Metabolismo de Carbohidratos: Vías Clave y Trastornos Asociados

Trastornos del Metabolismo de Carbohidratos

Intolerancia a la Lactosa

La lactosa, un disacárido, se compone de glucosa y galactosa. La intolerancia a la lactosa se produce por la carencia de la enzima lactasa. La acumulación de lactosa sin digerir en los intestinos, debido a la acción de la flora intestinal, produce degeneración en el colon, generando gases como metano e hidrógeno, y problemas como:

• Diarreas
• Malabsorción de nutrientes

Galactosemia

La galactosemia es un trastorno metabólico causado por la ausencia de la enzima galactosa-1-fosfato uridiltransferasa (GALT). Esto produce una acumulación de galactosa en sangre, manifestándose con problemas graves como:

• Vómitos
• Diarreas
• Hepatomegalia (aumento del tamaño del hígado)
• Trastornos mentales

Principios del Metabolismo Energético

Anabolismo

El anabolismo es el conjunto de reacciones metabólicas que implican la formación de sustancias complejas a partir de sustancias simples. Este proceso requiere el consumo de ATP (adenosín trifosfato), la principal moneda energética de la célula. Las reacciones anabólicas son de reducción y, además, el organismo necesita absorber energía calorífica, siendo por tanto endotérmicas.

Gluconeogénesis

La gluconeogénesis es una ruta anabólica esencial que consiste en la formación de nueva glucosa a partir de precursores no glucídicos. Los precursores más importantes son:

• Piruvato
• Lactato
• Aminoácidos (glucogénicos)
• Intermediarios del ciclo de Krebs

Este proceso se produce principalmente en el hígado y, en menor medida, en la corteza renal.

Diferencias entre Glucólisis y Gluconeogénesis

Aunque la glucólisis (glucosa → piruvato) y la gluconeogénesis (piruvato → glucosa) son rutas metabólicas que operan en direcciones opuestas, no son simplemente inversas. Están reguladas recíprocamente: cuando una ruta se activa, la otra se inhibe. La gluconeogénesis requiere un aporte de ATP superior al de la glucólisis. Además, la gluconeogénesis utiliza 7 de las 10 enzimas de la glucólisis, pero las 3 reacciones irreversibles de la glucólisis son sustituidas por "rodeos" o reacciones alternativas en la gluconeogénesis.

Rodeos de la Gluconeogénesis

Para superar las reacciones irreversibles de la glucólisis, la gluconeogénesis emplea tres "rodeos" clave:

Rodeo 1: Conversión de Piruvato a Fosfoenolpiruvato (PEP)

El piruvato entra en la mitocondria y es carboxilado a oxalacetato por la piruvato carboxilasa. El oxalacetato sale al citoplasma (directamente o como malato), donde es descarboxilado y fosforilado a fosfoenolpiruvato (PEP) por la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa. Las siguientes reacciones son exactamente las inversas de la glucólisis hasta llegar a la formación de fructosa-1,6-bifosfato.

Rodeo 2: Desfosforilación de Fructosa-1,6-bifosfato

La enzima fructosa-1,6-bisfosfatasa libera un grupo fosfato de la fructosa-1,6-bifosfato, convirtiéndola en fructosa-6-fosfato. De aquí, se isomeriza a glucosa-6-fosfato.

Rodeo 3: Desfosforilación de Glucosa-6-fosfato

La glucosa-6-fosfato, presente principalmente en el hígado, pierde su grupo fosfato por la acción de la enzima glucosa-6-fosfatasa, liberándose como glucosa libre al torrente sanguíneo.

Ciclo de Cori

El Ciclo de Cori describe la circulación cíclica de la glucosa y el lactato entre el músculo y el hígado, siendo fundamental durante el ejercicio intenso.

Durante el ejercicio intenso, la glucosa, proveniente de las reservas de glucógeno del propio tejido muscular, se utiliza como combustible. Esta glucosa se convierte en piruvato a través de la glucólisis. Dado que no hay suficiente oxígeno en las células musculares (condiciones anaeróbicas), el piruvato pasa por el proceso de fermentación láctica y se convierte en lactato por acción de la enzima lactato deshidrogenasa. Este proceso permite que la glucólisis continúe liberando moléculas de ATP, esenciales para la contracción muscular. Una vez producido, el lactato sale del tejido muscular y viaja por la sangre hasta el hígado.

En el hígado, la lactato deshidrogenasa cataliza la reacción inversa a la que ocurre en la fermentación láctica, convirtiendo el lactato de nuevo en piruvato. Este piruvato se utiliza en la gluconeogénesis para sintetizar una molécula de glucosa. Una vez producida, la glucosa es liberada a la sangre y transportada de vuelta a los músculos, completando así el ciclo y proporcionando una fuente de energía continua.