Unidad3
This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA
Overview
Download & View Unidad3 as PDF for free.
More details
- Words: 1,175
- Pages: 19
UNIDAD III. Carbohidratos y su metabolismo El alumno identificará la estructura de carbohidratos y explicará las vías del metabolismo de los mismos para la solución de casos clínicos. Estructura de carbohidratos. Principios de metabolismo y bionergética. Catabolismo de carbohidratos Glicólisis Glucogenolisis Ciclo de Krebs Cadena respiratoria Anabolismo de carbohidratos Gluconeogénesis Glucogenogénesis Concepto de enfermedad metabólica y causa efecto Indicadores bioquímicos de enfermedad. Fundamento de las pruebas mas comunes en el diagnóstico clínico relacionadas con el metabolismo de carbohidratos. (glucosa en sangre y en orina, amilasa). Valores normales y signos de enfermedad. Casos clínicos de estudio: diabetes mellitus, hipoglucemia, galactosemia y alcoholismo
Carbohidratos
Almidón, azúcar
Los carbohidratos son las biomoléculas mas abundantes en la naturaleza, se definen como polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas o moléculas que por hidrólisis generen tales. Un término mas conveniente para este tipo de moléculas es glúcidos. Sus funciones son tan diversas como sus estructuras.
HC HC HO
O OH
CH HC OH HC OH CH2 OH
Celulosa
Glucosa Quitina
Carbohidratos HC HC HO
O OH
H
CH HC OH
La estructura de los carbohidratos es muy diversa, en la composición química se sé pueden incluir además de carbono, hidrógeno y oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo.
OPO 4= H OH
O OH OH
HO
HC OH
H H
CH2 OH
H
Glucosa-6P
Glucosa
HO
OH
OH O
H O
OH
2-desoxirribosa
H OH H H
HN
OH
O
H O
H COCH3
H OH H H
OH
O
HN
Quitina
H O
H COCH3
H OH H H
HN
O O
H COCH3
n
Carbohidratos Disacárido Monosacárido CH2OH C O HO CH HC OH HC
OH
H2C OH
Polisacárido
Los carbohidratos se pueden clasificar por el número de moléculas de carbohidratos que las forman: Monosacáridos son los mas simples su hidrólisis no produce otros carbohidratos. Disacáridos está formado por dos monosacáridos. Polisacáridos son formados por varias unidades de monosacáridos
Isomería Dada la estructura y composición de los carbohidratos, en ellos es posible encontrar varios tipos de isomería. La isomería L / D que permite distinguir dos familias de monosacárido, además, los epímeros y los anómeros, este tipo de isomería solo se observa en estructuras cíclicas. Isomeros L / D
HC
O
HC
H2C OH
H2C OH D-gliceraldehído
O H
H OH
OH
HO
OH H
OH H
H
α-D-Glucopiranosa
O OH OH
HO
H H
O
HC OH
L-gliceraldehído
Anómeros
OH H OH
HC
HO CH
HC OH
H
Epímeros
O
H
β-D-Glucopiranosa
HC
O
HO CH
HC OH
HC OH
HC OH
HC OH
HC OH
HC OH
H2C OH
H2C OH
Alosa
Altrosa
Introducción al metabolismo Los seres vivos requieren de materia y energía para mantenerse vivos, los alimentos son la fuente de ello.
Las reacciones que ocurren en el organismo incluyendo aquellas que transforman a los alimentos se conocen como metabolismo
CATABOLISMO MACROMOLECULAS POLISACARIDOS LÍPIDOS PROTEÍNAS AC. NUCLÉICOS
METABOLITOS INTERMEDIOS
MOLÉCULAS DE DESECHO
MONOSACÁRIDOS
CO2
AC. GRASOS / GLICEROL
H2O
AMINOÁCIDOS
NH3
NUCLEÓTIDOS
AZUCARES / BASES NITROGENADAS
UREA ACIDO URICO
ANABOLISMO
MACROMOLÉCULAS METABOLITO INTERMEDIARIO
REDUCCIÓN
NAD Y FAD ATP
OXIDACIÓN
NADH+H+ FADH2 MACROMOLÉCULAS
CO2, H2O, NH3 Tomado de Lenhinger
Energía Libre de Gibbs (ΔG) NH2 O
-O O -O
P
N
P -O
O
O
N
N N
O OH
OH
O
O
O
P O-
-O O-
N
-O P
O
N
P
O
-O
Energía
NH2
-O
O
O
N
N
P -O
O
OH
OH
La energía libre de Gibbs se define como la “capacidad de un sistema para desarrollar un trabajo útil”, esta función permite discriminar a una reacción como espontánea o no espontánea.
