Glucólisis y Gluconeogénesis

Metabolismo de carbohidratos

• El metabolismo de carbohidratos es un proceso complejo que abarca la digestión, absorción, y el destino de los azúcares de la dieta.
• Los azúcares digeribles incluyen almidón (que representa el 50% de las calorías consumidas), disacáridos (sacarosa y lactosa), y glucógeno.
• Los azúcares no digeribles incluyen polisacáridos complejos como celulosa, inulina y agar. Éstos no tienen valor nutricional. La fibra alimentaria estimula el peristaltismo intestinal y da saciedad.
• La digestión de carbohidratos comienza en la boca con la amilasa salival, que rompe enlaces α(1-4). Luego, en el intestino delgado, la amilasa pancreática continúa la digestión, produciendo maltosa, maltotriosa, isomaltosa y dextrinas.
• Se hidrolizan las dextrinas límite por la isomaltasa, y la maltosa por la maltasa, resultando en moléculas de glucosa.
• La absorción de monosacáridos ocurre en el intestino delgado a través de transportadores específicos, como los SGLTs (transportadores activos de sodio-glucosa).
• Los monosacáridos también se absorben a través de los transportadores GLUT-2 y GLUT-5 (difusión facilitada).

Glucólisis

• La glucólisis es una vía degradativa de la glucosa, que produce energía de manera rápida.
• Es una secuencia de 10 reacciones, de las cuales 3 son irreversibles, y se divide en dos fases: preparativa (1-5) y de rendimiento energético (6-10).
• Se produce en el citoplasma de todas las células y es crucial para muchos tejidos, como el músculo (con bajo oxígeno), glóbulos rojos (sin mitocondrias) y cerebro.
• El rendimiento energético de la glucólisis varia. Si la glucosa procede de almidón se producen 2 ATPs, mientras que si procede del glucógeno se producen 3 ATP.
• Su resultado neto es de 2 ATP, 2 NADH y 2 piruvatos por molécula de glucosa.

Destino del piruvato

• El destino del piruvato depende de la disponibilidad de oxígeno.
• En condiciones aerobias el piruvato ingresa al ciclo de Krebs para producir energía.
• En condiciones anaerobias, el piruvato se convierte en lactato (fermentación láctica) o etanol (fermentación alcohólica).

Fermentación láctica

• En eritrocitos y músculo bajo condiciones de bajo oxígeno, el piruvato se convierte en lactato.
• Este proceso requiere la enzima lactato deshidrogenasa, la cual reduce 2 NAD+ a 2NADH.
• El lactato resultante es enviado al hígado para su conversión a glucosa en un proceso de gluconeogénesis.

Fermentación alcohólica

• En levaduras y algunas bacterias, bajo condiciones anaerobias, el piruvato se descarboxila a acetaldehído, y luego el acetaldehído se reduce a etanol.
• Este proceso requiere dos enzimas: la piruvato descarboxilasa y la alcohol deshidrogenasa.
• Se producen CO2 + etanol.

Descarboxilación oxidativa

• Es una reacción previa al ciclo de Krebs.
• El piruvato se oxida a acetil-CoA, con liberación de CO2.
• Requiere la enzima piruvato deshidrogenasa (complejo enzimático con tres subunidades).
• Se genera NADH.

Regulación de la Descarboxilación oxidativa

• La regulación ocurre modulando la cantidad de piruvato deshidrogenasa activa.
• Factores como NADH, acetil-CoA, fosfato, quinasas y fosfatasas afectan la actividad de la enzima.
• Insulina activa la enzima.

Gluconeogénesis

• Es la ruta anabólica que sintetiza glucosa a partir de precursores no glucídicos (glicerol, lactato, aminoácidos).
• Se da en el citoplasma de células hepáticas y en la mitocondria en la primera reacción.
• Permite mantener los niveles de glucosa en la sangre durante el ayuno.
• Es un proceso que requiere energía y comprende varias reacciones enzimáticas en las que se gastan 4 ATP y 2 GTP.

Ciclo de Cori

• Es un ciclo metabólico entre el músculo y el hígado, relacionados con la utilización de glucosa y su posterior producción.
• El músculo, en ausencia de oxígeno, transforma glucosa en lactato, que viaja al hígado donde se transforma en glucosa para regresar al músculo.
• La principal ventaja es la regeneración de NAD+ para mantener la glucólisis.

Glucogenogénesis

• Es la ruta anabólica de síntesis de glucógeno.
• Se produce en el citoplasma del tejido hepático y muscular.
• Requiere tres enzimas: UDP-glucosa pirofosforilasa, glucógeno sintasa, y enzima ramificante.
• Las moléculas de glucosa se unen al glucógeno en enlaces α(1-4), y luego se ramifica a través de enlaces α(1-6).

Glucogenolisis

• Es el proceso metabólico de degradación de glucógeno a glucosa.
• Incide desde el extremo no reductor.
• Se da en el citoplasma.
• Tres enzimas participan: Glucógeno fosforilasa, enzima desramificante y fosfoglucomutasa.

Regulación del metabolismo del glucógeno

• La síntesis y degradación del glucógeno son reguladas de manera recíproca.
• La regulación hormonal implica la acción de glucagón y adrenalina (que promueven la degradación). Así como la insulina (que promueve la síntesis).
• La regulación alostérica implica la disponibilidad de metabolitos como el AMP cíclico (cAMP), que activan o inhiben enzimas clave en la degradación y síntesis.