03 - Teórico - METABOLISMO DE HIDRATOS DE CARBONO

Vista previa del material en texto

1 
 
METABOLISMO DE HIDRATOS DE CARBONO I - Teórico 
 Introducción al metabolismo 
 Digestión y absorción de hidratos de carbono 
 Glucolisis 
-Introducción al metabolismo: 
El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas intra celulares que se producen en el organismo. No se producen 
al azar y en forma desordenada, sino que se encuentran estructuradas en lo que se conoce como vías metabólicas. Por 
lo tanto describimos a una vía metabólica como un conjunto de reacciones químicas sucesivas catalizadas por enzimas y 
ordenadas en una secuencia definida que llevan a la conversión de un sustrato inicial a un producto final. Todos los 
metabolitos que se encuentran entre el sustrato inicial y el producto final se conocen como metabolitos intermedios. 
La clasificación de las vías metabólicas puede ser de dos tipos: según el ordenamiento de las reacciones químicas que las 
componen y según su función. 
 
>SEGÚN EL ORDENAMIENTO DE LAS REACCIONES QUÍMICAS 
-Lineal: cuando en la secuencia de reacciones una primera reacción da un producto que es un metabolito, y sucesivo así 
hasta dar el producto final. 
-Ramificada: cuando en algún punto de la vía metabólica el metabolito tiene dos o más opciones a seguir según las 
necesidades de la célula. La vía de las pentosas fosfato es el clásico ejemplo. 
-Cíclica: donde un sustrato inicial reacciona con un metabolito del ciclo y luego elimina un producto final y hay varios 
metabolitos que se ciclan para regenerar este metabolito intermediario inicial. El ciclo de Krebs es el clásico ejemplo. 
 
>SEGÚN LA FUNCIÓN BIOLÓGICA 
-Catabólicas o degradativas: utilizan sustratos iniciales semi reducidos de alto peso molecular para dar productos finales 
semi oxidados y de menor peso molecular que suelen ser metabolitos intermedios de las vías metabólicas. Su principal 
función es la de producir energía para la célula. Producen ATP, para su funcionamiento requiere coenzimas oxidadas 
(NAD, NADP o FAD oxidadas) y ADP. Un ejemplo de vía catabólica es la glucólisis, degradación de la glucosa. Las 
moléculas de alto peso molecular pueden ser carbohidratos y grasas (proteínas y lípidos). 
-Anabólicas o de síntesis: utilizan sustratos iniciales semi oxidados de bajo peso molecular para dar productos finales 
semi reducidos de mayor peso molecular. Su principal función es la de producir compuestos necesarios para la propia 
célula o el organismo. Para su funcionamiento requieren de coenzimas reducidas (NADH, NADPH o FADH reducidas) y 
energía. Un ejemplo de vía anabólica es la gluconeogénesis. Las moléculas de bajo peso molecular pueden ser 
aminoácidos, monosacáridos, ácidos grasos y bases nitrogenadas, y van a sintetizar proteínas, polisacáridos, lípidos o 
ácidos nucleicos. 
 
-Digestión y absorción de hidratos de carbono: 
2 
 
Los organismos pueden obtener energía según dos clasificaciones: fotótrofos (a partir de la luz) y quimiótrofos, que a su 
vez pueden ser de dos tipos, litótrofos (a partir de compuestos inorgánicos) y organótrofos (a partir de compuestos 
orgánicos). 
Los animales son quimiótrofos organótrofos gracias a los procesos digestivos que se diferencian de los procesos 
metabólicos. Los procesos metabólicos son intra celulares mientras que los procesos digestivos son extra celulares. 
En los procesos metabólicos pueden intervenir cualquiera de los 6 diferentes tipos de enzimas (oxidoreductasas, 
hidrolasas, liasas, transferasas, ligasas, isomerasas), en cambio los procesos digestivos son solamente del tipo 
hidrolítico, en los tubos gastrointestinales solo hay hidrolasas, cuyo objetivo es hidrolizar los diferentes enlaces 
covalentes de las moléculas y separarlos para que se los pueda absorber. 
Los procesos metabólicos pueden ser degradativos o de síntesis, en cambio los procesos digestivos son únicamente 
degradativos. 
 
-Proceso digestivo: 
Hidratos de carbono de la dieta: 
·Almidón (grano) 
·Celulosa (hojas) 
·Glucógeno (hígado-músculo) 
·Lactosa (lácteos) 
·Sacarosa (azúcar) 
En pocas palabras el proceso digestivo consiste en la hidrólisis de los hidratos de carbono de la dieta en sus 
monosacáridos constitutivos, principalmente glucosa, fructosa y galactosa. 
Los animales monogástricos poseen el grueso del aparato digestivo en la cavidad abdominal. En la boca están las 
glándulas salivales, hay especies que tienen enzimas digestivas en la boca. Las especies omnívoras (humanos, cerdos y 
roedores) tienen una α-amilasa salival que empieza a degradar el almidón de forma muy rápida, mientras que los 
animales domésticos (caninos, felinos, equinos y rumiantes) no poseen actividad de α-amilasa salival. Esta enzima 
necesita un pH neutro, pero cuando el bolo alimenticio baja por el esófago y llega al estómago se encuentra con un pH 
muy ácido de 2 y rápidamente inhibe la actividad de la α-amilasa salival. En el estómago no hay un proceso digestivo de 
hidratos de carbono (solamente de proteínas) así que sigue hasta el duodeno donde el pH es ligeramente alcalino, entre 
7 y 8, y eso se debe a la presencia de bicarbonato que es secretado al duodeno por el páncreas. El páncreas está 
constituido por acinos pancreáticos que secretan hacia el túbulo colector enzimas digestivas, en este caso en particular 
la α-amilasa pancreática (guía de esquemas: digestión y absorción de hidratos de carbono). Ejemplificando con la 
digestión del almidón, la α-amilasa pancreática hidroliza los enlaces 1-4 del almidón obteniendo maltosa, maltotriosa y 
dextrinas límites. Las células que recubren la pared intestinal son los enterocitos, que tiene superficie celular ondeada 
para aumentar la superficie de contacto y tienen además en sus membranas plasmáticas enzimas disacaridasas (lactasa, 
α-glucosidasas y sacarasa). Las α-glucosidasas darán como producto finalmente glucosa. Así termina el proceso 
digestivo, luego de este proceso degradativo se obtiene entonces alta concentración de glucosa y otras moléculas de 
galactosa y fructosa. 
3 
 
