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DIGESTIÓN , ABSORCIÓN DE DIGESTIÓN , ABSORCIÓN DE CARBOHIDRATOSCARBOHIDRATOS
GLICÓLISIS, REGULACIÓNGLICÓLISIS, REGULACIÓN
Raquel Ore Sifuentes
COMPETENCIASCOMPETENCIAS
Mencione las enzimas que participan Mencione las enzimas que participan en la digestión de los carbohidratos.en la digestión de los carbohidratos.
Mencione los mecanismos de Mencione los mecanismos de transporte de la glucosa : Gluts.transporte de la glucosa : Gluts.
Mecanismos de regulación.Mecanismos de regulación. Describa los mecanismos de acción de Describa los mecanismos de acción de
los inhibidores de la vía glicolítica.los inhibidores de la vía glicolítica.
INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNN En las dietas de las En las dietas de las
sociedades occidentales, sociedades occidentales, aproximadamente un 50% aproximadamente un 50% de las calorías diarias son de las calorías diarias son suministradas por los suministradas por los hidratos de carbono, cerca hidratos de carbono, cerca de un 80% es almidón.de un 80% es almidón.
Hay, además, en la dieta Hay, además, en la dieta disacáridos como disacáridos como sacarosa y lactosasacarosa y lactosa, que , que son nutrientes son nutrientes importantes.importantes.
CARBOHIDRATOS DE CARBOHIDRATOS DE INTERINTERÉÉS BIOLS BIOLÓÓGICOGICO
GlucidoGlucido Fuente típicaFuente típica• Amilopectina Patatas, arroz, maíz, pan.Amilopectina Patatas, arroz, maíz, pan.• Amilosa Patatas, arroz, maíz, pan.Amilosa Patatas, arroz, maíz, pan.• Sacarosa Azúcar, pasteles, betarragaSacarosa Azúcar, pasteles, betarraga• Lactosa Leche, productos lácteos.Lactosa Leche, productos lácteos.• Maltosa Granos germinados de la Maltosa Granos germinados de la
cebada. cebada.
Trehalosa Setas jóvenes.Trehalosa Setas jóvenes. Fructosa Fruta , miel.Fructosa Fruta , miel. Glucosa Fruta, miel, uva.Glucosa Fruta, miel, uva. Rafinosa Semillas de Rafinosa Semillas de
leguminosas leguminosas Glucógeno Hígado, músculo.Glucógeno Hígado, músculo. Celulosa Vegetales, harina Celulosa Vegetales, harina
de trigo de trigo entero, entero, salvado, lechuga, salvado, lechuga,
apio, zanahoria. apio, zanahoria.
DIGESTIDIGESTIÓÓN DE LOS N DE LOS CARBOHIDRATOSCARBOHIDRATOS
BOCABOCA La digestión de los carbohidratos ocurre La digestión de los carbohidratos ocurre
en la boca y en el intestino delgado.en la boca y en el intestino delgado. Las glándulas salivales secretan Las glándulas salivales secretan α-α-
amilasa, la cual inicia la hidrólisis del amilasa, la cual inicia la hidrólisis del almidón .almidón .
Esta enzima es una endoglucosidasa que Esta enzima es una endoglucosidasa que hidroliza enlaces α(1-4) glucosídicos hidroliza enlaces α(1-4) glucosídicos internos, pero no ataca los enlaces α(1-6). internos, pero no ataca los enlaces α(1-6).
Da como productos finales maltosa, Da como productos finales maltosa, algo de glucosa y dextrinas límites.algo de glucosa y dextrinas límites.
• ESTESTÓÓMAGOMAGO
Cuando el bolo alimenticio llega al Cuando el bolo alimenticio llega al estómago y se impregna de ácido estómago y se impregna de ácido clorhídrico, la clorhídrico, la α-amilasa salival se α-amilasa salival se inactiva.inactiva.
INTESTINO DELGADOINTESTINO DELGADO La digestión de los carbohidratos La digestión de los carbohidratos
continua en el intestino delgado, continua en el intestino delgado, catalizada por la amilasa pancreática. catalizada por la amilasa pancreática.
La α-amilasa hidroliza el almidón a La α-amilasa hidroliza el almidón a maltosa, maltotriosa (trímero de maltosa, maltotriosa (trímero de glucosas unidas por dos enlaces α (1,4) glucosas unidas por dos enlaces α (1,4) glucosídicos) y oligosacáridos de unos glucosídicos) y oligosacáridos de unos 8 residuos de largo: 8 residuos de largo: DEXTRINAS.DEXTRINAS.
Las dextrinasasLas dextrinasas del intestino delgado del intestino delgado catalizan la hidrólisis de las dextrinas catalizan la hidrólisis de las dextrinas desde el extremo no reductor para desde el extremo no reductor para liberar glucosa.liberar glucosa.
Los disacáridos se hidrolizan en el Los disacáridos se hidrolizan en el borde en cepillo de la mucosa intestinal, borde en cepillo de la mucosa intestinal, mediante mediante α-D glucosidasas α-D glucosidasas específicas específicas (MALTASA y(MALTASA y SUCRASA)SUCRASA) Y Y ββ glucosidasa glucosidasa (LACTASA) . (LACTASA) .
