Metabolismo de carbohidratos - Por Gus Fallas y Chris Bauer · PDF fileAlgunas vías...

Metabolismo de

carbohidratos

Marijose Artolozaga Sustacha, MSc

Funciones del metabolismo:

• Obtener energía

• Convertir los nutrientes en sustancias asimilables por las células

• Proporcionar al organismo las moléculas que requiere:

– Estructurales

– Funcionales

Categorías del metabolismo

Anabolismo:

• Síntesis

• Consume energía y poder reductor

• Vías divergentes

Catabolismo:

• Degradación

• Genera energía y poder reductor

• Vías convergentes en una común

Vías anfibólicas: ej. Ciclo de Krebs

• Produce poder reductor y energía (GTP)

• Intermediarios son sustrato para síntesis

Algunas vías metabólicas

AnabólicasSíntesis

Síntesis de

• ác. grasos– Triglicéridos

– Glicerofosfolípidos

• Colesterol

• Gluconeogénesis

• Glucogenogénesis

CatabólicasDegradación

• b-oxidación de ác. grasos

• Glicólisis- Descarboxilación oxidativa

- Fermentación

• Glucogenólisis

• Vía de las pentosas-P

•Proteínas y aminoácidos

•Lípidos

•Carbohidratos:

Anfibólica:Ciclo de

Krebs

- Algunas vías metabólicas:- Acetil CoA: Metabolito central en el metabolismo energético

Acetil CoA

Proteínas

Aminoácidos

Glucosa

Grasas

Ác. grasos

Ciclo de Krebs

Cadena respiratoria

CO2 H2O ATP

Aminoácidos

Ác. grasos

Colesterol

Esteroides

Cuerpos cetónicos

Glucógeno

Proteínas

Vías Catabólicas

VíasCatabólicas

VíasAnabólicas

Acetil CoA

Síntesis de ATP

• A nivel de sustrato

• En la cadena respiratoria

• ATP se produce en las vías catabólicas *

• ATP se utiliza en las vías anabólicas

* poder reductor formado en las vías catabólicas ATP en la cadena respiratoria

Metabolismo de carbohidratos

Glucogenólisis Gluconeogénesis

Glucogenogénesis

• Diferente según el tejido

Metabolismo de carbohidratos

• Diferente según el tejido

Metabolismo de carbohidratos

• Diferente según el tejido

Metabolismo de carbohidratos

• Diferente según el tejido

Metabolismo de carbohidratos

GLICÓLISIS

Glicólisis

• Vía catabólica

• Función principal= obtener energía

• En el citoplasma

• En todos los tejidos

– Única forma de obtener energía para:

• Eritrocitos

• Médula adrenal

• Cerebro

• Espermatozoides Otros carbohidratos se incorporan en diferentes puntos de la glicólisis

OJO

Intermediarios de la

glicólisis en vías

biosintéticas

Glicólisis

Tres tipos de transformaciones:

• Degradación del esqueleto de C de la glucosa

1 Glucosa 2 Piruvato

• Fosforilación a nivel de sustrato

ADP + Pi ATP

• Formación de poder reductor

(transferencia de H al NAD+ NADH )

Glicólisis

Dos fases

• Fase preparatoria, de inversión:

gasta 2 ATP

• Fase retributiva:

produce 4 ATP y 2 NADH

Neto:

produce 2 ATP y 2 NADH

Glicólisis

Glicólisis: fase preparatoria

Glicólisis: fase preparatoria

Reacciones claves:

• irreversibles

• endergónicas

• Enzimas reguladas

• necesitan Mg++

Fosfohexosa

isomerasa

(Mg++)

(Mg++)

1°- Hexoquinasa:

la Glucosa-6-P no puede

salir de la célula

Glicólisis: fase retributiva

Glicólisis: fase retributiva

(Mg++)

(Mg++, K+)

(Mg++)

Fosforilación

a nivel de sustrato

Regulación de la glicólisis

• Regulación para mantener la [ATP] constante en las células (efecto Pasteur)

• Regulación:

– Endocrina

• Hormonas (se verá en otro capítulo)

– Alostérica

• Activadores e inhibidores alostéricos de enzimas clave

– Diferentes isoenzimas según el tejido

• Diferentes funciones o necesidades

Regulación de la glicólisis

Regulación alostérica:

• Fosfofructoquinasa-1

– Inhibidores alostéricos:

• ATP

• citrato

– Activadores alostéricos:

• ADP, AMP

• Fructosa-2,6-diP

Glucagón

(hormona hiperglicemiante)

PKA

Fosfofructoquinasa 2

Glucagón inhibe la glicólisis

Regulación de la glicólisis

Regulación alostérica:

• Fosfofructoquinasa-1:

– 2 sitios catalíticos - sustratos:

• ATP

• Fructosa-6-P

– 2 sitios inhibidores:

• ATP

• citrato y otros aniones

– 2 sitios activadores:

• AMP

• Fructosa 2,6-diP

Regulación de la glicólisis

Regulación alostérica:

• Piruvato Quinasa

– Inhibidores alostéricos:

