UNACARUniversidad Autónoma del Carmen

Facultad de Ciencias de la SaludLicenciatura en Medicina

Estructura y función a nivel molecular

Bioenergética, Metabolismo intermediario

Catedrático:Dr. David Abraham Alam Escamilla.

Investigación en Toxicología, Mutagénesis y Carcinogénesis Ambiental.

Miembros de equipo: García Balan Gilberto JosuéHerrera Valencia María José

Juárez Domínguez Miguel ÁngelMorales García Jacqueline

Pérez Centurión Diojana AbigailPérez Hernández Olga

CARBOHIDRATOS

CARBOHIDRATOS

Son las moléculas orgánicas más abundantes en la naturaleza y se encuentran en todas las células realizando una gran variedad de funciones.

ALIMENTOS

Carbohidratos = Hidratos de Carbono

HC

O

(CH2O)n

CARBOHIDRATOS

Los carbohidratos se encuentran formados principalmente por azúcares simples, que se unen por medio de enlaces glucosídicos y pueden formar grandes cadenas, las cuales se rompen por hidrólisis.

Nota: La hidrólisis es la reducción a monosacáridos.

CARACTERÍSTICAS DE LOS CARBOHIDRATOS

Fórmula general: (C H2 O)n

Grupos funcionales: Carbonilo R-CH=O Hidroxilo -OH

Tipo de enlace: Glucosídico entre los monosacáridos (monómeros)

FUNCIÓN DE LOS

CARBOHIDRATOS

FUNCIÓN

La función principal de los carbohidratos es suministrar energía al cuerpo.

FUNCIÓN ENERGÉTICA

Los Hidratos de Carbono (HC) representan en el organismo el combustible de uso inmediato. La combustión de 1g de HC produce unas 4 Kcal.

FUNCIÓN ESTRUCTURAL

Los carbohidratos estructurales forman parte de las paredes celulares en los vegetales.

FUNCIÓN INFORMATIVA

Los HC pueden unirse a lípidos o a proteínas de la superficie de la célula, y representan una señal de reconocimiento en superficie.

FUNCIÓN DE DETOXIFICACIÓN

En muchos casos, los organismos deben encargarse de eliminar compuestos tóxicos.Estos compuestos pueden ser de diversa procedencia:

• Compuestos que se producen en ciertas rutas metabólicas, que hay que eliminar o neutralizar de la forma más rápida posible (bilirrubina, hormonas esteroideas, etc.)

• Compuestos producidos por otros organismos (los llamados metabolitos secundarios: toxinas vegetales, antibióticos, etc.)

• Compuestos de procedencia externa (xenobióticos: fármacos, drogas, insecticidas, pesticidas, aditivos alimentarios, etc.)

CLASIFICACIÓN

CLASIFICACIÓN

De acuerdo al número de monómeros que están presentes en la molécula de carbohidratos, se clasifican en: monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.

DISACARIDOS

MONOSACÁRIDOS

• Son los monómeros de los carbohidratos.• Son unidades muy pequeñas• Son las unidades básicas de los carbohidratos

MONOSACÁRIDOS

Los monosacáridos son aquellos que no pueden ser hidrolizados en moléculas más pequeñas.

CARACTERÍSTICA DE LOS MONOSACÁRIDOS

• Son muy solubles en agua• Son compuestos no polares.• Sólidos• Blancos• Cristalinos• Sabor dulce

De acuerdo con el número de carbonos que poseen, se subdividen en triosas, tetrosas, pentosas y hexosas.

Con base en la posición del grupo carbonilo:

• Aldosas• Cetosas

Si el grupo carbonilo se encuentra en el extremo, será una aldosa y si se encuentra en cualquier otra posición, una cetosa.

Nota: El carbono quiral es aquel en el que todos sus enlaces están unidos a compuestos diferentes, proporcionando la posibilidad de la estereoisomería.

ESTEREOISOMERÍA DE LOS

MONOSACÁRIDOS

ESTEREOISOMERÍA DE LOS MONOSACÁRIDOS

Todos los carbohidratos poseen carbonos asimétricos. Un carbono asimétrico es el que está unido a cuatro átomos o grupos diferentes.

La presencia de carbono asimétrico en los monosacáridos les confiere en la propiedad conocida como actividad óptica, que consiste en la desviación del plano de luz polarizada cuando ésta atraviesa una solución del carbohidrato.

Se les denominan enantiómeros por ser compuestos con propiedades físicas y químicas iguales, pero que desvían la luz polarizada en sentido contrario. Unos que desvían la luz polarizada a la derecha se les denomina dextrógiro, y otros que lo desvían hacia la izquierda y se les denomina levógiros.

Los carbonos, 2,3,4,5 son asimétricos o quirales, por lo que hay 16 estereoisomeros.

El gliceraldehido es el monosacárido mas sencillo, con un solo un centro quiral, por lo que tiene un par de enantiomeros. La estructura en la que el grupo –OH se encuentra a la derecha se designa con una D, y en la que el grupo-OH esta a la izquierda con una L.

ENLACE GLUCOSÍDICO

Es el enlace mediante el cual se unen entre sí dos o más monosacáridos formando disacáridos o polisacáridos.

OLIGOSACÁRIDOS

Los oligosacáridos poseen de dos hasta diez monosacáridos (oligo significa pocos).

Puede estar formados del mismo monosacárido o de diferentes.

DISACÁRIDOS

Los disacáridos son azúcares compuestos por dos residuos de monosacáridos unidos por un enlace glucosídico (éter), con pérdida de una molécula de agua al realizarse dicha unión.

Los disacáridos están formados por dos moléculas de monosacáridos que pueden ser iguales o diferentes.

POLISACÁRIDOS

Es un compuesto formado por muchos monosacáridos, en este caso de diez en adelante.

Los polisacáridos son responsables de características relacionadas con

textura viscosidad consistencia

Clasificación

Clasificación

ESTRUCTURAS BÁSICAS DE LOS PRINCIPALES CARBOHIDRATOS

CARBOHIDRATOS

SIMPLES COMPUESTOS

MONOSACARIDOS DISACARIDOS

GALACTOSAFRUCTOSAGLUCOSA

SACAROSALACTOSAMALTOSA

HOMOPOLISACARIDOS

HETEROPOLISACARIDO

ALMIDONGLUCOGENOCELULOSAQUITINA

PECTINAHEMICELULOSAAGAR-AGARMUCOPOLISACARI-DOS

GLUCOSA MONOSACARIDOS

• FRUCTOSA

GALACTOSA

• SACAROSA DISACARIDOS

• LACTOSA

• MALTOSA

ALMIDON POLISACARIDOS

CELULOSA

GLUCOGENO

QUITINA

PECTINA

HEMICELULOSA

AGAR-AGAR

MUCOPOLISACARIDO

Bioenergética Y fosforilación oxidativa

Bioenergética

• La bioenergética describe la transferencia y utilización de la energía en los sistemas biológicos.

• Utiliza las ideas básicas de la termodinámica, particularmente el concepto de energía libre.

Energía libre

• La dirección y cantidad a la cual procede una reacción está determinada por el grado energía libre que dos factores cambian durante la reacción.

