Síntesis de ácidos grasos: Comienza con la conversión de acetil-CoA en malonil-CoA por la acción de la enzima acetil-CoA carboxilasa. Luego, el malonil-CoA se une a un grupo acil-CoA para formar ácidos grasos más largos en una serie de reacciones catalizadas por complejos de ácido graso sintasa.

Biosíntesis de aminoácidos derivados del alfa-cetoglutarato: Dependen de la conversión del alfa-cetoglutarato en los aminoácidos específicos mediante una serie de reacciones enzimáticas. Por ejemplo, el glutamato se forma directamente a partir del alfa-cetoglutarato, mientras que otros aminoácidos como la prolina y la arginina requieren múltiples pasos intermedios.

Hay dos tipos principales de puntos de regulación de vías metabólicas:

• Regulación alostérica

• Regulación por retroalimentación

1. Glucógeno Fosforilasa (EC 2.4.1.1)

   - Clase: Transferasas

   - Función: Cataliza la ruptura de los enlaces glucosídicos alfa-1,4 del glucógeno mediante la adición de un grupo fosfato (proceso conocido como fosforólisis), liberando así glucosa-1-fosfato. Es la enzima clave que inicia la glucogenólisis.

2. Fosfoglucomutasa (EC 5.4.2.2)

   - Clase: Isomerasas

   - Función: Convierte glucosa-1-fosfato en glucosa-6-fosfato. Esta transformación es necesaria para que la glucosa-6-fosfato pueda ser utilizada en otras rutas metabólicas o para que pueda ser desfosforilada y exportada a la sangre.

3. Glucosa-6-fosfatasa (EC 3.1.3.9)

   - Clase: Hidrolasas

   - Función: Se encuentra principalmente en el hígado y es responsable de la desfosforilación de glucosa-6-fosfato a glucosa, la cual puede ser liberada al torrente sanguíneo. Esta enzima es crucial en el proceso de mantenimiento de los niveles de glucosa en sangre.

4. Glucógeno Debranching Enzyme (Desramificadora de glucógeno)

   - Clase: Hidrolasas

   - Función: Esta enzima tiene una doble función: actúa como una 4-alfa-glucanotransferasa, que transfiere trímeros de glucosa desde una rama a otra, y como una alfa-1,6-glucosidasa, que hidroliza los enlaces alfa-1,6 en los puntos de ramificación, liberando glucosa libre.

5. Branching Enzyme (Ramificadora de glucógeno) (EC 2.4.1.18)

   - Clase: Transferasas

   - Función: Aunque su papel principal es durante la síntesis de glucógeno (glucogénesis), es importante mencionarla ya que facilita la formación de enlaces alfa-1,6 que serán puntos de ramificación en la molécula de glucógeno, que luego serán objetivos de la desramificadora en el proceso de glucogenólisis.

Estas enzimas trabajan en conjunto para descomponer el glucógeno almacenado en glucosa que el cuerpo puede utilizar rápidamente. La regulación de estas enzimas es clave en la respuesta del cuerpo a diferentes demandas energéticas, y están sujetas a complejos mecanismos de control por hormonas como la insulina y el glucagón.

1. Acetil-CoA Carboxilasa (EC 6.4.1.2)

   - Clase: Ligasas

   - Función: Cataliza la carboxilación de acetil-CoA a malonil-CoA, utilizando biotina como cofactor y bicarbonato como fuente de CO2. Este paso es el primer paso limitante de velocidad y uno de los puntos de regulación clave en la síntesis de ácidos grasos.

2. Ácido Graso Sintasa (FAS, por sus siglas en inglés)

   - Clase: Multienzimático que incluye varias actividades:

     - Beta-cetoacil-ACP sintasa (Condensación)

     - Beta-cetoacil-ACP reductasa

     - Beta-hidroxiacil-ACP dehidratasa

     - Enoil-ACP reductasa

   - Función: Este complejo enzimático cataliza la adición repetida de unidades de carbono (provenientes del malonil-CoA) al creciente ácido graso. Los pasos involucran la condensación de unidades de acetil y malonil, seguido por reducciones y deshidratación para elongar la cadena del ácido graso.

3. Malonil-CoA:ACP Transacilasa (parte de FAS)

   - Clase: Transferasas

   - Función: Transfiere el grupo malonil del malonil-CoA al portador de proteínas acilo (ACP) para la síntesis de ácidos grasos.

4. Ácido Graso Acil-CoA Desaturasas (varios tipos EC 1.14.19.x)

   - Clase: Oxidorreductasas

   - Función: Introduce dobles enlaces en las cadenas de ácidos grasos saturados. Estas enzimas son cruciales para la producción de ácidos grasos insaturados.

5. Tioesterasa (a veces presente en el complejo FAS)

   - Clase: Hidrolasas

   - Función: Libera el ácido graso maduro del complejo sintasa, generalmente después de alcanzar una longitud específica de cadena.

Estas enzimas trabajan coordinadamente para sintetizar ácidos grasos a partir de moléculas más pequeñas, en un proceso que es crítico para la producción de lípidos que se utilizarán como componentes estructurales de las membranas celulares, fuente de energía y mediadores en procesos biológicos. La síntesis de ácidos grasos es rigurosamente regulada, particularmente por señales hormonales y nutricionales, para ajustarse a las necesidades energéticas y metabólicas del cuerpo.

