Glicolisis
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Glicolisis Glicolisis Presentation Transcript

  • David L. Nelson and Michael M. CoxLehninger Principles of Biochemistry Fourth Edition Chapter 14:Glycolysis, Gluconeogenesis, and the Pentose Phosphate Pathway Copyright © 2004 by W. H. Freeman & Company
  • GLUCOSA Oxidación completa  CO2 + H2O = -2,840 kJ/mol Almacenamiento como polímero: almidón, glucógeno Si se requiere : degradación de polímero y producción de ATPPrecursorE. coli: todos los a.a., nucleótidos, coenzimas, ac. grasos, etcPlantas y animales: Almacenamiento Oxidación a 3C x glicólisis Oxidación x vía pentosas: ribosa 5P + NADPH
  • GLICOLISISJunto con OttoWarburg elucidaron la Elucidaron la vía en músculo en 1930svía en levaduras
  • Resumen de clase• Vista General de la Glicolisis• Reacciones Acopladas en Glicolisis• Primera Fase de Glicolisis• Segunda Fase de Glicolisis• Destino Metabólico de NADH y Piruvato• Vías Anaeróbicas para Piruvato
  • Vista General de Glicolisis La Vía de Embden-Meyerhof (Warburg)• Esencialmente toda célula lleva a cabo glicolisis• 10 reacciones – las mismas en todas las células – pero las velocidades son diferentes• 2 fases: – Primera fase convierte glucosa a dos G-3-P – Segunda fase produce dos piruvatos• Productos son piruvato, ATP y NADH• Tres posibles destinos para piruvato
  • Acetil CoAciclo Krebs Lactato Etanol (fermentación)
  • Vista General de GlicolisisFase Preparativa:1. Glucosa es Pi x ATP en C62. G6P  F6P3. F6P es Pi x ATP  F1,6P24. F1,6P2 es cortado en: DHAP + G3P5. DHAP  a G3PFIN DE PRIMERA FASE (se invierte energía)Segunda Fase (pago) :6. Oxidación y Pi de G3P 1,3bisfosfoglicerato7-10 1,3bisfosfoglicerato   Piruvato Formación de ATP a partir de ADPFIN DE GLICOLISIS: ATP: -1-1+ (1+1)X2 = 2 ATPs 2 NADH
  • Intermediarios Fosforilados Por qué? 9 intermediarios en la vía hasta piruvato fosforiladosFunciones posibles:1. Membrana carece de transportadores para azúcares Pi-ladas  no pueden dejar la célula  no se gasta energía en mantenerlos adentro a pesar de D de concentración2. Grupos fosforilo: componentes esenciales para conservación de e; se forman compuestos fosforilados de alta e3. Unión de Pi a sitio activo de enzimas disminuye e de activación y  especificidad de rxn.
  • Importancia de la presencia de Pi para estimular glicólisisGlucosa + extracto levadura:Hexosa bisPi: “éster de Harden y Young” = F1,6P2
  • Primera Fase de Glicolisis La primera reacción - fosforilación de glucosa• Hexokinasa o glucokinasa• Es una reacción de preparación/cebado – se consume ATP para luego obtener más• ATP hace que la fosforilación de glucosa ocurra de manera espontanea• Reacción IRREVERSIBLE
  • Hexokinasa 1er paso en Glicólisis; DG alto y negativo• Hexokinasa (y glucokinasa) actúan para fosforilar glucosa y mantenerla dentro de la célula (también manosa y fructuosa)• Km para glucosa is 0.1 mM; célula tiene 4 mM glucosa• de esta forma hexokinasa está normalmente activa!• Glucokinasa (Kmglucose = 10 mM) sólo se enciende cuando la célula tiene condiciones abundancia de glucosa, también se llama Hexokinasa IV• Hexokinasa está regulada - alostéricamente inhibida x G-6-P (producto) (Glucokinasa No)– pero éste NO es el sitio más importante para la regulación de la glicólisis
  • Reacción 2: Fosfoglucoisomerasa Glucosa-6-P a Fructosa-6-P• Por qué ocurre esta reacción?? – Siguiente paso (fosforilación en C-1) es difícil para un hemiacetal como existe en la Glucosa, pero es más fácil para un OH primario (como ocurre en la fructuosa) – isomerización activa a C-3 para corte en reacción de la aldolasa (2 rxns + abajo): aldolasa requiere carbonilo en C2
  • 3ra Rx:. Fosfofructoquinasa (PFK)
