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Glucólisis y Gluconeogénesis
Diapositiva 1:
Una célula viva lleva a cabo miles de reacciones simultáneamente, y cada secuencia de reacción
está controlada de tal manera que no se acumulan ni faltan intermediarios (sustratos) o productos.
Diapositiva 2: Metabolismo
El metabolismo puede subdividirse en 2 categorías principales: el catabolismo, aquellos procesos
relacionados con la degradación de sustancias complejas, y el anabolismo, los procesos relativos
fundamentalmente a la síntesis de moléculas orgánicas complejas. Algunas de las rutas de
producción de energía, generan también intermediarios que se utilizan en los procesos de
biosíntesis.
El metabolismo intermediario comprende todas las reacciones relacionadas con el almacenamiento
y la generación de energía metabólica, y con el empleo de esa energía en la biosíntesis de
compuestos de bajo peso molecular. El metabolismo energético es la parte del metabolismo
intermediario formado por las rutas que almacenan o generan energía metabólica.
Diapositiva 3: Glucolisis
La glucolisis es la ruta inicial del catabolismo de los carbohidratos. El término glucólisis procede de
las palabras griegas “glico” y “lisis” que significan “dulce” y “desdoblar” respectivamente.
Literalmente es correcta, ya que la glucólisis es la ruta por medio de la cual las hexosas se
desdoblan, dando lugar a un compuesto de 3 carbonos denominado piruvato. Durante éste
proceso, parte de la energía potencial almacenada en la estructura de la hexosa se libera y se
utiliza para la síntesis de ATP a partir de ADP. La glucólisis puede ocurrir en condiciones aeróbicas
(en presencia de oxígeno) y en condiciones anaerobias (en ausencia de oxígeno), sin oxidación
neta. Los organismos anaerobios pueden obtener toda su energía metabólica por medio de éste
proceso.
La glucólisis fue la primera ruta metabólica que se conoció en detalle y es una ruta casi universal
altamente relacionada con otras vías. Está altamente conservada en la evolución, virtualmente
idéntica en todos los organismos que la presentan.
Aunque las células pueden metabolizar diversas hexosas en la glucólisis, la glucosa es el principal
combustible hidrocarbonado para la mayor parte de las células. De hecho algunos tejidos
animales (como el cerebro) utilizan normalmente glucosa como única fuente de energía.
Diapositiva 4: Pasos de la glucólisis
La glucólisis es una ruta de 10 pasos que convierte una molécula de glucosa en dos moléculas de
piruvato, con la generación de 2 moléculas de ATP. La degradación de los polisacáridos de
almacenamiento de lugar a moléculas de glucosa, hexosas relacionadas y azúcares fosfato, todas
las cuales se dirigen a la ruta glucolítica.
Nos centraremos en la ruta que comienza con la glucosa: las 10 reacciones entre la glucosa y el
piruvato pueden considerarse como dos fases distinatas:
1- Las primeras 5 reacciones constituyen la fase de inversión de energía, en la que se
sintetizan moléculas de azúcar-fosfato a costa de la conversión de ATP en ADP, y el
sustrato de 6 carbonos se desdobla en 2 azúcares-fosfato de 3 carbonos.
2- Las 5 últimas reacciones corresponden a una fase de generación de energía. En esta
fase, las triosas fosfato se convierten en compuestos ricos en energía, que transfieren el
fosfato al ADP, dando lugar a la síntesis de ATP.
El rendimiento neto por mol de glucosa metabolizada, es de: 2 moles de ATP y 2 moles de
piruvato. También se generan intermediarios (equivalentes) reductores, en forma de NADH.
En los organismos aerobios la glucólisis es el primer paso en la combustión completa de la glucosa
en CO2 y agua.
La glucólisis da lugar también a intermediarios biosintéticos; así, la glucólisis es una ruta tanto
anabólica cómo catabólica (anfibólica), cuya importancia va más allá de la síntesis de ATP y de
sustratos para el ciclo del ácido cítrico.
