Bioenergetica - Metabolismo De Carbohidratos

BIOENERGETICA METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS

 Todas las reacciones bioquímicas conllevan cambios de

energía, entonces el término bioenergética puede aplicarse a toda la bioquímica.  Todos los seres vivos realizan transducciones de energía:  La Energía química de las moléculas combustibles (carbohidratos ,lípidos y proteínas) se transforman en gradientes electroquímicos y síntesis de ATP  Las transducciones se producen en complejos enzimáticos, ubicados en determinados tipos de membrana «transductoras de energía».

Oxidacion metabolica Moléculas combustibles

ATP

Energía lumínica

 MEMBRANAS TRANSDUCTORAS DE ENERGIA  Membrana plasmática de células procariotas

 Membrana interna de la mitocondria  Membrana tilacoidal de los cloroplastos.

El mecanismo de síntesis de ATP y transporte de iones por estas membranas , están relacionadas , asi la ATPasa involucra a todo los tipos de membranas transductoras.

Las moléculas transportadoras de electrones también se consideran transportadoras de energía.

NADH FADH2 NADPH FMNH2

Es el conjunto de reacciones que se da dentro de una célula. Estas se organizan en rutas metabólicas.

 La

célula aprovecha los nutrientes carbohidratos y grasas para sus necesidades energéticas. Excepcionalmente aprovecha las proteínas.  Para ello tiene vías metabólicas, inicialmente específicas y luego comunes, que terminan en producción de energía y la generación de CO2 y agua.  Para carbohidratos es la Glicólisis y para grasas la β oxidación. Ambas terminan en la generación de Acetil CoA.

Fructosa ,glucosa galactosa

glucosa 6-P glicólisis

acetil CoA

Triglicéridos

ácidos grasos beta oxidación

 Previo al metabolismo, los carbohidratos pasan por la etapa de

digestión que ocurre principalmente en la boca y la mucosa intestinal.  Necesitandose más endoglucosidasas y disacarasas,pues la dieta es más rica en polisacaridos y disacaridos.

 Durante la masticación actúa la a amilasa de las



glándulas salivares, hidrolizando enlaces a 1,4 glucosídicos del almidón. . Los humanos no tenemos b 1,4 glucosidasas que hidroliza la celulosa; pero la poseen los microorganismos de los poligástricos, razon por la que aprovechan la celulosa de los pastos.

 La amilopectina y glucógeno contienen enlaces a 1,6,

hidrolizadas por la a 1,6 glicosidasa, como resultado se tiene maltosa e isomaltosa con enlaces 1,6.

 El organismo requiere una fuente

constante de glucosa, necesaria para órganos tan delicados como el cerebro y con pocas mitocondrias como los hematíes.  La glucosa es suministrada por diversos sustratos...

Disacáridos

Monosacáridos

GLUCOSA

Aminoácidos

Almidón

Glucógeno

 La Glicólisis o vía de Embden Meyerhoff es la vía fundamental del

metabolismo de los carbohidratos se desarrolla en el citosol de las células.  En ciertos tejidos de mamiferos y tipos de células ( eritrocitos cerebro, médula renal y esperma), la glucosa es la única es la única fuente de energía metabólica a través de la glicólisis.  En algunos tejidos vegetales obtienen la mayor parte de su energía a partir de la glicólisis, además de muchos organismos anaerobios, que dependen mucho de esta via metabólica.  Comprende 10 etapas destinadas a la transformación de una molécula de glucosa en dos de pirúvato, el que posteriormente podrá transformarse en acetil CoA para su aprovechamiento energético máximo, siempre que exista abundante O2 en el medio o transformarse en láctato, 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. •Esta ruta metabólica difiere de una especie a otra solo en los detalles de su regulación y en el destino posterior del piruvato.  En hematíes es fundamental para la síntesis de ATP. Ellos no tienen

mitocondrias por lo que constituye su única fuente de energía, por no desarrollar el 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.

Glicólisis: etapas Hexoquinasa/ glucoquinasa glucosa

C HOH

C HOH

CH 2 O - P ADP

3P glicerato quinasa Mg2+

mutasa

Glucosa 6 fosfato

C HO

Gliceraldehido 3 P deshidrogenasa.

!

3 fosfo glicerato

ADP

C OO - P !

C OO

ATP

Fructosa 6 fosfato

Mg2+ ATP

1,3 bisfosfo glicerato

!

NAD+ + Pi

CH 2 O - P

Fructosa 1,6 bisfosfato

Gliceraldehido 3 fosfato

C H2 -O -P !

C =O !

! !

CH 2 O - P

2 fosfo glicerato

C OO !

