Ciclo de Krebs, Glucólisis, Gluconeogénesis, Glucógenolisis, Glucogenogenésis, Vía de las Pentosas (Fosfato),

1. Metabolismo Glucidos
ERA 2
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2. Contents
Articles
Ciclo de Krebs 1
Glucólisis 5
Gluconeogénesis 14
Glucogenolisis 18
Glucogénesis 18
Ruta de la pentosa fosfato 19
References
Article Sources and Contributors 24
Image Sources, Licenses and Contributors 25
Article Licenses
Licencia 26

3. Ciclo de Krebs 1
Ciclo de Krebs
El ciclo de Krebs (también llamado
ciclo del ácido cítrico o ciclo de los
ácidos tricarboxílicos) es una ruta
metabólica, es decir, una sucesión de
reacciones químicas, que forma parte
de la respiración celular en todas las
células aeróbicas. En células eucariotas
se realiza en la mitocondria. En las
procariotas, el ciclo de Krebs se realiza
en el citoplasma, específicamente en el
citosol.
En organismos aeróbicos, el ciclo de
Krebs es parte de la vía catabólica que
realiza la oxidación de glúcidos, ácidos
grasos y aminoácidos hasta producir
CO2, liberando energía en forma
Esquema didáctico del ciclo del ácido cítrico.
utilizable (poder reductor y GTP).
El metabolismo oxidativo de glúcidos, grasas y proteínas frecuentemente se divide en tres etapas, de las cuales, el
ciclo de Krebs supone la segunda. En la primera etapa, los carbonos de estas macromoléculas dan lugar a moléculas
de acetil-CoA de dos carbonos, e incluye las vías catabólicas de aminoácidos (p. ej. desaminación oxidativa), la beta
oxidación de ácidos grasos y la glucólisis. La tercera etapa es la fosforilación oxidativa, en la cual el poder reductor
(NADH y FADH2) generado se emplea para la síntesis de ATP según la teoría del acomplamiento quimiosmótico.
El ciclo de Krebs también proporciona precursores para muchas biomoléculas, como ciertos aminoácidos. Por ello se
considera una vía anfibólica, es decir, catabólica y anabólica al mismo tiempo.
El Ciclo de Krebs fue descubierto el por el alemán Hans Adolf Krebs, quien obtuvo el Premio Nobel.

4. Ciclo de Krebs 2
Reacciones del ciclo de Krebs
El ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz mitocondrial en eucariota
El acetil-CoA (Acetil Coenzima A) es el principal precursor del ciclo. El ácido cítrico (6 carbonos) o citrato se
regenera en cada ciclo por condensación de un acetil-CoA (2 carbonos) con una molécula de oxaloacetato (4
carbonos). El citrato produce en cada ciclo una molécula de oxaloacetato y dos CO2, por lo que el balance neto del
ciclo es:
Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O → CoA-SH + 3 (NADH + H+) + FADH2 + GTP + 2 CO2
Los dos carbonos del Acetil-CoA son oxidados a CO2, y la energía que estaba acumulada es liberada en forma de
energía química: GTP y poder reductor (electrones de alto potencial): NADH y FADH2. NADH y FADH2 son
coenzimas (moléculas que se unen a enzimas) capaces de acumular la energía en forma de poder reductor para su
conversión en energía química en la fosforilación oxidativa.
El FADH2 de la succinato deshidrogenasa, al no poder desprenderse de la enzima, debe oxidarse nuevamente in situ.
El FADH2 cede sus dos hidrógenos a la ubiquinona (coenzima Q), que se reduce a ubiquinol (QH2) y abandona la
enzima.
Las reacciones son:

5. Ciclo de Krebs 3
Molécula Enzima Tipo de reacción Reactivos/ Productos/
Coenzimas Coenzima
I. Citrato 1. Aconitasa Deshidratación H2O
II. cis-Aconitato 2. Aconitasa Hidratación H2O
III. Isocitrato 3. Isocitrato deshidrogenasa Oxidación NAD+ NADH + H+
IV. Oxalosuccinato 4. Isocitrato deshidrogenasa Descarboxilación
V. α-cetoglutarato 5. α-cetoglutarato Descarboxilación oxidativa NAD+ + NADH + H+
deshidrogenasa CoA-SH + CO2
VI. Succinil-CoA 6. Tioquinasa Hidrólisis GDP GTP +
+ Pi CoA-SH
VII. Succinato 7. Succinato deshidrogenasa Oxidación FAD FADH2
VIII. Fumarato 8. Fumarato Hidratasa Adición (H2O) H2O
IX. L-Malato 9. Malato deshidrogenasa Oxidación NAD+ NADH + H+
X. Oxalacetato 10. Citrato sintasa Condensación
NOTA: El cis-aconitato es un intermedio de reacción muy inestable que rápidamente se transforma en citrato, antes
de comenzar la tercera reacción.
Visión simplificada y rendimiento del proceso
• El paso final es la oxidación del ciclo de Krebs, produciendo un oxaloacetato y dos CO2.
• El acetil-CoA reacciona con una molécula de oxaloacetato (4 carbonos) para formar citrato (6 carbonos),
mediante una reacción de condensación.
• A través de una serie de reacciones, el citrato se convierte de nuevo en oxaloacetato.
• Durante estas reacciones, se substraen 2 átomos de carbono del citrato (6C) para dar oxalacetato (4C); dichos
átomos de carbono se liberan en forma de CO2
• El ciclo consume netamente 1 acetil-CoA y produce 2 CO2. También consume 3 NAD+ y 1 FAD, produciendo 3
NADH + 3 H+ y 1 FADH2.
• El rendimiento de un ciclo es (por cada molécula de piruvato): 1 ATP, 3 NADH +3H+, 1 FADH2, 2CO2.
• Cada NADH, cuando se oxide en la cadena respiratoria, originará 2,5 moléculas de ATP (3 x 2,5 = 7,5), mientras
que el FADH2 dará lugar a 1,5 ATP. Por tanto, 7,5 + 1,5 + 1 GTP = 10 ATP por cada acetil-CoA que ingresa en el
ciclo de Krebs.
• Cada molécula de glucosa produce (vía glucólisis) dos moléculas de piruvato, que a su vez producen dos
acetil-CoA, por lo que por cada molécula de glucosa en el ciclo de Krebs se produce: 4CO2, 2 GTP, 6 NADH +
6H + , 2 FADH2; total 32 ATP.
Regulación
Muchas de las enzimas del ciclo de Krebs son reguladas por retroalimentación negativa, por unión alostérica del
ATP, que es un producto de la vía y un indicador del nivel energético de la célula. Entre estas enzimas, se incluye el
complejo de la piruvato deshidrogenasa que sintetiza el acetil-CoA necesario para la primera reacción del ciclo a
partir de piruvato, procedente de la glucólisis o del catabolismo de aminoácidos. También las enzimas citrato sintasa,
isocitrato deshidrogenasa y α-cetoglutarato deshidrogenasa, que catalizan las tres primeras reacciones del ciclo de
Krebs, son inhibidas por altas concentraciones de ATP. Esta regulación frena este ciclo degradativo cuando el nivel
energético de la célula es bueno.

