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METABOLISMO DE LOS CARBBHIDRATOS GLUCONEOGENESIS.

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1 METABOLISMO DE LOS CARBBHIDRATOS GLUCONEOGENESIS

2 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS GLUCONOEGENESIS Definición; Definición; la formación de moléculas nuevas de glucosa o glicógeno a partir de precursores que no son hidratos de carbono la formación de moléculas nuevas de glucosa o glicógeno a partir de precursores que no son hidratos de carbono Sustratos principales: Sustratos principales: 1. Aminoácidos glucogénicos (alanina) 2. Alfa-cetoacidos ( moléculas que derivan de los aminoácidos 3. Lactato ( se produce en el músculo esquelético y el eritrocito) 4. Glicerol ( proviene del catabolismo de los triacilgliceroles) 5. Piruvato ( se genera de la glicólisis) 6. Propianato ( ácido graso glucogénico en rumiantes)

3 METABOLISMO DE LOS HIDRATOS DE CARBONO GLUCONEOGENESIS Producción principal ; el hígado Producción principal ; el hígado Acidosis metabólica e inanición ; riñón (corteza renal) Acidosis metabólica e inanición ; riñón (corteza renal) Citoplasma/mitocondria Citoplasma/mitocondria La falla de la gluconeogenesis; la muerte La falla de la gluconeogenesis; la muerte Consume energía ( requiere de la hidrólisis de 6 enlaces de fosfato de alta energía) Consume energía ( requiere de la hidrólisis de 6 enlaces de fosfato de alta energía)

4 GLUCONEOGENESIS

5 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS GLUCONEOGENESIS Reacciones ( se utilizan vías alternas); Reacciones ( se utilizan vías alternas); 1. Síntesis de PEP (fosfoenolpiruvato) 2. Conversión de la fructosa -1-6 bifosfato en fructosa-6- fosfato 3. Formación de glucosa a partir de glucosa-6-fosfato Cada una de estas reacciones anteriores esta emparejada con una reacción opuesta irreversible en la glicólisis (ciclo de sustrato) Cada una de estas reacciones anteriores esta emparejada con una reacción opuesta irreversible en la glicólisis (ciclo de sustrato)

6 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS GLUCONEOGENESIS SINTESIS DE FOSFOENOLPIRUVATO ( PEP) 2 enzimas 2 enzimas A. Piruvatocarboxilasa B. PEP carboxiquinasa La célula realiza una gran inversión energética, se consumen dos enlaces rico- energéticos La célula realiza una gran inversión energética, se consumen dos enlaces rico- energéticos 1. ATP – mitocondrial 2. GTP - citosol

7 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS GLUCONEOGENESIS SINTESIS DE FOSFOENOLPIRUVATO (PEP) La piruvato carboxilasa (mitocondrial) convierte el piruvato en oxalacetato (OAA) La piruvato carboxilasa (mitocondrial) convierte el piruvato en oxalacetato (OAA) Requiere de la coenzima biotina Requiere de la coenzima biotina Requiere de HCO3- como donador de CO2 y una molécula de ATP Requiere de HCO3- como donador de CO2 y una molécula de ATP

8 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS GLUCONEOGENESIS SINTESIS DE FOSFOENOLPIRUVATO (PEP) El oxalacetato (OAA) se descarboxila y fosfórila por la PEP carboxiquinasa en una reacción impulsada por la hidrólisis de la guanosina trifofosfato ( GTP) El oxalacetato (OAA) se descarboxila y fosfórila por la PEP carboxiquinasa en una reacción impulsada por la hidrólisis de la guanosina trifofosfato ( GTP) El GTP dona grupos fosfato y mg+ El GTP dona grupos fosfato y mg+ La reacción libera CO2 La reacción libera CO2

