METABOLISMO CARBOHIDRATOS. METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS Glicemia: Glicemia: concentración de la glucosa en la sangre concentración de la glucosa en.

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1 METABOLISMO CARBOHIDRATOS

2 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS Glicemia: Glicemia: concentración de la glucosa en la sangre concentración de la glucosa en la sangre debe mantenerse en un rango relativamente constante entre los 60 y 110 mg/ 100ml. debe mantenerse en un rango relativamente constante entre los 60 y 110 mg/ 100ml. Vías metabólicas : Vías metabólicas : 1. Glucólisis (glicólisis) 2. Gluconeogénesis 3. Glucogenogénesis (glucogénesis) 4. Glucógenolisis 5. Vía de las pentosas monofosfato

3 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS GLUCOLISIS RUTA DE EMBDEM-MEYERHOF-PARNAS Palabras griegas: Palabras griegas: Glykys : dulce Glykys : dulce Lysis : destrucción Lysis : destrucción serie de reacciones químicas( 10) donde la glucosa (hexosa) es degradada a dos moléculas de piruvato (triosa) serie de reacciones químicas( 10) donde la glucosa (hexosa) es degradada a dos moléculas de piruvato (triosa) Ruta glucolitica resumida; Ruta glucolitica resumida; D- glucosa + 2ADP + 2 Pi + 2NAD+ ----2 piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H20 D- glucosa + 2ADP + 2 Pi + 2NAD+ ----2 piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H20

4 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS GLUCOLISIS Citoplasma celular Citoplasma celular Única fuente de energía metabólica en : Única fuente de energía metabólica en : a) Eritrocito b) Cerebro c) Espermatozoides d) Medula renal Vía principal para el metabolismo de la glucosa como parte de la fructosa, galactosa, y oros derivados de la dieta Vía principal para el metabolismo de la glucosa como parte de la fructosa, galactosa, y oros derivados de la dieta Funciona en condiciones anaeróbicas Funciona en condiciones anaeróbicas

5 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRAROS RUTA GLUCOLITICA o Fases: 1. Fase I (preparatoria);5 reacciones la glucosa se fosfórila dos veces y se fracciona para formar dos moléculas de gliceraldehido-3- fosfato (G-3-P) la glucosa se fosfórila dos veces y se fracciona para formar dos moléculas de gliceraldehido-3- fosfato (G-3-P) Se invierten 2 ATP ( se consumen) Se invierten 2 ATP ( se consumen) 2. Fase II ( retributiva); 5 reacciones el G-3-P se convierte en piruvato el G-3-P se convierte en piruvato se producen se producen a) 4 moléculas de ATP b) 2 moléculas de NADH

6 METABOLISMO DE LAS CARBOHIDRATOS RUTA GLUCOLITICA 1. Síntesis de glucosa- 6- fosfato La glucosa y otros azucares entran a la célula y se fosfórila: La glucosa y otros azucares entran a la célula y se fosfórila: A. Impide el transporte de glucosa fuera de la célula B. Aumenta la reactividad del O2 en el ester fosfato resultante Hexoquinasas ( catalizan la fosforilación) son cuatro; Hexoquinasas ( catalizan la fosforilación) son cuatro; 1. 3 Otros tejidos ; afinidades elevadas de la glucosa con relación a su concentración en sangre 2. Hexoquinasa D ( glucocinasa) en el hígado; permite el almacenamiento de la glucosa como glucógeno REACCION IRREVERSIBLE Un ATP + Mg +(complejo) se invierte

7 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS RUTA GLICOLITICA 2. Conversión de glucosa- 6-fosfato en fructosa- 6 –fosfato o La aldosa 6-fosfato se convierte en cetosa fructosa-6-fosfato por la fosfoglucosa isomerasa (PGI ) o Intermediario enediol o Permite la fosforilación al C-1 de la fructosa o REACCION REVERSIBLE

8 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS RUTA GLUCOLITICA 3. Fosforilación de la fructosa-6- fosfato la fosfofructoquinasa-1 ( PFK-1); cataliza la fosforilación de la fructosa-6- fosfato la fosfofructoquinasa-1 ( PFK-1); cataliza la fosforilación de la fructosa-6- fosfato Se forma ; fructosa 1,6 bifosfato Se forma ; fructosa 1,6 bifosfato Inversión de una segunda molécula de ATP Inversión de una segunda molécula de ATP REACCION IRREVERSIBLE REACCION IRREVERSIBLE

