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5. Analizar la importancia de la glicolisis en el organismo 

Funciones de la glicolisis

La glucosa, base de muchos polisacáridos tiene un papel en el metabolismo de los hidratos de carbono RUTAS RELACIONADAS CON LOS MONOSACARIDOS *Ruta catabólica : glucolisis ruta degenerativa de la glucosa que sirve para obtener energía en esta molecula y también en otras hexosas y monosacáridos Rutas degradables más importante procesa de glucosa e hidroliza monosacáridos  Aprovecha la glucosa para la obtención de energía para la célula  Proceso oxidativo de la glucosa mediante su degradación para llegar al piruvato o para su fermentación o bien sea para el acido láctico Para obtener energía → alimentos (vitaminas, proteínas, celulosa, carbohidratos) Estos alimentos mediante procesos metabólicos se transforman gracias a la glucolisis para obtener energía. Los musculos necesitan energía y reservas de glucosa para realizar actividades a través de las moléculas de ATP ( ruptura de la glucosa) Fuente de control metabolico para mantener la homeostasis en el organismo: 2 fases en la que se divide la glucolisis Preparativa Implica la transformación y escisión de la glucosa en dos triosas fosfato, el gliceraldehido-3- fosfato, entre las cuales existe un equilibrio, en estafase se produce un cambio energético: dos moléculas de ATP por molecula de glucosa. La finalidad de esta fase es de activar y preparar las moléculas de glucosa, para su posterior procesamiento.

Beneficios ó rendimiento energetico Implica la transformación de la molecula gliceraldehido- 3- fosfato en piruvato. Mediante unas serie de reacciones que libera energía, se obtienen 4 molecula de ATP y dos de NADH + H+ por molecula de glucosa, por lo que se libera mas energía que la gastada en la fase prepararoria lo que da una ganancia neta de 2 ATP y 2 NADH + H+ por molecula de glucosa, esta fase de rendimiento se produce dos veces por cada molecula de glucosa que se hidroliza, ya que en cada una de las vueltas se metaboliza una de las

dos triosas fosfato en las que se escindió la glucosa. FUNCIONES DE LA GLUCOLISIS: La generación de moléculas de alta energía ( ATP Y NADH), fuente de energía celular procesos de respiración aerobia y anaeróbica Glucólisis anaerobia Llamada también vía de la fermentación, se produce en órganos anaerobios como el músculo donde se produce ATP solo por fosforilación oxidativa a nivel de sustrato, se genera dos NAD+ y dos piruvato. Es posible gracias a que la glucosa es el único compuesto que se oxida en ausencia de oxígeno (O2), sucede en dos fases; la fase de las hexosas o de inversión de energía en donde se consumen dos ATP y la fase se las triosas o de producción energética en donde se forman cuatro moléculas de ATP por fosforilación a nivel de sustrato, hay una oxidación ligada al NAD+ que genera dos NADH y se producen dos piruvato Glucólisis Aerobia Es el mismo proceso, la diferencia es que hay presencia de oxigeno asi que al final de la reacción se producen dos ATP dos NADH y dos piruvato, así cada piruvato se convierte en Acetil-S-CoA por descarboxilación oxidativa para producir ATP en el ciclo de Krebs. NOTA : En las primeras investigaciones de la glucolisis quedo manifiesto que la fermentación en levaduras era similar a la degradación de glucógeno en el musculo. Fue evidente que cuando un musculo se contrae en un medio anaerobio, esto es, uno a partir del cual se excluye el oxígeno, el glucógeno desaparece y aparece lactato; cuando se admite oxígeno, tiene lugar la recuperación aerobia, y ya no se produce lactato. No obstante, si ocurre contracción en condiciones aerobias, no hay acumulación de lactato, y el piruvato es el principal producto terminal de la glucolisis. El piruvato se oxida más hacia CO2 y agua (fig. 18-1). Cuando hay carencia de oxígeno, la reoxidacion mitocondrial de NADH formado durante la glucolisis esta disminuida, y el NADH se reoxida al reducir piruvato a lactato, de modo que se permite que proceda la glucolisis (fig. 18-1). Si bien la glucolisis puede ocurrir en condiciones anaerobias, esto tiene un precio, puesto que limita la cantidad de ATP formado por cada mol de glucosa oxidada, de modo que debe metabolizarse mucho mas glucosa en condiciones anaerobias que en condiciones aerobias. En levaduras y algunos otros microorganismos, el piruvato formado en la glucolisis anaerobia no se reduce a lactato, sino que se descarboxila y reduce a etanol. 