• la entalpía (DH) y la entropía (DS)

Fosforilación oxidativa

• Es la transferencia de electrones de los equivalentes reducidos NADH y FADH, obtenidos en la glucólisis y en el ciclo de Krebs hasta el oxígeno molecular, acoplado con la síntesis de ATP.

¿Qué es y cuál es la función del ATP Y GTP?

ATP

• El ATP en un nucleótido compuesto por: 1) La base nitrogenada adenina; 2) El azúcar pentosa ribosa, y 3) Tres radicales fosfato.

Usos de ATP para las funciones celulares

La energía del ATP se utiliza para promover tres categorías principales de funciones celulares:

1)Transporte de sustancias a través de múltiples membranas de las células.

2) síntesis de compuestos químicos a través de la célula.

3) Trabajo mecánico.

GTP

• Su función es similar a la del ATP, dado que también es utilizado como moneda energética. Además el GTP actuar como un sustrato para la síntesis de ADN (replicación) y en la de ARN (transcripción).

METABOLISMO DE OS CARBOHISRATOS

ANABOLISMO CATABOLISMO

CATABOLISMO DE CARBOHIDRATOS

GlucogenolisisGlucolisisPre-Krebs (CoA)Ciclo de KrebsFosforilación oxidativa

GLUCOENÓLISIS

La glucogenolisis es un proceso que puede ocurrir en el hígado o en el musculo.

GLUCOGENÓLISIS

Es la desintegración intracelular del polímero glucógeno hasta glucosa. En este proceso se van sustrayendo una a una, las moléculas por intermedio de la enzima fosforilasa. Esta normalmente se encuentra inactiva, pudiéndose entonces almacenar el glucógeno; pero en situaciones en las que se necesita glucosa para el aporte energético, esta fosforilasa es activada, pudiendo hacerlo dos hormonas: la adrenalina y el glucagón.

NOTA

• El glucagón es otra hormona secretada por el páncreas, cuando la cantidad de glucosa en la sangre es baja. Su acción se centraliza principalmente en el hígado, donde la glucosa sale al torrente sanguíneo, aumentándose así su concentración hasta niveles adecuados.

• La adrenalina es secretada por la médula suprarrenal; esta hormona es secretada en los estados de alarma y prepara al cuerpo para su defensa, para lo que necesita grandes cantidades de glucosa capaces de ser transformadas en energía.

La glucogenolisis es un proceso catabólico llevado a cabo en el citosol que consiste en la remoción de un monómero de glucosa de un glucógeno mediante fosforilación para producir glucosa 1- P que después se convertirá en glucosa 6- P, el segundo paso de la glucolisis

GLUCOLISIS

Del griego(Glycos:Azúcar y Lysis:ruptura)Es la vía Metabólica principal para la utilización de la glucosa con el objetivo de obtener energía para la célula.Consiste en 10 reacciones enzimáticas consecutivas que convierten a la glucosa en dos moléculas de piruvato, el cual es capaz de seguir otras vías metabólicas y así continuar entregando energía al organismo.

Las funciones de la glucólisis son:

• La generación de moléculas de alta energía (ATP y NADH) como fuente de energía celular en procesos de respiración aeróbica (presencia de oxígeno).

• La generación de piruvato que pasará al ciclo de Krebs, como parte de la respiración aeróbica.

• Es la vía inicial del catabolismo (degradación) de carbohidratos.

• Consta de una secuencia compleja de reacciones llevadas a cabo en el Citosol.

• En la glucolisis intervienen 10 enzimas• Se puede dividir en dos etapas: Inversión o gasto de energía y

la segunda fase, de obtención de energía.

GLUCOLISIS

FASES DE LA GLUCOLISIS

La primera fase es endergónica, porque se consumen 2 ATP, y consta en la transformación de una molécula de glucosa en dos moléculas de gliceraldehído mediante el uso de 2 ATP una hexosa (por ejemplo, glucosa) en dos triosas (dihidroxicetona-3 fosfato y gliceraldehído-3 fosfato)

La segunda fase es exergónica, dado que se forman 4 ATP utilizando la energía liberada de la conversión de 2 gliceraldehídos- 3-fosfato en 2 piruvatos.

ENZIMAS QUE INTERVIENEN

Estas enzimas intervienen en la primera fase de gasto de energía:• Hexoquinasa• Fosfoglucoisomerasa• Fosfofructoquinasa• Aldolasa• Triosa fosfato isomerasa

Estas enzimas actúan en la segunda fase de “cosecha de energía”:• Gliceraldehído-3 fosfato deshidrogenasa• Fosfoglicerato quinasa• Fosfoglicerato mutasa• Enolasa• Piruvato quinasa

REACCIONES ENZIMATICAS

1. La glucosa, se fosforila y rinde glucosa 6 fosfato, una molécula con mayor energía. La enzima responsable de la reacción, una quinasa (hexoquinasa) consume una molécula de ATP y libera ADP.

Glucosa + ATP = Glucosa-6-fosfato + ADP Es irreversible, es decir los productos (Glucosa 6-fosfato y ADP) no liberan los reactivos (Glucosa y ATP)

2_De Glucosa 6 fosfato por acción de la fosfohexosa isómeras se convierte en fructosa 6- fosfato.

3_Fosforilación de la fructosa 6-fosfato en el carbono 1, con gasto de un ATP, a través de la enzima fosfofructoquinasa-1. También este fosfato tendrá una baja energía de hidrólisis. Por el mismo motivo que en la primera reacción, el proceso es irreversible. El nuevo producto se denominará fructosa-1,6-bisfosfato.

4_De Fructosa 1,6 difosfato (por interencion de un aldehido) se producen Dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído 3- fosfatasa.5_De Dihidroxiacetona fosfato (por accion de una isomerasa trifosfato) se da gliceraldehído 3- fosfato y viceversa.

Hasta este punto se considera como reacciones endergónicas.

Del paso 6 al 10 son reacciones exergónicas; y son reacciones reversibles.

6: Al Gliceraldehído 3- fosfato se le agrega un fosfato (por reaccion de dehidrogenasa gliceraldehido 3 fosfato) se produce 1,3 bifosfogliceraldehido.

7: De 1,3 gliceraldehido difosfato y un ADP (reacciona con un fosfoglicerato quinasa) da un 3-fosfoglicerato y ATP.

8: De 3 fosfoglicerato reacciona con fosfoglicerato mutasa se forma 2- fosfoglicerato, en esta reaccion solo se cambia el fosforo del carbono tres al carbono dos.

9: 2 fosfoglicerato en una reacción con enolasa se desprende una molécula de H2O se forma un fosfoenolpiruvato.

10: de fosfoenolpiruvato y ADP reacciona con un piruvato quinasa para formar piruvato y ATP.

DESTINO DEL PIRUVATO Y GLUCOSA

PRE-KREBS

CICLO DE KREBS

CICLO DE KREBS:Aspectos generales del ciclo de los ácidos tricarboxílicos.

• llamado así gracias a su descubridor Hans Adolf Krebs (1937).

• también se denomina ciclo del ácido crítico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos.

• forma parte de lo que se conoce como la respiración celular típica de los organismos aeróbicos.

• es parte de la vía metabólica que realiza la oxidación de las moléculas de acetil CoA proveniente de los monosacáridos, ácidos grasos y aminoácidos hasta producir CO2.

