Enzimas en Glucogénesis y Glucogenólisis

Glucogénesis

• Enzimas diana que regulan la velocidad: fosfoglucomutasa, UDP glucosa pirofosforilasa, glucógeno sintetasa y enzima ramificante.
• Fosfoglucomutasa convierte glucosa 6P en glucosa 1P.
• UDP glucosa pirofosforilasa activa glucosa 1P en UDP-glucosa, liberando 2Pi.
• Glucógeno sintetasa forma enlaces 1-4 en la cadena de glucógeno.
• La enzima ramificante crea enlaces 1-6 en las ramificaciones del glucógeno.

Glucogenólisis

• Enzimas clave: glucógeno fosforilasa y enzima desramificante (fosfoglucomutasa).
• Glucógeno fosforilasa corta la última glucosa, liberando un Pi.
• La enzima desramificante (fosfoglucomutasa) rompe enlaces para liberar glucosa libre.
• Fosfoglucomutasa convierte glucosa 1P a glucosa 6P.

Mecanismos regulatorios

• Regulación hormonal: insulina, glucagón y adrenalina regulan la síntesis y degradación del glucógeno.
• Regulación alostérica: enzimas responden a metabolitos como ATP, AMP, glucosa 6P y glucosa.
• Regulación por calcio: la adrenalina estimula liberación de Ca+2, activando la glucogenolisis durante contracción muscular.
• El complejo calmodulina-Ca+2 activa enzima quinasa, que fosforila glucógeno fosforilasa.

Moduladores en Glucogénesis

• Glucógeno sintetasa es activada por ATP y glucosa 6P.
• Altos niveles de glucosa sanguínea estimulan gluconeogénesis en el hígado.

Moduladores en Glucogenólisis

• Glucógeno fosforilasa es activada por ATP y glucosa 6P; inhibida cuando hay suficiente energía celular.
• Elevados niveles de AMP activan glucogenólisis en el músculo debido a bajos niveles de ATP.

Control hormonal

• Insulina promueve la glucogénesis.
• Glucagón y adrenalina estimulan la glucogenolisis.

Glucólisis

• Principal combustible: glucosa; fructosa y galactosa también pueden oxidarse.
• Producción por cada molécula: 2 ATP, 2 NADH y 2 piruvatos.
• Cofactor: magnesio (Mg+2) requerido por 6 enzimas.

Importancia biomédica de la glucólisis

• Es crucial para el cerebro, eritrocitos y músculo esquelético durante contracciones.
• Ocurre en condiciones de ayuno, principalmente en hígado, músculos y tejido adiposo, y en el citosol.

Mecanismos de regulación de la glucólisis

• Retroalimentación negativa: el producto final inhibe enzimas iniciales.
• Modulación alostérica: metabolitos activadores o inhibidores afectan enzimas.

Enzimas clave en glucólisis

• Hexoquinasa: regida positivamente por glucosa y negativamente por glucosa 6P.
• Fosfofructoquinasa (PFK-1): activada por ADP, AMP, fructosa 2,6 BiP; inhibida por ATP y citrato.
• Piruvato quinasa: regulada positivamente por AMP y fructosa 1,6 DiP; inhibida por ATP, acetil CoA y glucagón.

Control hormonal en glucólisis

• Insulina (estimulante) y glucagón (inhibidor) regulan la actividad de PFK-2.

Vías metabólicas simultáneas

• Gluconeogénesis y ciclo de Krebs pueden ocurrir simultáneamente en músculos.

Padecimientos asociados

• Intoxicación por arsénico causa acumulación de glucosa 6P, llevando a hipoglucemia severa y hepatomegalia.
• Diabetes mellitus tipo 2: insuficiente producción de insulina y defectos en receptores, activando gluconeogénesis y provocando hiperglucemia.
• Metformina bloquea síntesis de ATP mitocondrial, deteniendo gluconeogénesis.

