La descarga está en progreso. Por favor, espere

La descarga está en progreso. Por favor, espere

BOLILLA 3: -.Metabolismo. Principales nutrientes de autótrofos y heterótrofos. Catabolismo. Anabolismo. Metabolismo de Carbohidratos en los distintos organismos:

Presentaciones similares


Presentación del tema: "BOLILLA 3: -.Metabolismo. Principales nutrientes de autótrofos y heterótrofos. Catabolismo. Anabolismo. Metabolismo de Carbohidratos en los distintos organismos:"— Transcripción de la presentación:

1 BOLILLA 3: -.Metabolismo. Principales nutrientes de autótrofos y heterótrofos. Catabolismo. Anabolismo. Metabolismo de Carbohidratos en los distintos organismos: Animales y Vegetales. Digestión y absorción. Sistema digestivo en individuos heterótrofos. Digestión en rumiantes. Estructuras especializadas. Distribución de glucosa en una célula animal y una célula vegetal. Degradación de glucosa: glicólisis. Localización celular. Etapas. Producción de energía. Regulación. Balance energético en condiciones de anaerobiosis. Destino del piruvato. Fermentaciones. Degradación de otras hexosas. BOLILLA 4: Destino del piruvato en condiciones aeróbicas. Complejo de la piruvato deshidrogenasa. Ciclo de Krebs. Localización celular. Balance energético del ciclo. Regulación. Reacciones anapleróticas según el tipo de célula o tejido. Naturaleza anfibólica del ciclo. Sistemas de lanzaderas: Lanzadera del glicerofosfato y lanzadera del malato-aspartato. Balance energético de la degradación de glucosa en condiciones de aerobiosis. Efecto Pasteur. Ciclo del glioxilato. Localización. Importancia. Vía de las pentosas. Localización. Importancia metabólica. BOLILLA 5: Biosíntesis de carbohidratos. Gluconeogénesis. Etapas. Regulación. Costo energético. Ciclos fútiles. Biosíntesis del glucógeno. Regulación coordinada entre la degradación y la síntesis del glucógeno. Costo energético. Biosíntesis de almidón. Síntesis fotosintética de glúcidos. Reacciones de fijación y reducción fotosintética del carbono, ciclo de Calvin. Regulación. Fotorrespiración y ruta C4. Biosíntesis de almidón, sacarosa y celulosa en vegetales. QUIMICA BIOLOGICA Lic. y Prof. en Ciencias Biológicas

2 METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS Transporte electrónico y fosforilación oxidativa. Vía Glicolítica. Fermentación Transformación del piruvato en Acetil-CoA. Ciclo de los ácidos tricarboxílicos o Ciclo de Krebs. Degradación de glucógeno o de Almidón. CATABOLISMO ANABOLISMO Síntesis de glucógeno en animales (o de almidón en plantas). Síntesis de sacarosa en plantas. Gluconeogénesis.

3 Fosforilación de la glucosa - La fosforilación es el paso inicial de todas las vías de utilización de monosacáridos, ya sea en animales como en vegetales. - Impide la difusión de la Glu hacia el exterior celular y asegura su utilización en alguna de las vías metabólicas celulares según el requerimiento celular. Hexoquinasas Isoenzimas I, II, III Isoenzima IV o Glucoquinasa - En distintas proporciones según el tejido. - Son inespecíficas. - Km Glu = mM - En hígado y células beta del páncreas. - Es muy específica, solo D-Glucosa. - Km Glu = >10 mM. Hexoquinasa

4 Fosforilación intracelular de la glucosa

5 GLUCOSA-6-P Destinos metabólicos de la glucosa en una célula hepática Glucógeno-génesis Glucógeno Vía de las Pentosas Ribosa-5-P Piruvato Vía Glicolítica Glucosa Glucosa-6-fosfatasa

6 GLUCOSA-6-P Destinos metabólicos de la glucosa en una célula vegetal Almidón Sacarosa Vía de las Pentosas Ribosa-5-P Piruvato Vía Glicolítica

7 FASE I. Fase preparatoria en la que la glucosa es fosforilada, isomerizada y fragmentada, dando lugar a dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato. Este proceso consume 2 ATPs. FASE II. Las dos moléculas anteriormente formadas se convierten en dos moléculas de piruvato, con la producción de 4 ATPs y 2 NADH. Vía Glicolítica Citosol celular - Vía Universal. Ejemplo de unidad del mundo biológico. - Todos los intermediarios se encuentran fosforilados. - El NAD + es el agente oxidante. - No requiere O 2 (anaerobiosis). - Es el mecanismo proveedor de E mas antiguo desde el punto de vista evolutivo.

