LIC. NUTRICIÓN QUÍMICA BIOLÓGICA 2016

VÍA GLICOLÍTICA Sitios de Regulación Hexoquinasa BENEFICIO FASE De PREPARATORIA FASE Fosfofructo quinasa Piruvato quinasa (GuíaTP Qca. Biológica, 2016)

Puntos de Regulación de la Glicólisis TRES REACCIONES QUÍMICAS IRREVERSIBLES 1° Punto de Control HEXOQUINASA 2° Punto de Control FOSFOFRUCTOQUINASA Enzima alostérica Principal punto de control de la Vía Glicolítica 3° Punto de Control PIRUVATO QUINASA Control alostérico y por modif. covalente Puntos de Regulación de la Glicólisis (-) Glucosa 6 P (inhibición por el producto) (-) ATP, NADH, Citrato y AcGra de cadena larga (+) ADP ó AMP, Fruc-2,6 bis-P (-) ATP, Acetil CoA, desfosforilación (+) AMP, Fruc-1,6-bis-P, fosforilación

Hexoquinasas - Enzimas constitutivas (fosforilan Glucosa) - Enzimas constitutivas Son inespecíficas (S varias hexosas) Km Glu pequeños, 0.01-0.1 mM (alta afinidad) Son inhibidas por su producto Tejidos extrahepáticos Isoenzimas I, II, III o Hexoquinasas Es inducible Muy específica, solo D-Glucosa - Km Glu >10 mM (baja afinidad) No es inhibida por el producto Hígado y células beta del páncreas Isoenzima IV o Glucoquinasa

Importancia fisiológica Hexoquinasas ¿cuándo actúan? Importancia fisiológica [Glu] normal en sangre (“glucemia”) 5,0 mM Km Glu pequeños: continuo uso de Glucosa por las células provisión de Energía permanente no modifican su actividad por cambios en la glucemia Isoenzimas I, II, III Km Glu >10 mM: modifica su actividad con cambios en la glucemia: [Glu] normal: baja actividad [Glu] elevada (después de una comida): aumenta la actividad Es inducible por insulina Isoenzima IV o Glucoquinasa

Degradación de otros azúcares a través de la vía glicolítica Fructosa

Degradación de otros azúcares a través de la vía glicolítica Galactosa

6 C GLUCOSA Repasemos… Hexoquinasa Isomerasa Aldolasa Glicer.deshidrog ADP Isomerasa Fosfofructo quinasa ADP Aldolasa NAD+ Glicer.deshidrog ADP P-Glicerato quinasa Mutasa Enolasa ADP Piruvato quinasa PIRUVATO 2 X 3C

¿CÓMO SE LOGRA ESTO EN CONDICIONES ANAERÓBICAS? LA REACCION DE LA GLICERALDEHIDO 3P-DESHIDROGENASA (Reacción 6 Vía Glicolítica) PRODUCE NAD+ NADH EN EL CITOSOL EL NADH QUE SE FORMA EN CITOSOL SE DEBE REOXIDAR PARA QUE LA VIA GLICOLITICA PUEDA SEGUIR FUNCIONANDO !!! ¿CÓMO SE LOGRA ESTO EN CONDICIONES ANAERÓBICAS? ESTO DEPENDE DEL TIPO DE CELULA O MICROORGANISMO DE QUE SE TRATE

Fermentación Láctica Fermentación Alcohólica Reoxidación del NADH + H+ en citosol Destino del PIRUVATO según la situación celular GLUCOSA 2 PIRUVATO Vía Glicolítica (citosol) ANAEROBIOSIS O2 Gasto de ATP: - Hexoquinasa………...............… -1ATP Fosfofructoquinasa…………..… -1ATP Producción de ATP: Fosfoglicerato quinasa …. + 1ATP (x2) Piruvato quinasa ………... + 1ATP (x2) 2 Lactato 2 Etanol Fermentación Láctica (músculo en contracción, eritrocitos, lactobacilos) Fermentación Alcohólica (microorganismos: levaduras) Balance o rendimiento en ATP…. +2 ATP

Lactato deshidrogenasa O NADH + H+ NAD + OH CH3 __C __COO- CH3 __CH_COO- FERMENTACIÓN LÁCTICA Piruvato (en citosol) Lactato en músculo en contracción, en los eritrocitos Lactato deshidrogenasa

La mayor parte del Lactato, producto final de la glucolisis anaeróbica, es exportado de las células musculares por la sangre hasta el hígado, donde vuelve a convertirse en glucosa. Ciclo de Cori 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. O2

Vía Glicolítia y Fermentación láctica

Fermentación Láctica Fermentación Alcohólica Reoxidación del NADH + H+ en citosol Destino del PIRUVATO en anaerobiosis GLUCOSA 2 PIRUVATO Vía Glicolítica (citosol) ANAEROBIOSIS O2 2 Lactato 2 Etanol Fermentación Láctica (músculo en contracción, eritrocitos, lactobacilos) Fermentación Alcohólica (microorganismos: levaduras)

FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA Piruvato Acetaldehído en levaduras (S. cereviceae) (citosol) Etanol Alcohol deshidrogenasa descarboxilasa

