GLUCÓLISIS La glucólisis es un conjunto de reacciones que transforman la glucosa en piruvato. Es una vía casi universal. La glucólisis es una vía íntegramente citosólica. Se distinguen partes! "Entrada de glucosa de todas las c#lulas. So$re todo a m%sculos e &ígado. Es el primer punto de control de la vía. "Una ve' &a entrado dentro del &epatocito! Se puede estructurar en ( etapas! ). *asar de Glucosa a +ructosa"),-"difosfato. +ructosa"),-"difosfato. (. *asar de +ructosa"),-"difosfato a di&idroiacetona di&idroiacetona / gliceralde&ido. La primera fase es una fase de alteración química química para dejar la mol#cula mol#cula %til para la c#lula. *rimera fase de la glucólisis ). La glucosa se fosforila en el alco&ol por la &eoquinasa. La &eoquinasa une el fosfato del 01* mediante un enlace fosfo#ster / la transf transform orma a en Glucos Glucosa"a"-"fo "fosfat sfato. o. La Glucos Glucosa"a"-"* "* est2 est2 prepa preparad rada a para los proc proces esos os que que co cont ntin in%an %an en la gluc glucól ólis isis is.. La fosf fosfori orila laci ción ón trans transfor forma ma ) mol#cula mol#cula neutra en una mol#cula mol#cula cargada negativam negativamente ente.. 3ace que a&ora, la glucosa"-"* no pueda volver a salir por la mem$rana de$ido a su carga negativa. (. 0 la c#lula no le gusta la forma aldosa / &ace la forma cetosa 4+ructosa"-"*5. 4+ructosa"-"*5. Es reali'ado por la fosfoglucosa isomerasa. . Implica la adquisición de un segundo fosfato que va a parar al C) / forma forma la fructosa") fructosa"),-"$i ,-"$isfosfat sfosfato. o. Lo rel relai'a ai'a la fosfofructoq fosfofructoquinas uinasa") a") 4*+6")5. 4*+6")5. La fructo fructosa" sa"),),-"$i "$isfo sfosfa sfato to es comple completam tament ente e sim#tr sim#trica ica.. La *+6") *+6") es un en'ima clave en la glucólisis. 7. La fructosa"),-"$isfosfato se parte por la mitad / da dos mol#culas 4di& 4di&id idro roi iac acet eton ona"f a"fos osfa fato to48 4830 30*5 *5 / glic glicer eral alde de&i &ido" do"" "fo fosf sfat ato o 4G* 4G*55 55.. La glucólisis se da a partir del gliceralde&ido""*. El equili$rio est2 despla'ado &acia &acia la di&idr di&idro oiac iaceto etona"f na"fosf osfato ato.. Sólo Sólo un 9: es Glice Gliceral ralde& de&ido" ido""* "*.. La desa desapar paric ició ión n co cont ntín ínua ua de G* G* tran transfo sform rma a la 830* 830* en G*. G*. 1odo ac aca$ a$a a siendo G*. Segunda fase de la glucólisis 0 part partir ir del del G* G* co comi mien en'a 'an n las tran transf sfor orma maci cion ones es que que dan dan luga lugarr a *iruvato 4*/r5 4reacciones de oidación5. ). La primera reacción es que el en'ima Gliceralde&ido"" +osfatodes&idrogenasa oida el grupo alde&ido a 2cido 4gasta un ;08, que se reduce a ;0835. *roduce un en'ima que es capa' de incorporar un fosf fosfat ato o al 2c 2cid ido o ca car$ r$o oíli ílico co co corrres espo pond ndie ient nte. e. Se for forma un #ster ster.. La
