La gluconeogénesis es una ruta metabólica esencial en el metabolismo humano que permite la síntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos, como aminoácidos y ácidos grasos.
Este proceso desempeña un papel crucial en la regulación de los niveles de glucosa en sangre, especialmente durante periodos de ayuno prolongado o durante el ejercicio intenso.
En esta introducción, exploraremos en detalle la gluconeogénesis y su importancia en el mantenimiento de la homeostasis metabólica.
Acompáñanos en este viaje por una de las rutas metabólicas más fascinantes y vitales para nuestro organismo.
Ruta metabólica de la gluconeogénesis
La gluconeogénesis es una ruta metabólica que ocurre en el hígado y en menor medida en los riñones, siendo responsable de la síntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos, como el lactato, los aminoácidos y el glicerol.
Esta ruta es esencial para mantener una adecuada concentración de glucosa en sangre, especialmente durante periodos de ayuno o ejercicio prolongado.
La gluconeogénesis ocurre en diferentes etapas, cada una de las cuales involucra enzimas específicas y reacciones químicas.
A continuación, se presenta un resumen de las principales etapas de esta ruta metabólica:
1.
Conversión de piruvato a fosfoenolpiruvato (PEP): El piruvato, producto final de la glucólisis anaerobia, es convertido en oxalacetato mediante la enzima piruvato carboxilasa.
Luego, el oxalacetato se convierte en fosfoenolpiruvato mediante la enzima fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEPCK).
2.
Conversión de oxalacetato a fosfoenolpiruvato: El oxalacetato generado en la etapa anterior puede ser convertido en fosfoenolpiruvato mediante la enzima fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEPCK) o en fructosa-1,6-bisfosfato mediante la enzima fructosa-1,6-bisfosfatasa.
3.
Conversión de fructosa-1,6-bisfosfato a fructosa-6-fosfato: La fructosa-1,6-bisfosfato es convertida en fructosa-6-fosfato mediante la enzima fructosa-1,6-bisfosfatasa.
4.
Conversión de glucosa-6-fosfato a glucosa libre: La glucosa-6-fosfato, producto final de la gluconeogénesis, es convertida en glucosa libre mediante la enzima glucosa-6-fosfatasa.
La glucosa libre puede ser liberada al torrente sanguíneo para mantener la glucemia adecuada.
Es importante destacar que la gluconeogénesis es una ruta metabólica energéticamente costosa, ya que requiere de la inversión de energía en forma de ATP y NADH.
Por tanto, su activación está regulada por diferentes factores, como los niveles de glucosa en sangre, los niveles de hormonas como el glucagón y el cortisol, y la disponibilidad de precursores no glucídicos.
Activación de la ruta de la gluconeogénesis
La gluconeogénesis es el proceso mediante el cual se sintetiza glucosa a partir de precursores no glucídicos, como aminoácidos y ácidos grasos.
Esta vía metabólica es importante para mantener niveles adecuados de glucosa en el organismo, especialmente durante periodos de ayuno o ejercicio prolongado.
La activación de la ruta de la gluconeogénesis ocurre en el hígado y en menor medida en los riñones.
Se regula principalmente a través de la acción de hormonas como el glucagón y el cortisol, así como de la disponibilidad de sustratos.
El glucagón, secretado por las células alfa del páncreas en respuesta a niveles bajos de glucosa en sangre, tiene un efecto estimulante sobre la gluconeogénesis.
Actúa a través de un sistema de señalización que involucra la activación de la proteína quinasa A (PKA) y la fosforilación de enzimas clave en la vía metabólica.
La PKA fosforila a la enzima fructosa-2,6-bisfosfatasa, lo que inhibe su actividad y disminuye los niveles de fructosa-2,6-bisfosfato.
Esta molécula es un regulador alostérico negativo de la enzima fosfofructoquinasa-1 (PFK-1), que cataliza una reacción clave en la glucólisis.
Al disminuir los niveles de fructosa-2,6-bisfosfato, se reduce la inhibición de la PFK-1, lo que favorece el flujo de glucosa hacia la gluconeogénesis en lugar de hacia la glucólisis.
Además, el glucagón estimula la expresión de enzimas gluconeogénicas como la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEPCK) y la glucosa-6-fosfatasa, que son responsables de las etapas clave de la gluconeogénesis.
El cortisol, una hormona esteroidea producida por la glándula suprarrenal, también tiene un efecto estimulante sobre la gluconeogénesis.
Actúa a nivel del núcleo celular, donde se une a receptores específicos y estimula la transcripción de genes involucrados en la ruta metabólica.
Además de las hormonas, la disponibilidad de sustratos también es importante para la activación de la gluconeogénesis.
Durante el ayuno, los niveles de glucógeno hepático disminuyen y se agotan como fuente de glucosa.
En este contexto, los aminoácidos provenientes de la degradación de proteínas musculares y los ácidos grasos liberados de los tejidos adiposos se convierten en sustratos para la gluconeogénesis.
Producción de glucogénesis
La glucogénesis es un proceso metabólico mediante el cual se sintetiza glucógeno a partir de moléculas de glucosa.
Es una vía de almacenamiento de energía en forma de glucógeno y se lleva a cabo principalmente en el hígado y en los músculos.
La producción de glucogénesis se inicia con la captación de glucosa del torrente sanguíneo.
La glucosa es transportada al interior de las células hepáticas y musculares a través de transportadores específicos, como el transportador de glucosa GLUT4.
Una vez dentro de la célula, la glucosa es fosforilada mediante la acción de la enzima hexoquinasa, formando glucosa-6-fosfato.
Esta molécula es clave en la producción de glucogénesis, ya que es el sustrato inicial de la vía.
La glucosa-6-fosfato es convertida en glucosa-1-fosfato por la enzima glucosa-6-fosfatasa.
Esta conversión es esencial para que la glucosa pueda ser utilizada como fuente de energía o almacenada como glucógeno.
A continuación, la glucosa-1-fosfato es isomerizada a glucosa-6-fosfato por la enzima fosfoglucomutasa.
Esta reacción es reversible y permite la interconversión de glucosa-1-fosfato y glucosa-6-fosfato.
La siguiente etapa de la producción de glucogénesis implica la elongación de la cadena de glucosa.
Esto se lleva a cabo mediante la acción de la enzima glucógeno sintasa.
La glucógeno sintasa añade moléculas de glucosa a la cadena de glucógeno en crecimiento, formando enlaces α-1,4-glucosídicos.
Para ramificar el glucógeno y facilitar su almacenamiento y uso posterior, se requiere la enzima glucógeno ramificante.
Esta enzima crea enlaces α-1,6-glucosídicos, que generan puntos de ramificación en la estructura del glucógeno.
La producción de glucogénesis se regula mediante una serie de mecanismos hormonales y enzimáticos.
La insulina es una hormona clave en la estimulación de la producción de glucogénesis, ya que promueve la captación de glucosa y la síntesis de glucógeno.
Por otro lado, el glucagón y la adrenalina son hormonas que inhiben la producción de glucogénesis y estimulan la degradación del glucógeno almacenado, liberando glucosa al torrente sanguíneo.
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