En la fase de inversión de energía (5 primeras reacciones) el azúcar se activa metabólicamente por
fosforilación. Este proceso da lugar a una azúcar fosfato de 6 carbonos, la fructosa 1,6 bisfosfato
(F1,6BP), que sufre una escisión para dar lugar a dos triosas fosfato.
En la fase de generación de energía (reacciones 6 a 10), las triosas fosfato sufren una nueva
activación para dar lugar a dos compuestos que contienen enlaces fosfato de alta energía, primero
el 1,3 bisfosfoglicerato y luego el fosfoenolpiruvato (PEP). En esta fase, cada uno de estos
compuestos trasfiere su fosfato de alta energía al ADP, dando ATP. Este proceso se denomina
fosforilación a nivel de sustrato (formación de un enlace fosfato de alta energía impulsada por la
degradación de un sustrato con una energía mayor).
Dado que se metabolizan dos moles de triosas fosfato por mol de glucosa, el rendimiento de las
dos fosforilaciones a nivel de sustrato de la glucólisis es de 4ATP/glucosa. Restando los 2 ATP
invertidos en la primera fase, obtenemos una ganancia neta de 2 ATP.
Diapositiva 5: Reacciones de la glucólisis
Reacción 1: fosforilación de la glucosa (primera inversión de energía)
La glucosa es fosforilada (con gasto de ATP es una reacción exergónica) por la enzima
hexoquinasa/glucoquinasa (requiere Mg2 cómo cofactor). La hexoquinasa se encuentra en diversas
formas en los diferentes organismos, pero generalmente se caracteriza por una amplia
especificidad para los azúcares y un valor de KM bajo para el azúcar sustrato (aprox. 0,1 mM). La
baja especificidad permite la fosforilación de varias hexosas, entre ellos la fructosa y la manosa,
haciendo posible su utilización en la glucólisis. La hexoquinasa se inhibe con su producto (la
glucosa 6 fosfato G6P), un mecanismo que controla la entrada de sustratos en la ruta glucolítica.
Dado que las concentraciones de glucosa intracelulares suelen ser muy superiores al valor de K M
para la hexoquinasa, la enzima in vivo actúa a concentraciones de saturación de sustrato.
El hígado de los vertebrados contiene una forma diferente de hexoquinasa, denominada
glucoquinasa, con una alta especificidad por la glucosa. La glucoquinasa está caracterizada por un
valor muy alto de KM para la glucosa (aprox. 10mM), una dependencia de la concentración de
glucosa tipo sigmoidea y una baja sensibilidad a la inhibición por parte de la G6P. Esta
hexoquinasa especial permite al hígado ajustar su velocidad de utilización de la glucosa en
repuesta a las variaciones de la concentración de glucosa en sangre.
Reacción 2: isomerización
La G6P se isomeriza a F6P por medio de la enzima fosfoglucoisomerasa, reacción fácilmente
reversible.
Reacción 3: Fosforilación de la F6P (segunda inversión de energía)
La F6P es fosforilada para dar lugar a la fructosa 1,6 bisfosfato (F1,6BP) por la enzima
fosfofructoquinasa 1 (PFK1). Al igual que la fosforilación de la glucosa, esta reacción es lo
suficientemente exergónica como para ser prácticamente irreversible in vivo. Esta característica es
muy importante, ya que la PFK1 constituye el lugar principal de regulación del flujo de carbonos a
través de la glucólisis. La PFK1 es una enzima alostérica cuya actividad es muy sensible a la
situación energética de la célula, así como a las concentraciones de otros intermediarios, en
especial el citrato y los ácidos grasos. Las interacciones con efectores alostéricos activan la PFK1.
Por consiguiente, aumenta el flujo de carbono a través de la glucólisis cuando existe una
necesidad de generar más ATP, y se inhibe cuando se dispone de depósitos abundantes de ATP o
de sustratos para la oxidación.
Reacción 4: fragmentación en 2 triosas fosfato
La F1,6BP se desdobla en dos triosas fosfato: gliceraldehído 3 fosfato (G3P) y dihidroxicetona
fosfato, mediante la enzima aldosa.
