metabolismo de carbohidratos y lípidos

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE

BAJA CALIFORNIA

Escuela de Ciencias de la Salud

Medicina

BIOQUÍMICA

Rutas metabólicas.

BIOQUÍMICA I

Ramírez Guzmán J. Alejandro

GLUCÓLISIS AEROBIA

Vía de Embden-Meyerhof

ANAEROBIA

Vía de Entner-Doudoroff

Fosforilación de glucosa

(hexokinasa) ATP

Enzimas reguladoras:

HK ( Km Afinidad Vmax )

PFK-1 Regulación más importante

PK

Glucokinasa (hexokinasa D,

hexokinasa IV)

Hepática

Km MAYOR

Vmax

Función en HPG

INHIBIDA POR fructosa 6-fosfato

Fosfoglucosa isomerasa

REVERSIBLE

PFK-1 (ATP)

Fosforilación irreversible

Limitante de la velocidad

Regulación

Energía, fructosa 2,6-bifosfato,

Inhibidor

Citrato

Activador

AMP

PFK-2

Actividad cinasa Fructosa 2,6-bifosfato

Actividad fosfatasa desfosforila, convierte F2,6-BP en F6P

Dominio activo cuando está DESFOSFORILADO

Dominio inactivo cuando está FOSFORILADO

Fructosa 2,6-bisfosfato: ACTIVA glucólisis

INHIBE gluconeogénesis

Asegura que ambas

rutas no estén activas

al mismo tiempo

Aldolasa

Reversible

AldolasaB (met. de Fructosa

Triosa fosfato isomerasa

Produce 2 moléculas de

gliceraldehído 3-fosfato

Gliceraldehído 3-fosfato

deshidrogenasa

REDOX (primera oxidación)

Producción de NADH

Pi al carboxilo

Impulsa la producción de ATP

de la siguiente reacción.

Bisfosfoglicerato mutasa

Eritrocitos

Arsénico

Fosfoglicerato cinasa

Síntesis de 2ATP (1+1-2=0)

REVERSIBLE

Fosfoglicerato mutasa

Del C3 al C2

Enolasa

Deshidratación de 2-PG

Formación de PEP

Piruvato cinasa

3ra reacción irreversible

Fructosa 1,6 BP activa la ez

Fosforilada es inactiva

Se activa gluconeogénesis

Glucagon

PKA

FOSFORILA PK

Adenilato

ciclasa

AMPc

Lactato deshidrogenasa

Glucólisis anaerobia

Lactato como producto final

Ejercicio

Producción de NADH excede la

capacidad oxidatica de la Cadena R

cociente NADH/NAD

Acumulación de Lactato

pH intracelular

Calambres

Glucosa

CICLO DE KREBS Ruta final de

CH

AA

ÁG

Esqueletos carbonados

Se convierten en CO2

Aerobia

O2 es el aceptor final de e-

Ocurre en la matriz

mitocondrial

Mitosol

Citrate Is Krebs’ Starting Substrate For Making Oxaloacetate.

Arsénico

Complejo PDH

Fuente de Acetil-CoA (2C)

E1: PDH descarboxilasa

E2: Dihidrolipoil transacetilasa

E3: dihidrolipoil deshidrogenasa

#1

Coenzimas de PDH

E1: Tiamina Vitamina B1

E2: ácido lipóico y CoA

E3: FAD y NAD

Arsénico

Regulación de PDH

PDH cinasa

Independiente de AMPc

FOSFORILA … Inhibe E1

PDH fosfatasa

La DESFOSFORILA

ACTIVA E1

Carencia de PDH

produce acidosis láctica

congénitaa.

Se desvía por LDH

Oxalacetato más Acetil-CoA y agua con la citrato sintasa forman citrato

Citrato inhibe PFK-1 enzima limitante de Glucólisis.

Citrato activa acetil-CoA carboxilasa para síntesis de ácidos grasos.

