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Metabolismo intermediario (bloque II de Bioquímica Universitaria)

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Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega.
Panorámica general al segundo bloque de Bioquímica UNAM. Los tópicos que se revisan son:
Metabolismo Intermediario, Glicobiología (síntesis y degradación de hexosas), Metabolismo del Glucógeno, Fosforilación Oxidativa, Transporte Metabólico de Calcio, Formación de radicales libres y Termogénesis.

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Metabolismo intermediario (bloque II de Bioquímica Universitaria)

  1. 1. x .m o m e .c u t .g Resumen segundo bloque w w w Autor: Maestro en Ciencias n Bioquímicas Genaro Matus Ortega e os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  2. 2. x El Metabolismo .m o m • Metabolismo meta (global o mitad) y bolia (cambio o transformación), e .c es el conjunto global de reacciones químicas que ocurren en un ser vivo u t ☞ Comprende todas las reacciones .g químicas que ocurren a nivel celular w y organísmico, y que involucradas con el almacenamiento y la w generación de la energía. w • en Engloba todas aquellas reacciones implicadas en la utilización de esa s energía para la biosíntesis. o Tres familias de moléculas n energéticas: a) Fosforiladas y b) í ta Transportadores de e- y c) metabolitos encrucijada. v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  3. 3. x El Metabolismo .m • o m Algunos autores (Lehninnger) definen las reacciones del metabolismo intermediario .c como aquellas que: “no implican un molde de ácido nucleico, pues la información necesaria para especificar cada reacciónestá incluida en la estructura de la enzima” e que cataliza cada reacción. u t .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  4. 4. x Cata = oxidación; Ana = reducción .m o m .c u te .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  5. 5. x Niveles de complejidad en el metabolismo .m o m .c u te .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  6. 6. x El Metabolismo .m o m e .c u t .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  7. 7. x Un resumen de diferencias .m o m .c u te .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  8. 8. x Funciones de los carbohidratos .m o m • .c Los azúcares pueden desempeñar varias funciones: • Como almacenes de energía, u te .g • Como intermediarios metabólicos. • Como parte de la estructura de los ácidos nucleicos. • w Como sillar o elemento estructural de las paredes celulares de bacterias, w de plantas y del exoesqueleto de los insectos. Como moléculas de reconocimiento intercelular • • w Como envolturas aniónicas altamente polares (glucocalix de las bacterias y n la membrana plasmática de los hematíes). e os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  9. 9. x Funciones de los carbohidratos .m o m • .c La degradación de los monosacáridos proporciona la mayor parte de la energía te metabólica en todos los seres vivos. u Los oligosacáridos están constituidos por unas pocas unidades de monosacáridos unidos .g • covalentemente. Están asociados con proteínas (glicoproteínas) ó lípidos (glicolípidos), w con los que ejercen funciones estructurales y reguladoras. • w Los polisacáridos están formados por muchas unidades de monosacáridos unidos w covalentemente, cuyas masas moleculares oscilan en varios millones de daltones. • n Desempeñan funciones estructurales indispensables en todos los organismos (más notables en las plantas y los insectos), además de ser reservas energéticas importantes (almidón y glucógeno). e os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  10. 10. x Definición química de los sacáridos .m o m • .c Químicamente los azúcares son polialcoholes en los que uno de los grupos • u te alcohólicos se ha oxidado a un grupo funcional carbonilo. Si dicho grupo funcional es un aldehído, los monosacáridos se llaman aldosas. • .g Si el grupo funcional carbonilo es una cetona, los glúcidos se llaman cetosas. • w Ambos isómeros tienen la fórmula general (CH2O)n. w w en os n í ta Ubica y define centros quirales, asimétricos o enantioméricos con base en Fisher. v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  11. 