• ATP

• acetil CoA y ácidos grasos

(Son alimentadores del ciclo de Krebs y

producirían ATP>> no se necesita más)

(Mg++, K+)

Regulación de la glicólisis

Regulación alostérica:

• Hexoquinasa

– Inhibidor alostérico:

• Glucosa-6-P

• Glucoquinasa

– No es inhibida por su producto

(Si la G-6-P no entra en glicólisis se acumula y se

inhibe esta enzima)

(Mg++)

Regulación de la glicólisis

Diferentes isoenzimas:

• Hexoquinasa:

– Todas las células

– afinidad (Km 0,1mM)

– actividad inc en ayunas (4mM)

• Glucoquinasa:

– Hígado

– afinidad (Km 10mM)

– Sólo tiene actividad cuando [glucosa]

– Su síntesis se aumenta por insulina

Glucógeno:

reserva de

glucosa

Regulación de la glicólisis

Después de la glicólisis:

Destino del piruvato y el NADH:

• Descarboxilación oxidativa y ciclo de Krebs:

+ energía

• Fermentación:

– Alcohólica

– Láctica

O2

O2

•Fermentación: O2

• En condiciones anaeróbicas

• Permite recuperación del NAD+

Se puede seguir obteniendo ATP

•Fermentación etílica: O2

Ocurre en:

– Levaduras

– Otros microorganismos

– Algunas plantas

NO en animales superiores

Esta enzima SÍ la tenemos:

para la desintoxicación del alcohol

•Fermentación láctica: O2

Ocurre en:

– Eritrocitos

• No tienen mitocondrias!

– Músculo esquelético

• Arratonamientos!

– Lactobacilos

– Estreptococos

• [ácido láctico] pH

• Cortan la leche = desnaturalizan la caseína yogur, quesos

•Fermentación láctica: O2

• El ácido láctico se transporta fuera de las células

• y acidifica la sangre acidosis láctica

Arratonamientos:

• Músculo esquelético – ejercicio intenso:

• [ácido láctico] pH no puede seguir

• [lactato] acumulado cristalización (“agujetas”)

• Recuperación:

lactato-sangre-hígado-gluconeogénesis-glucosa… C. de Cori

•Fermentación láctica: O2

Destino del lactato:

• Ciclo de Cori • Eritrocitos

• Músculos

• Hígado

Destino del lactato:

• Algunas células pueden usar el lactato como combustible:

• vuelven a transformar el lactato en piruvato

Ciclo de Krebs mucha energía

• Ej. corazón• Actividad muscular continua y rítmica

• Metabolismo aeróbico

• Pequeñas cantidades de glucógeno y fosfocreatina

Ejemplo de cooperación metabólica entre el

músculo esquelético y el hígado

La acumulación de lactato y la disminución

del pH disminuyen su eficiencia

Luego de un periodo de actividad intensa la

respiración profunda continúa para la

fosforilación oxidativa y producción de ATP

usado en gluconeogénesis a partir de lactato

•Descarboxilación oxidativa

• En la matriz mitocondrial

• Irreversible

• Insulina, Ca++ intracelular

• NADH, acetil CoA

O2

ATP

Ciclo de KrebsCadena respiratoria

• Complejo Piruvato DH

5 coenzimas

Deficiencia de piruvato deshidrogenasa:

• Causa más común de acidosis láctica

• El encéfalo depende del ciclo de Krebs para obtener energía

• Desde formas graves fulminantes hasta leves como ataxia episódica

• No hay tratamiento pero la dieta cetógena es beneficiosa

•Descarboxilación oxidativa

Efecto Pasteur

Pasteur demostró en levaduras: (También ocurre en músculo)

Que se consume +++ glucosa en condiciones anaeróbicas que en condiciones aeróbicas………….?

• ATP producido / 1 glucosa:

en anaerobiosis << en aerobiosis

• Se necesita +++ glucosa para conseguir la misma [ATP] (unas 15-18 veces más!)

Balance energético de la glicólisis

• 2 ATP

• 2 NADH + H+

– En la cadena respiratoria serían 2x2,5 = 5 ATP más

PERO…

El NADH no tiene transportadores para entrar a la mitocondria debe usar Lanzaderas.

O2

Balance energético de la glicólisis

• Lanzadera Glicerol-3-P

• intercambia NADH por FADH2

2x1,5 = sólo 3 ATP más

• Es la lanzadera principal

en la mayoría de los tejidos

O2

Balance energético de la glicólisis

• Lanzadera Malato-Aspartato

– Queda en forma de NADH 2x2,5 = 5 ATP más

– En muchos tejidos

O2

Balance energético de la glicólisis

• 2 ATP

• 2 NADH + H+

– En la cadena respiratoria serán:

• 5 ATP más si se utiliza la lanzadera malato-aspartato

• 3 ATP más si se utiliza la lanzadera de glicerol-3-P

TOTAL:

• 2 en condiciones anaeróbias

• 5 - 7 ATP en condiciones aerobias(…más los que se obtengan en el ciclo de Krebs)

O2

O2

O2