8 Hexoquinasa Fosfogluco- isomerasa Fosfofructo- quinasa Aldolasa Triosa fosfato isomerasa VIA GLICOLITICA- FASE I Reacción 1. Fosforilación de la glucosa con consumo del primer ATP.

9 - Si la glucosa proviene de la degradación de glucógeno en animales o de almidón en vegetales: GLUCOGENO ALMIDON Glucógeno fosforilasa Almidón fosforilasa Pi Pi Glucosa-6-P Glucosa-1-P Fosfoglucomutasa

10 Hexoquinasa Fosfogluco- isomerasa Fosfofructo- quinasa Aldolasa Triosa fosfato isomerasa VIA GLICOLITICA- FASE I

11 Reacción 2. Isomerización. Conversión de Glu-6-P (isómero aldosa) a fructosa-6-fosfato (Fru-6-P, isómero cetosa) catalizada por la Fosfoglucoisomerasa. Primero debe abrirse el anillo para que ocurra la isomerización, con posterior ciclación de la fructosa. Mg 2+ o Mn 2+

12 Hexoquinasa Fosfogluco- isomerasa Fosfofructo- quinasa Aldolasa Triosa fosfato isomerasa VIA GLICOLITICA- FASE I

13 Reacción 3. Consumo del segundo ATP. La fosfofructoquinasa fosforila la Fru-6-P para formar Fru-1,6-diP. La Fosfofructoquinasa es una enzima alostérica y esta reacción es el principal sitio de control de la velocidad de la vía glicolítica.

14 Hexoquinasa Fosfogluco- isomerasa Fosfofructo- quinasa Aldolasa Triosa fosfato isomerasa VIA GLICOLITICA- FASE I

15 Reacción 4. Formación de triosas fosfato. La aldolasa cataliza la ruptura de la Fru-1,6-BP en dos triosas, el gliceraldehído-3-fosfato (G-3-P) y la dihidroxiacetona fosfato (DHAP). Dos moléculas de 3 carbonos

16 Hexoquinasa Fosfogluco- isomerasa Fosfofructo- quinasa Aldolasa Triosa fosfato isomerasa VIA GLICOLITICA- FASE I

17 Reacción 5. Isomerización. Sólo uno de los productos de la ruptura aldólica, el G-3-P, continúa la vía glicolítica. La interconversión entre éste y la DHAP es catalizada por la triosa fosfato isomerasa. Termina 1ra fase - 2 ATP

18 Gliceraldehído-3-P deshidrogenasa Fosfoglicerato quinasa Fosfoglicero mutasa Enolasa Piruvato quinasa

19 Reacción 6. Formación del primer intermediario de "alta energía. La gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa cataliza la oxidación y fosforilación del G-3-P, por el NAD + (Nicotinamida Adenin Dinucleótido) y fosfato inorgánico (Pi), para producir el 1,3- bifosfoglicerato (BFG). fosfato inorgánico

20 Gliceraldehído-3-P deshidrogenasa Fosfoglicerato quinasa Fosfoglicero mutasa Enolasa Piruvato quinasa

21 Reacción 7. Primera producción de ATP. Se forma el primer ATP por fosforilación a nivel de sustrato, rindiendo además 3-fosfoglicerato en una reacción catalizada por la fosfoglicerato quinasa (PGK)

22 Gliceraldehído-3-P deshidrogenasa Fosfoglicerato quinasa Fosfoglicero mutasa Enolasa Piruvato quinasa

23 Reacción 8. La fosfogliceromutasa cataliza la transferencia intramolecular de fosfato y la conversión de 3-PG a 2- fosfoglicerato. 2 2 Mg 2+