Las disacaridasasLas disacaridasas, que incluyen a la , que incluyen a la maltasa, la isomaltasa, la sacarasa, maltasa, la isomaltasa, la sacarasa, la lactasa y la trehalasala lactasa y la trehalasa, actúan sobre , actúan sobre los carbohidratos más pequeños para los carbohidratos más pequeños para liberar monosacáridos de los sustratos liberar monosacáridos de los sustratos correspondientes.correspondientes.
La actividad de las disacaridasas La actividad de las disacaridasas (OLIGOSACARIDASAS)(OLIGOSACARIDASAS) es mayor es mayor en las primeras porciones del yeyuno en las primeras porciones del yeyuno que en el duodeno o en el íleon.que en el duodeno o en el íleon.
Los monosacáridos así formados Los monosacáridos así formados (galactosa, fructosa y glucosa)(galactosa, fructosa y glucosa) en la en la luz intestinal pasan al sistema porta, luz intestinal pasan al sistema porta, para dirigirse al hígado y después ser para dirigirse al hígado y después ser transportados a los diferentes tejidos transportados a los diferentes tejidos (cerebro: 100-200 g/día, eritrocitos, (cerebro: 100-200 g/día, eritrocitos, plaquetas, leucocitos y músculo: plaquetas, leucocitos y músculo: 50g/día, tejido adiposo y riñones 50g/día, tejido adiposo y riñones necesitan alrededor de 30-20 g/día.necesitan alrededor de 30-20 g/día.
La glucosa es utilizada por las células para: producir energía, almacenarse como glucógeno o transformarse en grasa.
ABSORCIABSORCIÓÓN INTESTINAL DE N INTESTINAL DE LOS CARBOHIDRATOSLOS CARBOHIDRATOS
El mecanismo por el cual se absorben los El mecanismo por el cual se absorben los azúcares en el intestino es complejo y no se azúcares en el intestino es complejo y no se conoce por completo.conoce por completo.
La mayoría de las La mayoría de las pentosaspentosas, atraviesan la , atraviesan la barrera intestinal mediante difusión simple.barrera intestinal mediante difusión simple.
La D-glucosa puede ser transportados en La D-glucosa puede ser transportados en contra de un gradiente de concentración, contra de un gradiente de concentración, las últimas cantidades de estos azúcares se las últimas cantidades de estos azúcares se absorben en el intestino a pesar de las absorben en el intestino a pesar de las concentraciones elevadas existentes en concentraciones elevadas existentes en sangre.sangre.
Existen tres clase principales de Existen tres clase principales de transporte de azúcares:transporte de azúcares:
a) a) Mecanismo facilitadoMecanismo facilitado (equilibrado) (equilibrado) estudiado en los eritrocitos.estudiado en los eritrocitos.
b) b) Sistemas sensibles a hormonasSistemas sensibles a hormonas:: músculo músculo y en el tejido adiposo.y en el tejido adiposo.
c) c) Sistemas de transporte acoplado al Sistemas de transporte acoplado al Na+:Na+: intestino y en los tejidos intestino y en los tejidos renales.renales.
TRANSPORTADORES DE TRANSPORTADORES DE GLUCOSAGLUCOSA
Se han descrito por lo menos 12 proteínas Se han descrito por lo menos 12 proteínas transportadoras de glucosa:transportadoras de glucosa: GLUT. GLUT.
Los Los GlutsGluts son una familia de proteínas son una familia de proteínas con una secuencia determinada, codificada con una secuencia determinada, codificada por diferentes genes. por diferentes genes.
Todos los Gluts tienen una estructura en Todos los Gluts tienen una estructura en común de 12 zonas hidrófobas que común de 12 zonas hidrófobas que permanecen en contacto con La membrana permanecen en contacto con La membrana de la célula, mientras que las terminaciones de la célula, mientras que las terminaciones amino en un extremo y carboxi en otro amino en un extremo y carboxi en otro extremo son intracitoplasmáticas.extremo son intracitoplasmáticas.
Otra familia, de tipos diferentes denominados GLUTS.
Movilizan moléculas de glucosa por difusión facilitada.
A través “poros o conductos específicos” mediados por GLUTS sin
gasto de ATP.
GLUTSGLUTS
Glut 1:Glut 1: se ha encontrado en el cerebro y en se ha encontrado en el cerebro y en los eritrocitos; actúa como una puerta en los eritrocitos; actúa como una puerta en la cual la proteína une al azúcar en la la cual la proteína une al azúcar en la superficie externa de la membrana y sufre superficie externa de la membrana y sufre un cambio conformacional que conduce al un cambio conformacional que conduce al azúcar hacia el interior de la célula, donde azúcar hacia el interior de la célula, donde se desune.se desune.
Glut 2 :Glut 2 : ( Km para la glucosa 15 mM ( Km para la glucosa 15 mM aproximadamente) es el transportador de aproximadamente) es el transportador de glucosa en hígado, riñón, intestino y glucosa en hígado, riñón, intestino y células Beta del páncreas.células Beta del páncreas.
