Bioquímica Estructural y Metabólica. TEMA 9. Glucólisis

Transcripción

1

2 . Diges(ón de glúcidos de la dieta. Transportadores de glucosa. Importancia y des(nos de la glucosa. Fases de la glucólisis: reacciones. Des(nos del piruvato. Fermentación. Ciclo de Cori. Regulación de la glucólisis. Entrada de otros glúcidos en la glucólisis.

3 Diges=ón de los glúcidos de la dieta Almidón Lactosa Sacarosa Sacarosa a Acción de la α amilasa salival y pancreá(ca. Mark s Basic Medical Biochemistry. A clinical approach. 3e. LWW

4 DIFUSIÓN FACILITADA (Ue. pasivo): Bioquímica Estructural y Metabólica Principales transportadores de glucosa GLUT En la mayoría de las membranas (eritrocitos, cerebro, etc.). GLUT Hígado... Baja afinidad, nunca limita la velocidad de transporte. GLUT Cerebro... Alta afinidad (gran demanda). GLUT Adipocitos... Dependiente de insulina. Músculo esq.... Dependiente de insulina. COTRANSPORTE Sodio/Glucosa (Ue. ac=vo secundario): GLUT Intes=no delgado... Absorción de Glu de la dieta. Lehninger Principles of Biochemistry. 5e. Freeman

5 GLUT- 4, transporte de glucosa dependiente de insulina Los transportadores de glucosa están almacenados en vesículas de membrana. Cuando la insulina interacciona con su receptor, las vesículas se fusionan con la membrana plasmá=ca incrementando el número de transportadores en la membrana. Cuando los niveles de insulina decaen, los transportadores son eliminados de la membrana plasmá=ca por endocitosis. Mark s Basic Medical Biochemistry. A clinical approach. 3e. LWW

6 Importancia de la glucosa Principal combus=ble de la mayoría de los organismos. Rica en energía: oxidación completa a CO 2 y H 2 O: glucosa + 6 O 2 6 CO H 2 O : ΔG 0 = kj/mol Se almacena como polímeros de alto Pm. Cuando aumentan las necesidades energé=cas, la glucosa se libera rápidamente. Su degradación proporciona gran can=dad de metabolitos, que sirven de par=da para reacciones biosinté=cas. 3 des=nos: Almacenamiento. Oxidación vía glucólisis. Oxidación vía pentosas fosfato.

7 Des=nos de la glucosa y del piruvato GLUCÓGENO ALMACENAMIENTO GLUCOSA OXIDACIÓN VÍA PENTOSAS- P OXIDACIÓN VÍA GLUCÓLISIS RIBOSA- 5- P NADPH PIRUVATO anabolismo (COND. ANAERÓBICAS) COND. AERÓBICAS COND. ANAERÓBICAS ETANOL +CO 2 ACETIL- CoA CO 2 + H 2 O LACTATO

8 Glucólisis: visión global Tejidos: todos. Localización: citosol. 2 Fases: - Preparatoria (5 reacciones). Se consumen 2 ATP. - Beneficios (5 reacciones). Se forman 4 ATP y 2 NADH. Intermediarios fosforilados: - Grupos fosfato ionizados a ph 7 (carga nega=va). No difunden al exterior de la célula. - Hidrólisis de compuestos de alta energía acoplada a síntesis de ATP. Balance global: Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD + 2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H H 2 O (ΔG 0 = 85 kj/mol) (glucosa + 6 O 2 6 CO H 2 O : ΔG 0 = kj/mol)

9 Glucólisis GLUCOSA ATP GLUCOSA- 6- P Hexoquinasa 1 ATP Fosfogluco- isomerasa FRUCTOSA- 6- P FRUCTOSA- 1,6- BP Fosfofructoquinasa PREPARATORIA DHAP TPI Aldolasa GLICERALDEHIDO- 3P 4 5 GAPDH (2) NADH (2) 1,3- BPG PGK (2) ATP (2) 3- PG PGM (2) 2- PG Enolasa (2) PEP Piruvatoquinasa (2) ATP (2) PIRUVATO BENEFICIOS

