TEMA 16. Glucolisis. Digestión de glúcidos de la dieta. Absorción de

TEMA 16. Glucolisis.
Digestión de glúcidos de la dieta. Absorción de monosacáridos.
Transportadores de glucosa. Importancia y destinos de la glucosa. Fases
de la glucolisis: esquema general y reacciones. Balance global. Destinos
del piruvato. Fermentación láctica y alcohólica. Regulación de la glucolisis.
Entrada de otros glúcidos en la glucolisis. Metabolismo de disacáridos y
del glicerol.
BIOQUÍMICA-1º de Medicina
Departamento de Biología Molecular
M. Dolores Delgado
Proteínas
Acidos
Nucleicos
Polisacáridos
Monosacáridos
Lípidos
Glicerol
Nucleótidos
Acidos
Grasos
Aminoácidos
Glucosa
Piruvato
Urea
ANABOLISMO
CATABOLISMO
AcetilCoA
e-
CO2
O2
H2O
ATP
TEMA 16
2
DIGESTIÓN DE LOS
GLÚCIDOS DE LA DIETA
Almidón
Lactosa
Sacarosa
(α 1 6)
(α 1 4)
Modificado de Bioquímica Básica de Marks.
Un enfoque clínico”. McGraw-Hill 2006.
3
TEMA 16
PRINCIPALES TRANSPORTADORES DE GLUCOSA
DIFUSIÓN FACILITADA O TTE. PASIVO
GLUT-1.......En la mayoría de las membranas (eritrocitos, cerebro, etc)
GLUT-2 .......Hígado..........................Baja afinidad, nunca
limita la velocidad de transporte
GLUT-3....... Cerebro........................Alta afinidad (gran demanda)
GLUT-4...... Adipocitos, ..................Dependiente de insulina
Músculo esq................Dependiente de insulina
COTRANSPORTE Sodio/Glucosa (tte. activo secundario)
GLUT-5.....Intestino delgado..............absorción de Glu de la dieta
Modificado del “Lehninger
Principios de Bioquímica",
Nelson, D.L. y Cox, M.M. Omega.
TEMA 16
4
GLUT-4, TRANSPORTE DE GLUCOSA DEPENDIENTE DE INSULINA
“Lehninger Principios de
Bioquímica", 4ª ed. Nelson, D.L.
y Cox, M.M. Omega. 2006.
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TEMA 16
IMPORTANCIA DE LA GLUCOSA
• Principal combustible de la mayoría de los organismos
• Rica en energía: oxidación completa a CO2 y H2O
glucosa + 6 O2
6 CO2 + 6 H2O : ΔG0’ = - 2840 kJ/mol
• Se almacena como polímeros de alto Pm.
• Cuando aumentan las necesidades energéticas, la glucosa se
libera rápidamente.
• Su degradación proporciona gran cantidad de metabolitos, que
sirven de partida para reacciones biosintéticas.
• 3 destinos: almacenamiento, oxidación vía glucolisis, oxidación
vía pentosas fosfato
TEMA 16
6
DESTINOS DE LA GLUCOSA Y DEL PIRUVATO
GLUCÓGENO
ALMACENAMIENTO
GLUCOSA
OXIDACIÓN VIA
PENTOSAS-P
RIBOSA-5-P
NADPH
(COND.
ANAEROBICAS)
ETANOL+
CO2
OXIDACIÓN VIA
GLUCOSISIS
PIRUVATO
COND.
AEROBICAS
ACETIL-CoA
anabolismo
COND.
ANAEROBICAS
LACTATO
CO2 + H2O
TEMA 16
Modificado del “Lehninger
Principios de Bioquímica", 4ª ed.
Nelson, D.L. y Cox, M.M. Omega.
2006.
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GLUCOLISIS: 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:
-hidrólisis de compuestos de alta energía acoplada a síntesis de ATP.
-grupos fosfato ionizados a pH 7 (carga negativa). No difunden al
exterior de la célula.
Tres tipos de transformaciones químicas:
-degradación del esqueleto carbonado de la glucosa hasta piruvato
(ruta de los C)
- fosforilación de ADP a ATP por compuestos de alta energía
(ruta de los fosfatos)
- transferencia de electrones al NAD+ formando NADH
(ruta de los e-)
TEMA 16
8
GLUCOSA
ATP
GLUCOLISIS
Hexoquinasa
1
Fosfoglucoisomerasa
2
FRUCTOSA-6-P
Fosfofructo
quinasa-1
ATP
3
FRUCTOSA-1,6-BP
Aldolasa
DHAP
TPI
GLICERALDEHIDO-3P
(2) NADH
PREPARATORIA
GLUCOSA-6-P
4
5
GAPDH
6
PGK
7
PGM
8
Enolasa
9
(2) ATP
(2) 3-PG
(2) 2-PG
BENEFICIOS
(2) 1,3-BPG
(2) PEP
Piruvatoquinasa
10
(2) ATP
(2) PIRUVATO
TEMA 16
9
TEMA 16
10
Fase preparatoria
“Lehninger
Principios
de
Bioquímica", 3ª ed. Nelson, D.L.
y Cox, M.M. Omega. 2001.
