Glicólisis

glicólisis

Metabolismo energéticoLa célula aprovecha los nu-trientes carbohidratos y gra-sas para sus necesidades e-nergéticas.Excepcionalmente aprovecha las proteínas.Para ello tiene vías me-tabólicas, inicialmente espe- cíficas y luego comunes, que terminan en producción de energía y la generación de CO2 y agua.Para carbohidratos es la vía Glicólisis y para grasas es la oxidación. Ambas termi-nan en la generación de Acetil CoA.

Fructosa glucosa galactosa

glucosa 6-P

acetil CoA

Triglicéridos

ácidos grasos

beta oxidación

Glicólisis: características generales

La Glicólisis o vía de Embden Meyerhoff es la vía fundamental del metabolismo de los carbohidratos en el citosol de las células.

Comprende 10 etapas destinadas a la transformación de una molécula de glucosa en dos de ácido pirúvico, el que ulteriormente podrá transformarse en acetil CoA para su aprovechamiento energético máximo, siempre que exista abundante O2 en el medio o transfor- marse en ác. láctico, con discreto aprovechamiento energético, si no hay suficiente O2 en el medio.

Todas sus etapas son fosforiladas y su papel fundamental es producir energía bajo la forma de ATP y algunos intermediarios fundamentales en los tejidos.

Importancia de la Glicólisis en cada tejido

En hematíes es fundamental para la síntesis de ATP. Ellos no tienen mitocondrias por lo que no tienen ciclo de Krebs.

En el músculo esquelético es fundamental como productor de energía (ATP), sobre todo en condiciones anaerobias.

En el tejido adiposo provee energía y dihidroxiacetona fosfato, necesario para la síntesis in situ de triglicéridos.

En el hígado es fundamental como paso previo al ciclo de Krebs, además puede generar precursores para la síntesis de ácidos grasos.

OHCH

OC

POHC

2

!

2!

POCH

HOHC

HOC

2

!

!

POCH

HOHC

POOC

2

!

!

POCH

HOHC

OOC

2

!

!

ATP 2

!!

!

CH

OHC

OOC

ATP

3

!

!

CH

OC

OOC

3

!

!

CH

HOHC

OOC

Hexoquinasa/glucoquinasa Iisomerasa

Fosfo fructoquinasa

aldolasaNAD

NADH2

Gliceraldeh.3 P deshidrog.

3P gliceratoquinasa

EnolasaPiruvatoquinasa

Lácticodehidrogenasa

Glicólisis: etapas

1ra.etapa: ingreso de glucosa al interior celular y su transformación en azúcar fosforilado, para evitar que la glucosa vuelva a trasponer la membrana en sentido inverso. Proceso diferente, según sea tejido muscular o hepático.

Músculo

Glucosa

membrana

GLUT4

Glucosa

Glucosa 6 P

Hexoquinasa

Insulina(+)

Glucosa

membrana

Glucosa

Glucosa6P

insulina(+)

Hígado

Glucoquinasa

GLUT2

Glucoquinasa HexoquinasaKm 10mM < 100uMVmax Alta Baja

TejidoHígado Células Pancreáticas Demás tejidos

Regulación corto plazo

Responde a cambios en concentración de glucosa

Inhibido por la glucosa 6 fosfato

Regulación a largo plazo

Síntesis inducida por la insulina Constitutiva

Glicólisis : inicio

Glicólisis: primera etapaen dos triosas intercon-vertibles. La transformación de glucosa en dos moléculas : gliceraldehido 3P y dihidro-xiacetona P, pasa primero por la fosforilación de la glucosa, y de la fructosa 6P, con gasto de dos moléculas de ATP.Ambas reacciones son exerg-ónicas: hexoquinasa(-4 kcal/-mol) y P-fructoquinasa 3,4 kcal/mol).La reacción de la P-fructo-quinasa es el paso limitante.Aldolasa: liasa que rompe la fructosa 1, 6 Di P

Glucosa 6P

Fructosa 6P

Fructosa 1,6PP

isomerasa

fosfofructoquinasa

DiHidroxiacetona P Gliceraldehido 3P

aldolasa

isomerasa

Glicólisis: segunda etapaLa etapa de conversión de Gliceraldehido 3P en piru-vato es la de formación de ATP.El proceso de fosforilación es a nivel del sustrato.La reacción más importante es la transformación de gli-ceraldehido 3P en 3 fos-foglicerato con producción de 1 ATP. Hay oxidación de C N°1 con reducción de NAD a NADH2, se forma un anhídrido entre COO- y Pi con suficiente energía para sintetizar 1 ATP.

