UNIDAD 3 METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS
3.1 Introducción al metabolismo. Comprende una serie de transformaciones químicas y procesos energéticos que ocurre en el ser vivo. Se requieren de enzimas. Sus funciones esenciales:
Obtener energía química de la degradación de nutrientes Convertir las moléculas nutrientes en precursores Sintetizar las macromoléculas biológicas necesarias para la célula Sintetizar o degradar biomoleculas, necesarias para ciertas funciones celulares
Ruta metabólica: conjunto de reacciones químicas y enzimáticas.
3.1.1 Categorías del metabolismo. Se clasifican en 2 categorías: Catabolismo: conjunto de reacciones por las que la célula degrada los nutrientes. Proceso oxidativo. Energía generada en forma de fosfatos de alta energía o de equivalente reductores. Reacciones exotérmica. Anabolismo: Anabolismo: sintetisis sintetisis de los compuestos compuestos que constituyen constituyen la estructura estructura y la maquinaria maquinaria celular. celular. Energía requerida, subministrada por el catabolismo. Reacciones exergonicas. Anfibolismo: Anfibolismo: actúa como como enlace enlace entre las vías anabólicas anabólicas y catabólicas. catabólicas. Poseen Poseen metabolitos metabolitos que son productores catabólicos y sustrato para vías de síntesis. Las moléculas reaccionantes, intermediarios y productos se denominan metabolitos o también intermediario metabólicos. Metabolismo intermediario: reacciones relacionadas con el almacenamiento y generación de energía metabólica y con el empleo de esa energía en la biosíntesis de compuestos de bajo peso molecular y compuestos de almacenamiento de energía.
UBICACIÓN DE LAS VIAS EN TEJIDOS Hígado Musculo esquelético Corazón cerebro
B-oxidacion, glucogenolisis, glucogénesis Glucolisis, B-oxidacion B-oxidacion, ciclo del acido cítrico Glucolisis, ciclo del acido cítrico.
3.1.2 Las tres etapas del metabolismo. Nivel 1: interconversion de los polímeros y los lípidos complejos con los intermediarios monomericos Nivel 2: interconversion de los azucares monomericos, los aminoácidos y los lípidos con los compuestos orgánicos aún más sencillos Nivel 3: degradación final hasta compuestos inorgánicos como CO2, H2O y NH3, o la síntesis a partir de los mismos.
3.1.3 Principales pasos metabólicos. 3.2 Glucólisis. Proceso mediante el cual una molécula de glucosa es transformada en dos moléculas de piruvato, que posteriormente se transformara en acetil Co-A. Consta de 10 reacciones agrupadas en dos fases 1- fase preparativa: no es oxidativa y además no se produce ATP, si no que se consumen 2moleculas de ATP por cada glucosa 2- fase de obtención de energía: se oxida el NAD, que se transforma en NADH+ H y se forman 4 moléculas de ATP por transferencia de grupo fosfato al ADP. La glucolisis anaerobia (como la aerobia) da lugar a piruvato, pero luego el piruvato se reduce, de manera que no se produce una oxidación neta de la glucosa. En células eucariotas, la glucolisis se produce en citosol, y qu en la mitocondria tiene lugar la ulterior oxidación del piruvato. En la fase de generación de energía, se lleva a cabo una fosforilación a nivel de sustrato, es decir, la transferencia de un grupo fosforilo desde un compuesto de energía super elevada al ADP para dar ATP. La fosforilación oxidativa es la síntesis de ATP impulsada por el transporte electrónico.
3.2.1 Reacciones de la vía glicolítica. 1era fase: GASTO DE NERGIA Reacción 1: Glucosa a Glucosa-6-fosfato. Se fosforila en el C6 para activar a la molecula. Es una reacción irreversible y esta catalizada por la enzima hexoquinasa. Constituye el primer punto de control de la ruta, es inhibida por altas concentraciones de G6P. Reacción 2: G6P a F6P. Reacción reversible de isomerización de aldosa a cetosa por la enzima fosfoglucoisomerasa.
