CBC 9 METABOLISMO DE HIDRATOS DE CARBONO

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GLUCÓLISIS 
 
La glucólisis es la principal vía del catabolismo de la glucosa que permite la obtención de 
energía metabólica y ocurre prácticamente en todas las células del organismo, siendo para 
algunas de ellas la única vía de producción de ATP. 
Es una secuencia de reacciones catalizadas enzimáticamente que convierte la glucosa en 
piruvato con la producción concomitante de ATP. 
 La reacción neta de la glucólisis se muestra en la siguiente ecuación: 
 
 Glucosa + 2 ADP + 2 NAD+ + 2 Pi → 2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O 
 
En los organismos aeróbicos, la glucólisis se convierte en la vía preparatoria del 
metabolismo de la glucosa ya que este proceso se continúa con el ciclo de los ácidos 
tricarboxílicos y la cadena de transporte electrónico acoplada a la fosforilación oxidativa; donde se 
recolecta la mayor parte de la energía química disponible de la glucosa. 
En estas condiciones, el proceso completo de glucólisis más la posterior oxidación 
mitocondrial del piruvato a CO2 y H2O queda resumido en la siguiente ecuación: 
 
 C6H12O6 + 6 O2 + 38 ADP + 38 Pi + 38 H+ → 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP 
 
 Sin embargo, en organismos aeróbicos cuando un tejido funciona con insuficiente provisión 
de O2, por ejemplo en el músculo esquelético durante un ejercicio brusco e intenso, el piruvato es 
convertido en lactato (tal como ocurre en la fermentación láctica). 
 
Fermentación: En ciertos microorganismos que metabolizan glucosa en 
condiciones anaeróbicas, es posible la formación de otros productos finales 
diferentes del lactato, como por ejemplo el etanol producido por las levaduras y 
microorganismos presentes en el tracto intestinal. 
La formación de etanol y lactato a partir de glucosa son ejemplos de 
fermentaciones. El término fermentación, se refiere a las vías a través de las 
cuales los organismos obtienen energía química, en ausencia de oxígeno 
molecular, a partir de combustibles que contienen enlaces de alta energía. 
 
Por lo tanto, para muchos tejidos la glucólisis (en condiciones anaeróbicas) representa una 
vía de emergencia rápida para obtener energía, ya que es capaz de proporcionar 2 moles de ATP 
por molécula de glucosa en ausencia de oxígeno molecular. De este modo, cuando el aporte de 
O2 a un tejido disminuye, la glucólisis puede mantener el nivel de ATP al menos por un corto 
período de tiempo. 
 La glucólisis, con lactato como producto final es la principal fuente de ATP en tejidos como 
glóbulos rojos, córnea y cristalino, que carecen de mitocondrias y médula renal, testículos, 
leucocitos y fibras del músculo liso que poseen escasas mitocondrias. 
 
 
 
 
Fig. 4 - Esquema de la vía glucolítica en condiciones aeróbicas y anaeróbicas. 
 
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VÍA GLUCOLITICA 
 
 Las transformaciones químicas de la glucólisis producen cambios en la molécula de 
sustrato original produciendo metabolitos ricos en energía, que pueden transferir restos fosforilo a 
ADP para formar ATP. Esta capacidad de generar ATP por mecanismos de fosforilación a nivel de 
sustrato, sin participación de oxígeno ni cadena respiratoria, remarca la importancia fisiológica de 
la glucólisis. 
 La secuencia de reacciones de la glucólisis puede dividirse, para su mejor comprensión, en 
dos fases (Fig. 5). 
 
Fig. 5 - Esquema de las etapas de la vía glucolítica 
 
 En la primera fase, la glucosa sufre dos fosforilaciones para terminar dividida en dos 
triosas-fosfato. En esta fase preparatoria, se invierte energía para formar compuestos incapaces 
de salir de la célula y más reactivos que la glucosa. Como veremos más adelante, la molécula de 
glucosa inicial experimenta la ruptura en dos moléculas de tres carbonos: gliceraldehído-3-fosfato 
y dihidroxiacetona fosfato. Esta última se transforma en gliceraldehído-3-fosfato, por lo que puede 
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considerarse que cada molécula de glucosa ingresada en la vía se convierte en dos de 
gliceraldehído-3-fosfato. 
 En la segunda fase, el gliceraldehído-3-fosfato sufre oxidación y redistribución de sus 
átomos con formación de intermediarios de alta energía que participan en la síntesis de ATP por 
fosforilación a nivel de sustrato. Por lo tanto, es en esta fase donde se obtiene el rédito energético 
de esta vía. 
 Todas las reacciones de la glucólisis se llevan a cabo en el citoplasma celular. 
 La vía glucolítica, no sólo permite degradar la glucosa para generar ATP, sino que además 
proporciona intermediarios para reacciones biosintéticas, como por ejemplo: a) dihidroxiacetona 
fosfato, a partir de la cual se forma glicerol 3-fosfato, intermediario en la síntesis de triacilgliceroles 
y fosfolípidos; b) 1,3-bisfosfoglicerato, precursor del modulador de hemoglobina 2,3- 
bisfosfoglicerato; c) piruvato, convertible en alanina por transaminación. Por lo tanto, la velocidad 
de conversión de glucosa en piruvato está regulada para cubrir tanto el aporte energético como la 
provisión de intermediarios biosintéticos. 
 
Primera fase de la glucólisis 
 
- Formación de glucosa 6 fosfato. 
 La fosforilación de la glucosa logra dos objetivos: convertir a la glucosa no iónica en un 
anión que es atrapado por la célula, ya que las células carecen de sistemas de transporte para 
monosacáridos fosforilados y, activar a la glucosa inerte a una forma capaz de ser metabolizada. 
 La glucosa, es fosforilada por ATP dando glucosa 6P. La transferencia del grupo fosforilo 
del ATP al grupo OH del C6 de la glucosa se halla catalizada por hexoquinasa (Fig.6). Esta 
enzima necesita, al igual que otras quinasas, iones Mg2+ ó Mn2+ para su actividad. 
 
 
Fig.6 – Fosforilación de glucosa 
 
La reacción catalizada por hexoquinasa es una reacción irreversible bajo las condiciones 
fisiológicas y es una de las etapas reguladas de la glucólisis. La hexoquinasa es una enzima que 
se encuentra en la mayoría de los tejidos, se caracteriza por tener una Km baja para la glucosa y 
su actividad es regulada por la concentración de su producto de reacción, glucosa 6-P. 
 En las células hepáticas y pancreáticas se encuentra una isoenzima de la hexoquinasa, la 
glucoquinasa, con características particulares. (Las isoenzimas son proteínas no idénticas que 
catalizan las mismas reacciones químicas). Esta isoenzima también cataliza la fosforilación ATP-
dependiente de la glucosa, pero tiene una Km mayor para la glucosa y no está sujeta a inhibición 
por glucosa-6-fosfato. La Km de la glucoquinasa para la glucosa, esto es, la concentración a la 
cual la glucoquinasa está semisaturada, es alrededor de 10 mM, mucho mayor que la Km de otras 
hexoquinasas para la glucosa (para las cuales es de alrededor de 0,1 mM). 
En la mayor parte de las células, la concentración intracelular de glucosa libre está 
controlada por transportadores de glucosa regulados por insulina que se extienden a lo largo de la 
membrana plasmática y resulta ser mucho menor que la concentración de glucosa en sangre. En 
estas células, la fosforilación de la glucosa está regulada por señales internas, en especial la 
concentración de glucosa-6-fosfato. 
 
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En contraste con lo que ocurre en otros tejidos, la glucosa penetra libremente en las 
células del hígado y del páncreas y la concentración de glucosa en estas células concuerda con la 
concentración en sangre. Como la Km de la glucoquinasa para la glucosa (~10 mM) es mayor que 
la concentración de glucosa sanguínea (~5 mM), un aumento en la concentración de glucosa 
provoca un aumento proporcional en la velocidad de fosforilación de la glucosa por la 
glucoquinasa. Mientras que una disminución en la concentración de glucosa produce una 
disminución proporcional en la fosforilación de glucosa. 
En la Fig. 7 se comparan las actividades de la hexoquinasay glucoquinasa. En la misma 
se observa que la diferencia de la Km entre ambas, asegura que los tejidos no hepáticos 
(hexoquinasa) atrapen la glucosa en forma rápida y eficiente para su conversión en glucosa-6-
fosfato. Mientras que el hígado usa la glucosa a una velocidad significativa sólo cuando los niveles 
de glucosa están muy elevados. 
El elevado valor de la Km de la glucoquinasa hepática le permite al hígado amortiguar la 
glucosa sanguínea. Después de las comidas, cuando los niveles postprandiales de la glucosa son 
altos, la glucoquinasa hepática está significativamente activa, proporcionando glucosa-6-fosfato en 
una cantidad superior a los requerimientos de la glucólisis; de manera tal que el excedente de 
glucosa es utilizado para la síntesis de glucógeno y ácidos grasos. Cuando la glucosa sanguínea 
cae a niveles muy bajos, los tejidos como el hígado y páncreas, que contienen glucoquinasa pero 
que no son altamente dependientes de glucosa, no continúan utilizando la glucosa que se 
encuentra disponible. Al mismo tiempo, tejidos como en el cerebro, que son críticamente 
dependientes de glucosa, continúan extrayendo la glucosa sanguínea utilizando la hexoquinasa 
con baja Km, y en consecuencia su viabilidad está protegida. Bajo varias condiciones de 
deficiencia de glucosa, tales como periodos largos entre las comidas, el hígado es estimulado 
para liberar glucosa a la sangre por medio de la gluconeogénesis. Los niveles de glucosa 
producidos durante la gluconeogénesis son insuficientes para activar la glucoquinasa, permitiendo 
que la glucosa salga de los hepatocitos a la sangre. 
 
 
Fig. 7- Comparación entre la curva de saturación por sustrato para hexoquinasa y glucoquinasa. 
 
Otra característica de la glucoquinasa es ser una enzima inducible; esto significa que la 
concentración de la enzima aumenta o disminuye según las condiciones fisiológicas. La inducción 
o la represión de la síntesis de una enzima están sometidas a procesos de control que requieren 
de varias horas antes de observarse cambios significativos. 
La insulina promueve la transcripción del gen para la glucoquinasa, por lo que aumenta la 
concentración de enzima. En un paciente diabético, la ausencia de insulina, provoca una 
deficiencia de glucoquinasa hepática a pesar de haber un aumento de la glucemia, por lo que el 
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hígado de una persona diabética tiene menor capacidad para regular la glucemia. 
 