11. x Furanos y piranos .m o m e .c u t .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  12. 12. x Disacáridos .m o m • pueden reaccionar originando disacáridos anoméricos: e .c Una vez formados los monosacáridos cíclicos (que tienen la formula general C6H12O6), estos u t .g w w w en os n í ta Los enlaces más abundantes en el planeta son los (1-4). is Extremos reductores: carbonos anoméricos (provenientes del grupo COH) que pueden dar H. v Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  13. 13. x .m o m e .c u t .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  14. 14. x Glicación de proteínas .m o m e .c u t .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  15. 15. x Proteínas glicosiladas en sangre .m o m .c • Un aumento de los niveles de La Hb-glicada refleja la glucemia en glucosa mantenido en el tiempo tiempos largos (6 a 8 semanas previas a de proteínas circulantes. u te produce la glicación no enzimática la toma de la muestra). .g •La Hb-glicada permite diferenciar un • En esto está basado la proceso agudo que cursa con hiperglucemia, una hiperglucemia transitoria secundaria al w determinación de Hb glicosilada como medida de control del estrés y una diabetes mellitus. w tratamiento en el diabético, •Hb vida promedio = 120 días. Síntesis de w fenómeno que también afecta a las apoproteínas de las lipoproteínas. 900 trillones de Hb por segundo. en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  16. 16. x Fructosaminas (glicosilación no enzimática).m o m • .c Fructosaminas: nombre genérico dado a todas las te proteínas glicosiladas . • Se forman por enlace covalente de la glucosa con u residuos K de proteínas de la sangre (principalmente .g albúmina por ser más abundante) dando lugar a bases de Schiff que en una segunda etapa son w transformadas irreversiblemente en cetoaminas (fructosaminas). w • memoria glicémica.w Las fructosaminas permanecen en sangre como • en Representan un índice promedio de las fluctuaciones os de la concentración de glucosa 2 a 3 semanas previas a la realización del análisis, que coincidirá con la vida media de las proteínas en circulación n hasta ser metabolizadas. í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  17. 17. x Glicosilación proteica no enzimática .m o m .c Proteína Proteína Proteína Proteína • Glicación: condensación de un COH CO N N N-H de un azúcar reductor y un NH2 terminal te H H H-C H-C-H H O o  de lisina, que da una base de Schiff N C H-C-OH H-C- O O N O u y deriva en una cetoamina estable H-C-OH HO-C-H HO-C-H HO-C-H H-C-OH O .g H-C-OH (producto de Amadori o fructosamina). H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH CH2-OH Proteína CH2-OH • w Las fructosaminas pueden condensarse entre si para formar AGE (Advanced CH2-OH Glucosa Base de Schiff Producto de Amadori (Cetoamina) Productos de glicación avanzada(AGE) Glycation End products).w • w La glicación depende solo de los niveles de • en glucosa en líquidos corporales y del tiempo de contacto. Los productos de Amadori sirven para os medir glucosa sanguínea en periodos cortos (2 semanas). n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  18. 18. x Glucógeno hepático .m o m e .c u t .g w w w en os n í ta Sin embargo, la concentración de glucosa sanguínea permanece constante. v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  19. 19. x Regulación de la glucemia .m o m .c u te .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  20. 