UT II.- Metabolismo de glúcidos

UT II.- Metabolismo de
glúcidos
T 18-glicolisis
Tema 3.- Degradación de glúcidos
• Digestión de glúcidos de la dieta
• Degradación de glucosa por GLUCOLISIS:
Características y reacciones
Balance químico y energético ATP
Regulación de la glucolisis
Lanzaderas
Incorporación a la glucolisis de otros azúcares
DIGESTIÓN DE GLÚCIDOS
Los monosacáridos son los únicos glúcidos que se absorben
a través de la mucosa intestinal con transporte activo
ALIMENTOS
(*)
intracelular
Tanto el almidón ( mecla de amilosa y de amilopectina.) como el glucógeno
son hidrolizados por las enzimas α-amilasa (1→
→4) y glucosidasas (1→
→6).
La α-amilasa (salivar y pancreática) y la glucosidasa (intestinal)
DIGESTIÓN DE GLÚCIDOS
Glucógeno
Glucogenolisis
Glucogenogénesis
Pentosas y
Otros azúcares
Ruta pentosas-P
Glucosa
Gluconeogénesis
Glucolisis
Glucolisis
Ciertos
amino
ácidos
Piruvato
Lactato
Degradación
piruvato
ESQUEMA QUE RELACIONA
LAS VÍAS METABÓLICAS
PARA LOS
GLÚCIDOS
Ácidos
grasos
Ciclo ácido
cítrico
Transporte
Electrónico
mitocondrial
GLUCOLISIS:
Ruta CATABÓLICA para la degradación de la glucosa a piruvato
- Características generales:
GLUCOSA
• Glucolisis o glicolisis es una ruta catabólica de 10 reacciones
enzimáticas: TRES IRREVERSIBLES
• Su función es la degradación de glucosa para la obtención de
energía: 2 ATP y 2 NADH
• Se degrada una molécula de glucosa (C6) hasta dos moléculas de
piruvato (C3).
•Es una ruta metabólica universalmente distribuida en todas las
células.
2 PIRUVATOS
GLUCOLISIS
•Fases y Reacciones
• Sustratos :
Hexosas-P y triosas-P
• Enzimas:
deshidrogenasas
kinasas, isomerasas y mutasas
•
Cofactores: NAD+ / NADH
•
ATP / ADP
El producto de una reacción
es el sustrato de la siguiente
EL ATP es el cofactor DADOR de
GRUPOS FOSFATO Y
el ADP es el RECEPTOR de GRUPOS
FOSFATO
EL NAD+ acepta electrones
procedentes de
los sustratos que se oxidan
y él se reduce a NADH
Las moléculas con
carga
no atraviesan la
membrana
plasmática
GLUCOLISIS: reacciones
FASE 1: fase de inversión de energía
hexoquinasa
1.-Fosforilación de la glucosa
El ATP transfiere un Pi al OH del
C6. de la glucosa.. Las moléculas con
carga no atraviesan las membranas.
La G6P no sale de las células.
Glucosa (G)
Glucosa 6-P (G6P)
Fosfoglucosa
isomerasa
2.-Isomerización de la G-6-P
La aldosa (C1=O) se transforma
en cetosa (C2 =O )
Glucosa 6-P (G6P)
Fructosa 6-P
(F6P)
GLUCOLISIS: reacciones
Fosfofructoquinasa 1
3.-Fosforilación de la F-6-P
El nuevo OH del C1 es
fosforilado por ATP.
Fructosa 6-P (F6P)
Fructosa 1, 6-P (FBP)
4.-Ruptura aldólica de la F-B-P
Aldolasa
Se forman dos triosas, isómeros:
-gliceraldehido3-fosfato (G3P) y
-dihidroxiacetona-fosfato (DHAP).
Fructosa 1, 6-P (FBP)
Dihidroxi
Acetona
Fosfato Gliceraldehido
(DHAP) 3-fosfato (G3P)
GLUCOLISIS: reacciones
FASE 2: fase de obtención de beneficios
Triosa fosfato
isomerasa
5.-Isomerización del DHAP a G3P
La dihidroxiacetona-fosfato (DHAP)
se isomeriza a
gliceraldehido3-fosfato (G-3P).
Solo el G-3P sigue la glicolisis.
Dihidroxiacetona
-fosfato (DHAP)
Gliceraldehido
3-fosfato (G3P)
Gliceraldehido 3-P
deshidrogenasa
FASE 2
6.-Oxidación y fosforilación
Se genera NADH y un enlace
fosfato de alta energía
Gliceraldehido
3-fosfato (G3P)
1,3-bisfosfo
glicerato (BPG)
El aldehido se oxida y se fija el grupo fosfato, formando un
enlace de alta energía: enlace ACIL-FOSFATO
GLUCOLISIS: 1ª reacción de
conservación de la energía
El aldehido se oxida a ácido y se fija el grupo fosfato,
formando un enlace de alta energía: enlace ACIL-FOSFATO
Reacción 6: en dos pasos
Gliceraldehido-3-P
Gliceraldehido 3-P Deshidrogenasa
1,3-BP glicerato
GLUCOLISIS: reacciones para
recoger energía
El enlace ACIL-FOSFATO es de alta energía y
ésta se conserva en forma de ATP
Fosfoglicerato
quinasa
7.-Fosforilación a nivel de sustrato
Se transfiere un Pi desde el 1,3BPG al
ADP.