- Formación de fructosa 6P 
 La glucosa-6-fosfato se isomeriza a fructosa-6-fosfato por acción de la Fosfoglucosa-
isomerasa. Esta isomerización es un ejemplo de una conversión de una aldosa en una cetosa. 
 
Fig. 8 – Isomerización de glucosa 6-fosfato 
Esta reacción es fácilmente reversible y no se encuentra sujeta a regulación, funciona tanto 
para la vía glucolítica como gluconeogénica. 
 
- Formación de fructosa 1,6 bisfosfato 
 La enzima Fosfofructoquinasa 1 (PFK-1) cataliza la conversión de fructosa-6-fosfato en 
fructosa-1,6-bisfosfato en presencia de iones Mg2+ (Fig. 9). Esta reacción es metabólicamente 
irreversible; en ella se produce la transferencia de un grupo fosforilo desde una molécula de ATP. 
 
 
Fig. 9 – Formación de fructosa 1,6 bisfosfato 
La PFK-1 es una enzima reguladora crítica para la glucólisis. La misma se encuentra 
regulada por efectores alostéricos que modifican el valor de la Km de la enzima para su sustrato, 
fructosa-6-fosfato. 
Los efectores alostéricos negativos son: citrato, ATP e iones H+ (bajo pH), mientras que los 
efectores alostéricos positivos son: AMP, ADP, fructosa 2,6-bisfosfato y Pi (fósforo inorgánico). 
Estos moduladores a través de su acción inhibitoria o activadora regulan la velocidad de la 
glucólisis en respuesta a cambios en: 
a) estado energético de la célula (ATP, AMP, ADP y Pi) 
b) el medio interno de la célula (concentración de H+) 
c) la disponibilidad de combustibles alternativos tales como ácidos grasos y cuerpos cetónicos ya 
que, como veremos más adelante, la oxidación de ácidos grasos y cuerpos cetónicos aumenta los 
niveles de citrato. 
d) la relación insulina / glucagon en sangre (es decir, en relación a los niveles intracelulares de 
fructosa 2,6-bisfosfato) 
 
 
 
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¿Cómo actúan cada uno de estos efectores? 
 
- ATP, ADP, AMP: El ATP es tanto un sustrato de la PFK 1 como un inhibidor alostérico 
de la enzima. Disminuye la afinidad de la PFK 1 por su sustrato: la fructosa-6-fosfato, 
mientras que ADP y AMP son activadores alostéricos que incrementan la afinidad de 
dicha enzima. Sin embargo, en la mayor parte de las células las variaciones en las 
concentraciones de estos metabolitos no parecen ser tan críticos para la regulación de 
la PFK 1. 
 
- Iones H+: La PFK 1 también se inhibe por el H+, lo que evita la formación excesiva de 
lactato y por consiguiente, la acidificación del pH sanguíneo. 
 
- Citrato: Los niveles de citrato intracelular regulan la actividad de la PFK 1 ya que 
muchos tejidos prefieren usar ácidos grasos y cuerpos cetónicos como combustibles 
oxidables en lugar de la glucosa. De esta manera disminuye la utilización de glucosa 
con fines energéticos en estos tejidos, preservándola para otros como cerebro y 
glóbulos rojos que dependen exclusivamente de glucosa como fuente energética. 
 
- Fructosa 2,6-bisfosfato: En 1980 se descubre la fructosa 2,6-bisfosfato que es un 
potente activador de la PFK 1 que actúa disminuyendo el efecto inhibitorio del ATP. Se 
forma a partir de la fructosa-6-fosfato por acción de la enzima fosfofructoquinasa 2 
(PFK 2). Esta misma enzima cataliza, por medio de un sitio activo diferente pero 
ubicado en la misma cadena polipeptídica, la desfosforilación de la fructosa 2,6-
bisfosfato, dando nuevamente fructosa-6-fosfato, tal como se muestra en la Fig. 10: 
 
 
 Fig. 10 – Fosforilación y desfosforilación de fructosa 6P 
 
Es importante destacar que la fructosa-2,6-bisfosfato se comporta como efector 
alostérico positivo de la PFK 1 y, al mismo tiempo, como efector alostérico negativo de 
la fructosa 1,6 bisfosfatasa (enzima que cataliza la reacción de la fructosa-1,6-bisfosfato 
a fructosa-6-fosfato en la gluconeogénesis, como veremos más adelante). 
 
Es sabido que la vía glucolítica está, además, sujeta a control por hormonas asociadas con 
el metabolismo de los hidratos de carbono, como glucagon e insulina. Esta regulación se lleva a 
cabo por modificación covalente de la enzima bifuncional (fosfofructoquinasa-2/ fructosa-2,6 
bisfosfatasa-2) como respuesta a la relación glucagon/insulina. 
En el hígado, la actividad de la fosfofructoquinasa-2 (PFK-2) está ligada a la acción del 
glucagon, una hormona producida por el páncreas en respuesta al bajo nivel de azúcar en sangre. 
Este aumento de glucagon desencadena una cascada de reacciones que conducen a la 
fosforilación de esta enzima bifuncional. La fosforilación (modificación covalente) de esta enzima 
activa a la fructosa-2,6-bisfosfatasa-2 (FBPasa-2) e inhibe, al mismo tiempo, a la 
fosfofructoquinasa-2. Como consecuencia disminuyen los niveles intracelulares de fructosa-2,6-
bisfosfato resultando en una inactivación de la fosfofructoquinasa-1 y por consiguiente, en una 
depresión de la glucólisis. 
 El rol de la insulina en la regulación de los niveles de fructosa-2,6-bisfosfato no está bien 
aclarado, aunque se sabe que la acción de esta hormona se opone a la acción del glucagon. 
Cuando la glucosa es metabolizada con rapidez, la concentración de fructosa-6-fosfato aumenta, 
elevando el nivel de fructosa-2,6-bisfosfato y así acelera la glucólisis. 
 
 
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- Formación de triosas fosfato. 
 La Aldolasa cataliza la escisión de la fructosa 1,6-bisfosfato en dos triosas 
dihidroxiacetonafosfato(DHAP) y gliceraldehído-3-fosfato (G3P). (Fig. 11). 
 La aldolasa cataliza una reacción reversible. El nombre de esta enzima deriva de que la 
reacción catalizada es una escisión aldólica (reacción inversa a la condensación aldólica). Esta 
reacción no tiene tendencia a desplazarse en sentido directo (es endergónica), pero lo hace 
impulsada por el rápido consumo de los productos por las reacciones siguientes. 
 
 
 Fig. 11 - Formación de las triosas fosfato 
 
- Interconversión de triosas fosfato. 
 De las dos moléculas producidas por la ruptura de la fructosa-1,6-bisfosfato, sólo el 
gliceraldehído-3-fosfato es sustrato de la enzima que cataliza la reacción siguiente en la vía 
glucolítica. El otro producto, la dihidroxiacetona fosfato continúa a lo largo de la vía glucolítica sólo 
después de convertirse en gliceraldehído-3-fosfato. 
Estas dos triosas son isómeros funcionales; la isomerización de las triosas fosfato está 
catalizada por la Triosa fosfato isomerasa. (Fig 12) 
 
 
Fig. 12 - Interconversión de triosas 
 
 Esta reacción es muy rápida y reversible. En el equilibrio, el 96% de la triosa fosfato es 
dihidroxiacetona fosfato. Sin embargo, la reacción se desplaza hacia la formación de 
gliceraldehído-3-fosfato como consecuencia de la eficiente eliminación de éste producto que es 
consumido en la siguiente reacción. 
 Por lo tanto, a partir de una molécula de fructosa 1,6-bisfosfato se obtienen dos moléculas 
de gliceraldehído-3-fosfato por la acción secuencial de la aldolasa y de la triosa fosfato isomerasa. 
 
Segunda fase de la glucólisis 
 
- Formación de 1,3 bisfosfoglicerato (1,3 BPG). 
 Los pasos anteriores de la glucólisis, transformaron la molécula de glucosa en dos 
moléculas de gliceraldehído-3-fosfato pero, hasta el momento, no se ha producido energía 
metabólicamente utilizable, por el contrario se han consumido dos moléculas de ATP. A partir de 
ahora, se llevarán a cabo una serie de reacciones que recolectan gran parte de la energía 
contenida en el gliceraldehído-3-fosfato. 
 La oxidación del gliceraldehído-3-fosfato es catalizada por la enzima Gliceraldehído-3-
fosfato deshidrogenasa. Este proceso de oxidoreducción requiere NAD+ como coenzima que se 
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reduce a NADH tal como se expone en la Fig 13. 
 
 
 Fig. 13 - Oxidación del gliceraldehído 3P 
 
 El grupo aldehído del C1 del gliceraldehído-3-fosfato se oxida a ácido carboxílico; como en 
toda reacción de oxidación se libera considerable cantidad de energía que es utilizada para 
introducir ortofosfato del medio, formándose 1,3-bisfosfoglicerato. 
Este compuesto es un anhidrido mixto de ácido fosfórico y ácido carboxílico y constituye un 
ejemplo de un compuesto de alta energía. Bajo las condiciones intracelulares la reacción es 
fácilmente reversible y actúa tanto en la glucólisis como en la gluconeogénesis. 
 Es importante notar que la reacción catalizada por la gliceraldehído-3-fosfato 
deshidrogenasa produce NADH + H+ a partir de NAD+. Como la cantidad de NAD+ dentro del 
citosol de la célula es limitada es necesario reoxidar el NADH para que la glucólisis pueda 
continuar. Esta regeneración de NAD+ es posible a través del sistema de lanzaderas en el caso de 
aerobiosis, y por la reacción de formación de lactato a partir de piruvato en anaerobiosis. 
 