Catabolismo de carbohidratos Glucógeno
Almidón Galactosa
Sacarosa Glucosa
Fructosa Gliceraldehído 3P
Piruvato
Lactato
CO2 + NADH+H+
H2O + ATP
Glucogenólisis La glucogenólisis hepática provee glucosa para todo el organismo en momentos entre comidas y en situaciones de estrés. el glucógeno muscular solo provee glucosa para el funcionamiento del propio músculo.
Glucógeno
FOSFORILASA A
10 Glucosa 1P GLUCANO TRANSFERASA
P-GLUCO MUTASA
Glucosa 6P EZ DESRAMIFICANTE
Glucosa GLICOLISIS FOSFORILASA A
Glucosa 1P
OPO33-
GLUCOSA
ADP
COO-
2
HEXOCINASA
GLC 6P GLC
OPO33FRU 6P
La Glicólisis es una ruta universal en los organismos y es la vía por la que los carbohidratos inician su degradación
FOSFOFRUCTO CINASA
FRU 1,6 BIS-P
ATP
CH2O-P
ADP
C=O OPO3
3-
ALDOLASA
GLIC 3P
H2O
PEP
CH2 ENOLASA
2P GLICERATO CHO-P
CH2OH
TRIOSA FOSFATO ISOMERASA
CH2OH
1,3 BIS-P GLICERATO
CHO CHOH
CO-P
COO-
DHAP
O3PO
PIRUVATO CINASA
COOISOMERASA
3-
ADP
C=O
PIRUVATO CH3
ATP
ATP
COO-P GLIC 3P DHAsa
CHO-P NAD Pi
NADH+H
P-GLIC CINASA
COOCHOH
CHOH CHO-P
P-GLIC MUTASA
ADP ATP
CHO-P 3P GLICERATO
Complejo piruvato deshidrogenasa Enzimas Piruvato deshidrogenasa Dihidrolipoamida acetiltransferasa Dihidrolipoamida deshidrogenasas Coenzimas Pirofosfato de tiamina Ácido lipóico, SulfidrilCoA FAD, NAD
Acetil CoA
COOC=O
COMPLEJO PIRUVATO DHASA
CH3 NAD FAD CoASH
CO2, NADH+H, FADH2
SCoA C=O CH3
Ciclo de Krebs O
CoASH
H3C C SCoA
Malato NADH+ deshidrogenasa H+
COOCOO-
Citratro sintasa
CH2 COOCOOHC OH
Oxalacetato
CH2
Fumarasa H20
Aconitasa H2O
HO C COOCH2
COO-
CH3
HC OH CH2 COO-
Succinato tiocinasa
COO-
Succinato CoASH COO-
FADH2 Succinato FAD deshidrogenasa
Pi
CH2
CoASH CO2 SCoA C O CH2
CH2
CH2
COO-
GTP
GDP
NADH +H+ SuccinilCoA COO-
CO2
NADH+H+
COO-
CH CH
NAD
Isocitrato deshidrogenasa
COO-
Fumarato
Isocitrato
-OOC CH
En el ciclo de Krebs se generan moléculas reducidas que llevarán energía para producir ATP
COO-
H2O
CH2
C O
NAD
Malato
Citrato
H2O
C O CH2 CH2
α-cetoglutarato
COO-
NAD
α-Cetoglutarato deshidogrnasa
Ciclo de Krebs y Cadena respiratoria Piruvato
FADH2 NADH+H
Acetil CoA
OAA
Citrato CO2 NADH+H+
Ciclo de Krebs αKG Succinato
CADENA RESPIRATORIA
CO2 NADH+H+ GTP
Cadena respiratoria y Transporte de electrones
H
+
ESPACIO INTERMEMBRANAL
H
H+
+
H+ H+ c
Q b QH QH2 c 562 1
FeS FMNH2 FeS Q FADH2 NADH+H+
a
b566
Q QH H
+
Flujo de protónes Flujo de electrónes
a3
QH2
H+
H2O
H+
MATRIZ MITOCONDRIAL
1
/2O2+ 2H+ H+
ATP sintetasa y Fosforilación oxidativa ESPACIO INTERMEMBRANAL
H
H+
+
H+
H+ H+
a
Según cálculos cada mol de NADH+H+ que entrega sus electrones a la cadena respiratoria permiten la síntesis de 2.5 M de ATP, mientras que por cada FADH2 se sintetizan 1.5 M de ATP. Subunidad Fo
a3
H2O
MATRIZ MITOCONDRIAL
Subunidad F1 catalítica
