Metabolismo de hidratos de carbono

14,435 views

Published on

2 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total views
14,435
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
903
Actions
Shares
0
Downloads
172
Comments
2
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Metabolismo de hidratos de carbono

  1. 1. H H F-XC A N GE F-XC A N GE PD PD ! ! W W O O N N y y bu bu Bioquímica metabólica to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u-tr a c k c u-tr a c k Bioquímica metabólica Alberto Gómez Esteban 1º Medicina Alberto Gómez Esteban 1
  2. 2. H H F-XC A N GE F-XC A N GE PD PD ! ! W W O O N N y y bu bu Bioquímica metabólica to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u-tr a c k c u-tr a c k Índice de contenidos Metabolismo de hidratos de carbono. Lección 1. Digestión y absorción de hidratos de carbono_________________4 Lección 2. Glucólisis y descarboxilación oxidativa_______________________8 Lección 3. Ciclo del ácido cítrico y reacciones anapleróticas______________22 Lección 4. Gluconeogénesis_______________________________________29 Lección 5. Vía de las pentosas fosfato_______________________________38 Lección 6. Metabolismo del glucógeno_______________________________48 Lección 7. Metabolismo de otros hidratos de carbono___________________60 Alberto Gómez Esteban 2
  3. 3. H H F-XC A N GE F-XC A N GE PD PD ! ! W W O O N N y y bu bu Bioquímica metabólica to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u-tr a c k c u-tr a c k Bloque 1 Metabolismo de hidratos de carbono Lección 1. Digestión y absorción de hidratos de carbono_________________4 Lección 2. Glucólisis y descarboxilación oxidativa_______________________8 Lección 3. Ciclo del ácido cítrico y reacciones anapleróticas______________22 Lección 4. Gluconeogénesis_______________________________________29 Lección 5. Vía de las pentosas fosfato_______________________________38 Lección 6. Metabolismo del glucógeno_______________________________48 Lección 7. Metabolismo de otros hidratos de carbono___________________60 Alberto Gómez Esteban 3
  4. 4. H H F-XC A N GE F-XC A N GE PD PD ! ! W W O O N N y y bu bu Bioquímica metabólica to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u-tr a c k c u-tr a c k Alberto Gómez Esteban 4
  5. 5. H H F-XC A N GE F-XC A N GE PD PD ! ! W W O O N N y y bu bu Bioquímica metabólica to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u-tr a c k c u-tr a c k Lección 1 Digestión y absorción de hidratos de carbono Generalidades El organismo sólo puede absorber monosacáridos por lo tanto, todos los hidratos de carbono ingeridos han de ser transformados en monosacáridos a lo largo del tracto gastrointestinal. Los hidratos de carbono en una dieta normal constituyen desde un 50% en países desarrollados a un 80% en países subdesarrollados. Se recomienda en una dieta sana que representen entre el 50-60% de las calorías ingeridas. No debemos tomar mas de un 60% ya que representa riesgo de obesidad, pero tampoco menos del 50% ya que entonces promovería el metabolismo de lípidos y proteínas para obtener energía, siendo especialmente peligrosa la degradación de proteínas ya que no disponemos de éstas como reserva energética. Los hidratos de carbono mas abundantes en una dieta normal son polisacáridos, fundamentalmente el almidón, que es el polisacárido de reserva fundamental en vegetales, siendo también el hidrato de carbono mas saludable, al tener una digestión lenta. Es mejor ingerir polisacáridos que monosacáridos ya que los polisacáridos son de absorción lenta y aumentan el nivel de glucosa en sangre gradualmente, esto es especialmente adecuado, ya que al mismo tiempo que la concentración de glucosa aumenta, también lo hacen las hormonas promotoras de su metabolismo, que conviene que aumenten a un ritmo lento. En segundo lugar tras el almidón, tenemos a la sacarosa, que es un compuesto importante de la dieta (se trata del azúcar común de bollería), también es importante la lactosa presente en leche y derivados lácteos, y después ya en menores cantidades azucares libres como glucosa y fructosa, y el resto son minoritarios. La fibra (celulosa) también es un polisacárido, que se encuentra en vegetales, y arrastra residuos del tracto digestivo, aumenta el volumen de las heces y favorece su eliminación, por tanto es fundamental ingerir una pequeña cantidad de fibra en la dieta (unos 15g) Alberto Gómez Esteban 5
