El documento describe las principales rutas del metabolismo de carbohidratos como la glucolisis, gluconeogénesis, glucogenolisis y glucogenogénesis. Explica que estas rutas están reguladas hormonalmente por la insulina y el glucagón. También describe las etapas y regulación de la glucolisis, las alternativas del piruvato, y otras rutas como la de las pentosas de fosfato y la gluconeogénesis.

1. METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS
Rutas que intervienen en el metabolismo de los carbohidratos:
• Glucolisis (oxidación de la glucosa)
• Gluconeogénesis (obtención de glucosa a partir de intermediarios de reacción)
• Glucogenolisis (oxidación o degradación del glucógeno)
• Glucogenogenesis (obtención de glucógeno a partir de glucosa).
• Rutas de las pentosas de fosfato (enlaza el metabolismo de los hidratos con lo de los
ácidos nucleicos).
TIPO DE REGULACION: HORMONAL
Este tipo de regulación hormonal también se ve en los ácidos grasos, y se produce tanto en
el catabolismo como en el anabolismo.
• Glucagón: hormona de naturaleza peptídica, que se sintetiza en el páncreas cuando el
Organismo tiene que entrar en modo catabólico para obtener energía. Cuando se obtiene un
nivel bajo de glucosa en sangre se sintetiza glucagón para empezar el catabolismo y
Obtener energía a partir del glucógeno del hígado para romperlo y obtener glucosa
(glucogenolisis). En el momento catabólico del hígado se produce una gluconeogenesis
(En lugar de una glucolisis). (La gluconeogenesis solo se produce en el hígado).
También se pude utilizar la grasa del tejido adiposo, pero esta se utiliza más tarde y de otra
forma.
• Insulina: es una hormona de naturaleza peptídica sintetizada en el páncreas. Después de
comer cuando hay un alto nivel de glucosa en sangre, se produce el anabolismo y se
almacena la glucosa en el hígado por medio de una glucogenogenesis (formación de
glucógeno para almacenar glucosa). Además en condiciones anabólicas en el hígado se
produce una glucolisis.
Son hormonas de naturaleza peptídica, las dos se sintetizan en el páncreas y su diana es el
hígado. Además son las que activan o desactivan enzimas del anabolismo o catabolismo.
La molécula que da la señal al organismo de que necesita comida es la glucosa. La
glucosa es el sensor que le dice al organismo si hay alimento o no.
Adrenalina: es una catecolamina que se sintetiza en las glándulas suprarrenales y se
produce rápidamente ante una respuesta de peligro para dotar al organismo de la energía
necesaria para la huida.
Se sintetiza en el musculo (es independiente de haber comido o no). La adrenalina activa la
glucolisis y como en el musculo también hay glucógeno se produce una glucogenolisis

2. (dos rutas catabólicas). La insulina y glucagón señalizan la ingesta o no de comida;
mientras que la adrenalina señaliza un peligro).
GLUCOLISIS: ETAPAS Y REGULACIÓN
La glucolisis es la ruta universal del catabolismo (oxidación) de glucosa a dos moléculas de
piruvato, que aparece muy pronto en la evolución y que posteriormente continúa con el
ciclo de Krebs y cadena de transporte de electrones.
Particularidades de la glucolisis:
 Está formada por 10 reacciones enzimáticas: 7 reversibles y 3 irreversibles.
 Las enzimas irreversibles son importantes desde el punto de vista de la regulación.
 Las enzimas HK (hexoquinasa), PFK-I (fosfofructoquinasa-1) y PK (fosfoquinasa)
son las responsables de catalizar reacciones irreversibles y están muy reguladas por
varios mecanismos a la vez.
 La HK sirve para cualquier hexosa, pero también hay GK (glucoquinasa) y FK.
 La regulación de la ruta en 3 puntos, muestra que es un proceso muy importante.
Los intermediarios tienen que estar fosforilados (para que puedan traspasar fácilmente la
membrana y para ser señalizados). Estos se utilizan para la síntesis de muchas moléculas y
viceversa.
La glucosa es un combustible celular por excelencia y universal (en todos los organismos
Aerobios, siempre se produce la glucolisis aunque haya otras rutas de obtención de E) y en
algunos organismos simples es su única forma de obtener E. Aunque es una ruta catabólica,
al principio siempre hay una fase de inversión de E, ya que al principio se consume ATP
para activar las moléculas para el catabolismo.

