Glucolisis

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INFORMACION SOBRE BIOQUIMICA

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Glucolisis

  1. 1. Digestión Polisacáridos BOCA Disacáridos Amilasa Monosacáridos salival Polisacáridos Disacáridos ESTÓMAGO Monosacáridos Oligosacáridos Monosacáridos INT. DELGADO Amilasa Disacáridos Lactasa pancreática Dextrinas límite Maltasa Maltodrextinas Sacarasa IsomaltasaINT. GRUESO Flora int. Fibra
  2. 2.  La glucosa no se puede difundir directamente al interior de las células. Transporte de difusión facilitada, independiente de Na (transportadores de glucosa celulares) Un sistema cotransportador de Na-monosacáridos (contra un gradiente de concentración).
  3. 3. Mecanismo de absorciónLuz intestinal Membrana citoplasma entrocito ATP Na Glucosa. TRANSPORTE ACTIVO Fructosa. DIFUSIÓN FACILITADA
  4. 4. Transporte de glucosa a las células GLUT
  5. 5. Difusión Facilitada Los transportadores de Glucosa• La glucosa es introducida a la célula mediante las proteínas GLUT (GLUcose Transport) que son una familia de 14 diferentes transportadores pero solo 6 (GLUT1-6) se conoce que están relacionadas con el transporte de glucosa.• Todas las proteínas GLUT tienen una estructura similar de 500 amino ácidos de longitud (55,000 Daltones)
  6. 6. Características:• Proteínas integrales: atraviesan la membrana• 12 alfa hélices atravéz de la membrana• 55,000 mol. wt.
  7. 7. Como funcionan• La glucosa se une a el transportador fuera de la célula.• Al unirse, la glucosa genera cambios en la proteína• La glucosa es liberada dentro de la célula• La proteina regresa a su forma original
  8. 8. GLUT Location Km CommentsGLUT 1 All tissues 1mM Basal uptakeGLUT 3 All tissues 1mM Basal uptakeGLUT 2 Liver & pancreatic beta 15-20 Insulin regulation cells mM in pancreases Excess glucose removal in liverGLUT 4 Muscle & Fat cells 5 mM Increases with endurance TrainingGLUT 5 Small intestine - A fructose transporter
  9. 9. REGULACION HORMONAL DE LA GLUCOSA
  10. 10. PANCREAS Uno de los órganos más complejos eimportantes involucrado en la asimilación de nutrientes.Vesícula Biliar Páncreas Coledoco Duodeno Conducto Pancreático Yeyuno Esfinter de Oddi
  11. 11. PANCREAS: Órgano digestivo con función dual Exocrina EndocrinaAcino Pancreático (>80%) Islotes de Langerhans Ducto intercalado Insulina Glucagón Lóbulos 1-1,2 lts/día Agua, Na/K HCO3- Enzimas (5-10%)
  12. 12. COMPOSICION Y FUNCION DE LA SECRECION PANCREATICA 1.- Enzimas: •Conjunto de enzimas (hidrolasas) capaces de digerir la mayor parte de los componentes de la dieta. •Secretadas por células acinares. •2.- Bicarbonato o componente acuoso: • Neutralizar el ácido gástrico. •Secretado por células ductales.
  13. 13. Regulación de la glucosa en Sangre ¿Como se regula? InsulinaActua para disminuir la glucosa en sangre, Se liberacuando hay concentraciones altas de glucosa en sangre GlucágonActua para aumentar la glucosa en sangre, Se liberacuando hay concentraciones bajas de glucosa en sangre
  14. 14. InsulinaEn el hígado, promueve la sintesis deglucogeno.En Musculo, promueve la sintesis deglucogeno.En adipocitos, promueve la sintesis degrasa.Despues de ingerir un alimento laglucosa en sangre se eleva y se libera lainsulina para que las células puedancaptarla
  15. 15.  Insulina. La secreción de insulina por las células del páncreas es estimulada por la glucosa y el sistema nervioso parasimpático. Estimula la síntesis de glucógeno tanto en el músculo como en el hígado, al tiempo que suprime la gluconeogénesis del hígado. También promueve la entrada de glucosa en las células musculares y adiposas.
  16. 16. Ser Leu Cadena A 21 aa Cys Tyr Val S Gln Gly Ile Glu Gln S Ile N terminal Cys Leu Ser N terminal Cys Thr Glu Glucosa INS Phe Asn S Val S Tyr Asn Gln His Leu Cys Cys Gly Asn S C terminal Ser Glu Arg Gly S Gly Phe His Cys Phe Leu Val Tyr Val Leu Tyr Thr Glu Leu Ala Pro Cadena B 30 aa Thr Lys C terminal RINS PIP3 PIP2 PIP RAS p110 GDP GTP p85 PI-3K SRI 1/2 Raf PDK1 MEK PKC Akt/PKB MAPK GSK3Glut4 GS GS Expresión de genes Síntesis de glucógeno PP1
  17. 17. GlucagónEn el hígado:Estimula la conversión de glucógeno a glucosa.Estimula la síntesis de glucosa a partir de moleculas que no son carbohidratos (gluconeogenesis)
  18. 18.  Glucagón. Es segregada por las células a del páncreas como respuesta a un bajo nivel de azúcar sanguíneo durante un ayuno. El principal órgano diana del glucagón es el hígado. Estimula la degradación del glucógeno e inhibe su síntesis. Mediante la activación de la cascada, mediada por AMPc . Además el glucagón favorece la gluconeogénesis y bloquea la glucólisis porque hace descender el nivel de fructosa-2,6-bifosfato.