H+ 1
/2O2+ 2H+ ADP+Pi
H
+
ATP
ATP sintetasa
Anabolismo: Gluconeogénesis
Lactato Aminoácidos
PEP Glicerol
Glic 3P
Glucosa
Gluconeogénesis Alanina
CITOPLASMA
Lactato
Glucosa
Glucosa 6P fosfatasa
Piruvato
Pi
Glc 6P Piruvato
M
IT OC ON DR + IA OAAADP+Pi NADH+H
** Piruvato Carboxilasa
ATP+CO2
Fru 6P Pi
GTP GDP+CO2
PEP
Fructosa 1,6 bisfosfato fosfatasa
Fru 1,6 bisP
** PEP Carboxicinasa
NAD
+
Mal Glic 3P
NAD
DHAPNADH+H
Mal
NAD+
PEP Carboxicinasa
PEP
GD
1,3 bisP Glic NADH+H+
CO
P
NAD
Glicerol 3P
Glicerol cinasa
OAA GT
P+
NADH+H
3P Glic
Glicerol
2
2P Glic
** Ez caracteristícas de la vía.
Glucogenogénesis Glucosa
Glucosa 6P
UTP
Glucosa 1P
PPi
2Pi
UDP-glucosa pirofosforilasa
Fosfogluco mutasa
O OH
NH
O O
OH O
HO OH
UDP-Glucosa
P OH
O O
P
O
O
N
O
OH
OH OH
OH
OH
Glucógeno sintetasa
Enzima Ramificante
Carbohidratos
Almidón, azúcar
Los carbohidratos son las biomoléculas mas abundantes en la naturaleza, se definen como polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas o moléculas que por hidrólisis generen tales. Un término mas conveniente para este tipo de moléculas es glúcidos. Sus funciones son tan diversas como sus estructuras.
HC HC HO
O OH
CH HC OH HC OH CH2 OH
Celulosa
Glucosa Quitina
Carbohidratos HC HC HO
O OH
H
CH HC OH
La estructura de los carbohidratos es muy diversa, en la composición química se sé pueden incluir además de carbono, hidrógeno y oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo.
OPO 4= H OH
O OH OH
HO
HC OH
H H
CH2 OH
H
Glucosa-6P
Glucosa
HO
OH
OH O
H O
OH
2-desoxirribosa
H OH H H
HN
OH
O
H O
H COCH3
H OH H H
OH
O
HN
Quitina
H O
H COCH3
H OH H H
HN
O O
H COCH3
n
Carbohidratos Disacárido Monosacárido CH2OH C O HO CH HC OH HC
OH
H2C OH
Polisacárido
Los carbohidratos se pueden clasificar por el número de moléculas de carbohidratos que las forman: Monosacáridos son los mas simples su hidrólisis no produce otros carbohidratos. Disacáridos está formado por dos monosacáridos. Polisacáridos son formados por varias unidades de monosacáridos
Isomería Dada la estructura y composición de los carbohidratos, en ellos es posible encontrar varios tipos de isomería. La isomería L / D que permite distinguir dos familias de monosacárido, además, los epímeros y los anómeros, este tipo de isomería solo se observa en estructuras cíclicas. Isomeros L / D
HC
O
HC
H2C OH
H2C OH D-gliceraldehído
O H
H OH
OH
HO
OH H
OH H
H
α-D-Glucopiranosa
O OH OH
HO
H H
O
HC OH
L-gliceraldehído
Anómeros
OH H OH
HC
HO CH
HC OH
H
Epímeros
O
H
β-D-Glucopiranosa
HC
O
HO CH
HC OH
HC OH
HC OH
HC OH
HC OH
HC OH
H2C OH
H2C OH
Alosa
Altrosa
Introducción al metabolismo Los seres vivos requieren de materia y energía para mantenerse vivos, los alimentos son la fuente de ello.
