• Author / Uploaded
• Gex

• Categories
• Ciclo del ácido cítrico
• Nicotinamida adenina dinucleótida
• Biomoléculas
• Bioquímica
• Metabolismo

Citation preview

Glucogenogenesis. Se realiza en todos los tejidos pero por su magnitud y significación funcional es realmente importante en hígado y musculo. En hígado el glucógeno alcanza a contener hasta un 6% del peso en glucógeno, en musculo alcanza aproximadamente el 1% de su peso. 1) La primera etapa consiste en la fosforilacion de glucosa a glucosa-6-P por hexo o glucoquinasa. 2) La fosfoglucomutasa cataliza la transferencia del fosfato desde el carbono 6 al 1. Requiere Mg y glucosa-1-6-bifosfato. Forma glucosa-1-P 3) La glucosa-1-P reacciona con uridina trifosfato y genera uridina difosfato glucosa y pirofosfato. Es catalizada por glucosa-1-P-uridiltransferasa. El pirofosfato es hidrolizado por pirofosfatasa, esto hace la reacción irreversible. 4) La glucosa activada de UDPG es transferida a glucógeno prexistente. Cataliza la glucógeno sintasa, requiere 1 estructura polimérica sobre la cual seguir agregando glucosas en posición a 1->4, por lo tanto su acción determina alargamiento lineal. 5) Cuando supera la longitud de 10 residuos glucosa, otra enzima, secciona un segmento terminal de no menos de 6 glucosas para insertarlo mediante enlace 1->6, sobre otra cadena vecina. La enzima es la amilo-a (1-4)->(1-6) glucantransferasa o enzima ramificante. Glucogenina: en ausencia de glucógeno prexistente esta enzima actúa como aceptora de la primera glucosa en unión glucosidica con un resto tirosina. Una vez formada una cadena de 6 a 7 unidades de glucosa luego se continua con la acción de glucógeno sintasa y enzima ramificante. Costo energético: la primera fosforilacion consume 1 molécula de ATP, en la activación interviene UTP y se libera UDP. El UTP es regenerado por ATP, cataliza nucleosido difosfoquinasa. La incorporación consume dos de ATP. A pesar del gasto energético es de importancia ya que con tanta glucosa-6-P aumentaría la osmoticidad, el ingreso de agua por osmosis y la lisis celular. Glucogenolisis: no es la etapa inversa a la glucogenogenesis ya que en esta última hay reacciones irreversibles. 

   

La fosforilasa cataliza la ruptura de uniones a 1->4 por inserción de fosfato en el C1. El P proviene del medio y no de ATP. La enzima libera glucosa-1-P. se detiene 4 restos antes de la próxima unión a 1->6, aquí interviene otra enzima, oligo a (1-4)->(1-4) glucantransferasa que desprende el trisacárido terminal y lo transfiere a una cadena vecina y lo une por unión a 1->4. La enzima a (1-6) glucosidasa produce hidrolisis del enlace a 1-6 dejando glucosa en libertad. Luego la cadena vuelve a ser atacada por la fosforilasa y el proceso se repite La glucosa-1-P es convertida en glucosa-6-P por fosfoglucomutasa. La última etapa es producida por glucosa-6-fosfatasa que libera glucosa libre. La glucosa-6 fosfatasa se encuentra en riñón, hígado e intestino, pero no en musculo. Esto explica porque el musculo no puede liberarla a la circulación. En hígado tiene vital importancia para la regulación de la glucemia.