fosforilación a nivel de sustrato se consigue porque &a/ 01* con un fosfato /a activado. (. El ),"LISIS ES1E?UI=@A1BIC= 8E L0 GLUCÓLISIS Glucosa (*i ( 08* ( ;08 ( */r ( 01* ( ;083 ( 3 ( 3(= La glucólisi es una vía que transforma la glucosa en */ruvato /, a su ve', reduce ( ;08 del citosol a ;083 / usa ( 0dp para formar ( 01*. La c#lula en cuanto puede, transforma otros monosac2ridos a mol#culas que est2n en la vía de la glucólisi. +ructosa Se encuentra en el a'%car, se meta$oli'a seg%n! D En el &ígado! la fructosa se transforma en fructosa")"*. Se gasta ) 01* que pasa a 08*. Lo reali'a la fructoquinasa. La fructosa")"* es degradada por una aldolasa, que da lugar adi&idroiacetona"* / a gliceralde&ido. El gliceralde&ido es fosforilado con gasto de 01* a G*. Se produce el mismo rendimiento que en la glucosa. D En el tejido adiposo! la fructosa es fosforilada a fructosa"-"* a partir de la transformación de 01* a 08* por la &eoquinasa. La &eoquinasa tiene muc&a menos anidad por la fructosa que por la glucosa. *or eso, en el &ígado, la &eoquinasa fosforila glucosa. En el tejido adiposo la &eoquinasa 4365 act%a so$re la fructosa porque no &a/ tanta glucosa. Galactosa La galactosa se fosforila en Gal")"* / se gasta 01* que pasa a 08*. Lo &ace la galactoquinasa. La Gal")"* es transferida al Uridindifosfoglucosa 4U8*glucosa5, que es la forma activada de laglucosa, por la Gal")"*" uridiltransferasa / se genera U8*galactosa / se li$era Glucosa")"* 8espu#s se transforma la Glucosa")"* en Glucosa"-"* mediante la fosfoglucomutasa. *ara que el circuito funcione correctamente, &a/ que regenerar U8*glucosa. 3a/ una epimerasa que retransforma U8*" galactosa en U8*glucosa. La galactosa rinde igual que la glucosa.
BEGUL0CIÓ; 8E +=S+=+BUC1=?UI;0S0 3a/ tres posi$les reguladores de la glucólisis! D 3eoquinasa! no puede ser porque tam$i#n se regula la síntesis de glicerol, la síntesis de glucógeno4G")"*5, la síntesis de ri$osa"9"*. La &eoquinasa es sensi$le al eceso de Glucosa"-"*. D +osfofructoquinasa")! la reacción que produce es fructosa"),-"$isfosfato. La *+6") es sensi$le a la concentración celular de mol#culas como 01* 4efecto negativo so$re el en'ima5 / por niveles elevados del citrato 4efecto negativo5. Se activa alost#ricamente cuando &a/ muc&o 0@* 4efecto positivo5, la fructosa"(,-"$isfosfato 4activador positivo, se fa$rica a partir de fructosa"),-"$isfosfato 4) millón de veces m2s55, provoca que cuando &a/ poco, se active la *+6"). D La *+6"(F+<* 4fosfo$isfostato fosfatasa5 fosforila +-* a +"(,-"*( / tam$i#n la puede desfosforilar. La actividad del en'ima *+6" (F+<*fosfatasa es regulada por fosforilación mediante laserinquinasa, de forma que cuando se fosforila, se aumenta la actividad fosfatasa / se disminu/e la actividad quinasa. La serinquinasa se activa indirectamente por incrementos de glucagón. Se une a receptores de la mem$rana / se emite una seal. El glucagón se activa cuando la concentración de glucosa desciende muc&o. 1odo el mecanismo est2 diseado para que el en'ima sepa que &a/ menos glucosa en sangre. La *iruvato ?uinasa es un en'ima que se regula de muc&as formas diferentes. Se regula de forma alost#rica, siendo in&i$ida por altas concentraciones de 01* / altas concentraciones de 0lanina. Elpiruvato se puede transformar en 0lanina por una transaminasa. La disponi$ilidad de +ructosa"),-"$isfosfato activa la piruvato quinasa. Cuando &a/ muc&a +ructosa"),-"$isfosfato, se a$re la llave de la *iruvato quinasa / se meta$oli'a correctamente. Los mamíferos tam$i#n fa$rican diversos isoen'imas de piruvato quinasa que se epresan de forma diferente seg%n el órgano. 3ígado.................. L *iruvato quinasa.
