METABOLISMO DE GLÚCIDOS CLASE DE BIOQUÍMICA - 12/05/2014 (GLS) Unidad Temática Nº 8 METABOLISMO GLUCÍDICO a) Importancia de los glúcidos de la dieta en el metabolismo. Absorción y destinos metabólicos de la glucosa dentro de las células procariotas y eucariotas. Glucólisis. Fermentación y respiración aeróbica: destinos metabólicos del ácido pirúvico; descarboxilación oxidativa, complejo piruvato deshidrogenasa; formación y destinos del Acetil CoA. Síntesis de ácido acético por las bacterias. Síntesis de ácido láctico por las bacterias y el músculo. Formación de ácido propiónico por las bacterias. Utilización del ácido propiónico por el animal. b) Otras rutas de degradación de la glucosa: Vía de las pentosas fosfato. Gluconeogénesis; necesidad fisiológica de síntesis de glucosa por los animales. Ciclo de Cori. Biosíntesis de glucógeno; glucógeno sintasa. Glucogenólisis. Papel del almacenamiento muscular y hepático de glucógeno. La degradación de alimentos a nutrientes en el tubo digestivo se efectúa por medio de la catálisis por enzimas hidrolíticas (mayoría): GLUCOSIDASAS (hidrólisis de enlaces Éter) alfa y beta -> se hidrolizan enlaces 1-4, 1-6, 1-2,… de oligo y polisacáridos MONOSACÁRIDOS Algunos HC no son digestibles ej. En monogástricos: celulosa, inulina, agar, heteropolisacáridos vegetales (“fibra”); la lactosa en gallinas y otros animales no lactantes (intolerancia). PROTEASAS (enlaces Amida o Peptídicos) hidrolizan proteínas a AMINOÁCIDOS, en diferentes proporciones según su estructura y origen LIPASAS (enlaces Ester) hidrolizan tricacilglicéridos a AG y GLICEROL OTRAS ENZS (Fosfo- Ester, N-glucosídicos,…) hidrolizan otros sustratos ABSORCIÓN INTESTINAL Ribete en cepillo y Membrana contraluminal y capilares •D-Glc= 100% •D-Gal = 110 % •D-Fru= 43 % •D-Man= 19 % •D-Xil= 15 % •D-Arab= 9 % Células columnares de borde en cepillo Capilares Sanguíneos GLUCOSA Transporte de glucosa Luz intestinal Célula c/ribete en cepillo Capilares INTESTINO DELGADO HÍGADO Glucosa Glucosa Transportadores de D-Hexosas específicos y saturables KM p/Glc INSULINA Glut1 ↓ 5-30 mM CEREBRO-PLACENTAENTEROCITOS --- Glut2 ↑ 60 mM --- HÍGADO, β-PANCR, RIÑÓN, membrana basolat. INTEST --- Glut3 Glut4 2-5 mM tej. ADIPOSO, CORAZÓN y MÚSCULO ESQUELÉTICO Glut5 Hígado En1-2’ ↑↑↑ su n° en la membr. Plasm. Celular --- Captación de Glc por las células (uniporte) Fosforilación intracelular de la glucosa (anclaje) Actividad enzimática relativa HEXOKINASAS ATP-Mg++ KM 40-170 uM D-Glc, D-Fru, D-Man, D-Glcmina KM 5-12 mM D-Glc HÍGADO Concentración de Glucosa (mM) Estado post-prandial HÍGADO, β-PANCR, RIÑÓN, membrana basolat. INTEST Glut2 - ↑ KM 60 mM Glucostato Hepático NORMOGLUCEMIA Regulación de la GLUCEMIA CEREBRO-PLACENTA-ENTEROCITOS Glut1 - ↓ KM 5-30 mM Ayuno Insulino-dependientes Glut4 - ↓KM (2-5 mM) p/Glc (tej. Adiposo, corazón y músculo esquelético) METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA CATABOLISMO Y ANABOLISMO Catabolismo y Anabolismo • Rutas paralelas NO idénticas ni simultáneas - Razones energéticas y de regulación - Control de flujos según necesidad - Regulación independiente (más fácil) a veces cata y ana se producen en diferentes compartimientos celulares. Principales Rutas del Metabolismo de los Glúcidos GLUCÓGENO GLUCOGENOLISIS GLUCOGENOGÉNESIS V. de PENTOSAS-Pato GLUCOSA GLUCOSA-6-FOSFATO GLUCÓLISIS RIBOSA-5-FOSFATO GLUCONEOGÉNESIS PIRUVATO LACTATO AMINOÁCIDOS ACETIL.COA CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA GLUCÓLISIS GLUCÓLISIS •Citoplasmática. •10 reacciones (2 etapas/fases), c/u c/reaccs cataliz x enzimas. •Transformar una molécula de glucosa (C6) en dos moléculas de ácido pirúvico (C3). •Ganancia neta de 2 ATP y 2 NADH + H+ Enzima + Coenz/Cofactor Δg°´ Caracterísicas (Kcal/mol) HEXOQUINASA Glc-6-Pato ISOMERASA FOSFOFRUCTOQUINASA -4 + 0,4 - 3,4 ALDOLASA + 5,7 TRIOSAFOSFATOISOMERASA FOSFOGLICERATOMUTASA GLICERALDEHIDO-3Pato DH FOSFOGLICERATOQUINASA ENOLASA FOSFOGLICERATOQUINASA + 1,8 + 1,1 + 1,5 - 4,5 + 0,4 - 4,5 + Mg++ + Mg++ Clase I = Mamíferos, tetrámero PM 160.000 Clase II = Bacterias, Levaduras