OCH

OHCH

POCH 2

P-OCO

OHCH

POCH 2

OOHC

OHCH

POCH 2

NAD

NADH2

ADP

ATP

-18,8kcal/mol

Gliceraldehido 3Pdeshidrogenasa

Fosfogliceratoquinasa

Glicólisis: segunda etapa

Reacciones siguientes: tienen por finalidad transformar el 3Pglicerato en otro compuesto de alta energía, el fosfoenolpi-vato, para sintetizar otra molé-cula de ATP.

Una mutasa traslada el grupo P del 3er al 2do C, y una enolasa deshidrata formando un compuesto de muy alta energía, que por la piruvato quinasa sintetiza 1ATP =7,3 kcal/mol), libera energía y produce una molécula de

piruvato.

OOHC

OHCH

POCH 2

mutasa

OOHC

POCH

OHCH 2

3P Glicerato

2P Glicerato

H2Oenolasa

P enolpiruvatoOOH

C

POCH

2CH

-14,8 kcal/mol

OOHC

OC

3CHÁc. Pirúvico ADPATP

Glicólisis anaeróbica o aeróbica?

La anaerobiosis es el fenómeno resultante de no recibir suficiente oxígeno para metabolizar la glucosa por la vía aeróbica.

En un sujeto que no es deportista el ejercicio crea esa condición.

Ciertos tejidos como los hematíes (sin mitocondrias) también metabolizan la glucosa en condiciones anaeróbicas.

En condiciones aeróbicas, el NADH2 es dispuesto por las mitocondrias y el O2 para formar agua, produciendo 6 ATP por mol de glucosa, más el generado a nivel del sustrato. En anaerobiosis el NADH2 es transformado en NAD por la LDH con formación de ácido láctico.

ATPNADHPiruvADPPiNADGluc 2222222 G3PDH

NADLactatoNADHPiruvato 22222 LDH

Glicólisis: regulaciónTres etapas de la Glicólisis son las que regulan esta vía metabólica:

Glucoquinasa/HexoquinasaFosfofructoquinasa, la más importante.Piruvato quinasa

Además intervienen la concentración de los sustratos y el nivel de óxido reducción de la células, el nivel NAD/NADH y piruvato/lactato, que dependen de la concentración de oxígeno.

Enzima Regulación Efecto

Fosfofructoquinasa Alostérica

Activada por AMP y Fructosa 2,6 difosfato Inhibida por ATP y citrato

Piruvico quinasa Alostérica

Activada por fructosa 2,6 difosfato Inhibida por ATP y alanina

Hexoquinasa Alostérica Inhibida por glucosa 6 fosfatoGlucoquinasa Transcrip.genética Inducida por insulina

Regulación de la Fosfofructoquinasa

El equilibrio entre fosfofructoquinasa y fructosa 1,6 difosfatasa depende de la concentración de fructosa 2,6 difosfato.

El predominio marca el sentido de la reacción, Glucólisis o Gluco-neogénesis.

La razón del efecto es que reduce el Km de la quinasa. La insulina aumenta la concentración de Fructosa 2,6PP y el glucagon la disminuye.

Glucosa G6P F6P F1,6PP

PFK

FBPasa

PEP Pirúvico

F2,6PP

F2,6PP

+

-

Regulación de la Pirúvicoquinasa

El glucagon y la insulina controlan la actividad de la pirúvico quinasa, bajo la forma de enzima fosforilada (activa) y enzima defosforilada (inactiva).

