Bolilla 3 METABOLISMO: Características Metabolismo de los carbohidratos Digestión y absorción de hidratos de carbono. Ingreso de la glucosa a la célula. Transportadores. Glucólisis y su regulación. Metabolismo de Fructosa, galactosa, etanol y sorbitol. Lanzadera del glicerofosfato.

Conjunto de reacciones químicas que se llevan a cabo en la célula Metabolismo SINTESIS Estructuras complejas Estructuras simples DG DEGRADACION Catabolismo Anabolismo Conjunto de reacciones químicas que se llevan a cabo en la célula

Equilibrio dinámico Catabolismo Anabolismo

Crecimiento Catabolismo Anabolismo

Envejecimiento Anabolismo Catabolismo

(Degradación oxidativa) Nutrientes Contenedores de Energía Carbohidratos Lípidos Proteínas VIAS CATABOLICAS (Degradación oxidativa) Productos finales carentes CO2 H2O NH3 NADH NADPH FADH2 ATP Energía Química NAD+ NADP+ FAD ADP+HPO42- Moléculas Precursoras Monosacáridos Ácidos grasos Aminoácidos Bases nitrogenadas Macromoléculas Celulares Polisacáridos Lípidos Proteínas Ácidos Nucleicos VIAS ANABOLICAS (Síntesis reductora)

Esquemas de distintos tipos de secuencias metabólicas Vías B a C b D E c d A P Q p A B C D E a b c d S e f Ciclos D c d P A B C b a S Cascadas A B a M N Y X

Catabolismo convergente RUTAS METABOLICAS Acetil-CoA Catabolismo convergente Síntesis Divergente

REGULACION DEL METABOLISMO Ez. Alostéricas INMEDIATA Modif. Covalente HORMONAS Conc.de Enzimas MEDIATA CITOSOL MEMB.MITOC.INTERNA CPLEJOS. MULTIEZ. COMPARTIMENTALIZACION

Esquema de relaciones entre rutas catabólicas y anabólicas

Metabolismo Digestión. Conversión de los alimentos en sustancias absorbibles en el tracto intestinal. Implica el desdoblamiento, mecánico y químico de los alimentos, en moléculas absorbibles. Absorción de nutrientes. Pasaje del producto de la digestión desde la luz intestinal a la circulación. Metabolización. Utilización de los nutrientes para obtención de energía y/o para la síntesis de compuestos celulares.

CARBOHIDRATOS DE LA DIETA - Almidón : granos, harinas, tubérculos, legumbres Polisacáridos - Glucógeno : carnes frutas, azúcar de mesa, remolacha - Sacarosa: Disacáridos - Lactosa: Leche y derivados - Glucosa: frutas, miel, golosinas, etc. Monosacáridos - Fructosa - Galactosa

Digestión y absorción de carbohidratos BOCA Ptialina o Amilasa salival HIGADO pH ácido, inactiva la enzima ESTOMAGO PANCREAS Amilasa pancreática Disacaridasas INTESTINO

Digestión del Almidón y/o del Glucógeno Amilosa Amilasa salival n Maltosa Amilopectina o Glucógeno n H2O n Maltotriosa n Oligosacáridos

Digestión del Almidón en Intestino Oligosacáridos Amilasa pancreática Maltosa Maltotriosa

Disacaridasas Maltasa Sacarasa Lactasa + + Maltosa Glucosa Sacarosa 2 Glucosa H2O Sacarosa Sacarasa Glucosa + Fructosa H2O Lactosa Lactasa Glucosa + Galactosa H2O

CARACTERISTICAS DE LOS PROCESOS NO MEDIADOS Y MEDIADOS No requiere transportador A favor de gradiente conc. Bidireccional A través de poros Iones, gases, agua, urea PROCESO NO MEDIADO (DIFUSION PASIVA) Difusión Facilitada (a favor de Gradiente) Transporte Activo Contra gradiente PROCESO MEDIADO (transportador)

CARACTERISTICAS COMUNES DE LOS PROCESOS MEDIADOS Necesitan la presencia de un transportador Poseen especificidad por la sustancia transportada El transportador es Saturable (sim. Enzimas) Son inhibidos competitivamente por sustancias estructuralmente relacionadas

DIFERENCIAS ENTRE LOS PROCESOS MEDIADOS TRANSPORTE ACTIVO Tiene efecto contra gradiente de concentración Depende de energía metabólica Es unidireccional DIFUSION FACILITADA Tiene efecto a favor de gradiente de concentración No necesita energía metabólica Es Bidreccional

MECANISMOS DE TRANSPORTE Molécula Transportada Proteína Transportadora Bicapa fosfolipídica Transporte activo ATP Difusión facilitada Difusión simple

2 K+ ATP 3 Na+ 2 Na+ Na+K+ ATPasa GLUT2 SGLUT LUZ INTESTINAL GLUT5 Fructosa Fructosa Transporte facilitado 2 K+ ATP 3 Na+ 2 Na+ Glucosa Na+K+ ATPasa Galactosa Glucosa Galactosa GLUT2 SGLUT Transportador Activo Secundario Dpte. de Na+

Transportadores de Glucosa GLUT1 En todos los tejidos del feto. En adultos: en GR, fibroblastos y células endoteliales GLUT2 En membrana basolateral del epitelio intestinal, túbulos renales, hepatocitos y células β pancreáticas GLUT3 Ppal. Transportador en cerebro y nervios periféricos. GLUT4 Tej. Adiposo y músculo esquelético y cardiaco. Es sensible a Insulina GLUT5 Transportador de Fru en enterocitos.

