8 GlicóLisis Y FermentacióN

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8 GlicóLisis Y FermentacióN

  1. 1. Glicólisis y fermentación
  2. 2. • El constante suplemento de energía que las células necesitan para generar y mantener el orden biológico que las mantiene vivas, proviene de los enlaces químicos de las moléculas de alimentos que sirven como combustibles para las células.
  3. 3. Las células usan la energía de la oxidación de los carbohidratos. Figure 2-69 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
  4. 4. Glucosa: excelente combustible y ¿Cómo la energía química precursor de almacenada en la glucosa y otras biomoléculas. moléculas se libera para hacer trabajo biológico?
  5. 5. Glucólisis • En esta ruta se obtiene ATP sin ocupar oxígeno molecular. • Una molécula de glucosa (6C) se convierte en dos moléculas de piruvato (3C). • La glucólisis se encuentra muy conservada en los organismos vivos. • Es una ruta central, casi universal del catabolismo de la glucosa. • Es la vía metabólica más estudiada. • Se cree que es una ruta metabólica muy antigua (atmósfera primitiva anóxica).
  6. 6. Ocurre en 10 pasos divididos en dos etapas: Fase preparatoria 1. Hexoquinasa 2. Fosfohexosaisomerasa 3. Fosfofructoquinasa 4. Aldolasa 5. Triosa fosfato isomerasa
  7. 7. Fase de beneficios 6. Gliceraldeído 3-fosfato deshidrogenasa 7. Fosfoglicerato quinasa 8. Fosfoglicerato mutasa 9. Enolasa 10. Piruvato quinasa
  8. 8. • Fase preparatoria. – Se utilizan 2 moléculas de ATP. – Producto Final: 2 Gliceraldehído 3-P. • Fase de beneficios. – Se producen 4 moléculas de ATP. – Producto: 2 Piruvato + 4ATP +2NADH + 2 H2O
  9. 9. ¿Cuál es la ganancia neta de ATP en la glucólisis? ¿Cuál es la fórmula condensada de la glucólisis? Figure 2-70 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
  10. 10. Ganancia neta de ATP Glucosa + 2ATP + 4ADP + 2NAD+ +2Pi → 2Piruvato + 2ADP + 4ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O Glucosa + 2ATP + 2NAD+ +2Pi → 2Piruvato + 4ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O Los 2 NADH producidos deben regresar a la forma de NAD+ para continuar esta ruta. En condiciones aeróbicas, los NADH entran a la cadena de transporte de electrones donde se utilizan para producir ATP.
  11. 11. • En la glucólisis solo se obtiene una pequeña parte de la energía almacenada en la glucosa. El piruvato formado todavía tiene gran cantidad de energía.
  12. 12. Intermediarios fosforilados • Todos los intermediarios glucolíticos están fosforilados. Esto parece tener 3 funciones: 1. Los grupos fosfato se ionizan a pH neutro → cargan neta negativa. No pueden cruzar la membrana plasmática a pesar de la gran diferencia de concentración. 2. Conserva los grupos fosfato necesarios para la síntesis de ATP. 3. Los grupos fosfato en los sitios activos de las enzimas contribuyen a reducir la energía de activación y aumentar la especificidad de las reacciones enzimáticas. Forma complejos con el Mg2+ y muchas enzimas glicolíticas requieren de este ión para su actividad.
  13. 13. La glucólisis está bajo regulación estricta • “efecto Pasteur” : en levaduras, tanto la velocidad de la glucólisis como la cantidad de glucosa consumida en condiciones anaeróbicas es mucho mayor que en aeróbicas. • Glucólisis: 2ATP por glucosa. • Respiración aeróbica: 36 ATP por molécula de glucosa. • Para obtener la misma cantidad de ATP se debe consumir 18 veces más glucosa en condiciones anaeróbicas. • El flujo a través de la glucólisis se regula para tener niveles constantes de ATP y un suministro adecuado para procesos biosintéticos. • Regulación: fosfofructoquinasa y priuvato quinasa.
