PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN UNSL-LIC. NUTRICIÓN QCA. BIOLÓGICA 2017 PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN   TEMA 5 METABOLISMO DE HIDRATOS DE CARBONO METABOLISMO DEL GLUCÓGENO. Glucogenolisis y Glucogenogénesis. Regulación alostérica, por modificación covalente. Control hormonal en distintos estados nutricionales. GLUCONEOGÉNESIS, reacciones, costo energético, importancia metabólica.

¿Qué sucede cuando no hay disponible para las células? Glucosa disponible para las células? Por ejemplo en: la dieta sin carbohidratos el ayuno prolongado después del ejercicio vigoroso

METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS TERMINOLOGÍA GLICOLISIS: Degradación anaeróbica de glucosa, fructosa, galactosa hasta piruvato. VÍA GLICOLÍTICA GLUCOGENOLISIS: Degradación de glucógeno a glucosa GLUCOGENOGENESIS: Síntesis de glucógeno desde glucosa GLUCONEOGENESIS: Síntesis de glucosa a partir de otros precursores diferentes a hidratos de carbono

Destinos metabólicos de la Glucosa-6-P Glicólisis -Vía Glicolitica Integremos….. Glucógeno Glucosa GLUCOSA-6-P Ribosa-5-P Gluconeogénesis Glicólisis -Vía Glicolitica Piruvato

GLUCONEOGÉNESIS La GLUCONEOGÉNESIS es el proceso de biosíntesis de Glucosa a partir de compuestos no glucídicos PERMITE SINTETIZAR GLUCOSA A PARTIR DE PRECURSORES QUE NO SON HIDRATOS DE CARBONO. PRECURSORES: PIRUVATO (producto final de la glicólisis anaeróbica) LACTATO (del metabolismo anaerobio) GLICEROL (proviene de la degradación de ácidos grasos) AMINOÁCIDOS (Alanina) (derivados del recambio de proteínas) a –CETOACIDOS (productos de la degradación de aminoácidos) TIENE LUGAR PRINCIPALMENTE EN HIGADO y RIÑÓN ES UN PROCESO QUE CONSUME ENERGIA

¿Cuándo es activa la Gluconeogénesis? Cuando la dieta es carente en carbohidratos En situaciones fisiológicas como el ayuno prolongado En ciertos estados patológicos (diabetes no tratada, en que la glucosa no puede ingresar a la célula para ser utilizada como fuente de energía) Después del ejercicio vigoroso El hígado es el órgano principal donde tiene lugar la Gluconeogénesis (órgano encargado de la homeostasis de glucosa) Donde la glucosa es indispensable como fuente de energía (cerebro; glóbulos rojos) ¿Dónde es activa la Gluconeogénesis? ¿Qué células/tejidos son más dependientes de la Gluconeogénesis?

REACCIONES DE LA GLUCONEOGÉNESIS ¡ PROBLEMA ! GLUCONEOGÉNESIS NO ES EL CAMINO INVERSO A LA VÍA GLICOLÍTICA ¿CÓMO SE REVIERTEN LAS REACCIONES IRREVERSIBLES DE LA VÍA GLICOLÍTICA ? A TRAVÉS DE LAS REACCIONES DE DESVÍO CATALIZADAS POR: 1- PIRUVATO CARBOXILASA (mitocondrial) 2- FOSFOENOLPIRUVATO CARBOXIQUINASA (isoenzimas, citosólica y mitocondrial) 3- FRUCTOSA-1,6-BISFOSFATASA (citosólica) 4- GLU-6-FOSFATASA (citosólica, solo en hígado)

Repasemos…. REACCIONES IRREVERSIBLES de la Vía Glicolítica GLUCONEOGÉNESIS

DESDE PIRUVATO A FOSFOENOLPIRUVATO 1)- PIRUVATO CARBOXILASA ENZIMA MITOCONDRIAL biotina PIRUVATO + CO2 + H2O OXALACETATO + H+ ATP ADP+ Pi 2)- FOSFOENOLPIRUVATO CARBOXIQUINASA OXALACETATO FOSFOENOLPIRUVATO + CO2 ISOENZIMAS CITOSOLICA Y MITOCONDRIAL GTP GDP

CO2 LACTATO Sitio celular en que ocurre la GLUCONEOGÉNESIS 2

3)- Desde FRU-1,6-BISFOSFATASA a FRU-6P FRUCTOSA-1,6-BISFOSFATO + H2O FRUCTOSA-1,6-BISFOSFATASA (citosólica) FRUCTOSA-6-FOSFATO + Pi

