Glucólisis y Ruta de las Pentosas Fosfato

• La glucólisis es la ruta metabólica que degrada la glucosa en piruvato o lactato, produciendo ATP y NADH.
• Ocurre en el citosol de la célula.
• La fase preparatoria (inversión de energía) consume 2 ATP para fosforilar la glucosa, facilitando su posterior ruptura.
• La fase de beneficios (generación de energía) produce 4 ATP y 2 NADH por cada molécula de glucosa.
• La ganancia neta de ATP en la glucólisis es de 2 ATP por molécula de glucosa (4 ATP producidos - 2 ATP consumidos).
• El piruvato, producto final de la glucólisis aeróbica, puede convertirse en acetil-CoA para ingresar al ciclo de Krebs.
• El lactato, producto final de la glucólisis anaeróbica, se produce en condiciones de baja disponibilidad de oxígeno.

Ruta de las Pentosas Fosfato

• La ruta de las pentosas fosfato (RPP) es una vía metabólica que genera NADPH y precursores de nucleótidos.
• Ocurre en el citosol.
• Tiene dos fases principales: la fase oxidativa y la fase no oxidativa.
• La fase oxidativa produce NADPH y ribulosa-5-fosfato, a partir de glucosa-6-fosfato.
• El NADPH es esencial para reacciones de reducción en la biosíntesis y para la defensa antioxidante.
• La ribulosa-5-fosfato se convierte en otros azúcares fosfato en la fase no oxidativa.
• La fase no oxidativa interconvierte azúcares de 3 a 7 carbonos, permitiendo la síntesis de precursores de nucleótidos.
• Los intermediarios de la RPP pueden conectarse con la glucólisis, dependiendo de las necesidades celulares.

Ciclo de Krebs

• El ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos) es una ruta metabólica central en la respiración celular.
• Ocurre en la matriz mitocondrial en eucariotas y en el citosol en procariotas.
• El ciclo de Krebs oxida el acetil-CoA, produciendo CO2, ATP, NADH y FADH2.
• El acetil-CoA se combina con el oxalacetato para formar citrato, que inicia el ciclo.
• Por cada molécula de acetil-CoA que entra en el ciclo, se liberan 2 moléculas de CO2.
• Se generan 3 moléculas de NADH y 1 molécula de FADH2, que donan electrones a la cadena de transporte de electrones.
• Se produce 1 molécula de GTP (que se convierte en ATP) por fosforilación a nivel de sustrato.
• El ciclo de Krebs es una vía anfibólica, es decir, participa tanto en procesos catabólicos como anabólicos.
• Los intermediarios del ciclo pueden ser utilizados para la síntesis de aminoácidos y otras biomoléculas.

Estructura de la Membrana Mitocondrial

• La mitocondria tiene una doble membrana: una membrana externa y una membrana interna.
• La membrana externa es permeable a pequeñas moléculas e iones debido a la presencia de porinas.
• La membrana interna es altamente selectiva y contiene muchos transportadores de membrana.
• La membrana interna se pliega formando crestas, lo que aumenta su superficie.
• La cadena de transporte de electrones y la ATP sintasa se encuentran en la membrana interna.
• El espacio intermembrana se encuentra entre las membranas externa e interna.
• La matriz mitocondrial contiene enzimas para el ciclo de Krebs, la beta-oxidación y la replicación del ADN mitocondrial.
• El ADN mitocondrial es circular y codifica para algunas proteínas mitocondriales.

Glucogenolisis

• La glucogenolisis es la degradación del glucógeno para liberar glucosa.
• Ocurre en el citosol del hígado y del músculo.
• La glucógeno fosforilasa cataliza la ruptura de enlaces glucosídicos en el glucógeno, liberando glucosa-1-fosfato.
• La enzima desramificante transfiere ramas de glucógeno y libera glucosa libre.
• La glucosa-1-fosfato se convierte en glucosa-6-fosfato por la fosfoglucomutasa.
• En el hígado, la glucosa-6-fosfatasa convierte la glucosa-6-fosfato en glucosa, que se libera al torrente sanguíneo.
• En el músculo, la glucosa-6-fosfato se utiliza directamente en la glucólisis.
• La glucogenolisis está regulada por hormonas como el glucagón y la epinefrina, y por señales intracelulares.

Glucogenogenesis

• La glucogenogénesis es la síntesis de glucógeno a partir de glucosa.
• Ocurre principalmente en el hígado y el músculo.
• La glucosa se convierte primero en glucosa-6-fosfato por la glucoquinasa (en el hígado) o la hexoquinasa (en el músculo).
• La glucosa-6-fosfato se convierte en glucosa-1-fosfato por la fosfoglucomutasa.
• La glucosa-1-fosfato se activa a UDP-glucosa por la UDP-glucosa pirofosforilasa.
• La glucógeno sintasa añade UDP-glucosa a una cadena de glucógeno preexistente.
• La enzima ramificante crea ramas α-1,6 en el glucógeno.
• La glucogenogénesis está regulada por la insulina, que estimula la actividad de la glucógeno sintasa.