  6. 6. H H F-XC A N GE F-XC A N GE PD PD ! ! W W O O N N y y bu bu Bioquímica metabólica to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u-tr a c k c u-tr a c k Los hidratos de carbono se digieren por un tipo de enzimas que se denominan glucosidasas, que hidrolizan enlaces glucosídicos. Tenemos dos tipos de glucosidasas: − α-amilasas. Son enzimas producidas fundamentalmente por las glándulas salivares y el páncreas. Existen dos tipos fundamentales, según su órgano de producción: Salivares. Actúan en la boca Páncreas. Actúan en el intestino delgado, el cual es el órgano mejor diseñado para la digestión y absorción de nutrientes. La mayor parte de la digestión se produce en el duodeno y el yeyuno, mientras que la absorción se producirá fundamentalmente en yeyuno e ileon. El intestino tiene una gran superficie y longitud que lo capacitan para una óptima digestión de nutrientes. Las α-amilasas hidrolizan enlaces α (1→4) entre glucosas siempre que no pertenezcan a un extremo de la molécula, de forma que por ejemplo no están capacitadas para digerir disacáridos. − Oligosacaridasas. Las oligosacaridasas son enzimas producidas por las células del epitelio intestinal, actúan en la superficie de estas células y son enzimas totalmente específicas para un oligosacárido concreto. Las más importantes son las disacaridasas. Digestión de polisacáridos: el almidón Si ingerimos almidón, la digestión comenzara en la boca, de forma muy incompleta debido a las α-amilasas de la saliva, y posteriormente las pancreáticas en el intestino, originándose maltosas (G-G) y maltotriosas (G- G-G). También se originarán α-dextrinas, o dextrinas límite, es decir, estructuras de ramificaciones cortas, como producto de actuación de las α- amilasas. Por tanto quedaran estos tres compuestos como resultado de la hidrólisis del almidón por parte de las α-amilasas. Estas enzimas ya no pueden digerir nada más. Una vez llega al intestino delgado, comienzan a actuar las oligosacaridasas, que no actúan solo en el lumen intestinal, sino en la superficie del epitelio. Las oligosacaridasas principales son la maltasa, que transforma la maltosa y la maltotriosa en glucosa libre. Otra oligosacaridasa es la dextrinasa (o isomaltasa) que digiere la dextrina límite en glucosa. También existe una oligosacaridasa específica que es la sacarasa que degrada la sacarosa en glucosa y fructosa, y por ultimo la lactasa, que degrada la lactosa en glucosa y galactosa. Los principales productos que nos encontraremos en el intestino delgado serán por tanto glucosa, en menor cantidad fructosa y galactosa, y minoritariamente otros oligosacáridos. Para que se absorba la glucosa es preciso que pase la membrana luminal al enterocito, y después la membrana basal a la sangre. Esto requiere un Alberto Gómez Esteban 6
  7. 7. H H F-XC A N GE F-XC A N GE PD PD ! ! W W O O N N y y bu bu Bioquímica metabólica to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u-tr a c k c u-tr a c k transportador de membrana al ser muy polar, el transportador será de naturaleza proteica los cuales en general se llaman GLUT (transportador de glucosa). Hay diversos GLUT de los que se conocen unos 7 en diversas abundancias dependiendo del tejido. El trasporte por medio de GLUT es pasivo. A mitad de la digestión en el intestino disponemos de mucha glucosa en el intestino, por lo que el transporte por la membrana luminal será a favor de gradiente y por tanto pasivo al enterocito por medio de un transportador GLUT, pero en los momentos iniciales y finales de la digestión, el transporte puede ser activo por baja concentración de glucosa, para ese tipo de transporte se requieren bombas. En la membrana basal del enterocito disponemos de una bomba de Na-K. Esto permite que el nivel de sodio en el enterocito sea menor que en la membrana