- Formación de 3 fosfoglicerato. 
 La Fosfoglicerato quinasa cataliza la transferencia del grupo fosforilo desde el 1,3-
bisfosfoglicerato, compuesto de alta energía, al ADP dando como productos ATP y 3-
fosfoglicerato. (Fig 14) 
 
 Fig. 14 – Formación de 3-fosfoglicerato 
 
 Esta reacción es la primera en la glucólisis en la que se genera ATP. Como se trata de una 
reacción reversible la misma enzima actúa tanto en la vía glucolítica como en la gluconeogénica; 
por lo tanto cuando la vía avanza hacia la formación de piruvato se produce ATP, mientras que en 
la reacción inversa se consume ATP. 
 La acción conjunta de las enzimas gliceraldehído-3fosfato deshidrogenasa y fosfoglicerato 
quinasa es un ejemplo de fosforilación a nivel de sustrato, término que se usa para referirse a 
la formación de ATP o GTP por transferencia de un grupo fosforilo a partir de un compuesto rico 
en energía a ADP o GDP. La fosforilación a nivel de sustrato se diferencia de la fosforilación 
oxidativa en que en esta última, el ATP se forma a partir de la fuerza protomotriz generada por el 
transporte de electrones a través de la cadena respiratoria de la membrana mitocondrial interna. 
 
- Formación de 2 fosfoglicerato. 
 La Fosfoglicerato mutasa cataliza un reordenamiento intramolecular del grupo fosforilo 
que se desplaza de la posición 3 en el 3-fosfoglicerato a la posición 2 en su isómero, el 2- 
fosfoglicerato (Fig 15). Esta reacción es fácilmente reversible. 
 
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 Fig. 15 – Formación de 2-fosfoglicerato 
 
- Formación de fosfoenolpiruvato. 
 La Enolasa cataliza la deshidratación y redistribución intramolecular en el 2-fosfoglicerato, 
formándose un enol: el fosfoenolpiruvato (PEP) (Fig. 16). Esta reacción es fácilmente reversible, y 
la enzima que la cataliza es una metaloenzima que requiere Mg 2+ para su actividad. Se sabe que 
los iones fluoruro (F -) inhiben a la enolasa debido a que forman un complejo con los iones Mg 2+ 
en el sitio activo. 
 
 Fig. 16 – Formación de PEP 
 
 Esta reacción de deshidratación eleva marcadamente el potencial de transferencia del 
grupo fosforilo ya que el fosfoenolpiruvato es otro ejemplo de compuesto de alta energía que 
permitirá, en un paso posterior, la síntesis de ATP. 
 
- Formación de piruvato. 
La reacción catalizada por la Piruvato quinasa es la segunda fosforilación a nivel de 
sustrato y la tercera reacción metabólicamente irreversible de la vía glucolítica; necesita la 
presencia de iones Mg2+ o Mn2+ como cofactores. (Fig. 17) 
 
 
 Fig. 17 – Formación de Piruvato 
 
 Los productos de la reacción son: ATP y piruvato, el cual puede utilizarse como sillar de 
construcción para otras moléculas o bien puede oxidarse completamente a CO2 y H2O en el ciclo 
de Krebs. 
 Como ya dijimos, esta es la segunda reacción de fosforilación a nivel de sustrato: el 
fosfoenolpiruvato, compuesto rico en energía, tiene potencial de transferencia suficiente para 
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ceder fosfato a ADP y sintetizar ATP. Si bien esta reacción permite la síntesis de ATP, a diferencia 
de la reacción catalizada por la fosfoglicerato quinasa no es una reacción reversible por lo que no 
puede utilizarse para sintetizar PEP cuando se necesita glucosa (gluconeogénesis). 
 La piruvato quinasa está sujeta a regulación tanto por efectores alostéricos y modificación 
covalente (regulación a corto plazo) como por inducción enzimática (regulación a largo plazo). 
 
- Regulación alostérica: Se describen varias isoenzimas de piruvato quinasa en la mayoría 
de los organismos. En el caso de las presentes en células de hígado, riñón y glóbulos rojos, la 
gráfica de velocidad de reacción en función de la concentración de PEP (Fig. 18-a) describe una 
curva sigmoide, lo que evidencia el carácter alostérico de la enzima. 
 
Fig. 18 – Regulación alostérica de la piruvato quinasa 
 
En hígado, concentraciones fisiológicas de ATP inhiben alostéricamente esta enzima para 
disminuir la glucólisis cuando la carga energética es elevada. La alanina también inhibe 
alostéricamente la enzima, en este caso para indicar la abundancia de material de construcción. 
Por lo tanto, ATP y alanina desvíanla curva hacia la derecha (Fig. 18-c). 
Por su parte, la presencia de fructosa 1,6 bisP desplaza la curva hacia la izquierda (Fig. 
18-b). Se puede esperar que la concentración de este metabolito aumente cuando la actividad de 
la PFK 1, y por lo tanto de la vía glucolítica, se incremente, manteniendo la velocidad de consumo 
del exceso de intermediarios de esta vía. 
 
 - Regulación por modificación covalente: En el hígado y en células intestinales, la enzima 
también está sujeta a regulación por modificación covalente (por fosforilación y desfosforilación de 
la enzima), estando activa en su forma desfosforilada y con menor actividad en su forma 
fosforilada. 
La fosforilación de la piruvato quinasa se produce por acción de una proteína quinasa 
dependiente de AMPc que es, a su vez, activada por glucagon. Se desencadena así una serie de 
reacciones que aumenta la proporción de piruvato quinasa fosforilada (menos activa), impidiendo 
de esta forma que el hígado consuma glucosa cuando la necesitan con más urgencia el cerebro y 
el músculo. 
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Por su parte, la defosforilación de la piruvato quinasa es catalizada por una proteína 
fosfatasa aumentando de esta forma la actividad de la enzima. La Fig. 19 resume los factores 
reguladores de la reacción considerada. 
 
 
 
 Fig. 19 – Regulación alostérica y por modificación covalente de la piruvato quinasa. 
 
 - Regulación por inducción enzimática: Esta enzima también está sujeta a regulación a 
largo plazo por modificación en la síntesis de la enzima involucrada. La piruvato quinasa, como la 
glucoquinasa, es una enzima inducible, por lo tanto cuando la ingesta de carbohidratos es alta y 
los niveles de insulina están incrementados, la concentración de enzima en el hígado es alta. Este 
aumento en la concentración de enzima es la principal razón por la cual el hígado de una persona 
bien alimentada tiene una mayor capacidad para utilizar los carbohidratos que el de una persona 
diabética o en ayuno. 
 De acuerdo con el papel de la glucólisis en cada tejido, hay diferencias en los factores 
reguladores. En músculo, AMP y ATP son los efectores alostéricos más importantes, porque el 
principal rol de la glucólisis es proveer energía para la contracción. En cambio, en hígado los 
mecanismos de control están dirigidos a mantener constante la provisión de glucosa a tejidos 
extrahepáticos. 
 
DESTINO DEL PIRUVATO 
 
La secuencia de reacciones desde la glucosa hasta el piruvato es muy similar en todos los 
organismos y en toda clase de células. Sin embargo, el destino del piruvato para obtener energía 
metabólica varía según el tejido y las condiciones fisiológicas. 
Podemos afirmar que el piruvato puede convertirse en Lactato, Etanol o Acetil~CoA. 
En condiciones anaeróbicas, el piruvato forma lactato en la mayoría de las células o puede 
tener otros destinos, como en las levaduras, donde es convertido en etanol y CO2. 
Bajo condiciones aeróbicas el piruvato se oxida por vías que, en última instancia, conducen 
CO2 y H2O y cuya primera etapa consiste en la decarboxilación enzimática para dar Acetil~CoA. 
 
- Formación de lactato. 
 Cuando la disponibilidad de O2 es escasa o nula, el piruvato es reducido a lactato en una 
reacción catalizada por Lactato deshidrogenasa, con la oxidación simultánea de NADH + H+ a 
NAD+ (Fig. 20). 
 
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 Fig. 20 – Reducción del piruvato 
 La reacción es fácilmente reversible en condiciones fisiológicas. Una vez formado, por 
ejemplo en tejidos como el músculo esquelético en ejercicio intenso, el lactato no tiene otro 
destino metabólico que ser reconvertido en piruvato por la lactato deshidrogenasa en hígado. Los 
caminos que puede seguir entonces el piruvato serán discutidos más adelante. 
Como vimos la formación de lactato por acción de la lactato deshidrogenasa regenera el 
NAD+ a partir del NADH + H+. Esta es la principal opción que tienen las células en condiciones 
anaeróbicas, o las células que carecen de mitocondrias, para regenerar el NAD+ citosólico, 
indispensable para la actividad de la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa, y permite el 
funcionamiento sostenido de la glucólisis. 
 El rendimiento neto de la glucólisis con formación de lactato como producto final es de 2 
ATP por molécula de glucosa consumida. 
 
 Glucosa + 2 Pi + 2 ADP 2 lactato + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O 
 
 Como mencionamos anteriormente la glucólisis asegura los niveles de ATP en algunos 
tejidos cuando el aporte de oxígeno es insuficiente. Se pueden citar varios ejemplos, pero la 
capacidad de glucólisis anaeróbica como fuente de energía es particularmente importante durante 
el nacimiento de un individuo. 
Durante el parto, la circulación sanguínea disminuye en la mayor parte de los tejidos con 
excepción del cerebro que no se ve desprovisto de O2. Los otros tejidos, en cambio, dependen de 
la glucólisis anaerobia para obtener ATP hasta que la circulación se normalice y el O2 se haga 
nuevamente disponible. La conservación de O2 para ser utilizada por el cerebro ilustra uno de los 
muchos mecanismos que han evolucionado para asegurar la supervivencia del tejido cerebral en 
tiempo de stress. 
 
- Formación de etanol 
 En ausencia de O2, las levaduras y otros microorganismos, convierten el piruvato en etanol 
y CO2. El primer paso es la decarboxilación del piruvato a acetaldehído catalizada por la Piruvato 
descarboxilasa; esta enzima requiere pirofosfato de tiamina (TPP) como coenzima. El segundo 
paso es la reducción del acetaldehído a etanol con la oxidación simultánea de NADH + H+ a NAD+ 
por acción de la Alcohol deshidrogenasa (Fig. 21). 
 De esta forma este tipo de células reoxida el NADH en condiciones anaeróbicas, 
asegurando la continuidad en el funcionamiento de la glucólisis. 
 
