Presentación de PowerPoint · ENTRADA DE FRUCTOSA A LA GLUCOLISIS Fructosa es la mayor fuente de...
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GLUCOLISIS
Secuencia de reacciones que convierten glucosa en piruvatoformando ATP.
Condiciones aeróbicas: precede al TCA y la cadena de transporte de electrones.
Condiciones anaeróbicas: músculo activo
Piruvato Lactato + CO2 + H2O
Levaduras
Piruvato Etanol + CO2 + H2O
Los metabolitos intermediarios tienen 3 ó 6 átomos de C
GLUCOLISIS
CH2OH
CH2OH
C = 0
CH2OH
CH2OH
H – C- OH
O O-
C
H – C - OH
CH2OH
O O-
C
C = O
CH3Dihidroxiacetona Gliceraldehído
Glicerato Piruvato
Derivados de glucosa y fructosa6 C
REACCIONES DE LA GLUCOLISIS
HEXOCINASA: Primera utilización de ATP
El grupo OH del C6 de la glucosa lleva a cabo un ataque nucleofílico sobre el fosfato del
ATP en el complejo ATP-Mg++
La hexocinasa es inhibida por ATP libre
Se forma un complejo ATP-Mg++
Sigue un mecanismo Bi Bi al azar y su especificidad esta dada por un cambio conformacional inducido por sustrato (glucosa)
REACCIONES DE LA GLUCOLISIS
FOSFOGLUCOSA ISOMERASA (PGI)
GLUCOSA 6-FOSFATO ISOMERASA
Aldosa
REACCIONES DE LA GLUCOLISIS
FOSFOFRUCTO CINASA (PFK):
Segunda utilización de ATPEsta reacción es similar a la de la hexocinasa.
PFK Cataliza el ataque nucleofílico del grupo OH del C1 de la F6P sobre el fosfato del ATP en el
complejo ATP-Mg
PFK juega un papel central en el control de la glucólisis
ya que cataliza una reacción que determina la velocidad de la ruta.
REACCIONES DE LA GLUCOLISIS
ALDOLASA
Enzima estereoespecífica
Existen dos clasesde aldolasas Clase I: presente en animales y plantasClase II: presente enhongos, algas y algunas bacterias.
Mecanismode
Reacción dela aldolasa
REACCIONES DE LA GLUCOLISIS
TRIOSA FOSFATO ISOMERASA (TIM o TIP)
TIM es una enzima perfecta
TIM posee perfección Catalítica, aquí la velocidad de reacción es controlada por la difusión de la E y su S, esto significa que el producto se forma en cuanto la enzima y el sustrato se encuentran.
REACCIONES DE LA GLUCOLISIS
GLICERALDEHIDO 3-FOSFATO DESHIDROGENASA
FORMACION DEL PRIMER INTERMEDIARIO DE ALTA ENERGÍA
Oxidación del aldehído por NAD+ yFosforilación por Pi
Oxidación del aldehído es unareacción exergónica, por tanto conduce la síntesis del 1,3-bifosfoglicerato
Mecanismo de reacción de la
GAPDH
REACCIONES DE LA GLUCOLISIS
FOSFOGLICERATO CINASA: (PGK)
Primera generación de ATP
La apariencia de la PGK es muy similar a la de la hexocinasa.
Después de la unión del sustrato, la conformación de la enzima
cambia de tal manera que permite que la reacción se lleve a cabo en un medio ambiente libre de agua.
REACCIONES DE LA GLUCOLISIS
Mecanismo de la PGK
Mecanismo secuencial
Ataque nucleofílico del Odel fosfato del complejoADP-Mg++ sobre el fosfatoDel C1 del 1,3 BPG
1,3-BPG + ADP 3PG + ATP
Go’ = -18.8 kJ. Mol-1
GAP + Pi + NAD+ 1,3-BPG + NADH
Go’ = + 6.7 kJ. Mol-1
GAP + Pi + NAD+ + ADP 3PG + NADH + ATPGo’ = -12.1 kJ. Mol-1
REACCIONES DE LA GLUCOLISIS
FOSFOGLICERATO MUTASA (PGM)
Mecanismo de reacción de la Fosfoglicerato mutasa
REACCIONES DE LA GLUCOLISIS
ENOLASA
Formación del segundo intermediario de alta energía
La enolasa forma un complejo con iones divalentes, tales como el Mg++ antes de que el sustrato se una a la enzima.