4)- Desde GLUCOSA-6-FOSFATO a GLUCOSA GLUCOSA-6-FOSFATO + H2O GLUCOSA-6-FOSFATASA (Hígado ) (citosólica) GLUCOSA + Pi

Sitio celular en que ocurre la GLUCONEOGÉNESIS 3 4

Resumiendo….. Sitio celular en que ocurre la GLUCONEOGÉNESIS precursor reacción de desvío

GASTO DE ENERGIA EN LA GLUCONEOGENESIS En la síntesis de : (2) OXALACETATO 2 ATP (2) FOSFOENOLPIRUVATO 2 GTP (2) 1,3-BISFOSFOGLICERATO 2 ATP TOTAL: 4 ATP y 2 GTP por cada molécula de Glucosa sintetizada desde Piruvato por GLUCONEOGÉNESIS

-COMPARACIÓN CON GLICÓLISIS GLUCONEOGENESIS -COMPARACIÓN CON GLICÓLISIS -REACCIONES DE DESVÍO -GASTO DE ENERGIA reacción de desvío FEDUCHI y col. Ed. Panamericana, 1ª edic. 2010 (GuíaTP Qca. Biológica, 2017)

REGULACIÓN DE LA GLUCONEOGÉNESIS Principales moduladores REGULACIÓN HORMONAL REGULACIÓN ALOSTÉRICA (+) Glucagón Hormona hiperglucemiante Activa la Gluconeogénesis Fructosa-1,6 bisfosfatasa (-) AMP y Fru-1,6bisP (+) Citrato Fructosa-1,6 bisfosfatasa

REGULACIÓN ALOSTÉRICA DE LA GLUCONEOGÉNESIS Regulación Recíproca con la Glicólisis

Ciclo Glucosa-Lactato Ciclo Glucosa-Alanina (CICLO DE CORI) En ejercicio muscular intenso Participación del la GLUCONEOGÉNESIS (interrelación entre organos) Ciclo Glucosa-Alanina En ayuno muy prolongado

Bibliografía 1- BLANCO A. y BLANCO G., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 9a edic., Bs. As. (2011). 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). 4- Docentes de Química Biológica, “QUIMICA BIOLOGICA Orientada a Ciencias de los Alimentos”, Nueva Editorial Universitaria de la Universidad Nacional de San Luis.

PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN UNSL-LIC. NUTRICIÓN QCA. BIOLÓGICA - 2017 PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN   TEMA 4 - METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS Descarboxilación oxidativa del Piruvato, regulación. Destinos y funciones de Acetil-CoA. Ciclo deKrebs. Generalidades. Regulación. Balance energético. Función anfibólica. Reacciones anapleróticas. Vía de las Pentosas fosfato. Etapas, función, enzimas implicadas. Relación con la glicólisis, importancia metabólica. Importancia de las vitaminas en el funcionamiento de estas vías.

Destinos metabólicos de la Glucosa-6P Integremos… Destinos metabólicos de la Glucosa-6P Glucógeno Glucógeno- génesis Glucógeno- lisis Glucosa Glucosa-6-fosfatasa (solo en hígado) Via de las Pentosas Ribosa-5-P GLUCOSA-6-P Gluconeo- genesis Glicólisis -Via Glicolitica Piruvato

VIA DE LAS PENTOSAS FOSFATO Tiene lugar en el citosol celular No es una vía de producción de ATP Produce NADPH, como poder reductor para las biosíntesis reductoras de ácidos grasos y esteroides Produce ribosa-5-fosfato para la síntesis de nucleótidos (ATP, GTP, CTP, UTP, TTP, NAD, FAD) y ácidos nucleicos Produce intermediarios de la vía glicolítica: gliceraldehído-3- fosfato y fructosa-6-fosfato Muy activa en: hígado, tej. adiposo, glándula mamaria lactante, glándulas suprarrenales, eritocitos FUNCIONES 31

CARACTERISTICAS DE LAS REACCIONES VIA DE LAS PENTOSAS-P CARACTERISTICAS DE LAS REACCIONES La vía de la pentosas consta de dos FASES: 1) Fase oxidativa - reacciones irreversibles 2) Fase no oxidativa - reacciones reversibles Según las necesidades de la célula es más activa una fase o la otra. Esta vía interconvierte azúcares de 3, 4, 5, 6 y 7 carbonos. 32

VIA de las PENTOSAS-P FASE OXIDATIVA REACCIONES (GuíaTP Qca. Biológica, 2017) BENYON S. S. HARCOURT BRACE, “Lo esencial del metabolismo y nutrición ,1998.

