BIOQUIMICA FCV - UNNE METABOLISMO DE GLÚCIDOS GLS
METABOLISMO GLUCÍDICO Unidad Temática Nº 8 a) Importancia de los glúcidos de la dieta en el metabolismo. Absorción y destinos metabólicos de la glucosa dentro de las células procariotas y eucariotas. Glucólisis. Fermentación y respiración aeróbica: destinos metabólicos del ácido pirúvico; descarboxilación oxidativa, complejo piruvato deshidrogenasa; formación y destinos del Acetil CoA. Síntesis de ácido acético por las bacterias. Síntesis de ácido láctico por las bacterias y el músculo. Formación de ácido propiónico por las bacterias. Utilización del ácido propiónico por el animal. b) Otras rutas de degradación de la glucosa: Vía de las pentosas fosfato. Gluconeogénesis; necesidad fisiológica de síntesis de glucosa por los animales. Ciclo de Cori. Biosíntesis de glucógeno; glucógeno sintasa. Glucogenólisis. Papel del almacenamiento muscular y hepático de glucógeno.
De dónde salen los azúcares (glúcidos) que utilizan los animales?
La degradación de alimentos a nutrientes en el tubo digestivo se efectúa por medio de la catálisis de enzimas hidrolíticas (mayoría): GLUCOSIDASAS (enlaces Eter) alfa y beta -> hidrolizan enlaces 1-4, 1-6, 1-2, de oligo y polisacáridos MONOSACÁRIDOS Algunos HC no son digestibles ej. En monogástricos: celulosa, inulina, agar, heteropolisacáridos vegetales ( fibra ); la lactosa en gallinas y otros animales no lactantes (intolerancia). PROTEASAS (enlaces Amida o Peptídicos) hidrolizan proteínas a AMINOÁCIDOS, en diferentes proporciones según su estructura y origen LIPASAS (enlaces Ester) hidrolizan tricacilglicéridos a AG y GLICEROL OTRAS ENZS (Fosfo- Ester, N-glucosídicos, ) hidrolizan otros sustratos
ABSORCIÓN INTESTINAL Ribete en cepillo y Membrana contraluminal y capilares D-Glc= 100% D-Gal = 110 % D-Fru= 43 % D-Man= 19 % D-Xil= 15 % D-Arab= 9 % Células columnares de borde en cepillo Capilares Sanguíneos
GLUCOSA
Transporte de glucosa Luz intestinal Capilares Célula c/ribete en cepillo
Glut5 Hígado Captación de Glc por las células (uniporte) Transportadores de D-Hexosas específicos y saturables Glut1: CEREBRO-PLACENTA-ENTEROCITOS KM = 5-30 mm p/glc Glut2: HÍGADO, β-pancr, RIÑÓN, membrana basolat. INTEST. KM = 60 mm Glut3 Glut4: (tej. ADIPOSO, CORAZÓN y MÚSCULO ESQUELÉTICO) KM = 2-5 mm p/glc Estimulado por insulina, q en1-2 incrementa su n en la superf. Celular.
Fosforilación intracelular de la glucosa (anclaje) HEXOQUINASAS (ATP-Mg++) I II III Dímeros, PM 100,000, D-Glc, D-Fru, D-Man, D-Glcmina - K M 40-70 um, IV Monomérica, PM 58000, Hígado, D-Glc - K M 5-12 mm Comparación de propiedades cinéticas de Hexoquinasas I (más bajo K M ) y IV (Glucoquinasa c/curva sigmoidea). A niveles de glucemia de 5 mm se incrementa la actividad de Glucoquinasa, pero la Hexoquinasa I está operando acercana a su velocidad máxima y no puede responder a elevaciones de la glucemia. Hexoquinasas I, II y III tienen propiedades cinéticas similares.