Glucolisis: o vía de Embden-Meyerhof es un proceso por el cual 1 molécula de glucosa es desdoblada en 2 de piruvato. Puede cumplirse aun en anaerobiosis. Muchos microrganismos realizan esta vía de degradación anaeróbica de glucosa, el proceso es denominado fermentación. Algunos forman lactato (fermentación láctica) y otros producen etanol y CO2 (fermentación alcohólica). En seres aerobios el piruvato continúa su degradación por vía oxidativa hasta H2O y CO2. En ausencia de oxigeno el piruvato es convertido en lactato. “la glucolisis se cumple en el citoplasma” 1 fase: 1- La glucosa es fosforilada por la hexoquinasa I a III. En hígado por la IV regulada por la glucemia. Si se parte de glucógeno la lisis se produce por la fosforilasa y fosfoglucomutasa. 2- Por isomerización la glucosa-6-P es convertida en fructosa-6-P por fosfoglucoisomerasa + Mg o Mn. 3- La fructosa-6-P es fosforilada y forma fructosa-1-6-bifosfato por la enzima fosfofructoquinasa y Mg. 4- Fructosa-1-6-bifosfato es escindida en 2 triosas: gliceraldehido-3-P y dihidroxiacetona-P por 1 aldolasa A. 5- La DHAP es transformada en G3P por triosa-P-isomerasa. 2 fase: 6- Se produce deshidrogenizacion del gliceraldehido, la energía liberada se usa para introducir ortofosfato del medio y formar 1,3-bifosfoglicerato. Actúa la enzima gliceraldehido-3-P deshidrogenasa. Usan NAD y forman acido glicérico-3P y luego de la introducción del fosfato se forma 1-3-bifosfoglicerato. 7- El fosfato de 1-3-bifosfoglicerato es transferido a ADP por acción de fosfoglicerato quinasa. Se produce ATP y 3-fosfoglicerato. Es 1 fosforilacion a nivel de sustrato. 8- El P en posición 3 es pasado a 2 por fosfoglicerato mutasa y Mg. Se forma 2fosfoglicerato. 9- Se produce 1 deshidratación y redistribución intramolecular por 1 enolasa. Se forma fosfoenolpiruvato. 10-El fosfoenolpiruvato transfiere P a ADP. Actúa piruvato quinasa con Mg o Mn. El enolpiruvato se transforma en piruvato. Cuando la disponibilidad de oxigeno es nula el piruvato se reduce a lactato por la lactato deshidrogenasa usando NAD como cofactor. El NADH reducido durante la oxidación del gliceraldehido no puede oxidarse por que por falta de la cadena respiratoria no funciona. La conversión de piruvato a lactato asegura la reoxidacion del NADH y por ende el mantenimiento de la glucolisis. Gasto: en fosforilacion G-6-P y fructosa 1-6-biP piruvato quinasa hay perdida de 2 ATP triosas por lo tanto 4 ATP

Producción: fosfiglicerato quinasa y 1 ATP c/u, hay 2

En síntesis: 2 ATP ganados. 1 ---- 7,3 kcal ganancia.

->>>>

2------14,6 kcal de

Descarboxilacion oxidativa del piruvato. Con aporte de oxigeno el piruvato formado durante la glucolisis es degradado oxidativamente dentro de la mitocondria. Es ingresado gracias a 1 transportador, aquí sufre su primer cambio, por descarboxilacion, pierde su grupo carboxilo, se desprende CO2 y queda 1 resto de 2 carbonos. Esta reacción es catalizada por el complejo piruvato deshidrogenasa.

El complejo piruvato deshidrogenasa es 1 agrupación de 7000 kDa formada por 3 enzimas: piruvato descarboxilasa o E1, dihidrolipoil transacetilasa o E2 y dihidrolipoil deshidrogenasa o E3. Participan 5 coenzimas: pirofosfato de tiamina, acido lipoico, CoA, NAD y FAD. PPT: derivado de tiamina o vitamina B1 Acido lipoico: acido graso de 8 carbonos con grupos sulfhidrilos que se oxidan reversiblemente. CoA: posee estructura nucleotidica. Contiene adenina, ribosa, dos fosfatos, acido pantotenico y b-mercaptoetanolamina. Por acción de la E1 el piruvato pierde el grupo carboxilo y se desprende el CO2, la PPT actúa como aceptora y transportadora del resto de 2 carbonos. Mediante la E2 el residuo se oxida a acetato por perdida de 2 H captados por el acido lipoico. El acetato es transferido a la CoA y se forma acetil-CoA. La E3, oxido ligada a FAD capta los H del acido dihidrolipoico para regenerar acido lipoico. El FADH formado cede los equivalentes a NAD y el NADH se libera al medio. El acetil-CoA posee gran reactividad y participa en distintas transformaciones químicas. El NAD reducido cede sus equivalentes a la cadena respiratoria y genera 3 moles de ATP.

