METABOLISMO DE AZÚCARES I. Glucólisis y gluconeogénesis

METABOLISMO DE AZÚCARES
I. Glucólisis y gluconeogénesis
Introducción
En Bioquímica I ustedes estudiaron los fundamentos de la estructura y
función de las macromoléculas celulares. Ahora vamos a comenzar con la
parte central de esta asignatura donde se estudia las interconversiones
metabólicas, aplicando los conceptos aprendidos.
Encontrarán que, de ahora en adelante vamos a revisar un gran número
de moléculas biológicas (y su estructura química), las reacciones enzimáticas
donde ellas están involucradas (y su mecanismo de reacción) y el nombre de
las enzimas que catalizan estas interconversiones.
A primera vista parecería un ejercicio de memoria titánico. Sin embargo,
vamos a encontrar caminos que faciliten este aprendizaje. Es absolutamente
necesario aprender las estructuras químicas de los metabolitos involucrados en
el metabolismo celular. En particular las que comenzamos a estudiar aquí que
pertenecen a las rutas centrales del metabolismo. Vamos a ver que no son
tantas como parecen a primera vista, que muchas de ellas están relacionadas
en grupos de fácil incorporación y que, en muchos casos, las volveremos a
encontrar en conexión con otras rutas metabólicas.
Recuerden que los nombres de las enzimas provienen de la estructura
química de los metabolitos y reflejan su especificidad de sustrato y el tipo de
reacción catalizada.
Tabla 1. CLASIFICACION METABOLICA DE LOS ORGANISMOS
Organismos
Fuente de ATP
Fuente de NADPH
Fuente de
Carbono
Ejemplos
Quimioautótrofos
Oxidación de compuestos
inorgánicos
Oxidación de
compuestos inorgánicos
CO2
Bacterias Sulfurosas,
hidrogenantes, férricas y
denitrificantes
Fotoautótrofos
Luz solar
H2O
CO2
Plantas, algas azulverdosas, bacterias
fotosintéticas
Fotoheterótrofos
Luz solar
Oxidación de
compuestos orgánicos
Compuestos
orgánicos
Bacterias púrpuras no
sulfurosas
Heterótrofos
Oxidación de compuestos
orgánicos
Oxidación de
compuestos orgánicos
Compuestos
orgánicos
Animales, bacterias no
fotosintéticas, células no
fotosintéticas de plantas
Así, con un manejo adecuado de la terminología estarán ustedes
preparados para disfrutar la elegancia química del metabolismo intermediario.
Sin embargo, es importante no perder de vista los conceptos importantes y las
estrategias generales del metabolismo mientras se memorizan los detalles. Los
nombres de las enzimas pueden ser olvidados fácilmente después de terminar
la cursada, pero lo que aquí esperamos es que ustedes comprendan y
retengan los principios y la lógica que hay detrás de la interconversión de los
metabolitos en cualquier célula.
Los organismos biológicos pueden ser clasificados de acuerdo a sus
comportamiento metabólico en varias clases (ver tabla 1). Para ello se toman
en cuenta cuales son las fuentes principales de las que los distintos
organismos obtienen la energía, el poder reductor y el C, para poder realizar la
síntesis de sus propias macromoléculas y, en definitiva, desarrollarse y vivir.
Glucólisis
La glucólisis es una secuencia de 10 reacciones catalizadas por enzimas
por medio de las cuales la glucosa (u otro azúcar) es convertida en piruvato.
Este camino metabólico es común a la mayoría de los organismos conocidos.
Por ello, se piensa que esta ruta apareció bien temprano durante la evolución
biológica, mucho antes que hubiera una abundante cantidad de O2 en la
atmósfera y mucho antes, también, de que aparecieran los eucariotes.
Glucólisis es una palabra de raíz griega que significa ruptura del azúcar,
como veremos la ruptura real del azúcar ocurre en la etapa catalizada por la
enzima denominada aldolasa.