10 1ª reacción de fosforilación. Glucólisis: fase preparatoria 1 2 Hexoquinasa (HK) Glucoquinasa en hígado Fosfogluco- isomerasa (PGI) 2ª reacción de fosforilación. D- Glucosa Glucosa- 6- fosfato Fosfofructoquinasa- 1 (PFK1) Fructosa- 6- fosfato 3 Mark s Basic Medical Biochemistry. A clinical approach. 3e. LWW molécula de glucosa produce 2 moléculas de gliceraldehido 3 P. Aldolasa 4 Dihidroxiacetona fosfato 5 Triosa fosfato isomerasa (TPI) Se gastan dos moléculas de ATP. Dos reacciones irreversibles (1 y 3) catalizadas por enzimas reguladoras. Fructosa- 1,6- bisfosfato Gliceraldehído- 3- fosfato Interconversión de DHAP en gliceraldehido- 3- P, que sigue la glucólisis.

11 Glucólisis: fase de beneficios 2 moléculas de gliceraldehido- 3- P producen 2 moléculas de piruvato. Reacción de oxidación (6). Se producen 2 moléculas NADH+H +. Dos reacciones de fosforilación a nivel de sustrato (7 y 10). Se sinte=zan 4 moléculas de ATP. Una reacción irreversible (10) catalizada por una enzima reguladora. Compuesto de alta energía Gliceraldehído- 3 - fosfato Gliceraldehido- 3- fosfato- deshidrogenasa (GAPDH) Oxidación y fosforilación. 6 Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD + 2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H H 2 O Compuesto de alta energía 1,3- bisfosfoglicerato Fosfoglicerato quinasa (PGK) 7 Piruvato Piruvato quinasa 10 fosfoenol piruvato Enolasa 9 2- fosfoglicerato Fosfoglicerato mutasa 8 3- fosfoglicerato Síntesis de ATP por fosforilación a nivel de sustrato. Síntesis de ATP por fosforilación a nivel de sustrato.

12 Des=nos del piruvato: glucólisis aerobia y anaerobia Glucólisis aerobia Glucólisis anaerobia El piruvato es reducido a lactato en el citosol, u=lizando los electrones transportados por el NADH. El priruvato producido por la glucólisis entra en la mitocondria y es oxidado a CO 2 y H 2 O. Mark s Basic Medical Biochemistry. A clinical approach. 3e. LWW Los electrones transportados por el NADH entran en la mitocondria mediante sistemas de lanzaderas.

13 Balance energé=co GLUCÓLISIS ANAEROBIA Glucosa + 2 ADP + 2 Pi 2 Lactato + 2 ATP + 2 H 2 O GLUCÓLISIS AEROBIA Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD + 2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H H 2 O (ΔG 0 = 85 kj/mol) (glucosa + 6 O 2 6 CO H 2 O : ΔG 0 = kj/mol)

14 Glucólisis anaerobia (fermentación lác=ca) Eritrocitos. Músculo esq. (ejercicio intenso). ADP + Pi ATP Glucosa Lactato deshidrogenasa Piruvato (5 Isoenzimas) Lactato

15 La fermentación lác=ca es un «circuito cerrado» 2 ATP GLUCOSA 2 NAD + 2 NADH 2 LACTATO 2 PIRUVATO Glucosa + 2 ADP + 2 Pi 2 Lactato + 2 ATP + 2 H 2 O

16 Ciclo de Cori MÚSCULO Glucógeno Sangre HÍGADO Glucógeno GLUCOSA GLUCOSA 2 ATP PIRUVATO Glucólisis anaerobia PIRUVATO Gluconeogénesis 6ATP LACTATO LACTATO «Sprint» Descanso «deuda de oxígeno»