9 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS GLUCONEOGENESIS SINTESIS DE FOSFOENOLPIRUVATP ( PEP) La membrana mitocondrial es impermeable al OAA La membrana mitocondrial es impermeable al OAA Las células que carecen de PEP carboxiquinasa mitocondrial Las células que carecen de PEP carboxiquinasa mitocondrial Transferencia del OAA al citoplasma Transferencia del OAA al citoplasma Lanzadera de malato : Lanzadera de malato : El OAA se convierte en malato por la malato deshidrogenasa mitocondrial El OAA se convierte en malato por la malato deshidrogenasa mitocondrial El malato se traslada hacia el citoplasma ; malato – alfa- cetoglutarato mitocondrial El malato se traslada hacia el citoplasma ; malato – alfa- cetoglutarato mitocondrial

10 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS GLUCONEOGENESIS CONVERSION DE LA FRUCTOSA – 1,6-BIFOSFATO EN FRUCTOSA -6-FOSFATO La fructosa -1,6 – bifosfatasa; cataliza esta conversion La fructosa -1,6 – bifosfatasa; cataliza esta conversion Irreversible en condiciones celulares Irreversible en condiciones celulares Se encuentra en el hígado, riñones y músculo esquelético Se encuentra en el hígado, riñones y músculo esquelético Falta en el corazón y músculo liso Falta en el corazón y músculo liso

11 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS GLUCONEOGENESIS FORMACION DE GLUCOSA A PARTIR DE GLUCOSA – 6-FOSFATO La glucosa-6-fosfatasa; solo se encuentra en el hígado y riñón La glucosa-6-fosfatasa; solo se encuentra en el hígado y riñón Cataliza la reacción irreversible de la glucosa-6-fosfato para formar; glucosa + Pi Cataliza la reacción irreversible de la glucosa-6-fosfato para formar; glucosa + Pi La glucosa se libera a la sangre La glucosa se libera a la sangre

12 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS GLUCONEOGENESIS SUSTRATOS GLUCONEOGENICOS Ciclo de Cori o del ácido láctico: Ciclo de Cori o del ácido láctico: El lactato se libera por las células musculares durante el ejercicio El lactato se libera por las células musculares durante el ejercicio El lactato se libera del eritrocito y otras células carentes de mitocondrias o bajas concentraciones de 02 El lactato se libera del eritrocito y otras células carentes de mitocondrias o bajas concentraciones de 02 El lactato en el hígado se convierte en piruvato por la lactato deshidrogenasa El lactato en el hígado se convierte en piruvato por la lactato deshidrogenasa Luego el piruvato en glucosa por la gluconeogenesis Luego el piruvato en glucosa por la gluconeogenesis

13 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS GLUCONEOGENESIS SUSTRATOS GLUCONEOGENICOS EL glicero: EL glicero: Producto del metabolismo de las grasas en el tejido adiposo Producto del metabolismo de las grasas en el tejido adiposo Se transporta al hígado en donde se convierte en glicerol-3-fosfato por la glicerolquinasa (hepática) Se transporta al hígado en donde se convierte en glicerol-3-fosfato por la glicerolquinasa (hepática) La 0xidacion del glicerol-3- fosfato para formar DHAP se produce cuando las concentraciones citoplasmáticas de NAD+ son elevadas La 0xidacion del glicerol-3- fosfato para formar DHAP se produce cuando las concentraciones citoplasmáticas de NAD+ son elevadas

14 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS SUSTRATOS GLUCONEOGENICOS CICLO GLUCOSA-ALANINA Alanina ( aminoácido mas importante) Alanina ( aminoácido mas importante) Transportado desde el músculo hasta el hígado durante un periodo de ayuno Transportado desde el músculo hasta el hígado durante un periodo de ayuno El músculo en ejercicio; produce grandes cantidades de piruvato El músculo en ejercicio; produce grandes cantidades de piruvato El piruvato es convertido en alanina por r3eacciones de transaminacion con participación de glutamatoalanina transaminasa El piruvato es convertido en alanina por r3eacciones de transaminacion con participación de glutamatoalanina transaminasa

15 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS REGULACION DE LA GLUCONOEGENESIS Ritmo se afecta por: Ritmo se afecta por: 1. Disponibilidad de los sustratos (concentraciones elevadas de glicerol,lactato y aminoácidos) inducción y represión de la síntesis de enzimas importantes) inducción y represión de la síntesis de enzimas importantes) 2. Efectos alostericos 3. Las hormonas/modificaciones covalentes

