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U.T.I. Biología Celular

GlucólisisGlucólisis

Departamento de BioquímicaNoviembre de 2005

Estados de oxidación del Carbono

Localización de la glucólisisLocalización de la glucólisis

Principales destinos de la Glucosa

Estrategia general de la glucólisisEstrategia general de la glucólisis

1.1. Fosforilación de la glucosaFosforilación de la glucosa

Hexoquinasa : amplia especificidad de sustrato, Km = 0,1 mMGlucoquinasa : específica para glucosa, Km = 10 mM

2.2. Conversión de GConversión de G--6P en F6P en F--6P6P

3.3. Fosforilación de la FFosforilación de la F--6P a F6P a F--1,6 DP1,6 DP

Principal reacción de regulación de la glucólisis:Principal reacción de regulación de la glucólisis:

Moduladores positivos Moduladores positivos = ADP, AMP, F= ADP, AMP, F--2,6 DP2,6 DP

Moduladores negativos Moduladores negativos = ATP, citrato= ATP, citrato

4.4. Rotura de la F 1,6 DP en DHAP y GRotura de la F 1,6 DP en DHAP y G--3P3P

5.5. InterconversiónInterconversión de las de las triosastriosas fosfatofosfato

6.6. Oxidación del GOxidación del G--3P a 1,33P a 1,3--DFGDFG

Gran parte de la energía de oxidación del grupo carbonilo a Gran parte de la energía de oxidación del grupo carbonilo a carboxilo se conserva en el anhídrido carboxilo se conserva en el anhídrido acilacil--fosfato, fosfato, ∆∆GGoo’ de ’ de hidrólisis = hidrólisis = --49,3 49,3 kJkJ//molmol (ATP = (ATP = --30,5 30,5 kJkJ//molmol) )

Nicotinamida adenina Nicotinamida adenina dinucleótidodinucleótido (NAD)(NAD)

Mecanismo de acción de la G3PDHMecanismo de acción de la G3PDH

Inhibición irreversible por Inhibición irreversible por iodoacetatoiodoacetato, bloqueo de , bloqueo de grupo grupo ––SHSH en el sitio en el sitio activo de la enzima activo de la enzima

7.7. Transferencia del Transferencia del ––PP desde el 1,3desde el 1,3--DPG al ADPDPG al ADP

La formación de ATP a través de la transferencia de un La formación de ATP a través de la transferencia de un grupo fosfato del alta energía proveniente de un sustrato grupo fosfato del alta energía proveniente de un sustrato fosforiladofosforilado se denominase denomina Fosforilación a nivel del sustrato

Canalización del 1,3-DPG entre la G3P deshidrogenasadeshidrogenasa y la 3-PG quinasa

8.8. Conversión del 3Conversión del 3--PG en 2PG en 2--PGPG

Mecanismo de acción de la Mecanismo de acción de la fosfogliceratofosfoglicerato mutasamutasa

9.9. Deshidratación del 2Deshidratación del 2--PG a PEPPG a PEP

∆∆GGoo’ hidrólisis del fosfato de 2’ hidrólisis del fosfato de 2--PG = PG = -- 17,6 17,6 kJkJ//molmol∆∆GGoo’ hidrólisis del fosfato de PEP’ hidrólisis del fosfato de PEP = = -- 61,9 61,9 kJkJ//molmol

Esta diferencia se debe a una redistribución de energía en Esta diferencia se debe a una redistribución de energía en la molécula de PEPla molécula de PEP

10.10. Transferencia del Transferencia del ––PP desde el PEP al ADPdesde el PEP al ADP

Segunda Segunda fosforilación a fosforilación a nivel del sustratonivel del sustrato

Balance energético de la glucólisisBalance energético de la glucólisis

Glucosa + 2ATP + 2NADGlucosa + 2ATP + 2NAD++ + 4ADP + 2P+ 4ADP + 2Pii2 2 PiruvatoPiruvato + 2ADP + 2NADH + 2H+ 2ADP + 2NADH + 2H++ + 4ATP + 2H+ 4ATP + 2H22O O

Glucosa + 2NADGlucosa + 2NAD++ + 2ADP + 2P+ 2ADP + 2Pii2 2 PiruvatoPiruvato + 2NADH + 2H+ 2NADH + 2H++ + 2ATP + 2H+ 2ATP + 2H22O O