6. Ciclo de Krebs 4
Algunas enzimas son también reguladas negativamente cuando el nivel de poder reductor de la célula es elevado. El
mecanismo que se realiza es una inhibición competitiva por producto (por NADH) de las enzimas que emplean
NAD+ como sustrato. Así se regulan, entre otros, los complejos piruvato deshidrogenasa y citrato sintasa.
Principales vías que convergen en el ciclo de Krebs
El Ciclo de Krebs es una via metabólica central en la que convergen otras, tanto anabólicas como catabólicas.
Igresan al ciclo por diferentes metabolitos:
• Acetil-CoA:
• Glucolisis
• Oxidacion de ácidos grasos
• Malato:
• Gluconeogénesis
• Oxalacetato:
• Oxidación y biosíntesis de aminoácidos
• Fumarato:
• Degradación de ácido aspártico, fenilalanina y tirosina
• Succinil-CoA
• Biosíntesis de porfirina
• Degradación de valina isoleucina y metionina
• Oxidación de ácidos grasos
• Alfa-cetoglutarato
• Oxidación y biosíntesis de aminoácidos
• Citrato
• Biosíntesis de ácidos grasos y colesterol
• NADH y FADH
• Fosforilación oxidativa y cadena de transporte electónico
Véase también
• Descarboxilación oxidativa
• Ácido cítrico
• Glucólisis
• Fosforilación oxidativa
• Ciclo de Krebs invertido (reductor)
Enlaces externos
• Animación sobre el ciclo de Krebs [1] (castellano)
• CiclodeKrebs.com [2] Información sobre el ciclo de Krebs
• [3] Ciclo de krebs en el deporte
• An animation of the citric acid cycle [4] (inglés)
• A more detailed tutorial animation [5] (inglés)
• A citric-acid cycle self quiz flash applet [6] (inglés)
• The chemical logic behind the citric acid cycle [7] (inglés)

7. Ciclo de Krebs 5
References
[1] http:/ / portales. educared. net/ wikiEducared/ index. php?title=Ciclo_de_Krebs
[2] http:/ / www. ciclodekrebs. com
[3] http:/ / www. todonatacion. com/ ciclo-de-krebs/
[4] http:/ / www. science. smith. edu/ departments/ Biology/ Bio231/ krebs. html
[5] http:/ / www. johnkyrk. com/ krebs. html
[6] http:/ / www. pitt. edu/ AFShome/ j/ b/ jbrodsky/ public/ html/ 1820/ tca. htm
[7] http:/ / www2. ufp. pt/ ~pedros/ bq/ tca. htm
Glucólisis
[1]
Reacción global de la glucólisis
+
Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2 2Piruvato + 2NADH + 2ATP + 2H+ + 2H2O
La glucólisis o glicolisis (del griego glycos, azúcar y lysis, ruptura), es la vía metabólica encargada de oxidar la
glucosa con la finalidad de obtener energía para la célula. Consiste en 10 reacciones enzimáticas consecutivas que
convierten a la glucosa en dos moléculas de piruvato, el cual es capaz de seguir otras vías metabólicas y así continuar
entregando energía al organismo.[1]
El tipo de glucólisis más común y más conocida es la vía de Embden-Meyerhof, explicada inicialmente por Gustav
Embden y Otto Meyerhof. El término puede incluir vías alternativas, como la vía de Entner-Doudoroff. No obstante,
glucólisis se usa con frecuencia como sinónimo de la vía de Embden-Meyerhof. Es la vía inicial del catabolismo
(degradación) de carbohidratos.
Descubrimiento
Los primeros estudios informales de los procesos glucolíticos fueron iniciados en 1860, cuando Louis Pasteur
descubrió que los microorganismos son los responsables de la fermentación,[2] y en 1897 cuando Eduard Buchner
encontró que cierto extracto celular puede causar fermentación. La siguiente gran contribución fue de Arthur Harden
y William Young en 1905, quienes determinaron que para que la fermentación tenga lugar son necesarias una
fracción celular de masa molecular elevada y termosensible (enzimas) y una fracción citoplasmática de baja masa
molecular y termorresistente (ATP, ADP, NAD+ y otras coenzimas). Los detalles de la vía en sí se determinaron en
1940, con un gran avance de Otto Meyerhoff y algunos años después por Luis Leloir. Las mayores dificultades en
determinar lo intrincado de la vía fueron la corta vida y las bajas concentraciones de los intermediarios en las rápidas
reacciones glicolíticas.
En eucariotas y procariotas, la glucólisis ocurre en el citosol de la célula. En células vegetales, algunas de las
reacciones glucolíticas se encuentran también en el ciclo de Calvin, que ocurre dentro de los cloroplastos. La amplia
conservación de esta vía incluye los organismos filogenéticamente más antiguos, y por esto se considera una de las
vías metabólicas más antiguas.[3]

8. Glucólisis 6
Visión general
Durante la glucólisis se obtiene un rendimiento neto de dos moléculas
de ATP y dos moléculas de NADH; el ATP puede ser usado como
fuente de energía para realizar trabajo metabólico, mientras que el
NADH puede tener diferentes destinos. Puede usarse como fuente de
poder reductor en reacciones anabólicas; si hay oxígeno, puede
oxidarse en la cadena respiratoria, obteniéndose tres ATPs; si no hay
oxígeno, se usa para reducir el piruvato a lactato (fermentación láctica), Esquema completo de la glucólisis
o a CO2 y etanol (fermentación alcohólica), sin obtención adicional de
energía.
La glucólisis es la forma más rápida de conseguir energía para una célula y, en el metabolismo de carbohidratos,
generalmente es la primera vía a la cual se recurre. Se encuentra estructurada en 10 reacciones enzimáticas que
permiten la transformación de una molécula de glucosa a dos moléculas de piruvato mediante un proceso catabólico.
La glucólisis es una de las vías más estudiadas, y generalmente se encuentra dividida en dos fases: la primera, de
gasto de energía y la segunda fase, de obtención de energía.
La primera fase consiste en transformar una molécula de glucosa en dos moléculas de gliceraldehído (una molécula
de baja energía) mediante el uso de 2 ATP. Esto permite duplicar los resultados de la segunda fase de obtención
energética.
En la segunda fase, el gliceraldehído se transforma en un compuesto de alta energía, cuya hidrólisis genera una
molécula de ATP, y como se generaron 2 moléculas de gliceraldehído, se obtienen en realidad dos moléculas de
ATP. Esta obtención de energía se logra mediante el acoplamiento de una reacción fuertemente exergónica después
de una levemente endergónica. Este acoplamiento ocurre una vez más en esta fase, generando dos moléculas de
piruvato. De esta manera, en la segunda fase se obtienen 4 moléculas de ATP.
Reacciones posteriores
Véanse también: Fermentación y Ciclo de Krebs
Luego de que una molécula de glucosa se transforme en 2 moléculas de piruvato, las condiciones del medio en que
se encuentre determinarán la vía metabólica a seguir.
En organismos aeróbicos, el piruvato seguirá oxidándose por la enzima piruvato deshidrogenasa y el ciclo de Krebs,
creando intermediarios como NADH y FADH2. Estos intermediarios no pueden cruzar la membrana mitocondrial, y
por lo tanto, utilizan sistemas de intercambio con otros compuestos llamados lanzaderas (en inglés, shuttles). Los
más conocidos son la lanzadera malato-aspartato y la lanzadera glicerol-3-fosfato. Los intermediarios logran entregar
sus equivalentes[4] al interior de la membrana mitocondrial, y que luego pasarán por la cadena de transporte de
electrones, que los usará para sintetizar ATP.
De esta manera, se puede obtener hasta 30 moles de ATP a partir de 1 mol de glucosa como ganancia neta.
Sin embargo, cuando las células no posean mitocondrias (ej: eritrocito) o cuando requieran de grandes cantidades de
ATP (ej.: el músculo al ejercitarse), el piruvato sufre fermentación que permite obtener 2 moles de ATP por cada
mol de glucosa, por lo que esta vía es poco eficiente respecto a la fase aeróbica de la glucólisis.
El tipo de fermentación varía respecto al tipo de organismos: en levaduras, se produce fermentación alcohólica,
produciendo etanol y CO2 como productos finales, mientras que en músculo, eritrocitos y algunos microorganismos
se produce fermentación láctica, que da como resultado ácido láctico o lactato.