Pirúvicoquinasa

Pirúvicoquinasa

P

inactivaactiva

Glucagon (+)

Insulina (+)

Metabolismo del Piruvato

Metabolismo del piruvato

El piruvato ocupa una posición central y fundamental entre los me-tabolismos de carbohidratos, grasas y proteínas, a través de su vin-culación con lactato, alanina, acetil CoA y oxalacetato.

PIRUVATO

Glucosa Aminoácidos

Lactato Alanina

Acetil CoA Oxalacetato

CO2+H2O Ac.grasos Acetona Krebs Gluconeogénesis

Piruvato deshidrogenasa

La piruvato deshidrogenasa une la Glicólisis con el Ciclo de Krebs, mediante el procedimiento de Decarboxilación Oxidativa, en el cual el grupo carboxilo del piruvato es liberado como CO2 y los dos carbonos remanentes forman acetil CoA.

La PDH es un complejo multienzimático formado por tres enzimas y cinco coenzimas.De las coenzimas, dos de ellas CoA y NAD, se asocian al sustrato, mientras que las otras TPP, ác.lipoico y FAD se asocian al complejo.

El complejo tiene además una quinasa y una fosfatasa que activan y desactivan a la PDH.

HNADHCOCoASCOCHNADSHCoACOOHCOCH 233

Complejo PDH

La Decarboxilación es iniciada por E1 en presencia de TPP, luego E2 en presencia de ác.lipoico oxida al compuesto y lo prepara para unirse a la CoA. El ác.lipoico es reoxidado por el FAD y E3

Enzimas y coenzimas de la Decarboxilación Oxidativa.

Enzimas Coenzimas ParticipaciónE1-Piruvato dehidrogenasa TPP DecarboxilaciónE2-dihidrolipoil transacetilasa Ac.lipoico Oxidación-Transferencia de aciloE3-dihidrolipoil deshidrogenasa CoA-SH Regeneración de ácido lipoicoPiruvato DH quinasa FAD Fosforilación e inactivación de E1Piruvato DH fosfatasa NAD Defosforilación y activación de E1

Regulación de la actividad de la PDH PDH PDH P

AcetilCoA-NADH-ATP(+)

quinasa

Fosfatasa

Insulina(+)

Otros destinos del piruvato

Transformación de piruvato en lactato, con reoxidación del NADH a NAD (LDH).

Transaminación del piruvato a alanina (ALT).

Carboxilación de piruvato a oxalacetato, paso inicial de la neoglucogénesis.

NADCOOHCHOHCHHNADHCOOHCOCH 33

atocetoglutaralaninaGlutamatoPiruvato

Ciclo de Krebs Importancia Fisiológica

Mitocondrias: organelos

Organelos del tamaño de una bacteria (1x2um) especia-lizados en mecanismos oxida-tivos y en síntesis de ATP.

Una célula eucariota puede contener hasta 2000 mito-condrias, aproximadamente 25% de su volumen.

Constan de una membrana externa, una interna y un espacio intermembranoso.

La membrana interna tiene el más alto contenido proteico que ninguna otra membrana en la célula.

Membrana interna

Membranaexterna

Espacio intermembranoso

Matriz

¨La membrana externa se puede separar y asislar mediante la digitonina, shock osmótico o radiación ultrasónica seguida de centrifugación en gradiente de densidad.¨

Mitocondrias:membranasDiferentes tejidos tienen diferen- te número y cantidad de crestas, de acuerdo a la oxidación.

La membrana externa tiene unas proteínas integrales llamadas po-rinas ,formando poros para el in-greso de moléculas menores de 10 000 de peso molecular.

La membrana interna es imper- meable a la mayoría de molé-culas salvo agua, O2 o CO2.