Las reacciones que ocurren en el organismo incluyendo aquellas que transforman a los alimentos se conocen como metabolismo
CATABOLISMO MACROMOLECULAS POLISACARIDOS LÍPIDOS PROTEÍNAS AC. NUCLÉICOS
METABOLITOS INTERMEDIOS
MOLÉCULAS DE DESECHO
MONOSACÁRIDOS
CO2
AC. GRASOS / GLICEROL
H2O
AMINOÁCIDOS
NH3
NUCLEÓTIDOS
AZUCARES / BASES NITROGENADAS
UREA ACIDO URICO
ANABOLISMO
MACROMOLÉCULAS METABOLITO INTERMEDIARIO
REDUCCIÓN
NAD Y FAD ATP
OXIDACIÓN
NADH+H+ FADH2 MACROMOLÉCULAS
CO2, H2O, NH3 Tomado de Lenhinger
Energía Libre de Gibbs (ΔG) NH2 O
-O O -O
P
N
P -O
O
O
N
N N
O OH
OH
O
O
O
P O-
-O O-
N
-O P
O
N
P
O
-O
Energía
NH2
-O
O
O
N
N
P -O
O
OH
OH
La energía libre de Gibbs se define como la “capacidad de un sistema para desarrollar un trabajo útil”, esta función permite discriminar a una reacción como espontánea o no espontánea.
Catabolismo de carbohidratos Glucógeno
Almidón Galactosa
Sacarosa Glucosa
Fructosa Gliceraldehído 3P
Piruvato
Lactato
CO2 + NADH+H+
H2O + ATP
Glucogenólisis La glucogenólisis hepática provee glucosa para todo el organismo en momentos entre comidas y en situaciones de estrés. el glucógeno muscular solo provee glucosa para el funcionamiento del propio músculo.
Glucógeno
FOSFORILASA A
10 Glucosa 1P GLUCANO TRANSFERASA
P-GLUCO MUTASA
Glucosa 6P EZ DESRAMIFICANTE
Glucosa GLICOLISIS FOSFORILASA A
Glucosa 1P
OPO33-
GLUCOSA
ADP
COO-
2
HEXOCINASA
GLC 6P GLC
OPO33FRU 6P
La Glicólisis es una ruta universal en los organismos y es la vía por la que los carbohidratos inician su degradación
FOSFOFRUCTO CINASA
FRU 1,6 BIS-P
ATP
CH2O-P
ADP
C=O OPO3
3-
ALDOLASA
GLIC 3P
H2O
PEP
CH2 ENOLASA
2P GLICERATO CHO-P
CH2OH
TRIOSA FOSFATO ISOMERASA
CH2OH
1,3 BIS-P GLICERATO
CHO CHOH
CO-P
COO-
DHAP
O3PO
PIRUVATO CINASA
COOISOMERASA
3-
ADP
C=O
PIRUVATO CH3
ATP
ATP
COO-P GLIC 3P DHAsa
CHO-P NAD Pi
NADH+H
P-GLIC CINASA
COOCHOH
CHOH CHO-P
P-GLIC MUTASA
ADP ATP
CHO-P 3P GLICERATO
Complejo piruvato deshidrogenasa Enzimas Piruvato deshidrogenasa Dihidrolipoamida acetiltransferasa Dihidrolipoamida deshidrogenasas Coenzimas Pirofosfato de tiamina Ácido lipóico, SulfidrilCoA FAD, NAD
Acetil CoA
COOC=O
COMPLEJO PIRUVATO DHASA
CH3 NAD FAD CoASH
CO2, NADH+H, FADH2