La enzima lactasa en realidad está presente únicamente durante la lactancia. Los animales luego de la lactancia no 
vuelven a tomar leche y la enzima desaparece, pero si uno continua consumiendo o toma de a poquito induce la síntesis 
de esa enzima. Los animales que no poseen la enzima y consumen lactosa no pueden degradarla y sigue de largo 
resultando en diarrea. La leche deslactosada es una leche a la que se le agregó la enzima lactasa, es decir que la 
molécula de lactosa está hidrolizada en galactosa y glucosa. 
El organismo no puede digerir la celulosa porque la amilasa puede hidrolizar enlaces α-1,4 y la celulosa tiene enlaces β-
1,4 y no tenemos una enzima que pueda degradarlos, así que sigue de largo. 
 
-Proceso absortivo: 
En pocas palabras la glucosa, fructosa y galactosa del intestino son incorporadas al enterocito y por difusión facilitada 
pasan a los capilares sanguíneos. 
La glucosa entra al enterocito por un co-transporte con sodio (2 Na+), o sea que en el mismo transportador (SGLT-1) 
tienen que unirse dos moléculas de sodio para entrar la glucosa dentro del enterocito. Por una bomba de sodio y 
potasio el sodio es expulsado hacia el exterior (nuevamente a la luz intestinal, haciendo que los niveles de sodio fuera 
de la célula sean altos) mientras se incorpora potasio con gasto de energía, o sea que es un co-transporte sodio 
dependiente. 
La galactosa entra al enterocito de la misma manera. Es un transporte activo secundario. 
La fructosa entra al enterocito por difusión facilitada por el transportador GLUT-5. 
Una vez dentro del enterocito, la glucosa, fructosa y galactosa salen del lado de la membrana basal hacia los capilares 
sanguíneos por difusión facilitada por el transportador GLUT-2. 
El intestino delgado absorbe los productos de la digestión y todos los nutrientes viajan por sistema porta-hepático hacia 
el hígado. El hígado es un gran captador de la glucosa de la dieta y aquellas moléculas que rebasanal hígado (es decir 
que no las puede captar) entran a circulación general. 
En todos los tejidos la glucosa entra por difusión facilitada. 
El riñón actúa como un filtro que las moléculas de glucosa pueden atravesar con facilidad entrando a los túbulos de 
excreción, generando el inconveniente de eliminar grandes cantidades de glucosa en la orina. Para evitar la fuga de la 
glucosa se encuentra en las células renales también el co-transporte sodio dependiente que las mantienen en el 
torrente sanguíneo. 
Para entender por qué el organismo pone dos sistemas con gasto de energía en el intestino y en el riñón y tiene 
sistemas sin gasto de energía en el resto de los órganos: Si en el intestino hubiese mecanismo de difusión facilitada sería 
un punto donde el nivel de glucosa de la luz intestinal y los capilares sanguíneos se nivelarían y entonces esa glucosa se 
perdería por excremento. Lo mismo pasaría a nivel renal, cuando los túbulos se equilibran con la glucosa la perderíamos 
por orina. En cambio con esos mecanismos con gasto de energía logra que toda la glucosa de la dieta la incorporemos. 
Eso hace que la glucemia sea elevada más en sangre que en los tejidos y por difusión facilitada entre a los tejidos. 
 
4 
 
Glucólisis: glucosa  2 piruvato 
La glucólisis es una vía metabólica lineal y catabólica (produce energía y la co-encima entra oxidada y sale reducida) 
donde la glucosa proveniente de la circulación sanguínea o por degradación de glucógeno rinde piruvato, que es el 
producto final, que puede destinarse la producción de lactato, oxidarse totalmente en la mitocondria hasta dióxido de 
(¿???) o convertirse en aminoácido. El objetivo de la vía es la de producir energía, su ubicación es citosólica y se produce 
en todos los tejidos del organismo. Las tres enzimas reguladoras son las tres quinasas irreversibles de la vía. 
Si bien todos los tejidos del organismo pueden utilizar la glucosa como fuente energética hay algunas células que es la 
única fuente de energía, por ejemplo las neuronas, esto se debe a que casi ningún compuesto puede atravesar la 
barrera hematoencefálica. Otras células que únicamente utilizan glucosa como fuente de energía son los eritrocitos, que 
al no tener mitocondrias no pueden obtener energía a través de los lípidos o de los aminoácidos dado que esas vías 
metabólicas son mitocondriales, mientras que la de la glucolisis es una vía citosólica. 
La glucolisis está constituida por tres etapas principales: la primer etapa o preparativa, la segunda etapa o de oxidación 
fosforilante y la tercer etapa o de reconversión final y ganancia de energía. 
 
