METABOLISMO DE GLÚCIDOS CLASE DE BIOQUÍMICA - 12/05/2014 (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.

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

GLUCOSIDASAS

(hidrólisis de enlaces Éter) alfa y beta -> se 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

Célula c/ribete en cepillo

Capilares

INTESTINO DELGADO

HÍGADO

Glucosa

Glucosa

Transportadores de D-Hexosas específicos y saturables KM p/Glc

INSULINA

Glut1

↓ 5-30 mM CEREBRO-PLACENTAENTEROCITOS

---

Glut2

↑ 60 mM

---

HÍGADO, β-PANCR, RIÑÓN, membrana basolat. INTEST

---

Glut3 Glut4

2-5 mM

tej. ADIPOSO, CORAZÓN y MÚSCULO ESQUELÉTICO

Glut5

Hígado

En1-2’ ↑↑↑ su n° en la membr. Plasm. Celular ---

Captación de Glc por las células (uniporte)

Fosforilación intracelular de la glucosa (anclaje)

Actividad enzimática relativa

HEXOKINASAS ATP-Mg++ KM 40-170 uM D-Glc, D-Fru, D-Man, D-Glcmina

KM 5-12 mM D-Glc HÍGADO

Concentración de Glucosa (mM)

Estado post-prandial

HÍGADO,

β-PANCR,

RIÑÓN, membrana basolat. INTEST Glut2 - ↑ KM 60 mM

Glucostato Hepático

NORMOGLUCEMIA

Regulación de la

GLUCEMIA CEREBRO-PLACENTA-ENTEROCITOS Glut1 - ↓ KM 5-30 mM

Ayuno

Insulino-dependientes Glut4 - ↓KM (2-5 mM) p/Glc (tej. Adiposo, corazón y músculo esquelético)

METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA

CATABOLISMO Y ANABOLISMO

Catabolismo y Anabolismo • Rutas paralelas NO idénticas ni simultáneas - Razones energéticas y de regulación - Control de flujos según necesidad - Regulación independiente (más fácil) a veces cata y ana se producen en diferentes compartimientos celulares.

Principales Rutas del Metabolismo de los Glúcidos

GLUCÓGENO GLUCOGENOLISIS

GLUCOGENOGÉNESIS V. de PENTOSAS-Pato

GLUCOSA

GLUCOSA-6-FOSFATO GLUCÓLISIS

RIBOSA-5-FOSFATO

GLUCONEOGÉNESIS

PIRUVATO

LACTATO

AMINOÁCIDOS ACETIL.COA

CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO

METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA

GLUCÓLISIS

GLUCÓLISIS •Citoplasmática.

•10 reacciones (2 etapas/fases), c/u c/reaccs cataliz x enzimas.

•Transformar una molécula de glucosa (C6) en dos moléculas de ácido pirúvico (C3). •Ganancia neta de 2 ATP y 2 NADH + H+

Enzima + Coenz/Cofactor

Δg°´

Caracterísicas

(Kcal/mol)

HEXOQUINASA Glc-6-Pato ISOMERASA FOSFOFRUCTOQUINASA

-4 + 0,4 - 3,4

ALDOLASA

+ 5,7

TRIOSAFOSFATOISOMERASA FOSFOGLICERATOMUTASA GLICERALDEHIDO-3Pato DH FOSFOGLICERATOQUINASA ENOLASA FOSFOGLICERATOQUINASA

+ 1,8 + 1,1 + 1,5 - 4,5 + 0,4 - 4,5

+ Mg++ + Mg++ Clase I = Mamíferos, tetrámero PM 160.000 Clase II = Bacterias, Levaduras y Hongos, dímero PM 65.000

+ Mg++

+ Mg++ ó Mn++

Gasto de ATP “energía”

Isomerización

Gasto de ATP “energía”

Generación de compuesto de “alta energía”