9 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS RUTA GLICOLITICA 4. Escisión aldólica de la fructosa -1,6-bifosfato por la enzima aldolasa: Dos moléculas de tres carbonos: Dos moléculas de tres carbonos: 1. Gliceraldehido-3-fosfato (G-3-P)(aldehído) 2. Dihidroacetona fosfato (DHAP)(cetona)

10 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS RUTA GLICOLITICA 5. Ínter conversión del gliceraldehido-3-fosfato(G-3-P) y la dihidroacetona fosfato ( DHAP) La triosa isomerasa cataliza la ínter conversión de la DHAP en G-3-P La triosa isomerasa cataliza la ínter conversión de la DHAP en G-3-P La molécula original de glucosa se convierte en dos moléculas de G-3-P La molécula original de glucosa se convierte en dos moléculas de G-3-P El G-3-P: El G-3-P: Potencial bajo de transferencia de grupo fosfórilo Potencial bajo de transferencia de grupo fosfórilo candidato para la síntesis de ATP candidato para la síntesis de ATP

11 FASE PREPARATORIA

12 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS RUTA GLUCOLITICA 6. Oxidación del gliceraldehido-3- fosfato  El G-3-P se oxida y se fosfórila  El producto; el glicerato-1,3 bifosfato  Contiene un enlace de energía elevada  La reacción la cataliza la enzima gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa  Se forma en esta reacción NADH y H+

13 METABOLISMO DE LA GLUCOSA RUTA GLICOLITICA 7. Transferencia del grupo fosfórilo (fosforilación a nivel se sustrato) Cataliza la fosfoglicerato quinasa: Cataliza la fosfoglicerato quinasa: Transfiere un grupo fosfórilo de energía elevada del glicerato-1,3 bifosfato al ADP Transfiere un grupo fosfórilo de energía elevada del glicerato-1,3 bifosfato al ADP Síntesis endorgonica de ATP Síntesis endorgonica de ATP Se producen dos moléculas de ATP Se producen dos moléculas de ATP

14 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS RUTA GLICOLITICA 8. Ínterconversión del 3- fosfoglicerato y 2 fosfoglicerato  Conversión del glicerato-3- fosfato en fosfoenolpiruvato ( PEP) ;potencial de transferencia de grupo elevado  Conversión en dos pasos de un compuesto fosforilado en C-3 en un compuesto fosforilado en C-2 ( ciclo de adición /eliminación)  Cataliza la enzima ; fosfoglicerato mutasa

15 METABOLISMO DE LA GLUCOSA RUTA GLUCOLITICA 9. Deshidratación del 2- fosfoglicerato  La enolasa cataliza la deshidratación de glicerato-2-fosfato para formar PEP (fosfoenolpiruvato)  PEP; potencial de transferencia de grupo fosfórilo mayor que el G-2-P

16 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS RUTA GLUCOLITICA 10. Síntesis de piruvato  La piruvato quinasa cataliza la transferencia de un grupo fosfórilo desde el PEP al ADP  Se forman dos moléculas de ATP por cada molécula de glucosa  La conversión del PEP en piruvato de forma irreversible  Tautomerizacion ( conversión espontánea) de la forma enol del piruvato en la forma ceto ( mas estable)

17 FASE RETRIBUTIVA

18 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS PIRUVATO EN CONDICIONES AEROBICAS  Destinos: Un simportador transporta el piruvato hacia la mitocondria Un simportador transporta el piruvato hacia la mitocondria Formación por descarboxilacion a la acetil-CoA (molécula transicional) Formación por descarboxilacion a la acetil-CoA (molécula transicional) Complejo enzimático asociado al membrana interna mitocondrial (complejo piruvato deshidrogenasa) Complejo enzimático asociado al membrana interna mitocondrial (complejo piruvato deshidrogenasa) La acetil-CoA; es el sustrato de entrada del ciclo del ácido-cítrico (ruta anfibolica) La acetil-CoA; es el sustrato de entrada del ciclo del ácido-cítrico (ruta anfibolica) En este ciclo se produce; CO2,NADH, H20 En este ciclo se produce; CO2,NADH, H20

19 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS PIRUVATO EN CONDICIONES ANAEROBICAS  Se impide una posterior oxidación del piruvato  Fermentación; conversión del piruvato a un compuesto orgánico mas reducido y regenerando el NAD que se requiere para que continué la glicólisis conversión del piruvato a un compuesto orgánico mas reducido y regenerando el NAD que se requiere para que continué la glicólisis  Células musculares (fermentación homo láctica) se transforma el piruvato en lactato; continua produciendo ATP por periodos cortos ( bajo nivel de producción de ATP ; efecto Pasteur)

