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SEGUNDO TRABAJO BIOQUIMICA II
ROSARIO CHAVEZ INGA VI CICLO A
Vemos en este grafico los
diferentes tipos de
Metabolismos tales
como: Proteínas, Ácidos
Nucleicos, Polisacáridos y
Lípidos, desde su ingreso
hasta sus productos
finales y vemos diferentes
tipos de Ciclos como el de
Krebs, Cori y otros
BALANCE QUÍMICOENERGETICO
Por cada molécula de glucosa
degradada se Forman 2 de
piruvato. se invierten 2 ATP en la
fase preparatoria y se forman 2
ATP por cada piruvato en la fase
de beneficios. Además la
oxidación del gliceraldehido-3-P
produce NADH; luego por cada
glucosa degradada se generan 2
ATP + 2 NADH
- Balance global: Glucosa + 2
ADP + 2 NAD+ ------> 2 piruvato
+ 2 ATP + 2 NADH
En la figura observamos
La degradación o
catabolismo de glucosa hasta
piruvato viendo por las etapas que va
pasando donde vemos los ATP que necesitan y los ATP que va liberando.
Paso de Fructosa 1,6-Bifosfato a Dihidroxiacetona fosfato
primero ocurre es la ruptura del anillo de la FBP, para dar lugar a la forma abierta, dejando al carbono 2 con el grupo ceto libre.
El primer pasa de la aldolasa mediante un mecanismo de catálisis covalente, consiste en la formación de un enlace entre el carbono 2 del sustrato y el nitrógeno del grupo amino del resto de Lys del centro activo del enzima. Esto conlleva la pérdida de una molécula de agua, y da lugar a la denominada base de Schiff.
Después actúa el enzima mediante una catálisis ácido-base, concretamente, el a.a. actúa como una base (generalmente la His) captando un protón. Capta el protón del OH del carbono 3, desencadenando procesos en el que el oxigeno con carga negativa del carbono 3 ataca nucleofílicamente al carbono 4, rompiendo la fructosa por el enlace entre los carbonos 3-4.
El resultado son dos moléculas de 3 carbonos, una de las cuales queda aún unida al enzima por el enlace base de Schiff, mientras que la otra molécula es liberada como gliceraldehido-3 fosfato.La molécula unida al enzima es liberada mediante la hidrólisis de la base de Schiff, donde el oxígeno queda como grupo ceto y los dos hidrógenos en el nitrógeno del enzima, cerrando así el ciclo.
FASE DE GENERACIÓN DE ENERGÍA
Las dos moléculas de G3P, se lleva a cabo la sexta reacción, una reacción reversible, de la glucólisis, donde ambas moléculas se transforman en dos moléculas de ácido-1,3-bisfosfoglicerico (BPG).
Se trata de una reacción compleja, de una oxidación que requiere por tanto una reducción, además de producirse la incorporación de un Pi por cada molécula de G3P, el cual va a quedar unido mediante un enlace rico en energía.
Es por tanto en esta reacción donde se generan los dos poderes reductores a consecuencia de la oxidación, es decir, se forman dos moléculas de
NADH + H+ (el NAD+ se reduce oxidando al sustrato)
Se trata de una reacción catalizada por un enzima denominado fosfogliceraldehido deshidrogenasa , el cual presenta un centro activo con un resto de -SH, es decir, de Cis, que actúa por un mecanismo de catálisis covalente.
La enzima, con su grupo -SH va a reaccionar con el carbono 1 del G3P, formando un enlace covalente S-C (los enlaces entre azufre-carbono reciben el nombre de enlaces tiohemiacetal),dando lugar a un grupo OH en ese mismo carbono.
En el grafico
el rendimiento
energético de
la glucosa
observando
cuantos ATP
se usan y
cuantos se
recuperan.
En el grafico se
observa la
Concentración de glucosa,
ATP, ADP y
AMP.
En el grafico
Observamos la
velocidad máxima que
alcanza una reacción
con fructosa-2,6 bifosfato a
comparación de la reacción en la cual no
trabaja la fructosa-2,6-bifosfato.En el grafico b podemos observar las velocidades que
alcanzan las reacciones con mayor
GLUCOLISIS:
CARACTERÍSTICAS Y
REACCIONES
La Glucólisis o glicólisis es la ruta metabólica mediante la que se degrada la glucosa hasta dos moléculas de piruvato, a la vez que se produce energía en forma de ATP y de NADH. La ruta está formada por
diez reacciones enzimáticas: 3 irreversibles y 7 reversibles Es una ruta
metabólica universalmente distribuida en todos los organismos y células. Se
considera que tiene 2 fases o etapas:
a) Preparatoria: Cuatro reacciones: dos son de fosforilación y consumen 2 ATP
por molécula de glucosa. La ruptura de la hexosa-BP acaba en 2 de gliceraldehido-3-
P .
b) De beneficios: Oxidación del gliceraldehido-3-fosfato (x 2) hasta
piruvato (x 2) y formación acoplada de ATP en 2 de las reacciones, en total se
forman 4 ATP y 2
NADH.