luminal, por lo que esta diferencia de concentración se aprovecha introduciendo sodio a favor de gradiente en el enterocito, liberándose energía aprovechada para introducir glucosa en contra de gradiente. En general los transportadores que llevan a cabo esta actividad se conocen como SLG. La bomba de Na+/K+ saca 3 Na+ fuera de la célula en contra de gradiente e introduce 2 K+ también en contra de gradiente con gasto de ATP. Una vez se ha introducido la glucosa, el enterocito metaboliza parte de esa glucosa gracias a su metabolismo activo, realizando la fermentación láctica, metabolizando esa glucosa en ácido láctico, enviando a plasma sanguíneo tanto glucosa como lactato. El paso a plasma de la glucosa siempre es pasivo, debido a que los órganos captan la glucosa de forma muy activa, de manera que utilizamos un transportador GLUT. Una vez que la glucosa llega a plasma es recogida fundamentalmente por el hígado, el cual recibe esta glucosa, así como la mayor parte de los otros monosacáridos producto de la digestión, y almacena parte de esa glucosa como glucógeno, parte la utiliza en su propio metabolismo a través de glucólisis, y parte la envía a plasma para que llegue al resto de los tejidos. La glucólisis hepática comienza cuando ha realizado ya las otras dos actividades. El nivel de glucosa [G] en sangre ha de ser de unos 90-120 mg/100mL, esto se conoce como homeostasis glucídica. Esta concentración después de comer puede aumentar hasta casi el doble, lo cual se evita debido a que el hígado reabsorbe el exceso de glucosa. Las hormonas que favorecen la absorción de glucosa es la insulina, y aquella que favorece la liberación de glucosa es el glucagón. El glucógeno disponible en el hígado se agota aproximadamente tras 1 día de ayuno, y cuando se termina, el hígado metaboliza glucosa a partir de otros metabolitos, por lo que el hígado es el encargado de mantener la homeostasis glucídica tanto en caso de hiperglucemia como hipoglucemia. Alberto Gómez Esteban 7
  8. 8. H H F-XC A N GE F-XC A N GE PD PD ! ! W W O O N N y y bu bu Bioquímica metabólica to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u-tr a c k c u-tr a c k La digestión y absorción de hidratos de carbono suele tener pocas alteraciones a excepción de cuando falta alguna enzima. Normalmente son poco frecuentes, pero en ocasiones en la edad adulta ocurre la deficiencia de lactasa. § Intolerancia a la lactosa. La lactasa de los individuos afectados, tras el nacimiento y en la edad infantil es abundante, pero existe deficiencia de lactasa en la edad adulta. Esto produce una patología: la intolerancia a la lactosa, que se traduce a que cuando la lactosa llega a las porciones medias del intestino, no es degradada y llega sin digerir al final de yeyuno e ileon, aumentando el nivel de lactosa, acumulándose, y aumentando la presión osmótica, reteniéndose líquido en el intestino, drenándose en ocasiones del plasma y ocasionando diarreas y deshidratación general. La lactosa en esta patología también es degradada de forma anaerobia por medio de bacterias en las porciones finales del intestino delgado e intestino grueso, produciéndose ácidos y gases, lo que aumenta el movimiento intestinal, ocasionando malestar, calambres y dolores, quedando dañada la mucosa, de la cual depende la producción y absorción de polisacaridasas, pudiéndose dañar de forma irreversible la digestión de hidratos de carbono. Como ya se ha mencionado debemos ingerir entre el 50-60% de hidratos de carbono en la dieta. Un exceso provoca obesidad, ya que si el hígado almacena glucógeno en exceso de glucosa, en hígado y músculo esquelético. En exceso de glucógeno el hígado genera lípidos de forma ilimitada, lo que causa la obesidad que a su vez provoca varios daños colaterales. También otro problema son las caries. El defecto de hidratos de carbono también es perjudicial, ya que las células comienzan a degradar lípidos que originan productos tóxicos como acetona y cuerpos cetónicos que provocan daño en todo el organismo. También se produce la degradación de proteínas musculares y del plasma, lo que causa variadas patologías. Alberto Gómez Esteban 8