La enolasa es fuertemente inhibida por el ión floruro así comopor Pi, esta inhibición es el resultado de la unión de estos iones
al Mg++ en el sitio activo, bloqueando la entrada del sustrato.
Mecanismo deReacción de la
enolasa
REACCIONES DE LA GLUCOLISIS
PIRUVATO CINASA (PK) Segunda generación de ATP
PK requiere de cationes mono (K+) y divalentes
(Mg++)
La hidrólisis del PEP tieneun Go’ = -61.9 kJ mol-1
Lo cual significa que es uncompuesto de alta energía.
Mecanismo de reacción de la Piruvato Cinasa
1) Ataque nucleofílico de un átomo de oxígeno del complejo ADP-Mg++ sobreel átomo de fósforo del PEP para formar ATP y enolpiruvato
2) Tautomerización del enolpiruvato a piruvato.
REACCIONES DE LA GLUCOLISIS
Consumo y generación de ATP
Glucosa Glucosa 6-fosfato
Reacción Intercambio ATP/Glucosa
- 1Fructosa 6-fosfato Fructosa 1,6-Bifosfato -1
(2) 1,3 bifosfogliceraldehído(2) 3-Fosfoglicerato + 2
(2) Fosfoenol piruvato Piruvato + 2
Suma +2
REACCIONES DE LA GLUCOLISIS
Durante la glucólisis ocurren 3 tipos de transformacionesquímicas principales
1) Degradación de glucosa a piruvato2) Fosforilación de ADP a ATP por los compuestos
altamente energéticos formados durante la glucólisis3) Transferencia de átomos de hidrógeno o electrones al
NAD+ formando NADH
2 Piruvato
2 Etanol + 2CO22 Acetil CoA 2 Lactato
TCA
4CO2 + 4H2O
Destinos del piruvato
Condiciones anaeróbicas
Condiciones anaeróbicas
Músculo contrayéndose vigorosamente, en eritrocitosy en algunos microorganismos
FERMENTACION ANAEROBICA
HOMOLACTICA (Músculo)ALCOHOLICA (Hígado)
Fermentación homoláctica
Actividad vigorosa, necesidad de ATP y [O2]
LDH enzima altamenteEstereoespecífica.LDH tiene 5 isoenzimas en mamíferos: M4, M3H,M2H2, MH3, H4
FERMENTACION ANAEROBICA
FERMENTACION HOMOLACTICA
LDH
H4 –LDH predomina en tejido aeróbico tal como el músculo cardiaco.
Tiene baja Km para piruvato y es inhibida alostéricamente por altas concentraciones de piruvato.
M4-LDH predomina en tejido anaeróbico tal como el músculo esquelético e hígado.
Tiene alta Km para piruvato y no es inhibida alostéricamente por su sustrato.
Piruvato + NADH Lactato + NAD+
Lactato + NAD+ Piruvato + NADHH-LDH
M-LDH
El lactato formadoes exportado del
músculo y transportadopor la sangre al
hígado dondees convertido
nuevamente a glucosa.
FERMENTACION ALCOHOLICA
Levaduras
Tiamina pirofosfato
TPP Forma cataliticamente Activa de la TPP
Mecanismo de Reacción de la
1) Ataque nucleofílicodel TPP sobre elcarbono carbonilodel piruvato2) Salida de CO2 paragenerar un carbanión estabilizado por resonancia3) Protonación del carbanión4) Eliminación de TPPy liberación del producto
Piruvato Descarboxilasa
Energética de la fermentación
Glucosa 2 Lactato + 2H+ Go’= -196 kJ/mol glucosa
Glucosa 2 Etanol + 2CO2 Go’= -235 kJ/mol glucosa
Eficiencia de la fermentación homoláctica: 31%Bajo condiciones estándar31% de la energía liberada por este proceso es convertida a ATP.
