BIOQUIMICA – FCV - UNNE METABOLISMO DE GLÚCIDOS GLS

Unidad Temática Nº 8 METABOLISMO GLUCÍDICO a) Importancia de los glúcidos de la dieta en el metabolismo. Absorción y destinos metabólicos de la glucosa dentro de las células procariotas y eucariotas. Glucólisis. Fermentación y respiración aeróbica: destinos metabólicos del ácido pirúvico; descarboxilación oxidativa, complejo piruvato deshidrogenasa; formación y destinos del Acetil CoA. Síntesis de ácido acético por las bacterias. Síntesis de ácido láctico por las bacterias y el músculo. Formación de ácido propiónico por las bacterias. Utilización del ácido propiónico por el animal. b) Otras rutas de degradación de la glucosa: Vía de las pentosas fosfato. Gluconeogénesis; necesidad fisiológica de síntesis de glucosa por los animales. Ciclo de Cori. Biosíntesis de glucógeno; glucógeno sintasa. Glucogenólisis. Papel del almacenamiento muscular y hepático de glucógeno.

De dónde salen los azúcares (glúcidos) que utilizan los animales?

La degradación de alimentos a nutrientes en el tubo digestivo se efectúa por medio de la catálisis de enzimas hidrolíticas (mayoría):

GLUCOSIDASAS

(enlaces Eter) alfa y beta -> hidrolizan enlaces 1-4, 1-6, 1-2,… de oligo y polisacáridos  MONOSACÁRIDOS Algunos HC no son digestibles ej. En monogástricos: celulosa, inulina, agar, heteropolisacáridos vegetales (“fibra”); la lactosa en gallinas y otros animales no lactantes

(intolerancia).

PROTEASAS (enlaces Amida o Peptídicos) hidrolizan proteínas a AMINOÁCIDOS, en diferentes proporciones según su estructura y origen

LIPASAS (enlaces Ester)

hidrolizan tricacilglicéridos a AG y GLICEROL

OTRAS ENZS (Fosfo- Ester, N-glucosídicos,…)

hidrolizan otros sustratos

ABSORCIÓN INTESTINAL Ribete en cepillo y Membrana

contraluminal y capilares

•D-Glc= 100% •D-Gal = 110 % •D-Fru= 43 % •D-Man= 19 % •D-Xil= 15 % •D-Arab= 9 %

Células columnares de borde en cepillo

Capilares Sanguíneos

GLUCOSA

Transporte de glucosa Luz intestinal

Capilares

Célula c/ribete en cepillo

Captación de Glc por las células (uniporte) Transportadores de D-Hexosas específicos y saturables Glut1: CEREBRO-PLACENTA-ENTEROCITOS ↓KM = 5-30 mM p/Glc

Glut2: HÍGADO, β-PANCR, RIÑÓN, membrana basolat.

INTEST.

↑KM = 60 mM

Glut3 Glut4: (tej. ADIPOSO, CORAZÓN y MÚSCULO ESQUELÉTICO) KM = 2-5 mM p/Glc – Estimulado por insulina, q’en1-2’ incrementa su n°en la superf. Celular.

Glut5

Hígado

Fosforilación intracelular de la glucosa (anclaje)

HEXOQUINASAS (ATP-Mg++) I – II – III Dímeros, PM 100,000, D-Glc, D-Fru, D-Man, D-Glcmina - KM 40-70 uM,

IV Monomérica, PM 58000, Hígado, D-Glc - KM 5-12 mM Comparación de propiedades cinéticas de Hexoquinasas I (más bajo KM) y IV (Glucoquinasa c/curva sigmoidea).

A niveles de glucemia de 5 mM se incrementa la actividad de Glucoquinasa, pero la Hexoquinasa I está operando acercana a su velocidad máxima y no puede responder a elevaciones de la glucemia. Hexoquinasas I, II y III tienen propiedades cinéticas similares.

POSPRANDIAL

Roles del Hígado en la regulación de la

GLUCEMIA

NORMOGLUCEMIA

AYUNO

Glucostato hepático Glut4-KM = 2-5 mM p/Glc Tej. Adiposo, corazón y músculo esquelético) Insulino-dependiente

Glucoquinasa-KM = 5 mM p/Glc

METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA

CATABOLISMO Y ANABOLISMO

Rutas catabólicas y anabólicas «NO IDÉNTICAS»

- Razones energéticas - Razones de regulación Es necesario controlar los flujos en función de las necesidades del organismo Catabolismo y Anabolismo transcurren simultáneamente regulados independientemente

- A veces localización en diferentes compartimientos celulares - Se facilita la regulación

NADH ATP

Glucosa (ID)

Glucógeno Glucogenogénesis Pentosas y otros azúcares

Vía de las pentosas-P

Fosforilación + ATP

Glucogenólisis

Ciertos

Glucosa-6-P

Aminoácidos

Gluconeogénesis

Glucólisi s Ácidos grasos

Piruvato LDH Lactato

LD H

Pir-DH

Acetil-CoA

Cadena Respiratoria Fosforilación Oxidativa

Ciclo de Krebs

CO2 + H2O + NH3

METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA

GLUCÓLISIS

GLUCÓLISIS Citoplasmática. •10 reacciones (2 etapas/fases), c/u c/reacciones catalizadas x enzimas. •Transformar una molécula de glucosa (C6) en dos moléculas de ácido pirúvico (C3).

