Rutas Metabólicas Clave: Glucólisis, Ciclo de Krebs y Beta-Oxidación
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Glucólisis: La Rotura de la Glucosa
La glucólisis es un proceso metabólico fundamental que se resume en la siguiente ecuación global:
1 Glucosa + 2 (ADP + Pi) + 2 NAD⁺ → 2 Ácido Pirúvico + 2 (NADH + H⁺) + 2 ATP
Este proceso tiene lugar en el **citosol** de la mayoría de las células (procariotas y eucariotas).
Comprende 10 reacciones agrupadas en dos fases principales:
Fase A: Captura y Escisión
Esta fase implica la captura de la glucosa, su fosforilación y la escisión en dos triosas. Durante esta etapa, se consume **ATP**.
Fase B: Oxidación y Obtención de Energía
En esta fase, las triosas se oxidan hasta producir **ácido pirúvico**, lo que conlleva la obtención de **ATP**.
Ciclo de Krebs
El **ácido pirúvico** entra en la **mitocondria**, donde la piruvato deshidrogenasa (PDH) realiza la **descarboxilación oxidativa**.
En realidad, se trata de un **complejo multienzimático** formado por tres enzimas clave: piruvato deshidrogenasa (PDH), dihidrolipoil transacetilasa y dihidrolipoil deshidrogenasa (DLD).
El **acetil-CoA** es el producto obtenido en la **oxidación de glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos**, introduciéndose en el Ciclo de Krebs o del ácido cítrico. Este ciclo es una **ruta anfibólica**.
La ecuación global del Ciclo de Krebs es:
Acetil-CoA + 3 NAD⁺ + FAD + GDP + Pi + H₂O → 2 CO₂ + 3 (NADH + H⁺) + FADH₂ + GTP + CoA
Beta-Oxidación o Espiral de Lynen
En el **citosol**, los **ácidos grasos** se activan, formando un **enlace éster** con el **CoA**, proceso que requiere el consumo de un **ATP**.
Los acil-CoA atraviesan la **membrana mitocondrial** utilizando como transportador la **carnitina**.
En la **matriz mitocondrial**, los acil-CoA son procesados por cuatro **sistemas enzimáticos** que, cíclicamente, liberan fragmentos de dos átomos de carbono (**acetil-CoA**). Estos fragmentos continúan su oxidación en el **Ciclo de Krebs (TCAC)**.
Balance Energético de la Beta-Oxidación
Por cada ciclo de beta-oxidación se obtiene:
- 1 **NADH** y 1 **FADH₂** por cada vuelta.
- 12 **ATP** por cada **Acetil-CoA** producido.
- Se consume 1 **ATP** para la activación inicial.
Una molécula de **ácido palmítico** (C₁₆) rendirá el siguiente balance energético:
- 7 FADH₂ x 2 ATP = 14 ATP
- 7 NADH x 3 ATP = 21 ATP
- 8 Acetil-CoA x 12 ATP = 96 ATP
Total bruto = 131 ATP
Total neto = 131 ATP - 1 ATP (activación) = **130 ATP**
La ecuación global para la oxidación del ácido palmítico es:
C₁₆H₃₂O₂ + 23 O₂ → 16 CO₂ + 16 H₂O + 130 ATP
Catabolismo de Proteínas
En **dietas hiperproteicas**, sus cadenas carbonadas pueden oxidarse para obtener energía (1 g = 4,1 kcal) o transformarse en **ácidos grasos**, que se almacenan en forma de grasas. En **dietas de ayuno**, también sirven de carburante o como precursores de la **gluconeogénesis**.
Los **aminoácidos** de las **proteínas endógenas** se utilizan para mantener constantes los niveles de **glucosa**.
La oxidación de los aminoácidos conlleva dos tipos de procesos principales:
- Eliminación del **grupo amino**.
- Oxidación de la **cadena carbonada**.