QUIMICA BIOLOGICA Lic. en Biol. Molec. e Ing. en Alim. BOLILLA 4 (Lic. en Biol. Molec.): CICLO DE KREBS. Generalidades. Descarboxilación oxidativa: complejo de la piruvato deshidrogenasa. Regulación. Destino de la acetil CoA. Reacciones del ciclo. Regulación del ciclo. Balance energético. Función anfibólica. Compartimentalización mitocondrial. Translocasas. Lanzadera malato-aspartato. VIA DE LAS PENTOSAS. Etapas. Función. Enzimas implicadas. Relación con la glucólisis. Importancia metabólica. BOLILLA 5 (Ing. en Alim.): Descarboxilación oxidativa del piruvato, complejo de la piruvato deshidrogenasa. Regulación. CICLO DE KREBS. Destino de la Acetil-CoA. Mecanismo enzimático. Regulación. Balance energético. Compartimentación mitocondrial. Translocasas. Lanzadera malato-aspartato. Función anfibólica. Reacciones anapleróticas. VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO. Etapas. Función. Enzimas implicadas. Relación con la glucólisis. Importancia metabólica.

(músculo en contracción vigorosa, eritrocitos, lactobacilos) Destino del Piruvato según las condiciones celulares 1 GLUCOSA 2 PIRUVATO VG 2 Lactato 2 Acetil-CoA + 2 CO2 4 CO2+ 4 H2O CK Anaerobiosis O2 2 Etanol + 2 CO2 Aerobiosis O2 Fermentación Láctica (músculo en contracción vigorosa, eritrocitos, lactobacilos) Fermentación Alcohólica (levaduras, algunos vertebrados marinos) Células animales (excepción eritrocitos), vegetales y muchos microorganismos.

¿Cuánta energía está contenida en un mol de piruvato que es degradado hasta CO2 y H2O en la mitocondria en condiciones de aerobiosis?

Ciclo de los ácidos tricarboxílicos, Ciclo del ácido cítrico NAD+ NADH+H+ PDH------- 1 NADH ----- 3 ATP IDH-------- 1 NADH ----- 3 ATP α-CGDH-- 1 NADH ---- 3 ATP SDH------- 1 FADH2 ---- 2 ATP MDH------- 1 NADH ---- 3 ATP STQ-------- 1 GTP ------ 1 ATP TOTAL -------------------15 ATP 3 ATP 3 ATP Ciclo de Krebs, Ciclo de los ácidos tricarboxílicos, Ciclo del ácido cítrico 2 ATP 3 ATP 3 ATP

¿Cuánta energía está contenida en un mol de glucosa que es degradada hasta CO2 y H2O en condiciones de aerobiosis?

Citosol Sistemas lanzadera Mitocondria Cadena de transporte electrónico

Lanzadera del glicerofosfato Lanzadera del malato-aspartato Músculo esquelético Cerebro Sistemas lanzadera Lanzadera del glicerofosfato Lanzadera del malato-aspartato Hígado Corazón Riñón

Lanzadera del glicerofosfato 1 GLUCOSA 2 PIRUVATO VG G3PDH DHAP GA3P Lanzadera del glicerofosfato 2 ATP 2 ATP

Lanzadera del malato-aspartato 1 GLUCOSA 2 PIRUVATO VG G3PDH DHAP GA3P 3 A T P

¿Cuánta energía está contenida en un mol de glucosa que es degradada hasta CO2 y H2O en condiciones de aerobiosis? 2 NADH 6 ATP ó ó ó 2 FADH2 4 ATP 6 ATP 18 ATP 4 ATP 2 ATP 2 ATP 36 ó 38 ATP

Efecto Pasteur Vaselina Anaerobiosis Aerobiosis Medio de cultivo (Glucosa) Aerobiosis Anaerobiosis Vaselina 24 hs 30ºC Louis Pasteur (1822-1895), químico francés cuyos descubrimientos tuvieron enorme importancia en diversos campos de las ciencias naturales. Glucosa Glucosa Efecto Pasteur

http://www.iubmb-nicholson.org/swf/epet.swf

Ciclo anfibólico Glucosa yotras Acs. Grasos hexosas Es la vía de oxidación de la mayor parte de carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos y genera numerosos metabolitos intermediarios de otras rutas metabólicas Es, por lo tanto, un ciclo anfibólico, es decir, opera catabólica y anabólicamente

Ciclo anfibólico Glucosa Acs. Grasos Es la vía de oxidación de la mayor parte de carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos y genera numerosos metabolitos intermediarios de otras rutas metabólicas Es, por lo tanto, un ciclo anfibólico, es decir, opera catabólica y anabólicamente

Glucosa Acs. Grasos Es la vía de oxidación de la mayor parte de carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos y genera numerosos metabolitos intermediarios de otras rutas metabólicas Es, por lo tanto, un ciclo anfibólico, es decir, opera catabólica y anabólicamente

REACCIONES ANAPLEROTICAS ANAPLEROTICO (DEL GRIEGO= RELLENAR) Son aquellas que permiten reponer intermediarios del Ciclo de Krebs que han sido sustraídos por otras rutas biosintéticas. Mantienen un equilibrio de las concentraciones intramitocondriales de los intermediarios del ciclo.