  9. 9. H H F-XC A N GE F-XC A N GE PD PD ! ! W W O O N N y y bu bu Bioquímica metabólica to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u-tr a c k c u-tr a c k Lección 2 Glucólisis y descarboxilación oxidativa Generalidades La ruta principal del catabolismo de la glucosa es la glucólisis, la cual es una vía metabólica que se produce en todas las células, es totalmente anaerobia, y consiste en la transformación de una molécula de glucosa en dos moléculas de piruvato. La glucólisis por si misma no necesita oxigeno, pero cuando la célula dispone de oxigeno, las dos moléculas de piruvato obtenidas no son el punto final del catabolismo de la glucosa sino que pasan a ser dos moléculas de Acetil CoA, las cuales ingresan en el ciclo del ácido cítrico, y se lleva a cabo la respiración celular. Si la célula no dispone de oxigeno, el piruvato se transformará en lactato siguiendo la vía metabólica de la fermentación láctica. A la glucólisis que se lleva a cabo en disposición de oxigeno (es decir, en la que el piruvato ingresará más adelante en la respiración celular) se denomina glucólisis aerobia a pesar de no requerir oxigeno, ya que los pasos siguientes si que lo requieren. A la glucólisis que se lleva a cabo en ausencia de oxigeno se denomina fermentación láctica o glucólisis anaerobia. La glucólisis tiene lugar totalmente en el citosol, y además precisa magnesio para todas las reacciones, y transcurre siempre a través de intermediarios fosforilados, lo que facilita que no puedan atravesar membranas (debido a que el grupo fosfato polariza las moléculas) y dichos intermediarios se localicen en el citosol. Al ser un proceso catabólico, la principal función de la glucólisis es generar ATP, pero su función secundaria es generar algunos metabolitos para otras rutas. Consta de dos fases: 1. Fase I preparatoria. No se produce energía, sino que de hecho se consume. 2. Fase II. Se genera energía y poder reductor. En la glucólisis partimos de glucosa, la cual tiene que entrar dentro de las células a través de un transportador pasivo de tipo GLUT. Los transportadores más importantes son dos − GLUT 2. Se encuentra fundamentalmente en hígado. No es dependiente de insulina. Alberto Gómez Esteban 9
  10. 10. H H F-XC A N GE F-XC A N GE PD PD ! ! W W O O N N y y bu bu Bioquímica metabólica to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u-tr a c k c u-tr a c k − GLUT 4. Está presente en muchos tipos de células pero especialmente en músculo y en tejido adiposo. Es muy importante ya que para ser sintetizado correctamente es dependiente de insulina. Glucólisis Fase I o preparatoria Una vez tenemos la glucosa dentro de la célula, da comienzo la glucólisis. 1. La primera reacción, la cual es irreversible, consiste en la fosforilación de la glucosa, en la que pasamos de glucosa a glucosa-6-fosfato. Esta reacción requiere de energía aportada por ATP, y la enzima es la hexoquinasa ó glucoquinasa. Esta es la primera enzima irreversible de la glucólisis. 2. La siguiente reacción es una reacción de isomerización, en la que la glucosa-6-P (G6P) se isomeriza en fructosa-6-fosfato (F6P). Esta reacción de isomerización la lleva a cabo la enzima fosfoglucoisomerasa. Alberto Gómez Esteban 10
  11. 11. H H F-XC A N GE F-XC A N GE PD PD ! ! W W O O N N y y bu bu Bioquímica metabólica to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u-tr a c k c u-tr a c k 3. La siguiente reacción es muy similar a la primera en el sentido de que es una fosforilación, en la cual la fructosa-6-fosfato se transforma en fructosa-1,6-bisfosfato (F-2,6-BP). Requiere energía en forma de ATP y requiere de la enzima fosfofructoquinasa, que es la segunda enzima irreversible de la glucolisis. 4. El paso siguiente de la reacción es una rotura reversible de la molécula para dar lugar a dos estructuras. La fructosa-1,6-bisfosfato se escinde en dos moléculas: dihidroxiacetona-fosfato (DHAP) y gliceraldehido- 3-fosfato (G3P). Esta rotura se conoce como aldolisis o rotura aldólica por lo que la enzima será la fructosa-1,6-bisfosfato aldolasa. Alberto Gómez Esteban 11
