BioqumicaFacultad de Enfermera Universidad de la Repblica ESFUNO 2011 Amalia vila

Gluclisis y gluconeognesis

Metabolismo: totalidad de reacciones qumicas que se producen en el organismoMetabolismo intermediario: todas las reacciones de un organismo relacionadas con: - almacenamiento y la generacin de energa metablica - biosntesis de compuestos de bajo peso molecular y de almacenamiento de energa (no incluye la sntesis de cidos nuclecos o protenas).

Anabolismo: suma de todos los procesos metablicos mediante los cuales se forman las biomolculas complejas (consumen energa).Catabolismo: suma de todos los procesos metablicos mediante los cuales las molculas se degradan para proporcionar energa celular.

GluclisisLa D-glucosa es el principal combustible de la mayora de los organismos.Rol central en el metabolismo. Principales vas de utilizacin de la glucosa

La gluclisis es una ruta universal en el catabolismo de la glucosa. Ruta altamente conservada en la evolucin, virtualmente idntica en todos los organismos que la presentan. En algunas clulas y tejidos la gluclisis es la nica via de obtencin de energa (eritrocitos, mdula renal, cerebro, espermatozoides).

Fosforilacin de la glucosa

Isoformas extrahepticas: hexoquinasa Isoforma heptica: glucoquinasa Difieren en su especificidad para la glucosa y en sus propiedades cinticas y reguladoras.

Fosforilacin de la fructosa-6-fosfato a fructosa-1,6-bisfosfato

La fosfofructoquinasa-1 (PFK-1) constituye el punto de regulacin ms importante de la gluclisis.

Oxidacin del gliceraldehdo-3-fosfato a 1,3-bisfosfoglicerato

La fosforilacin aumenta la energa libre contenida en el 1,3BPG. El NAD+ actua como aceptor de un ion hidruro (H- = 2 e-+1H+) La cantidad de NAD+ en las clulas es limitada, por lo que el NADH debe reoxidarse para que la gluclisis contine.

Primera fosforilacin a nivel de sustratoTransferencia de un grupo fosfato desde el 1,3-bisfosfoglicerato al ADP

Esta reaccin est acoplada a la oxidacin del G3P (comparten un intermediario comn) de forma que el proceso global es exergnico.

La energa procedente de la oxidacin del G3P se conserva mediante la formacin de ATP a partir de ADP y Pi.

Segunda fosforilacin a nivel de sustratoTransferencia de un grupo fosfato desde el fosfoenolpiruvato al ADP

La piruvato quinasa es otra de las enzimas reguladoras de la gluclisis.

Balance energtico de los gluclisisCancelando los trminos comunes a ambos lados:

La oxidacin de un mol de glucosa a 2 de piruvato tiene un G = -146 kJ/mol La oxidacin completa de un mol de glucosa a CO2 y agua tiene un G = -2840 kJ/mol La degradacin glucoltica de la glucosa rinde solo el 5.2% de la energa contenida en dicha molcula. Las 2 molculas de piruvato retienen la mayor parte de la energa que puede obtenerse de la glucosa. Ruta de los carbonos: 1 molcula de glucosa se convierte en 2 de piruvato Ruta del fosfato: 2 ADP se fosforilan a 2 ATP Ruta de los electrones: 4 e- (2H-) se transfieren desde el G3P a 2 NAD+ para dar 2 NADH

Regulacin de la gluclisis Efecto Pasteur: tanto la cantidad como la velocidad del consumo de glucosa por las clulas son mayores en condiciones anaerbicas que en las aerbicas. Rendimiento energtico de la gluclisis: 2 moles de ATP por cada mol de glucosa Rendimiento energtico de la oxidacin aerbica completa de la glucosa: 30-32 moles de ATP por mol de glucosa (15 veces mayor) Elementos importantes en la regulacin de la glucolisis: Niveles de ATP Regeneracin de NADH Regulacin alostrica de HK (GK), PFK-1 y PK por metabolitos que reflejan el estado energtico de la clula.