20. x La importancia de la glucosa .m o m .c 1. Es la forma principal en la que los glúcidos que provienen del tracto intestinal son presentados al resto de las células corporales. cerebro. u te 2. La glucosa es el único combustible utilizado en proporciones apreciables por el .g 3. El cerebro humano utiliza diariamente 120 gramos de glucosa diarios para satisfacer sus necesidades de ATP. w 4. A partir de 12 hrs. de ayuno comienza el consumo de cuerpos cetónicos como w fuente de energía para el cerebro. A las 16 hrs el consumo es evidente. w 5. El metabolismo defectuoso de la glucosa es causal de dos enfermedades muy en importantes: la obesidad y la diabetes, las cuales contribuyen al desarrollo de problemas médicos como la arterosclerosis, la hipertensión, algunas enfermedades de los vasos capilares, enfermedades del riñón y la ceguera. os 6. La Km de la hexocinasa por la glucosa es baja (0.1-0.5 mM) por la glucosa en comparación con otros azúcares (manosa 1 mM, galactosa 5 mM, fructosa 10 mM) n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  21. 21. x El consumo de glucosa .m o m e .c u t .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  22. 22. x Regulación de la glucemia .m o m .c u te .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  23. 23. x Analiza el consumo de glucosa .m o m .c u te .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  24. 24. x Visión global de la digestión .m o m e .c u t .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  25. 25. Para este bloque ANOTA los rojos x .m Región Cavidad bucal Secreción Saliva o m Composición -amilasa salival, toxinas antibacteriales, Cantidad (l) 1-2 pH 6.5-6.9 .c enzimas proteolíticas, bicarbonato. te Primer tratamiento catabólico (destrucción mecánica) de los alimentos para la formación del bolo. Esófago No hay secreciones pero si movimientos peristálticos locales mediados por presoreceptores que u permiten la translocación y tratamiento mecánico del bolo. .g Cardis Parte inferior del esófago o “boca” del estómago que se abre por mov. peristalt. Estómago Jugo gástrico Pepsinógeno, HCl 1-3 1.5 El pH bajo del estómago permite al mismo tiempo de degradación química de los alimentos la w “activación” de los zimógenos (proteínas precursoras) como la pepsina que ayudan en la degradación proteica. (los refrescos poseen un pH~ 2) Páncreas w Jugo pancreático Tripsinógeno, quimiotripsinógeno, 1 7.8 w carboxi y aminopeptidasas, lipasa, amilasa, maltasa, nucleasa y maltasa bicarbonato Vesícula Biliar en Bilis (amarillo huevo- verde bandera) Grasas, ácidos grasos, sales, pigmentos biliares y Colesterol. 0.1 7-8 Estómago medio o intestino delgado os Sucus entéricus Enterocinasas, carboxi y aminopeptidasas, elastasa, -amilasa pancreática, pancreá 0.1 7-8 n maltasa, lactasa, sacarasa, lipasa, ta nucleasa. El estómago medio de los vertebrados está formado por tres regiones claramente reconocibles: a)Duodeno í a)Duodeno(*): donde hay secreción de moco y ocurre el 70% de la absorción de los nutrientes. is b)Yeyuno: donde ocurre secreción de fluidos y absorción de los alimentos. c)Íleo: únicamente absorción de nutrientes previamente digeridos. v Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  26. 26. x .m o m e .c u t .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  27. 27. x Resumen: .m Glucógeno o m Homoglucano de reserva en mamíferos. Está estructurado por e .c enlaces  1-4 (maltósa) y cada 8-12 azúcares enlaces  1-6 (isomaltosa). Su metabolismo se regula hormonalmente. u t .g Glucogénesis Glucogenólisis Fosfoglucomutasa (Glu-6-P →Glu-1-P) w Glucógeno pirofosforilasa w w (UTP + Glu-1-P → UDP-Glu-1-P + PPi Enlace  (1-4) n+1 + UDP) en Glucógeno sintasa (UDP-Glu-1-P + glucógeno → Glucógeno Glucógeno fosforilasa Glucógeno + Pi → Glucógeno n-1 + Glu-1-P Enlace  (1-6) os Enzima ramificante Amilo  (1-4 →1-6) transferasa Enzima desramificante n Amilo  (1-6) glucosidasa ta Fosfoglucomutasa í (Glu-1-P→Glu-6-P) v is Glu-6-P → Glucólisis Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  28. 28. x La Glucogénesis .m o m • La síntesis del glucógeno implica tres reacciones: e .c u t 1) La formación de la glucosa-1-fosfato a partir del metabolito intermediario glucosa-6-fosfato. Esta acción es catalizada por la fosfoglucomutasa. .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  29. 29. x 2) la activación de la glucosa-1-P .m o m e .c u t .g w w El sentido de la reacción está desviado por la degradación del pirofosfato: w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  30. 