Las características más salientes de las enzimas glucolíticas se
encuentran en la tabla 2 y la ruta aparece en detalle en la figura 1.1.
Tabla 2. REACCIONES Y ENZIMAS INVOLUCRADAS EN LA GLUCOLISIS
Reacción
Enzima
ΔGº’
A-1
Glucosa + ATP Î Glucosa-6-fosfato + ADP + H+
Hexokinasa
- 5,0
B-1
(glucosa)n + Pi Î (glucosa)n-1 + glucosa-1-fosfato
Glucógeno fosforilasa
B-2
Glucosa-1-fosfato Î Glucosa-6-fosfato
Fosfoglucomutasa
- 1,7
2
Glucosa-6-fosfato Î Fructosa-6-fosfato
Fosfohexosa isomerasa
+ 0,4
3
Fructosa-6-fosfato + ATP Î Fructosa-1,6-bisfosfato + ADP + H+
Fosfofructokinasa
- 5,4
4
Fructosa-1,6-bisfosfato Î Gliceraldehido-3-P + Dihidroxiacetona-fosfato
Aldolasa
+ 5,5
5
Dihidroxiacetona-fosfatoÎ Gliceraldehido-3-P
Triosa-fosfato isomerasa
+ 1,8
6
Gliceraldehido-3-P + Pi + NAD+Î Glicerato-1,3-bisfosfato + NADH + H+
Gliceraldehido-3-fosfato
deshidrogenasa
+ 1,5
7
Glicerato-1,3-bisfosfato + ADP + H+Î Glicerato-3-fosfato + ATP
3-Fosfoglicerato kinasa
- 4,5
8
Glicerato-3-fosfato Î Glicerato-2-fosfato
Fosfogliceromutasa
+ 1,1
9
Glicerato-3-fosfato Î Fosfoenolpiruvato + H2O + H+
Enolasa
+ 0,4
10
Fosfoenolpiruvato + ADP + H+ Î Piruvato + ATP
Piruvato kinasa
- 6,5
Etapa
Reacción neta: C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi Î 2 C3H4O3 + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O
-12,4
Pi
Glucógeno
ADP(o UDP)
Glucógeno
sintasa
ADP-G
Glucógeno
Fosforilasa
Glucosa
ATP
(o UDP-G)
Pi
Hexokinasa
Glucosa-6fosfatasa
PPi ADP
G1P-Uridil
transferasa
O
H
C
P O
O
C
H
C
O
C OH
HO C
C H
Fosfogluco
H C
mutasa
C OH
H C
C OH
H2C
CH2OH
Glucosa-1-P
NAD+
Etanol
NADH
NAD+
NADH
bisfosfatasa
Fructosa-6-P
Pi
H2O
H2C OH
O P O
C O O
O O
H
C
O P O
H Aldolasa
2
O
OH
Dihidroxiacetona-P
OHO
Triosa fosfato
isomerasa
O P O
O
H
O
Alcohol
C
deshidrogenasa
CH3
co2
O
H
C
H C OHO
H2C O P O
Fructosa-1,6bisfosfato
Fermentación
láctica
O
O
C
H C OH
CH3
Lactato
o
CH2OH
CH3
O
O
Glucosa-6-P
Fermentación
alcohólica
O
H2C
H
CH2OH
C
C O Fosfofructo
kinasa
OH
H
O
C
HO C H
H
H C
Fosfohexo H C OH
OH isomerasa
H
C
H C OHO
OHO
H2C
H2C O P O
Fructosa-1,6
O P O
O ATP(o UTP)
HO
H
HO
H
H
ATP ADP
H2O
O
Gliceraldehido-3-P
Pi
NADH
O
O
O P O
C
O
H C OHO
H2C O P O
Lactato
deshidrogenasa
Piruvato
descarboxilasa
Gliceraldehido-3-P
deshidrogenasa
NAD+
NAD+
O
NADH
Otras
fermentaciones
O
S
C
CoA
CH3
co2
Condiciones
Aeróbicas
Acetil-CoA
al ciclo de
Krebs
ADP
NADH
Condiciones
Anaeróbicas
O
1,3-bisfosfoglicerato
NAD+
ATP
O
C
C O
CH3
ATP
O
ADP
Piruvato
kinasa
Piruvato
ATP
ADP
O
O
H2O
O
O
O
C
O
C
O
C
H C OHO
H C O P O
C O P O
H2C O P O
H2C OHO Fosfoglicero
CH2 O
Enolasa
mutasa
O
Fosfoenolpiruvato
co2
Piruvato
carboxilasa
O
3-fosfoglicerato
kinasa
Fosfoenolpiruvato
carboxikinasa
O
C
C O
CH2
2-fosfoglicerato
3-fosfoglicerato
co2
ADP (o GDP)
ATP (o GTP)
O
O
Oxalacetato
Figura 1.1. Resumen de las rutas de degradación y síntesis de glucosa y glucógeno.