Ciclo de Krebs

• Funciona como vía anfibólica: catabolismo (oxidación de glucosa, ácidos grasos y aminoácidos) y anabolismo (intermediarios para síntesis).
• Reacciones anapleróticas restauran intermediarios agotados del ciclo.

Importancia biomédica del ciclo de Krebs

• Oxidación del piruvato a CO2 y H2O es fundamental para la respiración celular y producción de ATP.

Glucólisis - Catabolismo

• Principal combustible es la glucosa, con posibilidad de oxidar fructosa y galactosa.
• Producción de 2 ATP, 2 NADH y 2 piruvatos por cada molécula de glucosa procesada.
• Mg²⁺ es cofactor necesario para 6 enzimas de la vía.

Importancia Biomédica

• Esencial para el funcionamiento del cerebro, eritrocitos y músculos esqueléticos durante la contracción.

Condiciones Metabólicas

• Se activa mayormente después del ayuno.

Localización

• Ocurre en el hígado, músculos y tejido adiposo; en el citosol de las células.

Enzimas Claves

• Hexoquinasa, fosfofructoquinasa (PFK1) y piruvato quinasa determinan la velocidad de la vía.

Mecanismos Regulatorios

• Retroalimentación negativa: el producto final inhibe la enzima inicial.
• Modulación alostérica: metabolitos activadores o inhibidores afectan la actividad enzimática.

Regulación de Enzimas

• Hexoquinasa (1,2,3):
  • Regulación positiva por glucosa y negativa por glucosa 6P.
• Hexoquinasa 4 (glucoquinasa):
  • Estimulada por insulina, inhibida por glucagón.
• Fosfofructoquinasa (PFK1):
  • Activada por ADP, AMP, fructosa 2,6 BiP; inhibida por ATP y citrato.
• Piruvato quinasa (PK):
  • Activada por AMP, fructosa 1,6 DiP; inhibida por ATP, Acetil CoA y glucagón.

Control Hormonal

• Insulina actúa como factor estimulante, mientras que el glucagón es un inhibidor.

Vías Metabólicas Simultáneas

• Gluconeogénesis y ciclo de Krebs pueden operar a la vez en el músculo.

Padecimientos Asociados

• Intoxicación por arsénico: afecta el proceso metabólico en mitocondrias y citosol.
• Consumo de alcohol: aumenta lactato y malato, provoca hipoglucemia y acidosis láctica.
• Deficiencia en FBPasa 1: impide conversión de la fructosa 1,6 BiP a fructosa 6P, generando hipoglucemia.
• Deficiencia de glucosa 6P: impide la desfosforilación de glucosa, causando hipoglucemia severa y hepatomegalia.
• Diabetes mellitus tipo 2: falta de insulina y receptores defectuosos causan hiperglucemia; la metformina puede ayudar a controlar.

Ciclo de Krebs

• Ocurre en las mitocondrias, esencial para la respiración celular y producción de energía.
• Intermediarios del ciclo son utilizados en la síntesis de lípidos, aminoácidos y glucosa.

Reacciones Anapleróticas

• Permiten reponer intermediarios del ciclo que se agotan durante procesos biosintéticos.

Enzimas Claves en Ciclo de Krebs

• Piruvato Deshidrogenasa (PDH): regula la entrada de piruvato al ciclo.
• Citrato sintasa: controla la formación de citrato.
• Isocitrato deshidrogenasa: esencial para la conversión de isocitrato a alfa cetoglutarato.
• Alfa cetoglutarato deshidrogenasa: regula el paso a succinil CoA.

Control Hormonal y Regulación

• La insulina y moduladores como ADP y Ca²⁺ actúan como reguladores positivos.

Importancia Biomédica del Ciclo

• Mayor producción de ATP y metabolitos para anabolismo. Se necesita ambiente aeróbico para una mayor eficiencia.