CICLO DE KREBSReacciones del ciclo de Krebs:

Una visión general del ciclo de Krebs muestra una secuencia de reacciones que oxidan dos átomos de carbono de una molécula de acetil CoA hasta rendir CO2.

1 Condensación:entre una molécula de acetil CoA (de dos carbonos) y una molécula de oxalacetacetato (de cuatro carbonos). Esta reacción es una condensación aldolica a la que sigue una hidrolisis que libera la coenzima A libre. Dicha reacción esta catalizada por el citrato sintasa, dando como producto final el citrato de seis carbonos), uno de los compuestos que da nombre al ciclo. Es un paso irreversible.

2 Transformación del citrato en isositrato. Con esta reacción que

sucede en dos pasos, una deshidratación seguida de

una hidratación, se pasó de un sustrato con un alcohol

terciario a una molécula con un alcohol secundario que

resulta más fácilmente oxidable. Esta reacción se

lleva a cabo por la aconitasa formando un intermediario conocido como cisaconitato

3 Primera descarboxilacion oxidativa.

Se produce la transformación del isositrato (de seis carbonos)

a α-cetoglutarato (de cinco carbonos) reacción que

conlleva la reducción de una molécula de NAD+ a NADH + H+ y la eliminación de un átomo de carbono en forma de CO2.

Esta reacción la cataliza la isositrato deshidrogenasa y es la primera etapa en la que se produce NADH + H+ y también la primera en la que se genera

CO2. Es un paso irreversible.

4 Segunda descarboxilacion oxidativa. Se produce la transformación del α-cetoglutarato (de cinco carbonos) a succinil CoA (de cuatro carbonos), reacción que conlleva igualmente la generación de NADH + H+ y la eliminación de un átomo de carbono. La reacción la efectúa el complejo multienzimatico α-cetoglutarato deshidrogenasa, que es bastante similar en su composición y actuación al complejo enzimático de la piruvato deshidrogenasa. Como resultado se obtiene además del succinil CoA, la reducción de una segunda molécula de NAD+ a NADH+ H+ y la generación de una segunda molécula de CO2 por lo que se ha completado la oxidación neta del producto acetilo. La reacción es un paso irreversible.

5 Fosforilacion a nivel de sustrato. En esta reacción se acopla la ruptura del enlace de alta energía de succinil CoA con la síntesis de una molécula GTP, a partir de GDP y P (en algunos organismos se fosforila el ADP) liberando succinato y coenzima A libre. Esta reacción la lleva acabo la enzima succinil CoA sintetasa.

6 Oxidación del succinato a fumarato. por la acción de la succinato deshidrogenasa. Es una reacción de deshidrogenación, en la cual se produce la oxidación del enlace sencillo situado en el centro de la molécula de succinato, dando lugar a un doble enlace trans .El hidrogeno eliminado se acopla a la síntesis de una molécula de FADH2 a partir de FAD.

7 Hidratación del doble enlace del fumarato. originado una molécula de L-maltado. La enzima que cataliza esta reacción es la fumarasa.

8 Oxidación del fumarato a oxalacetato.gracias a la enzima malato deshidrogenasa que oxida el grupo alcohol secundario del malato a la correspondiente cetona. Esta reacción conlleva la reducción de una tercera molécula de NAD a NADH+ H+, la tercera que se obtiene en el ciclo. Con esta última reacción de oxidación se regenera el oxalacetato que se utilizara, junto con el acetil CoA, en la generación del citrato, al principio de un nuevo ciclo.

Las últimas reacciones a partir de la formación de succinato suponen la preparación de otra vuelta del ciclo mediante la generación del oxalacetato necesario para la primera reacción. De esta forma se puede oxidar un número ilimitado de grupos acetilo con la mediación de una sola molécula de oxalacetato, ya que esta se regenera encada vuelta del ciclo.

Regulación del ciclo de Krebs.

El ciclo de Krebs está fuertemente regulado en distintos pasos. Se debe a que, por un lado debe satisfacer con precisión las necesidades energéticas de la célula, ya que es la vía final para la degradación de las moléculas energéticas: y, por otro lado, el ciclo de Krebs es una fuente muy importante de precursores de gran cantidad de biomoléculas. La regulación del ciclo de Krebs sucede principalmente a dos niveles:

1. Disponibilidad de sustrato.

2. Modulación de enzimas clave.

Disponibilidad de sustrato; esto se debe a que la concentración de acetil CoA y oxalacetato es baja en la mitocondria con relación a la enzima que los utiliza, la citrato sintasa. El aumento de la disponibilidad de estos sustratos estimula frecuentemente la síntesis de citrato y, por consiguiente, el ciclo de Krebs. La disponibilidad de acetil CoA depende en gran medida de la actuación de la piruvato deshidrogenasa, mientras que la disponibilidad de oxalacetato depende sobre todo de la actuación de la piruvato carboxilasa. De tal forma que estas enzimas, ajenas al ciclo de Krebs, afectan en gran medida a la regulación del mismo al determinar el grado de utilización del piruvato.

Modulación de enzimas clave. Diversas enzimas clave del ciclo de Krebs (principalmente aquellas que catalizan pasos irreversibles) están finamente reguladas mediante efectores alostéricos. Esta regulación afecta sobre todo al citrato sintasa, isocitrato deshidrogenasa y α-cetoglutarato deshidrogenasa. La citrato sintasa y la α-cetoglutarato deshidrogenasa se inhiben principalmente por succinil CoA y NADH + H+. mientras que la isocitrato deshidrogenasa se inhibe principalmente por ATP y NADH + H+. Como se puede observar en la figura 13-4 el NADH +H* está presente como regulador alostérico en todas las enzimas reguladas, de tal forma que la relación NADH + H+/NAD mitocondrial, que refleja el estado energético celular del momento, es uno de los principales controladores del ciclo de Krebs.

Reacciones anapleróticas y carácter anfibólico

Gran cantidad de rutas catabólicas convergen en el ciclo de Krebs. Estas reacciones, que tiene su origen en el metabolismo de los hidratos de carbono, de los lípidos y sobre todo en el metabolismo de los aminoácidos, tienen gran importancia a la hora de reponer los intermediarios del ciclo. Las reacciones que generan dichos intermediarios se conoce como reacciones anapleróticas. La reposición de un intermediario, teniendo en cuenta que es un ciclo cerrado, lleva a la larga a la reposición de cualquier intermediario que falte.

Las reacciones anapleróticas permiten que el ciclo de Krebs continúe funcionando, a pesar de que los diversos intermediarios sean utilizados para la síntesis de reacciones anapleróticas la actuación del piruvato carboxilasa (fig.13-6a) y de la enzima málica (fig. 13-6b), que permiten restablecer diversos intermediarios del ciclo de Krebs (malato y oxalacetato) a partir del piruvato (procedente normalmente de la glucolisis).

carácter anfibólico del ciclo de Krebs.