1,3-bisfosfo
glicerato (BPG)
3-fosfoglicerato
(BPG)
1ª reacción de conservación de la energía
Fosfoglicerato
mutasa
8.-Isomerización
El Pi del C3, de no muy alta energía,
se traslada al C2, a través de un
intermedio bisfosforilado (2,3-BPG)
3-fosfoglicerato
(3PG)
2-fosfoglicerato
(2PG)
GLUCOLISIS: reacciones para
recoger energía
Enolasa
9.-Deshidratación
Se separa una mol. de H2O y se
genera un enlace enol-fosfato
de alta energía
Fosfoenol
piruvato
(PEP)
2-fosfoglicerato
(2PG)
El enlace ENOL-FOSFATO es de alta energía
Piruvato
quinasa
10.-Fosforilación a nivel de sustrato
Se transfiere un Pi desde el PEP al
ADP.
DG’ = -31.4kJ/mol
Fosfoenol
piruvato
(PEP)
2ª reacción de conservación de la energía en forma de ATP
piruvato
(PIR)
GLUCOLISIS: balance de la ruta
RESULTADO DE LA GLUCOLISIS
glucosa
Además se forman 2 moléculas de ATP
y 2 moléculas de NADH
2 moléculas
de piruvato
BALANCE químico y energético de la glucolisis:
Glucosa + 2 ADP + 2Pi + 2 NAD+ ------> 2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2H+
La glucolisis se produce en el citoplasma celular y los NADH que descargan sus
e- en el T.E.M. lo hacen en el interior mitocondrial.-
LANZADERAS
Lanzadera del glicerol-P
Glicerol-3-fosfato
Deshidrogenasa
citoplasmática
Dihidroxiacetona
fosfato
Citoplasma
Glicerol
3-fosfato
Glicerol-3-fosfato
Deshidrogenasa
mitocondrial
Matriz
Por cada NADH citoplásm. que se oxida por esta vía se obtienen 2 ATP.
Lanzadera del malato-aspartato
Por cada NADH citoplásm. que se oxida por esta vía se obtienen 3 ATP.
Oxalacetato
Malato
deshidorgenasa
Malato
Glutamato
transaminasa
α-cetoglutarato
Aspartato
α-cetoglutarato
Aspartato
Citoplasma
Matriz
Malato Malato
deshidorgenasa
Oxalacetato
transaminasa
Glutamato
REGULACIÓN de la GLUCOLISIS
La regulación
de la ruta recae
sobre las tres
enzimas que
catalizan las
tres reacciones
irreversibles.
Son tres
kinasas
hexokinasa
Fosfofructo
kinasa 1
piruvatokinasa
REGULACIÓN GLUCOLISIS:
(1) Hexokinasa
y características de la glucokinasa
G-6-P
Activa
inhibe
Producto de la reacción
hexokinasa
Glucosa
glucosa-6-P
glucokinasa
• GLUCOKINASA
• Isoenzima en hígado,
• + Específica para glucosa
• KM mayor para la glucosa y
• No inhibida por G6P
glucosa
•Su existencia permite al
hígado retirar glucosa de la
sangre cuando su
concentración es muy alta
GLUCOLISIS: REGULACIÓN (2)
PFK1 es regulada por niveles de metabolitos
AMP
inhibe
baja energía
Fruc-2,6-bisP
Enzima alostérica
Activa
Efector +
Fosfofructo kinasa 1
ATP + Fructosa-6-P
Fructosa-1,6-bisP + ADP
ATP
alta energía
Citrato
consigue energía
CINÉTICA SIGMOIDE: comportamiento alostérico
La PFK-1 se activa con F-2,6-BP, el producto de la PFK-2
ENZIMA BIFUNCIONAL
PFK-2
F2,6-BP
Fructosa-2,6-bisfosfato
(F-2,6-BP)
La actividad de la enzima bifuncional
PFK-2/F2,6-BF está controlada por
acción hormonal, mediante
fosforilación / defosforilación
Fructosa-6fosfato
Fructosa-2,6bisfosfato
Fructosa-1,6bisfosfato
REGULACIÓN GLUCOLISIS
(3) Piruvatokinasa (PK)
Fruc-1,6-bisP
Activa
inhibe
Sustrato glucolitico
piruvatokinasa
Fosfo-enol-piruvato
Piruvato
ATP
Alanina
Acetil-CoA
•alta energía
•consigue piruvato
•consigue energía
En hígado, la PK resulta inhibida por fosforilación
Incorporación de
DISACÁRIDOS a la GLUCOLISIS
La hidrólisis de disacáridos produce monosacáridos
que se incorporan a la glucolisis por diferentes vías:
La fructosa puede incorporarse por dos vías, en
dependencia del tejido:
1.- Se fosforila a F6P y se incorpora a la glicolisis
(músculo)
2.-Se fosforila a F1P y se hidroliza a triosas (en hígado)
La galactosa se fosforila a Gal-1-P y después se
isomeriza hasta glucosa-1-P (epímeros C4)
Galactosa
kinasa
Galactosa 1-P
UDP-glu
transferasa
UDP-galactosa + Glu 1-P
epimerasa
UDP-glucosa
Galactosa Cataratas
Sacarosa -------------> fructosa + glucosa
sacarasa
Lactosa --------------> galactosa + glucosa
lactasa
Maltosa --------------> 2 glucosa
maltasa
Incorporación de
GALACTOSA (epímero C4 de la glucosa)
UDP-glu
Glu-1P
UDP-galac
C4
Glu-6P
Galactosa
kinasa
Galactosa 1-P
UDP-glu
transferasa
UDP-galactosa + Glu 1-P
epimerasa
UDP-glucosa
Galactosa Cataratas
La galactosa se fosforila a Gal-1P
La galactosa-1-P se isomeriza
hasta glucosa-1-P (epímeros C4)
en una reacción con UDP-glu catalizada
por una Uridil-transferasa
La glucosa-1-P se isomeriza a
glucosa-6-P y la UDP-galactosa se
epimeriza a UDP-glucosa