3. Balance energético de la glucosa llevando a cabo la oxidación completa: 38 ATP.
Generalmente, en las rutas catabólicas hay una fase temprana de inversión de energía, pero
el balance final siempre es positivo en términos energéticos.

4. RUTAS ALIMENTADORAS DE LA GLUCOLISIS
La glucosa no es el único hidrato de carbono del que se puede obtener energía porque a
través de la dieta también podemos ingerir los disacáridos sacarosa, maltosa y lactosa y
otros monosacáridos como la fructosa.
• La glucosa no es la única hexosa que podemos ingerir y llegar al metabolismo.
• La glucolisis no solo sirve para oxidar glucosa, sino también oxida otras hexosas, pero
dependiendo del hidrato que sea, este entrara a un nivel de la glucolisis.
◦ De la degradación de la galactosa se obtiene G6P.
◦ De la de manosa se obtiene F6P.
◦ De la fructosa sintetizada en el musculo se obtiene F6P.
◦ De la fructosa sintetizada en el hígado se obtiene GAP.
El G6P, F6P, GAP son intermediarios que intervienen en la glucolisis, a partir de los
cuales se puede formar piruvato.
En el hígado hay GK y FK, pero no HK.
La FK no esta es equivalente a la HK y no actúa en el mismo lugar
No hay que confundir la fructosuria con una intoxicación por fructosa:
En la fructosuria (enfermedad), hay una deficiencia genética de FK (fructoquinasa) no se
degrada vía glucolisis y se almacena en sangre dando un falso positivo de diabetes y está
causada por una ingesta muy grande de fructosa.

5. Si se ingiere mucha fructosa se gasta mucho ATP porque la enzima FK es mucho más
rápida que la aldosa que rompe la F-1-P y además no se señaliza la ingesta con insulina
(Por lo que se sintetiza glucagón, para indicar la falta de comida). También se forma ácido
úrico al pasar el ADP a AMP y a IMP (ya que aunque las reacciones son muy lentas,
gastan ATP).
En estas condiciones, el glucagón favorecería la gluconeogénesis pero al no haber ATP no
se realiza y se produce hipoglucemia. Tampoco se obtiene glucosa por glucogenolisis
porque F-1-P es analogo de G-1-P (si este se acumulara mucho también se pararía la
glucogenolisis) e inhibe esta ruta.
ALTERNATIVAS DEL PIRUVATO
Destinos del piruvato obtenido de la glicolisis:
1. En condiciones aeróbicas entra en el ciclo de Krebs (en la mitocondria) y sigue el
catabolismo hasta la cadena de transporte de e- generando 38 moléculas de ATP.
2. En condiciones anaeróbicas solo se obtienen 2 moléculas de ATP por fermentación que
sirve para reoxidar el NADH. Tipos de fermentaciones:
a) Fermentación láctica: a partir de piruvato se obtiene lactato.
b) Fermentación alcohólica: a partir del piruvato se obtiene CO2 y etanol.
Los humanos y animales también pueden hacer fermentaciones lácticas en determinadas
condiciones, pero no alcohólicas.

6. Significado bioquímico de la fermentación: Ambos tipos de fermentación, son la única
forma de obtención de energía y de re-oxidar los intermediarios de la glucolisis (ej NADH)
de algunos microorganismos que además se utilizan en la industria alimentaria.
Balance energético de las fermentaciones: 2 ATP.
METABOLISMO DEL ALCOHOL
En el sistema membranoso de oxidación de alcohol en el RE (Sistemas MEOs): esta ruta
es muy utilizada por los alcohólicos (consumen grandes cantidades habitualmente).
Sistema MEOs: no solo sirve para destoxificar alcohol, sino también para muchos
medicamentos. En un alcohólico que la ruta está muy activada, provoca que muchas
medicaciones que se les da no funcionen como lo tendrían que hacer. Porque los principios
activos de muchos medicamentos tiene una vida media en el organismo, pero en un
alcohólico que tiene la ruta muy activada, la vida media del medicamento es menor ya que
los elimina tan rápido que no deja que hagan el efecto placebo que deberían hacer.
La demanda de O2 de este sistema contribuye a la fermentación de los hidratos de carbono
La acumulacion de NADH favorece fermentación (aumenta [lactato] y disminuye pH de
sangre) e inhibe la PDH (piruvato deshidrogenasa) favoreciéndose anabolismo a partir de
piruvato (rutas anapleroticas) y acetato.
 El acetato es el precursor de los ácidos grasos, así se favorece el anabolismo.
 Al hacer una fermentación láctica, se baja el pH de la sangre, esto no se nota cuando la
ingesta de alcohol es pequeña, pero si cuando son muy grandes en los alcohólicos (que
no comen mucho, tampoco se mueven mucho, pero tiene dificultades para respirar ya
que no llega mucho oxígeno a los tejidos, favoreciendo las fermentaciones).
La vitamina B12, acelera el metabolismo del alcohol y a la larga restaura el estado de
oxidación de la PDH. Esta es utilizada ante un enfermo por coma etílico.

