Metabolismo de la Glucosa

Glucosa

Monosacárido con fórmula molecular C₆H₁₂O₆. Es una hexosa, es decir, contiene 6 átomos de carbono, y es una aldosa.

Principales Vías de la Glucosa

• Ribosa 5 fosfato
• Piruvato
• Glucógeno/Almidón/Sacarosa

Glucólisis

Proceso anaerobio que se lleva a cabo en 2 etapas en el citosol de la célula.

• Fase Preparatoria: Ocurre la ruptura de la glucosa (6 carbonos) en dos moléculas de 3 carbonos.
  • Producto: 2 moléculas de Gliceraldehído 3-fosfato
• Fase de Beneficios: Ocurre la producción de Piruvato por cada molécula de Gliceraldehído 3-fosfato.
  • Ganancia: 2 Piruvato, 4 ATP, 2 NADH

Posibles destinos catabólicos del piruvato:

• 2 etanol + 2 CO₂
• 2 lactato
• 2 acetil-CoA, 4 CO₂ + 4 H₂O

Fermentación Láctica

Enzima: Lactato Deshidrogenasa. Ocurre cuando hay glucólisis en el músculo, así como también una baja cantidad de oxígeno (la producción de lactato regenera NAD⁺).

Ciclo de Cori

Circulación cíclica de glucosa y lactato, que ocurre entre el músculo y el hígado. Dentro del hígado el lactato se reoxida para que se convierta de nuevo en piruvato, a través de la misma enzima que participó en el músculo.

Gluconeogénesis

Síntesis de glucosa a partir de precursores: Piruvato, Lactato, Glicerol (Ocurre en el citosol).

Reacciones gluconeogénicas:

1. Conversión del piruvato en PEP a través del oxalacetato.
2. Desfosforilación de fructosa 1,6-bisfosfato por Fructuosa 1,6-bifosfatasa.
3. Desfosforilación de glucosa-6-fosfato por Glucosa 6-fosfatasa.

Vía Pentosa Fosfato

(Ruta del fosfogluconato, Ruta de la hexosa monofosfato). Oxidación de glucosa 6-fosfato a pentosas fosfato. Produce NADPH y pentosas.

• Fase Oxidativa: Glucosa 6-fosfato + 2 NAD⁺ + H₂O → Ribosa 5-Fosfato + 2 NADPH + 2 H⁺
• Fase NO oxidativa: Recicla pentosas fosfato a glucosa 6-fosfato en tejidos donde se requiere principalmente NADPH. (Está catalizada por enzimas: Transacetolasa y Transaldolasa).

Glucógeno

La partícula elemental de glucógeno (B) consiste en 55000 residuos de glucosa con 2000 extremos no reductores. Proporciona una fuente de energía rápida para el metabolismo. La glucosa en exceso se convierte en: Glucógeno o Almidón. En vertebrados el glucógeno se encuentra principalmente en el hígado y en el músculo esquelético.

Glucogenogénesis

1. La Glucosa 6-fosfato es convertida en glucosa 1-fosfato por la fosfoglucomutasa. (La glucosa 1-fosfato es sustrato para la síntesis de glucógeno).
2. Formación de nucleótido-azúcar (UDP-Glucosa): Los nucleótido-azúcar son sustratos de polimerización de monosacáridos a polisacáridos. Comprende una especie de activación del carbono anomérico de la glucosa.
3. Síntesis de ramificaciones en el glucógeno: Transferencia de un fragmento de extremo no reductor a un C-6 por la amilo (1-4) a (1-6) transglucosilasa.

Glucogenina

Actúa como cebador en el inicio de la glucogénesis. Posee un residuo Tyr que une la primera molécula de glucosa desde un UDP-glucosa. Luego se incorpora la glucógeno sintasa.

Glucogenólisis

El glucógeno y el almidón se degradan mediante fosforolisis.

Glucógeno fosforilasa: Elimina un residuo terminal de glucosa del extremo no reductor de una cadena de glucógeno.

Ciclo de Krebs

Se realiza en la matriz mitocondrial. La respiración celular hace referencia a la captación de O₂ por el organismo multicelular con la consiguiente liberación de CO₂.

1. Formación de un acetil coenzima A, a partir de biomoléculas orgánicas (glucosa, lípidos, aminoácidos).
2. Oxidación del acetil coenzima A a CO₂ con la producción de NADH y FADH₂ (Ciclo de Krebs).
3. El NADH y FADH₂ ceden sus electrones a la cadena respiratoria para la producción de ATP.

Productos y rendimiento del Ciclo de Krebs: 1 Oxalacetato, 3 NADH, 1 FADH₂, 1 GTP (ATP), 2 CO₂.

Producción de Acetil-CoA

El complejo piruvato deshidrogenasa está formado por 3 enzimas diferentes: Piruvato deshidrogenasa (E1), Dihidrolipoil transacetilasa (E2), Dihidrolipoil deshidrogenasa (E3). (El piruvato se oxida a acetil-CoA en la matriz mitocondrial).

Cadena Respiratoria (Transportadora de Electrones)

• Complejo I: NADH Deshidrogenasa NADH: Ubiquinona oxidorreductasa.
• Complejo II: Succinato deshidrogenasa.
• Complejo III: Ubiquinona: Citocromo c oxidorreductasa.
• Complejo IV: Citocromo oxidasa.

Fosforilación Oxidativa

Generación de ATP.

ATP Sintasa

Quimiosmosis.

Metabolismo de Lípidos

Digestión y Absorción de Lípidos

Proceso orquestado, implica emulsificación, hidrólisis enzimática, formación de micelas, absorción en enterocitos y transporte mediante quilomicrones, garantizando que los lípidos ingeridos sean eficientemente utilizados o almacenados por el organismo.

Activación de Ácidos Grasos

Proceso esencial que permite a los ácidos grasos entrar en la vía metabólica de la beta-oxidación, facilitando así la producción de energía en la célula.

Oxidación de los Ácidos Grasos

Proceso esencial para el metabolismo energético, especialmente durante períodos de ayuno, ejercicio prolongado y en condiciones de baja disponibilidad de carbohidratos.

Beta-Oxidación de los Ácidos Grasos Saturados

Proceso crucial para el metabolismo energético, permitiendo a las células descomponer ácidos grasos para producir energía en forma de ATP, que es vital para numerosas funciones celulares.

Oxidación de Ácidos Grasos de Cadena Impar

Proceso eficiente que incluye la beta-oxidación habitual seguida de una conversión específica del propionil-CoA a succinil-CoA, lo cual permite la integración de estos ácidos grasos en la producción de energía celular.

Oxidación de Ácidos Grasos Insaturados (Ácido Graso Monoinsaturado)

Requiere pasos adicionales para manejar los dobles enlaces, principalmente la acción de la enoil-CoA isomerasa. Sin embargo, una vez resuelta la configuración del doble enlace, el proceso de β-oxidación procede de manera similar al de los ácidos grasos saturados, generando energía para la célula.

Oxidación de Ácidos Grasos Insaturados (Ácido Graso Poliinsaturado)

Proceso complejo que requiere pasos adicionales de isomerización y reducción para manejar las dobles ligaduras en sus cadenas de carbono. Estas modificaciones permiten que la beta-oxidación proceda eficientemente, asegurando la producción de energía a partir de estos importantes componentes dietéticos y celulares.