Ejercicio resuelto de Glucólisis · Biología · País Vasco · 2020

Opción 2B (2.5 puntos)
Rutas metabólicas: glicolisis y gluconeogénesis.

a) (1 punto) Describe con la ayuda de un dibujo o esquema en qué consiste la glicolisis. Indica las moléculas que participan al principio y al fin de la ruta, en qué lugar de la célula se produce y si es anabólica o catabólica.
b) (1 punto) Describe con la ayuda de un dibujo o esquema en qué consiste la gluconeogénesis. Indica las moléculas que participan al principio y al fin de la ruta, en qué lugar de la célula se produce y si es anabólica o catabólica.
c) (0.5 puntos) ¿Pueden darse simultáneamente ambas rutas o son incompatibles? Razona tu respuesta.

$\textbf{a) (1 punto) Describe con la ayuda de un dibujo o esquema en qué consiste la glicolisis. Indica las moléculas que participan al principio y al fin de la ruta, en qué lugar de la célula se produce y si es anabólica o catabólica.}$

La glucólisis es la degradación de una molécula de glucosa hasta dos de ácido pirúvico, en diez reacciones sucesivas catalizadas por enzimas del citosol. No necesita oxígeno, lo que la hace universal: la realizan todas las células, aerobias y anaerobias, procariotas y eucariotas, y por eso se considera la vía metabólica más antigua.

Consta de dos etapas. En la primera, de gasto, la glucosa se fosforila dos veces y se rompe en dos moléculas de tres carbonos, consumiendo dos ATP. En la segunda, de rendimiento, esas moléculas se oxidan y se desfosforilan, produciendo cuatro ATP por fosforilación a nivel de sustrato y dos $\mathrm{NADH}$.



$\mathrm{C_6H_{12}O_6} + 2\,\mathrm{NAD^+} + 2\,\mathrm{ADP} + 2\,\mathrm{P_i} \longrightarrow 2\ \text{pir\'uvico} + 2\,\mathrm{NADH} + 2\,\mathrm{ATP}$

Al principio de la ruta participan la glucosa, el ATP —como donador de fosfatos—, el $\mathrm{NAD^+}$, el ADP y el fosfato inorgánico. Al final se obtienen dos moléculas de ácido pirúvico, dos de $\mathrm{NADH}$ y un balance neto de dos ATP.

Se produce en el citosol o hialoplasma, fuera de todo orgánulo. Y es una ruta catabólica, porque degrada una molécula compleja en otras más sencillas, la oxida y libera energía que se conserva como ATP.

$\textbf{b) (1 punto) Describe con la ayuda de un dibujo o esquema en qué consiste la gluconeogénesis. Indica las moléculas que participan al principio y al fin de la ruta, en qué lugar de la célula se produce y si es anabólica o catabólica.}$

La gluconeogénesis es la síntesis de glucosa a partir de precursores que no son glúcidos. Su finalidad es mantener la glucemia cuando las reservas de glucógeno se agotan, en el ayuno prolongado o tras un ejercicio intenso, porque hay tejidos —el cerebro y los glóbulos rojos— que dependen casi exclusivamente de la glucosa.

Recorre en sentido inverso el camino de la glucólisis, pero no es su reflejo exacto: tres de los pasos de la glucólisis son irreversibles, y la gluconeogénesis los salva mediante cuatro enzimas propias que siguen un rodeo distinto.



Al principio de la ruta participan los precursores —ácido láctico procedente del músculo, aminoácidos glucogénicos, glicerina de las grasas y ácido pirúvico—, junto con ATP, GTP y $\mathrm{NADH}$. Al final se obtiene glucosa. Sintetizar una molécula cuesta seis ATP, frente a los dos que rinde degradarla: la diferencia es el precio de ir cuesta arriba.

Se produce principalmente en el hígado, y en menor medida en la corteza renal. Dentro de la célula transcurre sobre todo en el citosol, aunque su primer paso, la conversión del piruvato en oxalacetato, tiene lugar en la matriz mitocondrial.

Es una ruta anabólica, porque construye una molécula compleja a partir de otras sencillas, mediante reacciones de reducción, y consume energía.

$\textbf{c) (0.5 puntos) ¿Pueden darse simultáneamente ambas rutas o son incompatibles? Razona tu respuesta.}$

No pueden darse a la vez en la misma célula y en el mismo momento: son incompatibles, y de hecho están reguladas justamente para no coincidir.

La razón es que si ambas funcionaran simultáneamente se degradaría glucosa por un lado y se volvería a fabricar por otro, sin ningún resultado neto salvo el consumo inútil de ATP. Es lo que se llama un ciclo fútil.

Precisamente para evitarlo, la célula regula de forma recíproca las enzimas propias de cada ruta: los mismos efectores que activan una inhiben la otra. Cuando hay abundancia de energía, la relación ATP/AMP alta frena la glucólisis y favorece la gluconeogénesis; cuando falta, ocurre lo contrario. Hormonalmente, la insulina estimula la glucólisis y el glucagón la gluconeogénesis.

Que las dos rutas no sean exactamente la misma recorrida al revés, sino que difieran en tres pasos catalizados por enzimas distintas, es lo que hace posible esa regulación independiente. Cabe añadir que sí pueden coexistir en el organismo, pero en tejidos diferentes: durante el ejercicio intenso el músculo hace glucólisis y produce lactato, mientras el hígado hace gluconeogénesis a partir de ese mismo lactato, en lo que se conoce como ciclo de Cori.