La membrana interna tiene 75% de proteínas como proteínas transportadoras, cadena respi-ratoria, ATP sintetasa. Transportador

ATP sintetasa

Cadena

respiatoria

Enzimas del

Metabolismo

oxidativo

Nucleótido

quinasas

Poro

Enzimas del

Metabolismo de

lípidos

Funciones metabólicas de la mitocondria

Piruvato

Piruvato

3 CO2

3 CO2

Acetil CoA

Krebs

NADFAD

Ca2+

Ca2+

nH+ nH+ nH+

4e(-)

O2

2H2O

P

AP P P

H+

H+

AP P+

AP P P

B-oxidación

Acil CoA

Acil CoA

Ciclo de la Urea

Urea

HCO3+

NH3

Partes de la mitocondria

Membrana externa: Porosa y permeable a iones y pequeñas moléculas.Membrana interna: altamente impermeable. Las moléculas requieren de transportadores proteicos. Gracias a sus pliegues aumenta su superficie. En la membrana hay transportadores proteicos, deshidrogenasas FAD dependientes, y todas las enzimas de la Fosforilación Oxidativa. Espacio intermembranoso contiene dos enzimas fundamentales : la adenilatoquinasa y la nucleósido difosfato quinasa.

Matriz: contiene muchas enzimas, como las del Ciclo de Krebs, la pirúvico deshidrogenasa, la glutamato deshidrogenasa, y las de la oxidación.

AMPATPADPuinasaadenilatoq

2

ATPXDPADPXTPuinasadifosfatoqmucleósido

Ciclo de Krebs y los macronutrientes

CARBOHIDRATOS PROTEÍNAS GRASAS

GLUCOSA AMINOÁCIDOS ÁCIDOS GRASOS

Acetil CoA

Ciclo de Krebs

CO2ATP

Ciclo de Krebs:energía

El Ciclo de Krebs es un conjunto de reacciones químicas que se efectúa en las mitocondrias, para catabolizar los residuos de Acetil CoA producidos en el metabolismo de carbohidratos y grasas.

Este Ciclo libera energía que se guarda como ATP y moléculas de CO2 que se eliminan con la respiración.

Esas funciones se llevan a cabo en todos los tejidos pero con más importancia en el hígado.

Es responsable de 2/3 de la producción calórica del organismo.

Ciclo de Krebs: principio general

Oxalacetato(C4) Citrato(C6)

Acetil CoA(C2) CoA

CO2CO2

Ciclo de Krebs: valor calórico

Durante la oxidación del Acetil CoA se forman equivalentes reductores como H+ o electrones en la matriz mitocondrial adyacente a la membrana interna.

Así, la transferencia a la cadena respiratoria que está en la membrana mitocondrial interna se realiza con facilidad.

Todo el proceso es aeróbico, luego sin oxígeno se inhibe total o parcialmente.

Partes del Ciclo de Krebs

A partir de un acetil CoA se producen dos moléculas de CO2.

Se generan cuatro pares de hidrógenos que son captados por 3 NAD y 1 FAD.

Además se produce una fosforilación a nivel del sustrato.

Piruvato

AcetilCoA

Citrato

Isocitrato

Alfa cetoglutarato

Succinato CoA

Oxalacetato

Malato

Fumarato

Succinato

GTP GDO +P

O=C--COO-

H--C--COO-

H

HO--C--COO-

H--C--COO-

H

H

H--C--COO-

H--C--COO-

OH--C--COO-

H

H

H--C--COO-

H--C--H

O=C--COO-

H

H--C--COO-

H--C--H

O=C~SCoA

H

H--C--COO- H--C--H

COO-

COO-

H--C--H

H--C

COO-

COO-

C--H

H--C--H

COO-

COO-

HO-C--H

H2OCoA-SH

Citrato sintetasa

Aconit

asa

Isocitratodeshidrogenasa

NAD+

NADH+H+

Cetoglutarato

deshidrogenasa

NAD+

NADH+H+

CO2

GDP+PiGTP

Succ

inat

otio

quin

asa

FAD

FADH2

Succinato

deshidro

genasa

H2O Fumarasa

Malatodeshidrogenasa

HH-C-CO~SCoA H +

NAD

NADH+H+

Oxalacetato Citrato

Isocitrato

cetoglutarato

Succinil CoA

Succinato

Fumarato

Malato

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs

CO2

Ciclo de Krebs: etapas 1 y 2

1.- Condensación inicial del Acetil CoA con el Oxalacetato con liberación de energía del enlace tioester por acción de la citrato sintetasa.

CoACitratoOHoOxalacetatAcetilCoA 2

2.- Conversión de citrato en isocitrato. Se forma transito-riamente cis aconitato. La realiza la enzima aconitasa.