La generación de piruvato que pasa el ciclo de Krebs como parte de la respiración aerobica.

6. Dada una serie de condiciones fisiológicas o experimentales, predecir cómo se llevará a cabo la glicólisis. 

Mecanismo de regulación enzimas reguladoras, regulación: Por sustrato, alosterismo, y hormonal.

niveles

de

La regulación del mecanismo de la glicolisis, van a estar presentes en las reacciones de la glicolisis ó glucolisis Donde se produce? En las células de todos los organismos, cual es la finalidad? Obtener energía obtener ATP Ya sea por sustrato: puesto que el principal sustrato de la glicolisis es la glucosa y el tejido muscular y adiposo controlan esta vía por disponibilidad de sustrato Por alosterismo: que son las enzimas que actúan en las reacciones de la glicolisis y gluconeogénesis, siendo la hexoquinasa, fosfofructoquinasa 1 y el piruvato quinasa Otro conjunto de procesos regulaores son iniciados en el exterior de la celula por las hormonas insulina y glucagón que señalan la presencia de demasiada o poca glucosa en la sangre Como empieza? Cuando comemos esos carbohidratos se van a procesar se van a metabolizar y muchos de ellos van a formar glucosa que va a entrar a las células va ser fosforilada y se va a convertir en glucosa 6-p( porque se produce esta fosforilación? Para que la glucosa ya no pueda salir de la celula quede atrapada en la celula) cuales van a ser las enzimas? Diferencia es el lugar donde actua Hexoquinasa (se encuentra en todas las células) y glucoquinasa (hígado y páncreas) (por ser quinasas utilizan ATP) ATP y una ves que se utiliza te quedas con ADP. Una ves formado la glucosa 6-p se va a convertir ( por la enzima isomerasa, pero no es importante) en fructosa 6-p se va a convertir ( la enzima que actua es importante la fosfofructoquinasa1, y por ser una quinasa va autilizar ATP, cuando hay mucho ATP va a inhibir a la fosfofructoquinasa 1, la va a inhibir no va a funcionar) en fructosa 1-6BF. Si se quiere producir mas ATP para otras reacciones metabólicas va existir la fosfofructoquinasa 2 y va a convertir la fructosa 6-P en fructosa 2-6BP, va activar otra ves a la fosfofructoquinasa 1, entonces la fosfofructoquinasa 2 convierte a la fructosa 6-P en fructosa 2-6BP cuando ya hay mucho ATP Y la fructosa 2-6BP activa de nuevo a la fosfofructoquinasa 1.

Una ves formado la fructosa 1-6BF se va a convertir en 2 cosas en dihidroxialdehido y gliceraldehido 3P , por eso es que al fianl de la reacción se la 2 moleculas de piruvato, este gliceraldehido 3P se va a conververtir en 1,3 BIFOSFOGLICERATO , la enzima que va a producir esto gliceraldehido fosfato desidrogenasa enzima qe produce la reacccion, esta enzima va utilizar NAD y que voy a quedar con NADH, 1,3 BIFOSFOGLICERATO va a entrar en glicerato 3P Ó fosfoglicerato , aquí va actuar una enzima el fosfolicerato quinasa y se convierte el ADP en ATP, Por disponibilidad de sustrato.

Por alosterismo:

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Hexoquinasa se inhibe por el exceso de glucosa-6-P. Una concentración elevada de AMP (Produccion baja de energía) Activa la PFK-1 y a la piruvato cinasa. Una concentración elevada de ATP (Indicador que están satisfechas las necesidades metabólicas de la celula inhibe ambas enzimas) Fosfofructoquinasa-1 (PFK-1) es la enzima principal de la regulación de la glucólisis, actúa como una llave de agua, si está activa cataliza muchas reacciones y se obtiene más fructosa-1,6-bisfosfato, lo que permitirá a las enzimas siguientes transformar mucho piruvato. Si está inhibida, se obtienen bajas concentraciones de producto y por lo tanto se obtiene poco piruvato. Esta enzima es controlada por regulación alostérica: por un lado se activa por concentraciones elevadas de ADP y AMP, inhibiéndose en abundancia de ATP La piruvatoquinasa se regula distintamente según el tejido en el que trabaje, pero en hígado se inhibe en presencia de ATP y Acetil Coenzima-A (AcetilCoA), y se activa gracias de nuevo ante la F-1,6-BP y la concentración de fosfoenolpiruvato. Hexoquinasa PFK-1 Piruvatoquinasa

