METABOLISMO DE GLÚCIDOS

METABOLISMO DE GLÚCIDOS
CLASE DE BIOQUÍMICA - 12/05/2014 (GLS)
Unidad Temática Nº 8
METABOLISMO GLUCÍDICO
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.
La degradación de alimentos a nutrientes en el tubo digestivo se
efectúa por medio de la catálisis por enzimas hidrolíticas (mayoría):
GLUCOSIDASAS
(hidrólisis de enlaces Éter) alfa y beta -> se 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
Célula c/ribete en cepillo
Capilares
INTESTINO
DELGADO
HÍGADO
Glucosa
Glucosa
Transportadores de D-Hexosas
específicos y saturables
KM p/Glc
INSULINA
Glut1
↓ 5-30 mM CEREBRO-PLACENTAENTEROCITOS
---
Glut2
↑ 60 mM
---
HÍGADO, β-PANCR, RIÑÓN,
membrana basolat. INTEST
---
Glut3
Glut4
2-5 mM
tej. ADIPOSO, CORAZÓN y
MÚSCULO ESQUELÉTICO
Glut5
Hígado
En1-2’ ↑↑↑ su n° en la
membr. Plasm. Celular
---
Captación de Glc
por las células (uniporte)
Fosforilación intracelular de la glucosa (anclaje)
Actividad enzimática relativa
HEXOKINASAS ATP-Mg++
KM 40-170 uM
D-Glc, D-Fru, D-Man, D-Glcmina
KM 5-12 mM
D-Glc
HÍGADO
Concentración de Glucosa (mM)
Estado post-prandial
HÍGADO,
β-PANCR,
RIÑÓN, membrana basolat. INTEST
Glut2 - ↑ KM 60 mM
Glucostato Hepático
NORMOGLUCEMIA
Regulación de la
GLUCEMIA
CEREBRO-PLACENTA-ENTEROCITOS
Glut1 - ↓ KM 5-30 mM
Ayuno
Insulino-dependientes
Glut4 - ↓KM (2-5 mM) p/Glc
(tej. Adiposo, corazón y músculo esquelético)
METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA
CATABOLISMO Y ANABOLISMO
Catabolismo y
Anabolismo
• Rutas paralelas NO idénticas
ni simultáneas
- Razones energéticas y de
regulación
- Control de flujos según
necesidad
- Regulación independiente
(más fácil) a veces cata y ana
se producen en diferentes
compartimientos celulares.
Principales Rutas del Metabolismo de los Glúcidos
GLUCÓGENO
GLUCOGENOLISIS
GLUCOGENOGÉNESIS
V. de PENTOSAS-Pato
GLUCOSA
GLUCOSA-6-FOSFATO
GLUCÓLISIS
RIBOSA-5-FOSFATO
GLUCONEOGÉNESIS
PIRUVATO
LACTATO
AMINOÁCIDOS
ACETIL.COA
CICLO DEL ÁCIDO
CÍTRICO
METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA
GLUCÓLISIS
GLUCÓLISIS
•Citoplasmática.
•10 reacciones (2 etapas/fases), c/u
c/reaccs cataliz x enzimas.
•Transformar una molécula de glucosa (C6)
en dos moléculas de ácido pirúvico (C3).
•Ganancia neta de 2 ATP y 2 NADH + H+
Enzima + Coenz/Cofactor
Δg°´
Caracterísicas
(Kcal/mol)
HEXOQUINASA
Glc-6-Pato ISOMERASA
FOSFOFRUCTOQUINASA
-4
+ 0,4
- 3,4
ALDOLASA
+ 5,7
TRIOSAFOSFATOISOMERASA
FOSFOGLICERATOMUTASA
GLICERALDEHIDO-3Pato DH
FOSFOGLICERATOQUINASA
ENOLASA
FOSFOGLICERATOQUINASA
+ 1,8
+ 1,1
+ 1,5
- 4,5
+ 0,4
- 4,5
+ Mg++
+ Mg++
Clase I = Mamíferos, tetrámero PM
160.000
Clase II = Bacterias, Levaduras y Hongos,
dímero PM 65.000
+ Mg++
+ Mg++ ó Mn++
Gasto de ATP
“energía”
Isomerización
Gasto de ATP
“energía”
Generación de compuesto de
“alta energía”
Fosforilación a nivel
de sustrato
Reorganización
molecular
Generación de compuesto de
“alta energía”
División
Fosforilación a nivel
de sustrato
Isomerización
Reoxidación del NADH
Céls. Eucariotas = Lanzaderas o trenes mitocondriales
• En AEROBIOSIS se transporta a la MITOCONDRIA
Ej. Mamíferos: depende del estado del metabolismo
Celular y la disponibilidad de O2
• En ANAEROBIOSIS :
•Síntesis de (ó “FERMENTACIÓN”):
Lactato: F. láctica (mamíf, hongos, protozoos, bacts)
Etanol: F. alcohólica (algas, levaduras, vegetales)
Otros tipos de fermentaciones (bacterias, por ej.