@%sculo................. @ *iruvato quinasa. La forma &ep2tica es regula$le por fosforilación 4in&i$e5. La proteína responsa$le es la proteína quinasa 0, que es activa$le por niveles altos de glucagón circulante. Los genes que codican la piruvato quinasa son regula$les en su epresión, de forma que dietas mu/ elevadas en car$o&idratos, levan a un incremento en el mB;0 que codica la piruvato quinasa. La piruvato quinasa est2 controlada de forma alost#rica, por la transcripción g#nica / por fosforilación. El &ígado tiene un en'ima capa' de fosforilar glucosa 4glucoquinasa5. Se caracteri'a porque su 6m es aproimadamente 9 m@, mientras que la &eoquinasa la tiene de H) m@ / no es in&i$i$le porGlucosa"-" +osfato. Cuando la concentración de glucosa es elevada, la glucosa es fosforilada por la &eoquinasa, pero cuando la glucosa eterior su$e a )H")( m@, &a/ un en'ima que funciona por encima de su 6m, porque pasa del freno que es la Glucosa"-"+osfato. La entrada de Glucosa en la c#lula no es por difusión pasiva, pero no requiere energía. Se produce un transporte pasivo. Estos transportadores est2n en la mem$rana celular. 8esde el punto de vista estructural, tiene )( dominios transmem$rana. Son amino2cidos &idrofó$icos. Eisten diferentes tipos de transportadores de glucosa 4GLU1nJ donde n es un n%mero que dene el tipo de transportador5. 3a/ diferencias funcionales en los diferentes GLU1. GLU1)FGLU1! est2n pr2cticamente en cualquier c#lula de mamífero. 1ienen una 6m de ) m@. Si se considera que los niveles de glucemia pueden ser de 79"9 m@, transportan glucosa sin ning%n pro$lema. 3a/ otros transportadores como los GLU1(, que tienen una 6m de )H"(H m@ para la glucosa. Sólo eiste en el &ígado o c#lulas $ del p2ncreas. Son importantes cuando &a/ cantidades mu/ grandes de glucosa. *or eso, el GLU1( est2 en el &ígado, porque es el órgano recaptador de glucosa. El p2ncreas responde produciendo insulina gracias a que el GLU1( se vuelve activo. Las c#lulas &acen con el piruvato, energ#ticamente, transformarlo en! ). Etanol 4Et=35. (. Lactato . 0cetil Co"0! vía aeró$ica. Las levaduras producen Et=3 en dos reacciones! Las levaduras lo &acen para regenerar el ;08 que pasando glucosa a piruvato. El paso de piruvato a lactato ocurre en microorganismos cuando no &a/ =(. Se catali'a por la lactato des&idrogenasa o$ligación que una mol#cula de ;083 regenera una mol#cula seguir &aciendo la glucólisis.
consumieron / mamíferos / tiene como de ;08 para
El piruvato, en la ma/oría de c#lulas, con =(, lo transforman en 0cetil Co" 0. Supone una descar$oilación / gasta una mol#cula de ;08, que pasa a ;083. Estos procesos est2n catali'ados por un complejo multien'im2tico 4 diferentes proteínas, que se asocian dentro de la c#lula para llevar a ca$o esas reacciones de forma mu/ efectiva! piruvato des&idrogenasaJ que no es citosólica, sino que est2 en la matri' mitocondrial 4de$e atravesar la mem$rana eterna 4poco selectiva5 / la interna 4mu/ selectiva555. C=@*=;E;1E *iruvato des&idrogenasa 4E)5 8i&idrolipiltransacetilas a 4E(5
GBU*= *B=S1A1IC= 1iaminpirofosfato 41**5 Lipoamida
+U;CIÓ; 8escar$oilasa del piruvato =ida el &idroiacil 4forma el enlace acil so$re un 2tomo de a'ufre5 / lo transere al Co"0 =idar lipoamida
83L* +08 des&idrogenasa 4E5 El procedimiento que sigue es el siguiente! ). E) transforma en acetalde&ido a &idroitiaminpirofosfato. (. El &idroitiaminpirofosfato es transferido a E(. 1iene un grupo disulfuro que es el receptor del &idroiacilo / lo va a unir covalentemente a ) S /, despu#s, lo transere al 0cetil Co"0. .La lipoamida &a quedado reducida / no puede coger &idroiacilo. 3a/ que recargar el enlace disulfuro. El +083 se oida a +08, que provoca que el ;08 se redu'ca a ;083. En E. Coli &a/ (7 E), (7 E( / )( E. La ventaja de ese complejo es que el tr2co de su$stratos / productos est2 optimi'ado. Este complejo requiere 9 en'imas diferentes 41**, Lipoamida, +08, ;08 / Co"05. 8e estos 9 en'imas, 7 son o contienen vitaminas! 1iamina......<) >cido pantot#nico 4Co"05. ;icotinamida 4;085. Bi$oKavina 4+085. El complejo se regula por producto de forma negativamente, por ;083 / por acetil Co" 0. 1am$i#n es sensi$le a la carga energ#tica de la c#lula. ;iveles elevados de 0@* son activadores / niveles elevados de G1* son in&i$idores. La fosforilación tam$i#n lo regula / es regulada por la insulina.