Reacción 5: Isomerización de la dihidroxicetona fosfato (DHCP)
Para continuar con la glucólisis la DHCP debe isomerizarse a gliceraldehído 3 fosfato, mediante la
enzima triosa fosfato isomeraza.
En este punto, la glucólisis ha gastao 2 ATPy ha convertido una molécula de hexosa en 2
moléculas de G3P, que será metabolizado posteriormente para producir compuestos de alta
energía que puedan impulsar la síntesis de ATP. Se terminó la fase de inversión de energía y se
inicia la fase de generación de energía.
Diapositiva 6: Reacciones de la glucólisis
Reacción 6: Generación del primer compuesto de alta energía
-
Esta reacción implica una oxidación de 2e del carbono del carbonilo del G3P a carboxilo. Se
sintetiza 1,3 bisfosfoglicerato (BPG), compuesto de super alta energía, mediante la enzima
+
gliceraldehído 3 fosfato deshidrogenasa. Esta enzima requiere una coenzima denominada NAD ,
para aceptar los e del sustrato que se está oxidando. Dado que el BFG tiene más energía que el
ATP, el BFG puede impulsar la síntesis de ATP a partir de ADP.
Diapositiva 7: Reacciones de la glucólisis
Reacción 7: primera fosforilación a nivel de sustrato
El 1,3BPG tiene una clara tendencia a transferir su grupo acil-fosfato al ADP para formar ATP.
Esta reacción de fosforilación a nivel de sustrato, la cataliza la enzima fosfoglicerato quinasa.
En este punto el rendimiento energético es de cero (se gastaron 2 ATP y se produjeron 2).
Diapositiva 8: Reacciones de la glucólisis
Reacción 8: formación del 2PG
El 3 fosfoglicerato se convierte en 2 fosfoglicerato mediante la enzima fosfoglicerato mutasa
Reacción 9: formación del compuesto de super alta energía PEP
El 2PG se convierte en fosfoenolpiruvato (PEP) mediante la enzima enolasa. El PEP es un
compuesto de super alta energía que puede ser utilizado para sintetizar ATP a partir de ADP.
Reacción 10: segunda fosforilación a nivel de sustrato
Es la última reacción de la vía, catabolizada por la enzima piruvato quinasa (PK). El PEP transfiere
+2
+
su fosfato al ADP. La enzima requiere Mg y K . La reacción de la PK es otro punto de regulación
metabólica (es una reacción exergónica). La enzima se inhibe alostéricamente a altas
concentraciones de ATP, y se activa con la presencia de 1,6FBP (síntesis activada por
alimentación). La enzima es regulada por modificaciones covalentes.
Diapositiva 9: Balance energético
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El ΔG ´ para la oxidación total de la glucosa es -2840, y el ΔG ´ para la oxidación hasta piruvato es
de -146. Las dos moléculas de piruvato retienen la mayor parte de la energía contenida en la
molécula de glucosa.
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Diapositiva 10: Tabla de ΔG ´
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En la vía hay reacciones con ΔG ´ negativos y otras con ΔG ´ positivos, pero el ΔG ´ del proceso
global es negativo.
Diapositiva 11: Regulación de la glucólisis
La glucólisis está estrechamente coordinada con otras rutas importantes de generación de energía,
en especial la síntesis y degradación del glucógeno, la gluconeogénesis, la ruta de las pentosas
fosfato y el ciclo del ácido cítrico. Los factores metabólicos que controlan la glucólisis tienden a
regular otras rutas de una manera coordinada. Hay dos enzimas clave: la PFK1 (principal) y la PK
Efecto Pasteur: la aceptación de que la glucólisis se controla fundamentalmente por la actividad de
la PFK1, se produjo en gran parte gracias a un descubrimiento realizado por Louis Pasteur.