6 C GLUCOSA Repasemos… Hexoquinasa Isomerasa Aldolasa Glicer.deshidrog ADP Isomerasa GASTOS Fosfofructo quinasa ADP Aldolasa NAD+ Glicer.deshidrog ADP P-Glicerato quinasa Mutasa PRODUCTOS Enolasa ADP Piruvato quinasa PIRUVATO 2 X 3C

ECUACION GENERAL DE LA VIA GLICOLITICA GLUCOSA + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ 2 PIRUVATO + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O EN ANAEROBIOSIS – EN EL CITOSOL

BALANCE ENERGETICO EN ANAEROBIOSIS – EN EL CITOSOL FASE PREPARATORIA: Se gastan 2 ATP FASE DE BENEFICIO: Se producen 4 ATP Rendimiento neto de la Vía Glicolítica 2 ATP

EN ANAEROBIOSIS – EN EL CITOSOL Rendimiento de la Vía Glicolítica BALANCE ENERGETICO EN ANAEROBIOSIS – EN EL CITOSOL Rendimiento de la Vía Glicolítica 1Glucosa 2Piruvato + 2 NADH + H+ ANAEROBIOSIS 2 ATP CITOSOL

Fermentación Láctica Fermentación Alcohólica Reoxidación del NADH + H+ en citosol Destino del PIRUVATO en anaerobiosis GLUCOSA 2 PIRUVATO Vía Glicolítica (citosol) ANAEROBIOSIS O2 Gasto de ATP: - Hexoquinasa………...............… -1ATP Fosfofructoquinasa…………..… -1ATP Producción de ATP: Fosfoglicerato quinasa …. + 1ATP (x2) Piruvato quinasa ………... + 1ATP (x2) 2 Lactato 2 Etanol Fermentación Láctica (músculo en contracción, eritrocitos, lactobacilos) Fermentación Alcohólica (microorganismos: levaduras) Balance o rendimiento en ATP…. +2 ATP Vía Glicolítica más Fermentaciones

¿QUE OCURRE EN CONDICIONES AERÓBICAS? LA CELULA DEBE REOXIDAR EL NADH PARA QUE LA VIA GLICOLITICA PUEDA FUNCIONAR !!! ¿QUE OCURRE EN CONDICIONES AERÓBICAS? LA REACCION DE LA GLICERALDEHIDO 3P-DESHIDROGENASA (Reacción 6 Vía Glicolítica) NAD+ NADH EN EL CITOSOL

“SISTEMA DE LANZADERAS” LA REACCION DE LA GLICERALDEHIDO 3P-DESHIDROGENASA (Reacción 6 Vía Glicolítica) NAD+ NADH EN CITOSOL REOCCIDACIÓN DE NADH NAD+ EN AEROBIOSIS “SISTEMA DE LANZADERAS” Equiv. de reducción Cadena respiratoria PRODUCCION de 2 ó 3 ATP/ NADH citosólico

SISTEMAS de LANZADERAS ó CONMUTADORES Sistemas de transferencia de los equivalentes de reducción producidos en el citosol hacia la Cadena Respiratoria en la mitocondria ¿Por qué ocurren estas transferencias? Debido a la imperbeabilidad de la membrana mitocondrial interna al NADH ¿Cómo funcionan? 1)- Necesitan una enzima citosólica que reoxide NADH y un Sustrato aceptor de los hidrógenos 2) El Sustrato aceptor debe tener un transportador para atravesar la membrana interna mitocondrial 3) Necesitan una enzima mitocondrial (isoenzima) que reoxide al Sustrato aceptor de los hidrógenos y que éste ceda los equivalentes de reducción a la Cadena Respiratoria

SISTEMAS de LANZADERAS ó CONMUTADORES Músculo esquelético Cerebro Sistemas Lanzaderas Lanzadera del glicerofosfato (rinde 2 ATP) Lanzadera del malato-aspartato (participan amino ácidos) (rinde 3 ATP) Hígado Corazón Riñón

Lanzadera del glicerofosfato EN AEROBIOSIS H producidos en el citosol Isoenzima citosólica S aceptor de H Isoenzima mitocondrial H que pasaron a la Cadena Respiratoria 2 ATP Cadena Respiratoria

SE ESTUDIARÁ en METABOLISMO de AMINOÁCIDOS Lanzadera del Malato-Aspartato EN AEROBIOSIS 3 ATP H producidos en el citosol SE ESTUDIARÁ en METABOLISMO de AMINOÁCIDOS H que pasaron a la mitocondria

Rendimiento de la Vía Glicolítica BALANCE ENERGETICO Rendimiento de la Vía Glicolítica 1Glucosa 2Piruvato + 2 NADH + H+ ANAEROBIOSIS 2 ATP CITOSOL AEROBIOSIS 4 ó 6 ATP CITOSOL Y MITOCONDRIAS (lanzaderas) TOTAL en AEROBIOSIS 6 u 8 ATP

Bibliografía 1- BLANCO A. y BLANCO G., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 9a edic., Bs. As. (2011).- Cap. 12 – Digestión y Absorción Cap. 13 – Metabolismo, generalidades Cap. 14 – Metabolismo de Hidratos de Carbono 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.