Ciclo de 6re$s 1am$i#n se llama ciclo de los 2cidos tricar$oílicos o ciclo del citrato. Es una vía mu/ importante que ocurre en la matri' mitocondrial. Es un mecanismo que incorpora el 0cetil del 0cetil Co"En'ima"0 so$re un oaloacetato / resulta en la eliminación de ( C m2s oidados 4C= (5, a epensas del paso de algunas mol#culas de ;08 a ;083 / de +08 a +083. Es un proceso central en el meta$olismo de car$o&idratos / de lípidos / de muc&os amino2cidos. Las reacciones que implica el ciclo de 6re$s son! "Una mol#cula de 0cetil Co"0 se incorpora en una mol#cula de oaloacetato, dando el 2cido cítrico. La condensación se da por el en'ima citratosintasa. Esta reacción tiende &acia la incorporación de 0cetil Co"0 incluso en concentraciones mu/ pequeas. "El citrato tiene un =3 central, que se transere a un C ad/acente mediante la aconitasa. Se forma un intermedio, que es el cis"aconitato. Es una reacción de des&idratación, seguida de re&idratación. El agua que entra, entra en el otro C involucrado en el proceso. "El isocitrato se des&idrata formando ;083 por la isocitrato des&idrogenasa. 8a lugar al oalosuccinato 4es químicamente inesta$les porque es un $"ceto2cido 4descar$oilan mu/ f2cilmente5 / un a"ceto2cido, / pierde el car$oilo de la posición $ / pasa de - a 9 C5. 8a lugar al a" cetoglutarato. "El a"cetoglutarato, mediante la a"cetoglutarato des&idrogenasa, es descar$oilado, reduciendo un ;08, / se genera succinil co"0. Se trata de la misma reacción que reali'a la piruvato des&idrogenasa. El a"cetoglutarato es un complejo proteico con 7 amino2cidos / 9 coen'imas. "La &idrólisis del tio#ster 4succinil Co"05, se acopla a la síntesis de una mol#cula de G1* a partir de G8*. Lo &ace la Succinil Co"0 sintetasa5. El G1* est2 informando a la piruvato des&idrogenasa de como va el meta$olismo. El G1* pasa a 01* gracias a la nucleósidodifosfoquinasa! Lo que queda del ciclo, sirve para regenerarel oaloacetato. El succinato con grupo ceto, da lugar a un oaloacetato. Se va a oidar este C a cetona. Se &ace introduciendo ) do$le enlace entre los C centrales del succinato mediante la succinato des&idrogenasa. Se reduce +08 a +083(. Es el %nico en'ima que est2 en la mem$rana interna mitocondrial. Se relaciona con la cadena de transporte de electrones. Se forma el 2cido fumaral. "El fumaral es &idratado por la fumarasa, que es estereoespecíca. +orma la L"@alato, que es oidada a cetona para dar oaloacetato mediante la malatodes&idrogenasa, que reduce ;08 a;083. <0L0;CE ES1E?UI=@A1BIC=
La energía sale cuando las formas reducidas de +083( / ;083 van a la cadena de transporte de electrones. Cada ;083 rendir2 (9 / cada +083(, ) 9. El ciclo de 6re$s no requiere = ( en ning%n lado. Sólo se necesita para regenerar +08 / ;08. Es un mecanismo anaeró$ico. Los Car$onos que entran en el ciclo de 6re$s no son los mismos que salen en forma de C=(. BEL0CIÓ; 8EL CICL= 8E 6BE
Estos Car$onos pueden venir de glucosa / pueden rellenar componentes del ciclo de 6re$s. 8ota a la c#lula de un mecanismo que permite retroceder la glucólisis a trav#s de *E*. El */ruvato puede pasar a =00 / luego a *E* invirtiendo un poco de energía. BEGUL0CIÓ; 8EL CICL= 8E 6BE
