Metabolismo de Hidratos de Carbono

Transcripción

1 Metabolismo de Hidratos de Carbono Los glúcidos que contiene nuestro organismo proceden tanto de la dieta como del metabolismo interno. Tanto en el hígado, como en la corteza renal se forman glúcidos, a partir de aminoácidos glucogénicos y desde el glicerol de las grasas. Los glúcidos de la dieta deben ser digeridos hasta monosacáridos para que puedan ser absorbidos hacia la sangre. La hidrólisis de los polisacáridos la efectúan la a- amilasa salivar y pancreática. Los disacaridos son hidrolizados por las disacaridasas de las células intestinales. Los monosacaridos absorbidos pueden interconvertirse dentro de la célula La glucolisis es la vía de degradación de monosacaridos

2 Esquema general del metabolismo de carbohidratos Glucógeno Glucogenolisis Glucolisis Glucosa Piruvato Glucogenogénesis Gluconeogénesis Interconversion de exosas Ruta de pentosas-p Ciertos aminoácidos Cadena Respiratoria (Transporte electrónico mitocondrial) Acidos grasos Ciclo de Krebs Productos finales CO2 + H2O + ATP

3 glucosa (en forma anaeróbica) hasta dos moléculas de piruvato, produciéndose energía en forma de ATP y la coenzima reducida NADH (dador de e-). La ruta esta formada por diez reacciones enzimáticas: 3 irreversibles y 7 reversibles Es una ruta metabólica universalmente distribuida en todos los organismos y células. -Se considera que tiene 3 fases o etapas: a) Preparatoria: Tres reacciones: dos son de fosforilación y consumen 2 ATP por molécula de glucosa. Se atrapa la glucosa fosfatandola y se desestabiliza, b) La ruptura de la hexosa (fructusa)-bisposfato acaba en 2 moléculas de 3 carbonos: eventualmente 2 moléculas de gliceraldehido-3-p. c ) De beneficios: Oxidación del gliceraldehido-3-fosfato (x 2) hasta piruvato (x 2) y formación acoplada de ATP en 2 de las reacciones, en total se forman 4 ATP y 2 NADH. BALANCE Energético POSITIVO = 2 ATP Y 2 NADH!! Balance global: Glucosa + 2 ADP + 2 NAD > 2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH

4 Reacciones de la GLUCOLISIS

5 Fosforilaciones a nivel de sustrato!!

6 Reacciones de la GLUCONEOGÉNESIS

7 Regulación de la Glucólisis y la gluconeogéne sis Se realiza sobre las enzimas que catalizan reacciones irreversibles.

8 Niveles altos de glucosa en sangre Piruvatokinasa fosforilada (menos activa) Niveles bajos de glucosa en sangre Piruvato kinasa desfosforilada (más activa)

9 En anaerobiosis mantiene la glicolisis operativa La ventaja de las fermentaciones anaerobias es que no se bloquee completamente el catabolismo en ausencia de oxígeno, permitiendo al organismo obtener energía, aunque sea poca, en esas condiciones. X

10 Ciclo de Cori GLUCONEOGENESI S GLUCOLISIS VASOS SANGUÍNEOS

11 Otros combustibles entran en la glicólisis

12 Intermediario de la sintesis de enlaces glicosidicos Glu 1-P luego se isomeriza a Glu 6-P por una fosfoglucomutasa

13 Fosfoglucomutasa. Su sitio catalítico contiene ser-p Higado contiene una glu-6-fosfatasa ausente en músculo, permite que se exporte glucosa a la sangre para mantener el balance de glucosa.

14 Glucógeno -Forma de almacenamiento de glucosa (en citosol) fácilmente movilizable en animales. (en plantas es el almidón; se almacena en cloroplastos) -Funciona como amortiguador para mantener los niveles de glucosa -Fuente de energía en actividades repentinas y vigorosas -La glucosa puede proporcionar energía sin O 2 en el medio - Almacena principalmente en Hígado y músculo

15 Ramificacion c/10 residuos Almacena en Higado y músculo Estructura silla. Alfa 1,4 favorece estructura de almacenamiento

16 Polímeros con hebras rectas Celulosa, con Constituyen fibrillas estructurales uniones beta 1,4 Polimeros helicoidales Almidón, Glucógeno Con uniones alfa 1,4

17 La ramificación aumenta su solubilidad. La ramificación permite la abundancia de residuos de glucosa no reductores que van a ser los lugares de unión de las enzimas glucógeno fosforilasa y glucógeno sintetasa, es decir, las ramificaciones facilitan tanto la velocidad de síntesis como la de degradación del glucógeno. glucogenina GLUCOGENOLISIS Es la movilización o degradación por fosforólisis del glucógeno

18 Degradación se da en 3 pasos. 1) liberación de Glucosa 1-P (ventajosa E 2) remodelación del glucógeno 3) conversión de G 1-P en G 6-P Paso 1. Fosforolisis GLUCOGENO GLUCOGENO La enzima Glucogeno fosforilasa cataliza fosforolisis In vitro es reversible [Pi]/[glu 1-P] = 3,6. In vivo [Pi]/[glu 1-P] >100 favorece la fosforolisis. La glucógeno fosforilasa cataliza la escisión fosforolítica (fosforólisis) del glucógeno para dar glucosa-1-p. La escisión fosforolítica del glucógeno es energéticamente ventajosa porque el azucar liberado, G-1-P, ya está