30. x .m La glucosa activada debe unirse al glucógeno o m .c 3) La síntesis del glucógeno a partir de la te UDP-glucosa. Este paso requiere dos enzimas: u • .g La glucógeno sintasa que cataliza la w transferencia del grupo glucosilo de la w UDP-glucosa a los extremos no reductores del glucógeno. w • (enzima en La amilo--(1-4 →1-6) transferasa ramificante, glucosil--1 transferasa) que crea los enlaces  (1- os 6) para las ramificaciones del glucógeno e incrementa la solubilidad n y densidad del glucógeno. í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  31. 31. x La Glucogenólisis .m • La degradación del glucógeno requiere dos reacciones: o m no reductores del glucógeno. e .c 1. Rompimiento de enlaces  (1-4). La eliminación de la glucosa de los extremos u t Utilizando fosfato inorgánico (Pi) la glucógeno fosforilasa rompe los enlaces  (1-4) de las ramificaciones .g externas del glucógeno para formar glucosa-1-fosfato. Esta enzima se detiene cuando llega a cuatro residuos de glucosa cercanos a un punto de ramificación. w w w en os n í ta La fosfoglucomutasa generaría glucosa-6-P y la glucosa-6-fosfatasa (ausente en músculo) glucosa libre. v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  32. 32. x La Glucogenólisis .m o m Con la fosforilasa sola, el glucógeno se degrada hasta cierto límite. Los enlaces .c glucosídicos  1,6 en los puntos de ramificación se hidrolizan por la  1,6 glucosidasa o enzima desramificante con la ayuda de una actividad de transferasa. t e u .g Centro w w w Fosforilasa libera 8 residuos de en glucosa 1P (amarillos) os n ta Centro í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  33. 33. x La Glucogenólisis .m o m 2. Ruptura de los enlaces  (1-6). e .c La hidrólisis de los enlaces glucosídicos  (1-6) en los puntos de ramificación del glucógeno es posible mediante la u t acción de la enzima amilo- (1-6)- .g glucosidasa (enzima desramificante). w w • La enzima desramificante elimina los puntos de ramificación en dos pasos: w – en Transfiere los tres residuos de glucosa más os externos de los cuatro unidos al punto de ramificación a un extremo no reductor cercano. n Elimina el único residuo de glucosa unido en cada ta – punto de ramificación generando glucosa libre. í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  34. 34. x .m Regulación de la síntesis y degradación de glucógeno o m .c u te P Sintasa .g ADP↑ P Fosforilasa w w Sintasa w Fosforilasa e n ATP↑ os n í ta ☞Ambas enzimas son susceptibles de ser fosforiladas en residuos de serina por la enzima PKAque se activa por cAMP. v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  35. 35. x Regulación .m o m e .c u t P Sintasa Sintasa- P Dependiente (D) .g P Fosforilasa Fosforilasa-P activa (a) w Inactiva (b) w Sintasa Sintasa- w Independiente (I) Fosforilasa Fosforilasa- n Activa (a) e inactiva (b) os n í ta v is ¿importa la nomenclatura a = activa; b = inactiva? Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  36. 36. x Control hormonal .m o m Hormona: Insulina Sitio de secreción Células  pancreáticas Acción: e .c Inhibe a la Adenilato ciclasa (menos AMPc). u t A través del receptor de tirocina-cinasa provoca la exposición de receptores GLUT4. .g Glucagon Células  pancreáticas (islotes de Langherhans) w Hormona peptídica (27 aa) que activa la Adenilato Ciclasa (más AMPc) en hígado. Epinefrina médula suprarenal w A través del receptor  adrenérgico activa la w Adenilato ciclasa en hígado y músculo. Cortisol en Corteza suprarrenal Favorece la gluconeogénesis y proteólisis. Acetilcolina os Terminaciones Inhibe el consumo de glucógeno periférico. En músculo provoca la liberación de Ca+2 n sinápticas en músculo provocando la glucogenólisis e impidiendo la í ta Tiroxina (T4) Tiroides gluconeogénesis. Promueve la proteólisis celular y el consumo v is de O2. Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  37. 37. El glucagon y la adrenalina () x .m o m .c u te .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  38. 38. x .m o m e .c u t .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  39. 39. x .m o m e .c u t .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  40. 40. x .m o m e .c u t .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  41. 