IsocitratoaconitatoCisCitrato

H2O H2O

Ciclo de Krebs: etapas 3 y 4

3.- Dehidrogenación del isocitrato, formando oxalsuccinato. Existen tres isoenzimas: la NAD específica de las mitocondrias, y las NADP especí-ficas de mitocondrias y citosol. La NAD específica se acopla a la cadena respiratoria.

HNADHCOatocetoglutaratooxalsuccinNADIsocitratoenzimalaaunido

2

Esta reacción requiere Mg++ y genera 3ATP por Mol de acetilo

4.- El alfa ceto glutarato pasa por una decarboxilación oxidativa seme-jante a la del piruvato. Requiere los mismos cofactores y vitaminas tales como, difosfato de tiamina, ác.lipoico, NAD,FAD y CoA. La enzima es la cetoglutarato dehidrogenasa y forma Succinil CoA.

HNADHCOASuccinilCoCoANADatocetoglutar 2

Esta reacción genera 3ATP por Mol de acetilo.

Ciclo de Krebs: etapas 5 y 6

5.- La succinil CoA se convierte en succinato por acción de una tioquinasa. En esta reacción la energía liberada por la unión con la CoA permite la síntesis de una mol de ATP. A nivel del sustrato.

CoAATPsuccinatoADPPiAsuccinilCo

6.- El succinato es metabolizado por una deshidrogenasa, unida a la superficie interna de la membrana mitocondrial. En la única deshidrogenasa que transfiere hidrógeno al FAD sin pasar por el NAD. Genera fumarato.

2FADHFumaratoFADsuccinato

Esta reacción sólo genera 2 ATP en la cadena respiratoria.

Ciclo de Krebs: etapas 7 y 8

7.- La fumarasa cataliza la incorporación de una mol de agua para formar malato.Se elimina la doble ligadura anterior.

malatoOHfumarato 2

8.- El malato es convertido a oxalacetato por una deshidrogenasa en presencia de NAD.

HNADHooxalacetatNADmalato

Esta reacción genera 3ATP por mol de acetilo, en la cadena respi-ratoria y proporciona el oxalacetato necesario para reiniciar el ciclo con una molécula más de acetil CoA.

Ciclo de Krebs : balance calórico

Se producen tres moléculas de NADH y una de FADH2 por cada molécula de acetil CoA.

En la membrana mitocondrial interna se recibe estos equiva-lentes reductores por la cadena respiratoria.

Cada paso por la cadena genera 3 ATP a partir del NAD pero a partir de FAD sólo 2.

Un enlace de alta energía se genera a nivel del sustrato.

En total se forman 12 ATP por ciclo de Krebs.

Enzima ATPDeshidrogenasa isocítrica 3Deshidrogenasa del cetoglutarato 3Succinato tioquinasa 1Deshidrogenasa del succinato 2Malato deshidrogenasa 3Total 12

Generación de ATP por Ciclo

Vitaminas en el Ciclo de Krebs

Riboflavina como FAD : cetoglutarato deshidrogenasa y succinato deshidrogenasa.

Niacina como NAD: isocitrato cetoglutarato deshidrogenasa y malato deshidrogenasa hidrogenasa.

Tiamina como difosfato de tiamina: para de-carboxilación y cetoglutarato deshidrogenasa.

Ácido pantoténico como Coenzima A.

Control del ciclo de Krebs

Principal función del ciclo de Krebs : producción de ATP. Una dieta promedio genera 2000 a 3000 kcal por día. Si ello provee un 50% de generación de ATP, se debe pro-ducir aproximadamente 120 moles de ATP o 65 kg del mismo. Como el organismo sólo tiene 3 a 4 g de nucleótidos (ATP ADP,AMP ) cada molécula debe ser refosforilada miles de veces al día.Si una célula no usa el ATP no habrá ADP disponible, luego el NADH no podrá ser reoxidado y la relación NADH/NAD se elevará y esto detendrá al ciclo de Krebs.

