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Glucólisis y descarboxilación oxidativa del piruvato
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Glucólisis y descarboxilación oxidativa del piruvato

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  • 1. Laura del OlmoTema 3: GLUCÓLISIS Y DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA DEL PIRUVATO A partir de cualquier hidrato de carbono obtenemos fundamentalmente glucosa. La glucólisis es anaerobia; lo que ocurre a continuación es lo que puede ser anaerobio (fermentación láctica) o aerobio (descarboxilación oxidativa).¿Cómo obtenemos energía/metabolizamos los hidratos de carbono? El metabolismo fundamental es el de la glucosa.  Metabolismo de la glucosa: Glucólisis (ruta fundamental del catabolismo de la glucosa) - Ruta metabólica que se produce en todas las células. - Totalmente anaerobia (no necesita O2). - Consiste en la transformación o degradación (catabolismo) de glucosa en 2 moléculas de piruvato que progresará a 2 de láctico en la fermentación láctica) en ausencia de O2 = glucólisis anaerobia (1) - 2 Piruvato  2 Acetil-CoA en presencia de O2 (mitocondria) = Aerobia: descarboxilación oxidativa (2)Cuando la célula dispone de O2 (la mayoría de las veces) el piruvato no es el punto final, sino que se transforma en 2moléculas de Acetil-CoA, que entra en el ciclo del ácido cítrico (mitocondria). Por eso recibe el nombre de glucolisisaerobia, porque aunque en sí no necesita oxígeno, el piruvato (*es la forma estable del ácido pirúvico y por tantocomo se encuentra éste en el cuerpo*) después lo va a necesitar para continuar su metabolismo. - Producto final de la glucolisis: 2 piruvato en ausencia de O2 y 2 Acetil-CoA en presencia de O2 - Tiene lugar en su totalidad en el citosol (la anaerobia). - Precisa magnesio para todas las reacciones y transcurre siempre a través de intermediarios fosforilados (esto explica el que no pueda atravesar membranas y se localice en el citosol intracelular a lo largo de todo el proceso). - Principal función de este proceso catabólico: generar energía = ATP - Función secundaria: generar metabolitos para otras rutas metabólicas. - Consta de 2 fases: 1) FASE I PREPARATORIA: no se produce energía e incluso se consume 2) FASE II GENERADORA DE ENERGÍA: la realmente catabólica, donde se genera energía 1) FASE I: PREPARATORIA de la glucólisis sin producción de energía e incluso con gasto de 2ATPPartimos de glucosa. 1. La glucosa entra dentro de las células a través de un transportador GLUT (pasivo) - Transportadores GLUT más importantes:  GLUT II: hígado, muy eficaz captando glucosa para la célula hepática.  No dependiente de insulina. El hígado podrá captar la glucosa independientemente de que haya o no haya insulina.  *GLUT IV*: presente en muchas células pero especialmente en músculo esquelético y TJ adiposo.  Dependiente de insulina. Si no hay insulina no podrá captar glucosa. 2. Glucosa ya dentro de la célula: comienzo de la glucolisis - *1ª reacción* = irreversible (la más importante porque definirá el sentido de la ruta): fosforilación de la glucosa  Obtenemos glucosa-6-fosfato  Enzima: HEXOQUINASA (enzimas que fosforilan empleando ATP) Para esta reacción necesito energía (ATP) 1
  • 2. Laura del Olmo - 2ª reacción = reversible: isomerización  Obtenemos fructosa-6-fosfato (F-6-F)  Enzima: FOSFO-GLUCO-ISOMERASA - 3ª reacción = irreversible (igual que la 1ª)  Obtenemos fructosa-1,6-bisfosfato (F-1,6-BF)  Enzima: FOSFO-FRUCTO-QUINASA Para esta reacción necesito energía (gasto de 1 moléculas de ATP) - 4ª reacción = reversible: rotura aldólica (aldolisis) reversible de la molécula en el punto indicado  Obtenemos 2 estructuras:  Dihidroxiacetona-fosfato  Gliceraldehído-3-fosfato  Enzima: FRUCTOSA-1,6-BISFOSFATO ALDOLASA A partir de aquí solo va a utilizar el