Bolilla 4Bolilla 4METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS:

• Digestión y absorción de hidratos de carbono.

•Ingreso de la glucosa a la célula. Transportadores.

•Glucólisis y su regulación.

•Metabolismo de fructosa, galactosa, etanol y sorbitol.

•Lanzadera del glicerofosfato.

LIC. NUTRICIÓN – ANALISTA BIOLÓGICOLIC. NUTRICIÓN – ANALISTA BIOLÓGICO QCA. BIOLÓGICA QCA. BIOLÓGICA

PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN 

GLICÓLISIS

DIGESTIÓN y ABSORCIÓN

VIA GLICOLÍTICA VIA GLICOLÍTICA (Ruta de Embden – Meyerhof) (Ruta de Embden – Meyerhof)

GLUCOSA

PIRUVATO

ADP

ADP

NAD+

ADP

ADP

Hexoquinasa

Isomerasa

Fosfofructo quinasa

Aldolasa

Glicer.deshidrog

P-Glicerato quinasa

Mutasa

Enolasa

Piruvato quinasa

2 X 3C

FASE I. (Reacciones 1-5).

FASE PREPARATORIAFASE PREPARATORIA

Fosforilación de glucosa

Fragmentación de glucosa para dar 2 triosas

Gasto de energía, se consumen 2 ATP

Se recogen esqueletos carbonados de otros

monosacáridos

H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

OH

H H O

OH

H

OHH

OH

CH2OPO32

H

OH

H

23

4

5

6

1 1

6

5

4

3 2

ATP ADP

Mg2+

glucose glucose-6-phosphate

Hexokinase

* La glucosa es fosforilada en el carbono 6

Fosforilación de la glucosa•Paso inicial de todas las vías de utilización de monosacáridos

•Impide la salida de Glucosa de la célula

HEXOQUINASA

GLUCOSA GLUCOSA-6-P

HexoquinasasHexoquinasas(fosforilan Glucosa)(fosforilan Glucosa)

Isoenzimas I, II, III

Isoenzima IV oGlucoquinasa

- Enzimas constitutivas- Son inespecíficas-Km Glu pequeños, 0.01-0.1 mM (alta afinidad) -Son inhibidas por su producto-Tejidos extrahepáticos

- Es inducible - Muy específica, solo D-Glucosa- Km Glu >10 mM (baja afinidad)- No es inhibida por el producto- Hígado y células beta del páncreas

Hexoquinasas Hexoquinasas ¿cuándo ¿cuándo

actúan?actúan?Importancia fisiológicaImportancia fisiológica

Isoenzimas I, II, III

Isoenzima IV oGlucoquinasa

Km Glu pequeños: -continuo uso de Glucosa por las células-provisión de Energía permanente-no modifican su actividad por cambios en la glucemia

Km Glu >10 mM:-modifica su actividad con cambios en la glucemia:

[Glu] normal: baja actividad [Glu] elevada (después de una comida): aumenta la actividad

-Es inducible por insulina

[Glu] normal en sangre (“glucemia”) 5,0 mM

Reacción 2. Isomerización

Conversión de G-6-P (isómero aldosa) a fructosa-6-fosfato (F-6-P, isómero cetosa) Enzima: Fosfogluco-isomerasa

H O

OH

H

OHH

OH

CH2OPO32

H

OH

H

1

6

5

4

3 2

CH2OPO32

OH

CH2OH

H

OH H

H HO

O6

5

4 3

2

1

glucosa-6-fosfato fructosa-6-fosfato Fosfoglucoisomerasa

Mg2+ o Mn2+

Reacción 3. Consumo del segundo ATP

Enzima: fosfofructoquinasa Fosforilación de F-6-P para formar Fructosa-1,6-bifosfato (FBP)Reacción irreversible

CH2OPO32

OH

CH2OH

H

OH H

H HO

O6

5

4 3

2

1 CH2OPO32

OH

CH2OPO32

H

OH H

H HO

O6

5

4 3

2

1

ATP ADP

Mg2+

fructosa-6-fosfato fructosa-1,6-bisfosfato

Fosfofructoquinasa

La Fosfofructoquinasa es una enzima alostérica y esta reacción es el principal sitio de control de la velocidad

de la vía glicolítica.

Reacción 4. Formación de triosas fosfato

-Enzima: aldolasa -Rotura de F-1,6-BP en dos triosas: el gliceraldehído-3-fosfato (GAP) y la dihidroxiacetona fosfato (DHAP)

Dos moléculas de 3 carbonos

6

5

4

3

2

1 C H 2 O P O 32

C

C

C

C

C H 2 O P O 32

O

H O H

H O H

H O H

C H 2 O P O 32

C

C H 2 O H

O

C

C

C H 2 O P O 32

H O

H O H+

fructosa - 1,6 - bisfosfato

Aldolasa

dihidroxiacetona gliceraldehído - 3 - fosfato fosfato

1

2

3

4

5

6

Reacción 5. Isomerización

Sólo uno de los productos, el GAP, continúa la vía glucolítica. La interconversión entre éste y la DHAP es catalizada por la Triosa fosfato isomerasa