  12. 12. H H F-XC A N GE F-XC A N GE PD PD ! ! W W O O N N y y bu bu Bioquímica metabólica to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u-tr a c k c u-tr a c k 5. El último paso de la fase preparatoria será una isomerización, en la que la molécula de DHAP se transforma en una molécula de G3P. La enzima participante será la triosa fosfato isomerasa. Este último paso se da ya que la célula sólo puede utilizar G3P en la glucólisis, . Aquí concluye la fase I ó preparatoria. Ø Balance energético. En esta fase de la glucólisis se consumen dos moléculas de ATP (-2ATP). Ø Balance material. En la fase preparatoria de la glucólisis partiendo de una molécula de glucosa, obtenemos 2 moléculas de G3P. Fase II En esta fase partimos de dos moléculas de G3P, 1. En el paso 1 se dá la reacción más compleja en cuanto a mecanismo de toda la glucólisis. Se oxida el grupo aldehído del G3P mediante una fosforilación, dando lugar a 1,3-bisfosfoglicerato (1,3-BPG). En este paso se utiliza NAD+, obteniendo poder reductor en forma de NADH+H+, de forma que pasamos de un grupo aldehído a un grupo ácido COO fosforilado, requiriendo para ello un fosfato inorgánico. La enzima que cataliza la reacción es la G3P-deshidrogenasa. Alberto Gómez Esteban 12
  13. 13. H H F-XC A N GE F-XC A N GE PD PD ! ! W W O O N N y y bu bu Bioquímica metabólica to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u-tr a c k c u-tr a c k 2. En el paso siguiente se defosforila el 1,3-BPG dando lugar al 3- fosfoglicerato (3PG). En este paso se genera ATP al desfosforilarse el grupo carboxilo en una reacción que desprende energía. La enzima que cataliza esta reacción reversible es la fosfoglicerato-quinasa. 3. La siguiente reacción es la de cambio de posición del fosfato restante, por tanto pasamos de 3PG a 2-fosfoglicerato (2PG). La enzima que cataliza esta reacción es la fosfoglicerato-mutasa. 4. El paso siguiente es también reversible de formación de un compuesto de fosfato en la cual pasamos de 2PG a fosfoenolpiruvato (PEP). Es un cambio enólico, siendo la enzima encargada de la reacción de deshidratación es la enolasa. 5. Por último se rompe el enlace fosfato del C2. El paso final es por tanto el paso de PEP a piruvato (PIR). La enzima que cataliza esta reacción, a pesar de ser irreversible se denomina piruvato-quinasa por analogía con las que actuaban en pasos anteriores. Esta rotura desprende energía lo cual la síntesis de ATP Alberto Gómez Esteban 13
  14. 14. H H F-XC A N GE F-XC A N GE PD PD ! ! W W O O N N y y bu bu Bioquímica metabólica to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u-tr a c k c u-tr a c k Ø Balance energético. En esta fase de la glucólisis se obtienen 4 ATP por fosforilación a nivel de sustrato, así como dos moléculas de NADH que por fosforilación oxidativa darían lugar a: § 4 ATP si la lanzadera es la de glicerol-fosfato § 6 ATP si la lanzadera es la de malato-aspartato Es decir, el balance energético de esta fase es de +8/10 ATP dependiendo de la lanzadera que actúe. Ø Balance material. Partiendo de dos moléculas de G3P obtenemos dos moléculas de piruvato. − Balance energético total de la glucólisis. +6/8 moléculas de ATP. − Balance material total de la glucólisis. 1 molécula de glucosa → 2 moléculas de piruvato. Regulación enzimática de la glucólisis Todas las reacciones metabólicas se regulan en las enzimas que catalizan reacciones irreversibles. En esta vía metabólica las enzimas importantes son la hexoquinasa, la fosfofructoquinasa, y la piruvato-quinasa. Dentro de estas enzimas, a pesar de que normalmente suele ser más importante la que cataliza la primera etapa, en este caso particular, la más importante sería la fosfofructoquinasa. Esto se debe a que la hexoquinasa (la primera enzima de la reacción) no es específica de la glucólisis. Siempre que la célula dispone de energía en forma de ATP la glucólisis se bloquea. Las enzimas se pueden regular tanto en su cantidad como en su actividad. La actividad de una enzima se regula rápidamente, por lo que el control de la actividad de una enzima se denomina control a corto plazo, al ser inmediato, pero también podemos controlar la cantidad de una enzima, lo cual es lento, llamándose control a largo plazo. Alberto Gómez Esteban 14