Es interesante realizar unas puntualizaciones sobre la doble naturaleza del ciclo de Krebs. Esta doble naturaleza, catabólica y anabólica del ciclo, es lo que se conoce como carácter anfibólico del ciclo de Krebs y viene determinada por el hecho de que algunos de los intermediarios del ciclo intervienen como precursores de diversas rutas biosinteticas. Esto implica que continuamente tengan que ser repuestos en el ciclo del ácido cítrico para no desabastecer de sustrato aquellas reacciones, reposición que realizan las reacciones anapleróticas estudiadas anteriormente. Entre los distintos intermediarios del ciclo de Krebs (véase fig. 13-5) que pueden utilizarse como precursores destacan:

El citrato, que se puede emplear en la biosíntesis de lípidos. Se utiliza para sacar acetil CoA que se genera en la mitocondria y que no puede atravesar la membrana mitocondrial interna (fig.13-7), ya que la síntesis de colesterol o de los ácidos grasos (base de los lípidos saponificables) requiere acetil CoA y dicha síntesis se produce en el citoplasma.

El α-cetoglutarato, que se utiliza en la biosíntesis de aminoácidos como el glutamato y sus derivados; algunos de ellos intervienen además en las síntesis de las bases púricas.

El succinil CoA, que es un precursor de la síntesis de porfirinas de las cuales se obtiene los grupos hemo y citocromos.

El oxalacetato, que se emplea en la gluconeogénesis—proceso que ocurre principalmente en el citosol y en las síntesis de aminoácidos como el aspartato y sus derivados. Dichos aminoácidos a su vez están relacionados con la síntesis de bases púricas y pirimidicas.

CICLO DE CORI

Fosforilación oxidativa Es la síntesis de ATP impulsada por la transferencia de electrones al oxígeno.

Se puede decir que Es el proceso por el que la energía liberada a través de las cadenas de transportes se conservan mediante la Fosforilación de ADP para originar ATP.

Pionero de la teoría Peter Mitchell- 1961.

La Fosforilación Oxidativa tiene lugar en las células eucariotas, específicamente en la mitocondria, dentro de las crestas de la

membrana interna.

Primera fase de la Respiración Celular:La glucolisis genera sólo dos moléculas de ATP.

Segunda fase de l Respiración Celular:Mucha de la energía de la glucosa es transferida a las moléculas transportadoras NADH y FADH.

Tercera fase de la Respiración Celular:Descarga esa energía en moléculas de ATP.

Dentro de ellas se encuentra las cadenas de transporte de electrones.

Regulación del metabolismo del glucógeno

aunque las enzimas que metabolizan el glucógeno son iguales tanto en hígado como en músculo, su regulación será distinta debido a su distinta finalidad:

el hígado lo degrada o almacena en función de los requerimientos de los tejidos

el músculo lo almacena y degrada para su autoconsumo.

La regulación está perfectamente coordinada, es decir, cuando la degradación es muy activa la síntesis está inhibida, y viceversa. Las enzimas más importantes en la regulación del metabolismo del glucógeno son:

GLUCÓGENO FOSFORILASA y GLUCÓGENO FOSFORILASA QUINASA → regulan la degradación de glucógeno

GLUCÓGENOSINTASA → regula la síntesis de glucógeno

Enzimas (2) que regulan la DEGRADACIÓN DE GLUCÓGENO:1.- Enzima GLUCÓGENOFOSFORILASA: INTERCONVERTIBLE (forma “fosfo” activa) y ALOSTÉRICA

Es una proteína dimérica regulada por modificación covalente, es decir, es interconvertible (se puede fosforilar o no, dímero), en concreto es activada por fosforilación; aunque también, en menor medida y menos importante, está regulada alostéricamente, por lo que es también una enzima alostérica.

control covalente. La enzima puede presentarse en 2 formas:

(1) “Fosfo”: *GFOSFORILASA A* = activa → fosforilación catalizada por la enzima GLUCÓGENO FOSFORILASA QUINASA (GPK) con gasto de 1 molécula de ATP → ADP.

2) “Defosfo”: GFOSFORILASA B = inactiva → defosforilación catalizada por la enzima FOSFOPROTEÍNA FOSFATASA 1 (PP1) que mediante hidrolisis libera el Pi.

Control alostérico: distinto en hígado y músculo

Inhibidores (-) alostéricos en *HÍGADO* (Glibre para otros TJs):

Glucosa (-): su finalidad es enviar glucosa libre a sangre para que la recojan otros tejidos pero si el nivel de glucosa en sangre es elevado, se bloquea la degradación del glucógeno. Por tanto, en presencia de grandes cantidades de glucosa en hígado, la forma activa de la enzima está desactivada.

Inhibe a la forma activa de la enzima (G FOSFORILASA S “fosfo”) y solo será importante en hígado porque en músculo apenas hay glucosa libre (la glucosa en músculo se encuentra fosforilada para entrar a glucólisis).

Inhibidores (-) y activadores (+) alostéricos en *MÚSCULO* (G6P para su autoconsumo):

ATP (-): el músculo degrada glucógeno para gastarlo en él cuando requiere energía (ejercicio intenso), por tanto, si el nivel de ATP es alto, se bloqueará la degradación de glucógeno. Altas cantidades de ATP inhiben a la enzima. Si su nivel es alto indica que no necesita más energía.

G6P (-): indica que ya tiene la glucosa necesaria para realizar glucólisis si fuera necesario.

AMP (+): al contrario que el ATP, si su nivel es alto indica que necesita energía (señal de que tiene “hambre”), por tanto, si el nivel de AMP es alto, se activará la degradación de glucógeno. Altas cantidades de AMP activan a la enzima.

• Control alostérico por glucosa en hígado

• Control alostértico energético en músculo

Estos reguladores inhiben (-)/activan (+) a las 2 formas de la enzima: la inactiva “defosfo” porque no está, y la activa “fosfo” porque no es necesaria o porque sí es necesaria.

En conclusión:

Cuando hablamos de que en una enzima interconvertible su forma fosforilada es la activa y su forma defosforilada la inactiva, estamos exagerando en término, pues esto no significa que la forma "defosfo" (en este caso) no catalice la reacción, si no que poseerá menor actividad catalizadora, es decir, la activa es la que tendrá el 80 % de la actividad, mientras que la inactiva tendrá un % de actividad más bajo, pero no nulo, por tanto, los inhibidores/activadores actuarán sobre ambas formas.

Enzima GLUCÓGENO FOSFORILASA QUINASA

Se puede activar (+) por fosforilación o por la unión de

calcio

Es una enzima con una estructura muy compleja, formada por 4 subunidades de 4 tipos distintos: αβγδ.

1. La alfa (α) y beta (β) son las subunidades fosforilables: se pueden fosforilar y en función de ello la enzima está activa o no → activación por fosforilación

2. Cuando está fosforilada está activada. Puede tener unidos varios fosfatos.

3. La gamma (γ) es la subunidad catalítica: realiza la actividad enzimática.

4. La delta (δ) es la subunidad libre en la célula: es la calmodulina o proteína ligante de calcio. Se encuentra libre en la célula, aunque en este caso forma parte estructural de esta enzima → activación por unión de Ca.

Cuando se une a Ca está activada. La activación por Ca requiere que la calmodulina una 4 Ca (4x4 subunidades = 16) por tanto en total ha de unir 16 Ca.

La forma defosforilada si une Ca también se activa.

La unión de Ca NO estará catalizada por ninguna enzima, dependerá del nivel de Ca: si hay mucho lo une y si hay poco lo libera

*PROTEÍNA QUINASA-A* (PKA). Enzima que cataliza la fosforilación de las enzimas.