Regulación de la glucólisis
Si la concentración de ATP es
baja, esto implica una alta
concentración de ADP y AMP. Son en estas condiciones cuando la
glucólisis debe estar muy activada.
Si ocurre lo contrario, donde la
concentración de ATP es muy
elevada y por tanto la de ADP y
AMP es baja, la glucólisis no
funciona. El estado energético intracelular es el principal
mecanismo por tanto
de regulación de la glucólisis.
Por ello que ha de estar este
estado energético regulado, de lo
cual se encargan los tres enzimas
que catalizan las reacciones
irreversibles.
El primer punto de control lo encontramos a nivel de la
hexokinasa , la cual como bien se dijo, es inhibida por altas concentraciones de G6P. Es independe de las concentraciones de ATP.
La única activación la produce un aumento de concentración de FBP, ya que entre el segundo punto de control y el tercero, todas las reacciones intermedias son reversibles, por lo que cuando llegan a PEP pueden volver a FBP, el cual activa a la piruvato kinasa para evitar un estancamiento y poder consumir el PEP.
Por otro lado la piruvato kinasa está sometida también a una modulación hormonal, aunque solamente la piruvato kinasa del hígado de mamíferos. En su centro activo presenta un OH libre que al ser fosforilado inactiva el enzima. Esta fosforilación está catalizada
también por la proteín kinasa A, activada por el c-AMP.
el grafico muestra el Proceso Metabólico de los Carbohidratos que son procesados cuando son ingeridos en una Dieta Diaria y cuando hay un Periodo Prolongado de Ayuno , además como las Grasas o en este caso el Glicerol se convierte en Glicerol-3-Fosfato y de ahí a Dihidroxi acetona fosfato,y después se sigue el proceso normal hasta el Ciclo de Krebs.
En la imagen anterior, se puede observar cómo y a qué nivel se va degradando la glucosa hasta su más mínima expresión.
En la primer grafico podemos ver una fosforilación de la galactosa y para que pase a ser α-D- galactosa-1-fosfato esta fosforilación se da por la intervención de ATP el cual pasa a ser ADP.
En la segunda parte de la imagen podemos observar un traspaso del UDP de la galactosa a la glucosa para que este quede con un fósforo.
En la tercera parte podemos ver epimerizacion y en la cuarta parte una
En el grafico observamos como
el UDP- galactosa pasa a ser UDP glucosa por acción del
NAD el cual reacciona sobre el Ion oxidrilo de la molécula de
galactosa para que luego ese Ion se convierta en una cetona que luego por la acción del NAD nuevamente se convierta en
UDP- glucosa. En esta imagen podemos observar como el
UDPgalactosa pasa a ser UDP- glucosa por acción del NAD el
cual reacciona sobre el ion oxidrilo de la molécula de
galactosa para que luego ese ion se convierta en una cetona que
luego por la acción del
NAD nuevamente se convierta en UDPglucosa.
Aquí vemos la
diferencia entre una reacción
de hidrólisis y una reacción
de fosforolisis en la hidrólisis
vemos que actúa el agua
sobre la molécula mientras
que en la fosforolisis actúa
una molécula más compleja
la cual tiene tres iones
oxidrilos una función cetona
y como núcleo principal el
fósforo.
La escisión por b-amilasa produce
maltosa libre
La acción de la amilasa sobre amilopectina los restos de la maltosa sucesivos se hidrolizan hasta que se alcanzan los puentes de ramificaciones ά(1→6)el núcleo restante (en color) que representa cerca del 40% de la molécula es la dextrina limite
Regulación por
modificación covalente,
reversible por fosforilación desfosforilación, Como
respuesta a la acción hormonal, que desencadena
una CASCADA DE FOSFORILACIONES que
acaba activando a la fosforilasa.
Existen dos formas de la enzima que degrada el
glucógeno, glucógenofosforilasa a (R,
fosforilada y catalíticamente muy activa) y fosforilasa b (T, defosforilada y normalmente inactiva). La fosforilación en
un resto de SER de cada subunidad de la fosforilasa b
hace que se
convierta en la fosforilasa a; esa fosforilación la cataliza la
fosforilasa b quinasa activa.
Es laestructuraMolecular
delGlucógeno
Reacciones de la
glucólisis
La glucólisis comienza con la
glucosa, donde la primera
reacción, irreversible, consiste en
una fosforilación en el carbono 6
de la glucosa, originando por
tanto la glucosa-6-fosfato. Esto
significa la utilización de una
molécula de ATP que dona un Pi
y queda liberado como ADP. Esta
primera reacción está catalizada
por un enzima denominado
hexokinasa (kinasa = cataliza
reacciones de fosforilación)
Se trata de una reacción compleja,
de una oxidación que requiere por
tanto una reducción, además de
producirse la incorporación de un Pi
por cada molécula de G3P, el cual va
a quedar unido mediante un enlace
rico en energía.