41. x La acetilcolina .m o m e .c u t .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  42. 42. x Enfermedades del metabolismo del glucógeno.m o m .c u te .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  43. 43. x La Glucólisis .m • Esta ruta es importante porque: o m 1) Fue la Primera ruta metabólica que se llegó a e .c conocer con detalle. 2) Se trata de una Ruta Universal. u t 3) La Regulación de la Glucólisis se conoce con detalle, y desempeña un papel metabólico .g central en la generación de la energía y de intermediarios metabólicos para otras rutas. w 4) Es uno de los caminos más transitados del w mapa de carreteras metabólicas. w en 5) Aunque las células pueden metabolizar diversas hexosas, la glucosa es el principal combustible hidrocarbonado para la mayoría de ellas. os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  44. 44. x Relevancia de la glucólisis .m o m .c 6) Algunos tejidos animales como el cerebro, utilizan la glucosa normalmente como única te fuente energética. 7) Los eritrocitos carecen de mitocondrias, las u pierden durante el proceso de maduración, con .g lo cual disponen de mayor espacio para la hemoglobina y el transporte de oxígeno w (normalmente hay 5 mM de glucosa libre en la sangre). w 8) La córnea, cristalino y ciertas regiones de la w retina carecen de mitocondrias (de tener mitocondrias no serían tejidos translúcidos) y dependen en por completo de la glucólisis. 9) La médula renal, los testículos, los leucocitos y os las fibras musculares blancas son casi totalmente dependientes de la glucólisis como fuente de ATP (tienen pocas mitocondrias). n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  45. 45. x Resumen: .m o m Glucólisis e .c Características: t Vía anaerobia10 reacciones catabólicas y oxidativas para romper una u molécula de glucosa, generar 2 piruvatos. 2 H2O y 2 NADH. Sustratos: .g Glucosa (HK), 2 ATP (HK, PFK1), 2 NAD+(G3PDH), 2Pi (G3PDH). Productos: w 2 piruvatos (PK), 4 ATP (2PK, 2PGK), 2NADH (G3PDH), 2 H2O (enolasa). Enzimas Control alosteérico: w reguladoras: w PFK1: AMP y F26BP vsATP, citrato y H+. PK: F1,6BP vsATP, Ala yac grasos de cadena larga. HK: G6P. en Inhibición por producto: Otros inhibidores: os ICOCH3 (yodoacetato) y AsO4 (arseniato) inhiben la G3PDH, pues se parecen estructuralmente al Pi (PO4). fFuoruro (F-) inhibe a la Enolasa y se acumula glicerato-2-fosfato n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  46. 46. x .m o m La glucólisis .c t e u .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  47. 47. x .m o m e .c u t .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  48. 48. x Control alostérico .m o m • Activador alostérico de la PFK1 Fructosa-2,6-bisfosfato. e .c u t • Inhibidor alostérico ATP. .g w • Dos estados de la enzima: w • EstadoT afín por el sustrato. afí w • EstadoR (menos afín por el sustrato) en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  49. 49. x Control de la PK .m o m • Activadores: AMP fructosa-1,6-bisfosfato y e .c • La fructosa-1,6-bisfosfato realiza una ActivaciónAnterógrada, que garantiza completar u t .g la glucólisis. • Inhibidores: w • La Acetil-Coenzima A (acetil-CoA), ATP, w Alanina y ácidos grasos de cadena larga. w Isoenzimas: En mamíferos hay dos variantes: • n La Ac-CoA es el principal producto de la oxidación e de los ácidos grasos. Esta inhibición permite a la La forma L o Hepática, que es activada por fructosa-1,6-bisfofato y PEP. s célula reducir el flujo glucolítico cuando se dispone de una cantidad abundante de sustratos o procedentes de la degradación de grasas. La forma M o Muscular no activada por la fructosa-1,6-bisfofato pero inhibida por n Phe. í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  50. 50. x Deficiencias Genética de la PK .m o m • concentración excesiva de otros .c La acumulación de PEP da lugar a una sangre. u te intermediarios de la glucólisis en la .g Entre ellos destaca la acumulación del • w 2,3-bisfosfoglicerato, que es un w inhibidor alostérico de la unión de w oxígeno a la hemoglobina. • en Esta acumulación conduce a un deterioro de la captación de oxígeno os en los pulmones y del transporte del mismo a través del torrente sanguíneo, n hasta los tejidos. í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  51. 