>PRIMERA ETAPA 
Desde la sangre la glucosa entra a los tejidos. Una vez dentro de la célula (muscular por ejemplo) la glucosa lo primero 
que sufre es una fosforilación por acción de la hexoquinasa, se fosforila en posición 6 convirtiéndose en glucosa 6-
fosfato. El transportador de glucosa puede reconocer glucosa pero no la glucosa 6-fosfato, o sea que la glucosa una vez 
que entra a la célula y es fosforilada ya no puede escapar, quedando retenida dentro de la célula. 
La hexoquinasa es una enzima que tiene una especificidad relativa, no absoluta, ya que como su nombre lo indica capta 
hexosas (además puede captar fructosa, manosa…), utiliza como co-factor el magnesio, como todas las quinasas. Es una 
transferasa, transfiere el grupo fosfato del ATP a la posición 6 de la glucosa. La fosforilación de la glucosa es un proceso 
endergónico, pero la hidrólisis del ATP libera la energía para que la fosforilación de la glucosa se produzca, es decir que 
son reacciones energéticamente acopladas. 
La hexoquinasa es la primera enzima reguladora de la vía, porque la glucosa 6-fosfato es efector alostérico negativo de 
la enzima. 
En el caso particular del hígado hay una isoenzima de la 
hexoquinasa hepatoespecífica que es la hexoquinasa 4 o 
glucoquinasa (a diferencia de la hexoquinasa únicamente 
puede captar glucosa). La insulina estimula su síntesis. En este 
caso la glucosa 6-P no es efector negativo de la enzima. Esto 
hace que el hígado tenga una gran capacidad de captar la 
glucosa que viene por vía portal sin frenarla por estar satisfecho de glucosa. La glucoquinasa tiene menor afinidad 
porque su Km es alto porque tiene que haber alta concentración de glucosa vía portal para poder captarla, en cambio en 
los tejidos aunque haya menor concentración la capta. 
La glucosa 6-fosfato es rápidamente isomerizada por la fosfohexosa isomerasa que también es dependiente de 
magnesio a fructosa 6-fosfato (isómero de función) que inmediatamente va a ser utilizada por una reacción sucesiva. 
5 
 
A la fructosa 6-fosfato la fosfofructo quinasa 1 (segunda enzima reguladora de la vía) le transfiere el fosfato del ATP a la 
posición 1 produciendo fructosa 1,6-bisfosfato. Es una reacción también del tipo endergónica pero la hidrólisis del ATP 
le da la energía para que la reacción se produzca, son reacciones energéticamente acopladas. 
La fructosa 1,6-bisfosfato por acción de una aldolasa se rompe en dos moléculas: dihidroxiacetona fosfato y 
gliceraldehido 3-fosfato, este rápidamente es consumido en la vía glucolítica, así que la dihidroxiacetona fosfato se 
isomeriza por la acción de la triosa fosfato isomerasa a otra molécula de gliceraldehido 3-fosfato para seguir por la vía 
metabólica (isómeros de función). 
 
>SEGUNDA ETAPA 
En esta etapa todo está duplicado porque parte de dos moléculas de gliceraldehido 3-P. 
El gliceraldehido 3-P por acción de la gliceraldehido 3-P deshidrogenasa da 1,3-Bisfosfoglicerato. Como es una enzima 
oxidoreductasa necesita de coenzimas, en este caso la NAD+ entra oxidada y sale reducida (NADH+H+) y se incorpora en 
el grupo ácido un fosfato. 
La 1,3-bisfosfoglicerato por la acción de la fosfoglicerato quinasa transfiere el fosfato al ADP produciendo 3-
fosfoglicerato y ATP, pero hasta este punto la ganancia energética de la vía es cero porque en la acción de la 
hexoquinasa y la fosfofructo quinasa se consumieron 2 ATP. 
 
>TERCERA ETAPA 
De la misma manera que la etapa anterior, las reacciones están duplicadas. 
El 3-fosfoglicerato se isomeriza a 2-fosfoglicerato por acción de la fosfoglicerato mutasa. 
El 2-fosfoglicerato por acción de una enolasa se pierde agua y se forma el fosfoenolpiruvato. 
El fosfoenolpiruvato por acción de la piruvato quinasa se transfiere el fosfato al ADP y produce una molécula de ATP y 
finalmente piruvato que es el producto final de la vía. 
 
El balance energético de la glucólisis son 2 moles de ATP. 
 
-Reoxidación de la coenzima: 
La vía glucolítica consume coenzimas y la coenzima es escasa en la célula porque provienen de las vitaminas y se 
requieren en muy pocas cantidades. La glucosa no es limitante porque viene de la dieta, entonces se va produciendo la 
oxidación de la glucosa a piruvato y a su vez la coenzima se reduce, pero se agota mucho antes la coenzima que la 
glucosa en sí, por lo tanto la célula tiene que reoxidar la coenzima para que la vía glucolítica pueda seguir funcionando. 
Hay métodos mitocondriales que dependen del oxígeno y métodos citosólicos que no dependen del oxígeno. 
6 
 
El piruvato se va a convertir en lactato (por acción de la lactato deshidrogenasa) o alcohol, y la coenzima reducida se 
reconvierte en oxidada sin presencia de oxigeno. 
Este proceso degradativo de la glucosa en anaerobiosis que produce lactato cuya función es obtener energía y reoxidar 
la coenzima se la conoce como fermentación láctica. 
 
-Regulación de la vía glucolítica: 
En la glucólisis todas las enzimas son reversibles excepto tres, que son las tres quinasas irreversibles y son los tres 
puntos de regulación: hexoquinasa, fosfofructo quinasa 1 y piruvato quinasa. Las tres son enzimas reguladas 
alostéricamente, es decir que aparece un metabolito en la célula que hace que la enzima se haga más activa o menos 
activa. 
El efector alostérico negativo de la hexoquinasaes la glucosa 6-fosfato. 
El efector alostérico negativo para la fosfofructo quinasa 1 es el ATP y el citrato, y el positivo es el AMP y la fructosa 2,6-
bisfosfato. 
El efector alostérico negativo de la piruvato quinasa es el ATP, la alanina y el acetil-coA, y el positivo la fructosa 1,6-
bisfosfato. 
La fosfofructo quinasa 1 es considerada la principal enzima reguladora de la vía porque de su actividad depende la 
primera y la tercera. Si se frena la fosfofructo quinasa 1 no se produce fructosa 1,6-bisfosfato, que es efector positivo de 
la piruvato quinasa. También deteniendo a esta enzima se acumula fructosa 6-fosfato que pasa a glucosa 6-fosfato que 
es efector negativo de la hexoquinasa. 
Para la enzima fosfofructo quinasa 1 el ATP es sustrato y efector alostérico negativo, parece una contradicción, pero 
sucede que la enzima tiene un sitio activo para la fructosa 6-fosfato, otro para el ATP y un sitio alostérico para el ATP. El 
Km del sitio alostérico es muy alto y el del sitio activo es muy bajo, por lo tanto cuando hay muy poco ATP se va a unir al 
sitio activo y se cataliza la reacción, pero cuando hay mucho ATP se va unir no solo al sitio activo sino al alostérico y eso 
va a hacer que se frene la actividad enzimática. 
 
