Metabolismo de los Hidratos de Carbono: Glicólisis, Ciclo de Krebs, Ciclo de la Urea y Gluconeogénesis

Metabolismo de los Hidratos de Carbono: Glicólisis

Todos los hidratos de carbono que se adquieren a través de la dieta se digieren gracias a las enzimas pancreáticas y salivares, son absorbidos por el intestino, pasan a la sangre y son transformados y metabolizados por el hígado. La sangre distribuye la glucosa por el organismo.

Glicólisis

Transformación de glucosa en piruvato o ácido pirúvico.

• La reacción neta es: Glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP → 2 Piruvatos + 2 NADH + 2 ATP.
• Es una ruta muy poco energética, aunque es fundamental (común a las células de todos los seres eucarióticos y procarióticos).
• Es anaeróbica: no necesita O2 para producirse.
• Todas las reacciones son reversibles excepto tres: el paso de glucosa a glucosa 6-P, el paso de fructosa 6-P a fructosa 1,6-difosfato y el paso de fosfoenolpirúvico a piruvato. Estas están catalizadas por quinasas y en las tres interviene el ATP.
• Interconexión con otras rutas metabólicas: todos los monosacáridos terminan en uno de los componentes de la glicólisis, la síntesis de glucógeno y el metabolismo de los ácidos grasos.
• Dentro de los hematíes hay una variación: entre el paso de 1,3-difosfoglicerato a 3-fosfoglicerato hay un paso intermedio (2,3-difosfoglicerato), debido al O2 que transporta la hemoglobina.

Reacciones que puede sufrir el piruvato

1. Piruvato + CoA → (piruvato deshidrogenasa; NAD+ → NADH) → Acetil-CoA + CO2. Esta reacción es irreversible, aeróbica (necesita presencia de O2), mitocondrial y está considerada como la primera reacción del ciclo de Krebs.
2. Piruvato → (lactato deshidrogenasa; NADH → NAD+) → Lactato (fermentación láctica). Esta reacción es anaeróbica y evita el bloqueo de la glicólisis en condiciones anaeróbicas.
3. Piruvato (sale CO2; piruvato descarboxilasa) → Acetaldehído → (alcohol deshidrogenasa; NADH → NAD+) → Etanol (fermentación alcohólica).

Eliminación y almacenamiento del NH3. Ciclo de la Urea

El amoníaco es altamente tóxico. Se une al bicarbonato para dar carbamil fosfato (a través de la enzima carbamil fosfato sintetasa, con la intervención de 2 moléculas de ATP). Este carbamil fosfato se une a la citrulina (mediante la ornitina carbamil transferasa) dentro de la mitocondria, y sale al citoplasma. Allí se une al ácido aspártico usando 2 ATP para dar ácido succínico. Este se desdobla en ácido fumárico y arginina. La arginina se convierte en ornitina (que pasa otra vez a la mitocondria) y en urea.

La urea es fácilmente eliminable (orina) y no es tóxica en condiciones normales. Se encuentra elevada en un metabolismo hiperproteico, en procesos de deshidratación y en la insuficiencia renal, cuyo diagnóstico es conjunto con la elevación de la creatinina.

Cuando hay mucho NH3, también se elimina por la siguiente reacción:

Ácido alfacetoglutárico + NH3 → (glutámico deshidrogenasa; NADH → NAD+) → Ácido glutámico + NH3 → (glutamina sintetasa; ATP → ADP) → Glutamina → (glutaminasa) → Ácido alfacetoglutárico + NH3 → NH3 → (ciclo de la urea) → urea.

Cuando los niveles de NH3 bajan, la reacción se desplaza en sentido contrario, para eliminarlo por la urea.

Ciclo de Krebs (del ácido cítrico)

Conjunto de reacciones cíclicas catalizadas por enzimas que se encuentran en la mitocondria, cuya misión principal es extraer el poder reductor del metabolismo de hidratos de carbono, lípidos y proteínas, para convertirlo en 2 compuestos reducidos (NADH y FADH2), con la eliminación de CO2, para que vayan a la cadena respiratoria, cuyo último aceptor es el O2, y mediante la fosforilación oxidativa acoplada, obtener ATP.

Otras funciones:

• Conexión con otras rutas metabólicas.
• Fuente de precursores metabólicos como son la síntesis de glucosa, aminoácidos, bases nitrogenadas y porfirinas.

Balance energético de 1 vuelta completa: 3 NADH; 1 FADH2; 2 CO2; 1 GTP.

Reacciones diferentes entre glicólisis y gluconeogénesis. Sustratos de la gluconeogénesis

La gluconeogénesis es la síntesis de glucosa a partir de metabolitos que no son hidratos de carbono. Las reacciones son iguales a las de la glicólisis, exceptuando los tres pasos irreversibles:

Piruvato → (ATP → ADP; piruvato carboxilasa; entra CO2) → Oxalacetato → (NADH → NAD+; malato deshidrogenasa) → Ácido málico → (MDH; NAD+ → NADH) → Ácido oxalacético → (sale CO2; fosfoenolpirúvico carboxiquinasa; GTP → GDP) → Fosfoenolpirúvico.

Los tres pasos irreversibles son el paso de glucosa a glucosa-6P, el paso de fructosa-6P a fructosa-1,6-difosfato, y el paso de fosfoenolpirúvico a piruvato.

Sustratos de la gluconeogénesis:

• Ácido pirúvico.
• Lactato muscular (ciclo de Cori).
• Metabolismo lipídico (ácidos grasos y glicerol → Acetil-CoA).
• Aminoácidos gluconeogénicos, que se pueden utilizar para la síntesis de glucosa al interaccionar con el ciclo de Krebs (alanina y glutamina).

Ciclo de Cori