Dos moléculas de 3 carbonos

6

5

4

3

2

1C H2 O P O32

C

C

C

C

C H2 O P O32

O

HO H

H O H

H O H

CH 2 O P O32

C

CH 2 OH

O

C

C

CH 2O PO 32

H O

H OH+

fructosa-1,6- bisfosfato

Aldolasa

dihidroxiacetona gliceraldehído-3- fosfato fosfato

Triosafosfato-isomerasa

GLUCOSA

PIRUVATO

ADP

ADP

NAD+

ADP

ADP

Hexoquinasa

Isomerasa

Fosfofructo quinasa

Aldolasa

Glicer.deshidrog

P-Glicerato quinasa

Mutasa

Enolasa

Piruvato quinasa

2 X 3C

FASE II (Reacciones 6-10)

FASE DE BENEFICIOFASE DE BENEFICIO

Oxidación de los esqueletos carbonados de las 2 TRIOSAS

Producción de equivalentes de reducción: 2 NADH

Producción de energía metabólica por fosforilación a nivel de sustrato : 4 ATP

El producto final son 2 PIRUVATOS

Reacción 6. Formación del primer intermediario de "alta energía”.Enzima: gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa Oxidación y fosforilación del Gli-3-P, por el NAD+ y fosfato inorgánico (Pi), para producir el 1,3-bifosfoglicerato (BFG).

fosfato inorgánico

C

C

CH2OPO32

H O

H OH

C

C

CH2OPO32

O OPO32

H OH+ Pi

+ H+

NAD+ NADH 1

2

3

2

3

1

gliceraldehído- 1,3-bisfosfo- 3-fosfato glicerato

Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa

2 + 2 2 2

2

Reacción 7. Primera producción de ATP

Enzima: fosfoglicerato quinasa (PGK)Se forma el primer ATP por fosforilación a nivel de sustrato, rindiendo además 3-fosfoglicerato

C

C

CH2OPO32

O OPO32

H OH

C

C

CH2OPO32

O O

H OH

ADP ATP

1

22

3 3

1

Mg2+

1,3-bisfosfo- 3-fosfoglicerato glicerato

Fosfoglicerato quinasa

2

2 2

2

1ra Fosforilación

a nivel del sustrato

Reacción 8. Transferencia intramolecular de fosfato Enzima: fosfogliceromutasa conversión de 3PG a 2-fosfoglicerato

C

C

CH2OH

O O

H OPO32

2

3

1C

C

CH2OPO32

O O

H OH2

3

1

3-fosfoglicerato 2-fosfoglicerato

Fosfogliceromutasa

2 2Mg2+

Reacción 9. Formación del segundo intermediario de "alta energía”. Enzima: enolasa Deshidratación del 2-PG a fosfoenolpiruvato (PEP),

complejo activo con catión magnesio.

C

C

CH2OH

O O

H OPO32

2

3

1C

C

CH2

O O

OPO32

2

3

1

+ H2O

2-fosfoglicerato fosfoenolpiruvato

Enolasa

2 2Mg2+

~

Reacción 10. Producción del segundo ATPEnzima: piruvato quinasa Acoplamiento de la energía libre de hidrólisis del PEP a la síntesis de ATP (fosforilación a nivel de sustrato) para formar piruvato.

C

C

CH3

O O

O2

3

1ADP ATPC

C

CH2

O O

OPO32

2

3

1 C

C

CH2

O O

OH2

3

1

fosfoenolpiruvato enolpiruvato piruvato

Piruvato quinasa

2 2 2

2 2Mg2+ o Mn2+

~

2da Fosforilación

a nivel del sustrato

6C: GLUCOSA

PIRUVATO

ADP

ADP

NAD+

Acetil-CoA

ó

Lactato

ADP

ADP

Hexoquinasa

Isomerasa

Fosfofructo quinasa

Aldolasa

Glicer.deshidrog

P-Glicerato quinasa

Mutasa

Enolasa

Piruvato quinasa

Puntos de Regulación de la Glicólisis

TRES REACCIONES QUÍMICAS IRREVERSIBLESTRES REACCIONES QUÍMICAS IRREVERSIBLES

1° Punto de Control

HEXOQUINASA

2° Punto de Control

FOSFOFRUCTOQUINASA Principal punto de control Principal punto de control de la Vía Glicolíticade la Vía Glicolítica

3° Punto de Control

PIRUVATO QUINASA

(-) Glucosa 6 P (-)ATP (+)Glucosa

(-) ATP, Acetil CoA, desfosforilación

(+) AMP, Fruc-1,6-bis-P, fosforilación

(-) ATP, NADH, Citrato y AG de cadena larga (+) ADP ó AMP, Fruc-2,6 bis-P

ECUACION GENERAL DE LA VIA GLICOLITICA

GLUCOSA + 2 ADP + 2 Pi + 2 NADGLUCOSA + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD++