Citrato es isomerizado por aconitasa y producir isocitrato

Descarboxilación oxidativa de isocitrato por isocitrato deshidrogenasa,

primer limitante del CK, formación de a-KG Primer liberación de CO2 y

NADH

Descarboxilación oxidativa del a-KG, complejo a-KG DH produce succinil-

CoA. Segunda liberación de CO2 y NADH

Coenzimas: TPP, NAD, FAD, ácido lipóico y CoA

El calcio es activador

Succinil-CoA y NADH son inhibidores

Succinil-CoA es escindida por succinato tioncinasa, requiere GDP y libera la

CoA para formar succinato

Succinato es oxidado por la succinato deshidrogenasa, requiere FAD para

producir fumarato. Succinato deshidrogenasa ES EL COMPLEJO II, se

encuentra en la membrana mitocondrial INTERNA.

El fumarato es hidratado a malato por la fumarasa (fumarato hidratasa)

El malato es oxidado a oxalacetato por la malato deshidrogenasa 3er NADH

…

Enzimas

Citrato sintasa

Aconitasa

Isocitrato deshidrogenasa

α-cetoglutarato deshidrogenasa

Succinato tiocinasa

Succinato deshidrogenasa

Fumarasa

Malato deshidrogenasa

Citrate Is Krebs’ Starting Substrate For Making Oxaloacetate.

CAI A (alfa) SUT SU FUMA

ENERGÍA PRODUCIDA POR EL CICLO

DE KREBS

Entran dos C por el Acetil-CoA

Salen como 2CO2

Una ¨vuelta¨ en el CK transfiere 4 pares de electrones

3 pares reducen 3 NAD a NADH

1 par reduce 1 FAD a FADH2

La oxidación de 1 NADH forma 3 ATP

La oxidación de 1 FADH2 forma 1 ATP

GTP + ADP GDP + ATP

Aproximado

Nucleósido difosfato cinasa

REGULACIÓN DEL CK

Ez con Delta G° muy

negativo

Citrato sintasa

Isocitrato

deshidrogenasa Complejo a-cetoglutarato

deshidrogenasa

GLUCONEOGÉNESIS

Necesita enzimas

mitocondriales y citosólicas

Ayuno nocturno

90% hígado 10% riñones

Ayuno prolongado

40% riñones

Precursores más

importantes

Glicerol-Lactato-α-cetoácidos

Piruvato carboxilasa

requiere biotina

Enzima reguladora

Fructosa 1,6-bifosfatasa

Ayuno

Productos intermedios de

Glucólisis y Ciclo de

Krebs

Glicerol

Glicerol cinasa

Glicerol 3-Fosfato

deshidrogenasa

Lactato

Ciclo de cori

Aminoácidos

Fuente más importante

durante ayuno.

VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO

Citosol

2 reacciones oxidativas

irreversibles

No ATP

Producción

2NADPH (reductor) por

cada G6P

Ribosa 5 P (nucleótidos)

Enzima reguladora

GLUCOSA 6-FOSFATO

DESHIDROGENASA

Inhibida por NADPH

Estimulada por INSULINA

Gen G6PDH

Cociente NADPH/NAD

Elevado la mayoría de las veces, por lo tanto no inhibe.

Al aumentar la demanda de NADPH, el cociente disminuye y

aumenta el flujo a través del flujo en respuesta a G6PDH

FASE OXIDATIVA (no reversible)

DE LA VÍA HMP

Deshidrogenación de la G6-P

Oxidación irreversible

Formación de ribulosa 5-P

1ra reacción 6-fosfogluconolactona

hidroxilasa

2da reacción DESCARBOXILACIÓN

por la 6-fgdh

Segunda producción de NADPH y de

REACCIONES NO OXIDATIVAS

REVERSIBLES

Células que sintetizan

nucleótidos

Ribulosa 5-P

A ribosa 5-P

B intermediarios de glucólisis

Enzimas importantes

Transcetolasa

Transfiere 2C

Requiere TPP

Transaldolasa

Transfiere 3C

CICLO DE CORI

Une glucólisis anaerobia

en eritrocitos y miocitos

durante el ejercicio, con

la gluconeogénesis

hepática.

