BOLILLA 4: Metabolismo de hidratos de carbono.

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1 BOLILLA 4: Metabolismo de hidratos de carbono.
Vía Glicolítica. Ubicación subcelular, enzimas y cofactores que participan. Regulación enzimática. Rendimiento energético en anaerobiosis. Distintos tipos de fermentaciones. Gluconeogénesis. Metabolismo del Glucógeno. Regulación hormonal. Respuesta enzimática a la hipoglucemia e hiperglucemia.

2 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.

3 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

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5 GLUT5 Fructosa Fructosa 2 K+ ATP 3 Na+ 2 Na+ Glucosa Na+K+ ATPasa
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+

6 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.

7 DIGESTIÓN DE HIDRATOS DE CARBONO:
AMILASA SALIVAL AMILASA PANCREÁTICA DISACARIDASAS MONOSACÁRIDOS ABSORCIÓN : REQUIERE DE TRANSPORTADORES SGLUT: INTESTINO- RIÑÓN TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO BOMBA ATPasa Na, k GLUT: DIFERENTES TIPOS DEPENDE DEL TEJIDO, VARÍA AFINIDAD GLUT 4 DEPENDIENTE DE INSULINA

8 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

9 Importancia de la glucosa

10 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

11 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.

12 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

13 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. Km elevado. Es inducible y regulada su actividad por proteínas Isoenzima IV o Glucoquinasa

14 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

15 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.

16 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

17 6C: GLUCOSA Hexoquinasa Isomerasa Aldolasa Glicer.deshidrog
ADP Isomerasa Fosfofructo quinasa ADP Aldolasa NAD+ Glicer.deshidrog ADP P-Glicerato quinasa Mutasa Enolasa ADP Piruvato quinasa PIRUVATO

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

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

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

21 VÍA GLICOLÍTICA Regulación: 3 puntos
Todas las enzimas están en el citosol Hexoquinasa: inhibe glucosa 6P No requiere oxígeno: fosforilación a nivel de sustrato Fosfofructoquinasa: Inhibe ATP y citrato Activa ADP y AMP Más importante!! Glucosa 6C se transforma en 2 triosas Piruvato quinasa: inhibe ATP, acetilCoA Balance neto energético: 2ATP

22 DESTINO DEL PIRUVATO O2 Anaerobiosis O2 2 Acetil-CoA + 2 CO2 2 Lactato
GLUCOSA Vía Glicolítica 2 PIRUVATO O2 Aerobiosis Anaerobiosis O2 2 Acetil-CoA + 2 CO2 2 Lactato C. KREBS Etanol Fermentación Láctica Fermentación Alcohólica CO2+ H2O Células animales

23 QUE OCURRE EN CONDICIONES ANAERÓBICAS??
LA CELULA DEBE REOXIDAR EL NADH PARA QUE LA VIA GLICOLITICA PUEDA FUNCIONAR !!! SEGÚN LA CELULA O MICROORGANISMO DE QUE SE TRATE EXISTEN DIFERENTES VIAS DE FERMENTACION.

24 FERMENTACION ALCOHOLICA- levaduras
Piruvato Acetaldehído Etanol Alcohol deshidrogenasa descarboxilasa FERMENTACION LACTICA- músculo, eritrocito

25 GLUCONEOGENESIS TIENE LUGAR PRINCIPALMENTE EN HIGADO
SE SINTETIZA GLUCOSA A PARTIR DE PRECURSORES QUE NO SON HIDRATOS DE CARBONO. PRECURSORES: GLICEROL a -CETOACIDOS LACTATO PIRUVATO ES UN PROCESO QUE CONSUME ENERGIA

26 REACCIONES DE LA VIA GLUCONEOGENICA
TIENE TRES REACCIONES DIFERENTES A LA VIA GLICOLITICA LAS TRES REACCIONES IRREVERSIBLES SON REVERTIDAS POR TRES ENZIMAS DIFERENTES: PIRUVATO CARBOXILASA FOSFOENOLPIRUVATO CARBOXIQUINASA FRUCTOSA-1,6-BISFOSFATASA

27 BIOSINTESIS DE FOSFOENOLPIRUVATO
PIRUVATO CARBOXILASA ENZIMA MITOCONDRIAL biotina PIRUVATO + CO2 + H2O OXALACETATO + H+ ATP ADP+ Pi (+) Acetil-CoA FOSFOENOLPIRUVATO CARBOXIQUINASA OXALACETATO FOSFOENOLPIRUVATO + CO2 GTP GDP ISOENZIMAS CITOSOLICA Y MITOCONDRIAL

28 FRUCTOSA-1,6-BISFOSFATASA
FRUCTOSA-1,6-BISFOSFATO + H2O FRUCTOSA-6-FOSFATO + Pi

29 GASTO DE ENERGIA EN LA GLUCONEOGENESIS
(2) OXALACETATO 2 ATP (2) FOSFOENOLPIRUVATO 2 GTP (2) 1,3-BISFOSFOGLICERATO 2 ATP TOTAL: 4 ATP y 2 GTP por molécula de glucosa.