51. x Control de la HK y la Glucocinasa .m o m .c u te .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  52. 52. x Metabolismo de otras hexosas .m o m .c u te .g w w w en * os Hígado n * Músculo, ta Adipocito, Riñón í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  53. 53. x La gluconeogénesis .m o m .c • La gluconeogénesis se define como la formación de moléculas de glucosa “nuevas” a partir de t e precursores que no son azúcares. u • Se produce principalmente en el hígado a partir de precursores como .g el lactacto, el piruvato, y- w cetoácidos (moléculas cetónicas que w derivan de los aminoácidos). w • Solo en condiciones (como la en acidosis metabólica e inanición) el riñón puede producir azúcar de novo. os ojo n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  54. 54. x Resumen: .m Gluconeogénesis o m Características: .c Es una vía anabólica para síntesis de “novo” de glucosa, es predominante e en inanición y acidosis metabólica (-cetoácidos) en hígado. de control enzimático (PFK, PK y HK). u t Comprende las mismas reacciones de la glucólisis excepto en los 3 pasos Sustratos: .g 2 Piruvato: Formas interconvertibles (Lactato-Cori, eritrocito), Ala (músculo) y todos los aminoácidos gluconeogénicos (convergen en ciclo w de Krebs o en piruvato). Sólo se excluye LK. w 6 moléculas trifosfatadas: 2 ATP, 2 CO2 (piruvato carboxilasa), 2 GTP (PEP carboxicinasa), 2ATP (PGK). w 2 H2O: Fosfatasas F1,6Bpasa y HK. Productos: Enzimas 1 Glucosa. en ☞Fructosa-1,6-bisfosfatasa:ATP, fructosa-2,6-bisfosfato vsAMP. reguladoras os ☞Piruvato carboxilasa mitocondrial:ATP, acetilCoA vsADP (Requiere Biotina). ☞PEP carboxicinasa: Requiere GTP. n OJO: í ta La glucosa-6-fosfatasasolo se encuentra en el hígado y en los riñones. v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  55. 55. x Gluconeogénesis .m o m e .c La PFK-2 ejerce control sobre ambas vías. u t Fosforilada es inactiva. .g w No produce F2,6BP Se impulsa la gluconeogénesis w w Sin fosforilar es activa. en Produce F2,6BP s Se potencia la glucólisis. o n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  56. 56. xpaso .m ¿Complicada la gluconeogénesis? Na… sólo cambia un o m .c u te .g w w w e n o s n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  57. 57. x .m o m e .c u t PFK2 .g w PFK2-P w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  58. 58. x Regulación de la PFK-2 por glucagon .m o m .c u te .g w w w en os n í ta 1) Glucagon genera AMPc, 2) Se activa la PKA que inhibe a la PFK2 (no hay F-2,6-BP). v is 3) Ante la ausencia de F-2,6-BP Se activa la gluconeogénesis e inhibe la glucólisis. Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  59. 59. x .m o m e .c u t .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  60. 60. x Resumen: .m o La vía de las pentosas de fostato (fosfogluconato) m Características: .c La vía del fosfogluconato también se conoce como la ruta de las e pentosas de fosfato. Es una vía de derivación de las hexosas monofosfato. u t Esta ruta es muy activa en tejidos como el hígado, la glándula .g mamaria, la corteza suprarenal, los testículos y el tejido adiposo. w Es una vía metabólica alternativa para la oxidación de la w glucosa-6-P que no genera ATP. Sustratos: w 1 Glucosa-6-P, 12 NADP, 7H2O. Productos: Enzimas en 6 CO2, 12 NADPH e intermediarios como ribosa-5-fosfato. G6PDH: GSSG vsNADPH (oxidativa) reguladoras: s (no oxidativa) transcetolasa TTPtransaldolasa (3C). o Típicamente el NADPH se utiliza en la síntesis de ácidos grasos n(bloque III), por lo que es fundamental para el mantenimiento í ta de la estructura celular (integridad de la membrana plasmática). v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  61. 61. x Fase oxidativa .m o m e .c u t .g w Eventos: w w  Descarboxilación del azúcar y  Formación de NADPH. en  Formación de una pentosa monofosfatada, os  La deficiencia de la glucosa-6-P n deshidrogenasa en eritrocitos provoca ta anemia hemolítica. í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  62. 