-Resumen funcional en pocas palabras: 
La glucosa que está formando parte de un alimento por el proceso digestivo es separada del resto y por el proceso 
absortivo es incorporada al enterocito. Pasa a circulación portal, escapa de la captación hepática y va a circulación. Entra 
a la célula muscular. 
>Sistema fosfágeno: En carrera, la contracción muscular va a producir la hidrolisis del ATP que hay en el músculo, que se 
gasta en 1 o 2 segundos de carreara y se producen altos niveles de ADP, que activa a la creatina fosfato quinasa 
haciendo que transfiera fosfato al ADP para producir el ATP y continuar la contracción muscular, pero solo por unos 3 a 
6 segundos más. Para sobrellevar esto el músculo utiliza a la adenilato quinasa que hace que a partir de 2 moles de ADP 
se transfiera un fosfato de una a la otra y se obtenga una molécula de AMP y otra de ATP, extendiendo 1 segundo más. 
Este sistema permite entre 4,5 y 9 segundos de carrera. Sirve nada más que para el arranque de la carrera. Pero 
aumenta los niveles de AMP, que es efector positivo de la principal enzima reguladora de la vía glucolítica. Con la 
7 
 
glucosa que empieza a entrar a circulación se fosforila en glucosa 6-fosfato, se isomeriza a fructosa 6-fosfato y se 
convierte en fructosa 1,6-bisfofato producto de la fosfofructo quinasa 1 que es efector positivo de la tercer enzima 
reguladora de la glucolisis. Entonces esa glucosa que había escapado del hígado entra al músculo y se cataboliza por la 
vía glucolítica para producir energía para la contracción muscular y así mantenemos la carrera. 
Cuando el animal se detiene la vía glucolítica sigue funcionando, sintetizando ATP que no se gasta porque no hay 
contracción muscular. Aumentan los niveles de ATP que es efector alostérico negativo de la segunda y tercera enzima, 
detiene a la fosfofructo quinasa 1 y a la piruvato quinasa (que al detenerse la segunda no le suministra más el efector 
alostérico positivo). Y al deternerse la fosfofructo quinasa 1 la glucosa que sigue ingresando de la sangre se empieza a 
acumular como glucosa 6-fosfato que inhibe a la hexoquinasa, haciendo que la glucosa no se consuma más por la vía 
glucolítica y la glucosa sanguínea ya no entra más a músculo. 
 
 
METABOLISMO DE HIDRATOS DE CARBONO II - Teórico 
 Gluconeogénesis 
Vía de las pentosas fosfato 
Gluconeogénesis: 2 piruvato  glucosa 
La gluconeogénesis es una vía metabólica lineal y anabólica (consume energía y la coenzima entra reducida y sale 
oxidada) donde el piruvato proveniente del lactato o de aminoácidos glucogénicos (precursores) es reducido hasta 
glucosa y la glucosa eliminada a sangre. El glicerol es el tercer precursor de la vía (junto con el lactato y los aminoácidos 
glucogénicos) pero entra más avanzada la vía, a nivel de las triosas fosfato y no del piruvato. 
La función de la vía es aumentar la glucemia, o sea la concentración de glucosa sanguínea. Es una vía de tipo 
multilocular, se da parte en mitocondria, parte en el citosol y la última reacción en el retículo endoplasmático. Se 
produce en el hígado, riñón e intestino, pero en los dos últimos es para funciones propias locales y no para aumentar la 
glucemia, el hígado es el órgano gluconeogénico por excelencia, es una vía prácticamente hepatoespecífica. El punto de 
control de la vía es al mismo nivel que corresponde a las tres enzimas glucolíticas. La gluconeogénesis comparte todas 
las enzimas reversibles de la glucólisis, pero las enzimas irreversibles de la glucólisis no pueden accionar en ambas 
direcciones, tienen by-pass que hace que las reacciones que se dan en la gluconeogénesis sean revertidas por otras 
enzimas. Así que en la gluconeogénesis la glucosa 6-P va a ser convertida en glucosa libre pero por otra enzima, la 
glucosa 6-fosfatasa (las fosfatasas son hidrolasas que hidrolizan grupos fosfato, por lo tanto incorpora agua y elimina 
fosforo inorgánico). El segundo by-pass es a nivel de la fosfofructo quinasa 1 de la glucólisis, donde a partir de la enzima 
fructosa 1,6-bisfosfatasa. Por último el pasaje de piruvato a fosfoenolpiruvato no se hace con una sola reacción debido a 
que el fosfoenolpiruvato es un compuesto de muy alta energía. Una de estas reacciones que es la piruvato carboxilasa 
también es un punto de regulación donde el acetil-coA es efector positivo. 
La vía metabólica comienza en la mitocondria, el piruvato entra por los poros de la 
membrana mitocondrial externa que son muy grandes y dejan pasar de todo, pero la 
membrana interna es muy selectiva y únicamente pasan los compuestos que tienen 
transportadores. El piruvato entra a la mitocondria por un co-transporte con protón. 
El piruvato va a reaccionar con dióxido de carbono (CO2) para formar oxalacetato por 
8 
 
acción de la piruvato carboxilasa. Esta reacción gasta ATP y tiene que tener presente la coenzima biotina. 
Las reacciones que continúan a la vía tienen dos opciones dependiendo de cuál es el precursor de la vía, si el precursor 
es lactato que se convierte en piruvato por la lactato deshidrogenasa o si son los aminoácidos glucogénicos. 
 
