Vía Glucolítica, Gluconeogénesis y Ciclo de Krebs: Preguntas y Respuestas de Bioquímica Metabólica
Vía glucolítica
Enzimas de la vía glucolítica: Glucosa → hexoquinasa → Glucosa-6-fosfato → Fructosa-6-fosfato → PFK-1 → Fructosa-1,6-bisfosfato → Fosfoenolpiruvato (PEP) → Piruvatoquinasa → Piruvato o ácido pirúvico.
Hormonas
El glucagón disminuye la síntesis de fructosa-1,6-bisfosfato, inhibiendo la PFK-1 y activando la fructosa-1,6-bisfosfatasa. Las hormonas también influencian la glucogénesis por la alteración de la síntesis de las enzimas.
Preguntas de repaso
1) Localización de la piruvato deshidrogenasa
En las células eucariotas, la enzima responsable de transformar el piruvato en acetil-CoA se encuentra en la matriz mitocondrial.
2) Productos del ciclo de Krebs
La oxidación completa de una molécula de acetil-CoA mediante el ciclo de Krebs produce: 2 CO2, 3 NADH y 1 FADH2.
3) Localización de las enzimas de la gluconeogénesis
Las enzimas características de la gluconeogénesis se encuentran en el citosol, excepto la piruvato carboxilasa, que se localiza en la mitocondria.
4) Rendimiento energético de la oxidación completa de la glucosa
La conversión completa de una molécula de glucosa a CO2 y H2O mediante glucólisis y ciclo de Krebs produce 38 ATP (con la lanzadera malato-aspartato).
5) Degradación del glucógeno
La degradación del glucógeno, mediante la fosforilasa y la enzima desramificadora, produce glucosa-1-fosfato y glucosa.
6) Regulación de la fosfofructoquinasa (PFK-1)
La PFK-1 es inhibida por ATP y activada por AMP.
7) Complejo citocromo c oxidasa
El complejo citocromo c oxidasa recibe electrones del citocromo c, dona 4 e- al O2, produce 2 H2O por cada O2 y bombea protones fuera de la matriz mitocondrial.
8) Producción de CO2 en la respiración celular
Se producen 6 moléculas de CO2 por cada molécula de glucosa en la respiración celular.
9) Tejido principal en la gluconeogénesis
El tejido principal en la gluconeogénesis es el hígado.
10) Efecto de la secreción de insulina
La secreción de insulina en respuesta a la alimentación promueve la lipogénesis.
11) Dónde y cómo actúan las carboxilasas
- Piruvato carboxilasa: actúa en la gluconeogénesis, en la matriz mitocondrial, y convierte el piruvato en oxaloacetato, con gasto de energía.
- PEP carboxiquinasa: actúa en la gluconeogénesis, en el citosol celular, y convierte el oxaloacetato en fosfoenolpiruvato (PEP).
12) El glicerol como sustrato en la gluconeogénesis
El glicerol, producto del metabolismo de los lípidos en el tejido adiposo, es transportado al hígado por la sangre, donde es convertido en glicerol-3-fosfato por la glicerolquinasa. La oxidación del glicerol-3-fosfato para tomar NADH ocurre cuando la concentración de NAD+ citoplasmática es relativamente elevada.
13) Función de la fosforilación de la glucosa
La fosforilación de la glucosa a glucosa-6-fosfato sirve para impedir la salida de la glucosa de la célula.
14) Producción de NADH en la glucólisis
La oxidación de 1 mol de glucosa-6-fosfato a piruvato produce 2 NADH.
15) Precursor del glucógeno
El precursor del glucógeno en la reacción catalizada por la glucógeno sintasa es UDP-glucosa.
16) Vía de las pentosas fosfato
La vía de las pentosas fosfato es fuente de todas las moléculas, excepto ATP y NADH.
17) Factores que disminuyen la velocidad del ciclo de Krebs
Los factores que disminuyen la velocidad del ciclo de Krebs son ATP y NADH.
18) Localización de la cadena de transporte de electrones
La cadena de transporte de electrones tiene lugar en la membrana interna mitocondrial.
19) Β-oxidación
La β-oxidación, mecanismo que tiene lugar en la matriz mitocondrial, incluye 4 reacciones.
20) Activación de la piruvato quinasa
La enzima piruvato quinasa se activa por elevada concentración de AMP.
21) Comparación de rendimiento energético: glucólisis anaeróbica vs. oxidación completa
Falso. La glucólisis produce 2 ATP, mientras que la oxidación completa produce 36 o 38 ATP (balance de una molécula de glucosa). Por tanto, la cantidad de ATP obtenida en la glucólisis anaeróbica no es cercana al 50% de la obtenida mediante la oxidación completa.
22) Requerimiento de oxígeno de los ácidos grasos
Los ácidos grasos necesitan O2 para ser utilizados como fuente de energía.
23) Ciclo de la urea
La función del ciclo de la urea es la eliminación de NH4+ en formas menos tóxicas.
Balance energético de los ciclos metabólicos
- Glucólisis: 2 ATP + 2 NADH (con glicerol-3-P: 4 ATP; con lanzadera malato-aspartato: 6 ATP).
- Oxidación del piruvato (x2): 1 NADH x 3 = 6 ATP + acetil-CoA.
- Ciclo de Krebs (x2): (3 NADH x 3) + (1 FADH2 x 2) + (1 ATP x 1) = 36 o 38 ATP.
- Oxidación de un ácido graso de 18 C: por cada corte de 2 C se obtiene 1 NADH, 1 FADH2 y 1 acetil-CoA. (8 NADH x 3 = 24) + (8 FADH2 x 2 = 16) + (9 acetil-CoA x 12 = 108) = 148 ATP − 2 ATP (activación del ácido graso) = 146 ATP.
Cadena de transporte de electrones
I (NADH → NAD+, H+) → II (FADH2 / succinato → fumarato) → III (electrones y H+) → IV (O2 → 2 H2O y CO2).