En la figura se resaltan como cuadros con fondo de color verde, naranja y celeste, los tres
pooles de metabolitos. Además, el ATP se encuentra resaltado con un fondo amarillo y el
NADH con un fondo rojo. Las flechas que indican reacciones que exclusivamente pertenecen a
las rutas de degradación de azúcares (glucólisis o glucogenólisis) se muestran en color rojo. En
cambio, las reacciones exclusivas de rutas de biosíntesis de glucosa (gluconeogénesis), se
indican en flechas de color azul y las de glucógeno (glucogenogénesis) de color celeste.
Como se muestra en la figura, junto con la degradación de la glucosa, se
sintetizan dos moléculas de ATP a partir de ADP y Pi y 2 moléculas de NAD+
son reducidas a NADH. La reacción neta es la siguiente:
Glucosa + 2 ADP + 2 NAD+ + 2 Pi
2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2H+ + 2 H2O
De acuerdo a esta reacción global la glucólisis puede ser utilizada para la
producción de ATP y NADH. El ATP es un transportador energético y el NADH
es un transportador de poder reductor. Ambos son utilizados, en reacciones
acopladas en las biosíntesis celulares. De esta manera la energía que se
encontraba en el alimento celular (glucosa) es transformada y mantenida
dentro de los pooles de metabolitos transportadores (ATP y NADH), con la
producción de un metabolito de deshecho (piruvato en este caso).
A pesar de que una de los principales funciones de esta ruta es la
producción de ATP, dos de las tres primeras reacciones de la glucólisis
consumen ATP (figura 1.2).
Esta aparente paradoja se plantea para impedir que la célula pierda
metabolitos importantes. Este ATP es utilizado para fosforilar los sustratos
principales de la ruta.
Como veremos más adelante estos sustratos son la glucosa y la fructosaH
O
6-fosfato. La glucosa es una molécula que no
H
O
C
C
posee carga eléctrica en solución, por lo que H C OH
H C OH
su constante de difusión a través de la HO C H HexoKinasa HO C H
membrana plasmática es relativamente H C OH
H C OH
grande. En cambio, la glucosa fosforilada, H C OH
H C OHO
posee una carga eléctrica neta (entre –1 y –2
CH2OH
H2C O P O
O
en solución fisiológica), por lo que su
constante de difusión es mucho menor que la
H2C OH
O
de la glucosa sin fosforilar. De esta manera, al
H2C O P O
C O
incorporar la carga del fosfato en un metabolito
O
C O O
H2C O P O
descargado, la célula impide su difusión hacia
Aldolasa
O
el exterior y, por lo mismo, su pérdida. HO C H
+
Además, la célula posee en la membrana H C OH
O
H
C
plasmática un conjunto de transportadores H C OHO
H2C O P O
H C OH
O
específicos
para
la
glucosa.