Ruminales, intestinales…)
Otros destinos del Piruvato (precursor en vías
anabólicas)
GLUCÓGENO
GLUCOGENOLISIS
GLUCOGENOGÉNESIS
V. de PENTOSAS-Pato
GLUCOSA
GLUCOSA-6-FOSFATO
GLUCÓLISIS
RIBOSA-5-FOSFATO
GLUCONEOGÉNESIS
PIRUVATO
LACTATO
AMINOÁCIDOS
ACETIL.COA
CICLO DEL ÁCIDO
CÍTRICO
Anaerobiosis
El aceptor final de equivalentes de reducción NO es el OXÍGENO sino otra
molécula que se reduce:
Levaduras: acetaldehido -> etanol*
Músculo esquelético: piruvato -> lactato*
*productos: sustancias orgánicas (todavía c/elevado
contenido energético), que dan el nombre a la
fermentación (ej.Microorganismos ruminales) y se
desechan (pérdida de energía).
GLUCOSA
GLUCOSA-6-FOSFATO
NAD+
GLUCÓLISIS
NADH + H+
CADENA
RESPIRATORIA
NAD+
NADH +
H+
CICLO
DEL
ÁCIDO
CÍTRICO
PIRUVATO
NADH + H+
NADH
+ H+
FERM. ALCOHÓLICA
FERM.
HOMOLÁCTICA
NAD+
NAD+
CO2
H2O
LACTATO
CO2
ETANOL
Destinos aeróbicos del Piruvato en
la MITOCONDRIA
En la Matriz mitocondrial el ácidopirúvico 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 Mitocondrial 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).
GLUCOSA
GLUCOSA-6-FOSFATO
NAD+
GLUCÓLISIS
CADENA
RESPIRATORIA
NADH + H+
NAD+
NADH
+ H+
CO2
H2O
NADH + H+
NADH
+ H+
NAD+
NADH +
H+
PIRUVATO
ACETIL-CoA
CICLO
DEL
ÁCIDO
CÍTRICO
FERM. ALCOHÓLICA
FERM.
HOMOLÁCTICA
NAD+
NAD+
LACTATO
CO2
ETANOL
METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA
GLUCONEOGÉNESIS
GLUCONEOGÉNESIS
GLUCONEOGÉNESIS
GLUCONEOGÉNESIS
METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA
CICLO DE CORI
Ciclo de CORI
Ciclo de GLUCOSA-ALANINA
METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA
VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO
VÍA DE LAS
PENTOSAS
FOSFATO
VÍA DE LAS
PENTOSAS
FOSFATO
Porción
OXIDATIVA
Estrategia de la VÍA porción OXIDATIVA:
Reacciones de oxidación
Obtención de:
PENTOSAS y NADPH
Reacciones de
isomerización/epimerización
de pentosas
Rol regulador del
NADPH
Ribosa es reguladora
también
VÍA DE LAS
PENTOSAS
FOSFATO
Estrategia de la VÍA porción NO OXIDATIVA
Reacciones de ruptura y formación de enlaces
(transcetolasas y transaldolasas)
VÍA DE LAS
PENTOSAS
FOSFATO
Obtención de AZÚCARES de 6 y 3 CARBONOS
C5 + C5 <=> C7 + C3
C7 + C3 <=> C6 + C4
C5 + C4 <=> C6 + C3
3 C5 <=> 2C6 + C3
3G6P + 6 NADP+ + 3 H2O
6NADPH + 6H+ + 3 CO2 + 2Fru + GAP
METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA
Glucogenogénesis y Glucogenolisis
Glucogenólisis
Extremo
reductor
Extremos
no
reductores
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
Glucogenogénesis
ó
Glucogénesis
Glc
Glc-6-Pato
Glc-1-Pato
Pirofosfatasa
inorgánica
Ión intermedio
Oxonio
Cadenas terminales de Glgeno
con uniones α(1->4)
Enzima ramificante
SEMINARIO DE UT 8
FIN DE LA CLASE DE HOY
¡¡¡GRACIAS!!!