SCoA C=O CH3
Ciclo de Krebs O
CoASH
H3C C SCoA
Malato NADH+ deshidrogenasa H+
COOCOO-
Citratro sintasa
CH2 COOCOOHC OH
Oxalacetato
CH2
Fumarasa H20
Aconitasa H2O
HO C COOCH2
COO-
CH3
HC OH CH2 COO-
Succinato tiocinasa
COO-
Succinato CoASH COO-
FADH2 Succinato FAD deshidrogenasa
Pi
CH2
CoASH CO2 SCoA C O CH2
CH2
CH2
COO-
GTP
GDP
NADH +H+ SuccinilCoA COO-
CO2
NADH+H+
COO-
CH CH
NAD
Isocitrato deshidrogenasa
COO-
Fumarato
Isocitrato
-OOC CH
En el ciclo de Krebs se generan moléculas reducidas que llevarán energía para producir ATP
COO-
H2O
CH2
C O
NAD
Malato
Citrato
H2O
C O CH2 CH2
α-cetoglutarato
COO-
NAD
α-Cetoglutarato deshidogrnasa
Ciclo de Krebs y Cadena respiratoria Piruvato
FADH2 NADH+H
Acetil CoA
OAA
Citrato CO2 NADH+H+
Ciclo de Krebs αKG Succinato
CADENA RESPIRATORIA
CO2 NADH+H+ GTP
Cadena respiratoria y Transporte de electrones
H
+
ESPACIO INTERMEMBRANAL
H
H+
+
H+ H+ c
Q b QH QH2 c 562 1
FeS FMNH2 FeS Q FADH2 NADH+H+
a
b566
Q QH H
+
Flujo de protónes Flujo de electrónes
a3
QH2
H+
H2O
H+
MATRIZ MITOCONDRIAL
1
/2O2+ 2H+ H+
ATP sintetasa y Fosforilación oxidativa ESPACIO INTERMEMBRANAL
H
H+
+
H+
H+ H+
a
Según cálculos cada mol de NADH+H+ que entrega sus electrones a la cadena respiratoria permiten la síntesis de 2.5 M de ATP, mientras que por cada FADH2 se sintetizan 1.5 M de ATP. Subunidad Fo
a3
H2O
MATRIZ MITOCONDRIAL
Subunidad F1 catalítica
H+ 1
/2O2+ 2H+ ADP+Pi
H
+
ATP
ATP sintetasa
Anabolismo: Gluconeogénesis
Lactato Aminoácidos
PEP Glicerol
Glic 3P
Glucosa
Gluconeogénesis Alanina
CITOPLASMA
Lactato
Glucosa
Glucosa 6P fosfatasa
Piruvato
Pi
Glc 6P Piruvato
M
IT OC ON DR + IA OAAADP+Pi NADH+H
** Piruvato Carboxilasa
ATP+CO2
Fru 6P Pi
GTP GDP+CO2
PEP
Fructosa 1,6 bisfosfato fosfatasa
Fru 1,6 bisP
** PEP Carboxicinasa
NAD
+
Mal Glic 3P
NAD
DHAPNADH+H
Mal
NAD+
PEP Carboxicinasa
PEP
GD
1,3 bisP Glic NADH+H+
CO
P
NAD
Glicerol 3P
Glicerol cinasa
OAA GT
P+
NADH+H
3P Glic
Glicerol
2
2P Glic
** Ez caracteristícas de la vía.
Glucogenogénesis Glucosa
Glucosa 6P
UTP
Glucosa 1P
PPi
2Pi
UDP-glucosa pirofosforilasa
Fosfogluco mutasa
O OH
NH
O O
OH O
HO OH
UDP-Glucosa
P OH
O O
P
O
O
N
O
OH
OH OH
OH
OH
Glucógeno sintetasa
Enzima Ramificante