  19. 19.  El músculo almacena unas tres veces mas glucógeno que el hígado debido a su mayor masa. La entrada de glucosa en el tejido adiposo suministra el glicerol-3-fosfato para la síntesis de triacilgliceroles. El nivel de glucosa desciende varias horas después de haber comido, produciendo una disminución de la secreción de insulina y un aumento de la de glucagón. La menor utilización de glucosa por parte del músculo y del tejido adiposo contribuye al mantenimiento del nivel de glucosa sanguínea.
  20. 20.  Glucólisis Glucogénesis Glucogenolisis Gluconeogénesis Ruta de las pentosas fosfato Ciclo de Krebs.
  21. 21.  En los animales, el exceso de glucosa se convierte por glucogénesis en su forma de almacenamiento, el glucógeno. Cuando se necesita glucosa como fuente de energía o como molécula precursora en los procesos de biosíntesis, se degrada glucógeno por glucogenólisis.
  22. 22.  En algunas células la glucosa se convierte en ribosa-5-fosfato (componente de los nucleótidos) y NADPH (un potente reductor) por la ruta de las pentosas fosfato. La glucosa se oxida por glucólisis una ruta que genera energía, que la convierte en piruvato. En ausencia de oxígeno, el piruvato se convierte en lactato.
  23. 23.  Cuando se encuentra presente el oxígeno, el piruvato se degrada para formar acetil-CoA. Pueden extraerse acetil-coA por el ciclo del ácido cítrico y el sistema de transporte electrónico cantidades significativas de energía en forma de ATP.
  24. 24.  Ruta de Embdem- Meyerhoff Es una secuencia de 10 reacciones enzimáticas en la que una molécula de glucosa se convierte en 2 moléculas de piruvato (3C), con la generación simultánea de 2 ATP.
  25. 25.  Proceso oxidativo de la glucosa, bien mediante su degradación hasta generar piruvato o bien mediante su fermentación para dar ácido láctico. Es la forma más rápida de conseguir energía para una célula. Tiene lugar en el citosol o citoplasma de la célula.
  26. 26. TIPOS DE GLUCOLISIS• Aerobia – Consiste en conversión de glucosa en piruvatoAnaerobia – Animales: • Consiste en conversión del piruvato en lactato • Células de músculo esquelético (ejercicio extenuante) – Levaduras: • Consiste en conversión del piruvato en etanol
  27. 27.  Se presenta en 2 etapas: Etapa I. Inversión de energía (reacciones 1-5). En esta etapa preparatoria la hexosa glucosa es fosforilada y luego experimenta una ruptura para producir dos moléculas de la triosa gliceraldehído-3-fosfato. Este proceso consume 2 ATP.
  28. 28.  Se presenta en 2 etapas: Etapa II. Recuperación de energía (reacciones 6-10). Las dos moléculas de giceraldehído-3- fosfato se convierten en piruvato con la generación simultánea de cuatro ATP y dos de NADH. Por lo tanto, la glucólisis tiene una ganancia neta de dos ATP y dos NADH + H+ por cada molécula de glucosa: la etapa I consume dos ATP; la etapa II produce cuatro.
  29. 29. Conversión de glucosa a piruvatoD-Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+2 Piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2 H2OPor molécula de glucosa: 2 moléculas deATP, 2 moléculas de piruvato y 2 NADH
  30. 30.  1ª Reacción: Hexocinasa: consumo del primer ATP Fosforilación de la glucosa a glucosa-6-fosfato. Transferencia de un grupo fosforilo del ATP a la glucosa para formar glucosa-6-fosfato (G6P) en una reacción catalizada por la hexocinasa. La fosforilación impide el transporte de la glucosa fuera de la célula. Reacción irreversible
  31. 31.  1ª Reacción: Hexocinasa: consumo del primer ATP Hexocinasa: enzima ubicua, relativamente no específica, que cataliza la fosforilación de hexosas. Glucocinasa (hexocinasa D) en los hepatocitos e islotes pancreáticos. En las células beta, la glucocinasa funciona como sensor de glucosa, determinando el umbral para la secreción de insulina. En el hígado facilita la fosforilación de la glucosa durante la hipoglucemia.
  32. 32.  2ª Reacción: Fosfoglucosa isomerasa. Isomerización de la glucosa 6-fosfato a fructosa-6-fosfato. Es la conversión de G6P a fructosa-6-fosfato (F6P) catalizada por la fosfoglucosa isomerasa (PGI). Isomerización de una aldosa a una cetosa. Reacción reversible.
  33. 33.  3ª Reacción: Fosfofructosacinasa: consumo del segundo ATP. Fosforilación de la Fructosa 6-fosfato . Fosfofructocinasa (PFK) fosforila la F6P para generar fructosa-1,6-bifosfato (FBP).
