glucosa

Glicólisis
(citosol)
GLUCÓGENO
Glucogénolisis
Glucogénesis
GLUCOSA
Glucólisis
Gluconeogénesis
LACTATO
Glicólisis
D-glucosa
Piruvato
deshidrogenasa
2 Piruvato
2 Acetil CoA
Ciclo de
Krebs
2 Lactato
El O2 no es requerido
para la glucólisis
2 CO2
4 CO2
El O2 si es requerido para
la PDH y ciclo de Krebs
CO2
Piruvato
descarboxilasa
Lactato
deshidrogenasa
Ácido pirúvico
NADH + H+
NAD+
NADH +
H+
NAD+
OH
Ácido láctico
Acetaldehído
Alcohol
deshidrogenasa
Etanol
 Ecuación balanceada para la conversión de glucosa a piruvato
Glucosa +2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 Piruvato + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O
 Ecuación balanceada para la conversión de glucosa a lactato
Glucosa + 2 ADP + 2 Pi → 2 Lactato + 2 ATP
 Ecuación balanceada para la conversión de glucosa a etanol
Glucosa + 2 ADP + 2 Pi → 2 Etanol + 2 CO2 + 2 ATP + 2 H2O
Cinasa
R-OH + ATP
O
R-O-P- O- + ADP + H+
O
O
O
OH
O
R- C- CH2O – P –OH
O-
Mutasa
P OO
R- C- CH2OH
H
CH2OH
C
R
O
O
Isomerasa
C
H
H – C - OH
R
H
C–
H – C – OH
R
Deshidratasa
C–
H–C
H
+ H2O
R
C
R
O
Aldolasa
HO – C – H
H – C - OH
R’
C
HO – C – H
O
H
O
+
C
R’
Fosforilación y oxidación
Consumo y generación de ATP en la glicólisis
Reacción
ATP
1
Glucosa → Glucosa 6-fosfato
-1
Irreversible
3
Fructosa 6-fosfato → Fructosa 1,6-bifosfato
-1
Irreversible
7
(2)1,3-bifosfoglicerato → (2) 3-fosfoglicerato
+2
Reversible
10
(2) Fosfoenolpiruvato → (2) Piruvato
+2
Irreversible
Total
+2
Ejercicio 1. Atajo de la glicólisis
Suponga que descubre una levadura mutante cuya
vía glicolítica es más corta debido a la presencia de
una nueva enzima que cataliza la siguiente
reacción:
Gliceraldehído 3-P
3-fosfoglicerato
¿Sería de beneficio para la célula acortar la vía
glicolítica de esta manera? Explique.
Ejercicio 2. Concentración celular de
glucosa.
La concentración de glucosa en el plasma sanguíneo
humano se mantiene en alrededor de 5 mM. La
concentración de glucosa libre dentro de un miocito
es mucho menor. ¿Por qué es tan baja la
concentración en la célula? ¿Qué ocurre con la
glucosa después de la entrada en la célula?
La glucosa se administra por vía intravenosa como
fuente de alimento en algunas situaciones clínicas.
Dado que la transformación de la glucosa a glucosa
6-fosfato consume ATP, ¿por qué no se administra
glucosa 6-fosfato por vía intravenosa en lugar de
glucosa?
Ejercicio 3. Papel de lactato deshidrogenasa
Durante la actividad extenuante, la demanda de
ATP en el tejido muscular aumenta. En el músculo
el ATP se produce casi exclusivamente por la
fermentación del ácido láctico.
El ATP se forma en la fase de pago de la glicólisis
por medio de dos reacciones, promovidas por la
fosfoglicerato cinasa y piruvato cinasa. Suponga
que el músculo esquelético se encuentra
desprovisto de lactato deshidrogenasa. ¿Se podría
generar ATP a un ritmo elevado por la glicólisis?
Explique.
Ejercicio 4. Envenenamiento por
arseniato
El arseniato (muy tóxico para algunos organismos), es
estructuralmente y químicamente similar al fosfato
inorgánico (Pi), y muchas enzimas que requieren
fosfato también usan arseniato. Los compuestos
orgánicos del arseniato son menos estables que los
compuestos de fosfato análogos. Por ejemplo, acil
arseniato se descompone rápidamente por hidrólisis.
Ejercicio 4. Envenenamiento por
arseniato
Por otro lado, los acil fosfato, tales como 1,3bifosfoglicerato, son más estables y son sometidos
a transformaciones en la célula catalizadas por
enzimas.
a) Prediga el efecto de la reacción neta catalizada
