ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DEL CUERPO HUMANO (283)

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Más reducido
CH3 CH3
CH3 CH2OH
CH3 C
O
H
C
O
OH
CH3
O C O
Etano
Etanol
Acetaldehído
Ácido acético
Dióxido de carbono
Más oxidado
Figura 11-3. Estados de oxidación del carbono ordenados des-
de el más reducido (etano) hasta el más oxidado (dióxido de
carbono).
dativa. En esta etapa se genera la mayor parte del
ATP en los seres vivos aerobios como el ser humano.
5. La degradación de los aminoácidos produce la libera-
ción del ion amonio (NH4
+), el cual se convierte en
urea a través del ciclo de la urea, molécula que se
excreta por la orina. En esta etapa hay un consumo
neto de energía.
11.2.4. Regulación del metabolismo
La enorme complejidad del metabolismo implica la exis-
tencia de unos mecanismos de regulación eficaces y rápi-
dos:
1. Control de la velocidad de síntesis o degradación,
y de la actividad catalítica de las enzimas regula-
doras: son reacciones muy exergónicas, de carácter
irreversible y sujetas a regulación hormonal.
2. Compartimentación y organización de las enzimas
en forma de complejos: las diferentes vías metabóli-
cas tienen lugar en distintos compartimientos celula-
res, mientras que las enzimas de una misma vía me-
tabólica están organizadas en forma de complejos
multienzimáticos para optimizar y acelerar las reac-
ciones.
3. Las vías biosintéticas o anabólicas y las vías de
degradación o catabólicas están catalizadas por
enzimas diferentes, lo que facilita su control por
separado.
4. Muchas reacciones están reguladas por la carga
energética de la célula:
Carga energética \
[ATP] ] 1/2 [ADP]
[ATP] ] [ADP] ] [AMP]
La carga energética oscila entre 0, cuando en la célula
prácticamente sólo existe AMP, y 1, cuando en la célula
prácticamente sólo existe ATP. Cuando la carga energética
es elevada, las vías generadoras de ATP se inhiben, mien-
tras que las vías que consumen ATP se activan; cuando la
carga energética es baja, se invierte la activación o inhibi-
ción de estas vías.
11.3. METABOLISMO DE LOS GLÚCIDOS
Los glúcidos que se ingieren con los alimentos suminis-
tran aproximadamente el 50 % del total de calorías que se
obtienen diariamente. La glucosa es el glúcido mayoritario
resultante de la digestión de los hidratos de carbono (véase
el Apartado 10.8.1) y es la principal molécula productora de
energía en la mayoría de los organismos. Además, la gluco-
sa también puede convertirse en intermediarios metabólicos
necesarios para la biosíntesis de moléculas vitales para el
organismo (aminoácidos, nucleótidos, coenzimas).
11.3.1. Glucólisis: degradación de la glucosa
y de otros monosacáridos
La glucólisis es una vía catabólica, presente en casi todos
los seres vivos y que se produce en el citoplasma, que
transforma 1 molécula de glucosa (6 átomos de carbono) en
2 moléculas de piruvato (3 átomos de carbono), generándo-
se una pequeña cantidad neta de energía (2 ATP) y de poder
reductor (2 NADH + H+) (Fig. 11-5). Cuando hay un aporte
suficiente de oxígeno, la glucólisis es un preámbulo del
ciclo de Krebs y de la fosforilación oxidativa (véanse los
Apartados 11.3.3 y 11.3.4); en este punto debe resaltarse
que la mayor parte de la energía (aproximadamente el 95 %)
contenida en la molécula de glucosa queda retenida en el
piruvato.
La glucólisis, aparte de producir energía, también sumi-
nistra intermediarios para la síntesis de algunos amino-
ácidos (alanina, serina, cisteína, glicina), 2,3-difosfoglicera-
to (regulador de la unión del oxígeno a la hemoglobina),
ribosa-5-fosfato (precursor de los ácidos nucleicos) y glucó-
geno.
11.3.1.1. Regulación
La glucólisis se regula activando o inhibiendo las enzi-
mas que catalizan sendas reacciones irreversibles: número 1
(catalizada por la hexocinasa), número 3 (catalizada por la
fosfofructocinasa I) y número 10 (catalizada por la piruva-
to cinasa).
La primera reacción de la glucólisis, la fosforilación de la
glucosa, puede ser catalizada por la hexocinasa (enzima
presente en todos los tejidos y que también fosforila la
manosa y la fructosa) y también por la glucocinasa (enzima
sólo presente en el hígado). La hexocinasa se inhibe cuando
aumenta la concentración de glucosa 6-fosfato; por el con-
trario, la glucocinasa del hígado actúa incluso cuando la
concentración de glucosa es muy elevada (p. ej., después de
ingerir alimentos).
264 Estructura y función del cuerpo humano