9. Glucólisis 7
Funciones
Las funciones de la glucólisis son:
• La generación de moléculas de alta energía (ATP y NADH) como fuente de energía celular en procesos de
respiración aeróbica (presencia de oxígeno) y fermentación (ausencia de oxígeno).
• La generación de piruvato que pasará al ciclo de Krebs, como parte de la respiración aeróbica.
• La producción de intermediarios de 6 y 3 carbonos que pueden ser utilizados en otros procesos celulares.
Etapas de la glucólisis
La glucólisis se divide en dos partes principales y diez reacciones enzimáticas, que se describen a continuación.
Fase de gasto de energía (ATP)
Esta primera fase de la glucólisis consiste en transformar una molécula de glucosa en dos moléculas de
gliceraldehído.
1er paso: Hexoquinasa
Véase también: Hexoquinasa
La primera reacción de la glucólisis es la fosforilación de la glucosa, para activarla
(aumentar su energía) y así poder utilizarla en otros procesos cuando sea necesario. Esta
activación ocurre por la transferencia de un grupo fosfato del ATP, una reacción catalizada
[5]
por la enzima hexoquinasa, la cual puede fosforilar (añadir un grupo fosfato) a moléculas
similares a la glucosa, como la fructosa y manosa. Las ventajas de fosforilar la glucosa son
2: La primera es hacer de la glucosa un metabolito más reactivo, mencionado anteriormente,
y la segunda ventaja es que la glucosa-6-fosfato no puede cruzar la membrana celular -a
diferencia de la glucosa-ya que en la célula no existe un transportador de G6P. De esta
forma se evita la pérdida de sustrato energético para la célula. Técnicamente hablando, la Glucosa + ATP Glucosa-6-fosfato + ADP
hexoquinasa sólo fosforila las D-hexosas, y utiliza de sustrato MgATP2+, ya que este catión
[6]
permite que el último fosfato del ATP (fosfato gamma, γ-P o Pγ) sea un blanco más fácil
para el ataque nucleofílico que realiza el grupo hidroxilo (OH) del sexto carbono de la
glucosa, lo que es posible debido al Mg2+ que apantalla las cargas de los otros dos
[1]
fosfatos.
[7]
Esta reacción posee un ΔG negativo, y por tanto se trata de una reacción en la que se
pierde energía en forma de calor. En numerosas bacterias esta reacción esta acoplada a la
última reacción de la glucólisis (de fosfoenolpiruvato a piruvato) para poder aprovechar la
energía sobrante de la reacción: el fosfato del fosfoenolpiruvato se transfiere de una a otra
proteína de un sistema de transporte fosfotransferasa, y en última instancia, el fosfato pasará
a una molécula de glucosa que es tomada del exterior de la célula y liberada en forma de
G6P en el interior celular. Se trata por tanto de acoplar la primera y la última reacción de
esta vía y usar el excedente de energía para realizar un tipo de transporte a través de
membrana denominado translocación de grupo.
2° paso: Glucosa-6-P isomerasa
Véase también: Fosfohexosa isomerasa

10. Glucólisis 8
Éste es un paso importante, puesto que aquí se define la geometría molecular que afectará
los dos pasos críticos en la glucólisis: El próximo paso, que agregará un grupo fosfato al
producto de esta reacción, y el paso 4, cuando se creen dos moléculas de gliceraldehido que
[1]
finalmente serán las precursoras del piruvato. En esta reacción, la glucosa-6-fosfato se
isomeriza a fructosa-6-fosfato, mediante la enzima glucosa-6-fosfato isomerasa. La
isomerización ocurre en una reacción de 4 pasos, que implica la apertura del anillo y un
[8]
traspaso de protones a través de un intermediario cis-enediol Puesto que la energía libre
de esta reacción es igual a +1,7 kJ/mol la reacción es no espontánea y se debe acoplar.
Glucosa-6-fosfato Fructosa-6-fosfato
[6]
3er paso: Fosfofructoquinasa
Véase también: Fosfofructoquinasa-1
Fosforilación de la fructosa 6-fosfato en el carbono 1, con gasto de un ATP, a través de la
enzima fosfofructoquinasa-1 (PFK1). También este fosfato tendrá una baja energía de
hidrólisis. Por el mismo motivo que en la primera reacción, el proceso es irreversible. El
nuevo producto se denominará fructosa-1,6-bifosfato. La irreversibilidad es importante, ya
que la hace ser el punto de control de la glucólisis. Como hay otros sustratos aparte de la
glucosa que entran en la glucólisis, el punto de control no está colocado en la primera
reacción, sino en ésta. La fosfofructoquinasa tiene centros alostéricos, sensibles a las
concentraciones de intermediarios como citrato y ácidos grasos. Liberando una enzima
llamada fosfructocinasa-2 que fosforila en el carbono 2 y regula la reacción. Fructosa-6-fosfato + ATP
Fructosa-1,6-bifosfato + ADP
[6]
4° paso: Aldolasa
Véase también: Aldolasa
La enzima aldolasa (fructosa-1,6-bifosfato aldolasa), mediante una condensación aldólica
reversible, rompe la fructosa-1,6-bifosfato en dos moléculas de tres carbonos (triosas):
dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído-3-fosfato. Existen dos tipos de aldolasa, que
difieren tanto en el tipo de organismos donde se expresan, como en los intermediarios de
reacción. Esta reacción tiene una energía libre (ΔG) entre 20 a 25 kJ/mol, por lo tanto en
condiciones estándar no ocurre de manera espontánea. Sin embargo, en condiciones
intracelulares la energía libre es pequeña debido a la baja concentración de los sustratos, lo
[1]
que permite que esta reacción sea reversible. Fructosa-1,6-bifosfato
Dihidroxiacetona-fosfato + Gliceraldehído-3-fosfato
[6]
5° paso: Triosa fosfato isomerasa

11. Glucólisis 9
Puesto que sólo el gliceraldehído-3-fosfato puede seguir los pasos restantes de la glucólisis,
la otra molécula generada por la reacción anterior (dihidroxiacetona-fosfato) es isomerizada
(convertida) en gliceraldehído-3-fosfato. Esta reacción posee una energía libre en
condiciones estándar positiva, lo cual implicaría un proceso no favorecido, sin embargo al
igual que para la reacción 4, considerando las concentraciones intracelulares reales del
reactivo y el producto, se encuentra que la energía libre total es negativa, por lo que la
dirección favorecida es hacia la formación de G3P.
Dihidroxiacetona-fosfato
Éste es el último paso de la "fase de gasto de energía". Sólo se ha consumido ATP en el
Gliceraldehído-3-fosfato
primer paso (hexoquinasa) y el tercer paso (fosfofructoquinasa-1). Cabe recordar que el 4to
paso (aldolasa) genera una molécula de gliceraldehído-3-fosfato, mientras que el 5to paso [6]
genera una segunda molécula de éste. De aquí en adelante, las reacciones a seguir ocurrirán
dos veces, debido a las 2 moléculas de gliceraldehído generadas de esta fase. Hasta esta
reacción hay intervención de energía (ATP).
Fase de beneficio energético (ATP, NADH)
Hasta el momento solo se ha consumido energía (ATP), sin embargo, en la segunda etapa, el gliceraldehído es
convertido a una molécula de mucha energía, donde finalmente se obtendrá el beneficio final de 4 moléculas de
ATP.
6° paso: Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa
Esta reacción consiste en oxidar el
gliceraldehído-3-fosfato utilizando NAD+ para NAD+ NADH
añadir un ion fosfato a la molécula, la cual es + Pi + H+
realizada por la enzima gliceraldehído-3-fosfato
deshidrogenasa o bien, GAP deshidrogenasa en 5 Gliceraldehído-3-fosfato
pasos, y de ésta manera aumentar la energía del deshidrogenasa
compuesto.
Técnicamente, el grupo aldehído se oxida a un
grupo acil-fosfato, que es un derivado de un Gliceraldehído-3-fosfato 1,3-Bisfosfoglicerato
carboxilo fosfatado. Este compuesto posee una + Pi + NAD+ + NADH + H+
energía de hidrólisis sumamente alta (cercana a
los 50 kJ/mol) por lo que se da inicio al proceso [6]
de reacciones que permitirán recuperar el ATP
más adelante.
Mientras el grupo aldehído se oxida, el NAD+ se
reduce, lo que hace de esta reacción una reacción
redox. El NAD+ se reduce por la incorporación de
algún [H+] dando como resultado una molécula
de NADH de carga neutra.
7° paso: Fosfoglicerato quinasa
Véase también: Fosfoglicerato quinasa