24 Gliceraldehído-3-P deshidrogenasa Fosfoglicerato quinasa Fosfoglicero mutasa Enolasa Piruvato quinasa

25 Reacción 9. Formación del segundo intermediario de "alta energía. La enolasa cataliza la deshidratación del 2-PG a fosfoenolpiruvato (PEP), formando un complejo activo por la presencia del catión magnesio. 2 2 Mg 2+ ~

26 Gliceraldehído-3-P deshidrogenasa Fosfoglicerato quinasa Fosfoglicero mutasa Enolasa Piruvato quinasa

27 Reacción 10. Producción del segundo ATP. La piruvato quinasa cataliza el acoplamiento de la energía libre de la hidrólisis del PEP a la síntesis de ATP (fosforilación a nivel de sustrato) para formar piruvato Mg 2+ o Mn 2+

28

29 ADP Acetil-CoA Pi (+) Regulación de la vía glicolítica HK: Hexoquinasa PFK: Fosfofructoquinasa PK: Piruvato quinasa - La velocidad de la glucólisis depende de la disponibilidad de sustrato y el estado de oxidorreducción de la célula. Se requieren GLU, ADP, Pi, y NAD+. - El proceso general es controlado por los niveles de NADH/NAD+ y piruvato/lactato. - En particular, existen tres puntos de control en la via glicolitica: - En todos estos puntos la insulina actúa activando, mientras que el glucagón lo hace inhibiendo, la actividad enzimática.

30 Aumenta afinidad por F-6-P y disminuye la inhibición por ATP. ¿Cómo regula la glucólisis la Fru-2,6-difosfato?

31 Insulina Glucagón Algo más sobre la Piruvato quinasa… Fosfatasa (+) Quinasa (+)

32 Degradación de otros az ú cares a través de la vía glicolítica. Fructosa

33 Degradación de otros az ú cares a través de la vía glicolítica Galactosa

34 GLUCOSA 2 PIRUVATO VG Aerobiosis O2O2 Anaerobiosis O2O2 Fermentación Alcohólica (levaduras, algunos vertebrados marinos) Fermentación Láctica (músculo en contracción vigorosa, eritrocitos, lactobacilos) 2 Etanol + 2 CO 2 2 Lactato2 Acetil-CoA + 2 CO 2 4 CO H 2 O CK Células animales (excepción eritrocitos), vegetales y muchos microorganismos. ¿Cuál es el destino del Piruvato según las condiciones celulares?

35 A. Fermentación láctica En el músculo, especialmente durante el ejercicio intenso, cuando la demanda de ATP es elevada y se ha consumido el oxígeno mitocondrial, la lactato deshidrogenasa (LDH) cataliza la reducción del piruvato para dar lactato, utilizando el NADH provisto por la G-3-P deshidrogenasa. También en eritrocito y en las bacterias lácticas. La reacción global de la degradación anaeróbica de glucosa mediante la fermentación láctica puede esquematizarse como sigue: Glucosa + 2ADP + 2Pi > 2 lactato + 2ATP Los cazadores saben del sabor agrio de la carne de un animal que ha corrido hasta agotarse antes de morir. Esto es debido a la acumulación de ácido láctico en los músculos.

36 La mayor parte del lactato, producto final de la glucólisis anaeróbica, es exportado de las células musculares por la sangre hasta el hígado, donde vuelve a convertirse en glucosa a través del Ciclo de Cori. Ciclo de Cori O2O2

37 GLUCOSA 2 PIRUVATO VG Aerobiosis O2O2 Anaerobiosis O2O2 Fermentación Alcohólica (levaduras, algunos vertebrados marinos) Fermentación Láctica (músculo en contracción vigorosa, eritrocitos, lactobacilos) 2 Etanol + 2 CO 2 2 Lactato2 Acetil-CoA + 2 CO 2 4 CO H 2 O CK Células animales (excepción eritrocitos), vegetales y muchos microorganismos. ¿Cuál es el destino del Piruvato según las condiciones celulares?