>PRECURSOR AMINOÁCIDOS 
El piruvato entra por un co-transporte con protón, la piruvato carboxilasa produce oxalacetato. 
El oxalacetato es impermeable a la membrana mitocondrial interna, no existen transportadores de oxalacetato para 
intercambiarlo con el citosol, por lo tanto se convierte por acción de la malato deshidrogenasa mitocondrial en malato 
que es una molécula que sí posee transportador (y entra NADH+H+ y sale NAD+). 
El malato en el citosol y por acción de la malato deshidrogenasa citosólica se cataliza la reacción inversa donde el NAD 
produce NADH+H+ y se obtiene oxalacetato. 
El oxalacetato en el citosol por acción de la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa citosólica da finalmente fosfoenolpiruvato 
(PEP) con gasto de energía, consume GTP y da GDP y dióxido de carbono. 
 
>PRECURSOR LACTATO 
El piruvato entra a la mitocondria por un co-transporte con protón, por acción de la piruvato carboxilasa se produce 
oxalacetato. 
El oxalacetato se convierte en fosfoenolpiruvato (PEP) en la mitocondria por la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa 
mitocondrial. El PEP tiene la capacidad de salir de la célula por un transportador. 
 
>PRECURSOR GLICEROL 
Viniendo por la vía, una molécula de gliceraldehido 3-fosfato va a quedar como tal y la otra (porque se parte de dos 
moléculas de piruvato) se va a isomerizar a dihidroxiacetona fosfato para que por acción de la hidrolasa se unan para 
formar fructosa 1,6-bisfosfato. 
El glicerol entra al hepatocito y por acción de la glicerol quinasa que es una enzima hepatoespecífica es fosforilado al 
transferirse el fosfato delATP formando glicerol 3-fosfato. Por una deshidrogenasa el grupo alcohólico pasa a una 
cetona, produciendo dihidroxiacetona fosfato, un metabolito intermediario de la vía y ahí toma su destino. 
 
El balance energético de la gluconeogénesis si parte de 2 moles de piruvato para la síntesis de un mol de glucosa es de 5 
a 6 ATP. 
 
-Regulación de la gluconeogénesis: 
9 
 
Las enzimas reguladoras de la gluconeogénesis son las opuestas a las glucolíticas. 
La hexoquinasa en la glucólisis tiene a la glucosa 6-fosfato como efector negativo, para la glucosa 6-fosfatasa de la 
gluconeogénesis altos niveles de glucosa 6-fosfato activan a la enzima. 
La fosfofructo quinasa 1 en la glucólisis tiene al ATP como efector negativo y al AMP y a la fructosa 2,6-bisfosfato como 
efector positivo, para la fructosa 1,6-bisfosfatasa de la gluconeogénesis el AMP y la fructosa 2,6-bisfosfato son efectores 
negativos. 
La piruvato quinasa en la glucólisis tiene a la fructosa 1,6-bisfosfato es efector positivo y el ATP y el acetil-CoA son 
efectores negativos, para la fosfoenolpiruvato carboxilasa el acetil-CoA es efector positivo. 
Lo que para una vía es estimulante para la otra es negativa, esta es una estrategia que usa la célula para poder regular 
ambas vías y que no se produzcan ciclos múltiples, es decir que la célula no haga glucólisis y gluconeogénesis a la vez. 
Entonces, según el estado de la célula, utiliza el mismo metabolito regulador que activa una vía e inhibe a la otra. No 
pueden existir vías opuestas trabajando al mismo tiempo dentro de una célula. 
La fructosa 1,6-bisfosfatasa es la principal enzima reguladora de la gluconeogénesis. Cataliza la reacción opuesta a la 
fosfofructo quinasa 1 de la glucólisis. 
A nivel hepático es muy importante el metabolito fructosa 2,6-bisfosfato. Va a ser el principal metabolito regulador de 
la glucólisis y la gluconeogénesis en el hígado y se lo considera como el sensor intra hepático de la glucosa sanguínea. Se 
produce a partir de fructosa 6-fosfato, por acción de la fosfofructo quinasa 2. La que elimina a la fructosa 2,6-bisfosfato 
es la fructosa 2,6-bisfosfatasa que va a hidrolizar el fosfato de la posición 2 para dar fructosa 6 fosfato. Estas dos 
enzimas forman un complejo enzimático que se la conoce como enzima bifuncional, o sea que es una enzima que tiene 
actividad de fosfofructo quinasa 2 y fructosa 2,6-bisfosfatasa. 
 
-Regulación de la actividad de la enzima bifuncional: fosfofructo quinasa 2/ fructosa 2,6-bisfosfatasa. 
La actividad de esta enzima depende por modificación covalente, o sea si esta fosforilada o desfosforilada, y eso 
depende de cómo este la glucosa en sangre. 
Bajos niveles de glucosa en sangre hacen que la enzima bifuncional se fosforile por mecanismos hormonales y adquiere 
actividad de fructosa 2,6-bisfosfatasa y bajan los niveles de fructosa 2,6-bisfosfato. 
Si la concentración de glucosa sanguínea es alta implica que los niveles de fructosa 2,6-bisfosfato son altos en el hígado, 
pero cuando los niveles de glucosa son bajos en sangre los niveles de fructosa 2,6-bisfosfato en el hígado son bajos, por 
eso trabaja como un sensor intra hepático de glucosa. 
Altos niveles de glucosa en sangre hacen que la enzima bifuncional se desfosforile y toma actividad quinasa y por lo 
tanto convierte la fructosa 6-fosfato en fructosa 2,6-bisfosfato. 
 