por la gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa si el
fosfato se remplazara por arseniato.
b) ¿Cuál sería la consecuencia en el organismo si
el arseniato fuese sustituido por fosfato?
Ejercicio 5. Requisitos de fosfato en la
fermentación de etanol
En 1906 Harden y Young, en una serie de estudios clásicos
sobre la fermentación de glucosa a etanol y CO2 por
extractos de levadura de cerveza, hicieron las siguientes
observaciones:
(1) El fosfato inorgánico era esencial para la fermentación,
cuando la fuente de fosfato se agotó, la fermentación cesó
antes de que se utilizara la glucosa.
(2) Durante la fermentación bajo estas condiciones se acumulan
etanol, CO2 y una hexosa bifosforilada.
(3) Cuando se sustituye fosfato por arseniato, no se acumula la
hexosa bifosforilada, pero la fermentación procede hasta que
toda la glucosa se convierte en etanol y CO2.
Isoenzimas de hexocinasa
-Las isoenzima son enzimas que catalizan
la misma reacción pero son codificadas
por diferentes genes.
-Son proteínas diferentes que catalizan la misma
reacción
La hexocinasa está presente en cuatro isoformas
(de la I a la IV).
-La isoforma predominate en músculo es la
hexocinasa II aunque también está presente la I.
-La isoforma predominate en hígado es la
hexocinasa IV o glucocinasa.
La hexocinasa es una enzima regulatoria.
Las isoforma I y II son inhibidas
alostéricamente por su producto,
glucosa 6 fosfato.
Diferencias entre hexocinasa I-III y IV
1. La Km de la hexocinasa IV es 10 mM, la cual es
mayor que la concentración de glucosa en sangre.
2. La hexocinasa IV es inhibida por la unión
reversible de una proteína regulatoria específica del
hígado. Dicha unión es aumentada por la presencia
del regulador alostérico fructosa 6 fosfato.
3. La hexocinasa IV no es inhibida por glucosa 6
fosfato.
Curvas de saturación de sustrato
Relative enzyme activity
1.0
Hexocinasa
Km= 0.1 mM
Glucocinasa (Hexocinasa D o IV)
Km= 10 mM
(mM)
Ejercicio 6. Regulación de la PFK-1
A una concentración dada de fructosa
6-fosfato, la actividad de la PFK-1
incrementa
al
aumentar
la
concentración de ATP, pero se alcanza
un punto en el cual el aumento de la
concentración de ATP inhibe la enzima.
a) Explique cómo el ATP puede ser
tanto un sustrato y un inhibidor de la
PFK-1. ¿Cómo se regula la enzima
por ATP?
b) ¿De qué manera se regula la
glicólisis por los niveles de ATP?
c) La inhibición de la PFK-1 por el ATP
disminuye cuando la concentración
de ADP es alta, como se presenta
en la figura. ¿Cómo se explica esta
observación?
+
Fructosa 6 fosfato
Enzima desfosforilada
Bajos niveles
de glucosa en
sangre
Fructosa 6 fosfato
Enzima fosforilada
-
Fructosa 6 fosfato
+
Fructosa 2,6
bifosfato
Fosfofructocinasa 2/Fructosa 2,6 bifosfatasa
(Fructosa bifosfatasa 2)
Baja [glucosa] en sangre

Aumento en la secreción de
glucagon

Aumento en la [AMPc]

Aumento en la fosforilación de
enzimas

Activación de FBPasa-2 e
inactivación de PFK-2

Disminución en la [Fructosa 2,6 BP]

Inhibición de la PFK-1

Disminución en la glicólisis
Aumento en la
fosforilación de la
piruvato cinasa
Menos activa
HÍGADO
MÚSCULO
Alanina aminotransferasa
Piruvato + Glutamato  Alanina + Alfa-cetoglutarato
Baja [glucosa] en sangre

Aumento en la secreción de
glucagon

Aumento en la [AMPc]

Aumento en la fosforilación de
enzimas

Activación de FBPasa-2 e
inactivación de PFK-2

Disminución en la [Fructosa 2,6 BP]

Inhibición de la PFK-1

Disminución en la glicólisis
Aumento en la
fosforilación de la
piruvato cinasa
Menos activa