16 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS REGULACION DE LA GLUCONEOGENESIS Efectos alostericos: Efectos alostericos: Cuatro enzimas claves : Cuatro enzimas claves : 1. Piruvato carboxilasa 2. PEP carboxiquinasa 3. Fructosa – 1,6- bifosfatasa 4. Glucosa-6-fosfatasa

17 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS REGULACION GLUCONEOGENESIS Y GLICOLISIS LA CAPTACION DE LA GLUCOSA EN LOS TEJIDOS EXTRAHEPATICOS LIMITA LA VELOCIDAD DE SU USO

18 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS REGULACION Hexocinasa/glucocinasa Hexocinasa/glucocinasa Hexocinasa:tiene una Km baja para la glucosa (alta afinidad) en el hígado se satura y actúa a una velocidad constante condiciones normales Hexocinasa:tiene una Km baja para la glucosa (alta afinidad) en el hígado se satura y actúa a una velocidad constante condiciones normales Glucocinasa:Km mucho mas alta ( baja afinidad)para la glucosa, su afinidad aumenta por arriba del alcance fisiológico de concentraciones de glucosa Glucocinasa:Km mucho mas alta ( baja afinidad)para la glucosa, su afinidad aumenta por arriba del alcance fisiológico de concentraciones de glucosa La glucocinasa; favorece la captación hepática de glucosa en altas concentraciones, después de ingerir carbohidratos La glucocinasa; favorece la captación hepática de glucosa en altas concentraciones, después de ingerir carbohidratos

19 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS REGULACION HORMONAL EFECTO DE LA INSULINA Se produce en las células beta de los islotes de Langerhans en el páncreas Se produce en las células beta de los islotes de Langerhans en el páncreas La concentración de insulina en la sangre es análoga a la de la glucosa en la sangre La concentración de insulina en la sangre es análoga a la de la glucosa en la sangre Disminuye en forma inmediata la glucosa de la sangre mediante el transporte de la glucosa hacia el tejido adiposo y el músculo Disminuye en forma inmediata la glucosa de la sangre mediante el transporte de la glucosa hacia el tejido adiposo y el músculo (transportador de glucosa Glut 4) (transportador de glucosa Glut 4) Conduce a la síntesis de moléculas nuevas; Conduce a la síntesis de moléculas nuevas; GLucocinasa GLucocinasa PFK-1 PFK-1 PFK-2 PFK-2

20 METABOLISMO DE LA GLUCOSA EFECTO DE LA INSULINA Estimulación; Estimulación; 1. Hiperglicemia (aumento de la glucosa en la sangre) 2. Aminoácidos 3. Ácidos grasos libres 4. Cuerpos cetónicos 5. Glucagon 6. Secretina 7. Sulfonilurea 8. Tolbutamida 9. Gliburido 10. Aumento del ATP en la célula beta pancreática Inhiben ; Inhiben ; 1. Adrenalina 2. noradrenalina

21 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS EFECTO DEL GLUCAGON (EFECTO HIPERGLICEMICO ) Producida en las células A de los islotes pancreáticos Producida en las células A de los islotes pancreáticos La hipoglicemia estimula su secreción La hipoglicemia estimula su secreción Estimula la glucógenolisis al acelerar la fosforilasa en el hígado Estimula la glucógenolisis al acelerar la fosforilasa en el hígado Aumenta la gluconeogenesis a partir de aminoácidos y el lactato Aumenta la gluconeogenesis a partir de aminoácidos y el lactato Actúa generando cAMP Actúa generando cAMP

22 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS EFECTO HIPERGLICEMICO Inhibe la acción de la enzima glucolitica piruvato quinasa Inhibe la acción de la enzima glucolitica piruvato quinasa disminuye la concentración de fructosa-2-6 bifosfato disminuye la concentración de fructosa-2-6 bifosfato Aumenta la función de la PFK-2 Aumenta la función de la PFK-2 Reduce la función de la PFK-1 Reduce la función de la PFK-1 Libera la inhibición de fructosa-1-6 bifosfatasa Libera la inhibición de fructosa-1-6 bifosfatasa Conduce a la síntesis de moléculas nuevas: Conduce a la síntesis de moléculas nuevas: 1. PEP carboxilasa 2. Fructosa 1-6 bifosfato 3. Glucosa – 6-fosfato