  34. 34.  3ª Reacción: Fosfofructosacinasa: consumo del segundo ATP. Fosforilación de la Fructosa 6-fosfato. La PFK desempeña un papel central en el control de la glucólisis porque cataliza una de las reacciones determinantes de la velocidad de la vía. PFK se inhibe alostéricamente con concentraciones elevadas de ATP y citrato, que actúan como señal rica en energía indicando una abundancia de alta energía. EL AMP activador alostérico, indican que las reservas de energía de la célula están agotadas.
  35. 35.  4ª Reacción: Escisión de la fructosa-1,6-bifosfato. Aldolasa La aldolasa cataiza la ruptura de FBP para formar dos triosas, gliceraldehído-3-fosfato (GAP) y dihidroxiacetona fosfato (DHAP). Ruptura aldólica: aldehído y cetona
  36. 36.  5ª Reacción:Triosa fosfato isomerasa. Isomerización de la dihidroxiacetona fosfato. Solo uno de los productos de la reacción 4 continua: G-3-P. Isómeros cetosa aldosa. Conversión de la DHAP en G-3-P.
  37. 37.  5ª Reacción:Triosa fosfato isomerasa. Tras esta reacción, la molécula original de glucosa se ha convertido en dos moléculas de G- 3-P.
  38. 38. RESUMEN PRIMERA FASE Glucosa Fosforilación 1 Hexoquinasa Glucosa-6-fosfato (G6P) Isomerización 2 Fosfoglucoisomerasa Fructosa-6-fosfato (F6P) 3 Fosforilación Fosfofructoquinasa Ruptura4 Fructosa-1,6-bifosfato (FBP) Aldolasa Dihidroxiacetona fosfato 5 (DHAP) Isomerización Gliceraldehído-3-fosfato Gliceraldehído-3-fosfato (G3P) Triosa fosfato isomerasa (G3P)
  39. 39.  6ª Reacción: Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa: formación del primer intermediario de alta energía.  Oxidación del gliceraldehído 3-fosfato.•Oxidación yfosforilación del GAPpor el NAD+ y el Pi,catalizada por la enzimaGAPDH.•Síntesis 1,3-bifosfoglicerato (1,3-BPG).
  40. 40.  7ª Reacción: Fosfoglicerato cinasa: producción del primer ATP. Transferencia del grupo fosforilo. Se produce ATP junto con 3-fosfoglicerato (3PG). El grupo fosfato se utiliza para formar ATP a partir de ADP.
  41. 41.  8ª Reacción: Fosfoglicerato mutasa Desplazamiento del grupo fosfato del carbono 3 al carbono 2. 3PG se convierte en 2-Fosfoglicerato (2PG) por medio de la enzima PGM
  42. 42.  9ª Reacción: Enolasa: formación del segundo intermediario de “alta energía”. Deshidratación del 2-fosfoglicerato. 2PG se deshidrata a fosfoenol piruvato (PEP) en una reacción catalizada por la enolasa. Tautomerización: interconversión de las formas ceto y enol.
  43. 43.  10ª Reacción: Piruvato cinasa: producción del segundo ATP. Síntesis de piruvato. La piruvato cinasa (PK) acopla la energía libre de la hidrólisis del PEP a la síntesis del ATP para formar piruvato. Transferencia de un grupo fosforilo desde el PEP al ADP. Reacción irreversible.
  44. 44. Gliceraldehído-3-fosfato (G3P) Oxidación y fosforilación 6 Gliceraldehído-3-fosfato desidrogenasa1,3-bifosfoglicerato (BPG) Fosforilación a nivel 7 sustrato Fosfoglicerato quinasa 3-fosfoglicerato (3PG) Isomerización 8 Fosforiglicerato mutasa 2-fosfoglicerato (2PG) Deshidratación 9 Enolasa Fosfoenolpiruvato (PEP) Fosforilación a nivel 10 sustrato Piruvato quinasa Piruvato
  45. 45. Glucosa Glucosa-6-fosfato (G6P) Fructosa-6-fosfato (F6P) PRIMERA FASE Fructosa 1,6-bifosfato (FBP) Dihidroxiacetona fosfato (DHAP)Gliceraldehído-3-fosfato (G3P) Gliceraldehído-3-fosfato (G3P) 1,3-bifosfoglicerato (BFG) 1,3-bifosfoglicerato (BFG) SEGUNDA 3-fosfoglicerato (3PG) FASE 3-fosfoglicerato (3PG) 2-fosfoglicerato (2PG) 2-fosfoglicerato (2PG) Fosfoenolpiruvato (PEP) Fosfoenolpiruvato (PEP) Piruvato Piruvato
  46. 46. BALANCE DE LA GLUCÓLISIS: La oxidación de una molécula de glucosa produce: Dos moléculas de piruvato Dos moléculas de NADH Cuatro moléculas de ATP; pero como se utilizaron dos moléculas de ATP en la primera etapa, en total se obtienen 2 ATP.1 glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi  2 piruvato+ 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2H2O
  47. 47.  Controlada por la regulación alostérica de tres enzimas: hexocinasa, PFK-1 y piruvato cinasa. Las reacciones catalizadas por estas enzimas son irreversibles y pueden activarse o desactivarse por efectores alostéricos (moléculas cuyas concentraciones celulares son indicadores sensibles del estado metabólico de una célula).