POSPRANDIAL NORMOGLUCEMIA Roles del Hígado en la regulación de la GLUCEMIA AYUNO Glucostato hepático Glut4-K M = 2-5 mm p/glc Tej. Adiposo, corazón y músculo esquelético) Insulino-dependiente Glucoquinasa-K M = 5 mm p/glc
METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA CATABOLISMO Y ANABOLISMO
Rutas catabólicas y anabólicas «NO IDÉNTICAS» - Razones energéticas - Razones de regulación Es necesario controlar los flujos en función de las necesidades del organismo Catabolismo y Anabolismo transcurren simultáneamente regulados independientemente - A veces localización en diferentes compartimientos celulares - Se facilita la regulación NADH ATP
Glucógeno Glucosa (ID) Glucogenogénesis Glucogenólisis Fosforilación + ATP Pentosas y otros azúcares Vía de las pentosas-p Glucosa-6-P Ciertos Aminoácidos Gluconeogénesis LDH Piruvato Glucólisi s Ácidos grasos Lactato LD H Pir-DH Acetil-CoA Cadena Respiratoria Fosforilación Oxidativa Ciclo de Krebs CO2 + H2O + NH3
METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA GLUCÓLISIS
GLUCÓLISIS Citoplasmática. 10 reacciones (2 etapas/fases), c/u c/reacciones catalizadas x enzimas. Transformar una molécula de glucosa (C6) en dos moléculas de ácido pirúvico (C3). Ganancia neta de 2 ATP y 2 NADH + H+
GLUCÓLISIS 1º PARTE (6 C) CON GASTO DE ENERGÍA 2º PARTE (2 x 3 C) CON PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
HEXOQUINASA + Mg++ ΔG = - 4 Kcal/mol Glc-6-Pato Isomerasa ΔG = + 0,4 Kcal/mol FOSFOFRUCTOQUINASA + Mg++ ΔG = - 3,4 Kcal/mol ALDOLASA Clase I = Mamíferos, tetrámero PM 160.000 Clase II = Bacterias, Levaduras y Hongos, dímero PM 65.000 ΔG = + 5,7 Kcal/mol TRIOSAFOSFATOISOMERASA ΔG = + 1,8 Kcal/mol GLICERALDEHIDO-3Pato-DH ΔG = + 1,5 Kcal/mol FOSFOGLICERATOMUTASA + Mg++ ΔG = + 1,1 Kcal/mol FOSFOGLICERATOQUINASA ΔG = - 4,5 Kcal/mol ENOLASA + Mg++ ó Mn++ ΔG = + 0,4 Kcal/mol FOSFOGLICERATOQUINASA ΔG = - 4,5 Kcal/mol
Generación de compuesto de alta energía Fosforilación a nivel de sustrato Reorganización molecular Generación de compuesto de alta energía Fosforilación a nivel de sustrato
Eucariotas = Lanzaderas o trenes mitocondriales En aerobiosis se transporta a la mitocondria Mamíferos: depende del estado del metabolismo Celular y la disponibilidad de O2 Re-oxidación del NADH En anaerobiosis en general hay: Síntesis de Lactato (mamíferos, hongos, protozoos, bacts) Fermentación alcohólica (algas, levaduras, vegetales) Otros tipos de fermentaciones (bacterias, por ej. Ruminales, intestinales ) Otros destinos del Piruvato (precursor en vías anabólicas)
Anaerobiosis El oxígeno no es el aceptor final sino otra molécula orgánica o inorgánica que se reduce: Las Levaduras usan acetaldehido -> etanol Músculo usa piruvato -> lactato Estos productos son sustancias orgánicas y el proceso se denomina fermentación (ej.microorganismos ruminales) y hay gran pérdida de energía.
Destinos aeróbicos del Piruvato en la MITOCONDRIA En la Matriz mitocondrial el ácido pirúvico puede dar: -> por transaminación = aminoácido -> por descarboxilación oxidativa = acetil CoA -> por carboxilación = oxalacetato Allí se encuentran las enzimas del ciclo de Krebs o de los ácidos tricarboxílicos, o ciclo del ácido cítrico. Membrana Interna: Sistemas Red-0x del transporte de electrones adosados a las crestas mitocondriales, ACOPLADO al sistema de la fosforilación oxidativa donde se sintetiza ATP (ocurre tanto en bacterias aeróbicas como en mitocondrias de células eucarióticas).
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METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA GLUCONEOGÉNESIS
GLUCONEOGÉNESIS
METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA CICLO DE CORI
Ciclo de glucosa-alanina
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METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO
Estrategia de la vía oxidativa: Obtención de PENTOSAS y NADPH Reacciones de oxidación Reacciones de isomerización/epimerización Estrategia de la vía oxidativa: Obtención de AZÚCARES de 6 y 3 CARBONOS Reacciones de ruptura y formación de enlaces (transcetolasas y transaldolasas) 3G6P + 6 NADP + + 3 H 2 O 6NADPH + 6H+ + 3 CO2 + 2Fru + GAP
Rol regulador del NADPH Ribosa es reguladora también C5 + C5 <=> C7 + C3 C7 + C3 <=> C6 + C4 C5 + C4 <=> C6 + C3 3 C5 <=> 2C6 + C3
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Metabolismo del Glucógeno
METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA METABOLISMO DEL GLUCÓGENO
Extremos no reductores Extremo reductor Punto de ramificación
Extremo no reductor Punto de ramificación Extremo reductor
Ramas límites Cadenas externas de Glgeno (Luego de la acción de la Fosforilasa) Enzima Desramificante de Glgeno Disponible p/su hidrólisis Disponible p/fosforólisis en los extremos
Pirofosfatasa inorgánica
Ión intermedio Oxonio
Cadenas terminales de Glgeno con uniones α(1->4) Enzima ramificante
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ESTE ES EL FIN!!!