-Resumen funcional en pocas palabras: 
El caballo está detenido, arranca la carrera y en total entre 4,5 y 9 segundos se acaba el ATP pero aumenta AMP que es 
el regulador positivo de la fosfofructo quinasa 1, al activarla produce fructosa 1,6-bisfosfato que es efector positivo de la 
10 
 
segunda principal enzima de la glucólisis. Empieza a entrar glucosa al musculo que la empieza a degradar por la vía 
glucolítica para obtener energía para la contracción muscular. Como se acaba la coenzima el piruvato tiene que pasar a 
lactato, que pasa a sangre por mecanismo de co-transporte con protón y entra a circulación. Lo cata el hígado y aparece 
el sustrato de la gluconeogénesis. Como todos los músculos están consumiendo a la glucosa la glucemia baja, cuando la 
glucemia baja el sensor intra hepático de glucosa baja y cuando hay bajos niveles de fructosa 2,6-bisfosfato se activa la 
principal enzima reguladora de la gluconeogénesis, entra el lactato como sustrato y produce la síntesis de glucosa. 
Entonces el gasto de glucosa que hacen los músculos hacen que el nivel de glucemia bajen y activa la gluconeogénesis y 
así eleva glucemia para que los músculos trabajen y se forma el ciclo de Cori, donde se ve la interacción de la vía 
glucolítica muscular y la vía gluconeogénica hepática. 
Cuando el caballo se detiene el musculo ya no contrae más y a nivel muscular se acumula el ATP que inhibe a la enzima 
reguladora principal y la piruvato quinasa y secundariamente la hexoquinasa. No se libera más lactato a circulación por 
lo tanto el sustrato regulador de la gluconeogénesis no se empieza a desviar más, pero todo el lactato que está en 
circulación sigue siendo captado y sigue habiendo gluconeogénesis y sigue largando glucosa a sangre, pero la 
hexoquinasa al detenerse hace que el músculo no capte más glucosa entonces la glucemia aumenta y cuando la 
glucemia aumenta los sensores intra hepáticos aumentan. Aumentan los niveles de fructosa 2,6-bisfosfato e inhibe a la 
principal enzima reguladora de la gluconeogénesis. 
 
-Vía de las pentosas fosfato 
La vía de las pentosas fosfato es una vía alternativa de oxidación de la glucosa (la principal es la glucólisis), parte de la 
glucosa que entra a la célula y se activa a glucosa 6-fosfato deriva a la vía de las pentosas fosfato. 
Es una vía metabólica catabólica y ramificada donde la glucosa 6-fosfato puede producir o ribosa 5-fosfato o llegar a 
fructosa 6-fosfato y gliceraldehido 3-fosfato. 
La función de la vía es producir la coenzima NADPH principalmente para la síntesis de lípidos, o ribosa 5-fosfato para la 
síntesis de nucleótidos. Es una vía metabólica de ubicación citosólica y posee alta afinidad en los tejidos que sintetizan 
lípidos (es decir tejido adiposo, hígado, todas las glándulas que producen esteroides). 
El punto de regulación de la vía es las de la deshidrogenasa. 
 
>PRIMERA FASE (FASE OXIDATIVA) 
La glucosa 6-fosfato es transformada en 6-fosfogluconolactona por una enzima que es la glucosa 6-fosfato 
deshidrogenasa donde entra la coenzima NADP+ oxidado para darnos NADPH+H+ reducido. Es el principal punto de 
regulación y su actividad depende de la relación NADP-NADPH, cuando esta relación es elevado la enzima está activa, en 
cambio cuando la relación es baja la actividad baja dado que necesita de la presencia de coenzima oxidada para su 
función. La 6-fosfogluconolactona es un metabolito muy fugaz porque rápidamente es hidrolizado por la lactonasa y se 
pierde la linealidad para producir 6-fosfogluconato. 
Nuevamente actúa una deshidrogenasa sobre la 6-fosfogluconato, la 6-fosfogluconato deshidrogenasa, se produce una 
descarboxilación y el producto es ribulosa 5-fosfato. También depende de la relación NADP-NADPH y si bien ambos 
11 
 
puntos son puntos de regulación la primera es más importante por ser la primera, si no funciona la primer enzima 
obviamente la segunda tampoco lo hará. 
 
>SEGUNDA FASE (INTERCONVERSIÓN DE PENTOSAS) 
La ribulosa 5-fosfato que es el producto de la primera fase tiene la capacidad de isomerizarse a otras dos pentosas más: 
xilulosa 5-fosfato y ribosa 5-fosfato. La ribosa 5-fosfato puede derivarse a la síntesis de nucleótidos o seguir a la tercera 
fase. 
 
>TERCERA FASE 
Si la ribosa 5-fofato no es derivada a la síntesis de nucleótidos puede reaccionar con la xilulosa 5-fosfato y por acción de 
la transcetolasa se obtiene gliceraldehido 3-fosfato y seudoheptulosa 7-fosfato. Estos vuelven a reaccionar entre sí con 
una transaldolasa y produce fructosa 6-fosfato y eritrosa 4-fosfato. Esta es la primera fructosaproducto de la vía. La 
eritrosa va a reaccionar con otra molécula de xilulosa nuevamente con una transcetolasa y se obtiene una segunda 
molécula de fructosa 6-fosfato y gliceraldehido 3-fosfato. 
Cuando únicamente necesita producir NADPH la vía funciona como ciclo, fase uno dos y tres. 
Cuando la célula necesita NADPH y ribosa 5-fosfato actúa primera y segunda fase (la tercera no porque me consumiría 
los metabolitos de ribosa). 
Cuando la célula solamente necesita ribosa 5-fosfato hace la tercera y segunda fase. Las reacciones de estas dos etapas 
son reversibles, entonces a partir de fructosa 6-fosfato y gliceraldehido 3-fosfato que produzca la vía glucolítica realizan 
las reacciones de forma inversa hasta obtener ribosa 5-fosfato. 
 