Metabolismo de Lípidos

• Los lípidos incluyen triglicéridos, fosfolípidos, colesterol y ácidos grasos.
• La digestión de triglicéridos comienza en el intestino delgado con la acción de las lipasas pancreáticas.
• Los ácidos grasos y el glicerol liberados se absorben en las células intestinales.
• Dentro de las células intestinales, se resintetizan los triglicéridos y se empaquetan en quilomicrones.
• Los quilomicrones transportan los triglicéridos a través del sistema linfático y luego al torrente sanguíneo.
• En los tejidos, la lipoproteína lipasa hidroliza los triglicéridos de los quilomicrones, liberando ácidos grasos para su uso o almacenamiento.
• Los ácidos grasos se oxidan en las mitocondrias a través de la beta-oxidación, produciendo acetil-CoA, NADH y FADH2.
• El acetil-CoA puede ingresar al ciclo de Krebs.
• Los cuerpos cetónicos (acetona, acetoacetato y β-hidroxibutirato) se producen en el hígado a partir de acetil-CoA durante la inanición o en la diabetes no controlada.
• Los cuerpos cetónicos pueden ser utilizados como combustible por el cerebro y otros tejidos.
• La síntesis de ácidos grasos (lipogénesis) ocurre en el citosol y requiere acetil-CoA, ATP y NADPH.
• El colesterol se sintetiza en el hígado y es un componente esencial de las membranas celulares y un precursor de hormonas esteroides y ácidos biliares.

Metabolismo de Aminoácidos

• Los aminoácidos son los componentes básicos de las proteínas.
• La digestión de proteínas comienza en el estómago con la acción de la pepsina.
• En el intestino delgado, las proteasas pancreáticas (tripsina, quimotripsina, elastasa y carboxipeptidasas) degradan aún más las proteínas en aminoácidos.
• Los aminoácidos se absorben en las células intestinales y luego se transportan al hígado.
• En el hígado, los aminoácidos pueden utilizarse para la síntesis de proteínas, la síntesis de otros compuestos nitrogenados o la degradación.
• La degradación de aminoácidos implica la eliminación del grupo amino (desaminación o transaminación).
• El grupo amino se convierte en urea en el ciclo de la urea, que ocurre en el hígado.
• El esqueleto de carbono restante del aminoácido puede convertirse en glucosa (glucogénico) o en cuerpos cetónicos (cetogénico).
• Los aminoácidos esenciales no pueden ser sintetizados por el cuerpo y deben obtenerse de la dieta.
• Los aminoácidos no esenciales pueden ser sintetizados por el cuerpo.
• Los aminoácidos participan en la síntesis de neurotransmisores, hormonas y otras moléculas importantes.

Gluconeogénesis

• La gluconeogénesis es la síntesis de glucosa a partir de precursores no carbohidratados.
• Ocurre principalmente en el hígado y, en menor medida, en los riñones.
• Los precursores gluconeogénicos incluyen lactato, piruvato, glicerol y algunos aminoácidos.
• La gluconeogénesis no es simplemente la inversa de la glucólisis; tiene algunas reacciones diferentes para superar las reacciones irreversibles de la glucólisis.
• Las enzimas clave en la gluconeogénesis son la piruvato carboxilasa, la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEPCK), la fructosa-1,6-bisfosfatasa y la glucosa-6-fosfatasa.
• La piruvato carboxilasa convierte el piruvato en oxalacetato en la mitocondria.
• El oxalacetato se convierte en malato, que se transporta al citosol y se reconvierte en oxalacetato.
• La PEPCK convierte el oxalacetato en fosfoenolpiruvato (PEP) en el citosol.
• La fructosa-1,6-bisfosfatasa desfosforila la fructosa-1,6-bisfosfato para formar fructosa-6-fosfato.
• La glucosa-6-fosfatasa desfosforila la glucosa-6-fosfato para formar glucosa, que se libera al torrente sanguíneo.
• La gluconeogénesis está regulada por hormonas como el glucagón y el cortisol, y por la disponibilidad de sustratos.
• Ayuda a mantener los niveles de glucosa en sangre durante el ayuno o el ejercicio intenso.

La glucólisis degrada la glucosa en piruvato o lactato, generando ATP y NADH en el citosol. La ruta de las pentosas fosfato (RPP) es otra vía metabólica que ocurre en el citosol y genera NADPH y precursores de nucleótidos. Tiene dos fases principales: la fase oxidativa y la fase no oxidativa.