Cuando cultivos anaerobios de levaduras se exponían al oxígeno, la tasa de utilización de la
glucosa se reducía drásticamente. Quedó claro que este fenómeno, conocido como efecto Pasteur,
implica la inhibición de la glucólisis por parte del O2.
¿Cuál es el mecanismo de esta inhibición, siendo que el oxígeno no participa de forma activa en la
glucólisis? La presencia de oxígeno permite realizar otras vías para obtener energía (ciclo del ácido
cítrico y cadena de transporte de electrones)
Elementos importantes en la regulación:
Niveles de ATP
Regeneración del NADH
Regulación alostérica de enzimas clave
A escalas de tiempo mayor: hormonas y síntesis de
la enzima.
Diapositiva 12: Destinos del piruvato
El piruvato constituye un punto central de ramificación metabólica. Su destino depende de manera
crucial del estado de oxidación de la célula.
+
+
El NAD consumido en la glucólisis debe regenerarse para. El NADH debe reoxidarse a NAD para
que la glucólisis continúe. Esta reoxidación en condiciones aerobias se logra cuando el NADH
transfiere sus e a la cadena de transporte de electrones (lo que produce ~ 3 moles de ATP). En
condiciones anaeróbicas no tiene lugar la cadena de transporte de electrones, por lo cual la
reoxidación del NADH requiere otra estrategia. En los organismos anaerobios, o en las células
aerobias con tasas de glucólisis muy elevadas, el NADH debe utilizarse para impulsar la reducción
de un sustrato orgánico para mantener la homeostasis. Ese sustrato es el propio piruvato y el
producto es el lactato (la enzima es la lactato deshidrogenasa). Así, durante la glucólisis anaerobia,
o fermentación láctica, se mantiene un balance electrónico global.
El piruvato tiene numerosos destinos alternativos en los microorganismos anaerobios, las
levaduras convierten el piruvato en etanol en una ruta de dos pasos. Esta fermentación alcohólica
comienza por la descarboxilación no oxidativa del piruvato a acetaldehído (por la enzima piruvato
descarboxilasa), luego el acetaldehído se reduce a etanol dependiente de NADH (por la enzima
alcohol deshidrogenasa).
Diapositiva 13: Fermentación
En los organismos anaerobios el piruvato es reducido para regenerar el NAD+ necesario para que
continúe la glucólisis. Existen dos tipos de fermentación: láctica (producto final lactato) y alcohólica
(producto final etanol). En estas condiciones los productos de las fermentaciones (lactato o etanol)
no están oxidados con respecto a la glucosa (tienen la misma relación H:C).
Los seres humanos en condiciones de anaerobiosis (por ej.: músculo en ejercicio prolongado), sólo
podemos realizar fermentación láctica. Carecemos de la enzima piruvato descarboxilasa, pero si
podemos metabolizar el etanol a acetaldehído (alcohol deshidrogenasa), es este compuesto tóxico
el responsable de los síntomas de la resaca.
Diapositiva 14: Rutas alimentadoras de la glucólisis
Además de la glucosa, existen muchas fuentes de energía de carbohidratos, ya sea a través de la
digestión del alimento, o por la utilización de metabólitos endógenos.
La galactosa, la fructosa y la manosa (hexosas) pueden ser utilizadas para la glucólisis, dado que
la hexoquinasa tiene una baja especificidad para su sustrato.La galactosa es un monosacárido que
proviene principalmente de la lactosa. La fructosa se obtiene de las frutas y también por ruptura del
disacárido sacarosa.
Diapositiva 15: Propiedades cinéticas de las hexoquinasas
Existen dos tipos de hexoquinasas, la hexoquinasa extrahepática (hexoquinasa I) y la hexoquinasa
hepática (glucoquinasa). Ambas enzimas difieren en sus propiedades cinéticas.