 
METABOLISMO DE HIDRATOS DE CARBONO III - Teórico 
 Glucogenolisis 
 Glucogenogénesis 
 Metabolismo de la fructosa y galactosa 
-Glucogenolisis: 
Es una vía metabólica catabólica y lineal donde el glucógeno reservado en la célula libera finalmente glucosa 6-fosfato. 
El destino de la glucosa 6-P va a depender principalmente del tejido donde se produzca el proceso glucogenolítico. Si 
bien muchas células del organismo poseen glucógeno y por lo tanto tienen glucogenolisis hay dos tejidos cuya actividad 
es fundamental e importantísima: el tejido muscular y el tejido hepático. Si estamos en el tejido hepático la glucosa 6-P 
se va a convertir en glucosa libre para ser exportada a circulación, o sea que el objetivo de la glucogenolisis en el hígado 
es elevar glucemia. En cambio en el músculo la glucosa 6-P toma la vía glucolítica, o sea que la glucogenolisis en el 
músculo va a tener por objetivo suministrar sustrato a la vía glucolítica y por ende secundariamente va a producir 
energía, ATP. 
12 
 
La molécula de glucógeno está constituida por una secuencia de glucosas unidas por enlaces α-1,4 y aproximadamente 
cada 10 unidades se produce un enlace α-1,6 que produce una ramificación primaria, secundaria terciaria o cuaternaria. 
En su extremo reductor se une proteína llamada glucogenina. El glucógeno es el hidrato de carbono de reserva del 
organismo animal (en plantas es el almidón). 
La primer enzima que interviene en el proceso es la glucógeno fosforilasa, actúa a nivel de los extremos no reductores 
(es decir los libres) y lo que hace es romper el enlace glucosídico α-1,4 por incorporación de fosforo inorgánico, hace 
una fosforólisis, reduciendo así el largo de la cadena de glucógeno y dando como producto glucosa 1-P. Cuando llega a 
una secuencia de 4 glucosas la enzima no puede avanzar más por un impedimento estérico (espacial). Debido a que la 
fosforilasa no puede seguir avanzando actúa otra enzima, la desrramificante, es una proteína que tiene dos sitios 
activos, uno con actividad transferasa y otro con actividad α-1,6 glucosidasa. La actividad transferasa hidroliza en el 
enlace 1,6 y transfiere el trisacárido al extremo no reductor de otra ramificación alargando la molécula. Y la actividad α-
1,6 glucosidasa hidroliza el enlace α-1,6 y libera la glucosa libre. De esta manera queda la cadena sin la ramificación y 
puede volver a actuar la fosforilasa. 
Entonces la glucogenolisis va a ser la acción combinada entre la glucógeno fosforilasa y la enzima desrramificante, por la 
que se obtiene un 90% de glucosa 1-P y un 10% de glucosa libre (porque la ramificación es cada 10, ver guía de 
esquemas). 
La glucosa 1-P se isomeriza por la fosfoglucomutasa en glucosa 6-P. 
En el hígado existe la glucosa 6-fosfatasa, enzima de la gluconeogénesis, entonces la glucosa 6-P va a ser hidrolizada a 
glucosa libre por esta enzima y de esta manera se exporta glucosa a circulación para los tejidos, es decir que la función 
de la glucosa 6-P a nivel hepático es elevar glucemia. 
En el músculo no hay presencia de la glucosa 6-fosfatasa porque no existe la gluconeogénesis, por lo tanto la glucosa 6-P 
entra en la vía glucolítica (es un metabolito intermediario) y produce la glucólisis hasta piruvato y de piruvato a lactato. 
Al tomar esta vía está produciendo energía a nivel muscular. 
 
-Regulación de la glucogenolisis: 
El punto de regulación de la vía metabólica es la glucógeno fosforilasa. La regulación tiene diferencias en el músculo y 
en el hígado. 
La enzima puede estar en dos formas, en su forma relajada o activa o en su forma tensa o inactiva, y la regulación de la 
misma va a ser por dos mecanismos, por modificación covalente y alostérica. 
 
>MODIFICACIÓN COVALENTE (equivalente en hígado y musculo) 
Fosforilada es activa, desfosforilada es inactiva. 
La glucógeno fosforilasa en su forma B (desfosforilada) es tensa, pero por acción de la fosforilasa quinasa se produce la 
transferencia del ATP a la enzima produciendo la enzima fosforilada que rápidamente le produce un cambio 
conformacional que la convierte en su forma activa. 
13 
 
Para contrarrestar este efecto por acción de la protein fosfatasa 1 en el caso de esta enzima se produce la 
desfosforilación de la enzima. Cuando se desfosforila a la enzima rápidamente toma su forma tensa. 
 
>ALOSTÉRICA (en musculo): 
Si en la célula aumentan los niveles de AMP el AMP se une al sitio alostérico y le produce un cambio conformacional que 
la convierte en su forma activa relajada. En cambio en presencia de ATP o G6P la enzima toma su forma tensa o inactiva. 
 
>ALOSTÉRICA (en hígado): 
La fosforilasa A (fosforilada) está en su forma relajada y activa, y suele estar unida a la PP1, cuando la glucosa se une a la 
fosforilasa le produce un cambio conformacional que le da la forma tensa y por lo tanto inactiva. Con esta nueva 
conformación se libera la PP1 que produce la desfosforilación de la fosforilasa, convirtiéndola en fosforilasa B tensa o 
inactiva. Así que la glucosa libre en el hígado actúa como efector negativo. 
 