20 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS ENERGETICA DE LA GUCOLISIS GENERACION DE FOSFATO DE ALTA ENERGIA

21 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS RUTA GLUCOLITICA REGULACION 1. Regulación alosterica 2. Regulación endocrina

22 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS RUTA GLUCOLITICA REGULACION ALOSTERICA  Sitios principales de la regulación de la glicólisis (tres enzimas) : 1. Hexoquinasa ( y glucocinasa) 2. Fosfofructocinasa-1 ( PFK-1) 3. Piruvatoquinasa  Reacciones irreversibles

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24 METABOLISMO DE LOSW CARBOHIDRATOS RUTA GLUCOLITICA  Transformaciones químicas de importancia: 1. La degradación del esqueleto de carbono de la glucosa que conduce a la formación de piruvato 2. La fosforilación del ADP para formar ATP apartir de compuestos fosforilados con un gran contenido energético, que se producen en esta vía metabólica ( fosforilación a partir de sustrato) 3. Transferencia de un hidrogeno ( H+) al NAD+ para formar NADH

25 METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS BALANCE NETO DE LOS PRODUCTOS DE LA GLICOLISIS

26 DESCARBOXILACION DEL PIRUVATO

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38 1)Glicerol 3- fosfato: NADH + DiOH cetona G-3P + NAD + G-3P + FAD + FADH 2 + DiOH cetona (en la membrana mitocondrial) mitocondria Los equivalentes reducidos del NADH se transfieren al Glicerolfosfato que a través de una enzima ubicada en la membrana mitocondrial reduce al FAD dentro de la mitocondria a FADH 2 : 2 ATP por cada FADH 2 (cerebro y músculo)

39 2) Malato-Aspartato: NADH + OAA Malato + NAD + ingresa a la mitocondria donde nuevamente se regenera el NADH pero ahora intra mitocondrial Mitocondria Malato+ NAD + OAA + NADH Se generan 3 ATP por NADH (hígado, riñón y corazón)

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56 Regulación del Ciclo de Krebs Complejo Piruvato deshidrogenasa Pir, CoASH, NAD + Acetil-CoA, NADH, CO 2 ++++ Regulación Covalente Regulación Alostérica ----

57 57 Regulación del Ciclo de Krebs Regulación alostérica de enzimas claves Citrato sintasa Inhibidores: NADH, Succinil-CoA, Citrato, ATP Activadores: ADP Isocitrato deshidrogenasa Inhibidores: ATP Activadores: Ca +2 (músculo), ADP Alfacetoglutarato deshidrogenasa Inhibidores: Succinil-CoA, NADH Activadores: Ca +2 (músculo) Regulador clave: relación mitocondrial de [NAD+] / [ NADH]

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59 59 Ciclo de Krebs, conclusiones globales En eucariotes transcurre en la mitocondria. Vía central del metabolismo aerobio: es la vía oxidativa final en el catabolismo de los carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos. La acción acoplada del ciclo del ácido cítrico y la cadena de transporte de electrones son responsables de la mayoría de la energía producida. Fuente importante de intermediarios de vías biosintéticas.

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65 1.- CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES La glucólisis y el ciclo del ácido cítrico generan una cantidad relativamente baja de energía en forma de ATP. La glucólisis y el ciclo del ácido cítrico generan una cantidad relativamente baja de energía en forma de ATP. Sin embargo se tiene que en la glucólisis, en la reacción de la piruvato deshidrogenasa y en el ciclo del ácido cítrico ocurren seis pasos de deshidrogenación reduciendo 10 moles de NAD+ a NADH y 2 moles de FAD a FADH 2 por mol de glucosa. Sin embargo se tiene que en la glucólisis, en la reacción de la piruvato deshidrogenasa y en el ciclo del ácido cítrico ocurren seis pasos de deshidrogenación reduciendo 10 moles de NAD+ a NADH y 2 moles de FAD a FADH 2 por mol de glucosa.

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67 NADH y FADH 2, se reoxidan mediante las proteínas de transporte electrónico unidas a la membrana mitocondrial interna. NADH y FADH 2, se reoxidan mediante las proteínas de transporte electrónico unidas a la membrana mitocondrial interna. Estas proteínas se ensamblan en cinco complejos multiproteicos, denominados I, II, III, IV y V. Estas proteínas se ensamblan en cinco complejos multiproteicos, denominados I, II, III, IV y V. Los complejos I, II, III y IV aceptan electrones desde un transportador electrónico relativamente móvil y pasan los electrones a otro transportador móvil. Los complejos I, II, III y IV aceptan electrones desde un transportador electrónico relativamente móvil y pasan los electrones a otro transportador móvil. La energía liberada por las acciones de los complejos I, III y IV impulsa la síntesis de ATP por el complejo V. La energía liberada por las acciones de los complejos I, III y IV impulsa la síntesis de ATP por el complejo V.

