Metabolismo intermediario. Introducción al metabolismo Metabolismo intermediario. Introducción al metabolismo. Rutas metabólicas. Conceptos termodinámicos. Reversibilidad e irreversibilidad de reacciones químicas. Relación con energía libre. Intercambios de materia y energía en la biosfera. Ciclos del C, N y O. Autótrofos y heterótrofos. Metabolismo de hidratos de carbono I. Glucólisis. Concepto, fases, relevancia dentro del metabolismo intermediario. Compartamentalización de la glucólisis. Características de las reacciones y enzimas que la integran. Rendimiento energético. Degradación anaeróbica de la glucosa: reacciones de fermentación. Importancia. Regulación de la glucólisis en animales y plantas.

Caminos metabólicos: Lineales Ramificados Cíclicos FIGURE 15-1 Metabolism as a three-dimensional meshwork. A typical eukaryotic cell has the capacity to make about 30,000 different proteins, which catalyze thousands of different reactions involving many hundreds of metabolites, most shared by more than one "pathway." This overview image of metabolic pathways is from the online KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) PATHWAY database (www.genome.ad.jp/kegg/pathway/map/map01100.html). Each area can be further expanded for increasingly detailed information, to the level of specific enzymes and intermediates.

http://www.expasy.org/cgi-bin/show_thumbnails.pl?2

Rutas metabólicas 1ra ley de la termodinámica: la energía total de un sistema y sus alrededores permanece constante

ΔSsistema + ΔSalrededores > 0 2da ley de la termodinámica: un proceso ocurrirá espontáneamente sólo si ΔS es positivo: la entropía del Universo siempre crece ΔSsistema + ΔSalrededores > 0

ATP molécula de intercambio de energía ΔG°´ = -7.3 kcal/mol 2 ADP ↔ ATP + AMP

Ciclo del C

Glucosa Principales vías de utilización de Glucosa Polisacáridos de matriz extracelular y pared celular Glucógeno, almidón, sacarosa Síntesis de polímeros estructurales almacenamiento Glucosa Oxidación por vía pentosa-P Oxidación vía glucólisis Ribosa 5-P Piruvato

Metabolismo de Hidratos de Carbono

Glucólisis: degradación de glucosa hasta ácido pirúvico Fase preparatoria Fase de rendimiento 1 Gluc 2 Gly 3-P 2 ATP netas

Reacciones individuales de las dos etapas de la glucólisis

Fosforilación de la Glucosa Hexokinasa o Glucokinasa Glucosa + ATP Glc-6-P + ADP Mg2+ Mg2+

Conversión de aldopiranosa en cetofuranosa Fosfoglucosa isomerasa Glc 6-P Fru 6-P Mg2+ Glc 6-P Fru 6-P

Fosforilación de la Fru6P Fosfofructokinasa dependiente de ATP Mg2+ Fru 6-P + ATP Fru 1,6-P2 + ADP Fosfofructokinasa Mg2+ Fru 6-P Fru 1,6-P2

Fosfofructokinasa dependiente de PPi Fru 6-P + PPi Fru 1,6-P2 + Pi

Escisión en fosfatos de triosa DHAP Ga 3-P

Base de Shiff intermediaria de reacción de Aldolasa

Isomerización de fosfatos de triosa Triosa fosfato isomerasa DHAP Ga 3-P

Catálisis ácido-base: TPI, la enzima “perfecta” Triosa fosfato isomerasa DHAP enediol interm. Ga 3-P Análogo de estado de transición fosfoglicolato Enediolato interm.

Oxidación del Ga3P Ga3P DH G 3-P 1,3-bisP Gly La Ga3PDH cursa con una oxidación seguida de una deshidratación (formación del acil fosfato)

La formación de un intermediario de alta energía baja la energía de activación

La energía es conservada por una fosforilación a nivel de sustrato La energía es conservada por una fosforilación a nivel de sustrato. Se produce la primera molécula de ATP Fosfoglicerokinasa Mg2+ 1,3-bisP Glicerato ADP 3-P Glicerato ATP

Hay un reordenamiento molecular: cambia la posición del fosfato Fosfogliceromutasa Mg2+ 3-P Glicerato 2-P Glicerato

La PGM cursa con la formación de un estado fosforilado de la enzima

Deshidratación del 2-PGA para dar un compuesto con alta energía 2-PGA PEP

El fosfato de alta energía es dador de fosforilo para la generación de la segunda molécula de ATP PEP ADP Piruvato ATP

Ecuación balanceada de la glucólisis Glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi 2 Piruvato + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O

Regulación de la glucólisis

Transporte de Glucosa, proteínas GLUT

Transporte de Glucosa, proteínas GLUT

Transporte de Glucosa, proteínas GLUT

Síntesis de Fru 2,6-bisP kinasa fosfatasa

Regulación de la PFK

Regulación de la PFK

Regulación de la PFK

Regulación de la Piruvato Kinasa

Regulación de la Piruvato Kinasa

Lactato deshidrogenasa

Fermentación alcohólica

Alosterismo y modificación covalente en la regulación de la glucólisis vegetal