Hexoquinasa: Es la enzima que cataliza la primera reacción de la vía glucolítica, la fosforilación de la glucosa a glucosa 6-fosfato, con el consumo de una molécula de ATP Depende de las concentraciones relativas de glucosa y glucosa 6 P, ya que al haber mayor glucosa en sangre, la actividad de esta enzima se incremente, por lo que la velocidad de la glucólisis aumenta proporcionalmente Sin embargo al disminuir los niveles de glucosa y al aumentar los niveles de glucosa 6P, la actividad disminuye debido a la escases de sustrato aumento de producto. Éste último es un modulador alostérico negativo de la Hexoquinasa. PKF-1 Esta enzima cataliza la reacción de Fructosa 6-P a Fructosa 1,6 Bifosfato. Además de sitios de fijación para sus sustratos, este enzima complejo tiene varios sitios reguladores en los que se fijan activadores o inhibidores alóstericos. El ATP no es sólo sustrato de PKF-1 sino también uno de los productos finales de la ruta glucolítica. Cuando los niveles elevados de ATP señalan que la célula está produciendo ATP más rápidamente de lo que consume, el ATP inhibe la PFK-1 al fijarse a un sitio alostérico y disminuir la afinidad del enzima por la fructosa 6P. El

ADP y AMP, que aumentan su concentración cuando el consumo de ATP es superior a su producción, actúan alostericamente para aliviar esta inhibición por el ATP. El citrato (forma ionizada del ácido cítrico), que es un intermediario clave en la oxidación aeróbica del piruvato, ácidos grasos y aminoácidos, sirve también como un regulador alostérico de la PKF-1; una concentración alta de citrato aumenta el efecto inhibidor del ATP, reduciendo aun más el flujo de glucosa a través de la glucolisis. En este caso, el citrato sirve como señal intracelular de que la célula está alcanzando sus niveles necesarios de metabolismo productor de energía al oxidar grasas y proteínas. El regulador alostérico más significativo de la PKF-1 es la fructosa 2,6 bifosfato, el cual activa poderosamente el enzima. Piruvato quinasa Anteriormente se ha identificado la piruvato quinasa como un punto de control de la glucólisis. Al igual que la PFK, la piruvato quinasa es una enzima de múltiples subunidades que se inhibe por el ATP, de una forma similar desde el punto de vista cinético. Así, las concentraciones elevadas de ATP reducen la afinidad aparente de la piruvato quinasa por su otro sustrato, el fosfoenolpiruvato. Un segundo efecto alostérico es la activación anterógrada de la piruvato quinasa por la fructosa-1,6-bisfosfato. Este efecto, que es el inverso de la retroinhibición, garantiza que el carbono que supere el primer paso regulado de la ruta (PFK) podrá completar su paso por la glucólisis y que no se producirá una acumulación indeseable de intermediarios. Un tercer efecto de control por retroacción es la inhibición de la piruvato quinasa por la acetil-CoA, el principal producto de la oxidación de los ácidos grasos. Esta inhibición permite a la célula reducir el flujo glucolítico cuando se dispone de una cantidad abundante de sustratos procedentes de la degradación de las grasas. La fosfofructoquinasa y la piruvato quinasa regulan el flujo de intermediarios desde la glucosa-6-fosfato al piruvato. La glucólisis se regula también en los puntos de entrada de carbono a la ruta. Por regulación hormonal: Hormonal Al aumentar la glucosa en la sangre, después de una comida, las células beta del páncreas estimulan la producción de insulina, y esta a su vez aumenta la actividad de la glucoquinasa en los hepatocitos. Las concentraciones altas de glucagon y las bajas de insulina disminuyen la concentración intracelular de fructosa-1,6-bisfosfato. Esto trae por consecuencia la disminución de la glucólisis y el aumento de la gluconeogenésis La fructosa 2,6 bifosfato es un regulador potente de la glucólisis. Pág 581.