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20 Paso 2 remodelación Se desramifica por: a) una transferasa (3 residuos) b) Glucosidasa (desramificante) HO RO X HO RO GLUCOGENO GLUCOSA (SIN FOSFORILAR!) GLUCOGENO

21 GLUCÓGENO FOSFORILASA TRANSFERASA ALFA 1,6 GLUCOSIDASA En citosol luego se fosforila x la hexoquinas

22 Paso 3 = obtención de Glucosa 6-P Fosfoglucomutasa. Su sitio catalitico contiene serina-p Hígado además contiene la enzima glucosa-6-fosfatasa ausente en múscul

23 La glucógeno fosforilasa es la enzima reguladora y es regulada mediante dos mecanismos: a) Regulación por modificación covalente reversible por fosforilacióndefosforilación, como respuesta a la acción hormonal, que desencadena una cascada de fosforilaciones que termina activando a la fosforilasa. Enzima fosforilasa quinasa que responde a hormonas (insulina inhibe; glucagon y adrenalina estimulan (degradación de glucogeno). Existen dos formas de la enzima que degrada el glucógeno, glucógeno-fosforilasa a (R, fosforilada y catalíticamente muy activa) y fosforilasa b (T, defosforilada y normalmente inactiva). La fosforilación en un resto de SER de cada subunidad de la fosforilasa b hace que se convierta en la fosforilasa a; esa fosforilación la cataliza la

24 inactiva Muy activa

25 b) Regulación alostérica por metabolitos: En músculo el AMP activa a la fosforilasa b (favorece la generación de energía) El ATP y la Glucosa 6-P favorecen el estado tenso (desactiva) En hígado la glucosa provoca un efecto desactivador (favorece conservar las reservas). Fosforilasa b músculo Fosforilasa a hígado

26 Conexión del glucógeno con otras vías Destinos de la Glucosa 1-P!! GLUCOGENO GLUCOGENO VIA DE LAS PENTOSAS FOSFATO GLUCOSA A SANGRE PARA USO DE OTROS TEJIDOS

27 Glucosa 6- fosfatasa se encuentra solo en Hígado y no en músculo LUMEN DEL RETICULO ENDOPLÁSMICO

28 Uridina difosfatato glucosa UDP-glucos Glucógeno se sintetiza por una vía que utiliza uridina difosfatato glucosa y no G 1-P Primer paso: Activación de la G-1-P a UDP-glucosa, cataliza la UDP-glucosa pirofosforilasa Glucógenogénesis 1957 LELOIR Forma activada de Glucosa

29 Primer paso: Activación de la G-1-P a UDP-glucosa, cataliza la UDP-glucosa pirofosforilasa G 1-P + UTP = UDP-G + PPi (reversible) pirofosfatasa PPi + H 2 O = 2 Pi dirije la reacción en el sentido de síntesis de UD

30 Segundo paso: polimerización o adición de unidades de glucosa sobre el glucógeno, por la glucogeno sintasa. Glucógeno sintasa GLUCOGENO UDP (uridina difosfatato) GLUCOGENO

31 Glucogenina = es necesario un iniciador (primer) con actividad catalítica para unir unidades de UDP- Glucosa Las ramificaciones se producen por la amilo (1,4 ->1,6)-transglucosidasa. > Solubilidad y > velocidad de síntesis y degradación glucogenina

32 Una misma hormona controla la degradación y la síntesis del glucógeno Adrenalina Adrenalina Fosforilasa b Fosforilasa a Glucógeno Sintasa a Glucógeno Sintasa b Las hormonas que promueven la fosforilación de las enzimas, a través de la cascada mediada por el AMPc, activan a la fosforilasa y la glucogenolisis y desactivan a la sintasa y, en consecuencia, a la glucogenogénesis.

33 FOSFORILASA ACTIVIDAD ENZIMATICA AGREGADO DE GLUCOSA SINTASA TIEMPO (min)

34 Vía de las pentosas fosfato. Genera NADPH Vías que requieren NADPH -Biosíntesis de ac. Grasos -Biosíntesis de colesterol -Biosíntesis de neurotransmisores -Biosíntesis de nucleótidos -Biosíntesis de ribulosa en organismos fotosintéticos (Ciclo de Calvin). UsaNADPH de la fase clara y puede usar de esta vía de Pentosas- P -Los niveles de NADPH estan estrechamente acoplados a su utilización en biosíntesis reductora.

35 Primera etapa: vía oxidativa 1) de generación de 2 moléculas de NADPH + CO 2 Segunda etapa. 2) De interconversión de azucares (vía no oxidativa) Genera azucares de 5 Carbonos o recupera intermediarios de la glucólisis

36 Deshidrogenación Regulación Deshidrogenación es prácticamente irreversible. Limita reacciones y es punto de contr por NADP +. Bajo nivel de NADP + = inhibe la vía (sin aceptor de e- no hay reacc Enzima deshidrogenasa es especifica para NADP + K M para NAD + es 1000 veces mayor que para NADP + (bajísima afinidad)

37 Ribulosa 5-P a xylulosa 5-P o ribosa 5-P por fosfoisomerasas. Fosfopentosa isomerasa Fosfopento sa epimerasa

38 Transcetolasa Transcetolasa n - 2 m + 2

39 Transcetolasa

40 Transaldolasa transaldolasa n + 3 m - 3

41 Transcetolasa