Piruvato quinasa

C OHP

Mg2+

!!

CH Enolasa

-

2

ADP

ATP

Dihidroxicetona fosfato

CH 2 OH

C OO

-

!

NADH2

C O CH

C OO

-

!

C HOH !

!

Fosfoenol piruvato

Fosfofructo quinasa

aldolasa

-

C HOH

ATP

Mg2+

ADP

!

NADH

Hexosa fosfato isomerasa

3

PIRUVATO

Láctato dehidrogenasa

CH

3

LACTATO

GLUCOLISIS

ENZIMAS DE LA GLUCÓLISIS

Glucosa

1. Hexoquinasa o glucoquinasa

Glucosa 6-P

2. Hexosa fosfato isomerasa

Fructosa 6-P

3. Fosfofructoquinasa

Fructosa 1,6 bis-P Gliceraldehido 3-P

dihidroxicetona P

2 (1,3 bis-fosfoglicerato) 2 (3-fosfoglicerato) 2 (2-fosfoglicerato) 2 (Fosfoenolpiruvato)

4. Enolasa 5. Triosa fosfato isomerasa 6. Gliceraldehido 3 fosfato deshidrogenasa 7. Fosfoglicerato quinasa

8. Mutasa 9. Enolasa 10. Piruvato quinasa

2 (Piruvato)

BALANCE ENERGETICO

GLUCOSA + 2 ADP + 2 NAD+

2 PIRUVATO + 2 ATP + 2 NADH +2H+

En condiciones aeróbicas, el NADH (citosólico) producido 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 NADH es transformado en NAD+ por la LDH con formación de ácido láctico. En un sujeto que no es deportista el ejercicio crea una condición anaerobia. Ciertos tejidos como los hematíes (sin mitocondrias) también metabolizan la glucosa en condiciones anaeróbicas.

 Tres etapas de la Glicólisis son las que regulan esta vía metabólica:  Glucoquinasa/Hexoquinasa

 Fosfofructoquinasa, 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

Fosfofructoquinasa Alostérica

Piruvico quinasa Hexoquinasa Glucoquinasa

Alostérica Alostérica Transcrip.genética

Efecto Activada por AMP y Fructosa 2,6 difosfato Inhibida por ATP y citrato Activada por fructosa 2,6 difosfato Inhibida por ATP y alanina Inhibida por glucosa 6 fosfato Inducida por insulina

DESTINO METABOLICO DEL PIRUVATO CITOSOL

2 PIRUVATO

2 Acetil-CoA MITOCONDRIA

FERMENTACION LACTICA

FERMENTACCION ETANOLICA COOCO CH3

Piruvato descarboxilasa CO2

CHO CH3

PIRUVATO

ETANAL

OH Alcohol deshidr CH2ogenasa CH3

NAD+

NADH

ETANOL

FERMENTACION LACTICA COOCO CH3 PIRUVATO

COOCH-OH CH3

Lactato deshidrogenasa NADH

NAD+

. Mecanismo fisiológico cíclico por el cual el lactato producido por la glucólisis de la glucosa en el músculo en contracción es convertido de nuevo a glucosa en el hígado y devuelto a los músculos a través de la circulación.

LACTATO

PIRUVATO A ACETIL-CoA La Piruvato deshidrogenasa (PDH) es un complejo multienzimático mitocondrial de elevado peso molecular que cataliza la unión del CoA al piruvato que se descarboxila rindiendo en el proceso NADH. Estructuralmente además de otras proteínas, está formado por 3 enzimas catalizando cada una de estas uno de los pasos de la reacción completa.

Coenzimas participantes: TPP , Lipoamida , CoASH, FAD, NAD+

PDH

Aprovechamiento del NADH citosolico 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 transformación de piruvato a lactato.  En condiciones aeróbicas se aprovecha por la cadena respiratoria.  Su ingreso a la mitocondria requiere de reacciones auxiliares denominados lanzaderas

Lanzadera del glicerofosfato

NAD

Glicerol 3P

Glicerol 3P deshidrogenasa

NADH

Dihidroxiacetona P

Glicerol 3P

FAD

Glicerol 3P deshidrogenasa

Dihidroxiacetona P

FADH2

Lanzadera del malato (2) NAD

Malato Malato deshidrogenasa oxalacetato

NADH

Transaminasa

aspartato

Glutamato

Alfa KG

H

Malato

NAD

Malato deshidrogenasa oxalacetato

NADH

Transaminasa

aspartato

Alfa KG

H

Glutamato

INCORPORACION DE OTRAS HEXOSAS A LA GLICOLISIS

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 secreción 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.