Ciclo de los ácidos tricarboxilicos: el acetil-CoA es intermediario de las reacciones oxidativas. No solo se forma a partir de piruvato, sino por oxidación de ácidos grasos o aminoácidos. Esta vía ocurre dentro de las mitocondrias. El acetil-CoA actúa como alimentador del ciclo. 1- El resto de 2 carbonos del acetil-CoA se une con oxaloacetato, intermediario dicarboxilico para dar citrato, compuesto de 6 carbonos y 3 grupos carboxilos, gracias a citrato sintasa. La hidrolisis del enlace acetil-CoA es fuertemente exergonica. La citrato sintasa es inhibida por ATP.

2- Por isomerización el citrato se convierte en isocitrato. Primero se deshidrata a cisaconitato y luego recupera agua y forma isocitrato. Reacciones catalizadas por aconitasa. 3- El isocitrato es deshidrogenado para formar oxalosucinato. Actúa isocitrato deshidrogenasa, una oxidorreductasa acoplada a NAD y Mg. Su acción aumenta con ADP y disminuye con ATP. Hasta aquí los intermediarios son compuestos de 3 carboxilos, de ahí el nombre del ciclo. 4- La isocitrato deshidrogenasa descarboxila el oxalosucinato para formar alfacetoglutarato. Se libera CO2 y se forma un intermediario dicarboxilico de 5 carbonos. 5- Esta reacción es catalizada por el complejo alfa-cetoglutarato deshidrogenasa. Es similar a la reacción del piruvato. Los productos de reacción son CO2, NADH y a diferencia del piruvato que es acetil-CoA ahora es succinil-CoA, un resto dicarboxilico de 4 carbonos unido a CoA. Es exergonica. 6- La succinil-CoA es convertida por succinato tioquinasa en succinato y CoA. Esta reacción requiere GDP y P. La energía contenida en el enlace se usa para formar GTP. A partir de GTP se puede formar ATP por la enzima nucleosido difosfato quinasa. 7- El succinato es oxidado a fumarato por succinato deshidrogenasa, flavoproteina con FAD como aceptor. La enzima tiene gran especificidad, produce solo el isómero trans. Se encuentra unida a la membrana interna de la mitocondria. 8- Por adicción de agua, el fumarato se convierte en malato, catalizada por 1 liasa llamada fumarato hidratasa, también llamada fumarasa. 9- El malato pierde 2 H y se transforma en oxaloacetato por la enzima malato deshidrogenasa. Usa NAD, es endergonica pero la continua utilización de oxaloacetato la impulsa hacia la derecha. El ciclo se cierra con formación de oxaloacetato. Durante 1 vuelta completa se liberan 2 moleculas de CO2 y 8 atomos de H, 6 son cedidos a NAD y 2 a FAD. Se unen en la cadena a 4 oxigenos liberando 4 moleculas de agua.

A simple vista podríamos decir que es 1 via autocatalitica ya que provee sus propios sustratos. Sin embargo participan compuestos no intermediarios como acetil-CoA, NAD, FAD, GDP, P y H2O. La provisión de estos alimentadores es fundamental para el funcionamiento del ciclo. No hay limitaciones en cuanto a los componentes anteriores excepto con el NADH y el FADH, al reducirse, sus equivalentes son cedidos a la cadena respiratoria, en ausencia de oxigeno el ciclo no se cumple.

El ciclo del acido cítrico es el punto en el cual convergen varias vías. En el se oxidan los acetatos activos, en este sentido se la considera catabólica, pero como puede funcionar de forma anabólica se la considera anfibolica. hay varias encargadas de mantener el

equilibrio, si aumenta la cLconcentración de acetil-CoA activa la enzima piruvato descarboxilasa que produce oxaloacetato a partir de piruvato y fomenta el ciclo. Balance energético de oxidación de glucosa: En anaerobiosis 1 mol de glucosa genera 2 mol de ATP. Con oxigeno el gliceraldehido-3P transfiere sus equivalentes por lanzadera, según el mecanismo utilizado el rendimiento puede ser de 3 ATP (conmutador aspartato-malato) o 2 ATP (para el glicerofosfato). Cada glucosa genera 2 triosas por lo tanto origina 4 o 6 ATP. Descarboxilacion de piruvato: se generan 3 ATP, cada glucosa genera 2 triosas. Por lo tanto 6 ATP Ciclo de Krebs: la producción total es de 12 ATP. Cada glucosa genera 2 acetatos por lo tanto, 24 moles de ATP. En síntesis: 38 moles de ATP x 7,3 kcal ------ 277 kcal La combustión de 1 mol de glucosa libera 686 kcal, por lo tanto el mecanismo tiene un rendimiento de 40%.