El glut 1 y glut 2 se han hallado en El glut 1 y glut 2 se han hallado en cerebros de fetos de 10 a 21 cerebros de fetos de 10 a 21 semanas (etapas tempranas del semanas (etapas tempranas del desarrollo) con lo que se sugiere que desarrollo) con lo que se sugiere que interviene en el desarrollo del SNC interviene en el desarrollo del SNC
GLUT 4GLUT 4
Glut 4:Glut 4: Es la isoforma Es la isoforma dependiente de dependiente de insulina, presente en insulina, presente en el músculo y en las el músculo y en las células adiposas. La células adiposas. La insulina aumenta el insulina aumenta el número de número de transportadores en la transportadores en la membrana plasmática.membrana plasmática.
Glut 5:Glut 5: Se encuentra en el intestino Se encuentra en el intestino delgado en el lado arterial de la célula delgado en el lado arterial de la célula epitelial, y actúa conjuntamente con el epitelial, y actúa conjuntamente con el cotransportador de la glucosa y el sodio cotransportador de la glucosa y el sodio en el lado luminal.en el lado luminal.
Glut 1 y Glut 3Glut 1 y Glut 3: Están presentes en la : Están presentes en la membrana plasmáticas de casi todas las membrana plasmáticas de casi todas las células ( eritrocitos y encéfalo); Glut 1, células ( eritrocitos y encéfalo); Glut 1, tiene una afinidad elevada para la tiene una afinidad elevada para la glucosa (Km 2-5mM). GLUT 3 : glucosa (Km 2-5mM). GLUT 3 : neuronas.neuronas.
SGLT 1:SGLT 1:
Es un sistema específico de transporte Es un sistema específico de transporte dependiente de Na dependiente de Na + + para la D-glucosa y la D-para la D-glucosa y la D-galactosa, realiza el cotransporte activo de galactosa, realiza el cotransporte activo de estos azúcares junto con Naestos azúcares junto con Na+ desde la desde la superficie luminal de las células con borde en superficie luminal de las células con borde en cepillo.cepillo.
GLUT 7:
Se expresa en células del RE de hepatocitos. Función: está encargado del proceso de gliconeogénesis hepática ( similar a GLUTS en el hígado).
La glucosa entra a lascélulas del cuerpo a travésde transportadores GLUT.Son proteínas embebidasen las membranas celulares.Este proceso se llamaDIFUSION FACILITADA
La digestión de los disacáridos y la absorción de los azúcares se lleva a cabo en el borde en cepillo, principalmente en la región superior del yeyuno.
APLICACIÓN CLINICAAPLICACIÓN CLINICA Es cierto que mientras Es cierto que mientras
mas alto hay menos mas alto hay menos oxígeno?oxígeno?NO, NO, La concentración de La concentración de gases es la misma en la gases es la misma en la cima del Everest que a cima del Everest que a nivel del mar. Pero lo que nivel del mar. Pero lo que si cambia es la si cambia es la presión presión atmosféricaatmosférica. Porque . Porque mientras más se asciende, mientras más se asciende, hay menos atmósfera, y hay menos atmósfera, y por tanto menos fuerza por tanto menos fuerza que lleve el oxigeno hacia que lleve el oxigeno hacia los pulmones.los pulmones.
Vía Glicolítica y su relación con Vía Glicolítica y su relación con la alturala altura
La hipoxia es uno de los principales factores La hipoxia es uno de los principales factores ambientales que afectan la vida en la altura, ambientales que afectan la vida en la altura, para lo cual se han desarrollado cambios de para lo cual se han desarrollado cambios de adaptación en el organismo. adaptación en el organismo.
Si no hay OSi no hay O22, no hay combustión. Y si no hay , no hay combustión. Y si no hay combustión, no hay energía. Por lo que la combustión, no hay energía. Por lo que la capacidad física se deteriora entre un 2 y un capacidad física se deteriora entre un 2 y un 5% cada 300 mts. 5% cada 300 mts.
La vida en las grandes alturas está La vida en las grandes alturas está influenciada por diversos factores influenciada por diversos factores ambientales, como una menor presión ambientales, como una menor presión atmosférica, atmosférica, hipoxiahipoxia, frío, menor humedad, , frío, menor humedad, mayor exposición a radiaciones de diverso mayor exposición a radiaciones de diverso tipo, mayor estrés oxidativo .tipo, mayor estrés oxidativo .
El principal de estos factores es la hipoxia, El principal de estos factores es la hipoxia, ante la cual, el nativo de altura ha ante la cual, el nativo de altura ha desarrollado cambios adaptativos a nivel desarrollado cambios adaptativos a nivel antropométrico, pulmonar, antropométrico, pulmonar, hematológico,hematológico, cardiovascular y también metabólico para cardiovascular y también metabólico para asegurar una adecuada oferta de oxígeno a asegurar una adecuada oferta de oxígeno a nivel tisular. nivel tisular.
ACLIMATACION A LA ACLIMATACION A LA ALTURAALTURA
La aclimatación consiste en una serie La aclimatación consiste en una serie integrada de respuesta que restablecen integrada de respuesta que restablecen gradualmente la oxigenación tisular a gradualmente la oxigenación tisular a niveles normales.niveles normales.
