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Glucólisis

  1. 1. UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER DEPARTAMENTO DE QUÍMICA CATEDRA DE BIOQUÍMICA GLUCOLISIS Elaborado por: PEDRO MANUEL SOTO G.
  2. 2. TRANSPORTADORES DE GLUCOSA • Los transportadores de glucosa (GLUT o SLC2A) son una familia de proteínas de membrana que se ubican en la mayoría de las células de los mamíferos. • El transporte de la glucosa a través de la membrana celular, se lleva a cabo por dos familias de proteínas de membrana: Transportadores de glucosa acoplados a Sodio (SGLT) y las proteínas facilitadoras del transporte de glucosa (GLUT). Los primeros se expresan principalmente en epitelios que se encargan de absorber y reabsorber nutrientes. • Según la información obtenida de la secuencia de aminoácidos por medio de librerías de ADN todos poseen una estructura básica similar: 12 (Gluts) o 14 (SGLT) dominios trasmembrana. Igualmente todos parecen estar glicosilados en alguna de sus asas extracelulares.
  3. 3. GLUT 1 (SLC2A1) Un Glut de alta afinidad presente en tejidos que utilizan a la glucosa como combustible principal. El Glut-1 es una proteína altamente hidrofóbica ya que el 60% de sus residuos de aminoácidos son hidrofóbicos, lo cual es consistente con el hecho de ser una proteína trasmembrana que cuenta con la organización secundaria de todos los Gluts: Doce alfa-hélices trasmembrana con asas extra e intracelulares que unen dichas alfa-hélices cuyos grupos amino y carboxiloterminal se encuentran orientados hacia el citosol. Es importante señalar que los aminoácidos más conservados entre los diferentes Glut´s del humano se encuentran en las 12 alfa-hélices y las mayores divergencias se han encontrado en el asa intracelular que conecta las alfa hélices 6 y 7 así como en los dominios amino y carboxilo terminal. El Glut-1 parece ser el transportador de glucosa más ampliamente distribuido en el ser humano. Este se expresa en numerosos tejidos fetales y adultos como los eritrocitos, células endoteliales, células nerviosas, placenta, glóbulos blancos, células de la retina, riñón (mesangio), tejido adiposo, etc.
  4. 4. GLUT 1
  5. 5. GLUT2 (SLC2A2) Un Glut con función glucosensora. El Glut-2 es un transportador de glucosa de baja afinidad que se expresa en el hígado humano adulto, riñón, células beta de los islotes de Langerhans y en la membrana basolateral de las células epiteliales del intestino delgado. Su gen se ubica en el cromosoma 3q26.1-26.3 y posee una extensión de 186,9 MB. El Glut-2 actúa como un regulador que sólo permite la entrada de glucosa cuando está lo suficiente elevada en plasma como para requerir la liberación de una cantidad significativamente importante de insulina.
  6. 6. GLUT 2
  7. 7. GLUT 3 (SLC2A3) El Glut de más alta afinidad por la glucosa. El Glut-3 es un transportador de glucosa de alta afinidad que fue caracterizado primariamente en cerebro. Bajos niveles de Glut-3 se han detectado en miocardio fetal y adulto, placenta, hígado y músculo. La presencia de este transportador co-agregado con el Glut-1 en tejido nervioso habla a favor de que este transportador tenga funciones de mantenimiento del nivel basal de glucosa en neuronas y placenta. Recientemente se ha comprobado su expresión en las células de trofoectodermo de embriones de ratón. El bloqueo de la expresión de este Glut conlleva a la muerte por apoptosis del embrión comprobando la importancia de este transportador en el desarrollo embrionario.
  8. 8. GLUT 3
  9. 9. GLUT 4(SLC2A4) Un Glut con gran movilidad. El Glut-4 es un transportador de alta afinidad para la glucosa que se expresa fundamentalmente en tejido muscular estriado, tejido muscular cardíaco y adipocito. Su gen se ubica en el cromosoma 17p13 y tiene una extensión de 8,4 MB. Este transportador no se expresa en tejidos embrionarios (ni pre ni post-implantación) y es único en el sentido de la regulación de su localización en el citosol o en la membrana por la insulina. En condiciones basales, la vasta mayoría de las moléculas de Glut-4 se encuentran localizadas dentro de vesículas en el citosol que forman dos tipos de compartimientos bien definidos, ya que un grupo de estas vesículas responden a la señal de la insulina y otro grupo responde fundamentalmente al estímulo que representa la actividad física. Este comportamiento representa un mecanismo muy fino de regulación del metabolismo de la glucosa que solo permite la entrada de glucosa al tejido muscular cuando es lo suficientemente elevada como para estimular la secreción de insulina y que en última instancia favorecerá la entrada del excedente de glucosa al interior muscular.
  10. 10. GLUT 4
  11. 11. GLUT 5 (SLC2A5) Un Glut específico para la Fructosa. El Glut-5 es un transportador específico para fructosa que se expresa fundamentalmente en la células del ribete en cepillo del intestino delgado donde media el paso de la fructosa desde el lumen a la célula epitelial intestinal. Bajos niveles de este transportador también se encuentran en eritrocitos, riñón, espermatozoides, músculo esquelético y tejido adiposo de humanos y ratas. Su expresión en el músculo esquelético humano se relaciona a su capacidad de utilizar la fructosa para la glucólisis y la síntesis de glucógeno de forma independiente de la incorporación por medio del Glut-1 y el Glut-4. Este transportador no posee uno de los dominios de reconocimiento de la glucosa, el dominio QLS, en la alfa hélice Nº 7.