Gluconeogénesis: es el proceso de biosíntesis de glucosa a partir de fuentes no glucidicas. Es importante por que hay ciertos tejidos que tienen 1 requerimiento basal de glucosa. No es la vía inversa a la glucolisis, sino que se efectúan desvíos. 1) El piruvato es transformado en oxaloacetato por piruvato carboxilasa (requiere biotina) y ATP, se introduce CO2 del medio para formar un carboxilo 2) El oxaloacetato es convertido en fosfoenolpiruvato por fosfoenolpiruvato carboxiquinasa, libera CO2, GTP es el dador de energía. 3) La fosfoenolpiruvato carboxiquinasa se encuentra en el citosol, pero el oxaloacetato no atraviesa la membrana interna. Este se reduce a malato (malato deshidrogenasa mitocondrial), pasa al citoplasma y es oxidado a oxaloacetato (malato deshidrogenasa citosolica), luego si es transformado en fosfoenolpiruvato. 4) El lactato puede ser reconvertido en piruvato y seguir esta vía. P-enolpiruvato -> 2-P-glicerato -> 3-P-glicerato -> 1,3-P-glicerato -> gliceraldehido-3-P> fructosa-1,6 biP-> fructosa-6-P-> glucosa-6-P -> glucosa.

Es 1 proceso endergonico, requiere gasto de energía. Por cada piruvato se consume 1 ATP por la primer reacción (piruvato carboxilasa), 1 GTP en la etapa de fosfoenolpiruvato carboxiquinasa y otra de ATP para revertir la de 3-P-glicerato quinasa. En síntesis de 1 mol de glucosa se usan 6 de ATP.

El lactato se oxida a piruvato, esta reacción genera NAD ->H, en la cadena respiratoria genera 3 ATP. La oxidación completa de 1 mol de lactato produce 18 ATP (3 lactato, 3 piruvato oxidado, 12 ciclo de Krebs). La energía para 3 moles de glucosa. El oxigeno

consumido durante anaerobiosis se emplea en la re síntesis de glucosa a partir de lactato. Se paga la “deuda de oxigeno”

Interconversion de las hexosas. Metabolismo de fructosa: la fructosa es fosforilada en el C1 por fructoquinasa, usa ATP, se forma fructosa-1-P. esta ultima es escindida entre carbonos 3 y 4 para dar Dgliceraldehido y dihidroxiacetona-P. Cataliza la reacción la aldolasa B. El gliceraldehido es fosforilado a gliceraldehido-3-P por 1 triosaquinasa con ATP. Se forman intermediarios que pueden seguir la degradación por glucolisis, o la formación de glucosa por gluconeogénesis. Una vía alternativa de menor importancia es la fosforilacion en el C6 por hexoquinasa. La fructosa-6-P ingresa directamente en la vía glucolitica. La fructosa se produce a partir de glucosa en 2 etapas: 1) el carbono 1 de la glucosa es reducido por aldol reductasa dependiente de NADPH, se forma sorbitol, 2) la sorbitol deshidrogenasa ligada a NAD oxida al hidroxilo del carbono 2 y produce fructosa. Metabolismo de galactosa: es fosforilada por galactoquinasa. Usa ATP y forma galactosa-1-P. esta reacciona con UDPglu (uridina difosfato glucosa) para formar UDPgalactosa y glucosa-1-P. es catalizada por galactosa-1-P uridiltransferasa. La UDP galactosa es transformada por 1 epimerasa (UDP-galactosa-4 epimerasa) en UDPglucosa. Usa NAD, el UDP-glucosa es intermediario en la síntesis de glucógeno. La glándula mamaria lactante sintetiza galactosa para incorporarla a la leche por un proceso inverso.