CATABOLISMO DE GLÚCIDOS

FASE I

FASE II

FASE III

PRINCIPALES RUTAS DE UTILIZACIÓN DE LA GLUCOSA Glucógeno-Almidón sacarosa

(1) SE DEGRADA

RUTA (3) PENTOSA FOSFATO

Ribosa 5-fosfato

(5) SE ALMACENA

(2) GLICÓLISIS (4) Gluconeogénesis Piruvato

FASE I DEL METABOLISMO de GLÚCIDOS

DEGRADACIÓN DE POLISACÁRIDOS

Endógeno: Glucógeno (animales) Almidón (vegetales) Mediante fosforólisis Exógeno: Glucógeno y almidón (en animales) Mediante hidrólisis

DEGRADACIÓN DE POLISACÁRIDOS Extremo No reductor Enlace (α α 1-6)

glucógeno

Pi fosforólisis

Glucógeno fosforilasa

Moléculas de glucosa 1-fosfato Enzima desramificadora

Actividad glicosidasa (α α 1-6)

Actividad transferasa

Glucosa libre

Polímero (α1-4) sin ramificar para una nueva acción de fosforilasa

hexoquinasa

fosfoglucomutasa Glucosa-1P Glucosa-6P

glicólisis

FASE INICIAL DE GLICÓLISIS EN VEGETALES

Plastidios

SACAROSA

ALMIDON

invertasa Glucosa

Pi Almidón Fosforilasa

Fructosa

H2O

Amilasa

hexoquinasa ATP

Glucosa 1-P

ATP

Glucosa ATP

Amiloplastos

Glucosa 6-P

Fructosa 6-P

Glucosa 6-P

Glucosa 6-P

isomerasa ATP

fosfofructoquinasa

Glicólisis

Fructosa 1, 6- biP Aldolasa

Gliceraldheido 3-P isomerasa

Glicólisis

Dihidroxi acetona -P

Cloroplastos

Triosa Fosfato

FASE II del Metabolismo de Glúcidos GLICÓLISIS • • • • • • •

Definición Ubicación Celular Características Objetivos Metabólicos Fases Importancia de los metabolitos fosforilados Rendimiento Energético

Características de la glicólisis Es un proceso: • Degradativo • Oxidativo • Exergónico • De secuencia lineal • Independiente del oxígeno

Objetivos Metabólicos de la glicólisis

1- Producir energía 2- Proveer precursores para la biosíntesis

FASE II del Metabolismo de Glúcidos GLICÓLISIS • • • • • • •

Definición Ubicación Celular Características Objetivos Metabólicos Fases Importancia de los metabolitos fosforilados Rendimiento Energético

cloroplastos

Gliceraldehído 3-P deshidrogenasa Fosfoglicerato quinasa Fosfoglicerato mutasa

Ecuación general Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi

2 piruvato + 2NADH + 2H+ +2ATP + 2H2O

IMPORTANCIA DE LOS METABOLITOS FOSFORILADOS 1- No pueden abandonar la célula dado que la membrana plasmática carece de transportadores para los azúcares fosforilados, por lo cual la célula, sin gastar energía, retiene a éstos intermediarios. 2- Cuando los grupos fosforilos se unen al sitio activo de las enzimas proporcionan energía de fijación y además aumentan la especificidad de las reacciones catalizadas enzimáticamente. 3- Conservan la energía metabólica.

Compuestos fosforilados y sus energías libres estandar de hidrólisis ∆G

-70

Estándar de hidrólisis

fosfoenolpiruvato

-60 -50

1,3-bifosfoglicerato

-40 Adenina-ribosa-P-P-P

Compuestos de alta energía

-30

-20 Glucosa 6-P

Glicerol 3-P

-10 0

Pi

Compuestos de baja energía

GLICÓLISIS – Fase I (preparatoria) Glucosa Primera Reacción de cebado

Glucosa 6-fosfato

Fructosa 6-fosfato Segunda Reacción de cebado

Fructosa 1,6-bifosfato Rotura de azúcar -P de 6 C en dos azúcar-P de 3 C

Gliceroaldehído 3-fosfato Dihidroxiacetona fosfato

FASE PREPARATORIA Fosforilación de glucosa y su conversión a Gliceraldehído 3-fosfato

1-Fosforilación de la glucosa

Reacción Nº 1: Fase preparatoria

hexoquinasa

Glucosa

Glucosa 6-fosfato

Acople de reacciones Glucosa + Pi

Glucosa 6-P

∆G° = +13,8 kJ/mol

ATP + H2O

ADP + Pi

∆G° = - 30.5 kJ/mol

Hexoquinasa

Reacción Nº 2: Fase preparatoria

Fosfoglucoisomerasa

Glucosa 6-fosfato

Fructosa 6-fosfato

Reacción Nº 3: Fase preparatoria

Fosfofructoquinasa

Fructosa 6-fosfato

Fructosa 1,6- bifosfato

Acople de reacciones Fructosa 6-P + Pi

Fructosa 1,6-biP

ATP + H2O

ADP + Pi

∆G° = +16,3 kJ/mol

∆G° = - 30.5 kJ/mol

GLICÓLISIS – Fase I (preparatoria) Glucosa Primera Reacción de cebado

Glucosa 6-fosfato

Fructosa 6-fosfato Segunda Reacción de cebado

Fructosa 1,6-bifosfato Rotura de azúcar -P de 6 C en dos azúcar-P de 3 C

Gliceroaldehído 3-fosfato Dihidroxiacetona fosfato

FASE PREPARATORIA Fosforilación de glucosa y su conversión a Gliceraldehído 3-fosfato