12. Glucólisis 10
En este paso, la enzima fosfoglicerato quinasa
transfiere el grupo fosfato de ADP ATP
1,3-bisfosfoglicerato a una molécula de ADP,
generando así la primera molécula de ATP de la Fosfoglicerato
vía. Como la glucosa se transformó en 2 quinasa
moléculas de gliceraldehído, en total se recuperan
2 ATP en esta etapa. Nótese que la enzima fue
nombrada por la reacción inversa a la mostrada, y
1,3-Bisfosfoglicerato 3-Fosfoglicerato
que ésta opera en ambas direcciones.
+ ADP + ATP
Los pasos 6 y 7 de la glucólisis nos muestran un
caso de acoplamiento de reacciones, donde una
reacción energéticamente desfavorable (paso 6) [6]
es seguida por una reacción muy favorable
energéticamente (paso 7) que induce la primera
reacción. En otras palabras, como la célula se
mantiene en equilibrio, el descenso en las
reservas de 1,3 bifosfoglicerato empuja a la
enzima GAP deshidrogenasa a aumentar sus
reservas. La cuantificacion de la energía libre
para el acople de ambas reacciones es de
alrededor de -12 kJ/mol.
Ésta manera de obtener ATP sin la necesidad de
O2 se denomina fosforilación a nivel de sustrato.
8° paso: Fosfoglicerato mutasa
Véase también: Fosfoglicerato mutasa
Se isomeriza el 3-fosfoglicerato procedente de la
reacción anterior dando 2-fosfoglicerato, la
enzima que cataliza esta reacción es la Fosfoglicerato mutasa
fosfoglicerato mutasa. Lo único que ocurre aquí
es el cambio de posición del fosfato del C3 al C2.
Son energías similares y por tanto reversibles,
con una variación de energía libre cercana a cero.
3-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato
[6]
9° paso: Enolasa
Véase también: Enolasa
La enzima enolasa propicia la formación de un
doble enlace en el 2-fosfoglicerato, eliminando
una molécula de agua formada por el hidrógeno enolasa
del C2 y el OH del C3. El resultado es el
fosfoenolpiruvato.
2-Fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato + H2O
[6]

13. Glucólisis 11
10° paso: Piruvato quinasa
Véase también: Piruvato quinasa
Desfosforilación del fosfoenolpiruvato,
obteniéndose piruvato y ATP. Reacción ADP ATP
irreversible mediada por la piruvato quinasa. piruvato quinasa
Fosfoenolpiruvato Piruvato
[6]
El enzima piruvato quinasa es dependiente de magnesio y potasio. La energía libre es de -31,4 kJ/mol, por lo tanto la
reacción es favorable e irreversible.
El rendimiento total de la glucólisis de una sola glucosa (6C) es de 2 ATP y no 4 (dos por cada
gliceraldehído-3-fosfato (3C)), ya que se consumen 2 ATP en la primera fase, y 2 NADH (que dejarán los electrones
Nc en la cadena de transporte de electrones para formar 3 ATP por cada electrón). Con la molécula de piruvato,
mediante un paso de oxidación intermedio llamado descarboxilación oxidativa, mediante el cual el piruvato pasa al
interior de la mitocondria, perdiendo CO2 y un electrón que oxida el NAD+, que pasa a ser NADH más H+ y
ganando un CoA-SH (coenzima A), formándose en acetil-CoA gracias a la enzima piruvato deshidrogenasa, se
puede entrar al ciclo de Krebs (que, junto con la cadena de transporte de electrones, se denomina respiración).
Regulación
El efecto Pasteur
El efecto Pasteur es la visualización del poder que posee el O2 en la fermentación mediada por levadura, que fue
descubierto por Luis Pasteur al observar la relación entre la tasa de fermentación y la existencia de aire. El determinó
que éstas tenían una relación inversa, y además observó que en condiciones aeróbicas, las células de levadura
aumentaban y la fermentación disminuía.
De esta manera, el efecto Pasteur fue una de las primeras observaciones que alguien realizó al proceso de la
glucólisis de manera indirecta, pero observando que el metabolismo primario de glucosa se podía realizar con
presencia o ausencia de oxigeno, y que en este último ocurre la fermentación alcohólica.

14. Glucólisis 12
Regulación del sustrato
Véase también: Transportador de glucosa
La membrana plasmatica de las celulas es impermeable a la glucosa. Para llevarla dentro de ella utiliza
trasportadores especiales llamados GLUT, de los cuales hay diferentes tipos y algunos especializados para cada
célula.
Regulación de la actividad enzimática
La glucólisis se regula enzimáticamente en los tres puntos irreversibles
de esta ruta, esto es, en la primera reacción (G → G-6P), por medio de
la hexoquinasa; en la tercera reacción (F-6P → F-1,6-BP) por medio
de la PFK1 y en el último paso (PEP → Piruvato) por la piruvato
quinasa.
• La hexoquinasa es un punto de regulación poco importante, ya que
se inhibe cuando hay mucho G-6P en músculo. Es un punto poco
importante ya que el G-6P se utiliza para otras vías.
• La fosfofructoquinasa-1 es la enzima principal de la regulación de
la glucólisis, actúa como una llave de agua, si está activa cataliza
muchas reacciones y se obtiene más Fructosa 1,6 bisfosfato, lo que
permitirá a las enzimas siguientes transformar mucho piruvato. Si
está inhibida, se obtienen bajas concentraciones de producto y por Regulación glucolisis
lo tanto se obtiene poco piruvato. Esta enzima es controlada por
regulación alostérica mediante: Por un lado se activa gracias a niveles energéticos elevados de ADP y AMP,
inhibiendose en abundancia de ATP y citrato, y por otro se activa en presencia de un regulador generado por la
PFK2 que es la Fructosa-2,6-Bisfosfato (F-2,6-BP), que no es un metabolito ni de la glucolisis ni de la
gluconeogénesis, sino un regulador de ambas vías que refleja el nivel de glucagón en sangre.
La lógica de la inhibición y activación son las siguientes:
• ATP: inhibe esta enzima pues si hay una alta concentración de ATP entonces la célula no necesita generar más.
• Citrato: Si la concentración de citrato es alta el Ciclo de Krebs va más despacio de lo que el sustrato
(acetil-CoA) llega para degradarse, y la concentración de glucosa será más alta. En el Ciclo de Krebs se
produce mucho NADH y FADH2, para que funcionen se han de reoxidar en la cadena de transporte
electrónico creando gradiente de protones, si el gradiente no se gasta los coenzimas no se reoxidan y el Ciclo
de Krebs se para.
• AMP, ADP: la alta concentración de estas moléculas implica que hay una carencia de ATP, por lo que es
necesario realizar glucólisis, para generar piruvato y energía.
• La piruvatoquinasa se regula distintamente según el tejido en el que trabaje, pero en hígado se inhibe en
presencia de ATP y Acetil Coenzima-A (Acetil-CoA), y se activa gracias de nuevo ante la F-2,6-BP y la
concentración de fosfoenolpiruvato.