PEP: fosfoenolpiruvato carboxilasa PEPcarboxi- quinasa Piruvato carboxilasa Enzima málica PEP: fosfoenolpiruvato

REACCIONES ANAPLEROTICAS O DE RELLENO PIRUVATO CARBOXILASA (ACTIVADA POR ACETIL-CoA, presente principalmente en Hígado y Riñón) Piruvato + HCO3- + ATP oxalacetato + ADP + Pi PEP CARBOXIQUINASA (Músculo esquelético y cardíaco). Fosfoenolpiruvato + CO2 + GDP oxalacetato + GTP ENZIMA MALICA Piruvato + HCO3- + NADPH + H+ L-malato + NADP+ + H2O PEP CARBOXILASA (Plantas y algunas bacterias) Fosfoenolpiruvato + HCO3- oxalacetato + Pi 29

FUNCIONES DEL CICLO DE KREBS Producción de energía metabólica en forma de ATP. Producción de la mayor parte del CO2 de la célula. Provisión de citrato a partir del cual se obtienen los precursores (acetil-CoA) para la síntesis de ácidos grasos. Provisión de precursores para la síntesis de aminoácidos, nucleótidos y porfirinas.

Destinos metabólicos de la Glu-6-P Glucógeno-génesis Glucógeno Glucosa Glu-6-fosfatasa (sólo en hígado) Via de las Pentosas Ribosa-5-P GLUCOSA-6-P Piruvato Via Glicolitica 20

VIA DE LAS PENTOSAS Tiene lugar en el citosol celular. No es una vía de producción de ATP. Produce NADPH para la síntesis 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. 31

CARACTERISTICAS DE LAS REACCIONES 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

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 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. En mamíferos, 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. 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.

QUIMICA BIOLOGICA Lic. en Biol. Molec. e Ing. en Alim. BOLILLA 5 (Lic. en Biol. Molec.): METABOLISMO DEL GLUCOGENO. Glucogenólisis. Enzimas. Regulación. Glucogeno- génesis. Enzimas. Glucogenina. Control hormonal. BIOSÍNTESIS DE GLUCOSA: Gluconeogénesis. Compartimentalización. Reacciones. Costo energético. BOLILLA 6 (Ing. en Alim.): Biosíntesis de carbohidratos. Gluconeogénesis: Ubicación celular, reacciones irreversibles, su regulación. Importancia metabólica. Regulación recíproca de glucólisis y gluconeogénesis. Metabolismo del glucógeno: Síntesis y degradación. Regulación enzimática. Metabolismo del almidón. Síntesis y degradación.

GLUCONEOGENESIS Es una vía por la cual se puede sintetizar glucosa y glucógeno a partir de precursores no glucídicos: - Glicerol (proveniente de la degradación de ácidos grasos). - Aminoácidos (derivados del recambio de proteínas). - α-cetoácidos (productos de la degradación de aminoácidos, por ej. piruvato y oxalacetato). - Lactato (del metabolismo anaerobio). En los mamíferos, ocurre principalmente en hígado y riñón. Revierte las tres reacciones irreversibles de la vía glicolítica a través de las reacciones (de desvío) catalizadas por: - Piruvato carboxilasa (mitocondrial). - PEP carboxiquinasa (isoenzimas, citosólica y mitocondrial). - Fru-1,6- fosfatasa (citosólica). - Glu-6-fosfatasa (citosólica, solo en hígado). - Es un proceso que consume energía metabólica.

Gluconeogénesis Glucólisis

Gluconeogénesis Costo energético - A partir de piruvato 2 piruvato (3C) 1 Glu (6C) PC 1 ATP (x 2) = 2 ATP GQ (ATP) Reacciones reversibles de la VG PEPCQ 1 GTP (x 2) = 2 GTP PGQ (ATP) PGQ 1 ATP (x 2) = 2 ATP - A partir de glicerol 2 glicerol (3C) 1 Glu (6C) GQ 1 ATP (x 2) = 2 ATP

Regulación de la Gluconeogénesis ¿Cuándo se activa la gluconeogénesis? Disminución de la glucemia (↑ Glucagón). Ingesta de una dieta pobre en carbohidratos. Luego de una actividad muscular intensa.