Usmp Krebs Pentosas Fructosa

Glicólisis

Metabolismo energético 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 vía Glicólisis y para grasas es 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

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 transformarse 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.

Glicólisis: etapas Hexoquinasa /

Iisomerasa

glucoquinasa

Fosfo fructo quinasa

C OO − P Gliceraldeh. C HO ! ! 3 P deshidrog. C HOH C HOH !

!

CH O − P

2 3P glicerato quinasa

C OO

NAD

CH 2 O − P

aldolasa C H2 −O − P

ATP

−

!

C =O !

!

Enolasa C OO −

C HOH !

CH 2 O − P

ATP

!

C OH !!

CH 2

CH 2 OH

Piruvato C OO − quinasa

!

CO !

CH 3

NADH2

C OO

−

!

C HOH !

CH 3 Láctico dehidrogenasa

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.

Glucoquinasa Km Vmax

Hexoquinasa

10mM < 100uM Alta Baja Hígado Tejido Células Pancreáticas Demás tejidos Responde a cambios Regulación en concentración de Inhibido por la corto plazo glucosa glucosa 6 fosfato Regulación a Síntesis inducida por la largo plazo insulina Constitutiva

Glicólisis : inicio Músculo G membrana l GLUT Glucosa u Hexoquinasa 4 c o Glucosa 6 P sInsulina(+) a Hígado

membrana

G Glucosa l GLUT u 2 Glucoquinasa insulina(+) c Glucosa6P o s a

Glicólisis: primera etapa en dos triosas interconvertibles. La transformación Glucosa 6P de glucosa en dos moléculas : gliceraldehido 3P y dihidroisomerasa xiacetona P, pasa primero por la fosforilación de la glucosa, y de la fructosa 6P, con gasto Fructosa 6P de dos moléculas de ATP. fosfofructoquinasa Ambas reacciones son exergónicas: hexoquinasa(-4 kcal/Fructosa 1,6PP mol) y P-fructoquinasa 3,4 aldolasa kcal/mol). La reacción de la P-fructoquinasa es el paso limitante. DiHidroxiacetona P Gliceraldehido 3P Aldolasa: liasa que rompe la isomerasa fructosa 1, 6 Di P

Glicólisis: segunda etapa La etapa de conversión de Gliceraldehido 3P en piruvato es la de formación de ATP. El proceso de fosforilación es a nivel del sustrato. La reacción más importante es la transformación de gliceraldehido 3P en 3 fosfoglicerato 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.

H−C = O Ι

H − C − OH Ι

NAD

CH 2 − O − P Gliceraldehido 3P deshidrogenasa

NADH2 O = C− O - P Ι

H − C − OH

-18,8kcal/mol

Ι

ADP ATP

CH 2 − O − P Fosfoglicerato quinasa

C OOH Ι

H − C − OH Ι

CH 2 − O − P

Glicólisis: segunda etapa Reacciones siguientes: tienen C OOH por finalidad transformar el Ι mutasa 3Pglicerato en otro compuesto H − C − OH Ι de alta energía, el fosfoenolpiCH 2 − O −P C OOH vato, para sintetizar otra molé- 3P Glicerato Ι cula de ATP. H − CΙ − O− P 2P Glicerato Una mutasa traslada el grupo CH 2 − OH P del 3er al 2do C, y una enolasa H2O enolasa deshidrata formando un compuesto de muy alta C OOH energía, que por la piruvato P enolpiruvato Ι quinasa sintetiza 1ATP =7,3 -14,8 kcal/mol H − C −O− P ΙΙ kcal/mol), libera energía y C OOH CH 2 Ι produce una molécula de C =O piruvato. Ι Ác. Pirúvico

CH 3

ATP

ADP

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.

Gluc + 2 NAD + 2 Pi + 2 ADP ⇒ 2 Piruv + 2 NADH 2 + 2 ATP G3PDH

2 Piruvato + 2 NADH 2 ⇒ 2 Lactato + 2 NAD LDH

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.

Glicólisis: regulación 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

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 Gluconeogénesis. F2,6PP

PFK Glucosa

G6P

F6P

+ F1,6PP

PEP

Pirúvico

-

FBPasa

F2,6PP

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.

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).