INTERRELACIONES METABÓLICAS EN LA DIABETES MELLITUS En la digestión, los carbohidratos que provienen de la dieta son transformados en glúcidos de seis átomos de carbono (principalmente glucosa) mediante procesos mecánicos y químicos; estos últimos corresponden a reacciones de hidrólisis catalizadas por las amilasas (salival y pancreática) y la amilo 1,6- glucosidasa. La elevación de la glicemia, después de la digestión de alimentos ricos en carbohidratos, estimula la secreción de insulina en el páncreas, la cual al unirse a su receptor en las células adiposas y de músculo esquelético activa la cascada de señalizaciones que permite la entrada de glucosa a estas células, normalizando los niveles en sangre. 6 En el individuo no diabético, la glucosa es utilizada para la síntesis de glicógeno hepático y muscular mediante un proceso es denominado glicogénesis, una de las enzimas claves de esta ruta es la glicógeno sintetasa, la cual es regulada positivamente por la insulina. Cuando los niveles de glucosa disminuyen a nivel plasmático, el glicógeno es utilizado para la síntesis hepática de glucosa, la cual es liberada a la circulación para restablecer la glicemia. Este proceso se denomina glicógenolisis y es activado por la hormona glucagón, secretada por las células a del páncreas. El glucagón, a través del cAMP activa al enzima glicógeno fosforilasa e inhibe al glicógeno sintetasa, lo que promueve la glicógenolisis. En los estados de ayuno temprano la glucosa proveniente de la glicógenolisis hepática ingresa a las células que la requieren como fuente primaria de energía Una de estas células son los eritrocitos, a ellos ingresa la glucosa a través del transportador Glut 1 y es utilizada para la síntesis de ATP mediante la glicólisis, en este proceso se genera lactato y NAD+. El lactato es liberado a la circulación sanguínea e ingresa a los hepatocitos donde puede ser transformado nuevamente en glucosa por medio de gliconeogénesis. Esta glucosa puede ser almacenada en forma de glicógeno,utilizada en la síntesis de aminoácidos glucogénicos o para la síntesis de lípidos por medio de la lipogénesis7.

Diabetes mellitus insulino dependiente (Tipo I). En los individuos que padecen diabetes mellitus tipo I,la insulina es deficiente como consecuencia de la destrucción de las células β. Debido a que las células α del páncreas son funcionales en estos pacientes, ellos pueden producir el glucagón y por tanto realizar glicógenolisis. Los pacientes no presentan problemas para hacer síntesis de glucosa por medio de la gliconeogénesis. Sin embargo, la baja producción de insulina trae como consecuencia una disminución del número de transportadores de glucosa Glut 4 en el músculo esquelético y en las células adiposas. El resultado es entonces una hiperglicemia persistente después de la ingestión de alimentos ricos en carbohidratos El organismo del diabético responde ante los bajos niveles de glucosa en las células dependientes de insulina, como si estuviera en un estado de ayuno prolongado o inanición, movilizando sus reservas de lípidos y proteínas para obtener la glucosa, lo cual agrava la hiperglicemia. En el caso del tejido adiposo este empieza a movilizar sus lípidos, los ácidos grasos y el glicerol liberados se unen a lipoproteínas plasmáticas y son transportados al hígado. El metabolismo incrementado de los ácidos grasos y la disminución de la lipogénesis, como producto del déficit de NADPH, da origen al incremento de la síntesis de los cuerpos cetónicos ácido aHidroxibutirato, acetoacetato y acetona, a partir del Acetil CoA. Las altas concentraciones de cuerpos cetónicos consumen progresivamente las reservas alcalinas, desencadenando una acidosis metabólica. Debido a que la insulina interviene en la captación de los triglicéridos en las células, una secreción deficiente de esta hormona se relaciona con la hipertrigliceridemía característica en estos pacientes6,8. Adicionalmente, la ausencia de insulina disminuye la entrada de los aminoácidos a las células musculares, lo que incrementa el catabolismo de sus proteínas. Los aminoácidos glucogénicos liberados por la proteólisis quedan disponibles para la gluconeogénesis hepática lo que genera un balance negativo del nitrógeno, que conduce al agotamiento de las proteínas y al desgaste tisular2,7. Diabetes mellitus insulino resistente (Tipo II). En este tipo de diabetes, el paciente puede sintetizar la insulina en forma normal, sin embargo no puede utilizarla para la regulación del metabolismo de la glucosa, aminoácidos y lípidos. Esta situación puede ser consecuencia de: a) defectos en la estructura de la insulina, b) disminución en el número de receptores de la insulina y/o en su afinidad por la hormona, c) Producción insuficiente de insulina por las células b que pueda superar la resistencia2. La resistencia a la insulina es muy común en individuos obesos; se ha demostrado que el número de receptores para la insulina está disminuido en personas obesas. Por otra parte, el aumento de la grasa visceral se ha relacionado con el aumento de la producción de la resistina y de