7. REGULACIÓN DE LA GLUCOLISIS
La glucolisis puede estar regulada por:
 Enzimas de movilización: movilizan la glucolisis, si hay glucosa habrá glucolisis.
 Enzimas de velocidad: hacen que se produzca más rápida o más lenta.
La glucolisis está regulada mediante señalizadores de E que inhiben diferentes pasos de la
ruta.
• El AMPc y el ADP activan (indican que hace falta E).
• ATP y algunos intermediarios metabólicos de síntesis inactivan.
La glucógeno fosforilasa es la primera enzima que actúa rompiendo el glucógeno a
glucosa, formando G-1-P. En el hígado la F-2,6-BP es de gran importancia dado que la
glucolisis y glucogenolisis no suceden simultáneamente. (Si se necesita E en el musculo se
produce glucogenolisis y luego glucolisis. Pero en condiciones anaerobias en el hígado se
produce glucogenolisis y después gluconeogénesis).
IMPORTANCIA DE LA REGULACION DE LA GLUCOLISIS

8. Es muy importante la regulación de la glucolisis ya que es una ruta de obtención de energía,
y muchos de sus intermediarios pueden ser utilizados para formar otros compuestos.
Es muy importante en hígado ya que casi no se utiliza para obtener energía y los
intermediarios intervienen en la síntesis de otras biomoleculas.
Es decir, cuando hacemos anabolismo, el hígado está haciendo glucolisis, porque los
intermediarios del Krebs se están utilizando para hacer otros compuestos. Así, se reponen
intermediarios de Krebs para cerrar el ciclo y reponer intermediarios, y también para
reponer intermediarios de la glucolisis.
REGULACION HORMONAL Y ALOSTERICA DE LA GLUCOGENO
FOSFORILASA (GP)
En condiciones metabólicas normales, la reserva de glucógeno puede durar entre 10-18 h.
Se pierde el H2O con la que esta “empaquetado” el glucógeno Tanto la adrenalina como el
glucagón activan a la adenilato ciclasa que genera cAMP (señal de falta de energía) que
activa una quinasa dependiente de cAMP. Esta primera quinasa fosforila a la glucógeno
fosforilasa quinasa (GPK) que fosforila a la GP activándola
En esta cascada es necesario el Ca2+.
En el musculo la glucosa se oxida en la glucolisis, pero en el hígado se exporta a la sangre
para servir de combustible en otros tejidos.
1. La adrenalina activa la adenilato ciclasa, que rompe el ATP a AMP (así se indica la
falta de energía y se inicia el catabolismo). La activación hormonal dependiendo si se
produce en el hígado o en el musculo es diferente, pero el proceso es el mismo.
2. El AMP actica una quinasa dependiente de AMPc. Cuando hay AMPc, este actúa como
efector alosterico i activara la quinasa.
3. Así esta enzima activa a la glucógeno fosforilasa quinasa (fosforilasa a quinasa), y esta
queda activa (fosforilasa b quinasa).
4. En este paso es necesario Ca2+, que se une a la calmodurina haciéndola activa. Una vez
unidas, la calmodurina-Ca2+ se une a la glucógeno fosforilasa quinasa.
5. La glucógeno fosforilasa quinasa activa (fosforilasa b quinasa), rompe el glucógeno
glucosa. La glucosa se transporta por la sangre a los diferentes tejidos.
a) En el musculo, la glucosa hace glucolisis.

