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Durante la gluconeogénesis. ¿Qué enzima se cataliza la carboxilación del piruvato y Cuál es el cofactor impresindible para esta reacción?
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| En el piruvato carboxilasa cataliza la carboxilacion del peruvato a oxaloacetato en la mitocondria, utilizando la biotina como su coenzima. Ya que esta reacción requerira ATP y se activara al aumentar los neveles de acetil-CoA. |
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¿Qué sucede con el oxaloacetato en la gluconeogénesis y qué molécula energética se requiere en este paso?
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| El oxaloacetato se convierte en fosfoenolpiruvato por la acción del fosfoenolpiruvato carboxiquinasa. Y este requiere la GTP que es su fuente de energía para impulsar la descarboxilación y fosforilisación simultánea. |
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¿Cuál es la enzima responsable de la hidrólisis de fructosa-1,6-bisfosfato y cómo se regula esta reacción?
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| La fructosas1,6-bisfosfatasa cataliza la conversión de fructosa-1,6-bisfosfato en fructosa-6-fosfato, libreando asiun fosfato. Y esta es una importante enzima que es inhibida por AMP, que es el indicador de bajo estado energetico, y tambien por la fructosa2-6-bisfosfato, que es el principal modulador aloestérico que va a promover la glucolisis e inhibe la gluconeogenesis. |
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¿Cuál es la enzima reguladora clave que cataliza la conversión de piruvato a oxaloacetato en la gluconeogénesis?
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La piruvato carboxilasa es la enzima reguladora clave que cataliza la conversión de piruvato en oxaloacetato durante la gluconeogénesis. Esta reacción ocurre en la mitocondria y es esencial para permitir la posterior síntesis de glucosa. La piruvato carboxilasa requiere biotina como cofactor y su actividad es estimulada por niveles elevados de acetil-CoA, indicando que hay suficiente energía para la producción de glucosa. Esta regulación garantiza que la gluconeogénesis solo se active cuando las reservas energéticas del organismo son adecuadas.
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¿Qué enzima reemplaza a la fosfofructoquinasa-1 (PFK-1) de la glucólisis en la gluconeogénesis, y cuál es su regulación principal?
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En la gluconeogénesis, la enzima que reemplaza a la fosfofructoquinasa-1 (PFK-1) de la glucólisis es la fructosa-1,6-bisfosfatasa (FBPasa-1). Esta enzima cataliza la reacción de conversión de fructosa-1,6-bisfosfato a fructosa-6-fosfato, un paso irreversible que es fuertemente regulado. La fructosa-1,6-bisfosfatasa es inhibida por concentraciones elevadas de AMP y fructosa-2,6-bisfosfato, los cuales indican un estado energético bajo, y es estimulada por niveles altos de ATP, reflejando una disponibilidad energética suficiente para la síntesis de glucosa.
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¿Qué enzima de la gluconeogénesis cataliza la conversión de oxaloacetato en fosfoenolpiruvato (PEP), y qué requiere para su actividad?
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La conversión de oxaloacetato en fosfoenolpiruvato (PEP) durante la gluconeogénesis es catalizada por la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEPCK). Esta enzima realiza una reacción de descarboxilación y fosforilación que requiere GTP como fuente de energía para transferir el grupo fosfato. La expresión de la PEPCK es regulada a nivel transcripcional y aumenta en respuesta a hormonas como el glucagón y el cortisol, que actúan elevando los niveles intracelulares de AMPc. Esta regulación asegura que la gluconeogénesis se active principalmente en condiciones de ayuno.
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¿Qué enzima cataliza el paso final de la gluconeogénesis y cómo se regula?
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El paso final de la gluconeogénesis es catalizado por la glucosa-6-fosfatasa, una enzima que convierte la glucosa-6-fosfato en glucosa libre, permitiendo su liberación al torrente sanguíneo. Esta enzima se encuentra localizada en la membrana del retículo endoplásmico, especialmente en las células hepáticas y renales. La actividad de la glucosa-6-fosfatasa es regulada principalmente por señales hormonales como el glucagón y el cortisol, que incrementan su expresión en estados de ayuno prolongado, asegurando así el mantenimiento de la glucosa plasmática en situaciones de déficit energético.
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¿En qué condiciones fisiológicas se activa la gluconeogénesis?
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La gluconeogénesis se activa durante:
Ayuno prolongado (cuando disminuyen las reservas de glucógeno).
Ejercicio intenso (por alta demanda de glucosa en músculo).
Estrés metabólico (trauma, infecciones graves).
Su finalidad es mantener los niveles adecuados de glucosa en sangre
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¿Qué relación tiene la gluconeogénesis con la diabetes mellitus?
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| En diabetes mellitus tipo 2, la gluconeogénesis hepática está desregulada y contribuye a la hiperglucemia crónica. A pesar de la resistencia a la insulina, el hígado sigue produciendo glucosa de manera inadecuada. |
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¿Qué inhibidor farmacológico afecta la gluconeogénesis?
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| La metformina, un fármaco antidiabético, inhibe la gluconeogénesis hepática al activar AMPK y disminuir la expresión de enzimas gluconeogénicas. Esto ayuda a reducir los niveles de glucosa en sangre en pacientes con diabetes tipo 2. |
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¿Por qué es clínicamente importante la gluconeogénesis en recién nacidos?
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| La gluconeogénesis es crucial para mantener la glucemia en recién nacidos, especialmente después de la caída del aporte de glucosa al nacer. Deficiencias en este proceso pueden llevar a hipoglucemia neonatal severa, con riesgo de daño neurológico. |
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¿Cuáles son las principales enzimas reguladoras de la gluconeogénesis?