Características de la aclimatación:Características de la aclimatación:
1.- Hiperventilación (alcalosis persistente)1.- Hiperventilación (alcalosis persistente)
2.- Aumento del gasto cardíaco.2.- Aumento del gasto cardíaco.
3.-3.- Aumento de la masa de eritrocitos.Aumento de la masa de eritrocitos.
4.- Aumento de la tolerancia al trabajo 4.- Aumento de la tolerancia al trabajo anaeróbico.anaeróbico.
Cambios Metabólicos en la Cambios Metabólicos en la alturaaltura
A nivel metabólico, se ha descrito una A nivel metabólico, se ha descrito una menor glicemia de ayuno, con niveles menor glicemia de ayuno, con niveles similares de insulina y glucagon, que a similares de insulina y glucagon, que a nivel del mar. nivel del mar.
In vitro, la hipoxia estimula la In vitro, la hipoxia estimula la incorporación de glucosa al músculo.incorporación de glucosa al músculo.
METABOLISMO DELERITROCITO
Cuando los reticulocitos salen de la médula ósea pierden el núcleo y mitocondrias y se transforman en eritrocitos.
Los eritrocitos obtienen su energía mediante la glicólisis anaeróbica.
La glicólisis en los eritrocitos presenta la peculiaridad del ciclo Rapoport-Luebering, formándose el 2,3 BPGlicerato, que regula
la afinidad de la Hb por el O2 .
METABOLISMO DELERITROCITO
Cerca del 20% de la glucosa Cerca del 20% de la glucosa metabolizada por los eritrocitos es a metabolizada por los eritrocitos es a través del 2,3-bifosfoglicerato.través del 2,3-bifosfoglicerato.
Esta desviación disminuye el Esta desviación disminuye el rendimiento del ATP, que se requiere rendimiento del ATP, que se requiere para el funcionamiento de la bomba para el funcionamiento de la bomba de sodio- potasio, que permite de sodio- potasio, que permite mantener la forma bicóncava de los mantener la forma bicóncava de los eritrocitos.eritrocitos.
1.1. Cuál es el rol del 2,3 BiPGlicerato cuando Cuál es el rol del 2,3 BiPGlicerato cuando se une a la hemoglobina?se une a la hemoglobina?
2.2. Qué funciones cumplen el ATP, NADPH y Qué funciones cumplen el ATP, NADPH y el Glutation reducido , sintetizados el Glutation reducido , sintetizados durante la oxidación de la glucosa en los durante la oxidación de la glucosa en los eritrocitos?eritrocitos?
3.3. De que manera sería afectado el De que manera sería afectado el metabolismo de la glucosa en los metabolismo de la glucosa en los eritrocitos cuando persona sube a las eritrocitos cuando persona sube a las grandes alturas? grandes alturas?
PREGUNTAS
Aclimatación a hipoxia
•Aumenta la actividad del Factor Induciblepor la Hipoxia (HIF)•Mejora la producción de eritropoyetina(EPO), aumenta la concentración de HB, mejora el hematocrito.
•Aumentan los niveles de 2,3 BPG, favorece la oxigenación de los tejidos•Mejora el estado inmunológico. •Mejoran los índices bioquímicos sanguíneos. •Adaptación del sistema cardiovascular dando como resultado: Disminución de la frecuencia cardíacay de la presión arterial.•Adaptación del sistema respiratorio dando por resultado: Mejora de la capacidad pulmonar. Incremento de la respuesta ventilatoriafrente a la hipoxia.
ROL FISIOLÓPGICO DEL 2,3 ROL FISIOLÓPGICO DEL 2,3 BIFOSFOGLICERATOBIFOSFOGLICERATO
Cuando hay mucho ácido 2,3-Cuando hay mucho ácido 2,3-bifosfoglicéríco, la hemoglobina bifosfoglicéríco, la hemoglobina disminuye su afinidad por el O2, por lo disminuye su afinidad por el O2, por lo que se despega con mayor facilidad.que se despega con mayor facilidad.
Y el oxígeno llega con mayor facilidad Y el oxígeno llega con mayor facilidad a los tejidos.a los tejidos.
La concentración de 2,3 BPG se La concentración de 2,3 BPG se incrementa en respuesta a : hipoxia incrementa en respuesta a : hipoxia crónica, anemia crónica y grandes crónica, anemia crónica y grandes alturas.alturas.
VELOCIDAD DE ABSORCION DE LA GLUCOSAVELOCIDAD DE ABSORCION DE LA GLUCOSA
No requiere insulina para que la Glucosa sanguínea atraviese No requiere insulina para que la Glucosa sanguínea atraviese la membrana celular de las células hepáticas.la membrana celular de las células hepáticas.
