Los mecanismos de las reacciones de la glucólisis son, en general, sustituciones nucleofílicas. Veamos algunos ejemplos:

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1 METABLISM DE AZÚAES III. Mecanismos de reacción Los mecanismos de las reacciones de la glucólisis son, en general, sustituciones nucleofílicas. Veamos algunos ejemplos:. Transferencia de grupo fosforilo catalizada por la exokinasa Esta reacción ocurre a través del ataque del oxígeno del oxhidrilo unido al de la glucosa sobre el fósforo γ del Mg-AT -2. El Mg +2, mostrado explícitamente en este mecanismo, también es requerido como cofactor de otras kinasas, aunque no siempre se muestre. Mg 2+ Mg 2+ γ β α Adenosina β α MgAT -2 MgAD - Adenosina.. exokinasa γ Glucosa 2 Glucosa-- 2. Aldolasa X :B X B 2 X :B 2-2 3

2 3. Fosfoglucomutasa (el de la fosfogliceromutasa es idéntico) Glucosa-- Glucosa-,-bis Glucosa E- E E- Enzima fosforilada Enzima desfosforilada Enzima fosforilada. Gliceraldehido-3- deshidrogenasa + S B : AD + + AD + S + 2 B 2 Gliceraldehido-3- AD AD + 2 S B : AD 2 3 S + B 2 AD,3-bisfosfoglicerato

3 IV. Metabolismo del Glucógeno Las reacciones que llevan a la síntesis de glucógeno (o del almidón en las plantas) a partir de un compuesto del primer pool metabólico (la glucosa-- fosfato en este caso) requieren la intervención de un intermediario en el que el azúcar se encuentra unido a un nucleótido. En las plantas y en los microorganismos la glucosa reacciona con el AT para producir AD-Glucosa mientras que en los vertebrados el nucleótido que interviene es el UT produciéndose UD-Glucosa. La hidrólisis posterior del pirofosfato generado hace que esta reacción se convierta en irreversible. En la última etapa de la síntesis de glucógeno, la glucógeno sintasa cataliza la incorporación del residuo glicosilo de la UD-Glucosa (o de la AD- Glucosa) al extremo no reductor (oxidrilo en el carbono ) del glucógeno. De esta manera crecen las cadenas lineales formadas por uniones α-( ). La descripción de esta ruta y el aislamiento del UDG como el primer nucleótido de azúcar interviniente en el metabolismo celular, le valió a Luis F. Leloir la obtención del premio obel de Medicina en G UT 2 UD-glucosa pirofosforilasa irofosfatasa inorgánica 2 2 UDG Glucógeno Sintasa 2 2 Glucógeno (n residuos) UD 2 2 Glucógeno (n + residuos) La glucógeno sintasa requiere de un extremo inicial de al menos glucosas unidas por enlaces α-( ). Este extremo de la molécula de glucógeno se encuentra unido por el extremo reductor (oxidrilo del carbono libre), mediante un enlace glicosidico, a una tirosina de una proteína denominada glicogenina. La síntesis de este extremo ocurre en dos etapas. La primera consiste en la unión del primer residuo de glucosa a la proteína. El dador de azúcar en esta reacción, catalizada por una glucosiltransferasa específica, es también el UDG. El catalizador de la segunda etapa (la extensión de la cadena de glucógeno naciente) es la glicogenina misma, que de esta manera cumpliría dos funciones, estructural y enzimática. Las ramificaciones del glucógeno o el almidón son obtenidas por adición de un oligómero de glucosas, unidas por enlaces α-( ), al oxidrilo del carbono de una de los residuos glucosídicos de una cadena de glucógeno

4 naciente. La enzima que cataliza esta reacción (amilo-α-(,,)- transglicosidasa o enzima ramificante), remueve un oligosacárido del extremo del glucógeno en formación y lo une por medio de una unión α-( ) a un residuo glucosilo que se encuentre al menos a cuatro residuos de distancia de la ramificación α-( ) más cercana. En realidad el promedio de ramificaciones es de por cada 0 residuos de glucosa. La degradación del glucógeno ocurre por fosforólisis directa de las uniones α-( ) catalizada por la glucógeno fosforilasa. Esto permite recuperar algo de la energía almacenada en el enlace glicosídico. La glucógeno fosforilasa actúa degradando cadenas lineales del glucógeno (ya sea del oligómero central o de las ramificaciones) liberando residuos glucosilos desde el extremo no reductor, liberando una dextrina límite. En este polímero las ramificaciones de los extremos contienen al menos cuatro residuos de glucosa en longitud. ara la ruptura de las ramificaciones interviene una enzima desramificante que posee dos actividades enzimáticas. or un lado que cataliza la transferencia de tres residuos de glucosa desde una ramificación hasta un extremo no reductor libre de la molécula de glucógeno. or el otro cataliza la hidrólisis (no la fosforólisis) de la única molécula de glucosa que quedó formando la ramificación α-( ). Así, una molecula de glucosa (no de glucosa--) es liberada por cada ramificación cuando el glucógeno está siendo degradado. V. Metabolismo de otros azúcares Además de la glucosa, y el glucógeno o el almidón, los otros azúcares más importantes en nuestras dietas son la sacarosa o azúcar de caña y la lactosa o azúcar de la leche. En la síntesis de estos disacáridos, así como en la del glucógeno y el almidón, intervienen nucleótidos de azúcares como intermediarios. En la síntesis de lactosa en los mamíferos interviene la UD-galactosa y en lasíntesis de sacarosa en los vegetales la UD-glucosa. 2 Fructosa Sacarosa-- UDG Sacarosa-- sintasa UD i Sacarosa-- fosfatasa Sacarosa UD-Galactosa Glucosa 2 Lactosa Lactosa sintasa UD 2