17 Fermentación alcohólica Glucosa Levaduras (pan, cerveza). Bacterias. 2 ADP + 2 Pi 2 2 ATP 2 Vit. B1

18

19 Generalidades sobre regulación de las rutas metabólicas Obje=vos: Que la velocidad de la vía esté adaptada a las necesidades de la célula. Que las vías de síntesis y degradación no estén ac=vas a la vez. Mecanismos: Enzimas alostéricos (segundos o menos). Regulación hormonal (segundos a minutos). Regulación gené=ca (horas). Aspectos generales: Las enzimas reguladoras catalizan reacciones irreversibles. Las primeras reacciones de la ruta metabólica suelen estar reguladas. Las isoenzimas específicas de tejido permiten regulación diferencial en los dis=ntos órganos. Las enzimas reguladoras catalizan etapas limitantes de la ruta. Muchas rutas =enen regulación por retroalimentación (inhibición por producto final). La regulación hormonal integra las rutas en los dis=ntos tejidos. Las hormonas regulan el metabolismo por: - Cambios en el estado de fosforilación de las enzimas. - Cambios en la regulación gené=ca (inducción o represión génica).

20 Perfil energé=co de la glucólisis HK PFK1 PK Mathews, C.K. Van Holde, K.E y Ahern, K.G. Bioquímica. Ed. Addison Wesley

21 Regulación de la glucólisis (I) A) HEXOQUINASAS Músculo: GLUCOSA HEXOQUINASA GLUCOSA- 6- P (Km = 0,1 mm) Hígado: GLUCOSA GLUCOQUINASA GLUCOSA- 6- P (Km = 10 mm) Ac=vidad máxima a [Glu] en sangre de 5 mm. Hexoquinasa Glucoquinasa Su ac=vidad es proporcional a la [Glu] en sangre.

22 Regulación de la glucólisis (II) B) PFK- 1 ATP ADP FRUCTOSA- 6- P FRUCTOSA- 1,6- BP Enzima de etapa limitante. ATP CITRATO C) Piruvato quinasa AMP, ADP Fructosa- 2,6- BP Regulación coordinada con gluconeogénesis. ADP ATP Mark s Basic Medical Biochemistry. A clinical approach. 3e. LWW PEP PIRUVATO ATP Ace=lCoA Ácidos grasos

23 Entrada de otros glúcidos en la glucólisis GLÚCIDOS DE LA DIETA GLÚCIDOS INTRACELULARES 1. Lactasa. 2. Maltasa. 3. Sacarasa. 4. Galacto quinasa. 5. Hexoquinasa. 6. Fructoquinasa. 7. Aldolasa B. 8. Triosa quinasa. 9. Glucógeno fosforilasa. 10. Fosfogluco mutasa. LACTOSA MALTOSA SACAROSA GALACTOSA FRUCTOSA 6 ATP FRUCTOSA- 1- P 4 GLUCOSA 5 7 GAL- 1- P ATP ATP 5 GLICERALDEHIDO 8 ATP ATP GLUCÓGENO 9 GLUCOSA- 1- P GLUCOSA- 6- P FRUCTOSA- 6- P FRUCTOSA- 1,6- BP DHAP 10 GLICERALDEHIDO- 3- P ATP TAG GLICEROL 11 GLICEROL- 3- P NAD + 12 Ácidos grasos 11. Glicerol quinasa. 12. Glicerol- 3- P- DH.

24 Algunos transtornos del metabolismo glucídico - Intolerancia a la LACTOSA. Déficit de Lactasa: lactosa Glu + Gal - GALACTOSEMIA: Déficit de enzimas del metabolismo de la galactosa. - Errores congénitos del metabolismo de la fructosa: Déficit gené=co de fructoquinasa o de aldolasa B.

25 BIBLIOGRAFÍA Lehninger Principles of Biochemistry. 5ª ed. Freeman, Cap 14. Mark s Basic Medical Biochemistry. A clinical approach. 3ª ed. LWW., Caps 22, 27. Devlin. Textbook of Biochemistry with Clinical correlavons. 7ª ed. Wiley, Cap 15. Feduchi y cols. Bioquímica: conceptos esenciales. Panamericana, Cap 12. Berg, Tymoczko and Stryer. Biochemistry. 7ª ed. WH. Freeman, Cap 16. Voet and Voet. Biochemistry. 4ª ed. Wiley, Cap 17. Baynes and Dominiczak. Bioquímica Médica. 3ª ed. Elsevier, Cap 12. Garre^ and Grisham. Biochemistry. 4ª ed Cap 18.