Músculo y Tejido Adiposo Músculo y Tejido Adiposo Glut 4Glut 4 DependienteDependientede Insulinade Insulina
InsulinaInsulina Hígado Hígado Estimula la síntesis de GlucoquinasaEstimula la síntesis de GlucoquinasaInanición y Diabetes (GKInanición y Diabetes (GK))
UTILIZACION DE LA D-GLUCOSAUTILIZACION DE LA D-GLUCOSA
La cantidad de azúcares absorbidos es de 1 g/Kg de peso corporalLa cantidad de azúcares absorbidos es de 1 g/Kg de peso corporalpor hora aproximadamente.por hora aproximadamente.
En el período de 30 - 60 min. después de la comida, se alcanza En el período de 30 - 60 min. después de la comida, se alcanza habitualmente un nivel máximo de cerca de 130 mg/dL (7.2 mmol/L) habitualmente un nivel máximo de cerca de 130 mg/dL (7.2 mmol/L) que disminuye en 2 - 2:30 horas a 70 mg/dL (3.9 - 5.0 mmol/L) que disminuye en 2 - 2:30 horas a 70 mg/dL (3.9 - 5.0 mmol/L) aproximadamente.aproximadamente.
UTILIZACION DE LA GLUCOSA SANGUINEAUTILIZACION DE LA GLUCOSA SANGUINEAPOR LOS TEJIDOSPOR LOS TEJIDOS
Membrana celularMembrana celular de las células musculares (Glut 4)de las células musculares (Glut 4) y los adipocitosy los adipocitos
Se almacenaSe almacena GlucosaGlucosa Glucosa Glucosa el Glucógenoel Glucógeno
Glucosa-1-PGlucosa-1-P
insulinainsulina Glucosa-6-PGlucosa-6-P
Glucólisis Glucólisis
GlucosaGlucosa Glucosa Glucosa
Membrana CelularMembrana Celular de células hepáticas (No Insulina)de células hepáticas (No Insulina)
Estimulación
Estimulación
Inducción de novo
Inducción de novode la biosíntesis de
de la biosíntesis de
Glucoquinasa
Glucoquinasa
Hexoquinasa
Hexoquinasa
Enzima Constitutiva
Enzima Constitutiva
Hexoquinasa
Hexoquinasa
Enzima C
onstitutiv
a
Enzima C
onstitutiv
aGlucoquinasa
Glucoquinasa
Enzima In
ducida
Enzima In
ducida
En la ausencia del oxígeno, la respiración consiste de dos caminos metabólicos: glicólisis y fermentación. Ambos se efectúan en el citosol.
DESTINO DE LOS CARBOHIDRATOS DE LA DIETADESTINO DE LOS CARBOHIDRATOS DE LA DIETA
1. Glicólisis Anaeróbica (Láctato)1. Glicólisis Anaeróbica (Láctato)
2. Glicólisis Aeróbica (Piruvato2. Glicólisis Aeróbica (Piruvato Acetil CoA)Acetil CoA)
3. Vías Catabólicas Alternativas:3. Vías Catabólicas Alternativas:
- Vía de las Pentosas- Vía de las Pentosas
- Vía del Acido D-Glucorónico- Vía del Acido D-Glucorónico
4. Glucógenesis - Glucogenólisis4. Glucógenesis - Glucogenólisis
5. Neoglucogénesis5. Neoglucogénesis
6. Distribución de Glucosa a diferentes tejidos.6. Distribución de Glucosa a diferentes tejidos.
7. Controlar la homeostasis de la Glucosa7. Controlar la homeostasis de la Glucosa
GLUCOLISISGLUCOLISIS
““VIA DE EMBDEN - MEYERHOFF - PARNAS”VIA DE EMBDEN - MEYERHOFF - PARNAS”
IMPORTANCIA:IMPORTANCIA:
Es un proceso en el cual la Glucosa es transformadaEs un proceso en el cual la Glucosa es transformada
enzimáticamente en dos Piruvatos.enzimáticamente en dos Piruvatos.
1. Es una secuencia primaria del metabolismo de la Glucosa1. Es una secuencia primaria del metabolismo de la Glucosa en todas las células.en todas las células.
2. Es una vía oxidativa que no requiere de oxígeno:2. Es una vía oxidativa que no requiere de oxígeno: - Glicólisis Anaeróbica.- Glicólisis Anaeróbica.
3. En ambas rutas: 3. En ambas rutas: - Aeróbica o Anaeróbica.- Aeróbica o Anaeróbica.
- Se genera energía : ATP.- Se genera energía : ATP.
1. ESTADIO DE PREPARACION - ACTIVACION:1. ESTADIO DE PREPARACION - ACTIVACION:
* * La reacción es irreversible.La reacción es irreversible.
* La Hexoquinasa es una enzima alostérica y es fuertemente inhibida * La Hexoquinasa es una enzima alostérica y es fuertemente inhibida
por su producto G 6P y ATP, es activada por el ADP.por su producto G 6P y ATP, es activada por el ADP.
* La Hexoquinasa tiene un Km bajo para la Glucosa y otros azúcares* La Hexoquinasa tiene un Km bajo para la Glucosa y otros azúcares
< 0.1 mM.< 0.1 mM.