y Hongos, dímero PM 65.000 + Mg++ + Mg++ ó Mn++ Gasto de ATP “energía” Isomerización Gasto de ATP “energía” Generación de compuesto de “alta energía” Fosforilación a nivel de sustrato Reorganización molecular Generación de compuesto de “alta energía” División Fosforilación a nivel de sustrato Isomerización Reoxidación del NADH Céls. Eucariotas = Lanzaderas o trenes mitocondriales • En AEROBIOSIS se transporta a la MITOCONDRIA Ej. Mamíferos: depende del estado del metabolismo Celular y la disponibilidad de O2 • En ANAEROBIOSIS : •Síntesis de (ó “FERMENTACIÓN”): Lactato: F. láctica (mamíf, hongos, protozoos, bacts) Etanol: F. alcohólica (algas, levaduras, vegetales) Otros tipos de fermentaciones (bacterias, por ej. Ruminales, intestinales…) Otros destinos del Piruvato (precursor en vías anabólicas) GLUCÓGENO GLUCOGENOLISIS GLUCOGENOGÉNESIS V. de PENTOSAS-Pato GLUCOSA GLUCOSA-6-FOSFATO GLUCÓLISIS RIBOSA-5-FOSFATO GLUCONEOGÉNESIS PIRUVATO LACTATO AMINOÁCIDOS ACETIL.COA CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO Anaerobiosis El aceptor final de equivalentes de reducción NO es el OXÍGENO sino otra molécula que se reduce: Levaduras: acetaldehido -> etanol* Músculo esquelético: piruvato -> lactato* *productos: sustancias orgánicas (todavía c/elevado contenido energético), que dan el nombre a la fermentación (ej.Microorganismos ruminales) y se desechan (pérdida de energía). GLUCOSA GLUCOSA-6-FOSFATO NAD+ GLUCÓLISIS NADH + H+ CADENA RESPIRATORIA NAD+ NADH + H+ CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO PIRUVATO NADH + H+ NADH + H+ FERM. ALCOHÓLICA FERM. HOMOLÁCTICA NAD+ NAD+ CO2 H2O LACTATO CO2 ETANOL Destinos aeróbicos del Piruvato en la MITOCONDRIA En la Matriz mitocondrial el ácidopirúvico puede dar: -> por transaminación = aminoácido -> por descarboxilación oxidativa = acetil CoA -> por carboxilación = oxalacetato Allí se encuentran las enzimas del ciclo de Krebs o de los ácidos tricarboxílicos, o ciclo del ácido cítrico. Membrana Mitocondrial Interna: Sistemas Red-0x del transporte de electrones adosados a las crestas mitocondriales, ACOPLADO al sistema de la fosforilación oxidativa donde se sintetiza ATP (ocurre tanto en bacterias aeróbicas como en mitocondrias de células eucarióticas). GLUCOSA GLUCOSA-6-FOSFATO NAD+ GLUCÓLISIS CADENA RESPIRATORIA NADH + H+ NAD+ NADH + H+ CO2 H2O NADH + H+ NADH + H+ NAD+ NADH + H+ PIRUVATO ACETIL-CoA CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO FERM. ALCOHÓLICA FERM. HOMOLÁCTICA NAD+ NAD+ LACTATO CO2 ETANOL METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA GLUCONEOGÉNESIS GLUCONEOGÉNESIS GLUCONEOGÉNESIS GLUCONEOGÉNESIS METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA CICLO DE CORI Ciclo de CORI Ciclo de GLUCOSA-ALANINA METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO Porción OXIDATIVA Estrategia de la VÍA porción OXIDATIVA: Reacciones de oxidación Obtención de: PENTOSAS y NADPH Reacciones de isomerización/epimerización de pentosas Rol regulador del NADPH Ribosa es reguladora también VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO Estrategia de la VÍA porción NO OXIDATIVA Reacciones de ruptura y formación de enlaces (transcetolasas y transaldolasas) VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO Obtención de AZÚCARES de 6 y 3 CARBONOS C5 + C5 <=> C7 + C3 C7 + C3 <=> C6 + C4 C5 + C4 <=> C6 + C3 3 C5 <=> 2C6 + C3 3G6P + 6 NADP+ + 3 H2O 6NADPH + 6H+ + 3 CO2 + 2Fru + GAP METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA Glucogenogénesis y Glucogenolisis Glucogenólisis Extremo reductor Extremos no reductores Punto de ramificación Extremo no reductor Punto de ramificación Extremo reductor Ramas límites Cadenas externas de Glgeno (Luego de la acción de la Fosforilasa) Enzima Desramificante de Glgeno Disponible p/su hidrólisis Disponible p/fosforólisis en los extremos Glucogenogénesis ó Glucogénesis Glc Glc-6-Pato Glc-1-Pato Pirofosfatasa inorgánica Ión intermedio Oxonio Cadenas terminales de Glgeno con uniones α(1->4) Enzima ramificante SEMINARIO DE UT 8 FIN DE LA CLASE DE HOY ¡¡¡GRACIAS!!!