30 GLUCOSA A PARTIR DE GLUCOSA-6-FOSFATO
GLUCOSA-6-FOSFATASA (Hígado y riñón) GLUCOSA-6-FOSFATO + H2O GLUCOSA + Pi REACCION IRREVERSIBLE ESTA ENZIMA NO SE ENCUENTRA EN MUSCULO

31 alanina Fructosa 1,6-bisfosfatasa

32 REGULACIÓN DE LA GLUCONEOGÉNESIS
Hormonal: Alostérica Activa la Gluconeogénesis a nivel de la fructosa bisfosfatasa Glucagón (+) Acetil-CoA Piruvato carboxilasa Fructosa-1,6 bisfosfatasa (-) AMP y ADP

33 METABOLISMO DEL GLUCOGENO
GLUCOGENO-GENESIS BIOSINTESIS GLUCOGENO-LISIS DEGRADACION La síntesis y degradación de glucógeno están cuidadosamente reguladas entre sí para cumplir con las necesidades energéticas de la célula

34 Estructura del glucógeno
OH enzima ramificante enlace 1,6 extremo no reductor OH -Polisacárido de reserva de las células animales. -Hígado y músculo. -Polímero de a-glucosa (uniones a 1-4) con ramificaciones (a 1-6)

35 DEGRADACION DEL GLUCOGENO GLUCOGENOLISIS
SE ACTIVA CUANDO LA CELULA NECESITA ENERGIA Y NO DISPONE DE GLUCOSA TIENE LUGAR EN EL CITOPLASMA DE LAS CELULAS ES UN PROCESO MUY ACTIVO EN HIGADO Y MUSCULO ESQUELETICO

36 REQUIERE DE DOS REACCIONES
Eliminación de GLUCOSA del extremo no reductor (uniones a-1,4) Hidrólisis de los enlaces glucosídicos en los puntos de ramificación (uniones a-1,6)

37 Enzimas que intervienen en el proceso de degradación del GLUCOGENO
GLUCOGENO FOSFORILASA AMILO-a (1,6) GLUCOSIDASA Enzima desramificante FOSFOGLUCOMUTASA

38 REACCIONES DE LA GLUCOGENOLISIS
GLUCOGENO FOSFORILASA AMILO- a(1,6)-GLUCOSIDASA GLUCOGENOn + Pi GLUCOGENOn-1 + GLUCOSA-1-P uniones a-1,4 EN UN PUNTO DE RAMIFICACIÓN: GLUCOGENOn GLUCOGENO n-1 + GLUCOSA uniones a-1,6

39 MECANISMO DE DEGRADACION DEL GLUCOGENO
EXTREMO NO REDUCTOR Glucógeno transferasa uniones a-1,6 Molécula de glucógeno Glucosidasa Glucógeno fosforilasa Glucosa Glu-1-P

40 FORMACIÓN DE G-6-P GLU-1-P  FOSFOGLUCOMUTASA GLU-6-P FORMACIÓN DE GLUCOSA LIBRE (hígado) G-6-P  GLUCOSA-6-FOSFATASA G LIBRE + Pi

41 BIOSINTESIS DE GLUCOGENO: GLUCOGENO-GENESIS
Tiene lugar principalmente en los animales superiores. Proceso activo después de una ingesta rica en Hidratos de Carbono PRECURSORES: GLUCOSA LACTATO ALANINA GLU Glu-6-P Glu-1-P Citoplasma de la célula

42 GLUCOGENOGENESIS La biosíntesis de glucógeno está coordinada recíprocamente con la degradación. Es una vía importante en hígado y músculo La UDP-glucosa es el sustrato de la enzima glucógeno sintasa Se inicia con glucosa-6-fosfato que se convierte en glucosa-1-fosfato por acción de una mutasa.

43 Enzimas que intervienen en el proceso de sintesis de glucógeno o glucógeno-genesis
Fosfoglucomutasa UDP-glucosa pirofosforilasa Glucogeno sintasa Enzima ramificante

44 UDP-glucosa pirofosforilasa GLU-1-P + UTP UDP- GLU + PPi
Fosfoglucomutasa: GLU-6-P GLU-1-P UDP-glucosa pirofosforilasa GLU-1-P + UTP UDP- GLU + PPi Glucógeno sintasa ó sintetasa UDP- GLU + Glucógeno (n) Glucógeno (n+ 1) + UDP Unión a-1,4

45 Enzima ramificante : Amilo a(1, ,6) glucosil transferasa Forma enlaces glicosídicos a(1,6) para las ramificaciones de la molécula de glucógeno

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47 Glucagón y adrenalina (+)
Insulina (-) Insulina (+) Glucagón y adrenalina (-)