  15. 15. H H F-XC A N GE F-XC A N GE PD PD ! ! W W O O N N y y bu bu Bioquímica metabólica to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u-tr a c k c u-tr a c k La hexoquinasa en el organismo se encuentra en forma de isoenzimas, tenemos cuatro isoenzimas importantes: − Hexoquinasa I, II y III. Se encuentran en todos los tejidos. Tienen mucha afinidad por la glucosa, teniendo una baja Km. No son específicas para glucosa. Su inhibidor más potente es su producto directo, la Glucosa-6-fosfato. − Hexoquinasa IV ó glucoquinasa. Se encuentra específicamente en el hígado. Tiene una baja afinidad por glucosa y es específica para la glucosa. No es sensible a la Glucosa-6-P, pero si es inducible a largo plazo por insulina (su cantidad aumenta en presencia de insulina). Si representamos la actividad de estas enzimas (velocidad relativa) frente a la concentración normal de glucosa en plasma (100 mg/100mL ó 5,3 mM), nos dará esta gráfica. Esta gráfica explica el comportamiento del hígado frente a la glucosa: cuando las concentraciones de glucosa son bajas, toda ella se destina al resto de tejidos del cuerpo, que la captarán gracias a la alta afinidad de de las HQ I, II y III, en cambio cuando sube la concentración de glucosa, la HQ IV fosforila la glucosa presente en plasma para que ingrese al hígado. La fosfofructoquinasa (PFK-1) es una enzima alostérica, cuyos principales inhibidores son: − El ATP, ya que la finalidad de esta ruta es la producción energética, en gran presencia de ATP, esta enzima se inhibe. − Nivel alto de citrato ↑[Citrato], que inhibe esta enzima, ya que se relaciona con alta actividad metabólica. Alberto Gómez Esteban 15
  16. 16. H H F-XC A N GE F-XC A N GE PD PD ! ! W W O O N N y y bu bu Bioquímica metabólica to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u-tr a c k c u-tr a c k − Los ácidos grasos de cadena larga también inhiben esta enzima ya que indican que la célula esta bien abastecida. Sus activadores son: − AMP y ADP que indican bajo nivel energético. − El activador más potente de esta enzima es la fructosa-2,6-bisfosfato. Esto se debe a que cuando el nivel de fructosa-6-P es muy alto, una parte de esta fructosa se desvía a fructosa-2,6-bisfosfato, lo que origina que actúe otra fosfofructoquinasa II (PFK-2). Esta reacción es reversible por otra enzima que es la F-2,6-bisfosfatasa. El hecho de que sea un activador se debe a que cuando hay fructosa-2,6-bisfosfato, disponemos de mucha fructosa-6-fosfato que debemos metabolizar. Tenemos en el organismo dos tipos de hormonas: − Hormonas liposolubles. Que atraviesan fácilmente las membranas celulares, entran en la célula, y a través de un receptor citosólico, modifican la síntesis de proteínas. Fundamentalmente son esteroideas. − Hormonas hidrosolubles. Son la mayor parte de las hormonas. No pueden atravesar la membrana, pero han de ejercer un efecto intracelular. Estas hormonas tienen su receptor proteico en la membrana, y cuando interaccionan con el, modifican la actividad de alguna enzima de la membrana. La mayoría de las hormonas modifican la actividad de la adenilato-ciclasa. Aunque existen hormonas que disminuyen la actividad de esta enzima, la mayoría la aumentan. Esta enzima sintetiza la transformación de ATP en AMPc, el cual activa la proteína kinasa A (PK A) la cual a través de la fosforilación de enzimas modifica la actividad metabólica. Al ser tan potente el AMPc debe ser degradado rápidamente por la fosfodiesterasa. Las enzimas PFK-2 y F-2,6-bisfosfatasa se encuentran en la misma cadena proteica. Ésta enzima se puede fosforilar o no (interconvertible o modificada por regulación covalente), y al estar en la misma cadena, cuando se fosforilan o defosforilan, lo hacen a la vez ambas. La fosforilación de esta cadena proteica la lleva a cabo PK A, y la defosforilación la proteína fosfatasa 1 (PP1). El glucagón y la insulina son fundamentales para regular el metabolismo de hidratos de carbono. El glucagón potencia rutas catabólicas a excepción del metabolismo de glucosa, por lo que se denomina hormona hiperglucemiante. Alberto Gómez Esteban 16
