QUIMICA BIOLOGICA Lic. y Prof. en Ciencias Biológicas 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. Vía de las pentosas. Localización. Importancia metabólica. BOLILLA 5: Biosíntesis de carbohidratos. Gluconeogénesis. Etapas. Regulación. Costo energético. Ciclos fútiles. Ciclo del glioxilato. Localización. Importancia. 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.

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

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

VIA DE LAS PENTOSAS Tiene lugar en el citosol celular, igual que la vía glicolítica. En células vegetales también se lleva a cabo en los cloroplastos. No es una vía de producción de ATP. Sintetiza NADPH para la síntesis de ácidos grasos, isoprenoides y esteroides (en tejidos animales y vegetales) y para producir ATP (sólo en las mitocondrias de los vegetales). Sintetiza ribosa-5-fosfato para la síntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos. Produce intermediarios de la vía glicolítica: gliceraldehído-3- fosfato y fructosa-6-fosfato. Provee el intermediario eritrosa-4-fosfato para la síntesis de aminoácidos precursores de derivados fenólicos en vegetales. 31

FASES DE LA VIA DE LAS PENTOSAS La vía de la pentosas consta de dos fases: 1) oxidativa y 2) no oxidativa. La reacciones de la fase oxidativa son irreversibles. Las reacciones de la fase no oxidativa son reversibles. Según las necesidades de la célula, es mas activa una fase o la otra. 32

REACCIONES DE LA FASE OXIDATIVA Glucosa-6-fosfato 6-fosfogluconolactona Glucosa-6-fosfato deshidrogenasa 6-fosfogluconato Lactonasa 6-fosfogluconato NADP+ NADPH + H+ CO2 6-fosfogluconato deshidrogenasa Ribulosa 5-fosfato 33

REACCIONES DE LA FASE NO OXIDATIVA Xilulosa-5-P Sedoheptulosa-7P Gliceraldehído 3-P Epimerasa Ribulosa-5-P Transcetolasa (TPP) Isomerasa Ribosa-5-P

REACCIONES DE LA 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 (TPP) Sedoheptulosa-7P

Regulación de la Vía de las Pentosas Fosfato Inhibida alostéricamente por el NADPH Enzima limitante de la velocidad o enzima reguladora de la Vía de las Pentosas Activada por NADP+ Inhibida por la luz en cloroplastos

Consideraciones finales sobre la Via de las Pentosas fosfato Puede considerarse otra forma de oxidar la glucosa-6-fosfato a CO2, como ocurre en la glucólisis y en el ciclo del Acido Cítrico. La ruta de las pentosas fosfato es generadora de intermediarios metabólicos para otras vias. 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. En mamíferos: Es muy activa en los tejidos donde se lleva a cabo la síntesis de ácidos grasos y esteroides (utiliza NADPH) glándula mamaria, tejido adiposo, corteza adrenal e hígado. También en mamíferos, 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.

En plantas: El NADPH ingresa a las mitocondrias vegetales y lleva a la producción de ATP. Además NADPH es agente reductor en las síntesis de ácidos grasos e isoprenoides. La eritrosa-4-P, junto con el fosfoenolpiruvato (de la vía glicolítica), son precursores de la síntesis de los aminoácidos: fenilalanina, tirosina y triptofano, los que luego son precursores de derivados fenólicos como las fitoalexinas, lignina y flavonoides como las antocianinas.

Bibliografía Bibliografía Complementaria 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. (http://www.iubmb-nicholson.org). 3- SALISBURY Y ROSS, “Fisiología vegetal”, Grupo Ed. Iberoamericana, (1994). 4- HILL, WYSE Y ANDERSON, “Fisiología animal”, Ed. Med. Panamericana,(2006), Madrid, España.