-Glucogenogénesis: 
Es una vía metabólica lineal y anabólica donde la glucosa proveniente de circulación sanguínea se reserva en forma de 
glucógeno. La función de la vía es guardar la glucosa en forma de una macromolécula que es el glucógeno. Se produce 
en el citosol de los tejidos hepático y muscular principalmente y su punto de regulación es la de la reacción química 
catalizada por la glucógeno sintasa. Reservar la molécula de glucosa en una macromolécula hace que el efecto osmótico 
sea despreciable (disminución de la presión osmótica). 
La glucosa sanguínea entra al tejido hepático o muscular y se fosforila por acción de la hexoquinasa con gasto de 
energía. La glucosa 6-P se isomeriza a glucosa 1-P por la fosfoglucomutasa y la glucosa 1-P por la ecuación de Leloir de 
los nucleótidos azucares por acción de la fosforilasa se libera UDP-Glucosa y pirofosfato y se produce la rápida hidrólisis 
del pirofosfato por una pirofosfatasa haciendo que la reacción anterior sea irreversible, y así obtenemos un nucleótido 
azúcar. A partir de glucógeno y UDP-Glucosa por acción de la glucógeno sintasa se incorpora un mol de glucosa al 
glucógeno. Entonces por acción de la glucógeno sintasa se van a dando enlaces glucosidicos α-1,4 y así se va a ir 
alargando la molécula de glucógeno linealmente, se necesita una enzima que produzca ramificaciones, la enzima 
ramificante. Esta enzima toma un grupo de 6 a 8 moléculas de glucosa, produce una hidrólisis en enlace α-1,4 y genera 
un enlace α-1,6, generando la ramificación. 
Si no hay glucógeno la glucógeno sintasa no puede actuar. Para esos casos existe glucogenina, una enzima que cataliza 
también la transferencia de glucosa a partir del UDP pero no necesita glucógeno cebador, toma UDP-glucosa, libera UDP 
y deposita glucosa, después toma unas más y hace lo mismo hasta que forma un glucógeno cebador o primer. Una vez 
construida esta base la glucógeno sintasa empieza a actuar, elongando la molécula por incorporación. 
 
-Regulación de la glucogenogénesis: 
14 
 
La regulación de la glucogenogénesis es por acción de la glucógeno sintasa, que puede estaren diferentes formas, activa 
que es su forma relajada o tensa en su forma inactiva. Tiene regulación por modificación covalente y alostérica. La 
regulación es diferente en musculo y en hígado. 
 
>REGULACIÓN EN MUSCULO 
-Modificación covalente: La glucógeno sintasa en su forma desfosforilada es activa o sea que si aparece una quinasa 
que la fosforila la fosforilación le produce un cambio conformacional que lo convierte en su forma tensa e inactiva y a su 
vez si aparece una fosfatasa (la PP1) la desfosforilación de la glucógeno sintasa produce rápidamente un cambio 
conformacional que la convierte en su forma relajada y activa. 
-Regulación alostérica: Si hay glucosa 6-P la forma tensa pasa a su forma relajada y activa. 
 
>REGULACIÓN EN EL HÍGADO 
-Modificación covalente: Es equivalente al musculo 
-Regulación alostérica: “la glucosa en el hígado es positiva” (entre “” porque la glucosa no se une a la enzima, es un 
efecto secundario). Altas concentraciones de glucosa se unen a la fosforilasa produciendo un cambio conformacional 
que la inactiva y libera a la PP1 que la desfosforila, a su vez esta PP1 va a tener la acción de desfosforilar a la glucógeno 
sintasa y cuando se desfosforila se torna en su forma relajada y por lo tanto activa. Altos niveles de glucosa terminan 
dando altos niveles de glucógeno sintasa A (relajada y activa). 
 
-Metabolismo de la fructosa y galactosa: 
La lactosa y sacarosa de la dieta van a ser hidrolizadas por disacaridasas presentes en la superficie del epitelio. La lactasa 
va a producir galactosa y glucosa, y la sacarasa glucosa y fructosa. La glucosa entraba por un transporte activo 
secundario sodio dependiente, la galactosa utiliza el mismo mecanismo de transporte, en cambio la fructosa por GLUT 5 
entraba por difusión facilitada. Los tres monosacáridos pasan a la circulación capilar intestinal por acción del GLUT 2 por 
difusión facilitada. Llegan al hígado. La glucosa por acción glucoquinasa va a dar glucosa 6-P y va a tomar la vía 
glucolítica, o que se isomerice y vaya a la síntesis de glucógeno. Pero la fructosa por una serie de transformaciones 
ingresa a la vía glucolítica a nivel de las triosas fosfato. La galactosa se va a terminar transformando en glucosa 1-P, para 
tomar la vía glucolítica o depositarse como glucógeno. 
 
>FRUCTOSA 
La fructosa podría en el hígado entrar y por la hexoquinasa producir fructosa 6-P y tomar la vía glucolítica, pero la 
hexoquinasa tiene menor por la fructosa que la glucosa, además en el hígado existe la isoforma 4, que es la 
glucoquinasa, especifica para la glucosa, por lo tanto la fructosa no puede tomar esta vía en el hígado y debe tomar otra 
alternativa. Entonces la fructosa va a ser fosforilada, o sea activada, por una fructoquinasa, produciendo fructosa 1-P. La 
fructosa 1-P es escindida por una aldolasa b en gliceraldehido y dihidroxiacetona fosfato. El último es un intermediario 
15 
 
glucolítico, y el gliceraldehido producido se fosforila por una triosaquinasa dando gliceraldehido 3-P, y así obtenemos las 
dos triosas fosfato para que tomen la vía glucolítica. 
La fructólisis es igual de energética que la glucólisis. 
 
>GALACTOSA 
Lactante 
La galactosa del lactante va a entrar al hígado y allí tiene una enzima particular que es la galactoquinasa que la fosforila 
produciendo galactosa 1-P con UDP-glucosa y por acción de una transferesa libera glucosa 1-P y UDP-galactosa, se 
isomeriza a UDP-glucosa y sigue el ciclo. La glucosa 1-P se puede isomerizar por la fosfoglucomutasa en glucosa 6-P y 
tomar así la vía glucolítica. 
La galactólisis es igual de energética que la glucólisis. 
 
Síntesis de galactosa en la glándula mamaria de hembra 
En la glándula mamaria a partir de la glucosa circulante la glucosa se activa a glucosa 6-P por acción de la hexoquinasa, 
se isomeriza a glucosa 1-P, por la pirofosforilasa se produce UDP-glucosa, que se isomeriza a UDP-galactosa que más 
otra molécula de glucosa por la lactosa sintasa produce la unión la galactosa y la glucosa liberando UDP dando lactosa, y 
esta lactosa se secreta cuando el lactante toma.