Viene regulada/modulada

por hormonas: Glucagón

(interacción con su receptor en la MB), que es la hormona

más importante en el metabolismo del

glucógeno. Activa (+) la degradación de glucógeno y por

tanto aumenta la cantidad de G en

sangre

Si la PKA se activa y, por tanto, se activan también las enzimas que en su forma “fosfo” o fosforilada son activas (por ej. la glucógeno fosforilasa quinasa), se aumenta la degradación de glucógeno. Además el glucógeno a través de la siguiente cascada potencia la degradación.

En conclusión, con una mínima concentración de una hormona (la fisiológica) vamos amplificando la señal para al final dar una respuesta tremenda → Cascadas = amplifican señales hormonales.

ENZIMA QUE REGULA LA SÍNTESIS DE GLUCÓGENO:

Es una enzima interconvertible (puede estar fosforilada o no) y alostérica, por tanto su regulación se dará a 2 niveles y estará coordinada: (1) por fosforilación y

(2) por alosterismo

1.- A diferencia de las enzimas reguladoras de la DEGRADACIÓN de glucógeno (glucógeno-fosforilasa y glucógeno- fosforilasa quinasa) cuanto más se fosforila más se inactiva → forma activa (+) = “defosfo”.

2.- Activador/efector (+) alostérico de la forma inactiva (“fosfo”): G6P Si hay mucha G6P, tanto en músculo como en hígado (sobre todo), me interesa sintetizar glucógeno, por lo que quiero que las 2 formas de la enzima se encuentren activas, para incrementar la síntesis al máximo. Altos niveles de G6P indican que la forma activa “defosfo” de la enzima está activa y por tanto ahora también se activa la inactiva, dando lugar a una actividad del 100%.

HORMONAS IMPORTANTES EN EL CONTROL DEL METABOLISMO DEL GLUCÓGENO

Son producidas por el páncreas (enzimas digestivas y también hormonas) por una zona concreta, los Islotes de Langerhans. En función de los niveles de glucosa, el páncreas fundamentalmente produce:

*GLUCAGÓN* → células alfa, en respuesta a un bajo nivel de glucosa en sangre *INSULINA* → células beta, en respuesta a un alto nivel de glucosa en sangre

También va a ser importante una catecolamina, la *ADRENALINA* o epinefrina (la catecolamina más importante), secretada por la médula adrenal o suprarrenal (de la glándula adrenal o suprarrenal) en respuesta a una situación de estrés (se viene secretando en pequeñas cantidades continuamente pero se secretará en niveles más altos frente a una emergencia).

*GLUCAGÓN* (la más importante en hígado). El principal control lo lleva a cabo el GLUCAGÓN, principal hormonal que regula todo el metabolismo en hígado. A bajos niveles de glucosa en sangre (en ayuno o ejercicio intenso) las células α del páncreas producen glucagón.

Activa a la adenilato-ciclasa, que aumenta el nivel de AMPc, lo que activa a la PKA. La PKA activa a la glucógeno-fosforilasa-quinasa (ya que la forma activa de esta enzima es la “fosfo” y la PKA cataliza la fosforilación), por tanto la glucógeno-fosforilasa estará también fosforilada y activa, y como estas 2 enzimas son las que catalizan la degradación del glucógeno → SE ACTIVA LA GLUCOGENÓLISIS (ruta catabólica de degradación del glucógeno) Por otro lado, si está activa la PKA, la glucógeno-sintasa estará fosforilada, y por tanto inactiva, y como es la enzima que cataliza la síntesis del glucógeno → SE INACTIVA LA GLUCOGENOGÉNESIS

POTENCIACIÓN DE LA REGULACIÓN (evita que se produzcan ciclos fútiles)

Si la PKA está activa, la proteína inhibidora-1 (I1) estará activada (porque su forma activa es la “fosfo” y al estar activa la proteína “fosforiladora” la I1 → I1-P), por tanto la PP1 estará inactiva, con lo que asegura que la glucógeno- sintasa siga fosforilada y por tanto inactiva, y además permite también que la glucógeno-fosforilasa y la glucógeno- fosforilasa-quinasa estén también fosforiladas y por tanto activas → asegura que todas las enzimas que catalizan la degradación del glucógeno estén fosforiladas y activas = Potenciación de la regulación.

Este mecanismo da lugar a un aumento del nivel de glucosa en sangre, por eso el glucagón recibe el nombre de hormona hiperglucemiante. Recordemos que el glucagón potencia todas las rutas catabólicas *excepto la de la glucosa* → (+) glucogenólisis (ruta catabólica)

ADRENALINA. En el hígado también va a ser muy importante la ADRENALINA, aunque mucho menos importante que el glucagón. Actúa sobre todos los órganos, pero en concreto en el hígado tiene 2 tipos de receptores:

(1) Alfa-adrenérgicos. A través de los alfa adrenérgicos aumentan los niveles de calcio en el citoplasma (citosol), por lo que se activa la glucógeno-fosforilasa-quinasa y por tanto la glucógeno-fosforilasa estará también fosforilada y activa y la glucógeno-sintasa fosforilada e inactiva. Efecto final: se potencia la glucogenólisis para enviar G a plasma y que los tejidos respondan a la situación de emergencia o estrés que ha provocada la secreción de adrenalina. Asegura que todas esas enzimas “degradadoras” de glucógeno estén activadas. Su efecto será el mismo que el del glucagón pero a través de un mecanismo diferente (aumento del nivel de Ca2+ en el citosol).

(2) Beta-adrenérgicos. Su mecanismo y su efecto es idéntico al del glucagón, es decir, cuando la adrenalina interactúa con ellos se activa la adenilato-ciclasa, aumenta el AMPc…

Es secretada por las células β del páncreas en respuesta a niveles altos de glucosa en sangre (tras una comida). Su deficiencia o falta de actuación produce la diabetes. Actúa a través de unos receptores especiales, los tirosina- quinasas (Tyr-K), y a través de ellos tiene múltiples efectos. Su efecto en el metabolismo del glucógeno que se produce en hígado es el siguiente:

Insulina:

- Activa a la PP1, con lo que asegura que todas las enzimas estén defosforiladas y por tanto las “degradadoras” de glucógeno estarán inactivas, mientras que la “sintetizadora” de glucógeno, la glucógeno- sintasa, estará activa en su forma “defosfo”. Así la degradación de glucógeno o glucogenólisis estará inactiva y la síntesis de glucógeno o *GLUCOGENOGÉNESIS* activa.

La insulina asegura que todas las enzimas estén defosforiladas, y por tanto se inhibe la degradación de glucógeno, pero la glucógeno-sintasa en su forma defosforilada es activa, por lo que se potencia la síntesis o GLUCOGENOGÉNESIS.

ADRENALINA* (la más importante en músculo).

* La hormona que controla la mayor parte del metabolismo del glucógeno en el músculo es la adrenalina (ejerce el principal control de glucógeno en músculo, al igual que el glucagón ejerce el principal control en hígado). No tiene receptores para el glucagón, no responde a él.

La médula suprarrenal durante el ejercicio secreta adrenalina. En el músculo solo hay receptores *beta- adrenérgicos*, cuyo efecto final es el mismo que el del glucagón (se activa la adenilato-ciclasa → aumentan los niveles de AMPc…)

METABOLISMO DE DISACÁRIDOS Y MONOSACÁRIDOS.