15. Glucólisis 13
Regulación hormonal
Al aumentar la glucosa en la sangre, después de una comida, las células beta del páncreas estimulan la producción de
insulina, y ésta a su vez aumenta la actividad de la glucocinasa en los hepatocitos.
Las concentraciones altas de glucagon y las bajas de insulina disminuyen la concentración intracelular de fructosa
2,6 bisfosfato. Esto trae por consecuencia la disminución de la glicólisis y el aumento de la gluconeogenésis.
Producción de glucosa
La gluconeogénesis es la ruta anabólica por la que tiene lugar la síntesis de nueva glucosa a partir de precursores no
glucosídicos (lactato, piruvato, glicerol y algunos aminoácidos). Se lleva a cabo principalmente en el hígado, y en
menor medida en la corteza renal. Es estímulada por la hormona glucagón, secretada por las células α (alfa) de los
islotes de Langerhans del páncreas y es inhibida por su contrarreguladora, la hormona insulina, secretada por las
células β (beta) de los islotes de Langerhans del páncreas, que estímula la ruta catabólica llamada glucogenólisis para
degradar el glucógeno almacenado y transformarlo en glucosa y así aumentar la glucemia (azúcar en sangre).
Desde el punto de vista enzimático, producir glucosiliosas desde lacticosinidas cuesta más de lo que produjo su
degradación fosfórica. La ecuación extrafundamental es:
2 piruvato + 4 ATP + 2 GTP + 9 NADH + 7 H + 3 H2O → Glucosa + 4 ADP + 2 GDP + 6 P + 2 NAD+
Glucólisis en plantas
Las plantas tienen la capacidad de realizar la fotosintesis, y entre los subproductos de este proceso está la glucosa.
Ésta es usada por las plantas, entre muchas cosas, como fuente de energia en el proceso de respiración, el cual a
diferencia de la fotosintesis es ejecutado independientemente de la luz. Al respirar las plantas absorben oxigeno del
aire y expulsan dioxido de carbono y vapor de agua. El intercambio de sustancias lo realizan las estomas; aberturas
que actuan como compuertas en las plantas que además tienen la caracteristica de cerrarse ante un descenso excesivo
del vapor atmosferico.[9]
Referencias
[1] David Nelson & Michael Cox (2004). «Glycolysis, Gluconeogenesis and the Pentose Phosphate Pathway». Lehningher's Principles of
Biochemistry. W.H.Freeman. 0716743396.
[2] Papers de Pasteur (http:/ / biotech. law. lsu. edu/ cphl/ history/ articles/ pasteur. htm)
[3] Romano AH & Conway T. Evolution of carbohydrate metabolic pathways. Res Microbiol. 147(6-7):448-55 (1996) PMID 9084754
[4] No se usan los intermediarios generados, sino que por medio de las lanzaderas se vuelven a crear dentro de la mitocondria. Por esto se les
llama sus equivalentes. Para una visión química, visitar equivalentes
[5] Meyerhof, O. Ueber die enzymatische Milch-säurebildung im Muskelextrakt; die Milch-säurebildung aus den gärfähigen Hexosen. Biochem
Z. 183:176 (1927)
[6] Valores tomados de Lehningher's Principles of Biochemistry (ISBN 0-7167-4339-6) y del Volumen 3 de Biochemistry por J. Stenesh (ISBN
0-306-45733-4)
[7] Colowick, S. y Kalckar H.. The role of myokinase in trans-phosphorylations; the enzymatic phosphorylation of hexoses by adenyl
pyrophosphate. J. Biol. Chem. 148: 117 (1943).
[8] Irwin A. Rose (2006). «Mechanism of the Aldose-Ketose Isomerase Reactions». Advances in Enzymology - and Related Areas of Molecular
Biology, Volume 43. Wiley Interscience. ISBN 0471591788. - doi 10.1002/9780470122884.ch6 (http:/ / dx. doi. org/ 10. 1002/
9780470122884. ch6)
[9] « Funciones de las plantas (http:/ / www. botanical-online. com/ funcionesplantas. htm)» (en español). Consultado el 30 de agosto de 2011.

16. Glucólisis 14
Véase también
• Metabolismo
• Ciclo de Krebs
• Fermentación
• Fosforilación oxidativa
• Vía metabólica
Enlaces externos
• soko.com.ar: Explicación más extensa (http://soko.com.ar/Biologia/Glucolisis.htm)
• www2.ufp.pt: A lógica química da Glicólise (Portugués) (http://www2.ufp.pt/~pedros/bq/glicolise.htm)
• www.pdb.org: The Glycolytic Enzymes, información en Protein Data Bank (http://www.pdb.org/pdb/static.
do?p=education_discussion/molecule_of_the_month/pdb50_1.html) (en inglés)
• Explicación del proceso de glucólisis (Youtube) (http://www.youtube.com/watch?v=56tu7sKFh0w&
list=PLE21A11C7E7D1D26D)
• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Glucólisis. Commons
Gluconeogénesis
La gluconeogénesis es una ruta metabólica anabólica
que permite la biosíntesis 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. Los
Ácidos grasos de cadena par no proporcionan carbonos
para la síntesis de glucosa, pues el resultado de su
β-oxidación (Acetil-CoA) no es un sustrato
gluconeogénico; mientras que los ácidos grasos de
cadena impar proporcionarán un esqueleto de
Carbonos que derivarán en Acetil-CoA y Succinil-CoA
(que sí es un sustrato gluconeogénico por ser un
intermediario del ciclo de Krebs).
Algunos tejidos, como el cerebro, los eritrocitos, el
riñón, la córnea del ojo y el músculo, cuando el
individuo realiza actividad extenuante, requieren de un
aporte continuo de glucosa, obteniéndola a partir del
glucógeno proveniente del hígado, el cual solo puede
satisfacer estas necesidades durante 10 a 18 horas Nombres en azul indican los sustratos de la vía, flechas en rojo las
reacciones únicas de esta vía, flechas cortadas indican reacciones de
como máximo, lo que tarda en agotarse el glucógeno
la glucolisis, que van en contra de esta vía, flechas en negrita indican
la dirección de la gluconeogénesis.

17. Gluconeogénesis 15
almacenado en el hígado. Posteriormente comienza la formación de glucosa a partir de sustratos diferentes al
glucógeno.
La gluconeogénesis tiene lugar casi exclusivamente en el hígado (10% en los riñones). Es un proceso clave pues
permite a los organismos superiores obtener glucosa en estados metabólicos como el ayuno.
Reacciones de la gluconeogénesis
Las enzimas que participan en la vía glucolítica participan también en la gluconeogénesis; ambas rutas se diferencian
por tres reacciones irreversibles que utilizan enzimas específicas de este proceso y que condicionan los dos rodeos
metabólicos de esta vía.
Estas reacciones son:
1. De glucosa a glucosa-6P.
2. De fructosa-6P a fructosa-1,6-bisfosfato.
3. De fosfoenolpiruvato a piruvato.
Conversión del piruvato en fosfoenolpiruvato
El oxaloacetato es intermediario en la producción del fosfoenolpiruvato en la gluconeogénesis. La conversión de
piruvato a fosfoenolpiruvato en la gluconeogénesis se lleva a cabo en dos pasos. El primero de ellos es la reacción de
piruvato y dióxido de carbono para dar oxaloacetato. Este paso requiere energía, la cual queda disponible por
hidrólisis de ATP.
La enzima que cataliza esta reacción es la piruvato carboxilasa, una enzima alostérica que se encuentra en la
mitocondria. El acetil-CoA es un efector alostérico que activa la piruvato carboxilasa. Cuando hay más acetil-CoA
del necesario para mantener el ciclo del ácido cítrico, el piruvato se dirige a la gluconeogénesis. El ion magnesio y la
biotina son necesarios para una catálisis eficaz.
La biotina, enlazada covalentemente con la enzima, reacciona con el CO2, que se une de manera covalente. Después
el CO2 se incorpora al piruvato, formando así oxaloacetato.
La conversión de oxaloacetato a fosfoenolpiruvato la cataliza la enzima fosfoenolpiruvato carboxiquinasa, que se
encuentra en la mitocondria y en el citosol. Esta reacción también incluye la hidrólisis de un nucleósido-trifosfato, en
este caso el GTP en vez del ATP.
Conversión de la fructosa-1,6-bisfosfato en fructosa-6-fosfato
La reacción de la fosfofructoquinasa 1 de la glucólisis es esencialmente irreversible pero sólo debido a que está
impulsada por la transferencia de fosfato del ATP. La reacción que tiene lugar en la gluconeogénesis para evitar este
paso consiste en una simple reacción hidrolítica, catalizada por la fructosa-1,6-bisfosfatasa.
La enzima con múltiples subunidades requiere la presencia de Mg2+ para su actividad y constituye uno de los
principales lugares de control que regulan la ruta global de la gluconeogénesis. La fructosa-6-fosfato formada en esta
reacción experimenta posteriormente la isomerización a glucosa-6-fosfato por la acción de la fosfoglucoisomerasa.