El lactato producido

durante el ejercicio viaja por

la circulación y llega al hígado

Para producir glucosa vía

gluconeogénesis.

Gasto: 4 ATP

Ganacia: 2 ATP

Función

Prevenir acumulación de LACTATO

Genera glucosa en hígado, para que la

usen los eritrocitos y miocitos en

ejercicio.

GLUCÓGENO

La glucosa puede obtenerse

de tres fuentes

Dieta

Degradación de glucógeno

Gluconeogénesis

El glucógeno es almacén de

glucosa.

Gránulos citoplasmáticos

Se libera a partir de

glucógeno hepático y renal

Depósitos musculares (ATP)

y hepáticos (glucemia).

Cantidades normales de glucógeno

400 g de glucógeno muscular

100 g de glucógeno hepático

Se forma sólo de α-D-glucosa

Enlace principal

α(1-4)

Ramificación en cada 8-10 residuos glucosilo

α(1-6)

Reservas

Edo. Posprandial

Ayuno

Glucógeno muscular se ve afectado

durante ayuno prolongado semanas.

La glucogenina se encuentra en el

centro del gránulo de glucógeno

SÍNTESIS DE GLUCÓGENO

GLUCOGÉNESIS Se producen en citosol

Requiere ATP y UDP

Síntesis de UDP-Glu|

Enzima reguladora

Glucógeno sintasa

Estimuladores

Glucosa-6-fosfato

Insulina

Cortisol

Inhibidores

Epinefrina

Glucagon

Amilosa: molécula lineal de

residuos glucosilo unidos por

enlace 1-4

El glucógeno es ramificado,

tiene más extremos no

reductores

Facilita la glucogénesis

Facilita la glucogenólisis

Enzima ramificadora

Amilo-a-(1-4)-a(1-6)-trans-glucosidasa

Retira una cadena de 6 a 8

residuos glucosilo del extremo no

reductor de la cadena de

glucógeno.

Rompe enlace 1-4 y la une a uno 1-6

Funciona como transferasa 4:6

GLUCOGENÓLISIS Enzimas citosólicas

Producto principal

Glucosa 1-fosfato

Libera glucosa a partir de

cada glucosilo unido por

α(1-6)

Enzima reguladora

Glucógeno fosforilasa

Contiene fosfato de piridoxal

Activadores

Epinefrina-Ejercicio activo

Glucagon

AMP

Inhibidores:

G6P-Insulina y ATP

LÍPIDOS

LÍPIDOS

Sintetizados de Acetil-CoA. Forma activa del ácido acético

División

Derivados de ácidos grasos

Cadenas de ácidos grasos

Hechas de un ácido carboxílico con una cadena larga

hidrocaarbonada

SATURADAS: SIN DOBLE ENLACE

MONOINSATURADAS: CON UN DOBLE ENLACE

POLIINSATURADAS: DOS DOBLES ENLACES O MÁS

Estas moléculas incluyen las del cuadro amarillo

Glicéridos

Lípidos de membrana

Eicosanoides

LÍPIDOS

División

Derivados de ácidos grasos

Isoprenoides

Contienen múltiples unidades de moléculas de 5 carbonos

Llamada ISOPRENO

Las unidades de isopreno se unen para formar estructuras cíclicas o cadenas

lineales.

Ejemplos

Colesterol

Ácidos biliares

Hormonas esteoriodeas

Vitaminas liposolubles

Coenzima Q

Pueden usarse como reserva de energía, soporte estructural,

señalizadores, protección mecánica y termorreguladores.

TAG: almacén de energía en adipocitos.

9 kcal/g

Comparación con CH y Proteinas

4 míseras kcal/g

ÁCIDOS GRASOS

Cadena larga no ramificados

Cadenas de 4-25 C

Fórmula general

CH3(CH2)nCOOH

Clasificación

Cadena corta: menos de 6 C * Entran directo a la matriz mitocondrial

Cadena mediana: 6 a 12 C *

Cadena larga: 13-20 C *** Albúmina, TAG, Quilomicrón, P

acopladoras. Para entrar a la Mmit necesitan lanzadera de carnitina B-Ox

Cadena muy larga: más de 22 C. B-Ox en peroxisomas. Sin ATP

La longitud influye en su transporte por el tracto gastrointestinal,

compartimentos celulares y en su metabolismo

TIPOS DE ÁCIDOS GRASOS Se numeran

Iniciando por el CARBONO del COOH

Terminando por el C del grupo metil CH3

División por presencia de dobles enlaces Saturados: los ácidos grasos más comunes en los seres humanos.