 Fig. 21 – Fermentación alcohólica 
 
 Al igual que la fermentación láctica, la fermentación alcohólica aporta 2 moles de ATP por 
mol de glucosa consumida según la siguiente ecuación: 
 
CÁTEDRA DE BIOQUÍMICA GENERAL Y BUCAL-FOUBA 
 
134 
 
 Glucosa + 2 Pi + 2 ADP + 2 H+ 2 etanol + 2 CO2 + 2 ATP + H2O 
 
- Formación de Acetil~CoA 
 En la conversión anaeróbica de glucosa en lactato o etanol se libera solo una pequeña 
fracción de la energía química disponible en dicha molécula combustible. En cambio, si la glucosa 
se degrada en forma aeróbica, por la vía del ciclo de Krebs y la cadena de transporte electrónico, 
es posible extraer mucha más energía. 
El punto de entrada a esta vía oxidativa es el acetil~CoA formado en el interior de la 
mitocondria por decarboxilación oxidativa del piruvato. 
 
 Piruvato + NAD+ + CoA acetil~CoA + CO2 + NADH 
 
 Esta reacción es catalizada por el Complejo piruvato deshidrogenasa y su mecanismo 
de acción se discutirá más adelante. 
 En estas condiciones de aerobiosis, los equivalentes de reducción del NADH que se 
generó por la acción de la enzima gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa, son “lanzados” al 
interior de la mitocondria para ser utilizados en la síntesis de ATP. Los sistemas de lanzaderas 
(lanzadera del glicerol fosfato y malato aspartato) son los encargados de transportar estos 
equivalentes de reducción desde el citoplasma a la matriz mitocondrial a través de la membrana 
mitocondrial interna que es impermeable al NADH impidiendo la entrada del NADH citosólico. (Las 
lanzaderas del glicerol fosfato y malato aspartato también serán analizadas más adelante). 
 
RENDIMIENTO ENERGÉTICO DE LA GLUCÓLISIS 
 
Cada mol de glucosa ingresado en la vía daorigen a dos moles de triosa fosfato y 
finalmente se convierte en dos moles de piruvato. 
 Como se ve en la Fig. 22, en la primera fase de la glucólisis hay dos reacciones en las que 
se consume ATP: la fosforilación inicial de glucosa y la de fructosa 6-fosfato, catalizadas 
respectivamente por las enzimas hexoquinasa ó glucoquinasa y fosfofructoquinasa-1. En la 
segunda fase, dos de las reacciones producen ATP por fosforilación a nivel de sustrato. Son las 
reacciones catalizadas por fosfoglicerato quinasa y piruvato quinasa. Como cada glucosa da lugar 
a dos triosas fosfato (en la reacción catalizada por aldolasa), el rendimiento por mol de glucosa es 
de cuatro moles de ATP. 
 La reacción neta muestra que, en la conversión de glucosa en piruvato se generan 
dos moléculas de ATP: 
 
 Glucosa + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD+ 2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H2O 
 
 
 Fig. 22- Balance energético de la glucólisis 
 
 
 
CÁTEDRA DE BIOQUÍMICA GENERAL Y BUCAL-FOUBA 
 
135 
 
METABOLISMO DE HEXOSAS DIFERENTES DE LA GLUCOSA. 
 
Fructosa y galactosa son, además de la glucosa, las hexosas que más comúnmente 
pueden ingresar con los alimentos. Estos monosacáridos están presentes en forma de los 
disacáridos sacarosa y lactosa en alimentos tales como azúcar de caña o de remolacha, leche y 
otros productos lácteos. 
Las transformaciones químicas que experimentan estos monosacáridos una vez 
incorporados al organismo, producen metabolitos comunes con los que se originan a partir de 
glucosa, de tal modo que puede afirmarse que las tres hexosas comparten el mismo destino 
metabólico. 
 
- Catabolismo de la sacarosa. 
 El disacárido sacarosa y el monosacárido fructosa se utilizan como endulzantes de 
numerosos alimentos y bebidas, y constituyen una fracción importante de los carbohidratos 
sencillos de la dieta humana. 
 Como ya vimos, la enzima sacarasa, fijada a la superficie del lumen intestinal, cataliza la 
hidrólisis de la sacarosa ingerida a glucosa más fructosa; ambos azúcares son transportados a 
través de las células del epitelio intestinal hacia el torrente sanguíneo. 
 Como todos los monosacáridos, la fructosa debe sufrir un proceso de fosforilación previo a 
las transformaciones en la vía glucolítica. 
Si bien puede ser fosforilada en el carbono 6 por la hexoquinasa, no es sustrato para la 
glucoquinasa. En el hígado existe otra enzima que puede catalizar la fosforilación de la fructosa: 
una Fructoquinasa específica que cataliza la formación dependiente de ATP, de fructosa-1-
fosfato (Fig 23). 
La enzima Fructosa-1-fosfato aldolasa cataliza la ruptura de la fructosa-1-fosfato a 
dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído libre. Luego, el gliceraldehído es fosforilado a 
gliceraldehído-3-fosfato por una Triosa quinasa, consumiendo una segunda molécula de ATP. La 
dihidroxiacetona fosfato forma una segunda molécula de gliceraldehído-3-fosfato por acción de la 
Fosfo triosa isomerasa. Ambas moléculas de gliceraldehído-3-fosfato pueden ser metabolizadas 
a piruvato por las etapas restantes de la glucólisis. 
 
 
 
 Fig. 23 - Entrada de la fructosa a la glucólisis. 
 
En cuanto al balance energético, el metabolismo de 1 mol de fructosa a piruvato produce 2 
moles de ATP y 2 moles de NADH + H+, el mismo rendimiento que la conversión de glucosa a 
piruvato. Como quedó expuesto al describir la vía de entrada de la fructosa, se evita el paso 
catalizado por la PFK 1 y, por lo tanto, escapa a su regulación. Así, las dietas ricas en fructosa o 
en sacarosa pueden provocar una sobreproducción de piruvato, el cual es un precursor para la 
síntesis de grasas y colesterol. Esto representa un aspecto interesante para tener en cuenta en la 
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136 
 
nutrición humana. 
 
- Catabolismo de la lactosa. 
 La lactosa proporciona una fuente importante de energía para el crecimiento de los 
mamíferos, incluyendo los bebés humanos. 
La lactasa intestinal cataliza la hidrólisis de la lactosa a glucosa y galactosa que son 
absorbidas por las células intestinales y transportadas al sistema circulatorio. 
 Como se ilustra en la Fig. 24, la galactosa, (epímero en Carbono 4 de la glucosa), es 
fosforilada en hígado por la acción de la Galactoquinasa, consumiendo una molécula de ATP 
dando como producto de esta reacción galactosa-1-fosfato. La galactosa-1fosfato reacciona con 
UDP-glucosa en una reacción catalizada por Galactosa 1 fosfato uridiltransferasa. (El UDP-
glucosa es habitualmente intermediario de síntesis de glucógeno y reacciones de interconversión 
de azúcares y glicosilaciones). 
Los productos de esta reacción son glucosa-1fosfato y UDP-galactosa. La glucosa-1fosfato 
puede entrar en la vía glucolítica después de convertirse en glucosa-6-fosfato en una reacción 
catalizada por Fosfoglucomutasa. La UDP-galactosa, el otro producto de la reacción, es 
reciclada por conversión a UDP-glucosa, una reacción catalizada por UDP-glucosa 4 epimerasa. 
La conversión de 1 mol de galactosa a 2 moles de piruvato produce 2 moles de ATP y 2 
moles de NADH +H+, el mismo rendimiento que las conversiones de glucosa y fructosa. Aunque 
hay necesidad de UDP-glucosa, la cual se forma a partir de UTP y glucosa, sólo se necesitan 
cantidades catalíticas (pequeñas) dado que la molécula es reciclada, y la cantidad adicional de la 
energía necesaria para formar la UDP-glucosa es, por lo tanto insignificante. 
 
 
 
 Fig. 24 - Conversión de galactosa en glucosa-6fosfato. 
 
 Los bebés alimentados con una dieta normal de leche requieren la vía del metabolismo de 
la galactosa para sobrevivir. Aquellos que tienen el trastorno genético conocido como 
galactosemia, presentan deficiencia de galactosa-1-fosfato uridiltransferasa. Se acumula 
galactosa 1P en las células produciendo un aumento de galactosa en sangre que causa daños 
severos a nivel de sistema nervioso, hígado y otros órganos. 
Esto puede comprometer la función hepática, lo cual se reconoce por la aparición de ictericia, la 
piel se torna amarillenta como resultado de la incapacidad del hígado para reciclar las sales 
biliares. El daño hepático es potencialmente letal. La búsqueda de galactosa-1fosfato 
uridiltransferasa de glóbulos rojos del cordón umbilical puede ayudar a la detección de la 
galactosemia en el nacimiento, pudiéndose así evitar los efectos severos de esta deficiencia 
genética excluyendo la lactosa de la dieta. 
 En el individuo adulto se puede producir intolerancia a la lactosa por deficiencia de lactasa. 
Cuando la lactosa de la dieta no se hidroliza por acción de la lactasa, el disacárido permanece en 
el lumen intestinal, se acumula y rompe el equilibrio osmótico normal entre las células del lumen y 
las del epitelio intestinal por lo cual el agua fluye al lumen a partir de las células circundantes. El 
CÁTEDRA DE BIOQUÍMICA GENERAL Y BUCAL-FOUBA 
 
137 
 
consumo de lactosa por individuos intolerantes a la lactosa da como resultado la distensión 
abdominal y retortijones. Como vemos, la pérdida de una sola enzima del metabolismo de los 
carbohidratos puede tener consecuencias clínicas profundas. 
 