TERMINOLOGIA GLICOLISIS: Degradación anaeróbica de glucosa, fructosa, galactosa hasta piruvato GLUCONEOGENESIS: Síntesis de glucosa a partir de otros precursores diferentes a hidratos de carbono GLUCOGENOGENESIS: Conversión de glucosa en glucógeno GLUCOGENOLISIS: Degradación de glucógeno a glucosa

Importancia de la glucosa

Características de la Via Glicolítica (GLICOLISIS) Es una vía UNIVERSAL CITOPLASMATICA No requiere de oxígeno Una HEXOSA se convierte en 2 TRIOSAS Se sintetiza ATP por fosforilación a nivel de sustrato Se producen 2 moléculas de NADH Se producen intermediarios para biosíntesis de otros compuestos

FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO Los cambios producidos en el sustrato conducen a la redistribución de la energía contenida en la molécula y a crear enlaces con alta energía de hidrólisis en algunos compuestos intermedios. Estos compuestos reaccionan directa o indirectamente con ADP para formar ATP. Este tipo de transferencia de energía, sin participación de la cadena respiratoria se denomina: A diferencia de la fosforilación oxidativa, ésta no requiere de oxígeno para la formación de ATP.

Fosforilación de la glucosa Paso inicial de todas las vías de utilización de monosacáridos Activa metabólicamente a la glucosa Impide la salida de Glucosa de la célula * La glucosa es fosforilada en el carbono 6 HEXOQUINASA GLUCOSA GLUCOSA-6-P

Hexoquinasas - Enzimas constitutivas Son inespecíficas. Valores de Km pequeños - Son inhibidas por su producto Isoenzimas I, II, III Hígado y células beta del páncreas. Muy especifica, solo D-Glucosa. No es inhibida por el producto. Es inducible y regulada su actividad por proteínas Isoenzima IV o Glucoquinasa

Regulación de la actividad de glucoquinasa por proteínas

Destinos metabólicos de la glucosa-6-fosfato Glucógeno Glucógeno-génesis Glucosa-6-fosfatasa Via de las Pentosas Glucosa GLUCOSA-6-P Ribosa-5-P Via Glicolitica Piruvato

Fases de la Vía Glicolítica FASE I. (Reacciones 1-5). FASE PREPARATORIA Fosforilación de glucosa Se recogen esqueletos carbonados de otros monosacáridos. Fragmentación de glucosa para dar 2 triosas Gasto de energía, se consumen 2 ATP.

FASE II (Reacciones 6-10) FASE DE BENEFICIO Oxidación de los esqueletos carbonados de las 2 TRIOSAS Producción de energía metabólica por fosforilación a nivel de sustrato (4 ATP) Producción de equivalentes de reducción (2 NADH). El producto final son 2 PIRUVATOS

6C: GLUCOSA Hexoquinasa Isomerasa Aldolasa Glicer.deshidrog ADP Isomerasa Fosfofructo quinasa ADP Aldolasa NAD+ Glicer.deshidrog ADP P-Glicerato quinasa Mutasa Enolasa Acetil-CoA ó Lactato ADP Piruvato quinasa PIRUVATO

FASE DE CONSUMO DE ENERGIA O FASE PREPARATORIA GLUCOSA Hexoquinasa Fosfofructoquinasa Fructosa 1,6 bisfosfato Gliceraldehído-3 fosfato Fosfato de dihidroxicetona

FASE DE GENERACION DE ENERGIA 1,3 bisfosfo glicerato Fosfoglicerato quinasa 3 fosfo glicerato Fosfoenol piruvato Piruvato quinasa PIRUVATO

Fosfoglucosa isomerasa Glucosa-6-P Hexoquinasa Glucosa-6-P Fructosa-6-P Fosfoglucosa isomerasa

Fosfotructo quinasa Fructosa-6-P Fructosa- 1, 6-biP Aldolasa Fosfato Mg++ Aldolasa Fosfato dihidroxicetona Gliceralde- hído-3-P Fructosa-1, 6-biP

Triosa fosfato isomerasa Fosfato de dihidroxicetona Gliceraldehído-3-P Gliceraldehido-3-P 1,3-bisP-Glicerato Gliceraldehído-3-P deshidrogenasa

Fosforilación a nivel del sustrato 1,3-biP-Glicerato 3-P-Glicerato P-glicerato quinasa Fosforilación a nivel del sustrato Mg++ 3-P-Glicerato 2-P-Glicerato P-glicerato mutasa Mg++

Fosforilación a nivel del sustrato 2-P-Glicerato Fosfoenol piruvato Enolasa Mg++ Fosfoenol piruvato Piruvato Piruvato quinasa Fosforilación a nivel del sustrato Mg++, K+

ECUACION GENERAL DE LA VIA GLICOLITICA GLUCOSA + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ 2 PIRUVATO + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O

Puntos de Regulación de la Glicólisis TRES REACCIONES QUÍMICAS IRREVERSIBLES 1° Punto de Control: Hexoquinasa 2° Punto de Control: Fosfofructoquinasa (+) ADP ó AMP (-) ATP, NADH, Citrato y AG de cadena larga Principal punto de control de la Vía Glicolítica 3° Punto de Control: Piruvato Quinasa.

BALANCE ENERGETICO 2 ATP FASE PREPARATORIA: Se gastan 2 ATP FASE DE BENEFICIO: Se producen 4 ATP Rendimiento de la Vía Glicolítica 2 ATP