Laura del Olmo

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Tema 3: GLUCÓLISIS Y DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA DEL PIRUVATO

A partir de cualquier hidrato de carbono obtenemos fundamentalmente glucosa. La glucólisis es anaerobia;

lo que ocurre a continuación es lo que puede ser anaerobio (fermentación láctica) o aerobio

(descarboxilación oxidativa).

¿Cómo obtenemos energía/metabolizamos los hidratos de carbono? El metabolismo fundamental es el de la glucosa.

Metabolismo de la glucosa: Glucólisis (ruta fundamental del catabolismo de la glucosa)

- Ruta metabólica que se produce en todas las células.

- Totalmente anaerobia (no necesita O2).

- Consiste en la transformación o degradación (catabolismo) de glucosa en 2 moléculas de piruvato que

progresará a 2 de láctico en la fermentación láctica) en ausencia de O2 = glucólisis anaerobia (1)

- 2 Piruvato 2 Acetil-CoA en presencia de O2 (mitocondria) = Aerobia: descarboxilación oxidativa (2)

Cuando la célula dispone de O2 (la mayoría de las veces) el piruvato no es el punto final, sino que se transforma en 2

moléculas de Acetil-CoA, que entra en el ciclo del ácido cítrico (mitocondria). Por eso recibe el nombre de glucolisis

aerobia, porque aunque en sí no necesita oxígeno, el piruvato (*es la forma estable del ácido pirúvico y por tanto

como se encuentra éste en el cuerpo*) después lo va a necesitar para continuar su metabolismo.

- Producto final de la glucolisis: 2 piruvato en ausencia de O2 y 2 Acetil-CoA en presencia de O2

- Tiene lugar en su totalidad en el citosol (la anaerobia).

- Precisa magnesio para todas las reacciones y transcurre siempre a través de intermediarios fosforilados

(esto explica el que no pueda atravesar membranas y se localice en el citosol intracelular a lo largo de todo

el proceso).

- Principal función de este proceso catabólico: generar energía = ATP

- Función secundaria: generar metabolitos para otras rutas metabólicas.

- Consta de 2 fases:

1) FASE I PREPARATORIA: no se produce energía e incluso se consume

2) FASE II GENERADORA DE ENERGÍA: la realmente catabólica, donde se genera energía

1) FASE I: PREPARATORIA de la glucólisis sin producción de energía e incluso con gasto de 2ATP

Partimos de glucosa.

1. La glucosa entra dentro de las células a través de un transportador GLUT (pasivo)

- Transportadores GLUT más importantes:

GLUT II: hígado, muy eficaz captando glucosa para la célula hepática.

No dependiente de insulina. El hígado podrá captar la glucosa independientemente de que

haya o no haya insulina.

*GLUT IV*: presente en muchas células pero especialmente en músculo esquelético y TJ adiposo.

Dependiente de insulina. Si no hay insulina no podrá captar glucosa.

2. Glucosa ya dentro de la célula: comienzo de la glucolisis

- *1ª reacción* = irreversible (la más importante porque definirá el sentido de la ruta): fosforilación de la

glucosa

Obtenemos glucosa-6-fosfato

Enzima: HEXOQUINASA (enzimas que fosforilan empleando ATP)

Para esta reacción necesito energía (ATP)

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- 2ª reacción = reversible: isomerización

Obtenemos fructosa-6-fosfato (F-6-F)

Enzima: FOSFO-GLUCO-ISOMERASA

- 3ª reacción = irreversible (igual que la 1ª)

Obtenemos fructosa-1,6-bisfosfato (F-1,6-BF)

Enzima: FOSFO-FRUCTO-QUINASA

Para esta reacción necesito energía (gasto de 1 moléculas de ATP)

- 4ª reacción = reversible: rotura aldólica (aldolisis) reversible de la molécula en el punto indicado

Obtenemos 2 estructuras:

Dihidroxiacetona-fosfato

Gliceraldehído-3-fosfato

Enzima: FRUCTOSA-1,6-BISFOSFATO ALDOLASA

A partir de aquí solo va a utilizar el gliceraldehído-3-fosfato

- 5ª reacción = reversible: conversión del DHA-P G-3-P

Obtenemos G-3-P

Enzima: TRIOSA-FOSFATO-ISOMERASA

2) FASE II: GENERADORA DE ENERGÍA (habrá que multiplicarlo todo x2)

Partimos del G-3-P.