 
GLUCONEOGÉNESIS, VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO Y METABOLISMO DEL 
GLUCÓGENO 
 
 El mantenimiento de cantidades adecuadas de glucosa es crucial para el funcionamiento 
de los seres vivos. Si bien hay tejidos que pueden obtener energía a partir de glúcidos o lípidos, 
se necesita siempre una cantidad basal de glucosa en el torrente sanguíneo ya que el sistema 
nervioso y los eritrocitos sólo pueden utilizar este glúcido como combustible. Por otra parte, en 
condiciones anaeróbicas, la glucosa es el único combustible posible para el músculoesquelético. 
El mantenimiento de la glucemia dentro de valores normales se logra por medio de la 
regulación de la síntesis y degradación de los polisacáridos almacenados, compuestos de 
residuos de glucosa que los vertebrados reservan bajo la forma de glucógeno principalmente en 
células de hígado y músculo. 
 El hígado tiene sólo una reserva limitada de glucógeno para proveer de glucosa a otros 
tejidos. Así es como después del ayuno nocturno, la mayor parte del glucógeno hepático se ha 
agotado, y los requerimientos de glucosa deben ser satisfechos por la síntesis de novo a partir de 
precursores no glucídicos. Como veremos en el Capítulo de Integración Metabólica, este 
mecanismo denominado gluconeogénesis también es importante en los períodos de ejercicio 
intenso asegurando la provisión continua de glucosa para la actividad muscular. 
 Pero la glucosa, además de ser utilizada como fuente energética por las células, es 
también un precursor de la porción ribosa de los nucleótidos, y el metabolismo de la glucosa 
puede producir equivalentes reductores en la forma de NADPH para reacciones biosintéticas. Esta 
función se cumple a través de la vía de las pentosas fosfato. 
 El metabolismo del glucógeno, la gluconeogénesis y la vía de las pentosas fosfato están 
reguladas de manera coordinada según los requerimientos del organismo en cada momento. 
 
GLUCONEOGÉNESIS: SÍNTESIS DE GLUCOSA A PARTIR DE PRECURSORES NO 
GLUCÍDICOS. 
 
 La gluconeogénesis, es el proceso de biosíntesis de glucosa a partir de precursores no 
glucídicos. Esta vía permite obtener glucosa cuando el aporte externo es insuficiente. 
 Los precursores no glucídicos que ingresan a la vía gluconeogénica son: lactato, 
aminoácidos y glicerol. 
 El lactato se forma en el músculo esquelético activo cuando la velocidad de glucólisis 
supera la velocidad metabólica del ciclo de Krebs y de la cadena respiratoria, es decir en 
condiciones anaeróbicas o de ejercicio intenso. Además, es producto del metabolismo de los 
glóbulos rojos que sólo pueden utilizar glucosa como combustible degradándola únicamente por 
glucólisis anaeróbica ya que carecen de mitocondrias. 
 Los aminoácidos derivan de las proteínas de la dieta, o bien, en caso de ayuno 
prolongado, de la degradación hidrolítica de proteínas del músculo esquelético. Las cadenas 
carbonadas de algunos aminoácidos originan α-cetoglutarato, las de otros succinato, fumarato, 
oxalacetato o piruvato y pueden contribuir a la formación de glucosa, ya que todo intermediario del 
ciclo se convierte en oxalacetato a través de las reacciones de esa vía. 
 El glicerol es liberado por hidrólisis de los triacilglicéridos acumulados en las células 
adiposas. Los productos de dicha hidrólisis son glicerol y ácidos grasos; sólo el glicerol es 
precursor de glucosa, los ácidos grasos producen por β-oxidación Acetil~CoA que no puede 
convertirse en glucosa en los animales sino que ingresa al ciclo de Krebs donde es oxidado 
completamente. 
 Los precursores considerados se incorporan a la vía gluconeogénica principalmente a nivel 
de piruvato, oxalacetato y dihidroxiacetona fosfato. 
 El principal órgano donde tiene lugar la gluconeogénesis es el hígado. La corteza renal 
también es capaz de realizar este proceso pero con menor rendimiento (la cantidad de glucosa 
CÁTEDRA DE BIOQUÍMICA GENERAL Y BUCAL-FOUBA 
 
138 
 
sintetizada en riñón es la décima parte de la que se forma en el hígado debido a la menor masa 
renal). 
De esta forma, el hígado y el riñón se transforman en los tejidos responsables del 
mantenimiento de la glucemia asegurando que el cerebro y el músculo puedan disponer de 
glucosa para satisfacer sus demandas metabólicas. En cambio, en cerebro, músculo esquelético y 
músculo cardíaco la gluconeogénesis tiene muy poca actividad. 
 
GLUCONEOGÉNESIS A PARTIR DE PIRUVATO 
 
 Si bien la gluconeogénesis y la glucólisis comparten la mayoría de las reacciones, la 
gluconeogénesis no es simplemente el camino inverso de la glucólisis ya que se llevan a cabo en 
diferentes situaciones metabólicas. 
 Las reacciones comunes son las cercanas al equilibrio y, por lo tanto, reversibles. Sin 
embargo, las reacciones altamente exergónicas de la glucólisis catalizadas por hexoquinasa, 
fosfofructoquinasa 1 (PFK 1) y piruvato quinasa, que son irreversibles y que se muestran en la 
Fig. 1, no permiten volver hacia atrás por la misma ruta, y se necesitan reacciones enzimáticas 
exclusivas de la gluconeogénesis para hacerlo. 
 
 
 Hexoquinasa 
 Glucosa + ATP Glucosa 6P + ADP 
 PFK 1 
 Fructosa 6P + ATP Fructosa 1,6 bisP + ADP 
 Piruvato quinasa 
 PEP + ADP Piruvato + ATP 
 
 Fig. 1- Reacciones irreversibles de la vía glucolítica. 
 
En la Fig 2a se muestra un esquema comparativo entre glucólisis y gluconeogénesis, 
mostrando las reacciones irreversibles de la glucólisis y, al mismo tiempo, el camino alternativo 
utilizado por la gluconeogénesis, mientras que la Fig 2b se muestran las reacciones 
correspondientes a la vía gluconeogénica. 
 
 
- Formación de Fosfoenolpiruvato. 
 Como ya dijimos, esta reacción es irreversible bajo las condiciones intracelulares. 
 Se necesitan dos enzimas para desviar la reacción catalizada por la piruvato quinasa. En 
primer lugar, el piruvato se carboxila a oxalacetato, consumiendo ATP, por acción de la enzima 
Piruvato carboxilasa. Luego el oxalacetato se decarboxila y fosforila liberando PEP a expensas 
de un segundo enlace fosfato de alta energía de GTP, reacción catalizada por la Fosfoenol 
piruvato carboxiquinasa. 
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139 
 
 
Fig. 2a- Esquema 
comparativa de la 
vía glucolítica y 
gluconeogénica 
 
 
 
Fig. 2b – Esquema de la 
gluconeogénica 
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140 
 
 Piruvato carboxilasa. 
 La piruvato carboxilasa es una enzima de localización intramitocondrial, de modo que el 
piruvato citoplasmático debe ser transportado al interior de las mitocondrias para su carboxilación. 
Esta incorporación se realiza a través de un transportador específico ubicado en la membrana 
mitocondrial interna en simporte con H+, mientras que la membrana mitocondrial externa no 
representa un obstáculo para el ingreso del piruvato. 
 Como mencionamos anteriormente, la enzima piruvato carboxilasa (Fig. 3) cataliza la 
carboxilación del piruvato a expensas de ATP. 
 
 Fig.3 Carboxilación del piruvato 
 
 Esta enzima está compuesta por cuatro subunidades idénticas y cada una de ellas 
contiene, como grupo prostético, una molécula de biotina unida covalentemente. La biotina actúa 
como un transportador de CO2 activado. 
 La piruvato carboxilasa cataliza una reacción metabólicamente irreversible y es activada 
alostéricamente por acetil~CoA. Éste es el único mecanismo regulador que se conoce para esta 
enzima. 
 La activación alostérica de la piruvato carboxilasa es un importante mecanismo de control 
fisiológico, no sólo de la gluconeogénesis sino también del ciclo de Krebs. Un aumento en la 
concentración de acetil~CoA (proveniente, por ejemplo, de la ß- oxidación de ácidos grasos) 
indica la necesidad de más oxalacetato. El oxalacetato formado en la reacción catalizada por 
piruvato carboxilasa es metabolito intermediario de dicho ciclo que por condensación con 
acetil~CoA inicia dicho ciclo. Cuando la concentración de oxalacetato disminuye, tiende a 
acumularse Acetil~CoA. Esto estimula la síntesis de oxalacetato a partir de piruvato y CO2, lo cual 
permite al ciclo de Krebs retomar su ritmo de funcionamiento. 
 De tal forma, si hay un excedente de ATP, el oxalacetatose consumirá en la 
gluconeogénesis. En cambio, si hay un déficit de ATP, el oxalacetato entrará al ciclo de Krebs por 
condensación con acetil~CoA. 
 
 Transporte del oxalacetato de mitocondria a citoplasma. 
 Como el oxalacetato no atraviesa la membrana mitocondrial interna pero sí lo hace el 
malato, la secuencia de reacciones, mostrada en la Fig. 2, será la siguiente: 
1) el piruvato se convierte en oxalacetato (piruvato carboxilasa); 
2) el oxalacetato se reduce a malato (malato deshidrogenasa mitocondrial); 
3) el malato pasa al citoplasma y allí es oxidado a oxalacetato (isozima citosólica malato 
deshidrogenada); 
4) el oxalacetato se transforma en fosfoenolpiruvato (fosfoenolpiruvato carboxiquinasa). 
 
 PEPcarboxiquinasa 
 Esta enzima citoplasmática cataliza la decarboxilación y fosforilación del oxalacetato a 
fosfoenolpiruvato con gasto de GTP y liberación de CO2 (Fig. 4). 
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141 
 
 
 Fig. 4 – Formación de Fosfoenol piruvato 
 
 Si bien la reacción catalizada por la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa es metabólicamente 
irreversible, la enzima no presenta propiedades cinéticas alostéricas y no tiene efectores 
fisiológicos conocidos. 
Sin embargo, la cantidad de enzima sintetizada por las células es un factor limitante para la 
velocidad de gluconeogénesis. 
En mamíferos, durante un ayuno prolongado, la producción crónica de glucagon por el 
páncreas, incrementa la síntesis de fosfoenolpiruvato carboxiquinasa en el hígado. La mayor 
cantidad de enzima después de varias horas de inanición aumenta la velocidad de la 
gluconeogénesis. Por su parte, la insulina, abundante en el estado de alimentación, tiene el efecto 
contrario al glucagon, disminuyendo la síntesis de fosfoenolpiruvatao carboxiquinasa. 
 Como se observa en la Fig. 5, la intervención conjunta de las malato deshidrogenasa 
mitocondrial y citoplasmática, asegura el aporte del NADH + H+ necesario para la actividad de la 
enzima gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa en la vía gluconeogénica a partir de piruvato. 
 