Estos
O
H2C O P O
transportadores pueden ser utilizados tanto
O
Figura 1.2
para incorporar como para excretar glucosa.
Como la glucosa fosforilada no es un sustrato del transportador, la reacción
catalizada por la hexokinasa cumple la función de eliminar el sustrato del
transportador y, para todos los efectos prácticos, convierte al transportador en
incorporador de glucosa. Veremos más adelante que el hígado, el órgano de
los mamíferos que es capaz de regular la concentración sanguínea de la
glucosa posee una enzima que desfosforila la glucosa-6-fosfato, que se activa
solamente cuando la concentración de la glucosa sanguínea baja más allá de
los niveles normales. La actividad de esta enzima, produce un aumento de la
concentración intracelular de glucosa, por lo que el transportador de la
membrana plasmática comienza a tener sustrato dentro de la célula y comienza
a trabajar en la exportación de la glucosa a la sangre.
La fructosa-6-fosfato ya posee una carga, sin embargo si analizamos la
reacción posterior catalizada por la aldolasa, en la que está involucrado el
producto bi-fosforilado, vemos que es una reacción de escisión, donde una
molécula de 6 C da lugar a dos moléculas de 3 C. Si el sustrato no fuera bifosforilado, entonces uno de los productos no poseería carga neta y por ello
podría ser perdido de la misma manera que la glucosa.
Este gasto le permite a la célula ser más eficiente en la utilización de los
metabolitos combustibles. En este caso, la célula consume 2 enlaces de alta
energía para “cebar” las moléculas combustibles que van a ser degradadas.
Después de la “ruptura” del azúcar en la reacción catalizada por la aldolasa hay
2 etapas en las que se genera ATP (4 moléculas de ATP por molécula de
glucosa en total), por lo que, en el camino de esta degradación, se recupera
con creces la energía produciendo un mayor número de moléculas de ATP que
las consumidas en las primeras reacciones.
El primer mecanismo celular relacionado con la glucólisis involucra la
captura de la glucosa del medio externo. Los organismos (como las bacterias o
las arkeas) que son incapaces de controlar la composición del medio que rodea
a las células poseen, normalmente, mecanismos de captura activa de la
glucosa. Estos mecanismos requieren del aporte de la energía celular ya sea
en la forma de enlaces fosfato de alta energía o en la forma de gradientes de
concentración generados por el metabolismo. Por ejemplo, E. coli posee un
conjunto de proteínas que conforman el sistema de la fosfotransferasa, que
utiliza para el transporte activo de azúcares hacia el interior de la célula. El
sistema tiene varios componentes, e involucra al menos 5 etapas. En este caso
la energía se obtiene del enlace fosfato del fosfoenolpiruvato, cuyo aporte
energético es casi el doble que el del ATP. Sin embargo la equivalencia
energética de esta reacción es de sólo una molécula de ATP ya que, como
vemos en la figura 1.3, la entrada de una molécula de glucosa va acompañada
de la conversión de una molécula de fosfoenolpiruvato en piruvato. Además, el
fosfato es transferido, utilizando los distintos componentes proteicos del
sistema, a la glucosa en el interior de EII, de manera que la glucosa es liberada
dentro de la célula ya fosforilada, disminuyendo su capacidad de atravesar la
membrana lipídica y por lo mismo de perderse.