11
TEMA 16
Fase de beneficios
“Lehninger
Principios
de
Bioquímica", 3ª ed. Nelson, D.L.
y Cox, M.M. Omega. 2001.
TEMA 16
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GLUCOLISIS ANAEROBIA (fermentación láctica)
Glucosa
2 ADP + 2 Pi
2
2
2 ATP
Piruvato (2)
(2)
LDH
(2)
5 Isoenzimas
LACTATO (2)
•Eritrocitos
•Músculo esq. (ejercicio intenso)
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TEMA 16
LA FERMENTACIÓN LÁCTICA ES UN “CIRCUITO CERRADO”
GLUCOSA
2 ATP
2 NAD+
2 NADH
2 LACTATO
2 PIRUVATO
TEMA 16
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CICLO DE CORI
MÚSCULO
Sangre
Glucógeno
HÍGADO
Glucógeno
GLUCOSA
GLUCOSA
Gluconeo
génesis
Glucolisis
anaerobia
2 ATP
6ATP
PIRUVATO
PIRUVATO
LACTATO
LACTATO
Descanso
“deuda de oxígeno”
“Sprint”
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TEMA 16
BALANCE ENERGÉTICO
GLUCOLISIS ANAEROBIA
Glucosa + 2 ADP + 2 Pi
2 Lactato + 2 ATP + 2 H2O
GLUCOLISIS AEROBIA
Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+
2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O
(ΔG0’ = - 85 kJ/mol)
(glucosa + 6 O2
TEMA 16
6 CO2 + 6 H2O : ΔG0’ = - 2840 kJ/mol)
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FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA
•Levaduras (pan, cerveza)
•Bacterias
Glucosa
2 ADP + 2 Pi
2
2 ATP
2
Vit. B1
TEMA 16
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REGULACIÓN DE LA GLUCOLISIS
TEMA 16
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GENERALIDADES SOBRE REGULACIÓN DE LAS
RUTAS METABÓLICAS
Objetivos:
•Que la velocidad de la vía esté adaptada a las necesidades de la célula
•Que las vías de síntesis y degradación no estén activas a la vez
Mecanismos:
•Enzimas alostéricos (segundos o menos)
•Regulación hormonal (segundos a minutos)
•Regulación genética (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
distintos órganos
•Las enzimas reguladoras catalizan etapas limitantes de la ruta
•Muchas rutas tienen regulación por retroalimentación (inhibición por
producto final)
•La regulación hormonal integra las rutas en los distintos tejidos
•Las hormonas regulan el metabolismo por
• cambios en el estado de fosforilación de las enzimas
• o cambios en la regulación genética (inducción o represión génica)
19
TEMA 16
PERFIL ENERGÉTICO DE LA GLUCOLISIS
HK
PFK1
PK
TEMA 16
"Bioquímica".
Mathews,
C.K.
Van Holde, K.E y
Ahern, K.G. Ed. Addison
Wesley. 2002.
20
REGULACIÓN DE LA GLUCOLISIS (I)
A) HEXOQUINASAS
HEXOQUINASA
GLUCOSA-6-P (Km=0.1mM)
Músculo: GLUCOSA
Hígado: GLUCOSA
GLUCOQUINASA
GLUCOSA-6-P (Km=10mM)
Hexoquinasa
Actividad máxima a [Glu] en
sangre de 5mM
Glucoquinasa
Su actividad es proporcional a
la [Glu] en sangre
21
TEMA 16
Regulación de la glucolisis (II)
B) PFK-1
ATP
ADP
FRUCTOSA-6-P
FRUCTOSA-1,6-BP
ATP
Enzima
de etapa
limitante
Fructosa-2,6-BP
CITRATO
AMP, ADP
Regulación
coordinada con
gluconeogénesis
C) Piruvato quinasa
ADP
ATP
PEP
ATP
TEMA 16
PIRUVATO
AcetilCoA
Ácidos grasos
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ENTRADA DE OTROS GLÚCIDOS EN LA GLUCOLISIS
GLÚCIDOS
INTRACELULARES
GLÚCIDOS DE
LA DIETA
GLUCÓGENO
GAL-1-P
4
LACTOSA
GALACTOSA
ATP
9
GLUCOSA-1-P
1
10
5
GLUCOSA
MALTOSA
GLUCOSA-6-P
2
ATP
TAG
FRUCTOSA-6-P
SACAROSA
3
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
FRUCTOSA
6
GLICEROL
5
ATP
ATP
FRUCTOSA-1,6-BP
Ácidos
grasos
11
GLICEROL-3-P
ATP
NAD+
DHAP
12
7
FRUCTOSA-1-P
11. Glicerol quinasa
12. Glicerol-3-P-DH
GLICERALDEHIDO
ATP
8
TEMA 16
GLICERALDEHIDO-3-P
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INTOLERANCIA A LA LACTOSA
Déficit de Lactasa: Lactosa
Glu + Gal
GALACTOSEMIA
Déficit de enzimas del metabolismo de la galactosa (uridil
transferasa, galactoquinasa, UDP-Glucosa epimerasa)
TEMA 16
24
FIN DE LA
GLUCOLISIS
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TEMA 16
25