* La Glucoquinasa es una isoenzima de la Hexoquinasa, esta enzima es* La Glucoquinasa es una isoenzima de la Hexoquinasa, esta enzima es
específica para la Glucosa y tiene un Km alto, es inducible, seespecífica para la Glucosa y tiene un Km alto, es inducible, se
incrementa su síntesis, probablemente en respuesta a la secreción deincrementa su síntesis, probablemente en respuesta a la secreción de
Insulina. Km ~10 mM.Insulina. Km ~10 mM.
+ ATP + ADP+ ATP + ADPHexoquinasaHexoquinasa
MgMg+2+2
D-Glucosa D-Glucosa-6-fosfato
HEXOQUINASAHEXOQUINASA
* * Cataliza una reacción irreversible.Cataliza una reacción irreversible.
* Es una enzima alostérica.* Es una enzima alostérica.
* Es inhibida por su producto G 6P, ATP.* Es inhibida por su producto G 6P, ATP.
* Es activada por ADP.* Es activada por ADP.
* Presenta 4 isoenzimas:* Presenta 4 isoenzimas:
I (A)I (A) Se diferencian por su comportamientoSe diferencian por su comportamiento
II (B)II (B) antigénico, su distribución tisular, y suantigénico, su distribución tisular, y su
III (C)III (C) afinidad y especificidad por el sustratoafinidad y especificidad por el sustrato
IV (D)IV (D)
** I, II y III, son proteínas dímeras, tienen un peso molecular de 100,00I, II y III, son proteínas dímeras, tienen un peso molecular de 100,00
daltons, ampliamente distribuidas en la mayor parte de los tejidos.daltons, ampliamente distribuidas en la mayor parte de los tejidos.
* Fosforilan otros monosacáridos: D-Fructosa, D-Manosa y* Fosforilan otros monosacáridos: D-Fructosa, D-Manosa y
D-Glucosamina.D-Glucosamina.
* IV Proteína monomérica, peso molecular 58,000 daltons.* IV Proteína monomérica, peso molecular 58,000 daltons.
Hígado, Páncreas.Hígado, Páncreas.
No fosforila otros monosacáridos, solo Glucosa.No fosforila otros monosacáridos, solo Glucosa.
Es inducible, se incrementa su síntesis en respuesta a la secreciónEs inducible, se incrementa su síntesis en respuesta a la secreción
de Insulina.de Insulina.
Hexoquinasa I:Hexoquinasa I: Cerebro, Hígado, Riñón y Pulmón Cerebro, Hígado, Riñón y Pulmón
Su actividad no depende de InsulinaSu actividad no depende de Insulina
Km ~ 40 -170 Km ~ 40 -170 MM
Hexoquinasa II: Músculo Esquelético, Tejido Cardiaco, HígadoHexoquinasa II: Músculo Esquelético, Tejido Cardiaco, Hígado
Su actividad se incrementa con la InsulinaSu actividad se incrementa con la Insulina
Hexoquinasa III: Mayoría de tejidosHexoquinasa III: Mayoría de tejidos
Hexoquinasa IV: GlucoquinasaHexoquinasa IV: Glucoquinasa
Hígado, PáncreasHígado, Páncreas
Su actividad es incrementada con la InsulinaSu actividad es incrementada con la Insulina
HEXOQUINASAHEXOQUINASA
* * La reacción es catalizada por la Fosfoglucoisomerasa.La reacción es catalizada por la Fosfoglucoisomerasa.
* En esta etapa, se prepara al C* En esta etapa, se prepara al C11 para ser fosforilado para ser fosforilado
(grupo carbonilo migra del C(grupo carbonilo migra del C11 al C al C22))
D-Glucosa-6-fosfato D-Fructosa-6-fosfato
EnodiolEnodiol
(Enzima-Unida)(Enzima-Unida)
* * La reacción es irreversibleLa reacción es irreversible
* Es catalizada por la Fosfofructoquinasa (FFK-I).* Es catalizada por la Fosfofructoquinasa (FFK-I).
* La FFK-I es una enzima alostérica, es activada por la F6P, AMP,* La FFK-I es una enzima alostérica, es activada por la F6P, AMP,
y en el hígado sólo es activada por la F2,6 BiP.y en el hígado sólo es activada por la F2,6 BiP.
* La FFK-I es inhibida por el ATP y el Citrato.* La FFK-I es inhibida por el ATP y el Citrato.
* La activación de la FFK-I promueve la Glicólisis y la generación de* La activación de la FFK-I promueve la Glicólisis y la generación de
ATP.ATP.
+ ATP + ADP+ ATP + ADPFFK-IFFK-I
MgMg+2+2
D-Fructosa-6-fosfato D-Fructosa-1,6-fosfato
CARGA ENERGETICA - ADENILICACARGA ENERGETICA - ADENILICA
En condiciones energéticas celulares, son los que disminuyen los En condiciones energéticas celulares, son los que disminuyen los
niveles de ATP, se producen en activación de la FFK-I y Piruvato niveles de ATP, se producen en activación de la FFK-I y Piruvato
Quinasa, lo cual traería como consecuencia la activación de la Quinasa, lo cual traería como consecuencia la activación de la
Glucólisis.Glucólisis.
