P
  • - Tejidos: adiposo, glándula mamaria, corteza suprarrenal, eritrocitos, hígado (colesterol), ovarios (síntesis de esteroides), testículos
  • - Modalidades
  • 1. Si requiere NADPH o ribosa 5-P
  • 2. Más ribosa que NADPH (en reparación y crecimiento celular)
  • 3. Mayor NADPH que ribosa (cuando estamos frente a radicales libres)
  • 4. NADPH y ATP

Metabolismo del glucógeno

  • - Polímero de glucosa
  • - Enlaces que lo mantienen unido: α-1,4-glucosídico y α-1,6-glucosídico (en las ramificaciones)
  • - Se almacena en el hígado y el músculo

Síntesis

  • - Condición: ingesta
  • - Hormona que estimula la síntesis: insulina
  • - Enzima que sintetiza glucógeno: glucógeno sintasa
  • * Función: reserva de carbohidratos (glucosa) de movilización rápida
  • * Localización: en el citosol, en gránulos, asociada a enzimas de su metabolismo
  • * Glu → Glu 6-P → Glu 1-P + ADP (activación) → UDP-Glu + PPi − (+ glucógeno sintasa) → glucógeno (n+1) + UDP
  • * Se necesita mutasa para cambiar el fosfato de posición 6 a 1

Degradación

  • - Condición: ayuno
  • - Hormona que estimula: glucagón
  • - Enzima que degrada: glucógeno fosforilasa → libera glucosa 1-P. Como estamos en condición de ayuno, necesitamos producir glucosa a partir de la glucosa 1-P; para esto se requiere glucosa 6-P, que se obtiene gracias a la mutasa, y recién ahí se puede formar glucosa.
  • * Glucosa 1-P − (mutasa) → glucosa 6-P → glucosa
  • * Fosforilasa: puede romper hasta 4 (libera 8 glucosa 1-P)
  • * Transferasa: corta hasta 3
  • * α-1,6-glucosidasa: libera la ramificación (1 glucosa)

Mecanismo de regulación

  • - La síntesis y la degradación del glucógeno están reguladas de forma recíproca
  • * Se regulan mediante 2 enzimas: quinasa y fosfatasa
  • - En ayuno debo fosforilar y se estimula la quinasa
  • - En ingesta debo desfosforilar y se estimula la fosfatasa
  • - Adrenalina regula en músculo y glucagón en hígado

Ciclo del ácido cítrico (Krebs)

  • - Ocurre en la mitocondria
  • - En el ciclo se obtienen: 3 NADH, 1 FADH₂, 2 CO₂, 1 GTP
  • - Es un ciclo catabólico y anabólico
  • - Es anabólico porque se pueden sintetizar diferentes moléculas a partir de los intermediarios

¿Cómo se controla?

  • - Por las enzimas
  • * Ej: piruvato → acetil-CoA. La piruvato deshidrogenasa se regula mediante la unión de fosfato: inactiva (con fosfato); la quinasa agrega el grupo fosfato.

La acetil-CoA puede tener distintos destinos

  • - En ayuno prolongado
  • * La acetil-CoA comienza a acumularse y se transforma en cuerpos cetónicos, que son 3: acetoacetato, acetona y β-hidroxibutirato
  • * Piruvato deshidrogenasa es inhibida por NADH y acetil-CoA
  • * Todas las enzimas están en la mitocondria, excepto succinato deshidrogenasa, que está en la membrana mitocondrial interna
  • * Alto ADP indica baja energía; el ADP activa el ciclo
  • * Con alta energía se disminuye/inhibe el ciclo cítrico

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