DISACARIDOSSon carbohidratos que se forman de la unión de 2 monosacáridos mediante un enlace glucosídico. Consideremos tres de los más importantes disacáridos: la maltosa, la lactosa y la sacarosa. La hidrólisis de estos tres disacáridos produce diferentes combinaciones de monosacáridos

MALTOSA GLUCOSA + GLUCOSA

LACTOSA GLUCOSA + GALACTOSA

SACAROSA GLUCOSA + FRUCTOSA

 

ENZIMAS QUE PARTICIPAN EN LA DREGRADACIÓN DECARBOHIDRATOS

• Hexoquinasa: Descompone la manosa en glucosa (Hidrolisis). Existe de forma natural en la saliva, jugos pancreáticos e intestinales, así como en la sangre.

• Sacarosa: Hidroliza la sacarosa en glucosa y fructosa.• Lactasa: Descompone la lactosa en glucosa y galactosa

Los disacáridos y los polisacáridos deben ser hidrolizados (reducidos) hasta monosacáridos para poder pasar la pared intestinal para llegar al torrente sanguíneo y así poder ingresar al interior de las células para su utilización.

METABOLISMO

Proceso bioquímico por el cual los carbohidratos son incorporados a nuestro organismo. El objetivo final del metabolismo de los carbohidratos es la conversión de estos a glucosa.

Utilización de galactosa: Procede principalmente de la hidrolisis del disacárido lactosa.

La principal ruta de utilización de la galactosa es la conversión a glucosa-6-fosfato.

Esta ruta se inicia con una conversión de la galactosa en galactosa-1-fosfato, dependiente de ATP, catalizada por la galactoquinasa.

La transformación de la galactosa-1-fosfato en glucosa-1-fosfato.

Utilización de la fructosa: La fructosa es el azúcar de las frutas y se obtiene de la hidrolisis de la sacarosa.

La fosforilación de la fructosa en la mayor parte de los tejidos da lugar a fructosa-6-fosfato, un intermediario glicolítico.

Utilización de la manosa: La manosa procede de la digestión de alimentos que contienen polisacáridos o glucoproteínas..

METABOLISMO DE LOS DISACARIDOSLos disacáridos más abundantes en los alimentos son la Manosala lactosa la sacarosa.

DEGRADACION DE POLISACARIDOS A MONOSACARIDOS Y DISACARIDOS

Las glándulas salivales secretan alfa amilasa.De la boca pasa al estómago previamente masticado donde los ácidos estomacales continúan con el proceso. Cuando el bolo alimenticio llega al estómago y encuentra un ácido gástrico a pH de 1.5 se elimina la actividad de la alfa amilasa por desnaturalización acida. Posteriormente el quimo llega al intestino delgado que tiene pH alcalino debido a las secreciones del páncreas y del hígado. Ahí los nutrientes y azucares son absorbidos por el intestino delgado y el desecho es eliminado mediante la orina.La digestión en el hígado es catalizada por la amilasa pancreática, la cual también es una alfa amilasa. Ahí los carbohidratos por medio de estas enzimas son transformadas a azucares simples (monosacáridos) tales como glucosa, sacarosa fructosa etc.

VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATO Y NADPH

Ruta alternativa de oxidación de glucosa: Ruta de las Pentosas Fosfato

Productos primarios:

•NADPH: agente reductor en biosíntesis. •Ribosa-5-fosfato, necesaria en síntesis de ribonucleótidos: componentes de RNA, DNA, ATP, NADH, FAD, Coenzima A

Ruta de degradación con función de biosíntesis: proporciona NADPH y ribosa-5-fosfato para reacciones de biosíntesis, pero también puede degradar glucosa, o pentosas de los nucleótidos procedentes de la hidrólisis de los ácidos nucleicos de la dieta, hasta CO2 y agua. Tiene dos fases:

La fase oxidativa genera por cada molécula de glucosa; 2 moléculas de NADPH, 1molécula de ribulosa-5-fosfato y una molécula de CO2. Consta de tres reacciones:

Reacción 1. Oxidación de la glucosa-6-fosfato a 6-fosfogluconolactona (glucosa-6-fosfato deshidrogenasa)

Reacción 2. Hidrólisis de la lactona a fosfogluconato (lactonasa).

Reacción 3. Descarboxilación oxidativa a ribulosa-5-fosfato (6-fosfogluconato deshidrogenasa).

Reacción de la fosfogluconato deshidrogenasa

La oxidación del grupo hidroxilo origina un β-cetoácido que se descarboxila con facilidad

La fase no oxidativa convierte 3 azúcares fosfato de 5 carbonos en 2 azúcares fosfato de 6 carbonos y 1 azúcar fosfato de 3 carbonos

Isomerización y epimerización de la ribulosa 5-fosfato

Balance global

3 glucosa 6-P + 6 NADP+ + 3 H2O → 2 fructosa 6-P + gliceraldehído 3-P + 6 NADPH + 6 H+ + 3 CO2

Esquema de las reacciones no oxidativas de la ruta de las pentosas fosfato. Estas reacciones convierten pentosas fosfato de nuevo en hexosas fosfato, permitiendo que continúen las reacciones de oxidación. Los enzimas transaldolasa y transcetolasa son específicos de esta ruta; los otros enzimas también actúan en las rutas glucolítica o gluconeogénica. Cada reacción es reversible; las flechas unidireccionales sólo se utilizan para clarificar la dirección durante la oxidación constante de la glucosa 6-P.

La rotura de un enlace carbono-carbono deja a menudo un par de electrones libre o carbanión en uno de los productos y la fuerte tendencia del carbanión a formar un nuevo enlace da lugar generalmente a un intermedio inestable. El anillo de tiazolio de la TPP estabiliza el intermedio carbanión al proporcionar una estructura electrofílica (deficiente en electrones) en la que los electrones del carbanión pueden deslocalizarse por resonancia. A las estructuras con estas propiedades se las llama frecuentemente “sumideros de electrones”

1) Ataque nucleofílico del radical TPP al carbono carbonilito y

posterior protonación.

La transcetolasa utiliza como coenzima al pirofosfato de tiamina con objeto de estabilizar el carbanión formado en la ruptura del enlace C2-C3 de la Xu5P. La reacción ocurre con los siguientes pasos:

El centro activo de la aldolasa (clase I), está formado por un residuo de lisina para formar una base de Schiff con el carbono carbonilo, un residuo de cisteina que acepta un protón del grupo hidroxilo en el C4, que lo devuelve a un residuo de histidina tras la ruptura entre C3 y C4

Mecanismo de reacción 1) El grupo ε-amino del resto de Lys forma una base de Schiff con el grupo carbonilo de 7SP.

2) Se forma un carbanión en C3 que es una base de Schiff estabilizada, en la ruptura aldólica entre C3 y C4 que elimina E4P.

3) El carbanión estabilizado por resonancia unido al enzima se adiciona al átomo de C carbonilico de GAP formando F6P ligado al enzima a través de una base de Schiff.

4) La base de Schiff se hidroliza regenerando el enzima activo y se libera F6P.