El hígado no realiza glucólisis cuando las concentraciones de glucosa sanguíneas son bajas, en
esas condiciones el hígado libera glucosa hacia el torrente sanguíneo para mantener estable la
glicemia. Si las concentraciones de glucosa son muy altas el hígado sintetiza de glucógeno de
modo de almacenar las moléculas de glucosa. Por esta razón las características cinéticas de la
glucoquinasa son diferentes a las hexoquinasas de los demás tejidos. La glucoquinasa tiene un K M
muy alto, lo que quiere decir que se requieren altas concentraciones de glucosa para que la
enzima alcance una velocidad considerable. La glucoquinasa no se inhibe por producto (G6P), esto
permite que, cuando la concentración sanguínea de glucosa es alta, el exceso de glucosa
rápidamente sea metabolizado por el hígado (la glucosa fosforilada no puede salir de la célula).
Diapositiva 16: Regulación alostérica de la PFK1
La enzima PFK1 es una enzima compleja con múltiples subunidades. Posee regulación alostérica
positiva y negativa. El ATP y el citrato son reguladores alostéricos negativos (inhibidores), y AMP,
ADP y el azúcar fructosa 2,6 bifosfato (F2,6BP) son activadores. El regulador alostérico más
importante es el azúcar fosfato F2,6BP, es capaz de activar la enzima a concentraciones muy
bajas.
El F2,6BP no forma parte de la vía de la glucólisis, su presencia en la célula depende de señales
hormonales, se sintetiza por la enzima PFK2 que se activa y desactiva en respuesta a señales
hormonales.
El ATP funciona como inhibidor pero a la vez es también el sustrato de la enzima, como inhibidor
se une a otro sitio de la enzima con menor afinidad.
Diapositiva 17: Regulación de la PK
La PK es una enzima con múltiples subunidades. Posee varios reguladores alostéricos positivos y
negativos. La alanina, la acetil-CoA, el ATP y los ácidos grasos de cadena larga son inhibidores de
esta enzima. La F1,6BP es un activador de la enzima, activación anterógrada: asegura que los
carbonos que lograron pasar por el primer paso altamente regulado de la vía (PFK1) terminen la
glucólisis.
Hay dos isoformas de la PK. En el hígado (y otros tejidos gluconeogénicos) predomina la forma L,
mientras que en el músculo predomina la forma M. la forma L (hígado) se inhibe tanto por el ATP
como por algunos amino ácidos gluconeogénicos (en especial alanina). Esta relación permite la
inhibición de la glucólisis especialmente en los tejidos gluconeogénicos, cuando se dispone de
energía y sustratos de manera abundante.
Diapositiva 18: Resumen Glucólisis
Diapositiva 19: Diferencias entre catabolismo y anabolismo
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Catabolismo => ATP, NADH, NADPH
Anabolismo: energía + precursores => biomoléculas complejas
Las rutas catabólicas son oxidativas
Las rutas anabólicas son reductoras
Las rutas catabólicas aumentan la entropía
Las rutas anabólicas disminuyen la entropía (generan orden), por lo que son endergónicas
y requieren aporte de energía para llevarse a cabo
El acoplamiento de reacciones endergónicas con otras exergónicas hace que el proceso
global sea exergónico.
Una ruta catabólica y su respectiva anabólica se diferencian en al menos un paso
Ese paso en general es una reacción irreversible catalizado por una enzima reguladora
diferente para cada ruta.
Anabolismo y catabolismo se regulan de manera recíproca (para evitar ciclos fútiles)
Diapositiva 20: Gluconeogénesis
La mayoría de los órganos animales pueden metabolizar diversas fuentes de energía, triglicéridos,
azúcares, piruvato, aminoácidos, etc. Sin embargo el cerebro y el sistema nervioso necesitan
glucosa cómo única o principal fuente de energía. También ocurre en médula renal, testículos y los
eritrocitos, por consiguiente las células animales tienen que ser capaces de sintetizar glucosa a
partir de otros precursores y mantener la concentración de glucosa sanguínea dentro de un rango
determinado. El organismo consume unos 160g de glucosa por día, de los cuales 120g son usados
por el cerebro.
