Glucógeno

El polisacárido de reserva en tejidos animales es el glucógeno, y aquí se va a estudiar su degradación (glucogenolisis) y su biosíntesis (glucogenogénesis).

Del griego glycos: azúcar y lysis: ruptura. Es el primer paso de la respiración, es una secuencia compleja de reacciones que se realizan en el citosol de la célula y por el cual la molécula de glucosa se desdobla en dos moléculas de ác. pirúvico.

Es el ciclo metabólico más difundido en la naturaleza, también se lo conoce como ciclo de Embden-Meyerhof . Se lo encuentra en los cinco reinos. Muchos organismos obtienen su energía únicamente por la utilización de este ciclo. El mismo esta catalizado por 11 enzimas que se encuentran en el citoplasma de la célula pero no en las mitocondrias.

Recuerde que es el inicio de un proceso que puede continuar con la respiración celular (si existe oxígeno) o con la fermentación (en ausencia del oxígeno)

A continuación se muestra diagrama de la glucólisis:

La glucogenogénesis o glucogénesis es la ruta anabólica por la que tiene lugar la síntesis de glucógeno (también llamado glicógeno) a partir de un precursor más simple, la glucosa-6-fosfato. Se lleva a cabo principalmente en el hígado, y en menor medida en el músculo, es activado por insulina en respuesta a los altos niveles de glucosa, que pueden ser (por ejemplo) posteriores a la ingesta de alimentos con carbohidratos.

La glucogenolisis es el proceso por el cual el glucógeno presente en el hígado se transforma en glucosa que pasa a la sangre. Esta producción metabólica de glucosa se hace en tres etapas, reacciones de hidrólisis, que permiten a los enzimas "liberar" a la glucosa del hígado y de los músculos para alimentar la sangre y regular de forma natural la tasa de glucemia. La glucogenolisis es, pues, lo que denominamos un mecanismo hiperglicemiante que se pone en marcha según las necesidades del organismo en azúcar.

La gluconeogénesis es una ruta metabólica anabólica que permite la síntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos. Incluye la utilización de varios aminoácidos, lactato, piruvato, glicerol y cualquiera de los intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos o CICLO de Krebs como fuentes de carbono para la vía metabólica. Todos los aminoácidos, excepto la leucina y la lisina, pueden suministrar carbono para la síntesis de glucosa.

Este ciclo, también conocido como Ciclo de Krebs o Ciclo del ác. cítrico tiene esencialmente la función de completar el metabolismo del piruvato derivado de la glicólisis. Las enzimas del ciclo de los ácidos tricarboxílicos (Krebs) están localizadas en la matriz de la mitocondria (unas pocas de estas enzimas están la membrana interna de la mitocondria). Su punto de partida es el Acetil-CoA, obteniéndose CO2 y transportadores de electrones reducido (NADH y FADH, los cuales equivalen  a 3 ATPs y 2 ATPs respectivamente)

Para empezar el ciclo:

Acetil-CoA (2-C) + oxalacetato (4-C) ----> + ácido cítrico (6-C, tres carboxilos )

Etapas siguientes:

Isomerización del citrato a isocitrato (6-C, tres grupos ácidos )

Oxidación -------> alfa-cetoglutárico (5-C) + CO2 + NADH

Oxidación -------> succinil-CoA (4-C) + CO2 + NADH

Fosforilación a nivel de sustrato succinil-CoA (4-C) + GDP -------> succinato (4-C) + GTP ( GTP con ADP se puede interconvertir en ATP)

La oxidación -------> fumarato (4-C) + FADH2

convierte el fumarato en maleato, una nueva oxidación -------> oxalacetato (4-C) + NADH

Balance de un ciclo  por cada piruvato de los formados en la glucólisis:

Acetil-CoA (2-C) + 3 NAD+ + FAD ----> 2 CO2 + 3NADH + FADH2 + ATP

Balance para una molécula de glucosa que se convierte en 2 piruvatos, luego en 2 Acetil-CoA y luego a CO2 en la vía el ciclo de los ácidos tricarboxílicos , con todo el NADH y el FADH convertidos en ATP por la respiración:

1 glucosa + O2 -------> 6 CO2 + 38 ATP

Al final del Ciclo de Krebs la célula ha ganado solo 4 ATP, 2 en la glucólisis y dos en el ciclo de Krebs, sin embargo ha capturado electrones energéticos en 10 NADH2 y 2 FADH2. Estos transportadores depositan sus electrones en el sistema de transporte de electrones localizado en la membrana interna de la mitocondria. 

CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES (CTE)

Es  un sistema multienzimático ligado a membrana que transfiere electrones desde moléculas orgánicas al oxígeno.

La CTE comprende dos procesos:

1. Los electrones son transportados a lo largo de la membrana, de un complejo de proteínas transportador ("carrier") a otro.

2. Los protones son translocados a través de la membrana,  estos significa que son pasados desde el interior o matriz hacia el espacio intermembrana. Esto construye un gradiente de protones. El oxígeno es el aceptor terminal del electrón, combinándose con electrones e iones H⁺para producir agua.

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA:

Consiste en un proceso en el cual se realiza la síntesis de ATP, como consecuencia del flujo de electrones en el proceso de oxidación y reducción en la formación de H+, en la cadena transportadora de electrones, en la cual por formación de un gradiente de protones se logra la transferencia de éstos para la quimiosmosis que trae como consecuencia que la ATP sisntetasa, sintetice ATP como resultado del flujo de protones de hidrógeno.

1. Los protones son transferidos a través de la membrana, desde la matriz al espacio intermembrana, como resultado del transporte de electrones que se originan cuando el NADH cede un hidrógeno. La continuada producción de esos protones crea ungradiente de protones
2. La ATP sintetasa es un gran complejo proteico con canales para protones que permiten la re-entrada de los mismos.
3. La síntesis de ATP se produce como resultado de la corriente de protones fluyendo a través de la membrana:

ADP + Pi ---> ATP