Acción de la relación NADH/NAD sobre el ciclo de Krebs

El incremento de NADH inhibe a la:

cetoglutarato deshidogenasa

citrato sintetasa

isocitrato sintetasa

piruvato deshidrogenasa.

Estas enzimas también se inhiben por el producto.

Aprovechamiento de los NADH en la cadena respiratoria

El NADH producido en el citosol por efecto de la glicólisis (gliceradehido 3P deshidrogenasa) no puede atravesar la membrana mitocondrial.

En condiciones anaeróbicas se aprovecha en la transforma-ción de piruvato a lactato.

En condiciones aeróbicas se aprovecha por la cadena respiratoria.

El ingreso a la mitocondria está regido por un mecanismo

llamado de lanzadera de equivalentes reductores.

Lanzadera del glicerofosfato

NAD

NADH

FAD

FADH

Glicerol 3P Glicerol 3P

Dihidroxiacetona P Dihidroxiacetona P

Glicerol 3Pdeshidrogenasa

Glicerol 3Pdeshidrogenasa

Lanzadera del malato (1)

El proceso de transaminación en el citosol genera gran cantidad de oxalacetato que se transforma en una vía de ingreso para más NADH.

Sin embargo la membrana mitocondrial es imper-meable al oxalacetato por lo que el transporte lo hace bajo la forma de malato. Es este el que lleva los equivalentes reductores al interior.

Dos transaminasas transforman al oxalacetato en cetoglutarato para permitir su paso de membrana.

Lanzadera del malato (2)

NAD

NADH

NAD

NADHoxalacetatooxalacetato

Malato Malato

Alfa KG Alfa KG

Aspártico AspárticoGlutamato Glutamato

H H

Transaminasa

Malato deshidrogenasa Malato deshidrogenasa

Transaminasa

Vía de las Pentosas

Metabolismo de Fructosa

Metabolismo de Galactosa

Control de la Glicemia

Gluconeogénesis

Vía de la pentosa fosfato

No es una vía esencialmente energética.

Tiene dos funciones importantes: generar NADPH para la síntesis de ácidos grasos y de esteroles. Además provee ribosa para síntesis de nucleótidos.

Genera tres moléculas de CO2 y 3 pentosas las cuales pro-ducen dos hexosas y una triosa. Dos triosas pueden regene-rar una hexosa que se metaboliza por la vía glicolítica.

Es una vía citosólica , usa NADP como receptor de H y tiene dos fases: oxidativa y no oxidativa

Vía de pentosas : metabolismo

3Glucosa 6P

NADP NADPH+H

deshidrog

3 6P-Gluconato

NADP NADPH+H

deshidrog 3CO2

+

3 Ribulosa 5PCetoisomerasa3-Epimerasa

Ribosa 5PXilulosa 5P

Transcetolasas - TPP

Gliceraldehido3P Sedoheptulosa.7P

Fructosa 6P

Glucosa 6P

Transaldolasa

Eritrosa 4P

Transcetolasas

Glicerald. 3P + Glucosa 6P

Vía de las pentosas: características

La vía es activa en hígado, tejido adiposo, suprarrenal, tiroides, eritrocitos, testículos y glándulas mamarias durante la lactancia.

Su actividad es baja en el músculo..

En todos los tejidos se necesita ribosa, luego el músculo puede producirla por vía inversa de la pentosas a partir de fructosa 6P.

El NADPH permite reducir el glutation. Este último remueve el H2O2 de los eritrocitos aumentando su vida.

NADP

NADPH2

2GSH

GS-SG

H2O2

2H2O

Fructosa

Las dietas abundantes en sacarosa incrementan los niveles de fructosa.La sacarosa se metaboliza más rápidamente que la glucosa por no requerir a la fosfofructoquinasa de control.Favorece entonces la síntesis de ác. grasos y estimula la secre-ción de insulina.La fructoquinasa es independiente del ayuno y la insulina por lo que la fructosa si se aprovecha en la diabetes.La afinidad (Km) de la fructoquinasa hepática es alta, es decir tiene una Km baja.