El proceso de síntesis de glucosa se denomina gluconeogénesis. Los principales sustratos son
lactato, los aminoácidos (especialmente alanina) y el glicerol. El acetil-CoA no puede usarse para
sintetizar glucosa, por lo que los ácidos grasos no pueden producir glucosa.
La gluconeogénesis es la ruta universal de síntesis de glucosa, ocurre en los órganos
gluconeogénicos (principalmente en el hígado). Las reacciones de esta vía transcurren en el citosol
y en la mitocondria. La vía completa comprende 11 reacciones.
Diapositiva 21: Reacciones de la gluconoegénesis
La gluconeogénesis no puede ser la inversa de la glucólisis, los pasos regulados de la glucólisis
son “rodeados” en la gluconeogénesis (reacciones de rodeo). Existen 3 puntos de rodeo, en la
reacciones catabolizadas por las enzimas Hexoquinasa, PFK1 y PK.
La vía comprende 11 reacciones que comienzan con la conversión de piruvato en PEP, esta
reacción no puede ser la inversa de la glucólisis (la conversión de PEP en piruvato por la enzima
PK es exergónica), para poder realizar está conversión se realizan 2 reacciones: primero la enzima
Piruvato carboxilasa convierte el piruvato en oxalacetato (en el interior de la mitocondria) y luego la
enzima PEP carboxiquinasa (PEPCK) convierte el oxalacetato en PEP (en el citosol).
Las reacciones no reguladas de la glucólisis son reversibles, por lo que son las mismas en ambas
vías. La reacción de conversión de F1,6BP en F6P es catalizada por la enzima fructosa 1,6
bisfosfatasa. La desfosforilación de la glucosa 6 fosfato es llevada a cabo por la enzima glucosa 6
fosfatasa.
Diapositiva 22: Primera reacción de rodeo
Lo primero es la conversión del piruvato en PEP evitando la PK, se realizan dos reacciones:
primero piruvato pasa a oxalacetato por medio de la enzima piruvato carboxilasa (requiere acetilCoA). El oxalacetato se forma en el interior de la mitocondria, por lo que para salir de ella requiere
usar el sistema de lanzadera malato-oxalacetato (el oxalacetato no puede salir de la mitocondria).
Una vez en el citoplasma el oxalacetato se convierte en PEP mediante la enzima PEPCK.
La primera reacción de rodeo es una reacción anaplerótica que se utiliza para mantener los
intermediarios del ciclo del ácido cítrico. La piruvato carboxilasa genera oxalacetato en la matriz
mitocondrial, en donde puede oxidarse en el ciclo de Krebs. Para poder utilizarlo en la
gluconeogénesis, el oxalacetato debe salir de la mitocondria al citosol. Sin embargo la membrana
mitocondrial interna (mmi) es relativamente impermeable al oxalacetato. En consecuencia el
oxalacetato se reduce a malato (malato dehidrogenasa) que se transporta al citosol y luego se
reoxida a oxalacetato (malato deshidrogenasa citosólica). Otra posibilidad es que el oxalacetato
pueda experimentar una transaminación para dar aspartato que puede salir de la mitocondria. Una
vez en el citosol el oxalacetato se convierte en PEP por la PEPCK.
Diapositiva 23: Reacción global de la gluconeogénesis
Diapositiva 24: balance energético
Hemos resaltado que las rutas catabólicas generan energía mientras que las anabólicas implican
un coste de energía. En el caso de la gluconeogénesis se puede calcular el coste. La conversión
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global de 2 moles de piruvato en 1 mol de glucosa es bastante exergónica, el ΔG ´ del proceso
global es de aproximadamente -47,6Kj/mol, pero se consumen 4ATP y 2GTP, así como 2 moles de
NADH.
Sustratos gluconeogénicos: glicerol, lactato, alanina. No hay conversión neta de ácidos grasos en
glucosa. Estos solo aportan energía (procedente de su oxidación) para la gluconeogénesis.
Diapositiva 25: Regulación recíproca
La regulación de la gluconeogénesis es crucial para muchas funciones fisiológicas, pero sobre todo
para el funcionamiento del sistema nervioso.