Padecimientos Asociados al Ciclo de Krebs

• Deficiencia de PDH: acidosis láctica y problemas neurológicos por falta de ATP.
• Deficiencia de tiamina: afecta la actividad de PDH, provocando problemas neurológicos e acidosis láctica.

Glucógeno, Glucogénesis y Glucogenólisis

• Glucógeno sintetiza glucosa en el hígado y músculos, regulando la glucemia.
• Glucogenólisis proporciona glucosa 6P para la glucólisis anaerobia en músculos; resevas de glucógeno se reponen tras la alimentación.
• Ambas vías se llevan a cabo en el citosol y son cruciales para el equilibrio energético del organismo.

Inhibidores y Efectos Metabólicos

• Arsénico actúa como inhibidor competitivo de la gliceraldehido 3P deshidrogenasa, deteniendo la producción de ATP en la glucólisis.
• Fluoruros inactivan la enolasa al formar un complejo con Mg+2, lo que inhibe la conversión de 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato.
• Flúor se utiliza en pastas dentales y muestras de sangre para prevenir la glucólisis anaerobia.

Diabetes y Trastornos Metabólicos

• Diabetes juvenil (MODY) se relaciona con la insuficiencia de la glucoquinasa hepática, resultando en hiperglucemia.
• La anemia hemolítica es causada por la insuficiencia de piruvato quinasa, debilitando los eritrocitos y aumentando la bilirrubina.
• Enfermedad de Tauri resulta de deficiencia de PFK-1 muscular, causando intolerancia al ejercicio.

Regulación de la Glucólisis y Gluconeogénesis

• Insulina activa la glucólisis y aumenta la cantidad de glucoquinasa para mejorar la captura de glucosa por las células.
• Ciertas enzimas como piruvato carboxilasa, PEP carboxilasa y fructosa 1,6-bifosfatasa regulan la gluconeogénesis.
• Regulación hormonal: glucagón inhibe la glucoquinasa y la PFK-2, aumentando la concentración de glucosa en sangre.

Ciclo de Krebs y Producción de Energía

• Ciclo de Krebs se lleva a cabo en la mitocondria, analizando el consumo de acetil-CoA.
• Enzimas clave del ciclo incluyen PDH, citrato sintasa, isocitrato deshidrogenasa y alfa cetoglutarato deshidrogenasa.
• Regulación mediante moduladores positivos como ADP y positivos como ATP, NADH y citrato.

Glucógeno: Síntesis y Degradación

• Glucogenogénesis (anabolismo) y glucogenólisis (catabolismo) son procesos en el hígado y músculo, regulados por insulina y adrenalina.
• Glucógeno sintetasa y glucógeno fosforilasa son enzimas clave para cada proceso, respectivamente.
• Regulación alostérica influenciada por ATP, AMP y glucosa 6P; activación por Ca+2 durante la contracción muscular.

Padecimientos Asociados y Control Hormonal

• Consumo excesivo de alcohol genera acumulación de lactato y acidosis, requiriendo suero con glucosa para tratamiento.
• Deficiencia de PDH provoca acidosis láctica y problemas neurológicos, con manejo mediante una dieta cetogénica.
• Acumulación de lactato por deficiencia de FBPASA impacta negativamente la glucosa y causa acidosis láctica.

Importancia Biomédica

• Glucógeno en el músculo proporciona energía durante la contracción y se repone en estado de reposo.
• En el hígado, el glucógeno actúa como regulador de la glucemia, vital en ayuno y estado postprandial.
• Ajustes metabólicos son esenciales para funciones normales del cerebro y otros órganos en necesidad energética.

Este cuestionario examina las enzimas clave que regulan las vías de la glucogénesis y la glucogenólisis. Se enfoca en las funciones y la importancia de enzimas como la fosfoglucomutasa y la glucógeno sintetasa. Prueba tus conocimientos sobre cómo estas enzimas afectan la velocidad de estas rutas metabólicas.