Fructosa : metabolismo

FRUCTOSA

D-Sorbitol

Sorbitol Deshidrog

NADH

NAD

Fructosa 1P

Gliceraldehido

Fructoquinasa

Aldolasa

Dihidroxiacetona P

Gliceraldehido 3P

Triosa fosfatoisomerasa

ATP

Trioquinasa

ATP

Galactosa : metabolismo

Proviene de la hidrólisis de la lactosa. El hígado la convierte en glucosaNo es esencial, la glucosa se transforma en galactosa

Galactosa

Galactoquinasa

ATP

ADP Galactosa 1P

Glucosa 1P

UDPGlc

UDPGal

Uridin transferasaEpimerasa

Glucógeno

GlicemiaGlicemia

La glucosa sanguínea varía entre 40 y 140 mg/dl durante el día, dependiendo del balance entre ingresos (alimentos) y gasto por trabajo (físico o el del propio del organismo).

Cuando se valora tras 8 horas nocturnas de ayuno varía entre 60 y 110 mg/dl.

Los procedimientos de medida son corrientemente enzimáticos (glucosa oxidasa).

Glicem

ia

Glicem

ia

GlicólisisC.KrebsV.pentosas

Glucógeno

Glicemia : su relación

Gluconeogénesis

Es la síntesis de glucosa a partir de grasas o proteínas.

Por principio, gluconeogénesis y glicólisis son vías opuestas en el metabolísmo.

Existen en la glicólisis tres etapas que por su desnivel energético deben sobrepasarse mediante procedimientos alternos.

La gluconeogénesis usa cuatro reacciones diferentes para sobrepasar esas tres etapas.

Glicólisis y gluconeogénesis

Hígado y riñón tienen todas las enzimas de la gluconeogénesis, pero 80% se realiza en el hígado.

La 1ra. etapa se realiza en la mitocondria, transformando piruvato en oxalacetato.

Las siguientes en el citosol y la última en el retículo endoplasma

Para una mol de glucosa se requiere 4 ATP y 2 GTP y NADH

Glucosa

Glucosa 6P

Fructosa 6P

Fructosa 1,6 PP

2 x Gliceraldehido 3P

1,3 Difosfoglicerato

Fosfoenolpi-ruvato

ATP Pi

ATP Pi

Piruvato

oxalacetatoATPGTP

ATP

3 P Glicerato

De dónde provienen los precursores de la gluconeogénesis?

Del tejido adiposo, el glicerol (Glicerol fosfato-DHAP-glu-cosa) de los triglicéridos.

Del tejido muscular y los he-matíes, el ácido láctico (áci- do láctico-piruvato-glucosa).

De la proteína muscular, la ala-nina que se transamina a piru-vato.

Otros aminoácidos, llamados glucogenéticos.

Glucosa

PEP

Oxalacetato Alfa cetoglutarato

Succinil CoA

Fumarato

aminoácidos

aminoácidos

aminoácidos

Enzimas de la gluconeogénesis

Piruvato carboxilasa, enzima que transporta al grupo carboxilo, mediada por la biotina

Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa: fuera de la mitocondria trans-forma al oxalacetato en fosfoenolpirúvico. Requiere de GTP.

Fructosa difosfatasa: enzima citosólica

PiADPoOxalacetatATPHCOPiruvatoBiotina

3

2COGDPiruvatoFosfoenolpGTPoOxalacetat

PiPFOHPPFructosa 66,1 2

Glucosa 6 fosfatasa

Esta reacción sobrepasa la catalizada por la hexoquinasa o la glucoquinasa.

La enzima está localizada en el retículo endoplasma y tiene cinco subunidades.

G6P

G6P Glucosa+PiLuz del retículo endoplasma

Citosol

T1 T2 T3G6Fos.asa

Pro.Regulacon Ca++

Metabolismo de azúcares

de interés médico

Aminoazúcares

Son encontrados en las gluco-proteínas.

Sobre todo la N-acetil glucosa-mina y N-acetil galactosamina.

El esqueleto carbonado funda-mental lo proporciona la fructo-sa, el acetilo, la acetilCoA.

El nitrógeno lo proporciona la glutamina.

La síntesis de N acetil neura-mínico requiere tres carbonos más que los proporciona el fosfo enolpiruvato.