  14. 14. Otros carbohidratos también pueden alimentar la glucólisis La glucosa no es el único carbohidrato que pueden entrar a la glucólisis. • Polisacáridos: Ej. glucógeno y almidón • Otros monosacáridos: ej. Fructosa, gliceraldehído, galactosa, manosa. • Disacáridos: se hidrolizan a monosacáridos. – Maltosa → 2 glucosas (maltasa) – Lactosa → galactosa + glucosa (lactasa) – Sacarosa → fructosa + glucosa (sacarasa) • La intolerancia a la lactosa es una enfermedad causada por la ausencia de actividad de lactasa de las células intestinales.
  15. 15. Fermentación • Degradación anaeróbica de la glucosa u otros nutrientes orgánicos a diversos productos para obtener energía en forma de ATP. • La degradación de la glucosa a piruvato es la forma en la que se puede sintetizar ATP en condiciones anaerobias • Los 2 NADH formados en la glucolisis tienen que regresar a NAD+, la diferencia entre los distintos tipos de fermentación se debe al mecanismo utilizado para este proceso.
  16. 16. Principales destinos catabólicos del piruvato
  17. 17. Fermentación Láctica • El piruvato producido por la degradación de la lactosa, se reduce a lactato por acción de la lactato deshidrogenasa (LDH). • Los productos lácteos como el yoghurt, el jocoque y el queso están hechos a partir de fermentaciones bacterianas del ácido láctico. • Músculo durante la contracción vigorosa, retina, cerebro, eritrocitos. Microorganismos.
  18. 18. Fermentación del ácido láctico • Las bacterias de los géneros Lactobacillus y Streptococcus son las involucradas en los procesos de fermentación láctica. • Los productos como los quesos madurados adquieren su sabor característico por fermentaciones subsecuentes de ácido propiónico. • En este proceso, las bacterias del género Propionibacterium convierten el piruvato en propionato a través de una serie de reacciones complejas.
  19. 19. Fermentación alcohólica • El piruvato es descarboxilado por la piruvato descarboxilasa para formar acetaldehído; éste es reducido por la alcohol deshridrogenasa a etanol con la oxidación concomitante de NADH.
  20. 20. Fermentación alcohólica • Las bebidas alcohólicas provienen de la fermentación de productos vegetales con alto contenido de carbohidratos. • Las levaduras y algunas bacterias son las responsables de este tipo de fermentación. • Saccharomyces cerevisiae se reproduce asexualmente por gemación y puede vivir en condiciones aerobias o anaerobias. • Pulque, tepache, mezcal.
  21. 21. Producción de cerveza Cebada Malteado Malta (semilla germinada) Mosto • La cebada es la materia prima tradicional para la elaboración de la cerveza. • Los cereales son ricos en almidón pero prácticamente no contienen azúcares libres, por eso los granos se dejan germinar y así sintetizan amilasas. • Una gran parte del almidón se degrada formando maltosa que en la fermentación se degrada a glucosa → etanol y CO2.
  22. 22. Otros productos de fermentaciones microbianas • Aunque el lactato y el etanol son los productos mas comunes de las fermentaciones microbianas, no son los únicos. • Otros productos: metanol, ácido fórmico, acético, propiónico, butírico y succínico, glicerol, isopropanol, butanol y butanodiol. • El sueño de un ingeniero!!! reacciones químicas de muchos pasos, rendimientos elevados, pocos productos secundarios, bajo costo.
  23. 23. Glucólisis alterada en Diabetes y Cáncer • La diabetes tipo 1 tiene un fuerte efecto sobre el metabolismo de carbohidratos y grasas. • En muchos tipos de tumores humanos la asimilación de glucosa es aprox. 10 veces mas rápido de lo normal. • Esto se utiliza para detectar mediante tomografía la distribución de 2-Fluoro-2-deoxiglucosa en el cuerpo indicando posibles tumores.

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