  48. 48.  Hexocinasa se inhibe por el exceso de glucosa-6- fosfato. Una concentración elevada de AMP (producción baja de energía) activa PFK-1 y a la piruvato cinasa. Una concentración elevada de ATP (indicador que están satisfechas las necesidades metabólicas de la célula) inhibe ambas enzimas
  49. 49. Enzima Activador InhibidorHexocinasa Glucosa-6- fosfato, ATPPFK-1 Fructosa-2,6- Citrato, ATP bifosfato, AMPPiruvato cinasa Fructosa-1,6- Acetil-CoA, ATP bifosfato, AMP
  50. 50.  Fosfofructocinasa: principal enzima de control del flujo de la glucólisis en el músculo. El ATP es tanto un sustrato como un inhibidor alostérico. [ATP] alta, la fosfofructocinasa se inhibe. [ATP] baja, flujo a traves de glucólisis alto.
  51. 51. Metabolismo de las hexosasdiferentes de la glucosa. Otros sustratos para la Glucolisis Fructosa, manosa y galactosa  La Fructosa y manosa entran a el ciclo de glucolisis por una ruta convencional.  La Galactosa es incorporada por una serie de reacciones especiales
  52. 52.  Fructosa Fuente principal de combustible en las dietas que contienen grandes cantidades de fruta o sacarosa. Dos vías: hígado y en el músculo. En músculo: la hexocinasa, también fosforila la fructosa, lo que produce F6P. El ingreso de la fructosa en la glucólisis involucra solo un paso de una reacción.
  53. 53.  Fructosa En hígado: convierte la fructosa en intermediarios glucolíticos a través de una vía que involucra a siete enzimas:1. Fructocinasa: fosforilación de la fructosa en el C1 por ATP para formar Fructosa-1-Fosfato.2. Aldolasa tipo B: fructosa-1-fosfato = dihidroacetona + gliceraldehído.3. Fosforilación directa del gliceraldehído por ATP por medio de la acción de la gliceraldehído cinasa y forma GAP.4. El gliceraldehído se convierte en DHAP, alcohol deshidrogenasa.5. Fosforilación a glicerol-3-fosfato, glicerol cinasa.6. Reoxidación de DHAP, glicerolfosfato deshidrogenasa.7. DAHP se convierte a GAP por la triosa fosfato isomerasa.
  54. 54.  La fructosa tiene un sabor más dulce que la sacarosa y un menor costo de producción. Su catabolismo en el hígado elude el paso de la glucólisis catalizado por la PFK y, por lo tanto, evita el punto principal de control metabólico. Esto podría interrumpir el metabolismo de los combustibles, de modo que el flujo glucolítico se dirija hacía la síntesis de lípidos en ausencia de la necesidad de producción de ATP.
  55. 55.  Se obtiene a partir de la hidrólisis de la lactosa (glucosa y galactosa). La hexocinasa no la reconoce. Reacción de epimerización para que ingrese a la vía glucolítica. 1. Fosforilación de galactosa, galactocinasa. 2. Galactosa-1-P-uridililtransferasa, transfiere el grupo uridilo de UDP-glucosa a la galactosa-1-P, para producir Glucosa-1-P y UDP-galactosa. 3. La UDP-galactosa-4epimerasa convierte la UDP-galactosa en UDP-glucosa. 4. La G1P se convierte en G6P por la fosfoglucomutasa.
  56. 56.  Enfermedad genética caracterizada por la incapacidad de convertir galactosa en glucosa. Galactocinasa: un defecto genético en la síntesis de esta enzima parece que acumula galactosa, que sigue una de las rutas alternativas como es la conversión en galactitol, azúcar alcohol que se almacena fundamentalmente en el cristalino del ojo. Puede originar el hinchamiento y la pérdida de transparencia del cristalino por escasez de NADPH, que debería usarse para el mantenimiento de dicha transparencia, produciendo cataratas.
  57. 57.  Galactosa-1-fosfato uridiltransferasa: como resultado de su carencia se acumula galactosa-1-P, generándose problemas hepáticos principalmente. Puede surgir ictericia y fallo hepático, pero también puede producirse daño renal y retraso mental, ya que la galactosa es necesaria para la formación de cerebrósidos y gangliósidos de gran importancia en las membranas de las células cerebrales.
  58. 58.  Galactosa epimerasa: produce dos formas de galactosemia: Benigna: solo afecta a eritrocitos y leucocitos, manteniendo tanto el hígado como los fibroblastos una actividad normal. Grave: es más generalizada y afecta sobre todo al hígado.
  59. 59.  Producto de la digestión de los polisacáridos y las glucoproteínas. Epímero de la glucosa en el C2. Ingresa a la vía glucolítica luego de su conversión en F6P. 1. Hexocinasa la convierte en manosa-6-fosfato. 2. La fosfomanosa isomerasa convierte esta aldosa en F6P.