NANA

fructosa 6P

glucosamina 6P

N-acetil glucosamina 6P

Glutamina

Acetil CoA

N-acetil glucosamina 1P

UDP-N acetil glucosamina

N-acetil manosamina 6P

N-acetil neuramínico 9PFosf enol piruvato

ácido siálico, constituyente de las glicoproteínas

Ácido glucorónico

El ácido glucorónico es una glucosa con el carbono 6 carboxilado.Es componente esencial de los glucosaminoglicanos y de las pectinas.También participa de los fenómenos de detoxificación por el hígado, formación de de bilirrubina, hormonas esteroides etc.Proviene de:

La dieta, como ác. Glu-corónico o como inositol.De la glucosa

Glucosa 6P Glucosa 1P

UDP-Glucosa

UDP-Glucorónico

Ácido glucorónico

H2O

NAD

NADH2

Dieta Inositol

Sorbitol

Se forma a partir de la glucosa por efecto de la aldosa reductasa en presencia de NADPH.

La enzima es significativa en el cristalino, las células de Schwann de los nervios, las papilas del riñón y las vesículas seminales.

En el hígado y las vesículas semi-nales hay una segunda enzima sorbitol dehidrogenasa que trans-forma el sorbitol en fructosa.

Glucosa

GLICÓLISIS

SORBITOL

NADPH

NADP

Fructosa

NAD NADH

GLICOPROTEÍNASy PROTEOGLUCANOS

Son macromoléculas que contienen carbohidratos y proteínas unidas covalentemente.

Las glicoproteínas contienen es-casa cantidad de carbohidratos (entre 15 a 20 monosacáridos).

Los proteoglucanos contienen un 95% de carbohidratos bajo la forma de cadenas llamadas glucosamino-glucanos con varios cientos de mo-nosacáridos.

En realidad son muchos disacáridos formados por N-acetilglucosamina o N-acetilgalactosamina y un ácido urónico.

OCH2OH

HO NH-C-CH2-ASN

O

NHC=OCH3

CH2OH

-O- CH2-Ser

NHC=OCH3

OOH

OH

N-acetilglucosamina (enlace glicosídico N)

N-acetilgalactosamina ( enlace glicosídico O)

Antígenos para grupos sanguíneos

Un grupo muy importante de glicoproteinas unidas por enlace O son los grupos sanguíneos.

Los grupos sanguíneos depen-den de los monosacáridos uni-dos a proteínas localizadas en la superficie del hematíe.

El grupo A tiene N-acetil galactosamina, mientras que el grupo B tiene galactosa.

GalNAc

Proteína Gal

Fuc

GalNAc

Proteína Gal

Fuc

GalNAc

Proteína Gal

Fuc

GalNAc

Gal

O

A

B

Proteoglucanos

Los mayores componente del espacio extracelular son los Proteoglu-canos: colágeno, elastina, cartílago, líquido sinovial, humor vítreo, piel, etc.

Están compuestos de glucosaminoglucanos (aminoazúcar+ ácido

urónico) unidos a una proteína por una cadena de tetrasacárido.

PROTEINA

-Serina-O-Xilosa-Galactosa-Galactosa-Ac.Gglucorónico [ ]n Aminoazúcar

+Acido Urónico

Tetrasacárido GAG

Clases de GAGy tipo de proteoglucano

DisacáridoAc.urónico Aminoazucar Tejido

Ac.hialurónico Glucoronato GlcNAcTej.conectivo,cartílago, líquido sinovial, humor vítreo

Condroitin sulfatoGlucoronato e Iduronato GalNAc-SO4 Cartílago,arterias,piél,huesos

Dermatan sulfatoGlucoronato e Iduronato GalNAc-SO4 Piél, vasos, válvulas cardiacas

Sulfato de Keratan Galactosa sulfato GLlcNAc-SO4Cartílago,disco intervertebral, córnea

Sulfato de HeparánGlucoronato e Iduronato GLlcNAc-SO4

Superficie celular, pulmones,vasos sanguíneos

HeparinaGlucoronato e Iduronato GLlcNAc-SO4

Mastocitos (pulmón, hígado, piel)