BIOQUÍMICA-1º de Medicina Departamento de Biología Molecular

M. Dolores Delgado

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.

TEMA 16 2

Proteínas Acidos Nucleicos

Aminoácidos

Nucleótidos

Urea

Lípidos

Glicerol Acidos Grasos

e-

ATP

O2

H2O

AcetilCoA

CO2

Polisacáridos

Glucosa

Piruvato

Monosacáridos

AN

AB

OL

ISM

O

CA

TA

BO

LIS

MO

TEMA 16 3

(α 1 4)

(α 1 6)

AlmidónLactosaSacarosa

DIGESTIÓN DE LOS GLÚCIDOS DE LA DIETA

Modificado de Bioquímica Básica de Marks. Un enfoque clínico”. McGraw-Hill 2006.

TEMA 16 4

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 insulinaMúsculo esq................Dependiente de insulina

DIFUSIÓN FACILITADA O TTE. PASIVO

COTRANSPORTE Sodio/Glucosa (tte. activo secundario)

GLUT-5.....Intestino delgado..............absorción de Glu de la dieta

PRINCIPALES TRANSPORTADORES DE GLUCOSA

Modificado del “Lehninger Principios de Bioquímica", Nelson, D.L. y Cox, M.M. Omega.

TEMA 16 5

GLUT-4, TRANSPORTE DE GLUCOSA DEPENDIENTE DE INSULINA

“Lehninger Principios de Bioquímica", 4ª ed. Nelson, D.L. y Cox, M.M. Omega. 2006.

TEMA 16 6

• Principal combustible de la mayoría de los organismos

• Rica en energía: oxidación completa a CO2 y H2O

• 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

IMPORTANCIA DE LA GLUCOSA

glucosa + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O : ΔG0’ = - 2840 kJ/mol

TEMA 16 7

LACTATO

GLUCOSA

GLUCÓGENO

RIBOSA-5-P NADPH PIRUVATO

ETANOL+CO2

ACETIL-CoA

CO2 + H2O

ALMACENAMIENTO

OXIDACIÓN VIA PENTOSAS-P

OXIDACIÓN VIA GLUCOSISIS

COND. ANAEROBICAS(COND.

ANAEROBICAS)COND. AEROBICAS

DESTINOS DE LA GLUCOSA Y DEL PIRUVATO

Modificado del “Lehninger Principios de Bioquímica", 4ª ed. Nelson, D.L. y Cox, M.M. Omega. 2006.

anabolismo

TEMA 16 8

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 9

GLUCOSA

GLUCOSA-6-P

FRUCTOSA-6-P

FRUCTOSA-1,6-BP

DHAP GLICERALDEHIDO-3P

(2) 1,3-BPG

(2) 3-PG

(2) 2-PG

(2) PEP

(2) PIRUVATO

GLUCOLISISHexoquinasa

Fosfogluco-isomerasa

Fosfofructoquinasa-1

Aldolasa

GAPDH

TPI

PGK

PGM

Enolasa

Piruvatoquinasa

(2) ATP

(2) NADH

(2) ATP

ATP

ATP

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

PR

EP

AR

AT

OR

IAB

EN

EF

ICIO

S

TEMA 16 10

TEMA 16 11

Fase preparatoria

“Lehninger Principios de Bioquímica", 3ª ed. Nelson, D.L. y Cox, M.M. Omega. 2001.

TEMA 16 12

Fase de beneficios

“Lehninger Principios de Bioquímica", 3ª ed. Nelson, D.L. y Cox, M.M. Omega. 2001.

TEMA 16 13

GLUCOLISIS ANAEROBIA (fermentación láctica)

Glucosa

Piruvato (2)

LACTATO (2)

(2)

(2)LDH

2 ADP + 2 Pi

2 ATP

2

2

•Eritrocitos

•Músculo esq. (ejercicio intenso)

5 Isoenzimas

TEMA 16 14

LA FERMENTACIÓN LÁCTICA ES UN “CIRCUITO CERRADO”

GLUCOSA

2 PIRUVATO

2 LACTATO

2 NAD+

2 NADH

2 ATP

TEMA 16 15

CICLO DE CORI

GLUCOSA

PIRUVATO

LACTATO

2 ATP

Glucógeno

MÚSCULO Sangre

“Sprint”

Glucolisis anaerobia

GLUCOSA

PIRUVATO

LACTATO

6ATP

Glucógeno

HÍGADO

Descanso

“deuda de oxígeno”

Gluconeogénesis

TEMA 16 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 6 CO2 + 6 H2O : ΔG0’ = - 2840 kJ/mol)

TEMA 16 17

FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA

•Levaduras (pan, cerveza)

•Bacterias

Vit. B1

Glucosa

2 ADP + 2 Pi2 ATP

22

TEMA 16 18

REGULACIREGULACIÓÓN DE LA GLUCOLISISN DE LA GLUCOLISIS

TEMA 16 19

GENERALIDADES SOBRE REGULACIÓN DE LAS RUTAS METABÓLICAS

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)

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)

TEMA 16 20

PERFIL ENERGÉTICO DE LA GLUCOLISIS

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

HK

PFK1

PK

TEMA 16 21

REGULACIÓN DE LA GLUCOLISIS (I)

A) HEXOQUINASAS

Músculo: GLUCOSA GLUCOSA-6-PHEXOQUINASA

(Km=0.1mM)

Hígado: GLUCOSA GLUCOSA-6-PGLUCOQUINASA

(Km=10mM)

Hexoquinasa

Glucoquinasa

Su actividad es proporcional a la [Glu] en sangre

Actividad máxima a [Glu] en sangre de 5mM

TEMA 16 22

B) PFK-1

FRUCTOSA-6-P FRUCTOSA-1,6-BP

ATP ADP

ATP

CITRATO Fructosa-2,6-BPAMP, ADP

C) Piruvato quinasa

PEP PIRUVATO

ADP ATP

ATP AcetilCoAÁcidos grasos

Regulación de la glucolisis (II)

Regulación coordinada con

gluconeogénesis

Enzima de etapa limitante

TEMA 16 23

ENTRADA DE OTROS GLÚCIDOS EN LA GLUCOLISIS

1. Lactasa2. Maltasa3. Sacarasa4. Galacto quinasa5. Hexoquinasa 6. Fructoquinasa7. Aldolasa B8. Triosa quinasa9. Glucógeno fosforilasa10. Fosfogluco mutasa

GLUCOSA

GLUCÓGENO

GLUCOSA-6-P

FRUCTOSA-6-P

GLUCOSA-1-P

FRUCTOSA-1,6-BP

GLICERALDEHIDO-3-P

DHAP

MALTOSA

SACAROSA

LACTOSA GALACTOSA

FRUCTOSA

FRUCTOSA-1-P

3

1

2

9

5

GAL-1-P4

6

5

7

10

GLICERALDEHIDO

8

ATP

ATP

ATP

ATP

ATP

GLÚCIDOS DE LA DIETA

GLÚCIDOS INTRACELULARES

TAG

GLICEROL

GLICEROL-3-P

11

12

Ácidos grasos

ATP

NAD+

11. Glicerol quinasa12. Glicerol-3-P-DH

TEMA 16 24

INTOLERANCIA A LA LACTOSA

GALACTOSEMIA

Déficit de Lactasa: Lactosa Glu + Gal

Déficit de enzimas del metabolismo de la galactosa (uridil transferasa, galactoquinasa, UDP-Glucosa epimerasa)

TEMA 16 25

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FIN DE LA FIN DE LA GLUCOLISISGLUCOLISIS