38 B. Fermentación alcohólica En las levaduras, el NAD + se regenera en condiciones anaeróbicas mediante un proceso de gran importancia para la industria alimenticia: la conversión de piruvato a etanol y CO 2. La primer reacción es la descarboxilación del piruvato para formar acetaldehído y CO2, catalizada por la piruvato descarboxilasa (ausente en animales) y que contiene pirofosfato de tiamina (PPT) como grupo prostético. El acetaldehído formado por descarboxilación del piruvato es reducido luego a etanol por el NADH, en una reacción catalizada por la alcohol deshidrogenasa (ADH). PPT

39 Balance energético de la vía glicolítica ¿Cuánta energía rinde un mol de glucosa en anaerobiosis? GLUCOSA 2 PIRUVATO VG Anaerobiosis O2O2 Fermentación Alcohólica (levaduras, algunos vertebrados marinos) Fermentación Láctica (músculo en contracción vigorosa, eritrocitos, lactobacilos) 2 Etanol + 2 CO 2 2 Lactato Gasto de ATP: - Hexoquinasa……… … -1ATP - Fosfofructoquinasa…………..… -1ATP Producción de ATP: - Fosfoglicerato quinasa …. + 1ATP (x2) - Piruvato quinasa ……… ATP (x2) +4 ATP- 2ATP Balance o rendimiento en ATP: +2 ATP

40 GLUCOSA 2 PIRUVATO VG Aerobiosis O2O2 Anaerobiosis O2O2 Fermentación Alcohólica (levaduras, algunos vertebrados marinos) Fermentación Láctica (músculo en contracción vigorosa, eritrocitos, lactobacilos) 2 Etanol + 2 CO 2 2 Lactato2 Acetil-CoA + 2 CO 2 4 CO H 2 O CK Células animales (excepción eritrocitos), vegetales y muchos microorganismos. ¿Cuál es el destino del Piruvato según las condiciones celulares? PDH

41 C. Transformación del piruvato en Acetil-CoA El acetil-CoA se forma por descarboxilación oxidativa del piruvato, por la acción del complejo multienzimático piruvato deshidrogenasa (PDH). La PDH es un complejo, constituido por tres enzimas (E1: Piruvato descarboxilasa, E2: Dihidrolipoil transacetilasa y E3: Lipoil deshidrogenasa) y 5 coenzimas (TPP, ac. Lipoico, Coenzima A, FAD + y NAD + ). Mitocondria

42

43 La PDH está regulada por tres mecanismos superpuestos: 1)Por regulación alostérica. Es inhibido por sus productos: NADH y Acetil-CoA, y por ATP. 2) Por modificación covalente (fosforilación-desfosforilación). 3) Por control hormonal (Insulina/ Glucagón). Regulación del complejo PDH

44 ATP Glucagón Regulación del complejo PDH

45 Bibliografía 1- BLANCO A., Química Biológica, Ed. El Ateneo, 8a edic., Bs. As. (2007). 2- LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008). 3- LIM M.Y., Lo esencial en Metabolismo y Nutrición, Ed. Elsevier, 3ra. ed., Barcelona (2010). Bibliografía Complementaria 1- CAMPBELL Y FARREL, Bioquimica, Thomson Eds., 4ta. Ed., (2005). 2- DONALD NICHOLSON, International Union of Biochemistry & Molecular Biology (IUBMB), IUBMB-Nicholson Metabolic Maps, Minimaps & Animaps. Department of Biochemistry and Microbiology, The University, Leeds, England. ( 3- SALISBURY Y ROSS, Fisiología vegetal, Grupo Ed. Iberoamericana, (1994). 4- HILL, WYSE Y ANDERSON, Fisiología animal, Ed. Med. Panamericana,(2006), Madrid, España.


Descargar ppt "BOLILLA 3: -.Metabolismo. Principales nutrientes de autótrofos y heterótrofos. Catabolismo. Anabolismo. Metabolismo de Carbohidratos en los distintos organismos:"

Presentaciones similares


Anuncios Google