Espacio extracelular
Gluc
Gluc
EII
Glucosa
Membrana plasmática
Gluc
P
O
O
C
P
C
EIII
Gluc
P
P
HPr
P
EI
O
O
C
Glucosa-6-P
Citosol
Figura 1.3
CH2
PEP
C
O
CH3
Piruvato
O
P
En los organismos que si tienen sistemas para controlar la concentración
de algunos metabolitos en el medio exterior de sus células, como los
mamíferos con su sistema circulatorio, la incorporación de glucosa a las
células, aunque siempre mediada por transportadores proteicos, puede ser
pasiva, sin gasto energético. Una vez dentro de la célula la glucosa es
fosforilada (por medio de una hexokinasa) convirtiéndola en glucosa-6-fosfato
que es incapáz de salir de la célula. En los hongos y en los mamíferos
encontramos cuatro isoformas diferentes de Hexokinasas, denominadas I, II,
III y IV. Estas isoformas se diferencian en sus parámetros cinéticos. Las tres
primeras tienen valores de KM para la glucosa relativamente bajos (entre 10-6 y
10-4) por lo que su afinidad por la glucosa es relativamente alta. En cambio el
KM para la glucosa de la hexokinasa IV es más alto (aproximadamente 10-2)
por lo que su afinidad por la glucosa es relativamente baja. De hecho esta
isoforma de la enzima comienza a actuar cuando los valores de la
concentración de glucosa superan la media estándar en el tejido extracelular,
como ocurre, por ejemplo, en los mamíferos inmediatamente después de una
comida. La isoforma IV era antes conocida como glucokinasa, pues se suponía
que no tenía actividad sobre otros azúcares. Sin embargo hace poco tiempo se
demostró que todas las isoformas mencionadas son capaces de fosforilar tanto
glucosa como fructosa (entre otros) pero los valores de los respectivos KM para
los dos azúcares eran bien distintos. Por ejemplo el KM para fructosa es (en
todos los casos) aproximadamente el doble que el KM para la glucosa, lo que
implica una menor afinidad para la fructosa. Como la concentración fisiológica
de fructosa no supera practicamente nunca la de la glucosa, es muy raro que,
incluso después de una comida pueda llegar hasta valores que permitan la
fosforilación de este azúcar utilizando la hexokinasa IV, lo que sin embargo, no
deja de ser posible.
Pooles metabólicos
Excepto el 1,3-bisfosfoglicerato, el resto de los intermediarios pertenece a
tres “pooles” metabólicos (señalados con rectángulos de colores en la figura 1).
Dentro de cada pool los intermediarios son fácilmente convertidos unos en
otros ya que las reacciones que los conectan se encuentran prácticamente en
equilibrio en las condiciones celulares. Entre los pools, las concentraciones de
los intermediarios pueden ser muy diferentes, debido a la carencia de una
interconversión rápida o, más probablemente, debido a que los valores de
equilibrio son o demasiado altos o demasiado bajos.
Como los intermediarios, dentro de un pool metabólico, están en
concentraciones cercanas al equilibrio, las reacciones pueden proceder en una
u otra dirección como resultado de pequeños cambios en concentración. El
flujo dentro de un pool está determinado por consideraciones termodinámicas.
En cambio las reacciones que conectan los distintos pooles, se encuentran en
condiciones de irreversibilidad termodinámica, por lo que su actividad es
controlada por parámetros cinéticos. Estas enzimas son los puntos clave de
regulación de la ruta.
Gluconeogénesis
La ruta de síntesis neta de glucosa a partir de piruvato utiliza
prácticamente las mismas enzimas que la glucólisis. Las excepciones a esto se
observan en las reacciones que conectan los pooles. En la figura 1.1, las
reacciones que son exclusivas de la vía glucolítica se señalan en rojo, las
exclusivas de la vía gluconeogénica, en azul y las de la ruta de síntesis de
glucógeno en celeste. En cada uno de los puntos de divergencia, encontramos
lo que se denominan pseudociclos. Aquí abajo vemos versiones simplificadas
de dos de estos ciclos.