La gluconeogénesis se controla en gran parte por la alimentación. Los animales con una dieta rica
en carbohidratos presentan tasas bajas de gluconeogénesis y los animales con dietas pobres (o en
ayunas) presentan un flujo elevado de carbonos en esta ruta. Estos efectos hormonales
(fundamentalmente insulina y glucagón) multiplican el control de la síntesis de las enzimas de la
vía.
Modos de regulación:
1- Velocidad de síntesis de enzimas
2- Modulación alostérica
3- Modulación covalente
Diapositiva 26: Regulación
La gluconeogénesis y la glucólisis se producen en gran parte en el citosol. Deben controlarse de
manera recíproca para evitar ciclos fútiles. La regulación recíproca se basa en gran parte por la
carga energética del adenilato. Las condiciones de cargas energéticas bajas tienden a activar los
pasos que controlan la velocidad de la glucólisis, a la vez que inhiben el flujo de carbonos a través
de la gluconeogénesis, y viceversa. Las reacciones fuertemente exergónicas son los puntos de
control de ambas rutas.
La carga energética afecta la regulación de la glucólisis y la gluconeogénesis mediante la
regulación de la interconversión de la F6P y la F1,6BP. La PFK1 se activa fuertemente por el AMP,
y la enzima contraria (Fructosa 1,6 bifosfatasa) se inhibe fuertemente por el AMP. Así pues,
cuando se reduce la carga energética, la glucólisis se activa y la gluconeogénesis se inhibe por los
efectos opuestos del AMP sobre las enzimas de cada vía. La acetil-CoA puede verse también
como un regulador recíproco, al actuar sobre las enzimas que interconvierten el piruvato y el PEP.
La acetil-CoA es un activador necesario de la PC (piruvato carboxilasa) y un inhibidor de la PK y
del complejo Piruvato deshidrogenasa. Cuando aumenta mucho la concentración de Acetil.CoA,
puede indicar que se dispone de sustratos suficientes para proporcionar energía a través del ciclo
del ácido cítrico, por lo que pueden pasarse más carbonos a la gluconeogénesis, para almacenar
finalmente en forma de glucógeno. Otro componente regulador es la F2,6BP.
Diapositiva 27: Regulación a nivel de PFK-1 / FBPasa-1
Otro importante regulador alostérico es el azúcar fosfato F2,6BP. Está azúcar es el más importante
activador alostérico de la PFK1 (sin ella no hay glucólisis), y a la vez es un potente inhibidor de la
FBPasa1(en su presencia no hay gluconeogénesis). La presencia de F2,6BP depende de la
actividad de las enzimas PFK2 y BFPasa2. La enzima PFK2 es un dímero que posee ambas
actividades, fosforilada se encuentra activa la subunidad fosfatasa (FBPasa2), y cuando se
encuentra desfosforilada se encuentra activa la subunidad quinasa (PFK2).
En respuesta a señales hormonales la enzima dimérica se fosforila (glucagón) volviéndose activa la
fosfatasa (FBPasa2) e inhibiéndose la quinasa (PFK2), en estas condiciones los niveles de F2,6BP
bajan drásticamente por lo que la glucólisis se detiene (falta el activador de la PFK1) y la
gluconeogénesis se activa (desaparece el inhibidor). La hormona insulina tiene el efecto opuesto,
en respuesta a su estímulo la subunidad quinasa (PFK2) se activa y la subunidad fosfatasa
(FBPasa2) se inhibe. El resultado es que los niveles de F2,6BP suben drásticamente, provocando
a activación de la glucólisis y la inhibición de la gluconeogénesis.
Diapositiva 28
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Efectos sobre PFK-1
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Disminuye el K0,5 para la fructosa-6-fosfato
Reduce la afinidad de los moduladores alostéricos negativos ATP y citrato
Efectos sobre FBPasa-1
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Aumenta el K0,5 para la F-1,6-BP
Aumenta la sensibilidad de la enzima por el modulador alostérico negativo AMP