Glucosa + 6O2Glucosa + 6O2 6CO2 + 6H2O6CO2 + 6H2O∆∆GGoo’ = ’ = -- 2840 2840 kJkJ//molmol

GlucosaGlucosa 2 2 PiruvatoPiruvato∆∆GGoo’ = ’ = -- 586 586 kJkJ//molmol

2 NAD+2 NAD+ 2 NADH2 NADH∆∆GGoo’ = + 440 ’ = + 440 kJkJ//molmol

2 ADP + 2 ADP + PiPi 2 ATP2 ATP∆∆GGoo’ = + 61 ’ = + 61 kJkJ//molmol

Del 100% de la energía contenida en una Del 100% de la energía contenida en una molécula de glucosa:molécula de glucosa:

•• el 79,4% está aún en los 2 el 79,4% está aún en los 2 piruvatospiruvatos•• el 15,5% está en los 2 NADHel 15,5% está en los 2 NADH•• el 2,1 % está en los 2 ATPel 2,1 % está en los 2 ATP

Posibles destinos del Posibles destinos del piruvatopiruvato

Tres destinos del Tres destinos del piruvatopiruvato producido en la glucólisisproducido en la glucólisis

AnaeróbicoAnaeróbico(fermentación láctica)(fermentación láctica)

AeróbicoAeróbico(oxidación)(oxidación)

AnaeróbicoAnaeróbico(fermentación alcohólica)(fermentación alcohólica)

Fermentación lácticaFermentación láctica

Fermentación alcohólicaFermentación alcohólica

Rutas alimentadoras de la glucólisisRutas alimentadoras de la glucólisis

Gran número de Gran número de glúcidosglúcidos (aparte de la glucosa) (aparte de la glucosa) entran finalmente a la ruta entran finalmente a la ruta glucolíticaglucolítica::

•• polisacáridos: glucógeno y almidónpolisacáridos: glucógeno y almidón

•• disacáridos: maltosa, lactosa, disacáridos: maltosa, lactosa, trehalosatrehalosa, , sacarosasacarosa

•• monosacáridos: fructosa, monosacáridos: fructosa, manosamanosa, , galactosa galactosa

Regulación de la glucólisisRegulación de la glucólisis

Principios generales: las etapas de la glucólisis que Principios generales: las etapas de la glucólisis que están reguladas por enzimas clave:están reguladas por enzimas clave:

•• son generalmente fuertemente son generalmente fuertemente exergónicasexergónicas e irreversibles e irreversibles en las condiciones celularesen las condiciones celulares

•• están lejos del equilibrio en el estado estacionario están lejos del equilibrio en el estado estacionario metabólicometabólico

•• Están limitadas por la enzima y no por el sustratoEstán limitadas por la enzima y no por el sustrato

Las etapas Las etapas glucolíticasglucolíticas reguladas son aquellas reguladas son aquellas catalizadas por:catalizadas por:

•• HexoquinasaHexoquinasa•• FosfofructoquinasaFosfofructoquinasa•• piruvatoquinasapiruvatoquinasa

Principales etapas de regulación de la glucólisisPrincipales etapas de regulación de la glucólisis

Regulación de la glucólisisRegulación de la glucólisisEtapa 1.Etapa 1. Fosforilación de la glucosaFosforilación de la glucosa

Hexoquinasa / Glucoquinasa

HexoquinasaHexoquinasa::Inhibidor Inhibidor alostéricoalostérico GG--6P6P

GlucoquinasaGlucoquinasa::V = [glucosa]V = [glucosa]Inhibidor Inhibidor alostéricoalostérico FF--6P6P

Regulación de la glucólisisRegulación de la glucólisisEtapa 3.Etapa 3. Fosforilación de la FFosforilación de la F--6P a F6P a F--1,6 DP1,6 DP

Fosfofructoquinasa-1

Metabolismo de la FMetabolismo de la F--2,6 DP2,6 DP

Regulación hormonal de la [FRegulación hormonal de la [F--2,6 DP]2,6 DP]

Regulación de la glucólisisRegulación de la glucólisisEtapa 10.Etapa 10. Transferencia del Transferencia del ––PP desde el PEP al ADPdesde el PEP al ADP

Piruvato quinasaModuladores alostéricos negativos

• ATP• Alanina• Acetil-CoA• Ác. grasos de cadena larga

Moduladores alostéricos positivos• F1,6-DP

Modulación covalente por fosforilación

inactivaactiva