Pi
Glucógeno
ADP(o UDP)
Fructosa-6-P
Glucógeno
sintasa
ATP
ADP-G
Fosfofructo
kinasa
(o UDP-G)
Glucógeno
Fosforilasa
G1P-Uridil
transferasa
Glucosa-1-P
Pirofosfatasa
Inorgánica
PPi
H2O
Pi
2 Pi
Fructosa-1,6bisfosfatasa
ADP
H2O
Fructosa-1,6-bisP
ATP(o UTP)
En cada uno de estos ciclos la reacción neta es la hidrólisis del ATP. por
lo mismo, el funcionamiento continuo de estos sistemas provocaría la pérdida
de la energía metabólicamente utilizable de la célula por su conversión en
calor. Debido a la regulación, estos ciclos no tienen existencia real, salvo en
contadas excepciones. Por ejemplo, tanto la Fosfofructokinasa como la
Fructosa-1,6-bisfosfatasa son enzimas reguladas por el metabolismo celular y
la regulación es tal que en el momento en que la Fosfofructokinasa se
encuentra activa, la Fructosa-1,6-bisfosfatasa no y viceversa. En algunas
situaciones particulares algunos animales suelen generar calor por intermedio
de su metabolismo, para lo que podrían utilizar estos pseudociclos. Sin
embargo el mecanismo más utilizado para la generación de calor, es el
desacoplamiento inducido de los gradientes de concentración intracelulares
que analizaremos más adelante en el curso.
El primer pseudociclo desde el punto de vista de la gluconeogénesis es el
que se encuentra entre el piruvato y el fosfoenolpiruvato (PEP) en la figura 1.1.
La hidrólisis del PEP es muy exergónica (ΔGº= -15 kcal/mol,
prácticamente el doble que la hidrólisis del ATP), por lo que su inversión
requiere del aporte de más de una molécula de ATP como dador de energía. El
piruvato es primero “cebado” por incorporación de una molécula de CO2 con
gasto de un enlace fosfato de alta energía para rendir oxalacetato.
Inmediatamente, el oxalacetato se convierte en PEP gracias al aporte
energético de dos fuentes. Una es la liberación de la molécula de CO2 recién
incorporada la cual tiene un componente entrópico muy importante ya que el
producto liberado es un gas, y la otra es el consumo de otro enlace fosfato de
alta energía proveniente del GTP en animales o del ATP en algunos
microorganismos.
O
O
C
O
C O
CH2
ATP
O
ADP + Pi
O
O P
C O
Biotina
H HCO3Piruvato Bicarbonato
N
O
C
O
CH2
C
O
O P O P O CH2 O
N
O
O
H
H
H
H
O
O
NH
O
OH
N
OH
GTP
Oxalacetato
O
CO2
N
O
C
O
O
C O P O
CH2
NH2
O
Fosfoenolpiruvato
O
NH
O
O P O P O CH2 O
N
O
O
H
H
H
H
GDP
OH
N
NH2
OH
II. Regulación de la glucólisis y gluconeogénesis
La degradación de la glucosa hasta piruvato es un proceso metabólico
que ocurre prácticamente en todas las células. Este proceso es, además,
regulado por una variedad de mecanismos. Aquí haremos incapié en los
mecanismos de control de la actividad enzimática por los controles internos de
la célula, ya que son aplicables a todos los organismos. En cambio, dejaremos
para más adelante en el curso la discusión de los mecanismos de regulación
debidos a la actividad hormonal, ya que son una característica particular de los
organismos pluricelulares.
En la glucólisis la mayoría de las enzimas catalizan reacciones que se
encuentran prácticamente en el equilibrio. Los KMs de estas enzimas tienen
valores cercanos a la concentración celular de sus sustratos. Así, un cambio en
la concentración de uno de los sustratos hace cambiar rápidamente el flujo
metabólico de la reacción involucrada determinando un acercamiento al estado
de equilibrio.
En cambio, los KMs de las enzimas que catalizan las reacciones
irreversibles (hexokinasa, fosfofructokinasa y piruvatokinasa), están alejados de
la concentración celular de sus sustratos. De esta manera un cambio en la
concentración de uno de los sustratos no cambia significativamente el flujo
metabólico de la reacción involucrada. Sin embargo, la unión de un metabolito
que cambie el valor del KM puede modificar rápidamente el flujo metabólico a
través de esta reacción.