  60. 60.  El piruvato es aún una molécula con abundante energía, que puede producir una cantidad sustancial de ATP. Bajo condiciones aeróbicas, el piruvato forma una molécula transicional intermedia mediante descarboxilación: Acetil-CoA. Esta molécula se oxida completamente por medio del ciclo del ácido cítrico a CO2 y NADH.
  61. 61.  Bajo condiciones anaeróbicas, el piruvato debe convertirse en producto final reducido, lo que reoxida el NADH. Esto se produce de dos maneras: A) En el músculo, bajo condiciones aeróbicas, el piruvato se reduce a lactato para regenerar NAD+ : fermentación homoláctica. B) En las levaduras es piruvato se descarboxila para producir CO2 y acetaldehido que luego es reducido por NADH para generar NAD+ y etanol: fermentación alcohólica.
  62. 62. Piruvato H+ CO2 AcetaldehídoH+ + NAD H NAD + H+ H NAD+ NAD+ Lactato Etanol  Fermentación del ácido • Fermentación alcohólica: láctico: – Levaduras ◦ Células animales ◦ Bacterias del ácido láctico
  63. 63.  En el músculo, durante una actividad intensa cuando la demanda de ATP es alta y el suministro de oxígeno es escaso. El ATP se sintetiza en gran parte por medio de la glucólisis anaeróbica que produce ATP rápidamente. La enzima lactato deshidrogenasa (LDH) cataliza la oxidación de NADH por piruvato para producir NAD+ y lactato. Reacción 11 de la glucólisis.
  64. 64.  En las levaduras, bajo condiciones anaeróbicas el NAD+ para la glucólisis se regenera mediante la conversión del piruvato en etanol y CO2. LA descarboxilación del piruvato para formar acetaldehído y CO2 catalizada por la piruvato descarboxilasa. La reducción del acetaldehído a etanol por NADH catalizada por la alcohol deshidrogenasa, que en consecuencia regenara NAD+ para utilizarlo en la reacción de la GAPDH de la glucólisis.
  65. 65.  Fermentación del acido láctico: Piruvato + NADH + H+ Lactato + NAD+ Fermentation alcohólica: Piruvato CO2 + acetaldehído + NADH + H+ Etanol + NAD+
  66. 66. Oxidación del Piruvato Es el lazo entre la glucólisis y la respiracióncelular.Es un complejo de reacciones catalizado por un sistemade enzimas localizado en la membrana mitocondrialinterna.
  67. 67.  Descarboxilación oxidativa del piruvato. Ruta importante en tejidos con una elevada capacidad oxidativa, como el músculo cardiaco. Se convierte el piruvato en Acetil-CoA, un combustible principal del ciclo de los ATC y la unidad estructural para la síntesis de ácidos grasos.
  68. 68.  Descarboxilación oxidativa del piruvato. Complejo Piruvato deshidrogenasa. Piruvato descarboxilasas Dihidrolipoil transacetilasa Dihidrolipoil deshidrogenasa. Este complejo se regula con la relación NADH+H+/NAD+ y acetil CoA/CoA-SH. Si la relación es elevada, la célula se inhibe. Si es baja, la enzima se activa.
  69. 69. Piruvato El Piruvato cede un grupo aldehído alDESCARBOXILACIÓN TPP. Se produce CO2 DEL PIRUVATO Acetaldehído activado El grupo aldehído se oxida a un grupo acetilo por acción de Lip Acetil activado El grupo acetil se transfiere a la CoA para formar Acetil- CoA E3 transfiere 2 H+ al FAD (FADH2) que a su vez se oxida por el NAD+ Acetil activado para generar NADH Acetil-CoA
  70. 70.  Carboxilación del piruvato a oxalacetato. Piruvato carboxilasa. Repone los productos intermedios del ciclo del ácido cítrico y proporciona sustrato para gluconeogénesis.
  71. 71. Estrechamente coordinada con glucogenolisis,gluconeogénesis, la ruta de la pentosa fosfato, vía de ladescarboxilación oxidativa del piruvato y el ciclo de Krebs
  72. 72.  Ruta catabólica de la glucosa. La glucosa se oxida y se obtiene energía pero no en forma de ATP. Tiene lugar en el citosol de la célula. Obtener NADPH + H+, que es un agente reductor necesario para infinidad de reacciones anabólicas (fase oxidativa). Obtener diversos monosacáridos de longitud entre 3 y 7 átomos de carbono (fase no oxidativa), ribosa-5-fosfato, necesaria para la síntesis de nucleótidos.
  73. 73.  Consta de dos reacciones oxidativas irreversibles, seguidas de una serie de interconversiones de azúcares-fosfato reversibles. No se produce ni se consume ATP. Tejidos involucrados en la biosíntesis de lípidos: hígado, glándula mamaria, tejido adiposos y corteza suprarrenal. 30% de la oxidación de glucosa en el hígado es por esta vía. Proporciona NADPH y ribosa-5-fosfato.