Como conclusión podemos observar que las diferentes rutas de metabolismo tanto de la glucosa como de los ácidos tricarboxílicos y el de las pentosas, son procesos muy importantes en el organismo porque de estas rutas y ciclos depende la vida y que las funciones del cuerpo sean óptimas para su desempeño y las deficiencias o su mal funcionamiento como también su interrupción de los ciclos puede llevar desde agotamiento en el caso del ciclo de los ácidos tricarboxílicos hasta la muerte del organismo.

Estas rutas y ciclos tienen como función la degradación de glucosa para poder obtener energía, y otros fines es la acumulación y degradación de glucógeno tanto en hígado como en el musculo para su posterior uso.

Entender su funcionamiento y el papel crucial que desempeña en los organismos es muy importante y debemos conocer cuáles son las causas y las consecuencias de su interrupción, que factores pueden inhibirlos y las enfermedades que nos generan su mal funcionamiento o su interrupción.

Glucogénesis

Que es la glucogénesis.

Es una ruta anabólica por la que tiene lugar la síntesis de glucógeno.Se lleva a cabo principalmente en el hígado y en menor medida en el musculo.

Glucogénesis.• La glucosa es transformada en glucosa-6-fosfato, gastando una

molécula de ATP.

• La glucosa -6-p se transforma en glucosa-1-P

• La glucosa-1-P se transforma en UDP-glucosa con el gasto de un UTP. Liberándose Pirofosfato inorgánico (Ppi)

• La glucógeno sintasa no gasta ATP. Esta va uniendo UDP-glucosa para formar glucógeno, por medio de enlaces de glucósidos α 1-4 liberando UDP.

• Ya una ves obtenido el glucógeno la enzima ramificante se encarga de ramificar la cadena con enlaces glucosidicos α 1-6

Gluconeogénesis

Aspectos generales• La gluconeogénesis va a permitir sintetizar glucosa a partir de

piruvato, a través de un proceso anabólico que requiere una importante inversión de energía, en forma de moléculas de ATP y de NADH+H.

• La gluconeogénesis es una ruta que se lleva a cabo únicamente en el hígado y en la corteza renal. Ocurre principalmente en el citosol o citoplasma de la célula.

Las reacciones alternativas

• Síntesis de fosfoenolpiruvato:

• Conversión de la frustosa-1,6-bisfosfato en fructosa-6-fosfato:

• Formación de glucosa a partir de glucosa-6-fosfato:

Sustratos gluconeogénicos

Destacan entre otros sustratos principalmente tres:

• el ácido láctico

• el glicerol

• la alanina

Acido láctico

Se genera en cantidades importantes en diversas células que no poseen mitocondrias o que presentan en determinados momentos unas bajas concentraciones de oxígeno, se libera y transporta por vías sanguíneas hasta el hígado.

Glicerol

Es un producto de la degradación de los lípidos, puede ser utilizado para formar glucosa gracias a la gluconeogénesis y a las enzimas glicerol quinasa y glicerol 3-p-deshidrogenasa.

Alanina

Gracias a la actividad de las enzimas aminotransferasas, se convierte fácilmente en piruvato, y este, a su vez, en alanina.

Control de la Glucosa en sangre

• La glucosa en sangre se ve influida por muchos factores.

• La alimentación, el estrés y las enfermedades pueden elevar la glucosa en sangre, mientras que el ejercicio, la medicación y, a veces el estrés, pueden reducirla.

¿Cuáles son los niveles óptimos de glucosa en una persona con Diabetes?

• Se han establecido niveles óptimos para las personas con Diabetes los cuáles van de 70-130 mg/dl en ayunas; y menos de 180 mg/dl.

¿Cuándo se considera que una persona tiene Diabetes?

• Niveles alterados de glucosa indican que existe un metabolismo ineficaz de azúcar en sangre.

• Se considera DIABETES cuando se presentan cantidades mayores de 126 mg/dl en ayuno, misma que podría subir a más de 200 mg/dl las dos horas posteriores de ingerir alimento, lo que te colocaría al borde de un coma diabético.

Vía de pentosas fosfato.

Ruta de degradación con función de biosíntesis: proporciona NADPH y ribosa-5-fosfato para reacciones de biosíntesis, pero también puede degradar glucosa, o pentosas de los nucleótidos procedentes de la hidrólisis de los ácidos nucleicos de la dieta, hasta CO2 y agua. Tiene lugar en el citosol, y puede dividirse en dos fases:

Fase oxidativa. La generación oxidativa de NADPH Fase no oxidativa. Interconversión no oxidativa de los azúcares.

Fase oxidativa

• Genera por cada molécula de glucosa; 2 moléculas de NADPH, 1molécula de ribulosa-5-fosfato y una molécula de CO2.

• Consta de tres reacciones:

Reacción 1

• Oxidación de la glucosa-6-fosfato a 6-fosfogluconolactona.

Reacción 2• Hidrólisis de la 6-fosfogluconolactona a 6-

fosfogluconato.

Reacción 3• Descarboxilación oxidativa a ribulosa-5-fosfato.

Fase no oxidativ

a

•La fase no oxidativa convierte 3 azúcares fosfato de 5 carbonos en 2 azúcares fosfato de 6 carbonos y 1 azúcar fosfato de 3 carbonos

• Solamente dos enzimas catalizan las reacciones siguientes:

• Transcetolasa • Transaldolasa

La tiamina pirofosfato es el

cofactor de la transcetolasa

Reacción 1

Trancetolasa

La ribosa 5-fosfato y la xilulosa 5-fosfato son derivadas de la ribulosa 5-fosfato a través de la acción de una

isomerasa y una epimerasa.

Reacción 2La transcetolasa media la transferencia de un fragmento de dos

carbonos de la xilulosa 5-fosfato a la ribosa 5-fosfato para formar sedoheptulosa 7-fosfato y gliceraldehído 3-fosfato.

Reacción 3La transaldolasa transfiere un grupo de tres carbonos de la sedoheptulosa 7-fosfato al gliceraldehído 3-fosfato. Esto produce fructosa 6-fosfato y eritrosa 4-fosfato.

¿Para qué?

• El flujo de estos compuestos será gobernado por las necesidades metabólicas en la vía de la pentosa fosfato en contraste con la glucólisis debe notarse que no se genera ATP por sí mismo también en contraste con la glucolisis se sabe muy poco de la regulación de esta vía.

Sin embargo…

• No todo termina ahí, recordemos que la vía satisface las necesidades del cuerpo, por tal motivo esta vía tiene 4 modalidades dependiendo de las necesidades que tenga el organismo.

Modalidad 1

• Se requiere mucha más ribosa 5-fosfato que NADPH, por ejemplo, las células en división rápida necesitan ribosa 5-fosfato para la síntesis de nucleótidos precursores del ADN. La transaldolasa y la transcetolasa convierten entonces dos moléculas de fructosa 6-fosfato y una molécula de gliceraldehído 3-fosfato en tres moléculas de ribosa 5-fosfato mediante reacciones inversas a las descritas anteriormente.

Modalidad 1

Modalidad 2• Las necesidades de NADPH y ribosa cinco fosfato

deben estar equilibradas. La reacción predominante bajo estas condiciones esa formación del 2NADPH una ribosa 5-fosfato a partir de la glucosa 6-fosfato utilizando la etapa oxidativa de las vías de las pentosas fosfato.