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69 Complejo I El NADH se oxida en el primer paso del transporte electrónico por el complejo I, o NADH deshidrogenasa. El NADH se oxida en el primer paso del transporte electrónico por el complejo I, o NADH deshidrogenasa.

70 Este complejo contiene el mononucleótido de flavina (FMN) como grupo complementario estrechamente unido. Este complejo contiene el mononucleótido de flavina (FMN) como grupo complementario estrechamente unido. También tiene algunos centros hierro-azufre, que transfieren los electrones desde la flavina reducida a otro transportador respiratorio, la coenzima Q. También tiene algunos centros hierro-azufre, que transfieren los electrones desde la flavina reducida a otro transportador respiratorio, la coenzima Q.

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72 Complejo II El complejo II, también llamado succinato deshidrogenasa, recibe electrones de la oxidación del succinato. El complejo II, también llamado succinato deshidrogenasa, recibe electrones de la oxidación del succinato.

73 Al igual que la NADH deshidrogenasa, la succinato deshidrogenasa transfiere los electrones a través de los centros hierro-azufre a la coenzima Q. Al igual que la NADH deshidrogenasa, la succinato deshidrogenasa transfiere los electrones a través de los centros hierro-azufre a la coenzima Q.

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75 Coenzima Q La coenzima Q (CoQ) también llamada ubiquinona, lleva electrones hacia la cadena respiratoria, no sólo desde el NADH sino también desde el succinato y desde intermediarios de la oxidación de los ácidos grasos. La coenzima Q (CoQ) también llamada ubiquinona, lleva electrones hacia la cadena respiratoria, no sólo desde el NADH sino también desde el succinato y desde intermediarios de la oxidación de los ácidos grasos. Este transportador electrónico lipídico, se desplaza libremente a través de la membrana. Este transportador electrónico lipídico, se desplaza libremente a través de la membrana.

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78 Complejo III El complejo III, también llamado citocromo c reductasa, oxida la forma reducida de la coenzima Q y reduce a su vez el citocromo c. El complejo III, también llamado citocromo c reductasa, oxida la forma reducida de la coenzima Q y reduce a su vez el citocromo c.

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80 Citocromo c Los citocromos son un grupo de hemoproteínas rojas o pardas que tienen unos espectros de luz visible característicos. Los citocromos son un grupo de hemoproteínas rojas o pardas que tienen unos espectros de luz visible característicos. Los principales citocromos respiratorios se clasifican como b, c o a, según las longitudes de onda de los máximos de absorción espectral. Los principales citocromos respiratorios se clasifican como b, c o a, según las longitudes de onda de los máximos de absorción espectral. Los citocromos experimentan una oxidorreducción a través del metal que forma el complejo en ellos, y que pasa por ciclos de estados + 2 y + 3 del hierro hemo y de estados + 1 y + 2 del cobre en los citocromos a y a3. Los citocromos experimentan una oxidorreducción a través del metal que forma el complejo en ellos, y que pasa por ciclos de estados + 2 y + 3 del hierro hemo y de estados + 1 y + 2 del cobre en los citocromos a y a3. Así pues, los citocromos son transportadores de un electrón. Así pues, los citocromos son transportadores de un electrón.

81 NADH 3 ATP FADH 2 2 ATP Glicolisis = 2 NADH Piruv desh. = 2 NADH Ciclo Krebs = 6 NADH 2 FADH 2

82 Rendimiento energético Rendimiento energético

83 INHIBIDORES Rotenona Amital Antimicina A Cianuro CO Azida de sodio

84 Rotenona: insecticida que bloquea el flujo electrónico desde el NADH a la coenzima Q Rotenona: insecticida que bloquea el flujo electrónico desde el NADH a la coenzima Q Amital: fármaco que actúa de la misma forma que la rotenona. Amital: fármaco que actúa de la misma forma que la rotenona. Antimicina A: antibiotico que bloquea el flujo electrónico desde el citocromo b al c1 Antimicina A: antibiotico que bloquea el flujo electrónico desde el citocromo b al c1 Cianuro, azida y monóxido de carbono: son inhibidores de la citocromo oxidasa Cianuro, azida y monóxido de carbono: son inhibidores de la citocromo oxidasa

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