62. x Fase no oxidativa .m o m e .c u t .g TPP w w w Eventos:  Interconversiones de en pentosas monofosfatadas o para generar intermediarioss metabólicos. n í ta v is Balance total: 1 Glucosa-6-P + 12 NADPH + 7H2O ⇋ 6 CO2 + 12 NADPH + 12 H+ total Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  63. 63. x El ciclo del fosfogluconatom . o m .c u te .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  64. 64. x Destinos del piruvato .m o m • e .c Dependen del estadodeoxidación u t de cada célula y del estado metabólico (CEDA) de cada tejido: NADH .g 1. Reducción. Lactato. Consumo de NADH w NADH. 2. Descarboxilación Oxidativa. Acetil- COO- w CoA. Dependiente de TPP, Lipoato, COO- NH2 w FAD, NAD. en 3. Descarboxilación alcohólica. Etanol. Consumo de NADH y dependiente de TPP. os 4. Carboxilación. Oxaloacetato. Requiere CO2 y ATP (pir carboxilasa). Puede n derivar en malato. í ta 5. Transaminación. Alanina (Gln-Glu). v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  65. 65. x Resumen: .m o m Control metabólico: .c Complejo de la piruvato deshidrogenasa: e Inhibición por producto: t La Acetil-CoA y NADH sonmoduladores u alostéricos negativos. Por disponibilidad de sustrato: .g Piruvato, CoA y NAD+. Por Modificación Covalente Reversible: w La piruvato deshidrogenasa (E1) debe ser fosforilada por una proteína cinasa para ser w activa. Característica relevante: w Individuos con deficiencia en Tiamina, como en ocurre en el beriberi, presentan problemas a nivel neurológico debido a que el cerebro obtiene toda os su energía por oxidación aeróbica de la glucosa. n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  66. 66. x El complejo de la piruvato desh. .m o m .c u te .g w w w en os n í ta v is En el ciclo de Krebs ocurre la última oxidación de los carbonos (CO2) Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  67. 67. x Actividades enzimáticas del Complejo m Multienzimático . o m .c Actividad enzimática Función u te No de copias por complejo Coenzimas Piruvato deshidrogenasa .g Descarboxila al piruvato 24 (20-30) TPP (E1) Dihidrolipoil transacetilasa w Cataliza la transferencia del 24 (60) Ácido lipoico, (E2) w grupo acetilo a la CoASH CoASH w e n Dihidrolipoil deshidrogenasa Oxida nuevamente a la (E3) dihidrolipoamida 12 (20-30) NAD+,FAD os n En paréntesis se coloca el número de subunidades de mamíferos. í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  68. 68. LA INCORPORACIÓN DE CARBONOS x COMPLEJO DE LA PIRUVATO DESHIDROGENASA .m Coenzimas Función o m Derivado de .c Coenzima de todas las descarboxilaciones de los -cetoácidos Vitamina B1 o te Pirofosfato de pirofosfato de tiamina (TPP) Coenzima de la piruvato descarboxilasa tiamina Coenzima de la E1 u .g En la oxidacción del piruvato, es el siguiente aceptor de aldehído generado por el TPP w Tiene dos grupos tiol que experimentan reacciones de Lipoato w oxidación-reducción, y actúa como un transportador de hidrógeno (transportador electrónico) y de un grupo acilo Ácido lipoico Coenzima de la E2 w Dinucleótido de flavina y adenina en Transportador de electrones Vitamina B2 o riboflavina (FAD) Dinucleótido de os Coenzima de la E3 nicotinamida y adenina (NAD) n Transportador de electrones Nicotinamida Coenzima A í ta Contiene un grupo tiol reactivo que se une covalentemente is al grupo acilo y lo transporta a otras reacciones Pantotenato (CoA o CoA-SH) metabólicas v Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  69. 69. x .m Regulación del Complejo de la Piruvato Deshidrogenasa o m .c u te .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  70. 70. x Resumen: .m o m Ciclo de Krebs e .c Características: t Vía anfibólica, anaplerótica, descarboxilativa que ocurre en la matriz mitocondrial. u .g Sustratos: Ac-CoA, OAA y H2O*. NAD+, FAD, GDP. Productos (por Ac- w 3 NADH, (isocitDH, -cetoGDH, Malato DH), 1 FADH2 (succinato CoA que entra): w DH), 1 GTP (succinilCoAsintetasa) y 2 CO2 (isocitDH, -cetoGDH). Enzimas reguladoras: w Citrato sintasa: ADP vs NADH, SuccinilCoA, citrato, ATP. IsocitratoDH: ADP,Ca+2vs ATP. (ejercicio, mayor control) e Otros inhibidores: Fluorocitrato n -cetoglutaratoDH: Ca+2vs succinilCoA y NADH. ⇝ Aconitasa s Arsenito y mercurio Piruvato Desh y -Cetoglut Desh. Malonato ⇝ Succinato Desh o n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  71. 