23 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS EFECTO HORMONAL Glándula hipófisis anterior ; aumentan la concentración de glucosa en sangre y contrarrestan la acción de La insulina) Glándula hipófisis anterior ; aumentan la concentración de glucosa en sangre y contrarrestan la acción de La insulina) 1. Hormona del crecimiento : reduce la captación de glucosa en el músculo 2. ACTH ( adrenocorticotropina)

24 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS EFECTO HORMONAL Corteza suprarrenal: Corteza suprarrenal: Incrementan la gluconeogenesis Incrementan la gluconeogenesis Mayor captación hepática de aminoácidos y aumento de amidotransferasa Mayor captación hepática de aminoácidos y aumento de amidotransferasa Inhiben el uso de glucosa en los tejidos extrahepaticos Inhiben el uso de glucosa en los tejidos extrahepaticos 1. Glucocorticoides (oxiesteroides-11) Medula suprarenal: Medula suprarenal: Producen glucógenolisis en el hígado y el músculo Producen glucógenolisis en el hígado y el músculo Estimulando la fosforilasa Estimulando la fosforilasa Genera CAMP Genera CAMP 1. Adrenalina 2. noradrenalina

25 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS EFECTO HORMONAL 1. Cociente insulina/glucagon (principal efecto regulador) Comida de carbohidratos; cociente de insulina glucagon es elevado, predomina en el hígado la glucólisis sobre la gluconeogenesis Comida de carbohidratos; cociente de insulina glucagon es elevado, predomina en el hígado la glucólisis sobre la gluconeogenesis Periodo de ayuno, poco carbohidratos y muchas grasa; cociente insulina glucagon es bajo y predomina la gluconeogenesis sobre la glucólisis Periodo de ayuno, poco carbohidratos y muchas grasa; cociente insulina glucagon es bajo y predomina la gluconeogenesis sobre la glucólisis

26 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS EFECTO METABOLISMO 1. Cantidad elevada de cAMP;incrementa la glucólisis Cantidades bajas de AMP incrementan el flujo a través de la gluconeogenesis a expensas de la glucólisis Cantidades bajas de AMP incrementan el flujo a través de la gluconeogenesis a expensas de la glucólisis 2. Control del ciclo PFK-1/fructosa 1,6 bifosfatasa 3. Piruvato quinasa permite retención máxima de PEP

27 GLUCONEOGENESIS BALANCE TOTAL ENERGETICO Vía anabólica muy costosa desde el punto de vista energético: Vía anabólica muy costosa desde el punto de vista energético: Por cada molécula de glucosa que se forme a partir de piruvato se requieren dos moléculas de ATP Por cada molécula de glucosa que se forme a partir de piruvato se requieren dos moléculas de ATP 1. Piruvato+HCO3-+ATPoxaloacetato+ADP+Pi+H 2. 3-fosfoglicerato +ATP--- 1,3-difosfoglicerato+ADP+Pi+H Se necesito un enlace rico-energético proveniente del GTP en la reacción: Se necesito un enlace rico-energético proveniente del GTP en la reacción: 1. Oxalacetato+GTP-----PEP+CO2+GDP+Pi Se gasto una molécula de NADH+ + H+ n la reacción: Se gasto una molécula de NADH+ + H+ n la reacción: 1. 1,3 difosfoglicerato+NADH + H gliceraldehido-3- fosfato+NADH+Pi El balance total de inversión en la síntesis de una molécula de glucosa es: ( 2 MOLECULAS DE PIRUVATO) El balance total de inversión en la síntesis de una molécula de glucosa es: ( 2 MOLECULAS DE PIRUVATO) 4 moléculas de ATP,2 moléculas de GTP Y 2 moléculas de NADH + H+ 4 moléculas de ATP,2 moléculas de GTP Y 2 moléculas de NADH + H+


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