- Formación de fructosa-6fosfato. 
 La reacción catalizada por la PFK 1 de la glucólisis es metabólicamente irreversible; la 
reacción es desviada por la Fructosa 1,6 bisfosfatasa. Ésta enzima, cataliza la hidrólisis 
exergónica del éster fosfato del C1 (Fig. 6). 
 
 
 Fig. 6- Formación de Fructosa 6P 
La actividad enzimática para esta enzima exhibe una cinética sigmoidal; es inhibida 
alostéricamente por fructosa-2,6-bisfosfato y AMP y activada por ATP y citrato. Es importante 
notar que la concentración de fructosa-2,6-bisfosfato controla simultáneamente tanto la velocidad 
de la vía glucolítica como la de la gluconeogénesis, activando a una e inhibiendo a la otra. 
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142 
 
 
 
 
- Formación de glucosa 
 La Glucosa 6 fosfatasa, cataliza la hidrólisis del éster fosfato del C6 de la glucosa-6- 
fosfato (Fig. 7). 
 
 
 Fig. 7- Formación de Glucosa libre 
 
 La glucosa 6 fosfatasa, se encuentra ligada al retículo endoplasmático de las células de 
hígado y riñón. Una translocasa ubicada en la membrana de retículo endoplasmático incorpora 
específicamente a la glucosa-6-fosfato; en el lumen reticular la glucosa 6 fosfatasa hidroliza el 
éster fosfato del C6 y luego, a través de transportadores específicos, la glucosa y el Pi vuelven al 
CÁTEDRA DE BIOQUÍMICA GENERAL Y BUCAL-FOUBA 
 
143 
 
citoplasma (fig. 8). 
 Una vez desfosforilada, la glucosa libre no es retenida dentro de las células y atraviesa las 
membranas celulares hacia el torrente circulatorio por difusión facilitada, lo que explica el papel de 
hígado y riñón en el mantenimiento de valores normales de glucemia. 
 
 
Fig. 8- Acción de la glucosa 6 fosfatasa de la superficie del retículo endoplasmático. 
 
 
RENDIMIENTO ENERGÉTICO DE LA GLUCONEOGÉNESIS. 
 
La formación de una molécula de glucosa a partir de dos de piruvato (o como veremos más 
adelante, de lactato) es un proceso endergónico, que requiere aporte de energía, obtenida en 
general por la hidrólisis simultánea de enlaces de alta energía. 
 La estequiometría de la gluconeogénesis es: 
 
2 piruvato + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 2 H+ + 6 H2O 
 
 Glucosa + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi + 2 NAD+ 
 
 En la vía gluconeogénica, la síntesis de una molécula de glucosa a partir de dos moléculas 
de piruvato utiliza seis enlaces fosfato de alta energía ya que por cada piruvato se consume una 
molécula de ATP en la reacción catalizada por piruvato carboxilasa, una de GTP en la etapa 
catalizada por fosfoenolpiruvato carboxiquinasa y otra de ATP para revertir la reacción de la 3- 
fosfogliceratoquinasa. 
 El ATP utilizado por las células hepáticas para sintetizar glucosa proviene principalmente 
de la oxidación de ácidos grasos. Las condiciones metabólicas bajo la cuales el hígado, sintetiza 
glucosa aumentan la disponibilidad de ácidos grasos en sangre, por ejemplo, durante un ayuno 
prolongado. Las mitocondrias hepáticas oxidan los ácidos grasos, por el proceso de ß oxidación, 
generando cuerpos cetónicos y grandes cantidades de ATP que aportan la energía necesaria para 
la síntesis de glucosa. 
 
GLUCONEOGÉNESIS A PARTIR DE LACTATO 
 
 El lactato formado durante la glucólisis anaerobia ingresa en la vía gluconeogénica dando 
glucosa como producto final. 
Durante el período de reposo después de un ejercicio intenso, el lactato producido en los 
músculos difunde a la sangre y es captado por el hígado que lo reconvierte en glucosa .Otro de 
los orígenes del lactato utilizado como sustrato en esta vía proviene de la glucólisis anaeróbica 
realizada como la única vía de obtención de energía en eritrocitos. 
 La primera etapa de la gluconeogénesis es catalizada por la enzima lactato 
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144 
 
deshidrogenasa, que transforma lactato en piruvato y NADH + H+ citosólico. Como muestra la 
Fig. 9, el piruvato es incorporado a la mitocondria y el NADH + H+ citoplasmático es reoxidado en 
la vía gluconeogénica en la reacción catalizada por la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa. 
En la matriz mitocondrial, el piruvato es carboxilado por la acción de la enzima piruvato 
carboxilasa dando oxalacetato; éste para poder atravesar la membrana interna mitocondrial es 
convertido en aspartato por una reacción de transaminación catalizada por aspartato 
transaminasa. 
 
 Oxalacetato + glutamato aspartato + alfa - cetoglutarato 
 Aspartato 
 Transaminasa 
 
 El aspartato atraviesa la membrana mitocondrial interna por acción de una translocasa. 
Una vez en el citoplasma, una aspartato transaminasa diferente cataliza la reacción inversa a la 
citada precedentemente generando oxalacetato que puede así continuar la vía gluconeogénica. 
 
 
 
Fig. 9- Esquema de la gluconeogénesis a partir de lactato. 
 
 
 
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145 
 
OBTENCIÓN DE GLUCOSA A PARTIR DE GLICEROL. 
 
 El tejido adiposo tiene como función primordial servir de reserva energética y está 
constituído en un 90 % por grasas neutras (triglicéridos). Este depósito se forma cuando el aporte 
de alimentos excede las necesidades calóricas; por el contrario, se moviliza y degrada cuando las 
necesidades energéticas lo requieren. A partir de la hidrólisis de los triacilglicéridos se obtienenácidos grasos y glicerol. De estos productos sólo el glicerol podrá utilizarse como precursor de 
glucosa. 
 La ruta se inicia con la fosforilación de glicerol para dar glicerol-3-fosfato por acción de la 
Glicerol quinasa con gasto de ATP (fig. 10). Esta enzima se encuentra en hígado, riñón, intestino 
y glándula mamaria lactante por lo cual sólo estos tejidos son capaces de metabolizar glicerol 
libre. El glicerol-3-fosfato ingresa en la vía gluconeogénica como dihidroxiacetona fosfato, 
transformación catalizada por Glicerol 3-fosfato deshidrogenasa. 
 Esta última enzima existe en dos formas de diferente localización: una ligada a la 
membrana interna de la mitocondria y otra citoplasmática. En el hígado, que es el principal tejido 
gluconeogénico de los mamíferos, se emplean ambas reacciones. 
 La Glicerol-3-fosfato deshidrogenasa enclavada en la membrana mitocondrial interna está 
ligada a una flavina como cofactor. Esta enzima fija al glicerol-3-fosfato, lo oxida y transfiere los 
electrones eliminados del sustrato a la ubiquinona (Q) y, de allí, al resto de la cadena respiratoria. 
 Por su parte, la glicerol-3-fosfato deshidrogenasa citosólica está ligada a NAD+ que se 
reduce a NADH, pero como vemos en la Fig 10, en la gluconeogénesis a partir de glicerol, no se 
necesita NADH, por lo tanto, los equivalentes de reducción deben ser llevados desde el citosol a 
la cadena respiratoria en la mitocondria para la obtención de energía. Esto es llevado a cabo por 
la lanzadera del malato aspartato que se discutirá más adelante. 
 
 
 
 
Fig. 10- 
Esquema de la 
gluconeogénesis 
a partir de 
glicerol. 
 
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INTERCAMBIO DE SUSTRATOS ENTRE TEJIDOS: CICLO DE CORI Y CICLO DE GLUCOSA – 
ALANINA 
 
 Existen en el metabolismo dos ciclos importantes de cooperación entre tejidos 
relacionados con la gluconeogénesis: el ciclo de Cori y el ciclo de glucosa-alanina. A través de 
estos ciclos, lactato y alanina obtenidos como producto final de la glucólisis en ciertos tejidos 
periféricos, llegan al hígado donde son utilizados como sustratos para la síntesis de glucosa que 
luego será transportada a esos mismos tejidos para su reutilización. 
 Por este mecanismo se asegura un aporte continuo de glucosa a aquellos tejidos que 
dependen de este monosacárido como principal fuente energética. Es importante tener en cuenta 
que, estos ciclos sólo son funcionales entre el hígado y los tejidos que no oxidan completamente 
la glucosa a CO2 y H2O. 
 
- Ciclo de Cori. 
 
Como resultado de la actividad muscular, y sólo si el suministro de O2 es suficiente, la 
degradación de glucosa produce piruvato que será oxidado completamente a CO2 y H2O. Sin 
embargo, cuando la actividad contráctil es muy intensa, la provisión de O2 es insuficiente para 
satisfacer las necesidades de oxidación, y por lo tanto, de producción de ATP. En este caso gran 
parte del piruvato es reducido a lactato. 
Otra fuente habitual de lactato es el metabolismo llevado a cabo en eritrocitos que, al 
carecer de mitocondrias, sólo pueden obtener energía por glucólisis anaeróbica. 
La molécula de lactato difunde fácilmente, por lo cual rápidamente pasa al torrente 
circulatorio y de allí es captado por el hígado donde se convierte en glucosa. Cuando los niveles 
de glucemia descienden, el hígado degrada su glucógeno y libera glucosa libre a la circulación, 
desde donde la toma el músculo para cubrir sus necesidades o recuperar sus propias reservas de 
glucógeno. 
 Se completa así el ciclo de Cori en el cual el hígado, tal como se muestra en la Fig. 11, 
recibe lactato y proporciona glucosa al músculo esquelético y eritrocitos. 
 
 
 Fig. 11- Ciclo de Cori 
 
 
- Ciclo de glucosa - alanina. 
 