Glucagon (+)

Pirúvico quinasa

Pirúvico

quinasa

inactiva

activa Insulina (+)

P

Metabolismo del Piruvato

Metabolismo del piruvato El piruvato ocupa una posición central y fundamental entre los metabolismos de carbohidratos, grasas y proteínas, a través de su vinculación con lactato, alanina, acetil CoA y oxalacetato. Glucosa

PIRUVATO

Lactato

Acetil CoA CO2+H2O Ac.grasos

Aminoácidos

Acetona

Alanina

Oxalacetato 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. CH 3 − CO − COOH + CoA − SH + NAD ⇒ CH 3 − CO − S − CoA + CO2 + NADH + H +

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.

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 E1-Piruvato dehidrogenasa E2-dihidrolipoil transacetilasa E3-dihidrolipoil deshidrogenasa Piruvato DH quinasa Piruvato DH fosfatasa

Regulación de la actividad de la PDH

Coenzimas TPP Ac.lipoico CoA-SH FAD NAD

Participación Decarboxilación Oxidación-Transferencia de acilo Regeneración de ácido lipoico Fosforilación e inactivación de E1 Defosforilación y activación de E1

AcetilCoA-NADH-ATP (+) quinasa

PDH

PDH Fosfatasa Insulina(+)

P

Otros destinos del piruvato Transformación de piruvato en lactato, con reoxidación del NADH a NAD (LDH). CH 3 − CO − COOH + NADH + H ⇔ CH 3 − CHOH − COOH + NAD

Transaminación del piruvato a alanina (ALT).

Piruvato + Glutamato ⇔ alanina + cetoglutarato Carboxilación de piruvato a oxalacetato, paso inicial de la neoglucogénesis.

Ciclo de Krebs Importancia Fisiológica

Mitocondrias: organelos Organelos del tamaño de una bacteria (1x2um) especializados en mecanismos oxidativos y en síntesis de ATP. Una célula eucariota puede contener hasta 2000 mitocondrias, 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 Membrana externa

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:membranas Enzimas del

Diferentes tejidos tienen diferente número y cantidad de crestas, de acuerdo a la oxidación. La membrana externa tiene unas proteínas integrales llamadas porinas ,formando poros para el ingreso de moléculas menores de 10 000 de peso molecular.

lípidos

Cadena respiatoria Enzimas del

Nucleótido

Metabolismo

quinasas

oxidativo

La membrana interna es impermeable a la mayoría de moléculas salvo agua, O2 o CO2. La membrana interna tiene 75% de proteínas como proteínas

Metabolismo de

ATP sintetasa

Transportador

Poro

Funciones metabólicas de la mitocondria Acil CoA

Piruvato

Urea

Acil CoA 3 CO2

HCO3+ NH3

Piruvato Acetil CoA

B-oxidación

Ciclo de la Urea

3 CO2

P P P

P P P

H+

Ca2+

A

NAD FAD

P +

2+

nH+ nH+ nH+

P P H +

2H2O

4e(-)

Ca

A

A

Krebs

O2

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.

2 ADP ←  → ATP + AMP adenilatoquinasa XTP + ADP ←     → XDP + ATP mucleósidodifosfatoquinasa Matriz: contiene muchas enzimas, como las del Ciclo de Krebs, la pirúvico deshidrogenasa, la glutamato deshidrogenasa, y las de la β oxidación.

Ciclo de Krebs y los macronutrientes CARBOHIDRATOS

PROTEÍNAS

GLUCOSA

AMINOÁCIDOS

GRASAS

ÁCIDOS GRASOS

Acetil CoA ATP

Ciclo de Krebs

CO2

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 Acetil CoA(C2)

Oxalacetato(C4)

CO2

CoA

Citrato(C6)

CO2

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.

Piruvato

Partes del Ciclo de Krebs

AcetilCoA

Oxalacetato

Malato

Citrato

Isocitrato

Alfa cetoglutarato

Fumarato

Succinato GTP

Succinato CoA GDO +P

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.

H H-C-CO~SCoA H

+

NADH+H

H--C--COO-

H--C--COOH Citrato

intetasa

H Oxalacetato

M NAD de alato COO- shidr og en asa HO-C--H H--C--H

H

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

Citrato s

O=C--COO+

CoA-SH

H2O

a

o Ac

Malato COOFumarasa H2 O COO-

COO-

COO-

H--C--H FAD H--C--H Succinato

COO-

Succin tioquin ato as a

FADH2

sa

o a at gen n o i cc idr u S esh d

H

H--C--COOH--C--H

O=C~SCoA GTP

GDP+Pi

H

n

H--C--COOH--C--COOOH--C--COOIsocitrato H

Isocitr at deshid o rogen as a

ato sa ar a ut en gl o g to idr Ce esh d

C--H H--C Fumarato

Ciclo de Krebs

s ita

Succinil CoA

NAD+ CO2

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

NADH+H+

-

O=C--COO-

αcetoglutarato

NAD+ CO2

NADH+H+

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.