En una escala de tiempo mayor, la gluclisis est regulada por: Hormonas (principalmente glucagn, insulina y adrenalina). Regulacin de la expresin de enzimas glucolticas.

Destinos del piruvato

FERMENTACIN LCTICA

Algunos tejidos en condiciones anaerbicas (msculo esqueltico en actividad intensa) Otros tejidos realizan fermentacin lctica aun en aerobiosis (retina, cerebro, eritrocitos) El NADH se reoxida a NAD+ para permitir que la gluclisis contine.

FERMENTACIN ALCOHLICA

TPP (Vit B1 - tiamina) coenzima de la piruavto decarboxilasa

Los productos de las fermentaciones (lactato o etanol) no estn oxidados con respecto a la glucosa (tienen la misma relacin H:C)

Rutas alimentadoras de la gluclisis

Propiedades cinticas diferenciales de 2 isoformas de la hexoquinasa

Hexoquinasa Expresada en tejidos extrahepticos Km bajo para la glucosa (0,1 mM) Inhibicin por producto

Glucoquinasa Se expresa en el hgado Km alto para la glucosa (10 mM) No se inhibe por glucosa-6-fosfato

Regulacin aloestrica de PFK-1

Regulacin de piruvato quinasa

Algunas diferencias entre catabolismo y anabolismo Catabolismo => ATP, NADH, NADPH Anabolismo: energa + precursores => biomolculas complejas Las rutas catablicas son oxidativas Las rutas anablicas son reductoras Las rutas catablicas aumentan la entropa Las rutas anablicas disminuyen la entropa (generan orden), por lo que son endergnicas y requieren aporte de energa para llevarse a cabo El acoplamiento de reacciones endergnicas con otras exergnicas hace que el proceso global sea exergnico. Una ruta catablica y su respectiva anablica se diferencian en al menos un paso Ese paso en general es una reaccin irreversible catalizado por una enzima reguladora diferente para cada ruta. Anabolismo y catabolismo se regulan de manera recproca (para evitar ciclos ftiles)

GLUCONEOGNESIS

Ruta universal de sntesis de glucosa a partir de precursores no glucdicos. Piruvato, lactato, aminocidos gluconeognicos y glicerol son los principales precursores. En animales se produce principalmente en el hgado y en menor proporcin en la corteza renal. Localizacin subcelular: involucra a la mitocondria y al citosol.

1 reaccin de rodeo: sntesis de PEP

El transporte de OA al citosol como malato y su posterior oxidacin a OA permite transporte de NADH desde la mitocondria al citosol. El consumo de PEP por los pasos siguientes de la ruta impulsa la reaccin de la PEPCK, hacindola irreversible en las condiciones intracelulares.

Balance energtico de la gluconeognesis

G = -16 kJ/mol

G = -63 kJ/mol

Ambos procesos, gluclisis y gluconeognesis son irreversibles (exergnicos) en las condiciones intracelulares.

Sustratos gluconeognicos No hay conversin neta de cidos grasos en glucosa. Estos solo aportan energa (procedente de su oxidacin) para la gluconeognesis. Ala y Gln son cuantitativamente los ms importantes

Regulacin recproca de la gluclisis y la gluconeognesis1.

Velocidad de sntesis de enzimas+ glucosa Induccin de las enzimas glucolticas Represin de enzimas gluconeognicas. - glucosa Represin de enzimas glucolticas Induccin de enzimas gluconeognicas Efectos mediados hormonalmente (glucagn, insulina, glucocorticoides)

2.3.

Modulacin alostricaModulacin covalente

Regulacin gluclisis/gluconeognesis

Regulacin a nivel de PFK-1 / FBPasa-1

Efectos alostricos de la F-2,6-BP sobre las actividades PFK-1/FBPasa-1

Efectos sobre PFK-1 Disminuye el K0,5 para la fructosa-6-fosfato Reduce la afinidad de los moduladores alostricos negativos ATP y citrato

Efectos sobre FBPasa-1 Aumenta el K0,5 para la F-1,6-BP Aumenta la sensibilidad de la enzima por el modulador alostrico negativo AMP

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