- 1ª reacción (más compleja de toda la glucolisis) = reversible

Obtenemos 1,3-bisfosfoglicerato (1,3-BPG) compuesto rico en energía que resulta importante

porque es la única forma de producir 2,3-BPG – metabolito secundario – mediante la acción de la

enzima mutasa

Enzima: G-3-P-DESHIDROGENASA

Gasto de energía en forma de poder reductor NAD+ NADH + H+ (oxidación del G-3-P)

- 2ª reacción = reversible

Obtenemos 3-fosfo-glicerato (3-P-G)

Enzima: P-G-QUINASA

- 3ª reacción = reversible

Obtenemos 2-fosfo-glicerato (2-P-G)

Enzima: P-G-MUTASA

- 4ª reacción = reversible

Obtenemos fosfo-enol-fosfato (P-E-P)

Enzima: ENOLASA

Con pérdida de 1 molécula de H2O.

- 5ª reacción = irreversible: desfosforilación del P-E-P

Obtenemos el producto final de la glucolisis: piruvato

Enzima: piruvato-quinasa (pir-quinasa)

Con gasto de energía (ATP).

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Balance de la glucolisis

- Material: 2G 2piruvato

- Energético:

Fase I = gasto de 2ATP

Fase II=

Por fosforilación a nivel de sustrato obtengo 4 ATP

Por fosforilación oxidativa obtengo 2 NADH + 2H+ 4-6 ATP (en función de las lanzaderas)

- Final: 6-8 moléculas de ATP/molécula de glucosa (dependiendo de la lanzadera que funcione: glicerol-

fosfato o malatoaspartato)

Regulación de la glucolisis – Enzimas reguladoras

3 Enzimas importantes:

1) Hexoquinasa 2) *Fosfofructoquinasa* 3) Piruvatoquinasa

Dentro de todas las enzimas reguladoras de una ruta siempre la más importante es la que cataliza la 1ª etapa porque

es el paso limitante, por lo que tendría que ser la hexoquinasa, pero en la glucolisis la más importante es la enzima

fosfofructoquinasa porque es la 1ª enzima específica irreversible.

La hexoquinasa no es la más importante porque no es específica de la glucolisis.

1) HEXOQUINASA: cataliza una etapa irreversible

Siempre que hay un exceso de energía la glucolisis se bloquea.

- La HQ se puede regular tanto en su cantidad como en su actividad:

Control de la cantidad a largo plazo: hormonal

Control de la actividad a corto plazo: alosterismo, modificación covalente…

- El control de la HQ se realiza en forma de isoenzimas: 4 importantes

HQ I, II y III en todo el organismo/TJs

Elevada afinidad por la glucosa (baja Km)

No son específicas para la glucosa, sino que pueden fosforilar a otros monosacáridos

(galactosa, fructosa, manosa…)

Son alostéricas y tienen como inhibidor importante su propio producto: glucosa-6-fosfato

(G6P)

HQ IV o glucoquinasa específica del hígado

Baja afinidad por la glucosa (alta Km)

Totalmente específica para la glucosa por eso se la denomina también glucoquinasa

No alostérica, sin embargo aumenta su cantidad en presencia de insulina (después de

comer, especialmente si la dieta es rica en hidratos de carbono) control de su cantidad

por hormonas inducibles por insulina

- Gráfico de la actividad enzimática de las isoenzimas HQ

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2) FOSFOFRUCTOQUINASA (PFK): enzima reguladora de la glucolisis más importante por ser la primera

específica para la glucosa

- Es alostérica.

- Inhibidores alostéricos (-):

Desde el punto de vista energético: ATP si hay mucho ATP no hay glucolisis, la enzima se inhibe.

Desde el punto de vista metabólico (glucolisis = metabolismo para otras vías), sus sustratos

oxidables son:

Citrato (Ciclo de Krebs)

Ácidos grasos (especialmente de cadena larga, 16-18 átomos de carbono) indicadores de

que el organismo se encuentra abastecido de energía y de que por tanto no requiere la

glucolisis

- Activadores (+):

ADP, AMP lógicamente ya que al producirse a partir de ATP serán opuestos

*Fructosa-2,6-bisfosfato* activador más potente