Este ciclo metabólico se establece entre músculo e hígado y contribuye a mantener la 
glucemia durante la inanición, la fuente de la glucosa sanguínea es la gluconeogenesis a partir de 
los aminoácidos derivados de la proteólisis muscular. 
 En el músculo la glucosa recorre la vía glucolítica terminando en piruvato. Este compuesto 
 
/ músculo 
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147 
 
puede transaminarse al recibir un grupo amino de otros aminoácidos y formar alanina, que pasa a 
la sangre, desde donde es captada por el hígado. En este órgano el grupo amino de la alanina es 
utilizado para la síntesis de urea. 
El piruvato formado en el hígado a partir de alanina es convertido en glucosa que puede 
regresar al tejido muscular cerrando el ciclo. Este ciclo se puede visualizar en el esquema de la 
Fig. 12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 12- Ciclo de la Alanina 
 
 
 
 
 
 
VIA DE LAS PENTOSAS FOSFATO 
 
 En la mayoría de los tejidos, 80% o más del catabolismo de la glucosa sigue inicialmente el 
camino de la glucólisis. El resto ingresa en una vía alternativa llamada de hexosa monofosfato o 
pentosas fosfato, que desempeña dos funciones principales: 
a) generar nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADPH) y 
b) producir pentosas fosfato para síntesis de nucleótidos y de ácidos nucleicos. 
La vía de las pentosas fosfato comprende una serie de reacciones estrechamente conectadas con 
la glucólisis, ya que ambos procesos forman intermediarios comunes. 
Todas las enzimas de esta vía se encuentran en el citoplasma celular. 
 
 
Fig. 1 – Vía de las pentosas fosfato 
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148 
 
 
 Como se ve en la Fig 1, la vía puede dividirse en dos etapas: 
- Etapa oxidativa: Es una etapa irreversible en la cual se produce todo el NADPH que 
genera la vía y en la cual la glucosa 6-fosfato sufre dos oxidaciones y una 
descarboxilación transformándose en una pentosa fosfato: ribulosa-5-fosfato, con 
liberación de CO2. 
 
- Etapa no oxidativa: La ribulosa-5-fosfato se convierte en gliceraldehído-3-fosfato y 
fructosa-6-fosfato, ambos intermediarios de la glucólisis. La ribosa-5-fosfato es un 
intermediario de la etapa no oxidativa. 
 
 
ETAPA OXIDATIVA 
 
 Las tres reacciones involucradas en esta etapa se visualizan en la fig. 2. Como puede 
verse, se generan dos moléculas de NADPH por cada molécula de glucosa-6-fosfato que entra a 
la vía. 
 
 
fig. 2 
 Oxidación de glucosa-6fosfato: 
 La deshidrogenación de la glucosa-6-fosfato produce 6-fosfogluconolactona y es catalizada 
por la enzima Glucosa 6P deshidrogenasa, dependiendo de NADP como aceptor de hidrógeno. 
 Esta reacción es irreversible y limitante de la velocidad de la vía. La enzima es inhibida 
alostéricamente por NADPH, mecanismo regulatorio que adecua la producción de coenzima 
reducida a las necesidades de la célula. Por otra parte, es activada por insulina en estados de 
hiperglucemia. 
 
 Formación de 6-fosfogluconato: 
 La enzima Gluconolactonasa o Lactonasa produce 6-Fosfogluconato por hidrólisis del 
compuesto 6-fosfogluconolactona. 
 
 Oxidación de 6-fosfogluconato: 
 La enzima 6-Fosfogluconato deshidrogenasa es dependiente de NADP, y cataliza la 
decarboxilación oxidativa de 6-fosfogluconato. 
 Los productos de la reacción son: ribulosa-5-fosfato, una segunda molécula de NADPH y 
CO2 
 
ETAPA NO OXIDATIVA 
 
Esta etapa de la vía cumple dos funciones: proporciona azúcares de 5 carbonos para la 
biosíntesis de nucleótidos e introduce azúcares fosfato dentro de la glucólisis o de la 
gluconeogénesis según las necesidades metabólicas. (Ver fig.3) 
 Sobre la ribulosa-5-fosfato 
- Una epimerasa que cataliza la formación de xilulosa-5-fosfato, o 
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149 
 
- Una isomerasa que cataliza la conversión en ribosa-5-fosfato 
 
 
Fig. 3 – Isomerización de 
ribulosa 5P 
La ribosa-5-fosfato es un componente esencial para la biosíntesis de nucleótidos 
precursores de ADN y ARN y coenzimas de estructuranucleotídica (NAD, FAD). Sin embargo, 
sólo una cantidad muy pequeña de la misma es utilizada para satisfacer esta necesidad. 
 La cantidad de azúcares de cinco carbonos no utilizadas con tal fin, es convertida en 
intermediarios glucolíticos. Esta interconversión se produce por la acción de las enzimas 
transcetolasa y transaldolasa que catalizan el intercambio de fragmentos de 2 y 3 carbonos entre 
azúcares fosfato. Las acciones combinadas de estas enzimas permiten que los azúcares fosfato 
de 5 carbonos sean convertidos finalmente a los azúcares fosfato de 3 y 6 carbonos: 
gliceraldehido-3-fosfato y fructosa-6-fosfato cuyo destino describiremos más adelante. 
 La velocidad de reacción de esta etapa está regulada por la disponibilidad de sustratos. 
Todas las reacciones son reversibles y citoplasmáticas por lo que las pentosas fosfato también 
pueden obtenerse directamente a través de intermediarios de la glucólisis sin necesidad de la 
etapa oxidativa. 
 
El balance global de la vía de las pentosas será: 
 
 
DESTINO DE LA GLUCOSA-6-FOSFATO 
 
 El destino de la glucosa-6-fosfato depende de las necesidades celulares de NADPH, ATP o 
ribosa-5-fosfato, según lo cual se pueden presentar las siguientes posibilidades. 
 
 Opción 1: Necesidad de mucha más ribosa-5-fosfato que de NADPH: 
Se realiza la etapa no oxidativa pero en el sentido inverso a la analizado en el texto. 
Esto es posible porque las reacciones catalizadas por las transaldolasas y transcetolasas 
son reversibles. 
Por lo tanto, en primer lugar se obtiene fructosa-6-fosfato y gliceraldrhído-3-fosfato por 
glucólisis y luego, por acción de trancetolasas y transaldolasas, ribosa-5-fosfato. 
 
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150 
 
 
 
 Opción 2: Necesidad de ribosa-5-fosfato y NADPH: 
Se realiza la etapa oxidativa para obtener NADPH y obtener ribosa-5-fosfato a partir de 
ribulosa-5-fosfato. 
 
 
 Opción 3: Necesidad de más NADPH que de ribosa-5-fosfato cuando los 
requerimientos energéticos están cubiertos: 
Se realiza la etapa oxidativa para obtener NADPH y ribosa-5-fosfato. Pero al no 
necesitarse la ribosa-5-fosfato, esta sigue la etapa no oxidativa para convertirse en 
fructosa-6-fosfato y gliceraldehído-3-fosfato y por reversión de la glucólisis reciclar las 
pentosas a glucosa 6P. 
Así, si se repiten los ciclos la glucosa-6-fosfato se puede oxidar completamente a CO2 
 
 
 
 Opción 4: Necesidad de más NADPH que de ribosa-5-fosfato con requerimientos 
energéticos insatisfechos: 
Tal como en el caso anterior, se realiza la etapa oxidativa para obtener NADPH y ribosa-5-
fosfato que, como no será utilizada, sigue la etapa no oxidativa para formar fructosa-6-
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151 
 
fosfato y gliceraldehído-3-fosfato. 
Estos intermediarios de la vía glucolítica serán degradados para producir el ATP necesario. 
 
 
 
 
SIGNIFICACIÓN FUNCIONAL DE LA VIA DE LAS PENTOSAS 
 
Aunque la cantidad de glucosa metabolizada por la vía de las pentosas fosfato es 
relativamente pequeña comparada con la que ingresa en la glucólisis, el funcionamiento de esta 
vía alternativa tiene gran importancia. 
Los hidrógenos captados por NADP en las etapas de la primera fase son utilizados en 
distintos procesos de síntesis: 
a) Ácidos grasos en hígado, tejido adiposo y glándula mamaria lactante; 
b) Colesterol y ácidos biliares en hígado; 
c) Hormonas esteroides en corteza suprarrenal, ovarios y testículos; 
d) Procesos de desintoxicación dependientes de citocromo P450 en hígado. 
 
En todos los tejidos mencionados la vía de las pentosas fosfato es muy activa. 
Aunque teóricamente el NADPH puede ceder sus equivalentes de reducción al cofactor NAD+ 
y éste, a su vez, a la cadena respiratoria para generar energía, en condiciones normales los 
hidrógenos del NADPH son preferentemente derivados hacia vías biosintéticas. 
 En eritrocitos la vía de las pentosas fosfato tiene un papel importante. El NADPH formado 
cumple una acción protectora contra agentes oxidantes; contribuye a mantener la concentración 
del glutation reducido alrededor de los valores normales y a disminuir los niveles de 
metahemoglobina. 
 En los neutrófilos y otras células fagocíticas se utilizan especies reactivas de oxígeno para 
destruir las bacterias englobadas. Una de esas especies, el ión superóxido se forma por reducción 
de O2 catalizada por NADPH oxidasa, que requiere NADPH generado en la vía de las pentosas 
fosfato. 
 Otra función de la vía es la producción de ribosa-5-fosfato, utilizada en síntesis de 
nucleótidos y ácidos nucleicos. 
 
 
SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN DE GLUCÓGENO 
 
 La síntesis de glucógeno a partir de glucosa tiene lugar en muchos tejidos, pero en hígado 
y músculo es realmente importante por su magnitud y significación funcional. 
 En el ser humano, después de una alimentación rica en hidratos de carbono, la glucemia 
aumenta transitoriamente. En estos períodos de exceso de oferta, el hígado sustrae glucosa de la 
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152 
 
circulación y la almacena como glucógeno pudiendo llegar estos depósitos hasta el 6% de su peso 
en glucógeno. Durante el período que media entre dos comidas (ayuno fisiológico) esta cantidad 
se reduce considerablemente, prácticamente hasta el agotamiento: el hígado degrada su 
glucógeno y libera glucosa a la sangre que será tomada por otras células (cerebro, glóbulos rojos, 
adipocitos) y utilizada para satisfacer las necesidades energéticas de dichos órganos. 
 Como ya vimos, la función del depósito hepático de glucógeno consiste en mantener los 
niveles sanguíneos normales de glucosa asegurando la provisión de la misma a los tejidos para 
los cuales resulta el combustible indispensable. 
 En el músculo esquelético, los depósitos de glucógeno representan aproximadamente 1% 
de su peso y actúa como reserva rápidamente movilizable que provee combustible para la 
contracción; la glucosa-6-fosfato se metaboliza por la vía glucolítica y el ciclo de los ácidos 
tricarboxílicos para formar ATP. El músculo no puede liberar glucosa, sus depósitos de glucógeno 
son utilizados exclusivamente por el propio tejido. 
 Estas funciones se aseguran por una estricta regulación tanto de la síntesis como de la 
degradación de este polisacárido de glucosa, cuyos procesos describiremos a continuación. 
 Antes de empezar es importante destacar que la síntesis y degradación de glucógeno 
requieren etapas enzimáticas diferentes, es decir que una no es la vía inversa de la otra. 
 