  12. 12. GLUT 5
  13. 13. Una de las formas es que haya gran cantidad de glucosa al exterior de la célula y una pequeña cantidad al interior por lo que la tendencia natural será que la glucosa entre, en este caso el transporte será pasivo o sea sin gasto de energía, para esto existen los transportadores «GLUT» que facilitan la entada en 4 pasos. En primer lugar el transportador se encuentra abierto hacia el exterior de la célula. En segundo lugar se une la glucosa. En tercer lugar el transportador sufre un cambio de forma y por lo tanto se abre al interior de la célula. En cuanto lugar se libera la glucosa al interior de la célula.
  14. 14. DESTINO CATABOLICO DEL PIRUVATO A partir de la glucosa obtenida, se lleva a cabo la Glucólisis, que produce piruvato. Según el tipo de célula y las circunstancias metabólicas, el piruvato puede degradarse por dos vías distintas, la fermentación o la acetilación, donde se obtiene acetil-CoA, el cual se incorpora al Ciclo de Krebs. En la degradación completa de la glucosa se consume oxígeno y se obtiene como productos finales dióxido de carbono y energía en forma de ATP. Destino del piruvato El producto final de la glucólisis es piruvato que aún contiene una gran cantidad de energía. · En condiciones anaeróbicas (es decir en ausencia de O2) el piruvato es degradada a lactato o en etanol, por un proceso denominado fermentación. · En condiciones aeróbicas (en presencia de O2), el piruvato sufre una oxidación y da lugar a acetil-CoA, NADH+H y CO2.
  15. 15. FERMENTACIÓN ACETILACIÓN
  16. 16. EN CONDICIONES ANAEROBIAS • FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA Fermentación alcohólica, el piruvato se transforma en: Etanol + CO2, que son los productos finales de la fermentación alcohólica realizada por algunos organismos (levaduras). Reacción global: Glucosa + 2Pi + 2 ADP + 2 H +------> 2 etanol + 2 CO2 + 2 ATP + 2 H2O.
  17. 17. • FERMENTACIÓN LÁCTICA El piruvato se transforma en lactato , producto final de la glucólisis en las células animales y en ausencia de O2. Reacción global de la glucolisis anaerobia: Glucosa + 2 Pi + 2 ADP ------> 2 lactato + 2 ATP +2 H2O
  18. 18. REGULACIÓN GLUCÓLISIS La glucólisis se regula enzimáticamente en los tres puntos irreversibles de esta ruta, esto es, en la primera reacción (G → G- 6P), por medio de la hexoquinasa; en la tercera reacción (F-6P → F- 1,6-BP) por medio de la PFK1 y en el último paso (PEP → Piruvato) por la piruvato quinasa. La hexoquinasa es un punto de regulación poco importante, ya que se inhibe cuando hay mucho G-6P en músculo. Es un punto poco importante ya que el G-6P se utiliza para otras vías.
  19. 19. La fosfofructoquinasa-1 es la enzima principal de la regulación de la glucólisis, actúa como una llave de agua, si está activa cataliza muchas reacciones y se obtiene más Fructosa 1,6 bisfosfato, lo que permitirá a las enzimas siguientes transformar mucho piruvato. Si está inhibida, se obtienen bajas concentraciones de producto y por lo tanto se obtiene poco piruvato. Esta enzima es controlada por regulación alostérica mediante: Por un lado se activa gracias a niveles energéticos elevados de ADP y AMP, inhibiéndose en abundancia de ATP y citrato, y por otro se activa en presencia de un regulador generado por la PFK2 que es la Fructosa-2,6- Bisfosfato (F-2,6-BP), que no es un metabolito ni de la glucolisis ni de la gluconeogénesis, sino un regulador de ambas vías que refleja el nivel de glucagón en sangre.
  20. 20. La lógica de la inhibición y activación son las siguientes: ATP: inhibe esta enzima pues si hay una alta concentración de ATP entonces la célula no necesita generar más. Citrato: Si la concentración de citrato es alta el Ciclo de Krebs va más despacio de lo que el sustrato (acetil-CoA) llega para degradarse, y la concentración de glucosa será más alta. En el Ciclo de Krebs se produce mucho NADH y FADH2, para que funcionen se han de reoxidar en la cadena de transporte electrónico creando gradiente de protones, si el gradiente no se gasta los coenzimas no se reoxidan y el Ciclo de Krebs se detiene. AMP, ADP: la alta concentración de estas moléculas implica que hay una carencia de ATP, por lo que es necesario realizar glucólisis, para generar piruvato y energía. La piruvatoquinasa se regula distintamente según el tejido en el que trabaje, pero en hígado se inhibe en presencia de ATP y Acetil Coenzima-A (Acetil-CoA), y se activa gracias de nuevo ante la F- 1,6-BP y la concentración de fosfoenolpiruvato.
  21. 21. GRACIAS…

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