AcetilCoA + Oxalacetato + H 2O ⇒ Citrato + CoA 2.-

Conversión de citrato en isocitrato. Se forma transitoriamente cis aconitato. La realiza la enzima aconitasa.

Citrato ⇔Cis −aconitato ⇔Isocitrato 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 específicas de mitocondrias y citosol. La NAD específica se acopla a la cadena respiratoria. Isocitrato + NAD ⇔ oxalsuccinato ⇔ α − cetoglutarato + CO2 + NADH + H unido − a −la −enzima

Esta reacción requiere Mg++ y genera 3ATP por Mol de acetilo 4.- El alfa ceto glutarato pasa por una decarboxilación oxidativa semejante 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.

cetoglutarato + NAD + CoA ⇒ SuccinilCoA + CO 2 + NADH + H 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.

succinilCoA + Pi + ADP ⇔ succinato + ATP + CoA 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.

succinato + FAD ⇔ Fumarato + FADH 2 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.

fumarato + H 2O ⇔ malato 8.- El malato es convertido a oxalacetato por una deshidrogenasa en presencia de NAD.

malato + NAD ⇔ oxalacetato + NADH + H Esta reacción genera 3ATP por mol de acetilo, en la cadena respiratoria 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 equivalentes 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.

Generación de ATP por Ciclo

Enzima

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

Vitaminas en el Ciclo de Krebs Riboflavina como FAD : α cetoglutarato deshidrogenasa y succinato deshidrogenasa. Niacina como NAD: isocitrato cetoglutarato deshidrogenasa y malato deshidrogenasa hidrogenasa. Tiamina como difosfato de tiamina: para decarboxilación 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 producir 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 transformación 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

Glicerol 3P

Glicerol 3P deshidrogenasa

NADH

Dihidroxiacetona P

Glicerol 3P

FAD

Glicerol 3P deshidrogenasa

Dihidroxiacetona P

FADH

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 impermeable 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

Malato Malato deshidrogenasa oxalacetato

NADH

Transaminasa Alfa KG

Glutamato

Aspártico

H

Malato

NAD

Malato deshidrogenasa oxalacetato

NADH

Transaminasa Alfa KG

Aspártico

H

Glutamato

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 producen dos hexosas y una triosa. Dos triosas pueden regenerar 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 deshidrog

3Glucosa 6P NADP 3-Epimerasa

Xilulosa 5P Gliceraldehido3P

Fructosa 6P

Glucosa 6P

deshidrog

3CO2

3 6P-Gluconato NADPH+H

NADP

Cetoisomerasa

Ribosa 5P Transcetolasas - TPP Sedoheptulosa.7P Transaldolasa Eritrosa 4P

NADPH+H

+ 3 Ribulosa 5P

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.

NADPH2

GS-SG

2H2O

NADP

2GSH

H2O2

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.

Fructosa : metabolismo D-Sorbitol

NAD Sorbitol Deshidrog

NADH

FRUCTOSA Fructoquinasa

ATP

Dihidroxiacetona P Triosa fosfato isomerasa

Fructosa 1P Aldolasa ATP

Gliceraldehido 3P

Gliceraldehido Trioquinasa

Galactosa : metabolismo Proviene de la hidrólisis de la lactosa. El hígado la convierte en glucosa No es esencial, la glucosa se transforma en galactosa ATP

Galactosa

Glucógeno

Galactoquinasa

ADP Galactosa 1P

UDPGlc

Uridin transferasa Glucosa 1P

Epimerasa UDPGal

Glicemia 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).

Glicemia : su relación

Glicólisis C.Krebs V.pentosas

a i m e il c G Glucógeno

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

ATP

Glucosa

Pi

Glucosa 6P ATP

Fructosa 6P

Pi

Fructosa 1,6 PP 2 x Gliceraldehido 3P 1,3 Difosfoglicerato ATP

3 P Glicerato

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

GTP

Fosfoenolpiruvato

oxalacetato

ATP

Piruvato

De dónde provienen los precursores de la gluconeogénesis? Glucosa aminoá cidos

PEP

Oxalacetato Alfa cetoglutarato amino ácidos

Fumarato

Succinil CoA aminoá cidos

Del tejido adiposo, el glicerol (Glicerol fosfato-DHAP-glucosa) de los triglicéridos. Del tejido muscular y los hematíes, el ácido láctico (ácido láctico-piruvato-glucosa). De la proteína muscular, la alanina que se transamina a piruvato. Otros aminoácidos, llamados glucogenéticos.