GLUCOGENOGÉNESIS 
 
La glucogenogénesis es un proceso anabólico que requiere del aporte energético. 
 
Etapas: 
 
1. Fosforilación de glucosa 
La primera etapa en la síntesis de glucógeno es la conversión de glucosa en glucosa- 
6-fosfato. Esta reacción catalizada por hexoquinasa / glucoquinasa fue descripta en la 
vía glucolítica. 
 
2. Formación de glucosa-1-fosfato 
En la segunda etapa la fosofoglucomutasa cataliza la transferencia intramolecular del 
grupo fosfato desde el carbono 6 al carbono 1. 
La glucosa-6-fosfato se convierte así en glucosa-1-fosfato (Fig. 1). La 
fosfoglucomutasa requiere Mg++ y glucosa-1,6-bisfosfato como cofactor y cataliza una 
reacción reversible. 
 
 
Fig. 1 – Interconversión de glucosa-6-fosfato a glucosa-1-fosfato 
 
3. “Activación” de glucosa 
La glucosa-1-fosfato es activada al reaccionar con el nucleótido de lata energía uridina-
trifosfato (UTP) para formar uridina-disfosfato-glucosa (UDPG) y pirofosfato inorgánico 
(PPi) (Fig. 2) 
La reacción es catalizada uridina – difosfato – glucosa pirofosforilasa el pirofosfato 
inorgánico es rápidamente hidrolizado por acción de pirofosfatasa, de esta forma su 
rápida desaparición hace que la reacción sea prácticamente irreversible. 
La glucosa se “activa” por su unión a UDP y así adquiere la reactividad necesaria 
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153 
 
paraparticipar en la síntesis de glucógeno. 
 
Fig. 2 – Formación de UDPG 
 
4. Adición de glucosa a la estructura polimérica 
Una vez “activada” la glucosa es transferida al extremo no reductor de una pequeña 
porción de glucógeno preexistente. Se establece una unión glicosídica entre el carbono 1 
de la glucosa “activada” y el carbono 4 de una glucosa terminal en la cadena de glucógeno 
preexistente estableciendo un enlace glicosídico de tipo α1→4 (Fig. 3). 
Esta reacción es catalizada por glucógeno sintetasa. Para su actividad es 
imprescindible la presencia de un cebador de glucógeno que consiste en una cadena lineal 
de 4 a 8 residuos de glucosa con enlaces α1→4 anclada por un enlace glicosídico a un 
residuo de tirosina de la proteína glucogenina. 
La reacción es prácticamente irreversible y es la etapa limitante de la velocidad de la 
vía para la síntesis de glucógeno. La actividad de la enzima es controlada por hormonas y 
será discutida más adelante. 
Como la glucógeno sintasa sólo puede formar uniones α1→4, su acción produce el 
alargamiento lineal de ramas preexistentes por adición sucesiva de glucosas pero no 
genera puntos de ramificación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
+
UDP
Fig. 3 – Acción de la glucógeno sintasa 
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154 
 
. 
5. Formación de ramificaciones 
La enzima glucógeno sintetasa no puede formar los enlaces α1→6 que se encuentran 
en los puntos de ramificación del glucógeno; la formación de estos enlaces lo lleva a cabo 
la enzima amilo – α (1,4) → α (1,6) – glucan transferasa o enzima ramificante. La 
enzima ramificante cataliza la transferencia de un fragmento terminal de 6 o 7 residuos de 
glucosa desde el extremo no reductor de una cadena de glucógeno que tiene al menos 11 
residuos al grupo oxhidrilo en C-6 de un residuo de glucosa en un punto más interior de la 
misma o de otra rama de glucógeno, creando una nueva ramificación (Fig. 4). De este 
modo la molécula de glucógeno va creciendo por la acción conjunta de las enzimas 
glucógeno sintetasa y enzima ramificante. 
El efecto biológico de la ramificación es que la molécula de glucógeno sea más soluble 
al tiempo que se aumenta el número de extremos no reductores. De esta manera, aumenta 
el número de sitios accesibles tanto para la glucógeno fosforilasa como para la glucógeno 
sintetasa, enzimas que sólo actúan en extremos no reductores 
 
 
 
 
Fig. 4 – Acción de la enzima 
ramificante 
Costo energético de la síntesis de glucógeno 
 
La incorporación de glucosa a glucógeno es un proceso endergónico, es decir que requiere 
aporte de energía para poder realizarse. 
La primera reacción de fosforilación de glucosa, es común a todas las vías de utilización de 
glucosa y consume una molécula de ATP. 
En la reacción de “activación” de glucosa interviene UTP, compuesto con enlaces ricos en 
energía. En la reacción siguiente se libera UDP, a partir del cual se regenera UTP por una 
reacción catalizada por la nucleósido difosfoquinasa. 
 
 UDP + ATP UTP + ADP 
 
De modo que la incorporación de una molécula de glucosa al glucógeno consume dos 
moléculas de ATP. 
Este gasto energético destinado a almacenar glucosa parecería en un principio sin sentido; 
resultaría más económico acumular glucosa-6-fosfato, que al ser altamente polar no puede 
difundir hacia el exterior de la célula. 
Sin embargo, esto acarrearía consecuencias graves para la vida celular lo que lo hace 
impracticable en condiciones fisiológicas. Sabemos que la presión osmótica de una solución 
depende del número de partículas dispersas y no del tamaño de estas. Una molécula de 
glucógeno compuesta por cientos de miles de unidades glucosa, es equivalente desde el punto de 
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155 
 
vista osmótico a una molécula de glucosa-6-fosfato o de cualquier otro soluto. 
El acúmulo de un número de moléculas de glucosa-6-fosfato similar al de unidades 
contenidas en el glucógeno produciría tal incremento de la presión osmótica que provocaría el 
hinchamiento y destrucción de la célula. Si las acumulamos en la molécula de glucógeno, en 
cambio, este aumento es prácticamente despreciable 
 
GLUCOGENOLISIS 
 
La degradación intracelular de glucógeno a unidades monoméricas de glucosa se conoce 
como glucogenolisis. 
 
Etapas: 
 
1. Fosfolólisis del glucógeno. 
La degradación de glucógeno es iniciada por la acción de una fosforilasa, que cataliza la 
ruptura de uniones glucosídicas α1→4 por inserción de fosfato en carbono 1. El ortofosfato 
utilizado en esta reacción proviene del medio (Pi) y no requiere gasto de ATP. La fosforilasa 
actúa a partir del extremo no reductor de las ramificaciones y libera glucosa-1-fosfato. (Fig. 5) 
 La acción enzimática de la fosforilasa se detiene cuatro restos de glucosa antes de llegar 
a una unión α1→6 dando como productos: glucosa-1-fosfato y dextrina límite. 
La fosforilasa es la enzima regulatoria de la vía y responde a efectores alostéricos y a 
modificación covalente. Este tema será tratado más adelante. 
 
 
Fig. 5- Degradación del glucógeno por acción de la glucógeno fosforilasa 
 
2. Desramificación del glucógeno 
La dextrina límite se puede degradar por la acción de la enzima glucógeno 
desramificante la cual tiene dos actividades diferentes. (Fig. 6) 
La primera, se denomina oligo α (1,4) → α (1,4)- glucantransferasa, cataliza la 
transferencia de tres residuos de glucosa desde una rama hacia el extremo 4’ libre de la 
molécula de glucógeno en una rama vecina. El enlace original y el nuevo enlace son ambos 
α1→4 la ramificación queda reducida a una sola glucosa unida por enlace α1→6. 
La segunda actividad de la enzima glucógeno desramificante, a la que se denomina amilo 
α (1→6)- glucosidasa cataliza la hidrólisis del residuo restante de glucosa unido mediante 
enlace α1→6. 
Por lo tanto se produce una molécula de glucosa por cada rama del polímero de glucógeno 
original, así como una cantidad considerable de moléculas de glucosa-1-fosfato generadas 
por la acción de la glucógeno fosforilasa. 
 
 
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156 
 
 
Después de esta intervención de la enzima desramificante, la cadena es de nuevo atacada 
por la fosforilasa, que continúa liberando glucosa-1-fosfato hasta que la próxima unión α1→6 
se encuentre a una distancia de cuatro restos de glucosa; entonces se repite la participación 
de las otras enzimas. 
La acción combinada de fosforilasa y enzima desramificante libera glucosa-1-fosfato y 
algunas glucosas libres. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 6- Actividades enzimáticas de la enzima desramificadora del glucógeno 
 
 
3. Formación de glucosa-6-fosfato 
La glucosa-1-fosfato es convertida en glucosa-6-fosfato por la acción de la 
fosfoglucomutasa. Es la misma reacción de la glucogenogénesis, en sentido inverso. 
 
 
4. Formación de glucosa libre 
La última etapa es la hidrólisis de glucosa-6-fosfato a glucosa y fosfato inorgánico, 
catalizada pr glucosa 6- fosfatasa. (Fig. 7) 
 
 Glucosa 6- Fosfatasa 
 Glucosa 6P + H2O Glucosa + Pi 
 
Fig. 7- Formación de glucosa 
 
Esta enzima glucosa 6- fosfatasa se encuentra en membranas de retículo endoplasmático 
(RE) de hígado, riñón e intestino, pero no en músculo. Esto explica por qué el hígado, riñón e 
intestino pueden ceder glucosa a circulación y el músculo no. 
En músculo, el glucógeno inicia su degradación con etapas similares a las descriptas en 
esta sección. La glucosa-6-fosfato formada no puede hidrolizarse por falta de glucosa 6- 
fosfatasa y sigue su camino metabólico en el propio músculo, principalmente por la vía 
glucolítica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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