Reacción 3: F6P a F-1,6-BiP. Reacción irreversible, catalizada por la enzima fosfofructoquinasa. Segundo punto de control de la glucolisis, cuando las concentraciones de ATP son altas, esta enzima se inhibe, también esta controlada por la secuenciación de citrato. Reacción 4: F-1,6-BiP a dihidroxiacetona fosfato(DHAP) + glicraldehido-3-fosfato (G3P). la enzima que cataliza esta reacción es la fructosa bisfosfato aldolasa. Reacción 5: Isomerización de la dihidroxiacetona-fosfato (DHAP) que se transforma en otra molécula de gliceraldehido-3-P en una reacción reversible. Catalizada por la triosa-fosfato
isomerasa. 2da fase: Ganacia de energía Reacción 6. D-Gliceraldehido-3-P (G3P) a 1,3-Bifosfoglicerato. Se trata de una oxidación que requiere por tanto una reducción. Catalizada por la fosfogliceraldehido deshidrogenasa. Reacción 7. De 1,3-Bifosfoglicerato a 3-fosfoenolpiruvato.Cesión de 1 grupo fosfato del 1,3Bifosfoglicerato al ADP (genera ATP. 1ª fosforilación a nivel de sustrato). Catalizada por la
fosfoglicerato quinasa. Reacción 8. Isomerización del 3-fosfoglicerato para dar 2-fosfoglicerato. Catalizada por la
fosfoglicerato mutasa. Reacción 9: 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato (PEP). Catalizada por la enolasa. Reacción 10: de PEP a Piruvato. Tercer punto de control, pues es activada por la fructosa-1,6bifosfat y AMP. Catalizada por la piruvato quinasa, la enzima requiere de Mg+ y K+
DESTINO METABOLICOS DEL PIRUVATO
3.2.2 Balance global de la vía glucolítica. Glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2Pi 2 Ácido pirúvico + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP
3.2.3 Regulación de la glucólisis. El flujo está regulado por los niveles de ATP La regulación se realiza en las 3 reacciones irreversibles y muy exergonicas Las enzimas implicadas son: hexoquinasa, pfk-1 y la piruvato quinasa. La exoquinasa. Se inhibe por su producto (G6P). la isoenzima de hígado se inhibe por G6P La PFK-1. Enzima alosterica con efectores positivos (AMP,ADP y F-2,6-dP) y efectores negativos (ATP, citrato). La piruvato quinasa. Enzima alosterica, con un efector positivo (F-1,6-diP) y el ATP como efector negativo. Regulación hormonal: Al aumentar la glucosa en sangre, por la insulina Concentraciones altas de glucagón
3.2.4 Entrada de otros azúcares en la vía glicolítica. Lactosa-glucosa-gliceraldehido 3P Maltosa—glucosa —G6P Sacarosa —fructosa —F6P Manosa--manosa-6P —F6P Galactosa —galactosa 1P —G6P
3.3 Gluconeogénesis. Es la formación de moléculas nuevas de glucosa a partir de precursores que no son hidratos de carbono, se producen principalmente en el hígado Satisface las necesidades corporales de glucosa cuando en el dieta no se dispone de suficientes carbohidratos. Determinados tejidos necesitan un aporte continuo de glucosa:
Cerebro: depende de glucosa Eritrocitos: utilizan glucosa como único combustible. Cualquier metabolito que pueda ser convertido a piruvato oxalacetato puede ser un precursor de glucosa.
Localización tisular Hígado 90% y riñón 10% son los órganos donde principalmente se lleva a cabom En cerebro, musculo esquelético y musculo cardíaco tiene lugar pero muy poco
Localización celular En citosol
3.3.1 Reacciones de la gluconeogénesis.
3.3.2 Sustratos de la gluconeogénesis. 3.3.3 Regulación de gluconeogénesis
De piruvato a oxalacetato por la enzima piruvato carboxilasa De oxalacetato a PEP catalizada por la enzima PEP caboxiquinasa De fructosa-1,6-Bifosfato, catalizada por la fructosa-1,6-bifosfatasa De G6P a glucosa, catalizada por la enzima glcosa-6-fosfatasa.
Por hormonas: insulina, adrenalina, glucagon
3.4 Metabolismo de Glicógeno. 3.4.1 Degradación del Glicógeno. 3.4.2 Biosíntesis del Glicógeno. 3.4.3 Regulación. 3.5 Obtención de glucosa por el ciclo de Calvin. 3.5.1 Reacciones del ciclo de Calvin. 3.5.2 Regulación. 3.5.3 Foto respiración y el ciclo C-4. 3.6 Vía de las pentosas fosfato. 3.6.1 Balance energético. 3.6.2 Regulación de la vía de las pentosas fosfato