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Piruvato carboxilasa (mitocondrial, activada por acetil-CoA)
¿Qué hace?
Convierte piruvato en oxaloacetato en la mitocondria. Este es el primer paso para empezar la gluconeogénesis.
¿Por qué es reguladora?
Porque solo se activa cuando hay mucho acetil-CoA (producto de la beta-oxidación de grasas).
Esto tiene lógica: si hay mucha grasa quemándose, hay energía disponible, entonces conviene fabricar glucosa para otros tejidos (como el cerebro o los glóbulos rojos).
Acetil-CoA funciona como una señal de: “¡Hey! No necesitamos hacer más energía ahora, vamos a guardar glucosa para el cuerpo”. |
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¿Qué papel tiene la gluconeogénesis en un ayuno de larga duración (inanición)?
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En un ayuno de larga duración (inanición), la gluconeogénesis hepática y renal aporta una síntesis de glucosa sostenida que mantiene la concentración de glucosa sanguínea, con lo que se asegura la disponibilidad de glucosa para estos tejidos y para el cerebro, y los eritrocitos que requieren un aporte continuo. |
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¿En qué tejidos se presenta la gluconeogénesis? ¿Cuáles sitios subcelulares están involucrados? ¿Cuál tejido es el principal sitio de la gluconeogénesis en un ayuno de corta duración?
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La gluconeogénesis se presenta en el hígado y en los riñones; la mayoría de las reacciones se presenta en el citosol. Sin embargo, la enzima que cataliza la reacción 1 (PC) está en la matriz mitocondrial, la enzima que cataliza la reacción 2 (PEPCK) tiene isozimas citosólicas y mitocondriales, y la enzima que cataliza la reacción 4 (glucosa6-fosfotasa) esta presente en la membrana del retículo endoplásmico (RE). El hígado es el sitio principal en un ayuno de corta duración.
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¿Cómo influye el cociente NADH/NAD+ en la gluconeogénesis hepático?
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Un cociente elevado favorece la conversión de oxalacetato o malato para su transporte mitocondrial y su posterior conversión a fosfoenolpiruvato. |
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¿Qué defecto metabólico enzimático impide la conversión de oxaloacetato en fosfoenolpiruvato en la gluconeogénesis, y qué manifestaciones clínicas produce?
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| El defecto metabólico se produce por la deficiencia de fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEPCK), una enzima esencial para la conversión de oxaloacetato en fosfoenolpiruvato durante la gluconeogénesis. Clínicamente, esta deficiencia se presenta con hipoglucemia severa, acidosis láctica y en algunos casos, hepatomegalia. El organismo no puede mantener niveles adecuados de glucosa durante el ayuno, lo cual puede derivar en crisis metabólicas graves si no se detecta y maneja oportunamente con soporte nutricional y control de la hipoglucemia. |
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¿Cómo afecta la deficiencia de glucosa-6-fosfatasa la capacidad gluconeogénica y qué enfermedad rara está asociada?
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La deficiencia de glucosa-6-fosfatasa afecta directamente el paso final de la gluconeogénesis y del glucógeno, impidiendo la liberación de glucosa libre a la sangre. Esto causa la enfermedad de Von Gierke (glucogenosis tipo I), que se caracteriza clínicamente por hipoglucemia severa en ayuno, hepatomegalia y acidosis láctica. Los pacientes dependen estrictamente de la ingesta continua de carbohidratos para evitar crisis hipoglucémicas, ya que su hígado no puede exportar glucosa de manera adecuada. |
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¿Qué efecto tiene la metformina sobre la gluconeogénesis hepática en el tratamiento de la diabetes tipo 2?
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La metformina reduce la gluconeogénesis hepática principalmente al inhibir la actividad del complejo I de la cadena respiratoria mitocondrial, disminuyendo así los niveles de ATP en las células hepáticas. Esta disminución energética activa AMPK (proteína quinasa activada por AMP), lo que lleva a una inhibición indirecta de la expresión de enzimas gluconeogénicas como PEPCK y glucosa-6-fosfatasa. El efecto clínico principal es la reducción de la hiperglucemia en ayuno sin aumentar la secreción de insulina, disminuyendo también el riesgo de hipoglucemia. |
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¿Qué efecto tiene la absorción intestinal de aminoácidos sobre la activación de la gluconeogénesis en estados de ayuno?
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| Durante el ayuno, la absorción intestinal de aminoácidos provenientes de proteínas dietéticas disminuye progresivamente. Sin embargo, los aminoácidos endógenos liberados por el catabolismo muscular, especialmente alanina y glutamina, son transportados al hígado donde sirven como precursores esenciales para la gluconeogénesis. De esta manera, la absorción y disponibilidad de aminoácidos es crucial para sostener la producción de glucosa hepática, permitiendo mantener la normoglucemia cuando las reservas de glucógeno hepático se han agotado. |
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¿Cómo influye la absorción de glicerol derivado de la degradación de triglicéridos en la gluconeogénesis?
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| El glicerol, producto de la lipólisis de triglicéridos en el tejido adiposo, es absorbido y transportado al hígado, donde es fosforilado por la glicerol quinasa a glicerol-3-fosfato, y posteriormente convertido en dihidroxiacetona fosfato (DHAP), un intermediario de la gluconeogénesis. La absorción eficiente de glicerol es especialmente importante durante ayunos prolongados, ya que proporciona un sustrato clave para la generación de glucosa, contribuyendo a evitar la hipoglucemia severa. |
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