5 uando son ingeridos estos disacáridos, tanto la sacarosa como la lactosa se hidrolizan en sus monosacáridos constituyentes previamente a su incorporación en la célula. Una vez allí, los azúcares son convertidos en intermediarios glucolíticos para terminar de ser degradados. La sacarosa se hidroliza en fructosa y glucosa. En la mayoría de los organismos, la fructosa es fosforilada por una fructokinasa que la convierte en Fructosa--. En los mamíferos el órgano que se ocupa de la captura y procesamiento inicial de la fructosa dietaria es el hígado. Aunque alguna de las hexoquinasas podrían utilizar la fructosa conviertiéndola en fructosa--, como ya dijimos, todas estas enzmias tienen baja afinidad por este azúcar y la vía hacia la Fructosa-- es en general la más utilizada. 2 2 Fructosa Fructokinasa AT AD 2 2 Fructosa-- Fructosa-- aldolasa or esta ruta se obtiene la misma energía que por la glucólisis desde glucosa. Sin embargo, la fructosa es convertida en Gliceraldehido-3-, sin utilizar la enzima Fosfofructokinasa. or ello, esta ruta evita el control metabólico más importante de la glucólisis y la fructosa puede seguir convirtiéndose en piruvato (y en Acetil-oA) aún cuando el organismo tenga un exceso de energía. or ello, un metabolismo excesivo de fructosa lleva al comienzo de la acumulación de piruvato y Acetil-oA, que, en condiciones de exceso energético seran derivados hacia la síntesis de ácidos grasos y provocarán el aumento de los depósitos de grasa. La galactosa, proveniente de la lactosa, es un epímero en el - de la glucosa, se convierte en uno de los metabolitos del primer pool metabólico (glucosa--) por medio de una serie de reacciones que involucran derivados de nucleótidos. 2 2 DA 2 Gliceraldehido Triosa- isomerasa Triosakinasa AT AD 2 G3 2 2 Galactokinasa AT AD Galactosa Galactosa-- 2 Fosfoglucomutasa Glucosa-- 2 Glucosa-- Galactosa-- Uridil transferasa 2 UM UD-Glucosa 2 UD-Glucosa '-epimerasa 2 UM Intermediario oxidado UM UD-Galactosa

6 rimero se fosforila a galactosa-- la cual reacciona con la UD-glucosa, produciendo UD-galactosa y glucosa--. Esta reacción de intercambio es catalizada por una transferasa. El defecto genético en la producción de esta enzima, provoca una enfermedad denominada galactosemia que se caracteriza por la intolerancia a la lactosa y sus derivados y que produce, entre otros síntomas, retardo mental y cataratas en el ojo. El tratamiento es sencillamente la eliminación de todas las fuentes de galactosa en la dieta de los infantes afectados por esta enfermedad. En los organismos normales, la glucosa-- generada es transformada en glucosa-- y luego derivatizada hacia la glucólisis. La UD-glucosa es regenerada a partir de la UD-galactosa por una epimerasa. Esta enzima, tiene una molécula de AD + o AD + unida muy fuertemente. Aunque la reacción catalizada por la epimerasa no conlleva una oxidación/reducción neta, su mecanismo implica la existencia de un intermediario oxidado, de manera que: E-AD + + Sustrato E-AD + Intermediario E-AD + + roducto La reacción comienza con la captura de un ión hidruro ( - ) y termina con la recuparación de ese ion. El intermediario tiene el oxhidrilo del - oxidado a ceto. or ello, el - pasa de una conformación sp con una conformación tetraédrica a una sp3 con una conformación planar. De esta manera, dependiendo de que cara del plano sp3 es atacada por el ion hidruro, se obtendrá un epímero o el otro. En el caso que mostramos más arriba, si el - ataca desde el plano superior, el oxhidrilo es desplazado hacia abajo y entonces se obtiene el derivado de glucosa y, en el caso contrario, el de galactosa.

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