Metabolismo de Carbohidratos y Gluconeogénesis: Procesos y Regulación Metabólica
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Metabolismo de Carbohidratos y Gluconeogénesis
Las reacciones químicas catalizadas por la hexoquinasa, fosfofructoquinasa y piruvato quinasa son irreversibles en la glucólisis.
¿Qué es la Gluconeogénesis?
La gluconeogénesis es una ruta metabólica universal presente en animales, plantas y microorganismos, que se realiza a partir de piruvato, lactato y aminoácidos.
Precursores Gluconeogénicos
Es un proceso catabólico principalmente hepático:
- En animales: Piruvato, lactato, glicerol e intermediarios del ciclo de Krebs.
- En plantas y microorganismos: Se utiliza en semillas antes de la fotosíntesis para producir sacarosa, utilizando como precursores acetato, lactato y propionato.
Mecanismo de los "Bypass"
La gluconeogénesis reemplaza las reacciones 1, 3 y 10 de la glucólisis, las cuales son irreversibles, mediante tres puntos de derivación:
- Bypass I: Reemplaza la reacción 10. Se origina oxaloacetato y se obtiene fosfoenolpiruvato (PEP).
- Bypass II: La fructosa-1,6-bifosfato se transforma en fructosa-6-fosfato, liberando un grupo fosfato (Pi).
- Bypass III: La glucosa-6-fosfato se transforma en glucosa, eliminando el grupo fosfato.
Nota: El balance energético de la gluconeogénesis implica un gasto de 4 ATP, 2 GTP y 2 NADH.
Ciclo de Cori
El ciclo de Cori describe el transporte de metabolitos entre el músculo y el hígado:
- El lactato producido por la glucólisis en condiciones de hipoxia (falta de O2) viaja por la sangre hacia el hígado.
- En el hígado, ocurre una fermentación inversa donde el lactato se convierte en piruvato.
- Este piruvato ingresa a la gluconeogénesis hepática para formar glucosa.
- La glucosa resultante regresa a la circulación para ser utilizada nuevamente por el músculo.
Regulación de la Gluconeogénesis
La regulación ocurre principalmente de forma negativa mediante el citrato, la fructosa-2,6-bifosfato y el AMP.
El papel de la Fructosa-2,6-Bifosfato
En la reacción 3, la regulación es crítica y depende de dos enzimas diferentes: la PFK-1 y la FBPasa-2. En condiciones normales, la PFK-1 regula el flujo, pero la FBPasa-2 puede desviar el proceso hacia la formación de fructosa-2,6-bifosfato.
Efecto del Alcohol en el Metabolismo
La ingestión de alcohol inhibe la gluconeogénesis debido a la acción de la enzima alcohol deshidrogenasa:
CH3CH2OH (etanol) + NAD+ → CH3CHO (acetaldehído) + NADH
Este proceso consume piruvato y oxaloacetato, lo que provoca la inhibición de la gluconeogénesis.