71. x .m o m Anaplerótica: e .c Anabólica y u t Catabólica. .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  72. 72. x Regulación del Ciclo de Hans Krebs .m o m .c u te Inhibidores del ciclo: .g Fluorocitrato ⇝ Aconitasa w Arsenito Piruvato Desh. y ⇝ y Mercurio -Cetoglut Desh. w ⇝ Succinato Desh w Malonato en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  73. 73. x .m La ruta de los carbonos o m OJO e .c u t .g w w w Ruptura homolítica Carbonos vecinos en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  74. 74. x Resumen: .m La cadena respiratoria: o m Características: .c Es el último destino de los transportadores de electrones NADH e y FADH2 derivados del metabolismo intermediario confluyentes en la mitocondria. u t Es el principal sitio productor de ATP en el metabolismo .g (fosforilación oxidativade ADP). Ocurren dos eventos: w a)Transporte de electrones (a favor de potencial redox), que impulsa: w w b)La translocación de protones (matrizespaciointermembranal). Sustratos: en NADH y FADH2. O2. Productos (protones os 4 + 2 + 4 = 10 H por NADH oxidado bombeados): n 2 + 4 = 6 H por FADH2 oxidado Estequiometría: í ta 1 ATP x 3 H que vuelven a la matriz mitocondrial por complejo V. v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  75. 75. x Sinonimias de la cadena respiratoria .m o m Complejo: Nombre: .c Composición: Función: Complejo 1 NADH u te deshidrogenasa FMN y Fe-S Bombea 4 protones Complejo 2 .g Succinato deshidrogenasa FAD y Fe-S No bombea protones Complejo 3 w Citocromocóxido- Hemo y Fe-S Bombea 4 protones w reductasa Citbc1. Complejo 4 wCitocromo c oxidasa Hemo, CuA y CuB Bombea 2 protones Complejo 5 en ATP sintasa Citaa3 F0 (canal) y F1 Generar 1 ATP por os (soluble) cada 3 protones. n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  76. 76. x .m 4 o m e .c u t .g 4 w w w en os 2 Conceptos importantes: Inhibidores: n Desacoplantes: ta Ionóforos: í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  77. 77. x El modelo funcional .m o m 2 e .c 4 4 u t .g w w w en os n RAMAAME: í ta 1.- Rotenona, Amital, 2.- Malonato, is 3.- Antimicina A, Mixotiazol, Estigmatelina. v Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  78. 78. x La lanzadera de glicerol-fosfato .m o m .c Síntesis de Ac. Fosfatídico (ACT1) u te .g w w w en os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  79. 79. x La lanzadera de malato-aspartato .m o m .c u te .g w w w ¿Recuerdas este sistema? en Permite transportar el NADH a la matriz mitocondrial. os n í ta v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  80. 80. x Estructura del complejo V .m o m • .c F1) Un complejo enzimático periférico de fijación para el ADP y ATP. u te de 350-380 kDa que contiene los sitios .g • En este dominio ocurre la catálisis del ATP. • w Está formado por cinco subunidades diferentes presentes en la relación  y . w w • localizado en en F0) Un complejo de 56-60 kDa la membrana mitocondrial interna que constituye un canal protones. s transmembranal para los o n ta • Posee tres subunidades con una relación a, b2 y c9-12. í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx
  81. 81. x Mecanismo de síntesis de ATP .m o m Se proponen tres pasos secuenciales: .c 1. Una subunidad u tiene teuna .g conformación “abierta” (vacía) con una baja afinidad hacia los ligandos. w 2. Una segunda subunidad que tiene una w conformación “suelta” con baja w afinidad hacia los ligandos ADP y Pi y es inactiva. en 3. Una tercera subunidad que tiene una conformación “tensa” con una elevada en la catálisis.os afinidad hacia los ligandos y es activa n La subunidad  da sentido y estereo-especificidad a los ta sitios idénticos. í v is Autor: Maestro en Ciencias Bioquímicas Genaro Matus Ortega. Asesor del grupo GUTE: www.gute.com.mx

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