Eficiencia de la fermentación alcohólica: 26%Bajo condiciones estándar
Bajo condiciones no estándar = condiciones fisiológicasambos procesos tienen una eficiencia > 50%
Glucólisis
Es usada para producción rápida de ATP
La producción neta de ATP a través de
fermentación anaeróbica puede llegar a ser 100 veces
más rápida que la fosforilación oxidativa.
Por lo tanto cuando los tejidos tales como el
músculo están consumiendo ATP rápidamente, ellos lo
regeneran casi por completo mediante fermentación
anaeróbica
Control del flujo metabólico en Glucólisis
Los organismos vivos tienden a alcanzar un estado estacionario más que el equilibrio.
El flujo a través de una ruta en estado estacionario esconstante y es generado por pasos que determinan la
velocidad o rapidez de la ruta.Por lo tanto, el control del flujo en una ruta metabólicadepende de:a) Cambios en los requerimientos metabólicos del organismob) Comunicación en toda la ruta de dichos cambios
La habilidad de una reacción para comunicar cambios en el flujo, aumenta conforme la reacción se acerca al equilibrio
Mecanismos que alteran el flujo en una ruta metabólica
1. Control alostérico
2. Modificación covalente
3. Ciclos de sustratos
4. Control genético
Regulación de la Glucólisis
I) Disponibilidad de sustratoII) Pasos intermedios
I) Disponibilidad de sustrato
i) HEXOCINASA ( músculo esquelético) alta Km por hexosasRegulación alostérica
ii) GLUCOCINASA (hígado) baja Km por glucosaNo alostérica
[glucosa] [insulina] síntesis de glucocinasa
iii) FOSFORILASA ModulaciónCovalente (fosforilación)
Alostérica (AMP; músculo esquelético)Hormonal (Adrenalina o glucagon)
HEXOCINASA
Inhibidores Activadores
G6PATP
T6PTPS
Regulada cuando la glucosa 6-P no viene de degradación de glucógeno sino de glucosa que debe ser fosforilada:
Esta enzima no es regulada de manera importantecuando la glucosa 6-fosfato viene de glucógeno como
sucede en el músculo esquelético.
Glucosa
II) Pasos intermedios
FOSFOFRUCTO CINASA (PFK)PIRUVATO CINASA (PK)
En ambas hay modulación alostérica
PFK Activadores Inhibidores
ADP, AMPF1,6-BP
F2,6BPF6PAMPc
Pi, K+, NH+4
ATPPEP
CitratoMg++
Ca++
H+
PK [ATP] [ATP]Ac. Grasos
Acetil CoA
RESUMEN
Los puntos de control son irreversibles
Las reacciones no reguladas están cerca del
equilibrio
El proceso completo es irreversible
OTRAS HEXOSAS EN GLUCOLISIS
Sacarosa Glucosa + Fructosa
Lactosa Glucosa + Galactosa
ENTRADA DE FRUCTOSA A LA GLUCOLISIS
Fructosa es la mayor fuente de energía en dietas que
Contienen grandes cantidades de sacarosa.
Existen 2 rutas metabólicas para la utilización de fructosa
una se lleva a cabo en músculo y la otra en hígado
Dietas con una ingesta de altas concentraciones de
fructosa, pueden depletar al hígado de Pi, lo cual
provocaría una disminución en la [ATP] y por tanto un
aumento en la [lactato] circulando en sangre.
Metabolismo de fructosa
Intolerancia a fructosa
Alta [fructosa 1-
fosfato]
ENTRADA DE GALACTOSA A GLUCOLISIS
Galactosaprincipalconstituyente de la leche y productos lácteos
Galactosemia
Enfermedad genética caracterizada
por la incapacidad para convertir
galactosa en glucosa
ENTRADA DE MANOSA A GLUCOLISIS
Es un epímero de glucosa (difiere en la configuración delC2).
Principal componente de glucoproteínas.