VIA de las PENTOSAS-P FASE OXIDATIVA - REACCIONES Glucosa-6-fosfato 6-fosfogluconolactona Glucosa-6-fosfato deshidrogenasa 6-fosfogluconato Lactonasa Mg++ Mn++ Ca++ Oxidación Hidrólisis 6-fosfogluconato NADP+ NADPH + H+ CO2 6-fosfogluconato deshidrogenasa Ribulosa 5-fosfato Descarboxilación oxidativa 33

VIA de las PENTOSAS-P FASE NO OXIDATIVA - REACCIONES Xilulosa-5-P Sedoheptulosa-7P Gliceraldehído 3-P Epimerasa Ribulosa-5-P Transcetolasa (PPT) PP-Tiamina Isomerasa Ribosa-5-P

FASE NO OXIDATIVA (cont.) Transaldolasa Fructosa-6-P Eritrosa-4-P G-3-P Eritrosa-4-P Xilulosa-5-P + Gliceraldehído 3-P Fructosa-6-P Transcetolasa (PPT) PP-Tiamina Sedoheptulosa-7P

VIA de las PENTOSAS-P FASE NO OXIDATIVA - REACCIONES

Enzima reguladora de la Vía de las Pentosas NADPH+H+ (-) Glucosa Hexoquinasa Glucosa-6P Enzima reguladora de la Vía de las Pentosas Glu-6P deshidrogenasa G L I C O S NADPH + H+ Fase oxidativa 6P-Gluconato 6P-Gluconato deshidrogenasa NADPH + H+ NADP+ (+) Ribulosa-5P Isomerasa Epimerasa Ribosa-5P Xilulosa-5P Transcetolasa (PPT) Gliceral dehído-3P Sedoheptu losa-7P Fase No oxidativa Transaldolasa Fructosa-6P Eritrosa-4P Gliceral dehído-3P Transcetolasa (PPT) Fructosa-6P BLANCO A. y BLANCO G., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 9a edic. 2011

-consideraciones finales- VIA de las PENTOSAS-P -consideraciones finales- Puede considerarse otra forma de oxidar la glucosa-6-fosfato a CO2, como ocurre en la glucólisis y en el ciclo del Acido Cítrico. Es generadora de intermediarios para otras vías metabólicas. El destino real de los azúcares fosfatos (Ribosa-5-P, Gli-3-P, Fru-6-P) depende de las necesidades metabólicas de las células en la que se está produciendo la vía. Esta vía es muy activa en los tejidos donde se lleva a cabo la síntesis de ácidos grasos (utiliza NADPH): glándula mamaria, tejido adiposo, corteza adrenal e hígado. El NADPH actúa en procesos de desintoxicación dependientes de citocromo P450 en hígado. En eritrocitos, NADPH, contribuye a mantener la concentración de Glutatión reducido y disminuir los niveles de metahemoglobina.

Sobre Hidratos de carbono Sobre Lípidos Sobre Proteínas Resumiendo la regulación Hormonal sobre el METABOLISMO DE HIDRATOS de C INSULINA ACCIONES METABÓLICAS Sobre Hidratos de carbono Sobre Lípidos Sobre Proteínas Aumenta la captación de glucosa. Aumenta la glicólisis, Vía de las pentosas, oxidación completa de glucosa. Activa la glucogenogénesis. Inhibe la glucogenólisis Inhibe la gluconeogénesis. Disminuye la glucemia.

Sobre Hidratos de carbono Sobre Lípidos Sobre Proteínas Resumiendo la regulación Hormonal sobre el METABOLISMO DE HIDRATOS de C GLUCAGÓN ACCIONES METABÓLICAS Sobre Hidratos de carbono Sobre Lípidos Sobre Proteínas Activa la glucógeno fosforilasa en hígado: aumenta la glucogenólisis. Inhibe la glucógeno sintasa: inhibe la glucogenogénesis) Activa la gluconeogénesis. Aumenta la glucemia

Bibliografía 1- BLANCO A. y BLANCO G., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 9a edic., Bs. As. (2011). 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). 4- Docentes de Química Biológica, “QUIMICA BIOLOGICA Orientada a Ciencias de los Alimentos”, Nueva Editorial Universitaria de la Universidad Nacional de San Luis.