Reacción Nº 4: Fase preparatoria

aldolasa

Dihidroxiacetonafosfato

Fructosa 1,6- bifosfato

Gliceraldehido 3- fosfato

Reacción Nº 5: Fase preparatoria Fructosa 1,6- bifosfato

C derivados de la glucosa

C derivados de la glucosa

aldolasa

Dihidroxiacetonafosfato

Gliceraldehido 3- fosfato

triosafosfato isomerasa

Fase II

FASE II: DE BENEFICIO FASE II: de Beneficio Dihidroxiacetona fosfato (2) Gliceraldehído 3-fosfato Oxidación y fosforilación

1,3-Difosfoglicerato (2) Primera fosforilación a nivel de sustrato

3-Fosfoglicerato (2)

2-Fosfoglicerato (2)

Fosfoenolpiruvato (2) Segunda fosforilación a nivel de sustrato

Piruvato (2)

Conversió Conversión oxidativa de gliceroaldehí gliceroaldehído 3-fosfato a piruvato y la formació formación acoplada de ATP y NADH

Reacción Nº 6: Fase de Beneficio

+1

+3

Gliceroaldehído- 3-

fosfatodeshidrogenasa

Gliceraldehido- 3fosfato

Fosfato Inorgánico (Pi)

1,3-bifosfoglicerato 1º-Formación de un compuesto con elevado potencial para transferir grupo fosforilo

Compuestos fosforilados y sus energías libres estandar de hidrólisis ∆G

-70

Estándar de hidrólisis

fosfoenolpiruvato

-60 -50

1,3-bifosfoglicerato

-40 Adenina-ribosa-P-P-P

Compuestos de alta energía

-30

-20 Glucosa 6-P

Glicerol 3-P

-10 0

Pi

Compuestos de baja energía

Reacción Nº 7: Fase de Beneficio 1º fosforilación a nivel de sustrato

Fosfoglicerato quinasa

3-Fosfoglicerato

1,3-bifosfoglicerato Acople de reacciones 1,3-bifosfoglicerato + H2O

3-fosfoglicerato + Pi

ADP +Pi

∆G0 = +30.5 kJ/mol

ATP + H2O

∆G0 = - 49 kJ/mol

∆G0 = - 18, 5 kJ/mol

Reacción Nº 8: Fase de Beneficio

Fosfoglicerato mutasa

3-Fosfoglicerato

2-Fosfoglicerato

Reacción Nº 9: Fase de Beneficio

enolasa

2-Fosfoglicerato

Fosfoenolpiruvato 2º-Formación de un compuesto con elevado potencial para transferir grupo fosforilo

Compuestos fosforilados y sus energías libres estandar de hidrólisis ∆G

-70

Estándar de hidrólisis

fosfoenolpiruvato

-60 -50

1,3-bifosfoglicerato

-40 Adenina-ribosa-P-P-P

Compuestos de alta energía

-30

-20 Glucosa 6-P

Glicerol 3-P

-10 0

Pi

Compuestos de baja energía

Reacción Nº 10: Fase de Beneficio 2º fosforilación a nivel de sustrato

Piruvato quinasa

Fosfoenolpiruvato

Piruvato

Acople de reacciones PEP + H2O

Piruvato + Pi

∆G0 = - 61.9 kJ/mol

ADP + Pi

ATP + H2O

∆G0 = + 30.5 kJ/mol

ADP

ADP

2Pi

2NAD+

2ADP Gliceraldehído 3-P deshidrogenasa Fosfoglicerato quinasa

2H2O 2ADP

Fosfoglicerato mutasa

ECUACIÓN GLOBAL DE LA GLICÓLISIS Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi

Glucosa + 2 NAD+

2 piruvato + 2NADH + 2H+ +2ATP + 2H2O

2 Piruvato + 2 NADH + 2 H+

Degradativo y oxidativo

∆G10 = - 146 kJ/mol 2 ADP + 2Pi

2ATP + 2 H2O

Produce energía ∆G20 = + 61,0 kJ/mol

∆G10 + ∆G20 = ∆GT0 = - 85 kJ/mol

exergónico

Provee precursores Para la biosíntesis Bios. Lidipos

Gliceraldehído 3-P deshidrogenasa

Bios.Proteínas

Fosfoglicerato quinasa Fosfoglicerato mutasa

Bios.Proteínas Bios.Proteínas

DESTINOS CATABÓLICOS DEL PIRUVATO

Fermentación a etanol en la levadura

Fermentación a lactato en músculo con contracción vigorosa, en eritrocitos y algunas células y microorganismos.

Animales, plantas y muchos microorganismos en condiciones aeróbicas

Fermentación Láctica +2

Lactato deshidrogenasa

0

Fermentación Alcohólica

Piruvato descarboxilasa

+1

Alcohol deshidrogenasa

-1

TTP: tiamina pirofosfato (Vit B1)

PIRUVATO SE OXIDA A ACETIL-S-CoA (Matriz Mitocondrial) +4 +3

+3

+2

Acetil-CoA

Ciclo del ácido cítrico

CO2 eO2

Cadena respiratoria

H2O

Regulación

Regulación

Gliceraldehído 3-P deshidrogenasa Fosfoglicerato quinasa Fosfoglicerato mutasa

Regulación

Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi

2 piruvato + 2NADH + 2H+ +2ATP + 2H2O

Regulación de la glicólisis (I) A) Hexoquinasa

GLUCOSA

Hexoquinasa

GLUCOSA 6-P

+ Pi

En plantas este paso de regulación no es importante

fosfofructoquinasa

En plantas:

PEP

+ Pi

Regulación de la glicólisis (III) C) Piruvato quinasa FOSFOENOLPIRUVATO

ATP, NADH

-

PIRUVATO

-

Fructosa 1,6-bifosfato

Acetil-CoA

En plantas:

+

citrato

En plantas es el principal nivel de regulación

+ NAD+, AMP, ADP