La Carga Adenílica mide la concentración relativa de compuestos La Carga Adenílica mide la concentración relativa de compuestos
de Adenilato Fosfato de alta energía a la concentración total de de Adenilato Fosfato de alta energía a la concentración total de
Nucleótidos de Adenina.Nucleótidos de Adenina.
Carga Adenílica =Carga Adenílica = [ATP] + 1/2 [ATP] [ATP] + 1/2 [ATP]
[AMP] + [ADP] + [ATP][AMP] + [ADP] + [ATP]
00 - 1- 1Si sólo contiene ATP = 1 Si sólo contiene ATP = 1 (0,82)(0,82)Si solo existe ADP = 0.5Si solo existe ADP = 0.5
Rango Fisiológico = 0.6 -0.9Rango Fisiológico = 0.6 -0.9
REGULACION ALOSTERICAREGULACION ALOSTERICADE LA FOSFOFRUCTOQUINASA DE LA FOSFOFRUCTOQUINASA (FFK - I)(FFK - I)
ACTIVADORES INHIBIDORESACTIVADORES INHIBIDORES
AMPAMP ATPATP
Fructosa 2,6 BiFosfatoFructosa 2,6 BiFosfato CitratoCitrato
ACTIVADORES INHIBIDORESACTIVADORES INHIBIDORES
AMPAMP ATPATP
Fructosa 2,6 BiFosfatoFructosa 2,6 BiFosfato CitratoCitrato
2. ESTADIO DE PARTICION:2. ESTADIO DE PARTICION:
AldolasaAldolasa
D-Fructosa-1,6-fosfatoF1,6 BiP
Gliceraldehído-3-PGliceraldehído-3-P
G3PG3P
Dihidroxiacetona FosfatoDihidroxiacetona Fosfato
DHAPDHAP
Gliceraldehído-3-PGliceraldehído-3-P
G3PG3P
Dihidroxiacetona FosfatoDihidroxiacetona Fosfato
DHAPDHAP
Triosa Fosfato Triosa Fosfato
IsomerasaIsomerasa
3. ESTAPA OXIDO-REDUCCION-FOSFORILACION:3. ESTAPA OXIDO-REDUCCION-FOSFORILACION:
* * Se produce una reacción de fosforilación, ocurre a expensas de Pi.Se produce una reacción de fosforilación, ocurre a expensas de Pi.
* La reacción genera un intermediario de alto nivel energético.* La reacción genera un intermediario de alto nivel energético.
+ + NAD NAD++ ++ NADH NADH
Pi HPi H ++
Gliceraldehído 3-PGliceraldehído 3-P
DeshidrogenasaDeshidrogenasa
Gliceraldehído-3-PGliceraldehído-3-P 1,3 Bifosfoglicerato 1,3 Bifosfoglicerato
+ + ADP ADP ++ ATP ATP
MgMg+2+2
Fosfoglicerato Fosfoglicerato
KinasaKinasa1,3 Bifosfoglicerato1,3 Bifosfoglicerato 3-Fosfoglicerato 3-Fosfoglicerato
3-Fosfoglicerato3-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato
Fosfoglicerato Fosfoglicerato
MutasaMutasa
EnolasaEnolasa
MgMg+2+2
Fosfoenol PiruvatoFosfoenol Piruvato Piruvato Piruvato
Piruvato KinasaPiruvato Kinasa
2-Fosfoglicerato2-Fosfoglicerato Fosfoenol Piruvato Fosfoenol Piruvato
+ + ADP ADP ++ ATPATP
MgMg+2+2
Piruvato Quinasa: Piruvato Quinasa: 3 Isoenzimas.3 Isoenzimas.M (Músculo, Cerebro).M (Músculo, Cerebro).L (Hígado, Riñón).L (Hígado, Riñón).A = K = MA = K = M22 (mayoría de tejidos). (mayoría de tejidos).
Riñón, Tejido Adiposo y el Pulmón.Riñón, Tejido Adiposo y el Pulmón.