Ejemplo: ácido palmítico (C16:0)

Monoinsaturados: solamente un doble enlace. Ejemplo:

Ácido oléico (C18:1(A9))

Poliinsaturados: contiene dos o más DE. Muchos se obtienen en la dieta como ácido linoléico (C18:2(9 A,12)), linolénico C18:3 (A 9,12,15) araquidónico C20:4 (A 5,8,11,14)

Nomenclatura: C#1:#2(A#,#,#...)

#1 Total de carbonos

#2 Dobles enlaces

# Ubicación de los dobles enlaces

A Delta, ubicación del primer carbono del doble enlace

ISOMERIZACIÓN cis-trans

Los ácidos insaturados existen naturalmente en forma cis

Cuando están parcialmente hidrogenados los cis se convierten

en trans.

Características

cis: cadenas acilo del mismo lado del doble enlace, son más fluidos. Al

rotar, cortan la cadena.

trans: lados opuestos, menos fluidos

LÍPIDOS DERIVADOS DE ÁCIDOS GRASOS

SE DESCRIBEN BASADOS EN LAS 3 CARACTERÍSTICAS

SIGIENTES.

ESQUELETO

Glicerol gliceraldehído

Esfinfosina serina y ácido palmítico

CABEZA (head group)

Fosfatos

CH

Amino alcoholes

Otras moléculas esterificadas

COLA

Cadenas de ácidos grasos unidas al esqueleto por enlaces éster forma dos

por glicerol o enlaces amida formado con esfingosina

GLICÉRIDOS

Caracterizados por la presencia de glicerol como esqueleto

y uno o tres ácidos grasos o residuos esterificados.

Clasificación

TAG: más abundantes en reserva y en dieta. Glicerol + 3 ÁG.

DAG: Glicerol + 2 ÁG.

MAG: Glicerol + 1 ÁG.

LÍPIDOS DE MEMBRANA

Componentes estructurales de membrana

Glicerofosfolípidos: derivan del ácido fosfatídico

Fosfatidilcolina más abundante en Mb celular

Fosfatidilinositol señalización celular

Cardiolipina componente de membrana mitocondrial interna

Esfingofosfolípidos

Glucolípidos

Fosfolípidos: aquellos con lípidos con dos fosfatos

SÍNTESIS

B- OX

CETÓNICOS

BIBLIOGRAFÍA

1. Boron, W., & Boulpaep, E. (2009). Medical Physiology. Canada: SAUNDERS.

2. Harvey, R. (2011). Bioquímica (5 ed.). España: Lippincott Williams & Wilkins.

3. King, M. (2014). Integrative Medical Biochemistry Examination and Board Review.

United States: Mc. Graw-Hill Education.

4. Le, T. (2014). First Aid for the USMLE . United States: Mc. Graw-Hill Education.

5. Murray, R. (2013). Harper Bioquímica Ilustrada (29 ed.). México, D. F.: Mc. Graw-Hill.

6. Panin, S. (2005). Medical Biochemistry: An Ilustrated Review. New York: Thieme Medical

Publishers, Inc.

7. Pelley, J. (2012). ELSEVIER’S INTEGRATED REVIEW BIOCHEMISTRY,. Philadelphia:

ELSEVIER SAUNDERS.

8. Turco, S., & Reichenbecher, V. (2013). USMLE Step 1 Biochemistry and Medical

Genetics Lecture Notes. United States: Kaplan Medical.

9. Villalobos, O. (2013). BIOQUÍMICA Manual de Supervivencia. Tijuana: ILCSA

Ediciones.