Modalidad 2

Modalidad 3Se requiere mucho más NADPH que ribosa cinco fosfato.

Por ejemplo, el tejido adiposo requiere un elevado nivel de NADPH para la síntesis de ácidos grasos. En esta situación la glucosa 6-fosfato se oxida completamente a CO2

• El equivalente de la glucosa 6-fosfato puede oxidarse completamente a CO2 con la consiguiente generación de NADPH.

• Lo esencial estas reacciones es que la ribosa cinco fosfato producida por la vía de las pentosas fosfato es reciclada a glucosa seis fosfato por la transcetolasa, transaldolasa y algunas de las enzimas de la vía Gluconeogénica.

M0dalidad 3

Modalidad 4

• Se requiere NADPH y ATP. • Por otra parte la ribosa 5-fosfato generada en la fase

oxidativa de la vía de pentosas fosfato puede transformarse en piruvato.

• La fructosa 6-fosfato y el gliceraldehído 3-fosfato derivados de la ribosa 5-fosfato sigue la vía glicolítica en vez de revertir a glucosa seis fosfato; en esta modalidad se generan simultáneamente ATP y NADPH y cinco de los seis carbonos de la glucosa seis fosfato aparecen en el piruvato.

• El piruvato formado en estas reacciones puede oxidarse para generar más ATP o ser utilizado como precursor de numerosas biosíntesis.

Modalidad 4

Glucosaminoglucanos, proteoglicanos y glicoproteínas.

GLUCOSAMINOGLUCANOS

estructura

Los Glucosaminoglucanos son largas cadenas de polisacáridos no ramificadas formadas por la repetición sucesiva de la unidad de disacáridos formada por: ácido urónico y hexosamina acetilada, la cual puede estar sulfatada .

GAG Localización Comentarios

Hialuronato Líquido sinovial, humor vítreo, MEC del tejido conectivo laxo

Polímeros grandes, absorben golpes

Condroitin sulfato

cartílago, hueso, válvulas cardiacas GAG más abundante

Heparan sulfato

Membranas basales, componentes de las superficies celulares

Contiene más glucosamina acetilada que la heparina

Heparina

Componente de los gránulos intracelulares de los mastocitos que recubren las arterias de los pulmones, hígado y piel

Contienen más sulfato que los heparan sulfatos

Dermatan sulfato

Piel, vasos sanguíneos, válvulas cardiacas

 

Keratan sulfato

Córnea, hueso, cartílago agregado con condroitin sulfatos

 

Características de los GAGs

Principales glicosaminoglicanos y su funcion.

Hialuronatos:

Actúa como lubricante en liquido sinovial de las articulaciones, da consistencia al humor vítreo, contribuye a la fortaleza tensil y elasticidad de los cartílagos y tendones.

Dermatan sulfatos:

se encuentra principalmente en la piel, pero también en los vasos, el corazón, los pulmones. Hay indicios de que esta involucrado en alteraciones de la coagulación, desarrollo de enfermedades vasculares y otros procesos.

Condroitina 4– y 6–sulfatos:

Contribuyen a fortaleza tensil y elasticidad de cartílagos, tendones, ligamentos y paredes de la aorta.

Heparina y Heparan Sulfatos:

Es un potente anticoagulante natural producido en los mastocitos, que facilita la unión de la antitrombina con la trombina, lo cual inhibe la coagulación de la sangre.

Queratan sulfatos:

Esta presente en la cornea, cartílagos, huesos y otras estructuras como unas y pelo.

función

Los glucosaminoglucanos han sido denominados previamente mucopolisacaridos, por su abundancia en las secreciones mucosas. Como grupo, los mucopolisacaridos realizan diversas funciones: función estructural, regulación del metabolismo del agua (actúan como un reservorio de agua), cemento celular, “filtro” biológico (atrapa grandes estructuras impidiendo su acceso a otros tejidos), lubricante biológico, y sitios de enlace para factores de crecimiento, entre otras funciones.

Relevancia medicason enfermedades hereditarias causadas por déficits de enzimas especificas relacionadas con la degradación de los mucopolisacaridos, en las que los Glucosaminoglucanos se acumulan en los tejidos, causando síntomas y signos tales como deformidades esqueléticas y retardo mental.

mucopolisacaridosis (MPS)Tipo:Síndrome

Defecto Enzimático

GAG Afectado

Síntomas

HurlerMPSIH (MPS1H)

α-L-iduronidasa

dermatan sulfato, heparan sulfato

Anublamiento de la córnea, distosis múltiple, organomegalia, enfermedades cardiacas, enanismo, retraso mental, mortalidad temprana

ScheieMPSIS (MPS1S)

α-L-iduronidasa

dermatan sulfato, heparan sulfato

Nublamiento de la cornea; enfermedad de la válvula aórtica, endurecimiento de las articulaciones; inteligencia y esperanza de vida normales

Hurler-ScheieMPSIHS (MPS1HS)

α-L-iduronidasa

dermatan sulfato, heparan sulfato

Intermediário entre I H e I S

HunterMPSII (MPS2)

L-iduronato-2-sulfatasa

dermatan sulfato, heparan sulfato

Formas moderadas y severas, solo herencia ligada a X MPS, distosis múltiple, organomegalia, deformaciones faciales y físicas, no anublamiento de la cornea, retraso mental, muerte antes de los 15 años excepto en la forma moderada en la cual sobreviven hasta 20–60 años

Sanfilippo MPSIIIA (MPS3A)

heparan N-sulfatasa heparan sulfato

Detorioro mental profundo, hiperactividad, piel, cerebro, pulmones, corazón y músculo esquelético están afectados en los 4 tipos de MPS-III

Morquio MPSIVA (MPS4A)

galactosa-6-sulfatasa

keratan sulfato, condroitina 6-sulfato

Anublamiento de la cornea, hipoplasia odontoide, enfermedad de la válvula aórtica, anormalidades esqueléticas características

Maroteaux-LamyMPSVI (MPS6)

arilsulfatasa Btambién llamada N-acetilgalactosamina-4-sulfatasa

dermatan sulfato

3 formas distintas que van desde moderadas a severas, enfermedad de la válvula aórtica, distosis múltiple, inteligencia normal, anublamiento de la córnea, rasgos faciales ásperos

SlyMPSVII (MPS7) β-glucuronidasa

heparan sulfato, dermatan sulfato, condroitina 4-, 6-sulfatos

hepatosplenomegalia, distosis múltiple, amplio espectro de severidad, hidropsia fetal

PROTEOGLICANOSY

GLICOPROTEINAS

Proteoglicanos.• Los proteoglicanos son macromoléculas formadas por una

proteína central.

Funciones.• Dan flexibilidad a la piel, la hidratan y mantienen su

hidratación a lo largo del día , lo cual es ideal para pieles secas. • Dan firmeza a la piel, contribuyendo a dar luminosidad y buen

aspecto • Actúan con propiedades antiarrugas.

Glicoproteinas.• Las glicoproteínas, también llamadas glucoproteínas son

moléculas compuestas por una proteína unida a uno o varios glúcidos, simples o compuestos.

Funciones.• reconocimiento celular cuando están presentes en la

superficie de las membranas plasmáticas (glucocálix).