Regulación Metabólica: Glucólisis, Glucógeno, Ácidos Grasos y Ciclo de Krebs

Glucólisis

• Hexoquinasa: se inhibe con glucosa-6-P (regulación a nivel de sustrato).
• Glucoquinasa: se inhibe con fructosa-6-P + proteína reguladora.
• PFK1: se activa cuando hay + fructosa-2,6-BP → + piruvato. Se inactiva cuando hay baja [productos] → - piruvato. Regulación alostérica:
  • En el músculo: se activa por niveles energéticos altos de ADP y AMP y se inhibe por abundancia de ATP y citrato.
  • En el hígado: se activa por la fructosa-2,6-BP.
• Piruvato quinasa:
  • Modificación alostérica: en hígado: se activa por la fructosa-1,6-BP y se inhibe por ATP y alanina.
  • Modificación covalente: activa fosforilada, inactiva desfosforilada.

Metabolismo del Glucógeno

• Control hormonal: adrenalina y glucagón activan las proteínas quinasas, activan la glucógeno fosforilasa y disminuyen la actividad de la glucógeno sintasa (favorece la degradación). Insulina desfosforila las enzimas, disminuye la actividad de la glucógeno fosforilasa y activa la glucógeno sintasa (favorece la síntesis).
• Glucógeno sintetasa: I (independiente de la glucosa-6-P) activa desfosforilada. D (dependiente) menos activa fosforilada.
• Glucógeno fosforilasa: a activa fosforilada. b menos activa desfosforilada.

Piruvato Deshidrogenasa

• Activadores: desfosforilación de piruvato deshidrogenasa, AMP, CoA y NAD⁺, calcio.
• Inhibidores: ATP, acetil-CoA y NADH, fosforilación de piruvato deshidrogenasa, ácidos grasos de cadena larga.

Ciclo de Krebs

Rx1: inhibida por ATP, NADH, succinil-CoA, citrato. Activada por AMP.

Rx3: inhibida por ATP. Activada por ADP, calcio.

Rx4: inhibida por NADH, succinil-CoA. Activada por calcio.

Biosíntesis de Ácidos Grasos

1. Bicarbonato + acetil-CoA → malonil-CoA. Irreversible. Acetil-CoA carboxilasa.
2. Unión a la proteína transportadora de acilos (ACP): el grupo acetilo se une al grupo SH de la ACP y luego se transfiere al grupo SH de la primera porción del complejo KS, luego se une el malonilo al grupo SH de la ACP.
3. Proceso de elongación: condensación (del acetil y malonil para formar acetoacetil-ACP con liberación de CO₂). Reducción (del acetoacetil-ACP por NADH a D-3-hidroxibutiril-ACP). Deshidratación. Reducción (por el NADPH transformándose en NADP⁺).

*Regulación alostérica: el citrato activa la acetil-CoA carboxilasa y el palmitoil la inhibe. Regulación covalente: glucagón y adrenalina la inactivan, insulina activa.

Biosíntesis de Triglicéridos

Precursores: glicerol-3-fosfato y acil-CoA.

1. Activación del ácido graso → acil-CoA. Al glicerol se le añaden 2 acil-CoA formando el ácido fosfatídico.
2. Se siguen añadiendo acil-CoA al ácido fosfatídico.

*Regulación hormonal a través de la insulina.

Biosíntesis de Colesterol

1. Síntesis de mevalonato.
2. Síntesis de isopreno activado.
3. Condensación de 6 isoprenos activados → escualeno.
4. Ciclación del escualeno para formar 4 anillos de núcleo esteroide que se transforma en colesterol.

*Regulación: enzima reguladora: hidroximetil glutaril-CoA reductasa.

• Alosterismo: se inhibe con colesterol y ácidos grasos insaturados.
• Modificación covalente: inhibida por fosforilación de la enzima por glucagón y activada por desfosforilación por la insulina.

Catabolismo del Nitrógeno

El exceso de nitrógeno se degrada y los esqueletos carbonados se metabolizan en el ciclo de Krebs.

1. Fase 1: Eliminación del α-amino para producir α-cetoácido (en el citosol de hepatocitos), simultáneamente hay síntesis de glutamato a partir de α-cetoglutarato.
2. Fase 2: Transporte de glutamato a la mitocondria, elimina el amino en forma de amonio libre y vuelve a convertirse en α-cetoglutarato por la glutamato deshidrogenasa. Acción combinada de aminotransferasa y glutamato deshidrogenasa = transdesaminación.

El amoniaco se recicla y el exceso se excreta directamente o como urea o ácido úrico. El amonio libre es tóxico, por lo que se transforma en glutamina por la glutamina sintetasa o alanina por el ciclo glucosa-alanina. El hígado y riñón liberan amonio por la glutaminasa, se elimina por excreción renal (en forma de sales de amonio) o síntesis y excreción de urea.

Ciclo de la Urea

1. Condensación y activación de amonio y ácido carbónico → carbamoil fosfato por la carbamoil fosfato sintetasa 1.
2. Transferencia del carbamilo a la ornitina → citrulina por la ornitina transcarbamilasa.
3. Condensación del ureido con el amino del aspartato → arginosuccinato (dependiente de ATP).
4. Eliminación de arginina del aspartato → fumarato (puede ser reconvertido en aspartato) por la arginosuccinasa.
5. Hidrólisis de la arginina → urea y ornitina (la última vuelve a entrar al ciclo de Krebs).