citoquinas pro-inflamatorias como el Factor de Necrosis Tumoral alfa (TNF -α), estos pueden bloquear la cascada de señalización de la insulina, disminuyendo el número de transportadores de la glucosa Glut 4.7,12 La respuesta del organismo frente a estos eventos es aumentar la secreción de la insulina, es por esto que estos pacientes suelen presentar hiperinsulinemia. En los individuos con diabetes mellitus tipo II, la glucosa proveniente de la glicógenolisis hepática no puede ser utilizada por las células musculares y adiposas, esto debido a la resistencia a la insulina. El metabolismo hepático favorece la síntesis de lípidos a partir del glicerol y de los ácidos grasos que provienen de la dieta y/o de las reservas del tejido adiposo, lo que favorece el desarrollo de un hígado graso. Los triglicéridos, que son liberados a la sangre en forma de lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL), se van acumulando lo que favorece la hipertrigliceridemía7

La glicemia o glucemia La glucosa es la principal fuente de energía para la mayoría de las células del cuerpo y algunas de estas células (por ejemplo, las del cerebro, eritrocitos y otros ) son casi totalmente dependientes de la glucosa en la sangre, como fuente de energía. Están consumiendo glucosa para poder sobrevivir, si no tienen la ingesta de glucosa pueden caer en un estado de hipoglucemia por ejemplo: una persona borracha, pero asi mismo si se mantiene los niveles de glucosa pueden ocasionar la muerte un estado de hipoglucemia. La glicemia o glucemia es el azúcar (glucosa) contenido en la sangre. El principal origen de la glucosa está en la ingesta de los carbohidratos que tenga glucosa, almidon ó un oligosacarido que contenga glucosa, consumidos como alimentos y la mayoría de ellos terminan convirtiéndose en glucosa en la sangre. Si tengo almacenamiento de glucosa, ocurriera la degradación del glucógeno mediante una ruta glucogenolisis aporta la glucosa a la sangre si está en el hígado, pero si está en el musculo aporta glucosa para la contracción. Pero la glucosa en la sangre dura aproximadamente 16horas, si pasa este tiempo y no hay ingesta de carbohidratos estaríamos muertos? Entonces como hacemos? Fácil hay otra ruta síntesis de glucógeno donde el cuerpo es capaz de producir glucosa a partir de otros compuestos que no son los carbohidratos siento así la ruta de la gluconeogénesis, cuando los niveles de glucógeno están bajando se dispara la gluconeogénesis para mantener los niveles de glicemia. Degradación: si hay almacén, sintetiza: no hay almacenado y se degrada el glucógeno

Si hay una ingesta grande de carbohidratos o un balance en las rutas, y se secreta mucha glucosa se activan otra rutas que lo que hacen es consumir glucosa, cuando suben los niveles de glucosa se disparan rutas, que utilizan glucosa como sustrato:  Síntesis de glucógeno ó glucogénesis : es una de las primeras vías que se va activar si los niveles de glucosa suben por arriba de ciertos niveles)  Glicólisis ó glucólisis: vía metabólica encargada de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía para la célula  Ruta de las pentosas :es una ruta metabólica estrechamente relacionada con la glucólisis, durante la cual se utiliza la glucosa para generar ribosa Teniendo en común que todas utilizan a la glucosa como sustrato!! Pero todo este proceso de la glucemia va a tener una válvula de seguridad: la glucusuria que es cuando aparece glucosa en la orina, los niveles de glucosa sobrepasan la capacidad del riñon de absorber la glucosa y empieza aparecer glucosa en la orina, no es una ruta metabólica, es un parámetro clínico que hace ver que la persona tengo glucosa en la orina.