  74. 74.  Reacción global: 3G6P + 6NADP+ + 3H2O 6 NADPH + 6H+ + 3CO2 + 2F6P + GAP
  75. 75.  Tres etapas. Etapa 1. Reacciones de Oxidación para la producción de NADPH. Reacciones 1-3, que producen NADPH y ribulosa- 5-Fosfato. 3G6P + 6NADP+ + 3H2O 6NADPH + 6H+ + 3CO2 + 3Ru5P. Sólo las primeras tres reacciones de la vía de la pentosa fosfato están involucradas con la producción de NADPH
  76. 76.  Etapa 1. Reacciones de Oxidación para la producción de NADPH. 1. La glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G&PD) cataliza la transferencia neta de un ión hidruro a n NADP+ a partir del C1 de la G6P para formar 6-fosfoglucono- - lactona.
  77. 77.  Etapa 1. Reacciones de Oxidación para la producción de NADPH. 2. La 6-fosfogluconolactonasa aumenta la velocidad de hidrólisis de la 6- fosfoglucano- -lactona a 6- fosfoglucanato.
  78. 78.  Etapa 1. Reacciones de Oxidación para la producción de NADPH. 3. La 6-fosfogluconato deshidrogenasa cataliza la descarboxilación oxidativa del 6-fosfogluconato a Ru5P y CO2. La formación de Ru5P completa la etapa oxidativa de la vía de las pentosas fosfato. Generan dos moléculas de NADPH por cada molécula de G6P que ingresa a la vía.
  79. 79.  Etapa 2. Isomerización y epimerización de la ribulosa-5-fosfato. La Ru5P se convierte a R5P por acción de la ribulosa-5-fosfato isomerasa. O La Ru5P se convierte a Xu5P por la ribulosa-5- fosfato epimerasa. 3Ru5P R5P + 2Xu5P
  80. 80.  Etapa 3. Reacciones de ruptura y formación de enlace Carbono-carbono. Se convierten dos moléculas de Xu5P y una molécula de R5P a dos moléculas de F6P y una de GAP. Enzimas: transaldolasa y la transcetolasa
  81. 81. a) Fase Oxidativaa) Fase no Oxidativa
  82. 82.  Glucosa-6-fosfato deshidrogenasa. Esta enzima se inhibe fuertemente por el NADPH+H+. Se activa por el GSSG (glutatión oxidado). También se activa por la presencia de su propio sustrato: glucosa-6-fosfato.
  83. 83.  Carencia de G6PD deteriora la capacidad de la célula para formar el NADPH que es esencial para mantener la reserva de glutatión reducido. Las células más afectadas son los eritrocitos porque no tienen otras fuentes de NADPH. Esta carencia es una enfermedad genética que se caracteriza por anemia hemolítica.
  84. 84.  Anemias hemolíticas. Las alteraciones de la Glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, en general, provocan una pérdida o descenso del NADPH+H+. Este descenso es especialmente grave en los eritrocitos al ser células enucleadas, lo cual limita el número de rutas metabólicas disponibles. La falta de NADPH+H+, que es un potente antioxidante, acaba originando daño oxidativo sobre todo a los lípidos de la membrana de los eritrocitos. Este daño provoca que está se vuelva frágil y quebradiza favoreciendo la ruptura de los glóbulos rojos, lo que origina un cuadro de anemia hemolítica.
  85. 85.  Es la ruta que utilizan las células de los organismos no autótrofos para sintetizar moléculas de la glucosa. Como el cerebro, los eritrocitos, la médula renal, el cristalino y la córnea del ojo, los testículos y el músculo en ejercicio, necesitan un suministro continuo de glucosa como combustible metabólico. El glucógeno hepático puede satisfacer estas necesidades durante sólo 10 a 18 hrs en ausencia de carbohidratos alimentarios.
  86. 86.  Cuando las fuentes dietéticas de glucosa no están disponibles y el hígado agotó su provisión de glucógeno, la glucosa se sintetiza a partir de precursores no hidratos de carbono. Precursores no hidratos de carbono como el lactato, piruvato, glicerol y cetoácidos. Intermediarios del ciclo del ácido cítrico y los esqueletos de C de los aa. Convertirse en oxalacetato.
  87. 87.  Durante un ayuno nocturno aprox. El 90% de la gluconeogénesis se produce en el hígado y 10% en los riñones. Durante un ayuno prolongado, los riñones (corteza renal) pasan a ser importantes órganos productores de glucosa. Ocurre en el citosol de la célula. La formación de oxalacetato a partir de piruvato, se da en la mitocondria.
  88. 88.  Sintetiza glucosa a partir de piruvato. Proceso metabólico que requiere una importante inversión de energía en forma de moléculas de ATP y de NADH + H+. Aminoácidos, lactato, glicerol o intermediarios del ciclo de Krebs como fuentes de carbono para esta vía metabólica.
  89. 89.  Esta ruta comparte una serie de reacciones con la glucólisis, concretamente los pasos reversibles. Presenta tres pasos opuestos a los pasos irreversibles de la glucólisis.
  90. 90. 1. Síntesis de fosfoenol piruvato. La conversión de piruvato en fosfoenol piruvato requiere dos reacciones. Piruvato carboxilasa: cataliza la conversión de piruvato en oxalacetato. Fosfoenolpiruvato carbocinasa: cataliza la conversión del oxalacetato en fosfoenol piruvato.