9. b) En el hígado, pasa a la sangre.
La glucógeno fosforilasa quinasa es una enzima tan importante que está regulada por una
modificación covalente reversibles y por una proteína controladora.
OTRAS RUTAS DE UTILIZACIÓN DE LA GLUCOSA
RUTA DE LAS PENTOSAS DE FOSFATO
La ruta de las pentosas de fosfato: es una ruta anabólica y utiliza intermediarios de la
glucolisis para generar NADPH y el esqueleto de los nucleótidos (desoxirribosa y ribosa).
Se produce en el hígado
• Al generarse mucho NADPH es importante en tejidos con elevada síntesis de ácidos
grasos (NADPH) como el adiposo, corteza renal y glándula mamaria
• También reduce el glutatión (molécula antioxidante).
(La célula es capaz de generar antioxidantes que generalmente no son sustancias que
reparan los daños oxidativos que se hayan hecho, sino que cuando vaya a haber oxidación,
evitan que las oxiden a ellas. Así regeneran el estado de oxidación.).
GLUCONEOGÉNESIS
La gluconeogénesis es la ruta contraria a la glucolisis. Se produce mayoritariamente en
hígado y algo en riñón con 3 pasos diferentes a la glucolisis (4 enzimas), tienen 7
reacciones en común con la glucolisis.
 La regulación de la gluconeogénesis y la glucolisis son antagónicas, lo que activa a una,
Inactiva a la otra.
 Donde en una hay una quinasa, en la otra hay una fosfatasa.
Cuando se necesita energía, se recurre a ella antes de utilizar las reservas de grasa
almacenada.
Esta ruta dura muy poco (hasta que se acaben los intermediarios).
En principio a partir de piruvato. Después del OAA del ciclo de Krebs. No se puede hacer
mucha porque se terminan estos intermediarios y no hay rutas anapleroticas.

10. En la gluconeogénesis actúan:
1. La piruvato carboxilasa (PC) y la fosfoenol piruvato carboxi quinasa (PEPCK).
a) Sustituyen a la piruvano quinasa de la glucolisis.
b) Hacer falta dos enzimas porque: normalmente el piruvato está en el citoplasma (se
forma en la glucolisis y está en citoplasma), pero la enzima piruvano carboxilasa es una
Enzima que está en la mitocondria, por lo que el piruvato tiene que entrar en la
mitocondria. Al entrar se trasforma en oxoalacetato (por medio de la piruvano
carboxilasa) y este no atraviesa la membrana ya que esta es impermeable al
oxoalacetato), por lo que se hace una reacción que lo trasforma en malato que puede
pasar por la matriz y fuera en el citoplasma se vuelve a formar oxoalacenano.
2. Actúa la fructosa bi-fosfatasa I (FBP-I).
a) Sustituye a la fosfofructo quinasa de la glucolisis.
3. Por último la glucosa-6-fosfatasa (G-6-PP).
a) Sustituye a la hexoquinasa de la glucolisis.
No hay fijación neta de CO2 (porque en las dos enzimas hay una carboxilacion y luego una
descarboxilacion).
Significado bioquímico de la gluconeogénesis:
Cuando hace falta energía (se movilizan las reservas de energía) en el musculo, se rompe el
glucógeno a glucosa y se hace glucolisis. En el hígado es donde está el almacenamiento
grande de glucógeno. En el hígado cuando se da glucolisis, el hígado hace gluconeogénesis
(ruta anabólica y biosintetica) cuando el organismo está en modo catabólico Ejemplo
explicativo:
1. El organismo está en anabolismo, por lo que se hace glucolisis en el hígado (para reponer
intermediarios para la gluconeogénesis).
2. El hombre come y su organismo entra en catabolismo y empieza hacer glucogenolisis.
3. Para no desaprovechar los intermediarios que sobran en el hígado, este empieza a hacer
gluconeogénesis, aprovechando los intermediarios y sintetizando glucosa.
4. Esta glucosa sale por sangre a los diferentes tejidos para que se haga glucolisis.
La glucosa que se forma a partir de los intermediarios es muy poca.