Piruvato Quinasa FosforiladaPiruvato Quinasa Fosforilada(menos activa)(menos activa)
BAJA GLICEMIABAJA GLICEMIA
Piruvato Quinasa DesfosforiladaPiruvato Quinasa Desfosforilada(más activa)(más activa)
HH22OO
PiPi
ADPADP
ATPATP
-- ++
Fosfoenol Piruvato + ADPFosfoenol Piruvato + ADP Piruvato + ATPPiruvato + ATP
Fructosa 1,6 Bi PFructosa 1,6 Bi P ATPATPAlaninaAlanina
+ -+ -
ETAPAS DE LA GLICOLISISETAPAS DE LA GLICOLISIS
La Glucólisis la podemos dividir en tres etapas:La Glucólisis la podemos dividir en tres etapas:
I. ETAPA DE PREPARACION O DE ACTIVACION:I. ETAPA DE PREPARACION O DE ACTIVACION:
D-Glucosa + 2 ATP D-Glucosa + 2 ATP D-Fructosa 1,6 Bi P + 2 ADPD-Fructosa 1,6 Bi P + 2 ADP
II. ETAPA DE PARTICION (Ruptura de la hexosa bifosfato)II. ETAPA DE PARTICION (Ruptura de la hexosa bifosfato)
D-Fructosa 1, 6 Bi PD-Fructosa 1, 6 Bi P 2 D-Gliceraldhido 3 P 2 D-Gliceraldhido 3 P
III. ETAPA DE OXIDO-REDUCCION Y FOSFORILACIONIII. ETAPA DE OXIDO-REDUCCION Y FOSFORILACION
2 D-Gliceraldhido 3 P + 4 ADP + 2 Pi + 2 NAD2 D-Gliceraldhido 3 P + 4 ADP + 2 Pi + 2 NAD++
2 Piruvato + 4 ATP + 2 NADH + 2 H2 Piruvato + 4 ATP + 2 NADH + 2 H++
SUMA: SUMA: D-Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NADD-Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD++
2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H++
BALANCE ENERGETICO EN LA GLICOLISISBALANCE ENERGETICO EN LA GLICOLISIS
REACCIÓNREACCIÓN Cambio del ATP Cambio del ATP
GlucosaGlucosa Glucosa 6 PGlucosa 6 P - 1 - 1
Fructosa 6-PFructosa 6-P Fructosa 1,6 BiPFructosa 1,6 BiP - 1 - 1
2 (1,3 BiP Glicerato)2 (1,3 BiP Glicerato) 2 (3 P Glicerato)2 (3 P Glicerato) + 2 + 2
2 (Fosfoenol Piruvato)2 (Fosfoenol Piruvato) 2 (Piruvato)2 (Piruvato) + 2 + 2
Neto + 2Neto + 2
CONTROL METABOLICOCONTROL METABOLICO
Derivados de Adenilato:Derivados de Adenilato:
AMP, ADP y ATPAMP, ADP y ATP
Carga de Energía:Carga de Energía:
Una célula en un estado de alto consumo energía, se caracterizaUna célula en un estado de alto consumo energía, se caracteriza
por la presencia de altas concentraciones de ADP y AMP y bajapor la presencia de altas concentraciones de ADP y AMP y baja
concentración de ATP, el retorno al estado de reposo se caracterizaconcentración de ATP, el retorno al estado de reposo se caracteriza
por baja concentración de ADP y AMP y una alta concentración depor baja concentración de ADP y AMP y una alta concentración de
ATP.ATP.
REGULACION DE LA GLUCOLISISREGULACION DE LA GLUCOLISIS
11. Disponibilidad de los Sustratos:. Disponibilidad de los Sustratos:
D-Glucosa, D-Glucosa 6-P, D-Glucosa 1-P, ADP, Pi, NADD-Glucosa, D-Glucosa 6-P, D-Glucosa 1-P, ADP, Pi, NAD++
2. Oxidación - Reducción Celular:2. Oxidación - Reducción Celular:
Es un proceso oxidativo, esta controlado en parte por: Es un proceso oxidativo, esta controlado en parte por:
NADNAD+ + / NADH + H/ NADH + H++ Piruvato / LactatoPiruvato / Lactato
3. Actividad Enzimática:3. Actividad Enzimática:
HexoquinasaHexoquinasa
FFK-I Regulada por Carga Energética y HormonalFFK-I Regulada por Carga Energética y Hormonal
Piruvato QuinasaPiruvato Quinasa
Regulación de la glicólisis: hexoquinasa
• Corresponde al típico caso de la primera enzima de una vía
• La enzima es inhibida por fructosa-6-fosfato
Regulación de la glicólisis: fosfofructoquinasa-1
•Cuando la [ATP] es alta (y por lo tanto se esta produciendo ATP más rápido de lo que se gasta) el ATP inhibe a la enzima uniéndose a un sitio diferente al sitio activo (regulación alostérica). Esto produce un cambio estructural en la enzima, que baja fuertemente su afinidad por fructosa-6-fosfato.
• El citrato (forma ionizada del ácido cítrico), también inhibe alostéricamente a la PFK-1.
• El tercer regulador alostérico de esta enzima es la fructosa-2,6-bisfosfato, que activa fuertemente a esta enzima.
Fermentación láctica
• Ocurre en condiciones ANAERÓBICAS.
• En algunos tejidos también se produce lactato en condiciones aeróbicas (retina, cerebro, eritrocitos).
• Algunos microorganismos fermentan glucosa hasta lactato. Y ciertos lactobacilos fermentan la lactosa hasta acido láctico. La desnaturación de la caseína y otras proteínas de la leche por la baja en el pH (ácido) hace que estas precipiten. Esto es la base para hacer queso o yogurt.
GlucosaGlucosa
F 1,6 BiPF 1,6 BiP
G 3P DHG 3P DH
G 3P DHAP Fosfato de GlicerolG 3P DHAP Fosfato de Glicerol Acil Gliceroles Acil Gliceroles
NADH + HNADH + H++ NAD NAD++
Hexosa Hexosa Piruvato Piruvato Acetil CoA Acetil CoA Síntesis de AcilSíntesis de Acil
GlicerolesGliceroles
Glucose
Glucose-6-P
Pyruvate
Hexokinase
PentosePhosphateShunt
glycolysis
Glc-1- phosphate
glycogen
Cytosol - anaerobic