18. Gluconeogénesis 16
Conversión de la glucosa-6-fosfato en glucosa
La glucosa-6-fosfato no puede convertirse en glucosa por la acción inversa de la hexoquinasa o la glucoquinasa; la
trasferencia de fosfato desde el ATP hace a la reacción virtualmente irreversible. Otra enzima específica de la
gluconeogénesis, la glucosa-6-fosfatasa, que también requiere Mg2+, es la que entra en acción en su lugar. Esta
reacción de derivación se produce también mediante una simple hidrólisis.
La glucosa-6-fosfatasa se encuentra fundamentalmente en el retículo endoplásmico del hígado con su lugar activo
sobre el lado citosólico. La importancia de su localización en el hígado es que una función característica del hígado
es sintetizar glucosa para exportarla a los tejidos a través de la circulación sanguínea.
Regulación
La regulación de la gluconeogénesis es crucial para muchas funciones fisiológicas, pero sobre todo para el
funcionamiento adecuado del tejido nervioso. El flujo a través de la ruta debe aumentar o disminuir, en función del
lactato producido por los músculos, de la glucosa procedente de la alimentación, o de otros precursores
gluconeogénicos.
La gluconeogénesis está controlada en gran parte por la alimentación. Los animales que ingieren abundantes hidratos
de carbono presentan tasas bajas de gluconeogénesis, mientras que los animales en ayunas o los que ingieren pocos
hidratos de carbono presentan un flujo elevado a través de esta ruta.
Dado que la gluconeogénesis sintetiza glucosa y la glucólisis la cataboliza, es evidente que la gluconeogénesis y la
glucólisis deben controlarse de manera recíproca. En otras palabras, las condiciones intracelulares que activan una
ruta tienden a inhibir la otra.
Regulación por los niveles de energía
La fructosa 1,6-bisfosfatasa es inhibida por concentraciones altas de AMP, asociadas con un estado energéticamente
pobre. Es decir, la elevada concentración de AMP y reducida de ATP estimulan la gluconeogénesis.
Regulación por fructosa 2,6-bisfosfato
La fructosa 1,6-bisfosfatasa es inhibida por la fructosa 2,6-bisfosfato, un modulador alostérico cuya concentración
viene determinada por la concentración circulante en sangre de glucagón; la fructuosa 1,6-bisfosfatasa está presente
tanto en el hígado como en los riñones.
Regulación de la fosforilación
Este proceso es dependiente de la concentración de ATP; al disminuir la concentración de ATP, la fosforilación
también se observa disminuida y viceversa. En el hígado, este proceso aumenta al aumentar la síntesis de
glucocinasa, proceso que es promovido por la insulina. La membrana de los hepatocitos es muy permeable a la
glucosa, en el músculo y el tejido adiposo la insulina actúa sobre la membrana para hacerla permeable a ella.
Regulación alostérica
La inanición aumenta el acetil-CoA y éste estimula la piruvato carboxilasa y por lo tanto la gluconeogénesis, al
mismo tiempo que inhibe la Piruvato Deshidrogenasa; la elevación de alanina y glutamina estimulan la
gluconeogénesis. El cortisol aumenta la disponibilidad de sustrato y la fructosa 2,6-bisfosfato inhibe a la fructosa
1,6-bisfosfatasa.

19. Gluconeogénesis 17
Balance energético
Hemos resaltado que las rutas catabólicas generan energía, mientras que las anabólicas comportan un coste
energético. En el caso de la gluconeogénesis podemos calcular este coste; la síntesis de glucosa es costosa para la
célula en un sentido energético. Si partimos desde piruvato se consumen seis grupos fosfato de energía elevada 4
ATP (debido a las reacciones de la piruvato carboxilasa y a la de fosfoglicerato quinasa) y 2 GTP (consecuencia de
la descarboxilación del oxalacetato), así como 2 de NADH, que es el equivalente energético de otros 5 ATP (ya que
la oxidación mitocondrial de 1 NADH genera 2,5 ATP).
En cambio, si la glucólisis pudiera actuar en sentido inverso, el gasto de energía sería mucho menor: 2 NADH y 2
ATP
Reacción Global
2 Ácido pirúvico + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 6 H2O + 2H+ -----------> Glucosa + 4ADP + 2GDP +
6Pi + 2NAD+
Importancia biomédica
La gluconeogénesis cubre las necesidades corporales de glucosa cuando no está disponible en cantidades suficientes
en la alimentación. Se requiere un suministro constante de glucosa como fuente de energía para el sistema nervioso y
los eritrocitos. Además, la glucosa es el único combustible que suministra energía al músculo esquelético en
condiciones de anaerobiosis. La glucosa es precursora del azúcar de la leche (lactosa) en la glándula mamaria y se
capta activamente por el feto. Por otro lado, los mecanismos gluconeogénicos se utilizan para depurar los productos
del metabolismo de otros tejidos desde la sangre; por ejemplo, lactato, producido por el músculo y los eritrocitos, y
glicerol, que se forma continuamente por el tejido adiposo.
Referencias
• Álvarez Rodríguez Bertha Adriana y colb. Bioquímica: Metabolismo de carbohidratos. Academia de Bioquímica.
Pags: 64-70
• Benyon S., Roach J. O`Neale. Lo esencial en metabolismo y nutrición. Editorial Harcourt Brace. Madrid, España.
Pags: 89-91
• Campbell Mary K., Farrell Shaw O. Bioquímica, 4a Edición. Editorial Thomson International. México D.F., 2004.
Pags. 497-501
• Murray Robert K., Mayes Peter A., Granner Daryl K., Rodwell Victor W. Bioquímica de Harper, 14ª edición.
Editorial Manual Moderno, México D.F., 2001, pags 233 – 244
• Mathews, Van Holde, Adhern. Bioquímica, 3ª edición. Editorial Pearson Addison Wesley. Madrid, España, 2002,
Pag. 628-639