gliceraldehído-3-fosfato - 5ª reacción = reversible: conversión del DHA-P  G-3-P  Obtenemos G-3-P  Enzima: TRIOSA-FOSFATO-ISOMERASA 2) FASE II: GENERADORA DE ENERGÍA (habrá que multiplicarlo todo x2)Partimos del G-3-P. - 1ª reacción (más compleja de toda la glucolisis) = reversible  Obtenemos 1,3-bisfosfoglicerato (1,3-BPG)  compuesto rico en energía que resulta importante porque es la única forma de producir 2,3-BPG – metabolito secundario – mediante la acción de la enzima mutasa  Enzima: G-3-P-DESHIDROGENASA Gasto de energía en forma de poder reductor NAD+  NADH + H+ (oxidación del G-3-P) - 2ª reacción = reversible  Obtenemos 3-fosfo-glicerato (3-P-G)  Enzima: P-G-QUINASA - 3ª reacción = reversible  Obtenemos 2-fosfo-glicerato (2-P-G)  Enzima: P-G-MUTASA - 4ª reacción = reversible  Obtenemos fosfo-enol-fosfato (P-E-P)  Enzima: ENOLASA Con pérdida de 1 molécula de H2O. - 5ª reacción = irreversible: desfosforilación del P-E-P  Obtenemos el producto final de la glucolisis: piruvato  Enzima: piruvato-quinasa (pir-quinasa) Con gasto de energía (ATP). 2
  • 3. Laura del Olmo  Balance de la glucolisis - Material: 2G  2piruvato - Energético:  Fase I = gasto de 2ATP  Fase II=  Por fosforilación a nivel de sustrato obtengo 4 ATP  Por fosforilación oxidativa obtengo 2 NADH + 2H+  4-6 ATP (en función de las lanzaderas) - Final: 6-8 moléculas de ATP/molécula de glucosa (dependiendo de la lanzadera que funcione: glicerol- fosfato o malatoaspartato)  Regulación de la glucolisis – Enzimas reguladoras3 Enzimas importantes: 1) Hexoquinasa 2) *Fosfofructoquinasa* 3) PiruvatoquinasaDentro de todas las enzimas reguladoras de una ruta siempre la más importante es la que cataliza la 1ª etapa porquees el paso limitante, por lo que tendría que ser la hexoquinasa, pero en la glucolisis la más importante es la enzimafosfofructoquinasa porque es la 1ª enzima específica irreversible. La hexoquinasa no es la más importante porque no es específica de la glucolisis. 1) HEXOQUINASA: cataliza una etapa irreversibleSiempre que hay un exceso de energía la glucolisis se bloquea. - La HQ se puede regular tanto en su cantidad como en su actividad:  Control de la cantidad a largo plazo: hormonal  Control de la actividad a corto plazo: alosterismo, modificación covalente… - El control de la HQ se realiza en forma de isoenzimas: 4 importantes  HQ I, II y III  en todo el organismo/TJs  Elevada afinidad por la glucosa (baja Km)  No son específicas para la glucosa, sino que pueden fosforilar a otros monosacáridos (galactosa, fructosa, manosa…)  Son alostéricas y tienen como inhibidor importante su propio producto: glucosa-6-fosfato (G6P)  HQ IV o glucoquinasa  específica del hígado  Baja afinidad por la glucosa (alta Km)  Totalmente específica para la glucosa por eso se la denomina también glucoquinasa  No alostérica, sin embargo aumenta su cantidad en presencia de insulina (después de comer, especialmente si la dieta es rica en hidratos de carbono)  control de su cantidad por hormonas inducibles por insulina - Gráfico de la actividad enzimática de las isoenzimas HQ 3
  • 4. Laura del Olmo2) FOSFOFRUCTOQUINASA (PFK): enzima reguladora de la glucolisis más importante por ser la primera específica para la glucosa- Es alostérica.- Inhibidores alostéricos (-):  Desde el punto de vista energético: ATP  si hay mucho ATP no hay glucolisis, la enzima se inhibe.  Desde el punto de vista metabólico (glucolisis = metabolismo para otras vías), sus sustratos oxidables son:  Citrato (Ciclo de Krebs)  Ácidos grasos (especialmente de cadena larga, 16-18 átomos de carbono)  indicadores de que el organismo se encuentra abastecido de energía y de que por tanto no requiere la glucolisis- Activadores (+):  ADP, AMP  lógicamente ya que al producirse a partir de ATP serán opuestos  *Fructosa-2,6-bisfosfato*  activador más potente 4