La séptima reacción consiste en la
transferencia del fosfato unido por un
enlace rico en energía a una
molécula de ADP para formar ATP y
el ácido 3-fosfoglicérico (3PG). El
BPG libera con el enlace rico en
energía 11 Kcal/mol, suficientes
como para formar el ATP.
La siguiente reacción, la octava, es
también reversible, en la cual se
produce la transformación del 3PG
en el ácido 2-fosfoglicérico (2PG),
catalizado por el enzima
La siguiente reacción, la octava, es también reversible, en la cual se produce la transformación del 3PG en el ácido 2- fosfoglicérico (2PG), catalizado por el enzima fosfoglicerato mutasa , cuyo mecanismo de acción es el siguiente: en su centro activo posee una His con el nitrógeno 3 de su radical fosforilado, de tal modo que reacciona con el fosfato del carbono 3 de 3PG y cede su fosfato al carbono 2 del sustrato, originando un intermediario 2,3-bisfosfoglicerato. La siguiente reacción, la novena, también reversible, es una deshidratación, con pérdida de una molécula de agua procedente del OH libre (que ya no esté fosforilado) del carbono 3 y el H del carbono 2. Esto da lugar a un doble enlace entre el carbono 2 y el 3, dejando el fosfato del carbono 2 unido mediante un enlace rico en energía, para dar lugar al ácido fosfoenolpirúvico (PEP).
Se trata de una reacción catalizada por la piruvato kinasa , formando un intermediario de reacción inestable llamado enol pirúvico, que rápidamente pasa a piruvato
La siguiente reacción consiste en una fosforilación en
el carbono 6 de la glucosa, originando por tanto la
glucosa-6-fosfato. Esto significa la utilización de una
molécula de ATP que dona un Pi y queda liberado
como ADP. Esta primera reacción está catalizada por
un enzima denominado hexokinasa (kinasa = cataliza
reacciones de fosforilación)
La presente reacción se muestra en primer lugar, la G6P rompe su forma cíclica, se abre, sufriendo unos procesos que dan lugar a la formación de un intermediario de reacción denominado cis-enol, con una corta vida, donde
seguidamente se forma la cetosa que al ciclarse da lugar a la forma furanosa de la F6P. Al ser una reacción de isomerización, se transfiere el grupo
oxígeno que formaba el aldehído (del carbono 1), al carbono 2, dando lugar a un grupo ceto. Todo esto es catalizado por el enzima.
Mecanismo de Reacción en la que laGlucosa 6-fosfato al pasar a Fructuosa 6-Fructosa en la que tiene la formación de
un Producto Intermediario que es elENEDIOL.
Esta reacción, también irreversible, conlleva la presencia y consumo de ATP, originando la fructosa-1,6-bisfosfato (FBP). Se trata de una
reacción de fosforilación, por lo que está catalizada por una kinasa, concretamente la fosfofructokinasa- 1 (PFK-1), que fosforila el carbono
1 de la F6P.Esta reacción irreversible constituye el principal punto de control o regulación de la glucólisis. Se trata del enzima más regulado.
Al igual que la anterior reacción irreversible, son ambas lo suficientemente exorgónicas (liberan demasiada energía) comopara ser
prácticamente irreversibles en el organismo in vivo
La cuarta reacción es reversible, y consiste en la ruptura de la molécula de FBP para dar lugar a 3-
fosfodihiroxiacetona (DHAP) y a 3-fosfogliceraldehido (G3P), ambas con 3 carbonos. La 3-fosfodihiroxiacetona corresponde a los átomos de carbono 1, 2 y 3 de la FBP; mientras que el
también llamado gliceraldehido-3-fosfato corresponde a los carbonos 4, 5 y 6, siendo el 6 el 1 de la
nueva molécula. El enzima que cataliza esta reacción es una aldolasa , concretamente recibe el nombre de fructosa bifosfatoaldolasa .
Esta reacción de la primera etapa de la glucólisis, también reversible, consiste en una isomerización
catalizada por la triosa-fosfato isomerasa , cuyo sustrato son las triosas (las dos moléculas anteriores). La función de este enzima es la transformación de
uno de los productos de la reacción anterior en el otro. Concretamente, la triosa-fosfato isomerasa cataliza la isomerización del 3-fosfodihiroxiacetona a
3- fosfogliceraldehido, dado que este es el sustrato de la siguiente reacción glucolítica.
Partiendo de las dos moléculas de G3P, selleva a cabo la sexta reacción, una reacción
reversible, de la glucólisis, donde ambasmoléculas se transforman en dos moléculas
de ácido-1,3-bisfosfoglicerico (BPG).
