Gluconeogénesis

Los carbohidratos están formados por moléculas de azúcar, y el más importante es un azúcar de 6 carbonos, la glucosa.

Es importante mantener una cantidad constante de glucosa en la sangre, porque las células la utilizan para producir energía, en forma de trifosfato de adenosina o ATP.

Una de las formas de hacerlo es comiendo alimentos ricos en carbohidratos, como la pasta.

Pero entre las comidas, en ayunas, el cuerpo mantiene los niveles de glucosa mediante la gluconeogénesis.

La gluconeogénesis es una vía metabólica que utiliza reacciones enzimáticas para fabricar glucosa a partir de otras moléculas, como aminoácidos, lactato y glicerol.

La gluconeogénesis tiene lugar principalmente en las células del hígado, pero también puede ocurrir en las células epiteliales del riñón y el intestino.

En concreto, tiene lugar en el citoplasma, las mitocondrias y el retículo endoplásmico de las células de estos tejidos.

Pensemos que vamos de excursión al bosque y nos alimentamos de pasta antes de salir.

Durante la caminata, te pierdes y terminas tirado sin comida.

Inicialmente, la glucosa de la pasta se descompone mediante una serie de reacciones enzimáticas para obtener piruvato, produciendo ATP en el proceso.

Esto se llama glucólisis, y nos mantiene en marcha durante un par de horas.

Parte de la glucosa extra se almacena en las células del hígado en forma de glucógeno, que es un montón de moléculas de glucosa encadenadas.

En ayunas, seguimos necesitando glucosa, en particular para los eritrocitos y el cerebro.

Y puede que también para encontrar la salida del bosque.

Por lo tanto, depende del hígado mantener los niveles adecuados de glucosa en sangre durante el ayuno.

Hay dos vías que pueden aportar glucosa: la glucogenólisis y la gluconeogénesis.

En la glucogenólisis, el hígado descompone el glucógeno en moléculas individuales de glucosa, pero eso solo ayuda durante 12 a 24 horas de ayuno, porque las reservas de glucógeno son finitas.

Por el contrario, la gluconeogénesis fabrica la glucosa a partir de cero, por lo que puede seguir funcionando en caso de ayuno de más de un día.

En realidad, a las 12 horas de ayuno, la gluconeogénesis es el principal proveedor de glucosa en el torrente sanguíneo.

El proceso de gluconeogénesis es casi una glucólisis inversa.

En la glicólisis, se utilizan 10 reacciones enzimáticas para convertir la glucosa en piruvato y producir ATP.

Y en la gluconeogénesis, se trabaja al revés y se utiliza el ATP para convertir el piruvato en glucosa.

Siete de las reacciones de la glucólisis y la gluconeogénesis son reversibles, lo que significa que pueden ir en ambas direcciones utilizando las mismas enzimas.

Sin embargo, las otras 3 son irreversibles, lo que significa que la enzima que media la reacción solo puede ir en la dirección de glucosa a piruvato, pero no en la contraria.

Pensemos en el camino entre la glucosa y el piruvato como un camino de dos vías dentro de la célula.

Cuando se pasa de la glucosa al piruvato, es un viaje suave y directo.

Por otro lado, al pasar del piruvato a la glucosa, la mayor parte del recorrido es sencillo, pero hay 3 obstáculos que representan reacciones irreversibles.

Y para esas, hay que tomar una ruta alternativa para evitarlas, que representan reacciones únicas que utilizan enzimas diferentes que solo se encuentran en la gluconeogénesis.

Los ingredientes que necesitamos para cocinar glucosa desde cero en nuestro hígado son una fuente de piruvato y ATP.

En la gluconeogénesis, las dos fuentes principales de piruvato son el lactato y los aminoácidos como la alanina.

El lactato se produce como subproducto de la respiración anaeróbica en los eritrocitos y en las células musculares esqueléticas en ejercicio.

Una enzima llamada lactato deshidrogenasa elimina un hidrógeno del lactato, convirtiéndolo en piruvato.

En esa reacción, el hidrógeno va a un dinucleótido de nicotinamida adenina cercano, o NAD+, que se convierte en NADH.

La segunda fuente de piruvato son los aminoácidos, que son los componentes básicos de las proteínas.

Tenemos 20 aminoácidos diferentes, y 18 de ellos, a excepción de la leucina y la lisina, son aminoácidos glucogénicos, lo que significa que pueden utilizarse para producir glucosa.

Las excepciones (leucina y lisina) pueden recordarse como las "L perezosas" de los aminoácidos.

El cuerpo descompone las proteínas de las células musculares esqueléticas en aminoácidos individuales, siendo el principal aminoácido la alanina.

La enzima alanina transaminasa, o ALT, elimina un grupo amino de la alanina y la convierte en piruvato.

El grupo amino se une a un ácido llamado alfa-cetoglutarato, que luego se convierte en glutamato.

Y en general, las enzimas transaminasas requieren piridoxina, o vitamina B6, como cofactor.

Para obtener ATP cuando se está tirado en el bosque, el cuerpo comienza a descomponer las grasas que vienen en forma de triacilglicéridos.

Durante el ayuno, las células alfa del páncreas perciben la disminución de los niveles de glucosa en sangre y liberan glucagón.

Mientras tanto, el bajo nivel de insulina, la presencia de epinefrina y la ACTH hacen que los adipocitos o células grasas estimulen la lipasa sensible a las hormonas, o LSH, una enzima que descompone los triacilglicéridos en ácidos grasos libres y glicerol.

Los ácidos grasos entran en el torrente sanguíneo y van a varios tejidos para ser utilizados como energía.

En las mitocondrias de los hepatocitos, los ácidos grasos libres se descomponen en acetil CoA y ATP mediante un proceso metabólico denominado beta oxidación.

El glicerol, en cambio, se utiliza para fabricar glucosa en la gluconeogénesis.

Por lo tanto, el lactato, el glicerol y todos los aminoácidos, excepto la leucina y la lisina, se utilizarán para construir la glucosa.