Metabolismo de los Carbohidratos

Conceptos Fundamentales del Metabolismo de los Carbohidratos

El metabolismo de los carbohidratos es un conjunto de procesos bioquímicos vitales que permiten a las células extraer energía y poder reductor de los carbohidratos, siendo la glucosa el monosacárido más importante. Este capítulo explora las vías metabólicas involucradas en el procesamiento de los hidratos de carbono, con énfasis en la glucólisis, una ruta catabólica esencial para la degradación de la glucosa y la producción de ATP. Se examinan también otras rutas significativas como la gluconeogénesis, que sintetiza glucosa a partir de precursores no glucídicos; la ruta de las pentosas fosfato, que proporciona poder reductor en forma de NADPH y precursores para la síntesis de ácidos nucleicos; y el metabolismo del glucógeno, que comprende tanto la glucogenólisis, la degradación del glucógeno, como la glucogenogénesis, su síntesis. Estas vías se entrelazan en una red compleja que permite la transformación eficiente y el aprovechamiento de los carbohidratos en la célula.

Digestión y Absorción de Carbohidratos

La digestión de los carbohidratos inicia en la cavidad oral con la acción de la amilasa salival, que descompone polisacáridos como el almidón en oligosacáridos más pequeños. Esta actividad enzimática se interrumpe en el estómago debido al ambiente ácido, pero se retoma en el intestino delgado con la amilasa pancreática, que finaliza la hidrólisis hasta obtener monosacáridos. Estos se absorben en las células intestinales a través de transportadores específicos, como el cotransportador de sodio-glucosa (SGLT) y los transportadores de glucosa (GLUT), mediante mecanismos de transporte activo y facilitado. La glucosa absorbida es transportada al hígado por la vena porta, donde se convierte en un eje central para la homeostasis de la glucemia y el metabolismo energético general.

Rutas Metabólicas de la Glucosa en el Hígado

El hígado es un órgano clave en el metabolismo de la glucosa, funcionando como un regulador de los niveles de glucosa en la sangre. La glucosa hepática se fosforila a glucosa-6-fosfato por la acción de la hexoquinasa o la glucoquinasa, esta última predominante en el hígado y activa a altas concentraciones de glucosa. La glucosa-6-fosfato es el punto de partida para diversas rutas metabólicas: puede ser liberada al torrente sanguíneo tras su desfosforilación, oxidada a través de la glucólisis para producir ATP, utilizada en la ruta de las pentosas fosfato para generar NADPH y ribosa-5-fosfato, almacenada como glucógeno, o convertida en ácidos grasos para su almacenamiento en el tejido adiposo. Estas rutas reflejan la capacidad del hígado para adaptarse a las necesidades energéticas y de sustratos del organismo.

Regulación de la Glucólisis y la Gluconeogénesis

La glucólisis y la gluconeogénesis son rutas metabólicas antagónicas que juegan roles fundamentales en la regulación de la concentración de glucosa intracelular. La glucólisis convierte la glucosa en piruvato, generando ATP y poder reductor, mientras que la gluconeogénesis sintetiza glucosa a partir de precursores como el lactato, el glicerol y aminoácidos como la alanina. La regulación de estas vías es compleja y responde a señales hormonales y a la disponibilidad de sustratos y energía. Enzimas clave como la fosfofructoquinasa-1 y la fructosa-1,6-bisfosfatasa son reguladas alostéricamente y por modificaciones covalentes, asegurando que la glucólisis y la gluconeogénesis se ajusten a las necesidades metabólicas del organismo, especialmente en tejidos como el hígado y el músculo.

Interconexión de las Rutas Metabólicas

Las rutas metabólicas del metabolismo de los carbohidratos están intrínsecamente interconectadas, formando una red que permite la adaptación a las variadas demandas energéticas y la disponibilidad de sustratos. Las vías catabólicas y anabólicas, compuestas por secuencias de reacciones enzimáticas, no solo transforman los sustratos sino que también facilitan la interconexión con otras rutas metabólicas. Esta integración asegura que los procesos de catabolismo y anabolismo se desarrollen de manera coordinada y simultánea, optimizando el uso de los recursos energéticos y los sustratos disponibles, y manteniendo la homeostasis metabólica en la célula.