Importancia de la glicolisis en el organismo ¿Qué es la glucolisis? Vía metabólica encargada de cuidar a la glucosa, con la finalidad de obtener energía celular, siendo un proceso degradativo y catabólico, que convierte a la glucosa en 2 moléculas de piruvato, y este es capaz de conseguir a otras vías metabólicas , y así continuar entregando energía al organismo, La importancia de la glucosa en si es una ruta universal: es la conversión y como resultado tenemos 2 moléculas de piruvato, unas de las finalidades es producir ATP se producen 4, se utilizan 2 en las reacciones y se producen 2 moléculas de NADH.

1. Producción de energía en forma de ATP : (ATP, utilizado como fuente de energía que utilizara un trabajo metabolico, y el NADH como fuente de poder, reduce las reacciones anaeróbicas) ruta universal que se da en todos los tejidos y la función principal es obtener energía en forma de ATP, por un metabolismo aerobico es decir con la presencia de oxigeno para obterner energia en forma de ATP que se da por la ingesta de carbohidratos que tenga glucosa, almidon ó un oligosacarido que contenga glucosa. 2. Producción de intermediarios para el anabolismo o biosintesis: el catabolismo es el lugar en el cual tiene lugar la sintesis de componentes celulares a partir de precursores de baja masa molecular y se conoce como biosíntesis. En condiciones de defisis de oxigeno o en tejidos que no tengan mitocondrias, la glicolisis cobra una importancia adicional siendo la única ruta capaz de producir energía, en condiciones aeróbicas o en tejidos que presenten mitocondrias, la degradación de ácido grasos puede sustituir la glucosa para producir energía Funciones de la glicolisis  La generación de moléculas de alta energía (ATP y NADH) como fuente de energía celular 

La generación de piruvato que pasará al ciclo de Krebs, como parte de la respiración aeróbica

Importancia de la regulación de la glicolisis: La glucólisis no sólo genera ATP y proporciona piruvato para la oxidación en el ciclo del ácido cítrico, sino que también es una ruta de biosíntesis. Los intermediarios de la glucólisis son precursores de numerosos compuestos, en especial de lípidos y aminoácidos. La regulación de la glicolisis garantizaría la cuantía precisa para cada ruta, evitando desperdiciar compuestos. Arsénico como inhibidor de la glucólisis. Arsénico pentavalente. NO es un inhibidor de proceso y, en ciertas condiciones , puede estimular el flujo a traves de la glucólisis. ¿Inhibidor? El arseniato se parece al "Pi" y puede sustituir a este en reacciones catalizadas por enzimas. Sin embargo el arseniato impide la sintesis neta de ATP al causar arsenólisis en la

reacción de la gliceraldehído 3-fosfato deshidrogensa. RESULTADO Al ser modificado, la catálisis de la reaccion, da como resultado la formación hidrido mixto del ácido arsénico y del grupo carboxilo del 3-fosfoglicerato. Modificaciones El 1-arseniato-3-fosfoglicerato es inestable y experimenta hidrolisis expontánea a 3-fosfoglicerato y arseniato inorgánico RESULTADO De este modo aunque la glucólisis continúa sin debilitarse en presencia de arseniato, NO se forma 1-3 bifosfoglicerato, lo que da lugar a la pérdida de capacidad de sintetizar ATP en el paso sintetizado por la fosfogliceratocinasa. Conclusión Cuando la glucólisis se lleva a cabo en presencia de arseniato, no hay sintesis neta de ATP, ya que el ATP invertido en la fase de preparación queda equilibrado por el ATP generado en el paso de la piruvato quinasa. Consecuencias Esto, juntamente con el hecho de que la arsenólisis tambien interfiere en la formacion de ATP por fosforilacion oxidativa, hace que el arseniato sea un compuesto tóxico