(. La a"cetoglutaratodes&idrogenasa 4oida citrato en a"cetoglutarato5 / la succinil co"0 des&idrogenasa 4oida a"cetoglutarato en succinato5 tam$i#n se in&i$en por concentraciones elevadas de ;083. . La regulación denitiva es si &a/ o no acetil co"0 disponi$le. La capacidad del ciclo suele venir dada por la cantidad de acetil co"0. Miene regulada por la actividad de la piruvatodes&idrogenasa 4desde el punto de vista de la glucosa5. La piruvato des&idrogenasa puede ser regulada por su producto 40cetil co"0 / ;0835. Un incremento en los triglic#ridos da un aumento en 0cetil co"0. La piruvatodes&idrogenasa, nota que &a/ muc&o acetil co"0 / deja de gastar glucosa como fuente energ#tica .Se activa cuando &a/ muc&a concentración de 0@* / se in&i$e por altos niveles de G1*. Los altos niveles de G1* son captados como &iperactividad de$ido al ciclo de 6re$s. La fosforilación tam$i#n in&i$e la actividad piruvatodes&idrogenasa. El acetil co"0 es un producto de degradación de los 2cidos grasos / de los esqueletos 2cidos car$onados. Cuando &a/ un ecesode 0cetil co"0, se frena el uso de glucosa para fa$ricar 0cetil co"0 porque los diferentes órganos de un animal son diferentes meta$ólicamente. La forma de o$tener energía es diferente. 3a/ órganos que pueden o$tener energía usando acetil co"0, productos de aprovec&amiento de acetil co"0 4cuerpos cetónicos5. =tros tejidos son mu/ dependientes de glucosa / se avienen mu/ mal a otras mol#culas. Ej! cere$ro. Siempre que se pueda evitar malgastar Glucosa, se evitar2, usando com$usti$les alternativos. El ac%mulo de 0cetil co"0 informa a la piruvatodes&idrogenasa de que se acumula acetil co"0. Esto provoca que no se use m2s glucosa para formar 0cetil co"0, porque &a/ órganos glucosadependientes. Ciclo del Gl/oilato Es una variante del ciclo de 6re$s que se da en algunos tejidos vegetales. Introduce materia neta en el sistema. Es menos oidativo que 6re$s. Sólo tiene ( reacciones etras a 6re$s. 0 partir del isocitrato es diferente. La isocitratoliasa rompe la mol#cula de isocitrato en succinato / gl/oilato. El gl/oilato act%a como receptor de un segundo 0cetil co"0 / da una mol#cula de 7 C, que es el malato. El malato se oida por la malatodes&idrogenasa a oaloacetato.
*uede fa$ricar succinato a partir de ( mol#culas de 0cetil co"0. El succinato puede dar por sí mismo =00. El =00 puede dar lugar a *E*, que en %ltima estancia, puede regenerar gucosa. Los animales no lo pueden &acer. Ej! semillas vegetales meten 0cetil co"0 de sus reservas lipídicas en los glioisomas / aca$an &aciendo glucosa. Los Car$onos que entran por el acetil co"0 son diferentes a los que salen por C=(. El primero que se pierde es $ / el segundo es a.
En ) ciclo de 6re$s, ninguno de los Car$onos del 0cetil co"0 se pierde en C=( O en el segundo cicloP Energ#ticamente! En un organismo aeró$ico, los electrones que se desprenden del ;083 / +083( se utili'an para respirar. El ;083 / +083 transeren electrones al =ígeno / forman 3(= 4=( reducido5 / forma energía.
