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BIOQUIMICA / glucólisis
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BIOQUÍMICA-1º de Medicina Departamento de Biología Molecular
M. Dolores Delgado
TEMA 16. Glucolisis.
Digestión de glúcidos de la dieta. Absorción de monosacáridos. Transportadores de glucosa. Importancia y destinos de la glucosa. Fases de la glucolisis: esquema general y reacciones. Balance global. Destinos del piruvato. Fermentación láctica y alcohólica. Regulación de la glucolisis. Entrada de otros glúcidos en la glucolisis. Metabolismo de disacáridos y del glicerol.
TEMA 16 2
Proteínas Acidos Nucleicos
Aminoácidos
Nucleótidos
Urea
Lípidos
Glicerol Acidos Grasos
e-
ATP
O2
H2O
AcetilCoA
CO2
Polisacáridos
Glucosa
Piruvato
Monosacáridos
AN
AB
OL
ISM
O
CA
TA
BO
LIS
MO
TEMA 16 3
(α 1 4)
(α 1 6)
AlmidónLactosaSacarosa
DIGESTIÓN DE LOS GLÚCIDOS DE LA DIETA
Modificado de Bioquímica Básica de Marks. Un enfoque clínico”. McGraw-Hill 2006.
TEMA 16 4
GLUT-1.......En la mayoría de las membranas (eritrocitos, cerebro, etc)
GLUT-2 .......Hígado..........................Baja afinidad, nunca limita la velocidad de transporte
GLUT-3....... Cerebro........................Alta afinidad (gran demanda)
GLUT-4...... Adipocitos, ..................Dependiente de insulinaMúsculo esq................Dependiente de insulina
DIFUSIÓN FACILITADA O TTE. PASIVO
COTRANSPORTE Sodio/Glucosa (tte. activo secundario)
GLUT-5.....Intestino delgado..............absorción de Glu de la dieta
PRINCIPALES TRANSPORTADORES DE GLUCOSA
Modificado del “Lehninger Principios de Bioquímica", Nelson, D.L. y Cox, M.M. Omega.
TEMA 16 5
GLUT-4, TRANSPORTE DE GLUCOSA DEPENDIENTE DE INSULINA
“Lehninger Principios de Bioquímica", 4ª ed. Nelson, D.L. y Cox, M.M. Omega. 2006.
TEMA 16 6
• Principal combustible de la mayoría de los organismos
• Rica en energía: oxidación completa a CO2 y H2O
• Se almacena como polímeros de alto Pm.
• Cuando aumentan las necesidades energéticas, la glucosa se libera rápidamente.
• Su degradación proporciona gran cantidad de metabolitos, que sirven de partida para reacciones biosintéticas.
• 3 destinos: almacenamiento, oxidación vía glucolisis, oxidación vía pentosas fosfato
IMPORTANCIA DE LA GLUCOSA
glucosa + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O : ΔG0’ = - 2840 kJ/mol
TEMA 16 7
LACTATO
GLUCOSA
GLUCÓGENO
RIBOSA-5-P NADPH PIRUVATO
ETANOL+CO2
ACETIL-CoA
CO2 + H2O
ALMACENAMIENTO
OXIDACIÓN VIA PENTOSAS-P
OXIDACIÓN VIA GLUCOSISIS
COND. ANAEROBICAS(COND.
ANAEROBICAS)COND. AEROBICAS
DESTINOS DE LA GLUCOSA Y DEL PIRUVATO
Modificado del “Lehninger Principios de Bioquímica", 4ª ed. Nelson, D.L. y Cox, M.M. Omega. 2006.
anabolismo
TEMA 16 8
GLUCOLISIS: VISIÓN GLOBAL
Tejidos: todos Localización: citosol
2 Fases:
- Preparatoria (5 reacciones). Se consumen 2 ATP.
- Beneficios (5 reacciones). Se forman 4 ATP y 2 NADH.
Intermediarios fosforilados:
-hidrólisis de compuestos de alta energía acoplada a síntesis de ATP.
-grupos fosfato ionizados a pH 7 (carga negativa). No difunden al exterior de la célula.
Tres tipos de transformaciones químicas:
-degradación del esqueleto carbonado de la glucosa hasta piruvato(ruta de los C)
- fosforilación de ADP a ATP por compuestos de alta energía (ruta de los fosfatos)
- transferencia de electrones al NAD+ formando NADH (ruta de los e-)
TEMA 16 9
GLUCOSA
GLUCOSA-6-P
FRUCTOSA-6-P
FRUCTOSA-1,6-BP
DHAP GLICERALDEHIDO-3P
(2) 1,3-BPG
(2) 3-PG
(2) 2-PG
(2) PEP
(2) PIRUVATO
GLUCOLISISHexoquinasa
Fosfogluco-isomerasa
Fosfofructoquinasa-1
Aldolasa
GAPDH
TPI
PGK
PGM
Enolasa
Piruvatoquinasa
(2) ATP
(2) NADH
(2) ATP
ATP
ATP
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
PR
EP
AR
AT
OR
IAB
EN
EF
ICIO
S
TEMA 16 10
TEMA 16 11
Fase preparatoria
“Lehninger Principios de Bioquímica", 3ª ed. Nelson, D.L. y Cox, M.M. Omega. 2001.
TEMA 16 12
Fase de beneficios
“Lehninger Principios de Bioquímica", 3ª ed. Nelson, D.L. y Cox, M.M. Omega. 2001.