•Ganancia neta de 2 ATP y 2 NADH + H+

GLUCÓLISIS

1º PARTE (6 C) CON GASTO DE ENERGÍA

2º PARTE (2 x 3 C) CON PRODUCCIÓN DE ENERGÍA

HEXOQUINASA + Mg++ ΔG´ = - 4 Kcal/mol

Glc-6-Pato Isomerasa

ALDOLASA

ΔG´ = + 0,4 Kcal/mol

Clase I = Mamíferos, tetrámero PM 160.000

FOSFOFRUCTOQUINASA + Mg++ ΔG°´ = - 3,4 Kcal/mol

Clase II = Bacterias, Levaduras y Hongos, dímero PM 65.000 ΔG°´ = + 5,7 Kcal/mol

TRIOSAFOSFATOISOMERASA ΔG°´ = + 1,8 Kcal/mol

GLICERALDEHIDO-3Pato-DH ΔG°´ = + 1,5 Kcal/mol

FOSFOGLICERATOQUINASA

FOSFOGLICERATOMUTASA + Mg++

ENOLASA + Mg++ ó Mn++

ΔG°´ = + 1,1 Kcal/mol

ΔG°´ = - 4,5 Kcal/mol

ΔG°´ = + 0,4 Kcal/mol

FOSFOGLICERATOQUINASA ΔG°´ = - 4,5 Kcal/mol

Generación de compuesto de “alta energía”

Fosforilación a nivel de sustrato Reorganización molecular

Generación de compuesto de “alta energía”

Fosforilación a nivel de sustrato

Re-oxidación del NADH Eucariotas = Lanzaderas o trenes mitocondriales

• En aerobiosis se transporta a la mitocondria Mamíferos: depende del estado del metabolismo Celular y la disponibilidad de O2

• En anaerobiosis en general hay: •Síntesis de Lactato (mamíferos, hongos, protozoos, bacts) •Fermentación alcohólica (algas, levaduras, vegetales) •Otros tipos de fermentaciones (bacterias, por ej. Ruminales, intestinales…) Otros destinos del Piruvato (precursor en vías anabólicas)

Anaerobiosis •El oxígeno no es el aceptor final sino otra molécula

orgánica o inorgánica que se reduce: Las Levaduras usan acetaldehido -> etanol Músculo usa piruvato -> lactato Estos productos son sustancias orgánicas y el proceso se denomina fermentación (ej.Microorganismos

ruminales) y hay gran pérdida de energía.

Destinos aeróbicos del Piruvato en la MITOCONDRIA En la Matriz mitocondrial el ácido pirúvico puede dar: -> por transaminación = aminoácido -> por descarboxilación oxidativa = acetil CoA -> por carboxilación = oxalacetato Allí se encuentran las enzimas del ciclo tricarboxílicos, o ciclo del ácido cítrico.

de Krebs o de los ácidos

Membrana Interna: Sistemas Red-0x del transporte de electrones adosados a las crestas mitocondriales, ACOPLADO al sistema de la fosforilación oxidativa donde se sintetiza ATP (ocurre tanto en bacterias aeróbicas como en mitocondrias de células eucarióticas).

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METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA

GLUCONEOGÉNESIS

GLUCONEOGÉNESIS

METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA

CICLO DE CORI

Ciclo de glucosa-alanina

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METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA

VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO

Estrategia de la vía oxidativa: Obtención de PENTOSAS y NADPH Reacciones de oxidación Reacciones de isomerización/epimerización Estrategia de la vía oxidativa: Obtención de AZÚCARES de 6 y 3 CARBONOS Reacciones de ruptura y formación de enlaces (transcetolasas y transaldolasas) 3G6P + 6 NADP+ + 3 H2O

6NADPH + 6H+ + 3 CO2 + 2Fru + GAP

C5 + C5 C7 + C3 C7 + C3 C6 + C4 C5 + C4 C6 + C3 3 C5 2C6 + C3

Rol regulador del NADPH Ribosa es reguladora también

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Metabolismo del Glucógeno

METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA

METABOLISMO DEL GLUCÓGENO

Extremo reductor Extremos no reductores

Punto de ramificación

Extremo no reductor

Punto de ramificación

Extremo reductor

Ramas límites

Cadenas externas de Glgeno (Luego de la acción de la Fosforilasa)

Enzima Desramificante de Glgeno

Disponible p/su hidrólisis

Disponible p/fosforólisis en los extremos

Pirofosfatasa inorgánica

Ión intermedio Oxonio

Cadenas terminales de Glgeno con uniones α(1->4)

Enzima ramificante

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¡¡¡ESTE ES EL FIN!!!