  91. 91.  A. De Piruvato a fosfoenolpiruvato. Primero conversión de piruvato a oxalacetato. Se requieren dos enzimas: Piruvato carboxilasa: cataliza la formación de oxalacetato dirigida por ATP a partir de piruvato y HCO3. PEP carboxicinasa (PEPCK): convierte el oxalacetato en PEP, usa GTP como donador de un grupo fosforilo.
  92. 92.  Requiere el transporte de metabolitos entre las mitocondrias y el citosol. La generación de oxalacetato a partir de piruvato o intermediarios del ciclo del ácido cítrico se produce sólo en la mitocondria. Mientras que las enzimas que convierten PEP en glucosa están en el citosol. El oxalacetato debe dejar la mitocondria para la conversión en PEP.
  93. 93. •El fosfoenol piruvato seconvertirá en fructosa 1,6bifosfato siguiendo, ensentido contrario, lasreacciones reversibles de laglucólisis.
  94. 94. 2. Conversión de la fructosa-1,6-bifosfato en fructosa-6-fosfato. Reacción hidrolítica por la cual se elimina el grupo fosfato en posición 1 de la fructosa por acción de la enzima fructosa-1,-6-bifosfatasa. No se regenera ATP.
  95. 95. 3. Formación de glucosa a partir de glucosa-6- fosfato Reacción hidrolítica por la cual se elimina el grupo fosfato en posición 6 de la glucosa por acción de la enzima glucosa-6-fosfatasa. No se regenera ATP. La glucosa generada en esta ruta se libera la sangre para ser aprovechada por otros tejidos, ayudando de esta manera a mantener unos niveles estables de glucosa en sangre.
  96. 96.  El costo energético neto de la conversión de dos moléculas de piruvato en una glucosa por gluconeogénesis es seis equivalentes ATP. Dos por cada paso catalizado por piruvato carboxilasa, PEPCK y fosfoglicerato cinasa.
  97. 97.  Se regula por cambios en la síntesis enzimática y efectores alostéricos. Son los mismos que regulan la enzima opuesta la glucólisis, aunque el efecto regulador es el contrario. Glucosa-6-fosfatasa es inhibida por la glucosa-6-fosfato.
  98. 98.  Fructosa-2,6-bifosfatasa se inhibe por la fructosa-2-6-bifosfato y AMP, y está potenciada por el citrato. El ADP es un inhibidor de la fosfoenolpiruvato carboxicinasa y de la piruvato carboxilasa.
  99. 99.  Glicerol: se libera durante la hidrólisis de los triacilgliceroles en el tejido adiposo y pasa al hígado por la sangre. La glicerol cinasa lo fosforila a glicerol fosfato, que es oxidado por la glicerol fosfato deshidrogenasa a dihidroxiacetona fosfato, un intermediario de la glucólisis.
  100. 100.  Lactato: músculo esquelético en ejercicio y las células que carecen de mitocondrias liberan lactato a la sangre. Este lactato es captado por el hígado y reconvertido en glucosa, que es liberada de nuevo a la circulación. En el hígado el ácido láctico se transforma en piruvato: Ciclo de Cori.
  101. 101. Ciclo Glucosa-Alanina y Ciclo de Cori
  102. 102.  Aminoácidos: Los aminoácidos procedentes de la hidrólisis de las proteínas tisulares son la fuente más importante de la glucosa durante un ayuno. Los -cetoácidos, como el oxalacetato y el - cetoglutarato, proceden del metabolismo de los aminoácidos glucógenos. Estos -cetoácidos pueden entrar en el ciclo del ácido cítrico y formar oxalacetato, un precursor del fosfoenolpiruvato.
  103. 103.  Alanina: gracias a la actividad de las enzimas aminotransferasas, se convierte fácilmente en piruvato y este su vez en alanina. Ciclo de la glucosa-alanina, permite transportar piruvato desde los tejidos al hígado para que este sintetice glucosa, a la vez que permite transportar nitrógeno de forma segura por la sangre, para posteriormente eliminarlos en forma de urea.
  104. 104. Glucogénesis y Glucogenólisis
  105. 105.  La fuente de energía preferida del cerebro es la glucosa y fuente de energía necesaria para los eritrocitos maduros. Glucosa se obtiene de tres fuentes principales: dieta, degradación de glucógeno y la gluconeogénesis. Glucógeno: Sirve de reservas de glucosa para usos metabólicos posteriores. La movilización de la glucosa desde los depósitos, proporciona un suministro constante de glucosa (5mM en sangre). Cuando esta es abundante, se acelera la síntesis de glucógeno.
  106. 106.  Aunque todas las células pueden tener glucógeno, éste principalmente se forma en dos tejidos: el músculo y el hígado. Músculo: va a utilizar las reservas de glucógeno para cubrir sus propias necesidades. Hígado: almacena el glucógeno con la finalidad de mantener los niveles de glucosa en sangre.
  107. 107.  La G6P tiene varios destinos posibles: Se puede usar para sintetizar glucógeno. Se puede catabolizar mediante glucólisis para generar ATP y átomos de carbono que luego se oxidan por el ciclo del ácido cítrico. Se puede desviar a través de la vía de las pentosas fosfato para generar NADHP y ribosa 5-fosfato.