  17. 17. H H F-XC A N GE F-XC A N GE PD PD ! ! W W O O N N y y bu bu Bioquímica metabólica to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u-tr a c k c u-tr a c k La insulina es característicamente anabólica a excepción del anabolismo de glucosa, por lo que es hipoglucemiante. El glucagón aumenta los niveles de AMPc, activando PK A, y en esta ruta metabólica fosforilando ambas enzimas. En esta vía metabólica PFK 2 fosforilada es inactiva, y F-2,6-bisfosfatasa fosforilada es activa, por lo tanto el glucagón activaría la F-2,6-bisfosfatasa, e inhibiría a su vez PFK 2, por lo que bajarían los niveles de F-2,6-bisfosfato, y disminuiría el metabolismo de glucosa. La insulina es antagonista del glucagón y disminuye el nivel de AMPc, produciendo el efecto contrario al antes descrito, es decir, defosforilando ambas enzimas, y promoviendo la activación de PFK 2 e inactivación de F-2,6- BPasa. El último control de la glucólisis se encuentra en la piruvato-quinasa (PQ). Ésta se trata de una enzima alostérica, cuyos principales activadores son: − Fosfoenolpiruvato (PEP). Su sustrato directo. − Fructosa-1,6-bisfosfato. Al tener altos niveles de esta molécula, se indica que se ha pasado el control de la fosfofructoquinasa, y se ha de proseguir la glucólisis hasta el final. Sus principales inhibidores son: − Piruvato. Se trata de su producto, y una concentración elevada indican alto nivel metabólico. − ATP. Indica buena disponibilidad energética, por lo que no es necesario catabolizar más glucosa. Esta enzima se regula también covalentemente por la acción de insulina y glucagón. El glucagón siempre activa la fosforilación de enzimas, por lo que si inhibe el catabolismo de glucosa la PQ fosforilada será inactiva, y la PQ defosforilada sería activa. Glucólisis anaerobia Cuando la célula no dispone de oxígeno, el piruvato generado en la glucólisis es transformado en lactato para regenerar las coenzimas de NAD+ que habían sido gastadas en el paso “Glucosa→2pir”así como para librarse del lactato. Alberto Gómez Esteban 17
  18. 18. H H F-XC A N GE F-XC A N GE PD PD ! ! W W O O N N y y bu bu Bioquímica metabólica to to k k lic lic C Cw w m m w ww w o o .d o .c .d o .c c u-tr a c k c u-tr a c k La enzima encargada de catalizar la reacción “ 2pir→2lac” se trata de la lactato-deshidrogenasa. En la glucólisis aerobia generaba 6-8 ATP entre la fosforilación a nivel de sustrato y la fosforilación oxidativa, pero la glucólisis anaerobia al no realizar la fosforilación oxidativa, genera únicamente los 2 ATP generados por fosforilación a nivel de sustrato. La glucólisis anaerobia es mucho mas rápida (del orden de 18 veces más rápida) que la glucólisis aerobia, debido a que el paso “2pir→2lac”es mucho más rápido que la continuación de la glucólisis aerobia. Ambas rutas generan energía a una velocidad similar, pero la glucólisis anaerobia consume mucha más glucosa. Esto se conoce como “ Efecto Pasteur”es decir, en condiciones de ausencia de oxigeno, una célula anaerobia facultativa consume glucosa 18 veces más rápido que disponiendo de oxígeno. Las células que llevan a cabo esta vía metabólica son aquellas que no dispongan de mitocondrias (eritrocitos) y aquellas que no dispongan de oxígeno. La velocidad de la glucólisis anaerobia se justifica también ya que al no llevarse a cabo el ciclo del ácido cítrico, no se produce citrato que es inhibidor de la fosfofructoquinasa. La mayor actividad de esta enzima aumenta lógicamente la velocidad de la glucólisis anaerobia. Ø El balance energético de la fermentación láctica es de +2 ATP que son los fosforilados en la glucólisis a nivel de sustrato. Glucólisis aerobia: Descarboxilación oxidativa La glucólisis aerobia continúa con la descarboxilación oxidativa del piruvato en el que se da la siguiente reacción simplificada: Esta reacción es totalmente irreversible y dependiente de oxígeno, ya que se va a producir en la mitocondria, tras el ingreso del piruvato en la matriz mitocondrial. Alberto Gómez Esteban 18

×