TEMA 16 13
GLUCOLISIS ANAEROBIA (fermentación láctica)
Glucosa
Piruvato (2)
LACTATO (2)
(2)
(2)LDH
2 ADP + 2 Pi
2 ATP
2
2
•Eritrocitos
•Músculo esq. (ejercicio intenso)
5 Isoenzimas
TEMA 16 14
LA FERMENTACIÓN LÁCTICA ES UN “CIRCUITO CERRADO”
GLUCOSA
2 PIRUVATO
2 LACTATO
2 NAD+
2 NADH
2 ATP
TEMA 16 15
CICLO DE CORI
GLUCOSA
PIRUVATO
LACTATO
2 ATP
Glucógeno
MÚSCULO Sangre
“Sprint”
Glucolisis anaerobia
GLUCOSA
PIRUVATO
LACTATO
6ATP
Glucógeno
HÍGADO
Descanso
“deuda de oxígeno”
Gluconeogénesis
TEMA 16 16
BALANCE ENERGÉTICO
GLUCOLISIS ANAEROBIA
Glucosa + 2 ADP + 2 Pi 2 Lactato + 2 ATP + 2 H2O
GLUCOLISIS AEROBIA
Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+
2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O
(ΔG0’ = - 85 kJ/mol)
(glucosa + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O : ΔG0’ = - 2840 kJ/mol)
TEMA 16 17
FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA
•Levaduras (pan, cerveza)
•Bacterias
Vit. B1
Glucosa
2 ADP + 2 Pi2 ATP
22
TEMA 16 18
REGULACIREGULACIÓÓN DE LA GLUCOLISISN DE LA GLUCOLISIS
TEMA 16 19
GENERALIDADES SOBRE REGULACIÓN DE LAS RUTAS METABÓLICAS
Aspectos generales:•Las enzimas reguladoras catalizan reacciones irreversibles•Las primeras reacciones de la ruta metabólica suelen estar reguladas• Las isoenzimas específicas de tejido permiten regulación diferencial en los distintos órganos•Las enzimas reguladoras catalizan etapas limitantes de la ruta •Muchas rutas tienen regulación por retroalimentación (inhibición por producto final)•La regulación hormonal integra las rutas en los distintos tejidos•Las hormonas regulan el metabolismo por
• cambios en el estado de fosforilación de las enzimas • o cambios en la regulación genética (inducción o represión génica)
Objetivos:•Que la velocidad de la vía esté adaptada a las necesidades de la célula•Que las vías de síntesis y degradación no estén activas a la vez
Mecanismos:•Enzimas alostéricos (segundos o menos)•Regulación hormonal (segundos a minutos)•Regulación genética (horas)
TEMA 16 20
PERFIL ENERGÉTICO DE LA GLUCOLISIS
"Bioquímica". Mathews, C.K. Van Holde, K.E y Ahern, K.G. Ed. Addison Wesley. 2002.
HK
PFK1
PK
TEMA 16 21
REGULACIÓN DE LA GLUCOLISIS (I)
A) HEXOQUINASAS
Músculo: GLUCOSA GLUCOSA-6-PHEXOQUINASA
(Km=0.1mM)
Hígado: GLUCOSA GLUCOSA-6-PGLUCOQUINASA
(Km=10mM)
Hexoquinasa
Glucoquinasa
Su actividad es proporcional a la [Glu] en sangre
Actividad máxima a [Glu] en sangre de 5mM
TEMA 16 22
B) PFK-1
FRUCTOSA-6-P FRUCTOSA-1,6-BP
ATP ADP
ATP
CITRATO Fructosa-2,6-BPAMP, ADP
C) Piruvato quinasa
PEP PIRUVATO
ADP ATP
ATP AcetilCoAÁcidos grasos
Regulación de la glucolisis (II)
Regulación coordinada con
gluconeogénesis
Enzima de etapa limitante
TEMA 16 23
ENTRADA DE OTROS GLÚCIDOS EN LA GLUCOLISIS
1. Lactasa2. Maltasa3. Sacarasa4. Galacto quinasa5. Hexoquinasa 6. Fructoquinasa7. Aldolasa B8. Triosa quinasa9. Glucógeno fosforilasa10. Fosfogluco mutasa
GLUCOSA
GLUCÓGENO
GLUCOSA-6-P
FRUCTOSA-6-P
GLUCOSA-1-P
FRUCTOSA-1,6-BP
GLICERALDEHIDO-3-P
DHAP
MALTOSA
SACAROSA
LACTOSA GALACTOSA
FRUCTOSA
FRUCTOSA-1-P
3
1
2
9
5
GAL-1-P4
6
5
7
10
GLICERALDEHIDO
8
ATP
ATP
ATP
ATP
ATP
GLÚCIDOS DE LA DIETA
GLÚCIDOS INTRACELULARES
TAG
GLICEROL
GLICEROL-3-P
11
12
Ácidos grasos
ATP
NAD+
11. Glicerol quinasa12. Glicerol-3-P-DH
TEMA 16 24
INTOLERANCIA A LA LACTOSA
GALACTOSEMIA
Déficit de Lactasa: Lactosa Glu + Gal
Déficit de enzimas del metabolismo de la galactosa (uridil transferasa, galactoquinasa, UDP-Glucosa epimerasa)
TEMA 16 25
http://www.web.virginia.edu/veraflei/web_page/chapter19/Flash/figure19_1.html
FIN DE LA FIN DE LA GLUCOLISISGLUCOLISIS