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

Piruvato + HCO3 + ATP ⇒ Oxalacetato + ADP + Pi Biotina

Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa: fuera de la mitocondria transforma al oxalacetato en fosfoenolpirúvico. Requiere de GTP.

Oxalacetato + GTP ⇒ Fosfoenolpiruvato + GDP + CO 2 Fructosa difosfatasa: enzima citosólica

Fructosa1,6 PP + H 2O ⇒ F 6 P + Pi

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 Pro.Regula T1 con Ca++ T2 G6Fos.asa

G6P

Citosol T3

Glucosa+Pi

Luz del retículo endoplasma

Metabolismo de azúcares de interés médico

Aminoazúcares Son encontrados en las glucoproteínas. Sobre todo la N-acetil glucosamina y N-acetil galactosamina. El esqueleto carbonado fundamental lo proporciona la fructosa, el acetilo, la acetilCoA. El nitrógeno lo proporciona la glutamina. La síntesis de N acetil neuramínico requiere tres carbonos más que los proporciona el fosfo enolpiruvato.

fructosa 6P Glutamina glucosamina 6P Acetil CoA N-acetil glucosamina 6P N-acetil glucosamina 1P UDP-N acetil glucosamina N-acetil manosamina 6P Fosf enol piruvato N-acetil neuramínico 9P NANA 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. Glucorónico o como inositol. De la glucosa

Glucosa 1P

Glucosa 6P

UDP-Glucosa NAD NADH2 UDP-Glucorónico H2O Ácido glucorónico

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 seminales hay una segunda enzima sorbitol dehidrogenasa que transforma el sorbitol en fructosa.

GLICÓLISIS Glucosa NADPH NADP SORBITOL NAD

NADH Fructosa

GLICOPROTEÍNAS y PROTEOGLUCANOS Son macromoléculas que contienen carbohidratos y proteínas unidas covalentemente. Las glicoproteínas contienen escasa cantidad de carbohidratos (entre 15 a 20 monosacáridos). Los proteoglucanos contienen un 95% de carbohidratos bajo la forma de cadenas llamadas glucosaminoglucanos con varios cientos de monosacáridos. En realidad son muchos disacáridos formados por N-acetilglucosamina o N-acetilgalactosamina y un ácido urónico.

CH2OH O

O

NH-C-CH2-ASN NH C=O CH3

HO

N-acetilglucosamina (enlace glicosídico N) CH2OH OH O OH

-ONH C=O CH3

CH2-Ser

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 dependen de los monosacáridos unidos a proteínas localizadas en la superficie del hematíe. El grupo A tiene N-acetil galactosamina, mientras que el grupo B tiene galactosa.

ProteínaGalNA c

Gal

O

Fuc ProteínaGalNA c

Gal

GalNAc

A

Fuc ProteínaGalNA c

Gal Fuc

Gal

B

Proteoglucanos Los mayores componente del espacio extracelular son los Proteoglucanos: 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.

-Serina-O-Xilosa-Galactosa-Galactosa-Ac.Gglucorónico PROTEINA

Tetrasacárido

[

Amino azúcar

+Acido Urónico

GAG

]n

Clases de GAG y tipo de proteoglucano Disacárido Ac.urónico Aminoazucar Ac.hialurónico

Glucoronato Glucoronato e Condroitin sulfato Iduronato Glucoronato e Dermatan sulfato Iduronato

Tejido

GlcNAc

Tej.conectivo,cartílago, líquido sinovial, humor vítreo

GalNAc-SO4

Cartílago,arterias,piél,huesos

GalNAc-SO4

Piél, vasos, válvulas cardiacas Cartílago,disco intervertebral, córnea Superficie celular, pulmones,vasos sanguíneos Mastocitos (pulmón, hígado, piel)

Sulfato de Keratan Galactosa sulfato GLlcNAc-SO4 Glucoronato e Sulfato de Heparán Iduronato GLlcNAc-SO4 Glucoronato e Heparina Iduronato GLlcNAc-SO4