  • Rx 3: Fosfofructokinasa PFK es el paso de control en la glicolisis!• La segunda reacción de “cebado” de la glicolisis• PFK está altamente regulada• ATP inhibe PFK, AMP revierte inhibición• Citrato es también un inhibidor alosterico• Fructosa-2,6-bisfosfato es alostérico• PFK incrementa su actividad cuando estado energético es bajo en la célula• PFK disminuye su actividad cuando estado energético es alto
  • Rx 4: AldolasaC6 se parte en dos C3s (DHAP, Gly-3-P)
  • Rx 5: Triosa Fosfato IsomerasaDHAP convertida a Gly-3-P• Un mecanismo eno-diol parecido a Rx 2• Ahora: C1, C2 y C3 de glucosa son indistinguibles de C4, C5 y C6
  • Glicolisis - Segunda Fase Energía metabólica produce 4 ATP• Producción Neta de ATP por glicolisis es dos ATP• Segunda fase implica dos intermediarios• fosfato de alta energía . – 1,3 BPG – Fosfoenolpiruvato
  • Rx 6: Gly-3-Dehidrogenasa
  • Rx 7: Fosfoglicerato KinasaSintesis de ATP a partir de fosfato de alta energía
  • Rx 8: Fosfoglicerato Mutasa Grupo Fosforilo de C-3 a C-2• Racional para esta enzima - reponer el fosfato para hacer PEP
  • Rx 9: Enolasa 2-P-Gly a PEPDG total es 1.8 kJ/mol• Cómo esta reacción puede generar PEP?• " Contenido Energético " de 2-PG y PEP son similares• Enolasa sólo reacomoda a la molécula hacia una forma que puede proporcionar más energía por su hidrólisis
  • Rx 10: Piruvato Kinasa PEP a Piruvato produce ATP• Los 2 ATP (a partir de 1 glucosa) pueden ser considerados el "pago" de la glicolisis• DG negativo alto - regulación!• Alostéricamente activado por AMP, F- 1,6-bisP• Alostéricamente inhibido por ATP y acetil-CoA
  • El Destino de NADH y Piruvato Aeróbico o anaeróbico??• NADH es energía - 2 posibilidades: – Si hay O2 disponible, NADH es re-oxidado en vía de transporte electrónico, generando ATP en la fosforilación oxidativa – En condiciones anaeróbicas, NADH es re- oxididado por lactato deshidrogenasa (LDH), proporcionando un NAD+ adicional para más glicólisis
  • El Destino de NADH y Piruvato Aeróbico o anaeróbico??• Piruvato también es energía : - 2 posibilidades: – aeróbico: ciclo del ácido cítrico (Krebs) – anaeróbico: LDH produce lactato
  • Energética de la Glicólisis• Ver Tabla en siguiente slide• Valores de DG en estado standard están distribuídos entre + y - DG en células : – Muchos valores cerca a cero – 3 de 10 Rxns tienen DG grandes y negativos• Rxns con DG grande y negativo: sitios de regulación!
  • Reacción Enzima Origen PM Subun. DGo’ Keq DG kJ/mol a 25 ºC kJ/molGluG6P HK mamífero 100 kDa 1 -16.70 850 -33.9 levadura 55 kDa 2 GK hígado 50 kDa 1Glu6PF6P PGIsom humano 65 kDa 2 +1.67 0.51 -2.92F6P F1,6P2 PFK músc. conejo 78 kDa 4 -14.20 310.0 -18.8F1,6P2 DHAP+G3P FbPAld músc. conejo 40 kDa 4 +23.90 6.43x10-5 -0.23DHAP G3P TPIsom músc. pollo 27 kDa 2 +7.56 0.0472 +2.41G3P+ Pi+NAD 1,3BPG G3PDH músc. conejo 37 kDa 4 +6.30 0.0786 -1.291,3BPG 3PG + ATP PGkinasa mús. conejo 64 kDa 1 -18.90 2,060 +0.13PG 2PG PGMut mús. conejo 27 kDa 2 + 4.40 0.169 +0.832PG PEP Enolasa mús. conejo 41 kDa 2 +1.80 0.483 +1.10PEP Pyr+ATP PK músc. conejo 57 kDa 4 -31.70 3.63x105 -23.0Pyr+NADH Lact LDH músc. conejo 55 kDa 4 -25.20 2.63x104 -14.8DG calculado para 37 ºC (310 ºK) y concentraciones intracelulares de metabolitos = a las del eritrocito -15.03 vs. -36.82 -10.37 vs. -54.63 -29.23 vs. -55.62 -5.97 vs. -53.80 Primera Fase -5.33 vs. -55.85 Segunda Fase -4.17 vs. -52.70 +2.23 vs. -53.44 -35.87 vs. -75.70 +8.53 vs. -54.73 -61.07 vs. 90.50
  • Otros Sustratos para la Glicolisis Fructosa, manosa y galactosa• Fructosa y manosa pueden ir hacia la glicólisis por vías convencionales• Galactosa es más interesante – la vía Leloir "convierte" galactosa a glucose
  • POLISACARIDOS EN LA DIETA•Dextrina + nH2O  n D-Glucosa Dextrinasa•Maltosa + H2O  2 D-Glucosa Maltasa•Lactosa + H2O  D-galactosa + D-glucosa Lactasa•Sucrosa + H2O  D-fructuosa + D-glucosa Sucrasa•Trehalosa + H2O  2 D-glucosa Trehalasa
  • Para Revisar :• Metabolismo energético en células cancerosas• Box 14-1 Lehninger- atletas, cocodrilos y celacantos: qué tienen en común y qué es la deuda de oxígeno• Fermentación alcóholica en levaduras