20. Glucogenolisis 18
Glucogenolisis
La glucogenólisis es un proceso catabólico llevado a cabo en el citosol que consiste en la remoción de un monómero
de glucosa de un glucógeno mediante fosforólisis para producir glucosa 1 fosfato, que después se convertirá en
glucosa 6 fosfato, la glucólisis. Es antagónica de la glucogénesis. Estimulada por el glucagón en el hígado, epinefrina
(adrenalina) en el músculo e inhibida por la insulina.
Es un proceso que requiere un grupo específico de enzimas citosolíticas: la glucógeno fosforilasa que segmenta
secuencialmente los enlaces glucosídicos, la fosfoglucomutasa que convierte la G1P en G6P la cual puede
hidrolizarse a glucosa (en hígado) o seguir la vía glucolítica (hígado y músculo) y por último la Glucosil Transferasa
α(1→4) y la amilo-1,6-glucosidasa, que se encarga de hidrolizar las ramificaciones. Su deficiencia produce la
Enfermedad de Cori y la Enfermedad de Pompe
Véase también
• Glucólisis
Glucogénesis
La 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.
Se forma por la incorporación repetida de unidades de glucosa, la que llega en forma de UDP-Glucosa a un partidor
de glucógeno preexistente que consiste en la proteína glucogenina, formada por 2 cadenas, que al autoglicosilarse
puede unir cada una de sus cadenas a un octámero de glucosas. Para que la glucosa-6-fosfato pueda unirse a la UDP
requiere de la participación de dos enzimas, la primera, fosfoglucomutasa, modifica la posición del fosfato a
glucosa-1-fosfato.
La glucosa-1-fosfato es el precursor para la síntesis de glucógeno pero también es el producto de su degradación. La
síntesis de glucógeno requiere de aporte energético. El dador de glucosa para la sínteis de glucógeno es la
UDP-glucosa donde el residuo glucosilo está activado para su transferencia, por su combinación con un compuesto
de alta energía como el UTP.
Pasos
• La Glucosa se convierte en glucosa-6-fosfato mediante una reacción irreversible catalizada por la glucoquinasa o
hexoquinasa dependiendo del tejido en cuestión.
glucosa + ATP → glucosa-6-P + ADP
• Glucosa-6-fosfato se convierte en glucosa-1-fosfato por la acción de la Fosfoglucomutasa, mediante la formación
obligada de un compuesto intermediario, glucosa-1,6-bisfosfatasa.
glucosa-6-P ←→ glucosa-1-P
• Glucosa-1-fosfato se convierte en UDP-glucosa por la acción de la UDP-glucosa pirofosforilasa (llamada también
uridil transferasa).
glucosa-1-P + UTP → UDP-glucosa + PPi
• Las moléculas de glucosa son acopladas en cadena por la glucógeno sintasa, este paso debe realizarse sobre un
primer preexistente de glucogeno que contiene una pequeña proteína llamada glucogenina.

21. Glucogénesis 19
• Las ramificaciones son producidas por la enzima ramificadora del glucógeno, la cual transfiere un fragmento de 6
a 8 unidades del extremo no reductor y lo une a una glucosa por un enlace α-1,6. Esto posibilita que ambas
cadenas puedan continuar alargándose mediante uniones α-1,4 de glucosas hasta poder producir nuevas
ramificaciones.
Enlaces externos
• The chemical logic behind glycogen synthesis [1] (inglés)
Véase también
• Glucógeno
• Glucogenólisis
References
[1] http:/ / www2. ufp. pt/ ~pedros/ bq/ glycogen. htm
Ruta de la pentosa fosfato
La ruta de la pentosa fosfato, también conocida como lanzadera de fosfatos de pentosas, es una ruta metabólica
estrechamente relacionada con la EMP durante la cual se utiliza la glucosa para generar ribosa, que es necesaria para
la biosíntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos. Además, también se obtiene poder reductor en forma de NADP+ que
se utilizará como coenzima de enzimas propias del metabolismo anabólico.
De esta manera, este proceso metabólico, el cual es regulado por insulina, tiene una doble función, ya que la glucosa
se usa para formar NADPH, mientras que también se puede transformar en otros componentes del metabolismo,
especialmente pentosas, utilizadas para la síntesis de nucleótidos y de ácidos nucleicos. Así, se forma un puente entre
rutas anabólicas y catabólicas de la glucosa.[1]
La ruta de la pentosa fosfato tiene lugar en el citosol, y puede dividirse en dos fases:
• Fase oxidativa: se genera NADPH.
• Fase no oxidativa: se sintetizan pentosas-fosfato y otros monosacáridos-fosfato.
Fase oxidativa
Durante fase oxidativa, a partir de glucosa-6-fosfato obtenida mediante la fosforilación de la glucosa libre, se obtiene
NADPH y finalmente se forma la pentosa ribulosa-5-fosfato, motivo por el cual este proceso metabólico se
denomina “la ruta de la pentosa fosfato”.
La primera reacción es la oxidación de la glucosa-6-fosfato, llevada a cabo por la enzima glucosa-6-fosfato
deshidrogenasa. En este primer paso se deshidrogena el grupo C1 para dar un grupo carboxilo, el cual, junto al C5,
forma una lactona, es decir, un éster intramolecular. Es aquí donde se liberan dos hidrógenos de los cuales se
transfiere un protón (H+) y dos electrones (e-) (hidridión) al NADP+ que actua como aceptor de electrones
reduciéndose hasta formar la primera molécula de NADPH; el protón sobrante queda libre en el medio.
Acto seguido, se produce la hidrólisis de la lactona gracias a la actuación de la lactonasa, con lo que se obtiene el
ácido libre 6-fosfogluconato. Seguidamente, éste último se transforma en ribulosa-5-fosfato por acción de la
6-fosfogluconato deshidrogenasa. Aquí se obtiene la segunda molécula de NADPH, además de la liberación de una
molécula de CO2 debido a la descarboxilación oxidativa del ácido libre.

22. Ruta de la pentosa fosfato 20
Finalmente, la enzima pentosa-5-fosfato isomerasa, mediante un intermediario endiol, isomeriza la ribulosa-5-fosfato
y la convierte en ribosa-5-fosfato, gracias a la transformación del grupo cetosa en aldosa. Esta última reacción
prepara un componente central de la síntesis de nucleótidos para la biosíntesis de RNA, DNA y cofactores de
nucleótidos. Al mismo tiempo, lleva a cabo la transición hacia la fase no oxidativa de la ruta metabólica de la
pentosa fosfato.
De este modo se acaba obteniendo dos moléculas de NADPH que, además de su uso en la biosíntesis reductiva,
también es responsable del mantenimiento de un medio reductor en la célula. Esto puede verse si hay un déficit de
glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, producido por un defecto en un gen que se encuentra en el cromosoma X,
pudiendo afectar con mayor proporción a los varones.
Los glóbulos rojos de la sangre necesitan grandes cantidades de NADPH para la reducción de la hemoglobina
oxidada y para poder regenerar el glutatión reducido, un antioxidante que presenta importantes funciones como la
eliminación de peróxidos y la reducción de ferrihemoglobina (Fe3+). Estas necesidades se ven cubiertas gracias a la
ruta de la pentosa fosfato con el intermediario de reducción NADPH. Sin embargo, si existe este defecto genético,
debido a la ingesta de algún determinado medicamento, como el antimalárico primaquina, o algunos vegetales, como
por ejemplo las habas, los eritrocitos se distribuyen en un lugar de debilidad, pudiendo desenvolver en una grave
anemia hemolítica. Esta mutación genética podría aumentar la producción de peróxidos y con ello también habría la
oxidación de los lípidos de membrana, junto a la aceleración de la degradación de los eritrocitos. De este modo, se
puede observar como la ruta de la pentosa fosfato es la única vía metabólica por la cual estas células pueden producir
NADPH.
A pesar de todo, los afectados por este problema congénito se ven altamente favorecidos en un aspecto. Estos suelen
vivir en zonas tropicales, ya que son mejores protectores contra infecciones de malaria. Esto puede verse explicado
por la necesidad inmediata de los plasmodios hacia un medio reducido para su metabolismo, ya que los parásitos
resisten mucho menos el estrés oxidativo respecto a sus células huésped.
Fase oxidativa de la ruta de la pentosa fosfato.
Todas las reacciones de esta primera parte del proceso metabólico se ven resumidas en la siguiente tabla:
Reactivos Productos Enzima Descripción
Glucosa-6-fosfato + → 6-Fosfoglucanato;-Lactona Glucosa-6-fosfato Deshidrogenación. El grupo hidroxilo localizado en el C1
NADP+ + NADPH deshidrogenasa de la glucosa-6-fosfato es convertido en un grupo
carbonilo, generando una lactona y una molécula de
NADPH durante el proceso.
6-Fosfoglucanato;-Lactona 6-Fosfoglucolactonasa Hidrólisis
→ 6-Fosfoglucanato + H+
+ H2O
→ Ribulosa-5-fosfato + 6-Fosfoglucanato
6-Fosfoglucanato + NADP+ Descarboxilación. El NADP+ es el aceptor de electrones,
NADPH + CO2 deshidrogenasa generando otra molécula de NADPH, un CO2 i
Ribulosa-5-fosfato.
La reacción general de esta primera fase es:
Glucosa-6-fosfat + 2 NADP+ + H2O → Ribulosa-5-fosfat + 2 NADPH + 2 H+ + CO2

