Repartido de glucólisis

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

TEMA 9. Glucólisis.

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.

M. Dolores Delgado

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

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. 2008.

M. Dolores Delgado

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

Principales transportadores de glucosa DIFUSIÓN FACILITADA (Ue. 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 (Ue. ac=vo secundario):

GLUT-­‐5 ....... Intes=no delgado ...... Absorción de Glu de la dieta.

Lehninger Principles of Biochemistry.

5e. Freeman. 2009.

M. Dolores Delgado

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

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. 2008.

M. Dolores Delgado

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

Importancia de la glucosa • Principal combus=ble de la mayoría de los organismos.

• Rica en energía: oxidación completa a CO2 y H2O: glucosa + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O : ΔG0’ = –2.840 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.

M. Dolores Delgado

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

Des=nos de la glucosa y del piruvato GLUCÓGENO ALMACENAMIENTO

GLUCOSA OXIDACIÓN VÍA PENTOSAS-­‐P

RIBOSA-­‐5-­‐P NADPH

OXIDACIÓN VÍA GLUCÓLISIS

PIRUVATO

(COND. ANAERÓBICAS)

COND. AERÓBICAS

ETANOL +CO2

ACETIL-­‐CoA CO2 + H2O M. Dolores Delgado

anabolismo COND. ANAERÓBICAS

LACTATO

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

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+ + 2 H2O

(ΔG0’ = –85 kJ/mol)

(glucosa + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O : ΔG0’ = –2.840 kJ/mol) M. Dolores Delgado

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

Glucólisis GLUCOSA ATP Hexoquinasa

1 2

FRUCTOSA-­‐6-­‐P

ATP

Fosfofructoquinasa-­‐1

3

FRUCTOSA-­‐1,6-­‐BP DHAP

TPI

Aldolasa

GLICERALDEHIDO-­‐3P GAPDH

(2) NADH

(2) 1,3-­‐BPG

(2) ATP

4 5 6

PGK

7

PGM

8

Enolasa

9

Piruvatoquinasa

10

(2) 3-­‐PG (2) 2-­‐PG (2) PEP

(2) ATP

(2) PIRUVATO M. Dolores Delgado

BENEFICIOS

Fosfogluco-­‐isomerasa

PREPARATORIA

GLUCOSA-­‐6-­‐P

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis 1ª reacción de fosforilación.

Glucólisis: fase preparatoria

1 2 Hexoquinasa (HK) Glucoquinasa en hígado

D-­‐Glucosa

Fosfogluco-­‐ isomerasa (PGI)

2ª reacción de fosforilación.

Fructosa-­‐6-­‐fosfato

Glucosa-­‐6-­‐fosfato

Fosfofructoquinasa-­‐1 (PFK1)

3

Mark’s Basic Medical Biochemistry. A clinical approach. 3e. LWW. 2008.

Aldolasa

Dihidroxiacetona fosfato

4

• 1 molécula de glucosa produce 2 moléculas de gliceraldehido 3 P. • Se gastan dos moléculas de ATP. • Dos reacciones irreversibles (1 y 3) catalizadas por enzimas reguladoras.

Fructosa-­‐1,6-­‐ bisfosfato

5 Triosa fosfato isomerasa (TPI)

Gliceraldehído-­‐3-­‐ fosfato

Interconversión de DHAP en gliceraldehido-­‐3-­‐P, que sigue la glucólisis.

M. Dolores Delgado

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

Glucólisis: fase de beneficios Oxidación y fosforilación.

• 2 moléculas de gliceraldehido-­‐3-­‐P producen 2 moléculas de piruvato.

• Reacción de oxidación (6). Se producen 2 moléculas NADH+H+.

Gliceraldehído-­‐3 -­‐ fosfato Gliceraldehido-­‐ 3-­‐fosfato-­‐ deshidrogenasa (GAPDH)

• 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.

Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+

Compuesto de alta energía

2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O

1,3-­‐bisfosfoglicerato Fosfoglicerato quinasa (PGK)

Compuesto de alta energía

Piruvato

Síntesis de ATP por fosforilación a nivel de sustrato.

Piruvato quinasa 10

6

Enolasa

fosfoenol piruvato

9

2-­‐fosfoglicerato

Fosfoglicerato mutasa

M. Dolores Delgado

8

3-­‐fosfoglicerato

7

Síntesis de ATP por fosforilación a nivel de sustrato.

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

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 CO2 y H2O. Los electrones transportados por el NADH entran en la mitocondria mediante sistemas de lanzaderas.

M. Dolores Delgado

Mark’s Basic Medical Biochemistry. A clinical approach. 3e. LWW. 2008.

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

Balance energé=co

GLUCÓLISIS ANAEROBIA Glucosa + 2 ADP + 2 Pi 2 Lactato + 2 ATP + 2 H2O

GLUCÓLISIS 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

6 CO2 + 6 H2O : ΔG0’ = –2.840 kJ/mol)

M. Dolores Delgado

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

Glucólisis anaerobia (fermentación lác=ca) • Eritrocitos.