2 PIRUVATO + 2 ATP + 2 NADH +2 PIRUVATO + 2 ATP + 2 NADH + 2 H2 H++ + 2 H + 2 H22OO

EN ANAEROBIOSIS – EN EL CITOSOL

BALANCE ENERGETICOBALANCE ENERGETICOEN ANAEROBIOSIS – EN EL CITOSOL

FASE PREPARATORIA: Se gastan 2 ATP

FASE DE BENEFICIO: Se producen 4 ATP

Rendimiento neto de la Vía Glicolítica

2 ATP

GLUCOSA

PIRUVATO

ADP

ADP

NAD+

ADP

ADP

Hexoquinasa

Isomerasa

Fosfofructo quinasa

Aldolasa

Glicer.deshidrog

P-Glicerato quinasa

Mutasa

Enolasa

Piruvato quinasa

2 X 3C

6 C

¿QUE OCURRE EN CONDICIONES ANAERÓBICAS?

LA CELULA DEBE REOXIDAR EL NADH PARA

QUE LA VIA GLICOLITICA PUEDA FUNCIONAR !!!

SEGÚN LA CELULA O MICROORGANISMO DE

QUE SE TRATE EXISTEN DIFERENTES VIAS DE

FERMENTACION

GLUCOSA

2 PIRUVATO

Vía Glicolítica (citosol)

AEROBIOSISO2

Fermentación Alcohólica

(microorganismos:levaduras)

Fermentación Láctica

(músculo)

Etanol2 Lactato

2 Acetil-CoA + 2 CO2

4 CO2+ 4 H2O

C. KREBS

Células animales

DESTINO DEL PIRUVATO

ANAEROBIOSIS O2

Piruvato Acetaldehído

(en levaduras – citosol)

Etanol

Alcoholdeshidrogenasa

Piruvato descarboxilasa

FERMENTACION ALCOHOLICA

O NADH + H+ NAD + OH

CH3 __C __COO- CH3 __CH_COO-

FERMENTACION LACTICA

Piruvato Lactato

(en músculo – citosol)

Lactato deshidrogenasa

¿QUE OCURRE EN CONDICIONES AERÓBICAS?

LA CELULA DEBE REOXIDAR EL NADH PARA

QUE LA VIA GLICOLITICA PUEDA FUNCIONAR !!!

LA REACCION DE LA GLICERALDEHIDO 3P-DESHIDROGENASA

(Reacción 6 Vía Glicolítica) NAD+ NADH

EN EL CITOSOL

GLUCOSA

2 PIRUVATO

Vía Glicolítica (citosol)

AEROBIOSISO2

Fermentación Alcohólica

(microorganismos:levaduras)

Fermentación Láctica

(músculo)

Etanol2 Lactato

2 Acetil-CoA + 2 CO2

4 CO2+ 4 H2O

C. KREBS(mitocondria)

Células animales

DESTINO DEL PIRUVATO

ANAEROBIOSIS O2

REOCCIDACIÓN DE NADH NAD+

EN AEROBIOSIS

““SISTEMA DE LANZADERAS”SISTEMA DE LANZADERAS”

Equiv. de reducción Cadena respiratoria

PRODUCCION de 2 ó 3 ATP/ NADH

PIRUVATO CO2 + H20 (Ciclo de Krebs)

LA REACCION DE LA GLICERALDEHIDO 3P-DESHIDROGENASA

(Reacción 6 Vía Glicolítica) NAD+ NADH

EN CITOSOL

SistemasLanzaderas

Lanzadera del glicerofosfato(rinde 2 ATP)

Lanzadera del malato-aspartato(participan amino ácidos)

(rinde 3 ATP)

-Músculo esquelético

-Cerebro

-Hígado

- Corazón

- Riñón

SISTEMAS LANZADERAStransferencia indirecta de

equivalentes de reducción a la Cadena Respiratoria

Lanzadera del glicerofosfato

2 ATP

1 GLUCOSA

2 PIRUVATO

VíaGlicolítca

G3PDHG3PDH

DHAPGA3P

2 ATP

EN AEROBIOSISEN AEROBIOSIS

citosocitosoll

mitocondriamitocondria

citosolcitosol

Rendimiento de la Vía Glicolítica 1Glucosa 2Piruvato + 2 NADH + H+

ANAEROBIOSISANAEROBIOSIS

2 ATPCITOSOL

AEROBIOSISAEROBIOSIS

4 ó 6 ATPCITOSOL Y

MITOCONDRIAS(lanzaderas)

BALANCE ENERGETICOBALANCE ENERGETICO

Bibliografía1- BLANCO A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 8a edic., Bs. As. (2007).2- LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008).3- LIM M.Y., “ Lo esencial en Metabolismo y Nutrición”, Ed. Elsevier, 3ra. ed., Barcelona (2010). 4- Docentes de Química Biológica, “QUIMICA BIOLOGICA Orientada a Ciencias de los Alimentos”, Nueva Editorial Universitaria de la Universidad Nacional de San Luis.