11. Resumen:
• Organismo en modo anabólico: en el hígado se da glucolisis para reponer intermediarios.
• Organismo en modo catabólico: en el hígado se da gluconeogenesis para aprovechar los
Intermediarios y hacer glucosa.
En la matriz mitocondrial, el piruvato se metaboliza a OAA (oxoalacetato) que al no poder
A travesar la membrana se transforma a malato.
El malato del citoplasma vuelve a dar OAA (oxoalacetato) y actúa la PEPCK para dar PEP
y continuar con la gluconeogenesis.
REGULACION HORMONAL DE LA GLUCONEOGENESIS
En el hígado se producen dos situaciones:
• Derecha: hay glucosa, por lo que hay insulina.
La glucosa se une a un trasportador y entra en la célula.
◦ Se produce gluconeogenesis.
◦ Se produce glucolisis para proveer de intermediarios de Krebs a la glucolisis que se da en
el organismo.
Se producen las dos al mismo tiempo, esta excepción solos se da en el hígado, ya que los
demás no pueden tener dos rutas antagónicas a la vez.
Izquierda: hay receptores de glucagón (parecidos a los β, ya que los dos generan
AMPc).
AMPc activa la gluconeogenesis (se forma glucosa para aprovechar los intermediarios que
han quedado de la glucolisis).
Los receptores β están asociados a proteínas G y por cambio conformacional activan a la
adenilato ciclasa.
◦ El receptor α está relacionado con las proteínas G. Hay varios tipos de receptores α, pero
también asociados a una proteína G y en este caso (al romper GTP) activan una lipasa que
produce inositol trifosfato (IP3) y hace que aumente [Ca2+] que se une a la calmodulina
que actúa sobre la GPK activandola.

13. REGULACION DE LA GLUCONEOGENESIS POR EL GLUCAGON
Este caso de regulación solo se da en el hígado, y es el interruptor de la FBP.
El AMPc estimula la actividad Fructosa bifosfatasa II (FBP-II) e inhibe la actividad
Fosfofructo quinasa II (PFK-II).
• La PFK-II no confundirla con la PFK-I (pone P en el carbono 1) que pertenece a la
glucolisis, la PFK-II (pone P en el carbono 2) es independiente.
• Estas dos funciones catalíticas no se pueden dar a la vez, por eso está muy regulada, y
cuando una está activa, la otra está inactiva.
Fructosa-2,6-P2 es un efector alosterico que activa mucho a la PFK-I e inhibe a la FBP-I y
por tanto activa la glucolisis e inhibe la gluconeogenesis. Con la Fructosa-6-P ocurre lo
contrario.
La concentración de [Fructosa-2,6-P2] es muy baja ya que no es un metabolito de la
glucolisis ni de la gluconeogenesis.
SINTESIS DE GLUCOGENO (GLUCOGENOGENESIS)
La gluconeogénesis se produce a partir de glucosa con la enzima glucogeno-sintasa, la
cual se activa cuando hay señal de abundancia de energía, es decir, con ATP o insulina.
• Está regulada por medio de un mecanismo de regulación química covalente
(fosforilacion o desfosforilacion).
◦ Se desactiva al estar fosforilada por señal hormonal del glucagón o adrenalina.
Otra enzima específica realiza las ramificaciones.
BIOQUIMICA DE LA DIABETES
Un diabético, no genera insulina, es defectuosa o no tiene receptores de insulina.
1. Al no haber insulina no se capta la glucosa por los tejidos al no estar estos
permeabilizados por lo que la glucosa, que aumenta en sangre (produce una
hiperglucemia). Mientras en el musculo se degradan proteínas al no haber casi glucógeno
(aminoácidos en sangre).

14. a) Una hiperglucemia es lo primero que se produce en un diabético.
b) El diabético aunque acabe de comer, en su organismo hay glucagón y no insulina, por lo
que sus reservas de glucosa se movilizan aumentando el nivel de esta en sangre.
En tejido adiposo se da lipolisis y los ácidos grasos van a sangre e hígado, así se produce
una hiperlipidemia. (al consumirse las reservas de carbohidratos, se Moviliza la grasa del
tejido adiposo) a) Los ácidos grasos salen a la sangre, y llegan al hígado o se acumulan en
sangre.
En hígado se produce glucosa de glucógeno y aminoácidos que sale a sangre y cuerpos cetonicos de
los ácidos grasos que producen la acidosis.
a) Los ácidos grasos que llegan al hígado se metabolizan en E, por la β-oxidación.
b) No se puede dar el ciclo de Krebs, y se quedan cuerpos cetonicos en la sangre.
c) La acidosis se produce por la formación de muchos cuerpos cetonicos.
Además el riñón está muy castigado porque funciona muchísimo más que en un riñón de
una persona sin diabetes, por lo que se acaba estropeando y pueden darse problemas renales
por la filtración masiva de la sangre con proteínas, glucosa, cuerpos cetonicos.
Cuando la diabetes no es tratada se puede manifestar en:
• Vista: visión borrosa.
• Cerebro: coma.
• Riñones: poliuria, glicosuria.
• Ulceras en los pies.
• Enfermedades cardiacas.