• Músculo esq. (ejercicio intenso).

Glucosa ADP + Pi ATP

Lactato deshidrogenasa (5 Isoenzimas)

Piruvato

Lactato

M. Dolores Delgado

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

La fermentación lác=ca es un «circuito cerrado»

GLUCOSA

2 ATP 2 NAD+ 2 NADH

2 LACTATO

2 PIRUVATO

Glucosa + 2 ADP + 2 Pi

2 Lactato + 2 ATP + 2 H2O

M. Dolores Delgado

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

Ciclo de Cori

MÚSCULO

Sangre

Glucógeno

HÍGADO Glucógeno

GLUCOSA

GLUCOSA

Glucólisis anaerobia

Gluconeogénesis

2 ATP

6ATP

PIRUVATO

PIRUVATO

LACTATO

LACTATO

«Sprint»

Descanso «deuda de oxígeno» M. Dolores Delgado

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

Fermentación alcohólica • Levaduras (pan, cerveza).

• Bacterias.

Glucosa 2 ADP + 2 Pi 2

2 ATP 2

M. Dolores Delgado

Vit. B1

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

M. Dolores Delgado

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

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).

M. Dolores Delgado

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

Perfil energé=co de la glucólisis

HK

PFK1

PK

Mathews, C.K. Van Holde, K.E y Ahern, K.G. Bioquímica. Ed. Addison Wesley. 2002.

M. Dolores Delgado

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

Regulación de la glucólisis (I)

A) HEXOQUINASAS HEXOQUINASA

Músculo: GLUCOSA GLUCOSA-­‐6-­‐P

Hígado: GLUCOSA

Ac=vidad máxima a [Glu] en sangre de 5 mM.

GLUCOQUINASA

GLUCOSA-­‐6-­‐P

(Km = 0,1 mM)

(Km = 10 mM)

Hexoquinasa

Glucoquinasa

Su ac=vidad es proporcional a la [Glu] en sangre.

M. Dolores Delgado

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

Regulación de la glucólisis (II) B) PFK-­‐1

ATP

ADP

FRUCTOSA-­‐6-­‐P

FRUCTOSA-­‐1,6-­‐BP

ATP

Fructosa-­‐2,6-­‐BP

CITRATO AMP, ADP

Enzima de etapa limitante.

Regulación coordinada con gluconeogénesis.

C) Piruvato quinasa ADP Mark’s Basic Medical Biochemistry. A clinical approach. 3e. LWW. 2008.

PEP ATP

ATP

PIRUVATO Ace=lCoA Ácidos grasos

M. Dolores Delgado

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

Entrada de otros glúcidos en la glucólisis GLÚCIDOS DE LA DIETA

GLÚCIDOS INTRACELULARES GLUCÓGENO GAL-­‐1-­‐P

4 GALACTOSA

LACTOSA

GLUCOSA-­‐1-­‐P

ATP

1

10

5

MALTOSA 2

GLUCOSA

GLUCOSA-­‐6-­‐P

3

FRUCTOSA-­‐6-­‐P

5

FRUCTOSA 6

TAG

ATP

SACAROSA 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.

9

GLICEROL

ATP ATP

FRUCTOSA-­‐1,6-­‐BP

ATP

Ácidos grasos

11

GLICEROL-­‐3-­‐P

NAD+

7

DHAP

FRUCTOSA-­‐1-­‐P GLICERALDEHIDO

ATP

8

GLICERALDEHIDO-­‐3-­‐P

M. Dolores Delgado

12 11. Glicerol quinasa.

12. Glicerol-­‐3-­‐P-­‐DH.

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

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.

M. Dolores Delgado

Bioquímica Estructural y Metabólica TEMA 9. Glucólisis

BIBLIOGRAFÍA • Lehninger Principles of Biochemistry. 5ª ed. Freeman, 2009. Cap 14.

• Mark’s Basic Medical Biochemistry. A clinical approach. 3ª ed. LWW., 2008. Caps 22, 27.

• Devlin. Textbook of Biochemistry with Clinical correlaVons. 7ª ed. Wiley, 2010. Cap 15.

• Feduchi y cols. Bioquímica: conceptos esenciales. Panamericana, 2011. Cap 12.

• Berg, Tymoczko and Stryer. Biochemistry. 7ª ed. WH. Freeman, 2011. Cap 16.

• Voet and Voet. Biochemistry. 4ª ed. Wiley, 2011. Cap 17.

• Baynes and Dominiczak. Bioquímica Médica. 3ª ed. Elsevier, 2011. Cap 12.

• Garre^ and Grisham. Biochemistry. 4ª ed. 2009. Cap 18.

M. Dolores Delgado