En los organismos pluricelulares, las hexokinasas I, II y III, son inhibidas
alostéricamente por el producto de su reacción, la glucosa-6-fosfato. La
hexokinasa IV en cambio no es regulada de esta manera ya que su utilidad,
como mencionamos antes, es para captar glucosa cuando en el medio externo
hay un exceso momentáneo de este azúcar. En muchas bacterias la
fosforilación de la glucosa se realiza en complejos enzimáticos anclados en la
membrana del estilo del de la fosfotransferasa de E. coli. La actividad de estos
complejos no está regulada ya que su función es incorporar la máxima cantidad
de azúcar posible a la célula. La regulación en la reacción inversa de este
pseudociclo, la de la enzima glucosa-6-fosfatasa, se realiza fundamentalmente
por control de la síntesis de la enzima. En los mamíferos en particular, esta
enzima se encuentra solamente en los órganos que son capaces de exportar
glucosa al torrente circulatorio. Estos órganos son el hígado y el riñón. El
hígado es el principal órgano que controla la homeostasis de la glucosa y la
actividad de la glucosa-6-fosfatasa es esencial para lograr la liberación de la
glucosa de la célula hepática cuendo esta escasea en el organismo.
El segundo pseudociclo es el sitio principal de regulación de la glucólisis y
de la gluconeogénesis. En particular, la reacción catalizada por la
fosfofructokinasa. Esta enzima tiene dos tipos de metabolitos reguladores. Por
un lado están los nucleótidos de adenosina cuya relación se utiliza para
mantener la carga energética celular, y por el otro los productos metabólicos
que se utilizan para sensar el flujo metabólico a través de una reacción en
particular. En este caso, el metabolito utilizado por la mayoría de las células es
el citrato. Un aumento de la concentración de citrato implica un alta tasa
metabólica a través de la glucólisis hacia el ciclo de Krebs y, por lo mismo, un
flujo metabólico elevado a través de esta reacción. Así, un aumento de la
concentración de citrato inhibe la actividad de la fosfofructokinasa, aumentando
el KM por sus sustratos.
La actividad de los nucleótidos de adenosina varía con el tipo celular. El
ATP es a la vez un sustrato y, en la mayoría de las especies, un inhibidor
alostérico de la reacción. El ATP disminuye la afinidad de la enzima
(aumentando el KM) por el sustrato fructosa-6-fosfato. Esto que podría parecer
una paradoja se basa en el hecho que un alto flujo metabólico a través de esta
enzima implica un alto flujo a través de la glucólisis como un todo y, por lo
mismo una alta producción de ATP. En células de mamífero, el AMP es un
activador alostérico de la fosfofructokinasa, que actúa liberando la inhibición
provocada por el ATP. Dependiendo de la especie considerada, el ADP
funciona como un activador (en mamíferos) o como un inhibidor (plantas). En
microorganismos el efecto regulatorio de estos nucleótidos varía entre
especies.
La fructosa-1,6-bisfosfatasa es inhibida por AMP, lo que indica que la
carga energética celular es muy baja y por lo mismo el organismo detiene las
reacciones biosintéticas.
El tercer pseudociclo también se encuentra regulado por el metabolismo.
En tejidos de mamífero la enzima piruvato kinasa es activada por fructosa-1,6bisfosfato e inhibida por ATP. Además, la enzima piruvato carboxilasa, la
primer enzima de la gluconeogénesis, es activada por Acetil CoA. Sin embargo
esta regulación tiene más que ver con un rol alternativo de esta reacción, que
también funciona en el aporte de metabolitos para el ciclo de Krebs tal como
discutiremos en las próximas teorías.
Destino del piruvato
Destino del piruvato.
• Glucosa y glucógeno
• Lactato
• etanol