1. Glutamato Deshidrogenasa (EC 1.4.1.2)

   - Clase: Oxidorreductasas

   - Función: Cataliza la reacción reversible de alfa-cetoglutarato a glutamato mediante la adición de un grupo amino. Esta enzima puede utilizar NAD⁺ o NADP⁺ como cofactor para la reoxidación del NADH o NADPH generado en la reacción.

2. Glutamina Sintetasa (EC 6.3.1.2)

   - Clase: Ligasas

   - Función: Cataliza la síntesis de glutamina a partir de glutamato y amoníaco en una reacción dependiente de ATP. La glutamina es un transportador de nitrógeno vital en muchos procesos metabólicos y biosintéticos.

3. Glutamato 5-Kinasa (EC 2.7.2.11) y Pirrolina-5-carboxilato Reductasa (EC 1.5.1.2)

   - Clase: Transferasas y Oxidorreductasas respectivamente

   - Función: Estas dos enzimas trabajan en secuencia para convertir el glutamato en prolina. La glutamato 5-kinasa fosforila glutamato para formar gamma-glutamil fosfato, que luego se reduce a pirrolina-5-carboxilato y finalmente a prolina.

4. Ornitina Transcarbamilasa (EC 2.1.3.3)

   - Clase: Transferasas

   - Función: Cataliza la síntesis de citrulina a partir de ornitina (que puede ser formada a partir de glutamato) y carbamoil fosfato en el ciclo de la urea, donde la citrulina puede convertirse posteriormente en arginina.

5. Argininosuccinato Sintetasa (EC 6.3.4.5) y Argininosuccinato Liase (EC 4.3.2.1)

   - Clase: Ligasas y Liases respectivamente

   - Función: Estas enzimas están implicadas en la síntesis de arginina. La argininosuccinato sintetasa cataliza la condensación de citrulina y aspartato para formar argininosuccinato, que luego es escindido por la argininosuccinato liase para producir arginina y fumarato.

Estas enzimas son fundamentales en la ruta metabólica que convierte el alfa-cetoglutarato en aminoácidos esenciales y no esenciales. La regulación de estas enzimas es crucial para mantener el balance adecuado de aminoácidos necesarios para la síntesis proteica y otros procesos metabólicos.

La gluconeogénesis y la glucogenólisis son las dos vías esenciales para la homeostasis de la glucosa. La Figura 5.1 ilustra el marco de tiempo y el solapamiento de la glucogenólisis y la gluconeogénesis. Estas vías se activan casi simultáneamente cuando la relación insulina a glucagón se reduce suficientemente. Con el tiempo, la dependencia de los caminos cambia.

Los pasos de la glucogenólisis

La glucogenólisis comienza por la acción de la glucógeno fosforilasa (EC 2.4.1.1), un homodímero que para su actividad requiere necesariamente de la presencia de piridoxal-5-fosfato, un derivado de piridoxina o vitamina B6.

La enzima cataliza la escisión fosforolítica del enlace glicosídico α- (1,4), liberando moléculas de glucosa una a la vez desde los extremos no reductores, es decir, los extremos con un grupo 4′-OH libre, de las ramificaciones externas. Esta reacción, que no consume ATP sino un ortofosfato, produce glucosa 1-fosfato.

La síntesis de ácidos grasos generalmente se lleva a cabo a través de la ruta de la síntesis de ácidos grasos de cadena larga (FAS), que consta de varias etapas en las que se agregan unidades de acetil-CoA al grupo carboxilo de una molécula de malonil-CoA. Cada ciclo de elongación de ácidos grasos implica una serie de reacciones catalizadas por enzimas específicas, incluyendo la condensación, reducción, deshidratación y reducción de nuevo (conocido como la secuencia de reacciones de la sintasa de ácidos grasos).

En general, el ciclo de elongación de ácidos grasos se repite varias veces para producir ácidos grasos de cadena larga. Además, al principio de la síntesis, hay reacciones para la formación de malonil-CoA a partir de acetil-CoA.

En resumen, aunque el número exacto de reacciones puede variar, la ruta de síntesis de ácidos grasos puede comprender aproximadamente 20 a 30 reacciones en total.

Etapas y reacciones

La mayor parte de los estudios realizados respecto a la síntesis de ácidos grasos involucra los hallazgos realizados en el modelo bacteriano, no obstante, los mecanismos de síntesis de los organismos eucariotas también han sido estudiados con cierta profundidad.

Es importante mencionar que el sistema ácido graso sintasa tipo II se caracteriza porque todos los intermediarios acil graso se unen covalentemente a una proteína acídica de pequeño tamaño conocida como la proteína transportadora de acilo (ACP), que los transporta de una enzima a la siguiente.

La cantidad exacta de reacciones puede variar dependiendo de los organismos y las condiciones específicas, ya que pueden existir variaciones en las vías metabólicas. Sin embargo, de manera general, podemos mencionar que la ruta de biosíntesis de estos aminoácidos involucra varias etapas en las que se realizan reacciones específicas de transaminación, desaminación, carboxilación, entre otras.

Para darte una idea aproximada, podríamos decir que la síntesis de cada uno de estos aminoácidos implica al menos unas pocas reacciones clave, lo que podría sumar un total de alrededor de 10 a 15 reacciones en total para la ruta biosintética completa.