Fosforilación a nivel de sustrato Reorganización molecular

Generación de compuesto de “alta energía” División

Fosforilación a nivel de sustrato Isomerización

Reoxidación del NADH Céls. Eucariotas = Lanzaderas o trenes mitocondriales

• En AEROBIOSIS se transporta a la MITOCONDRIA Ej. Mamíferos: depende del estado del metabolismo Celular y la disponibilidad de O2

• En ANAEROBIOSIS : •Síntesis de (ó “FERMENTACIÓN”): Lactato: F. láctica (mamíf, hongos, protozoos, bacts) Etanol: F. alcohólica (algas, levaduras, vegetales) Otros tipos de fermentaciones (bacterias, por ej. Ruminales, intestinales…) Otros destinos del Piruvato (precursor en vías anabólicas)

GLUCÓGENO GLUCOGENOLISIS

GLUCOGENOGÉNESIS V. de PENTOSAS-Pato

GLUCOSA

GLUCOSA-6-FOSFATO GLUCÓLISIS

RIBOSA-5-FOSFATO

GLUCONEOGÉNESIS

PIRUVATO

LACTATO

AMINOÁCIDOS ACETIL.COA

CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO

Anaerobiosis El aceptor final de equivalentes de reducción NO es el OXÍGENO sino otra molécula que se reduce:

Levaduras: acetaldehido -> etanol* Músculo esquelético: piruvato -> lactato*

*productos: sustancias orgánicas (todavía c/elevado contenido energético), que dan el nombre a la fermentación (ej.Microorganismos ruminales) y se

desechan (pérdida de energía).

GLUCOSA

GLUCOSA-6-FOSFATO NAD+ GLUCÓLISIS

NADH + H+ CADENA RESPIRATORIA

NAD+ NADH +

H+

CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO

PIRUVATO NADH + H+

NADH + H+

FERM. ALCOHÓLICA

FERM. HOMOLÁCTICA

NAD+

NAD+ CO2

H2O

LACTATO

CO2

ETANOL

Destinos aeróbicos del Piruvato en la MITOCONDRIA En la Matriz mitocondrial el ácidopirúvico puede dar:

-> por transaminación = aminoácido -> por descarboxilación oxidativa = acetil CoA -> por carboxilación = oxalacetato Allí se encuentran las enzimas del ciclo de Krebs o de los ácidos tricarboxílicos, o ciclo del ácido cítrico.

Membrana Mitocondrial 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).

GLUCOSA

GLUCOSA-6-FOSFATO NAD+ GLUCÓLISIS

CADENA RESPIRATORIA

NADH + H+ NAD+

NADH + H+

CO2

H2O

NADH + H+

NADH + H+

NAD+ NADH + H+

PIRUVATO

ACETIL-CoA CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO

FERM. ALCOHÓLICA

FERM. HOMOLÁCTICA

NAD+

NAD+ LACTATO

CO2

ETANOL

METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA

GLUCONEOGÉNESIS

GLUCONEOGÉNESIS

GLUCONEOGÉNESIS

GLUCONEOGÉNESIS

METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA

CICLO DE CORI

Ciclo de CORI

Ciclo de GLUCOSA-ALANINA

METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA

VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO

VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO

VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO Porción OXIDATIVA

Estrategia de la VÍA porción OXIDATIVA: Reacciones de oxidación Obtención de: PENTOSAS y NADPH Reacciones de isomerización/epimerización de pentosas

Rol regulador del NADPH Ribosa es reguladora también

VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO

Estrategia de la VÍA porción NO OXIDATIVA Reacciones de ruptura y formación de enlaces (transcetolasas y transaldolasas)

VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO

Obtención de AZÚCARES de 6 y 3 CARBONOS

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

3G6P + 6 NADP+ + 3 H2O

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

METABOLIZACIÓN DE LA GLUCOSA

Glucogenogénesis y Glucogenolisis

Glucogenólisis

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

Glucogenogénesis ó Glucogénesis

Glc

Glc-6-Pato Glc-1-Pato Pirofosfatasa inorgánica

Ión intermedio Oxonio

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

Enzima ramificante

SEMINARIO DE UT 8

FIN DE LA CLASE DE HOY

¡¡¡GRACIAS!!!