23. Ruta de la pentosa fosfato 21
Así, se puede ver como el NADPH es usado en la síntesis de ácidos grasos y colesterol, reacciones de hidroxilación
de neurotransmisores, detoxificación de peróxidos de hidrógeno, así como en el mantenimiento del glutatión en su
forma reducida.
Fase no oxidativa
La fase no oxidativa de la ruta de la pentosa fosfato se inicia en caso que la célula necesite más NADPH que
ribosa-5-fosfato. En este segundo proceso se encuentran una compleja secuencia de reacciones que permiten cambiar
los azúcares C3, C4, C5, C6 y C7 de las pentosas para poder formar finalmente gliceraldehído-3-fosfato y
fructosa-6-fosfato, los cuales podrán seguir directamente con la glucólisis.
Esta fase conlleva toda una serie de reacciones reversibles, el sentido de las cuales depende de la disponibilidad del
sustrato. Asimismo, la isomerización de ribulosa-5-fosfato a ribosa-5-fosfato es también reversible. Esto nos permite
poder eliminar el excedente de ribosa-5-fosfato para acabar transformándolo en productos intermediarios de la
glucólisis.
La primera reacción llevada a cabo es la epimerización, regulada mediante la enzima pentosa-5-fosfato epimerasa,
que convertirá la ribulosa-5-fosfato, producto de la fase oxidativa, en xilulosa-5-fosfato, generando así el sustrato
necesario para la siguiente reacción controlada por la transcetolasa, la cual actúa junto a la coenzima pirofosfato de
tiamina (TPP). Ésta convertirá la xilulosa-5-fosfato en ribosa-5-fosfato y, mediante la transferencia de una unidad de
C2 de la cetosa a la aldosa, se producirá gliceraldehído-3-fosfato y sedoheptulosa-7-fosfato.
Sucedido esto, la transaldolasa, con la ayuda de un resto lisina en su centro activo, transfiere una unidad C3 de la
sedoheptulosa-7-fosfato a gliceraldehído-3-fosfato, con lo que se formarán la tetrosa eritrosa-4-fosfato, además de
uno de los primeros productos finales: la hexosa fructosa-6-fosfato, la cual se dirigirá hacia la glucólisis.
Acto seguido, la enzima transcetolasa vuelve a transferir una unidad C2, desde la xilulosa-5-fosfato a
eritrosa-4-fosfato, consiguiendo así formar otra molécula de fructosa-6-fosfato y un gliceraldehído-3-fosfato, ambos
intermediarios de la glucólisis. De esta manera, se cierra la fase no oxidativa de esta ruta metabólica.[2]
Esta fase de la ruta conectará los procesos metabólicos que generan NADPH con los que originan NADH/ATP. Por
otra parte, el gliceraldehído-3-fosfato y la fructosa-6-fosfato pueden intervenir, en vez de en el glucólisis, en la
gluconeogénesis para formar una nueva síntesis de glucosa.

24. Ruta de la pentosa fosfato 22
Fase no oxidativa de la ruta de la pentosa fosfato.
Todas las reacciones de esta segunda parte del proceso metabólico se ven resumidas en la siguiente tabla:
Reactivos Productos Enzima
Ribulosa-5-fosfato → Ribosa-5-fosfato Ribulosa-5-fosfato Isomerasa
Ribulosa-5-fosfato → Xilulosa-5-fosfato Ribulosa-5-fosfato 3-Epimerasa
Xilulosa-5-fosfato + Ribosa-5-fosfato → Gliceraldehído-3-fosfato + Sedoheptulosa-7-fosfato Transcetolasa
Sedoheptulosa-7-fosfato + Gliceraldehído-3-fosfato → Eritrosa-4-fosfato + Fructosa-6-fosfato Transaldolasa
Xilulosa-5-fosfato + Eritrosa-4-fosfato → Gliceraldehído-3-fosfato + Fructosa-6-fosfato Transcetolasa
La célula y la ruta de la pentosa fosfato
La ruta de la pentosa fosfato tiene una gran flexibilidad, de hecho, es un módulo ideal del metabolismo, que se
adapta continuamente a las cantidades requeridas de ATP, NADPH, ribosa-5-fosfato, piruvato o acetil-CoA, según
las necesidades de la célula.
Esta ruta se ve regularizada mediante la enzima glucosa-6-fosfato deshidrogenasa. El regulador más importante es la
oferta de NADP+, el cual actúa como activador alostérico, mientras que el NADPH disminuye la actividad de la
enzima como inhibidor competitivo. En condiciones fisiológicas el NADPH se encuentra en mayor proporción
(70:1) respecto NADP+, si hubiese una utilización de equivalentes de reducción conduciría rápidamente a la
estimulación de la deshidrogenasa debido al aumento de la cantidad de NADP+.
Consecuentemente, esta ruta metabólica transcurre fuertemente en el tejido adiposo, donde hay una gran oferta de
glucosa y una alta necesidad de NADPH, requerido para la biosíntesis de ácidos grasos. Por el contrario, en el tejido
muscular, se encuentra una baja necesidad de NADPH, por lo que se realiza la inversión de la ruta.

25. Ruta de la pentosa fosfato 23
En el caso del tejido adiposo, se dará lugar a NADPH para las células del tejido, pero, la formación de
ribosa-5-fosfato no dará suficiente síntesis de nucleótidos, hecho que provocará la conversión de las pentosas en
gliceraldehído-3-fosfato y fructosa-6-fosfato. Por lo general, estas biomoléculas se incorporarán en la glucólisis,
con la ayuda de la enzima piruvato deshidrogenasa, para formar, finalmente, acetil-CoA necesario para la síntesis de
ácidos grasos. Así pues, en la glucólisis simultáneamente se forman equivalentes de reducción (NADPH, NADH) y
también de energía (ATP). Este proceso se detiene cuando ya hay suficiente y, además, se han cubierto las
necesidades de ATP. En este momento, los productos finales de la fase no oxidativa de esta ruta metabólica podrán
incorporarse en la gluconeogénesis, para formar nuevamente glucosa-6-fosfato y cerrar el ciclo.
Por último, hay otro tipo de células, las proliferantes que también se aprovechan de la gran flexibilidad de este
proceso metabólico. Éstas necesitan una gran cantidad de ribosa-5-fosfato para poder sintetizar ácidos nucleicos y,
así, replicarse con facilidad y rapidez. De este modo, la ruta puede invertirse, gracias a la reversibilidad de sus
reacciones y, a partir de una molécula de gliceraldehído-3-fosfato y dos de fructosa-6-fosfato, obtendremos como
producto tres moléculas de ribosa-5-fosfato, sin formarse ningún NADPH.[3]
Véase también
• Deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa
• NADPH
Referencias
[1] Kruger NJ, von Schaewen A (June 2003). « The oxidative pentose phosphate pathway: structure and organisation (http:/ / linkinghub.
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[2] The pentose phosphate pathway (http:/ / www. whfreeman. com/ stryer4/ con_index. htm?22) Biochemistry, Stryer, L. 4th edition
[3] http:/ / bloodjournal. hematologylibrary. org/ cgi/ content/ full/ 92/ 7/ 2527 Early Phagocytosis of Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase
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28. Licencia 26
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