Resumen de Metabolismo y Diabetes: Conceptos Bioquímicos

## Introducción El metabolismo bioquímico agrupa las rutas y reacciones que permiten a las células obtener, transformar y almacenar energía y materia. En este material repasamos las vías centrales del metabolismo de carbohidratos, proteínas y lípidos (excepto contenidos excluidos), su localización celular, regulación y aplicaciones prácticas en fisiología y medicina. > Definición: El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas catalizadas por enzimas que ocurren en los seres vivos para mantener la vida, obtener energía y sintetizar componentes celulares. ## 1. Glucólisis: degradación de glucosa ### ¿Qué es y dónde ocurre? La **glucólisis** es la ruta que degrada la glucosa para obtener energía. Ocurre en el **citosol**. > Definición: Glucólisis — ruta metabólica en el citosol que convierte una molécula de glucosa en dos moléculas de piruvato, generando ATP y NADH. ### Balance neto y reacción global Reacción global: $$\text{Glucosa} + 2\,\text{ADP} + 2\,\text{P}_i + 2\,\text{NAD}^+ \rightarrow 2\,\text{Piruvato} + 2\,\text{ATP} + 2\,\text{NADH} + 2\,\text{H}_2\text{O}$$ Productos por glucosa: $2$ piruvato, $2$ ATP (netos), $2$ NADH. ### Reacciones clave y regulación - Reacciones irreversibles/reguladoras: **Hexocinasa/Glucocinasa**, **Fosfofructocinasa-1 (PFK-1)** — la enzima reguladora más importante, **Piruvato cinasa**. Did you know that la PFK-1 es regulada alostéricamente por el ATP (inhibidor) y por el AMP y ADP (activadores), integrando el estado energético celular? ### Destinos del piruvato - Aerobiosis: $\text{Piruvato} \rightarrow \text{Acetil-CoA}$ (entrada al Ciclo de Krebs). - Anaerobiosis: $\text{Piruvato} \rightarrow \text{Lactato}$ (fermentación láctica). - Gluconeogénesis: $\text{Piruvato} \rightarrow \text{Oxalacetato}$. ## 2. Ciclo de Krebs (Ciclo del ácido cítrico) ### Localización y función - Dónde: **Matriz mitocondrial**. - Función: Oxidar **acetil-CoA** para liberar electrones y producir transportadores reducidos que alimentan la cadena de transporte de electrones. ### Rendimiento por acetil-CoA - $3$ NADH - $1$ FADH$_2$ - $1$ GTP (equivalente a ATP) - $2$ CO$_2$ > Definición: Ciclo de Krebs — secuencia de reacciones en la matriz mitocondrial que oxida acetil-CoA a CO$_2$ y genera NADH y FADH$_2$. ## 3. Cadena de transporte de electrones y fosforilación oxidativa ### Localización y concepto - Dónde: **Membrana interna mitocondrial**. - Concepto: Electrones de NADH y FADH$_2$ pasan por complejos I–IV, creando un gradiente de protones. El aceptor final es el **oxígeno**, que se reduce a **agua**. ### Fosforilación oxidativa La ATP sintasa (Complejo V) utiliza el gradiente protónico para sintetizar ATP. Producción aproximada total por glucosa (dependiendo del transporte de NADH al interior mitocondrial): aproximadamente $26$–$28$ ATP. > Definición: Fosforilación oxidativa — proceso acoplado a la cadena respiratoria que sintetiza ATP mediante el flujo de protones a través de la ATP sintasa. Fun fact: Muchas toxinas (como el cianuro) inhiben el complejo IV de la cadena respiratoria, bloqueando la producción de ATP y provocando fallo celular rápido. ## 4. Almacenamiento y movilización de glucosa: glucógeno ### Glucógeno - Definición: Polisacárido ramificado que almacena glucosa. - Dónde se almacena: **Hígado** y **músculo**. ### Glucogénesis - Formación de glucógeno. - Enzima principal: **Glucógeno sintasa**. - Estimula: **Insulina**. ### Glucogenólisis - Degradación de glucógeno. - Enzima: **Glucógeno fosforilasa**. - Estimulan: **Glucagón**, **Adrenalina**. Tabla comparativa: Glucogénesis vs Glucogenólisis | Proceso | Enzima clave | Estímulo hormonal | Resultado | |---|---:|---|---| | Glucogénesis | Glucógeno sintasa | Insulina | Almacenamiento de glucosa como glucógeno | | Glucogenólisis | Glucógeno fosforilasa | Glucagón, Adrenalina | Liberación de glucosa/G1P | ## 5. Gluconeogénesis - Formación de glucosa a partir de precursores: **lactato**, **glicerol**, **aminoácidos**. - Dónd