  108. 108.  Se divide en dos procesos: Glucogénesis: síntesis de glucógeno (anabólica). Glucogenólisis: degradación del glucógeno (catabólico).
  109. 109.  Después de la ingestión, sobre todo si la dieta es rica en carbohidratos. Se sintetiza a partir de moléculas de -D- glucosa. Citosol. Requiere energía suministrada por el ATP (para la fosforilación de la glucosa) y el trifosfato de uridina (UTP).
  110. 110.  Glucógeno: Es un homopolisacárido de D-glucosa enlazada (1,4) con ramificaciones (1,6) cada 8-14 residuos. Se encuentran como gránulos intracelulares (músculo y hepatocitos), también contienen las enzimas que catalizan la síntesis y degradación de glucógeno.
  111. 111.  A partir de G6P. Fosfoglucomutasa UDP-glucosa pirofosforilasa Glucógeno sintasa La enzima ramificadora del glucógeno
  112. 112.  1. Fosfoglucomutasa. La Glucosa-6-fosfato se convierte en Glucosa-1- fosfato. Reacción reversible.
  113. 113.  2. UDP-Glucosa Fosforilasa (pirofosforilasa). Síntesis de UDP-glucosa. G1P se combina con el uridintriofosfato (UTP). El producto de esta reacción es uridindifosfato glucosa (UDP-glucosa o UDPG).
  114. 114.  2. Glucógeno sintasa. Síntesis de un cebador para iniciar la síntesis de glucógeno La glucógeno sintasa es la responsable del establecimiento de los enlaces (1,4) en el glucógeno. Esta enzima no puede iniciar la síntesis en cadena usando glucosa libre como aceptor de la molécula de la UDP-glucosa. Solo puede alargar cadenas de glucosa ya existentes. Un fragmento de glucógeno puede servir como cebador (no totalmente agotado). En ausencia de fragmento de glucógeno, una proteina llamada glucogenina puede actuar como aceptor de residuos de glucosa UDP-glucosa.
  115. 115.  2. Glucógeno sintasa. Elongación de las cadenas de glucógeno. La unidad glucosílico de la UDPG se transfiere al grupo C4- OH en uno de los extremos no reductores del glucógeno para formar un enlace glucosídico (1,4).
  116. 116.  3. Enzima ramificadora del glucógeno. Amilo- (1,4)- 1,6)-transglucosidasa. Transfiere una cadena de 6 a 8 residuos glucosilo en el extremo no reductor de la cadena de glucógeno Cada segmento transferido puede llegar de una cadena de al menos de 11 residuos y el nuevo punto de ramificación debe estar alejado al menos 4 residuos.
  117. 117.  Glucogenólisis. Ruta degradativa que moviliza el glucógeno almacenado en el hígado y el músculo esquelético. Cuando se degrada el glucógeno, el producto principal es la glucosa 1-fosfato. Se obtienen al romper los enlaces glucosídicos (1—4). Estructura altamente ramificada que permite la movilización rápida mediante la liberación simultánea de las unidades de glucosa en los extremos de cada ramificación.
  118. 118.  1. Glucógeno fosforilasa. Acortamiento de las cadenas para generar glucosa-1-fosfato (G1P). Escinde secuencialmente los enlaces glucosídicos (1-4) establecidos entre los residuos glucosilo de los extremos no reductores de las cadenas de glucógeno mediante fosforólisis y hasta que quedan 4 unidades glucosilo en cada cadena antes de un punto de ramificación.
  119. 119.  2. Enzima desramificadora del glucógeno ( (1,6) transglucosilasa). La elimina las ramificaciones del glucógeno, con lo que hace que los residuos glucosa adicionales sean accesibles a la acción de la fosforilasa.
  120. 120.  2. Enzima desramificadora del glucógeno . Esta enzima tiene dos actividades: Glucosil transferasa. Glucosidasa: elimina el enlace (1,6).
  121. 121.  3. Conversión de la G1P en G6P por medio de la fosfoglucomutasa.
  122. 122. •En el hígado, la G6P es translocada hacia el interior del RE por la G6Ptranslocasa.•Allí es convertida en glucosa por la glucosa-6-fosfatasa.•La glucosa resultante es transportada a continuación desde el RE hacia elcitosol por la GLUT-2.•Hepatocitos liberan glucosa d a la sangre.
  123. 123.  Degradación lisosómica del glucógeno. La enzima lisosómica (1-4) glucosidasa (maltasa ácida) degrada continuamente una pequeña cantidad del glucógeno (1% a 3%). La carencia de esta enzima provoca la acumulación de glucógeno en la vacuolas lisosómicas y da como resultado una grave glucogenosis de tipo II.
  124. 124.  La síntesis y degradación del glucógeno están reguladas por tres hormonas: Insulina Glucagón Adrenalina. Actúan a través de receptores celulares.
  125. 125.  La glucógeno sintasa y la glucógeno fosforilasa están reguladas alostéricamente. En el estado pospandrial, la glucógeno sintasa es activada por la G6P, pero la glucógeno fosforilasa es inhibida por la G6P y por el ATP. En el hígado, la glucosa también actúa como inhibidor alósterico de la glucógeno fosforilasa.

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