Glucolisis

Polisacáridos

Disacáridos

Monosacáridos

Polisacáridos

Disacáridos

Monosacáridos

Oligosacáridos

Monosacáridos

Disacáridos

Dextrinas límite

Maltodrextinas

BOCA

Amilasa

salival

ESTÓMAGO

Amilasa

pancreática

INT. GRUESO Flora int. Fibra

INT. DELGADO

Lactasa

Maltasa

Sacarasa

Isomaltasa

Digestión

La glucosa no se puede difundir directamente al interior de las células.

Transporte de difusión facilitada, independiente de Na (transportadores de glucosa celulares)

Un sistema cotransportador de Na-monosacáridos (contra un gradiente de concentración).

citoplasmaMembrana

entrocitoLuz intestinal

ATP

Na

Glucosa. TRANSPORTE ACTIVO

Fructosa. DIFUSIÓN FACILITADA

Mecanismo de absorción

Transporte de glucosa a las células

GLUT

Difusión FacilitadaLos transportadores de

Glucosa

• La glucosa es introducida a la célula mediante lasproteínas GLUT (GLUcose Transport) que son una familiade 14 diferentes transportadores pero solo 6 (GLUT1-6)se conoce que están relacionadas con el transporte deglucosa.

• Todas las proteínas GLUT tienen una estructura similar de 500 amino ácidos de longitud (55,000 Daltones)

Características:

• Proteínas integrales: atraviesan la membrana

• 12 alfa hélices atravéz de la membrana

• 55,000 mol. wt.

Como funcionan

• La glucosa se une a el

transportador fuera de la

célula.

• Al unirse, la glucosa

genera cambios en la

proteína

• La glucosa es liberada

dentro de la célula

• La proteina regresa a su

forma original

GLUT Location Km Comments

GLUT 1 All tissues 1mM Basal uptake

GLUT 3 All tissues 1mM Basal uptake

GLUT 2 Liver & pancreatic beta cells

15-20 mM

Insulin regulation in pancreases

Excess glucose removal in liver

GLUT 4 Muscle & Fat cells 5 mM Increases with endurance

Training

GLUT 5 Small intestine - A fructose transporter

REGULACION HORMONAL DE LA GLUCOSA

PANCREASUno de los órganos más complejos e

importantes involucrado en la asimilación de nutrientes.

Vesícula Biliar

Coledoco

Conducto Pancreático

Esfinter de Oddi

Páncreas

Duodeno

Yeyuno

PANCREAS: Órgano digestivo con función dual

EndocrinaIslotes de Langerhans

ExocrinaAcino Pancreático (>80%)

Ducto intercalado

InsulinaGlucagón

1-1,2 lts/díaAgua, Na/K

HCO3-

Enzimas (5-10%)

Lóbulos

COMPOSICION Y FUNCION DE LA SECRECION PANCREATICA

•2.- Bicarbonato o componente acuoso:

• Neutralizar el ácido gástrico.

•Secretado por células ductales.

1.- Enzimas:

•Conjunto de enzimas (hidrolasas)

capaces de digerir la mayor parte

de los componentes de la dieta.

•Secretadas por células acinares.

Regulación de la glucosa en Sangre

¿Como se regula?

Insulina

Actua para disminuir la glucosa en sangre, Se liberacuando hay concentraciones altas de glucosa en sangre

Glucágon

Actua para aumentar la glucosa en sangre, Se liberacuando hay concentraciones bajas de glucosa en sangre

Insulina

En el hígado, promueve la sintesis de glucogeno.

En Musculo, promueve la sintesis de glucogeno.

En adipocitos, promueve la sintesis de grasa.

Despues de ingerir un alimento la glucosa en sangre se eleva y se libera la insulina para que las células puedan captarla

Insulina.

La secreción de insulina por las células delpáncreas es estimulada por la glucosa y elsistema nervioso parasimpático.

Estimula la síntesis de glucógeno tanto en elmúsculo como en el hígado, al tiempo quesuprime la gluconeogénesis del hígado.

También promueve la entrada de glucosa en lascélulas musculares y adiposas.

INS

GlyGlyGlyGlyGly

CysGlnGlu

ValIle

Cys

Cys

Cys Cys

Cys

Thr

Ser

Ile

Ser LeuTyr

Gln

Leu

Glu

Asn

Tyr

Asn

Phe

Val

Asn Gln His Leu

Gly

Ser

His

Leu

Val

GluAla

Leu

Leu

Tyr

GlyGluArg

Phe

Phe

Tyr

Thr

Val

Pro

LysThr

Gly

S

S

S

S

SS

Cadena A 21 aa

Cadena B 30 aa

N terminal

N terminal

C terminal

C terminal

GlyGlyGlyGlyGly

CysGlnGlu

ValIle

Cys

Cys

Cys Cys

Cys

Thr

Ser

Ile

Ser LeuTyr

Gln

Leu

Glu

Asn

Tyr

Asn

Phe

Val

Asn Gln His Leu

Gly

Ser

His

Leu

Val

GluAla

Leu

Leu

Tyr

GlyGluArg

Phe

Phe

Tyr

Thr

Val

Pro

LysThr

Gly

S

S

S

S

SS

Cadena A 21 aa

Cadena B 30 aa

N terminal

N terminal

C terminal

C terminal

RINS

SRI 1/2

RASGDP GTP

Raf

MEK

MAPK

Expresión de genes

p110

p85

PI-3K

PIPPIP2PIP3

PDK1

Akt/PKB

GSK3

GSGS

PP1Síntesis de glucógeno

PKC

Glut4

Glucosa

Glucagón

En el hígado:

Estimula la conversión de glucógeno a glucosa.

Estimula la síntesis de glucosa a partir de moleculas que no son carbohidratos (gluconeogenesis)

Glucagón.

Es segregada por las células a del páncreas comorespuesta a un bajo nivel de azúcar sanguíneodurante un ayuno.

El principal órgano diana del glucagón es el hígado.

Estimula la degradación del glucógeno e inhibe susíntesis.

Mediante la activación de la cascada, mediada porAMPc .

Además el glucagón favorece la gluconeogénesis ybloquea la glucólisis porque hace descender elnivel de fructosa-2,6-bifosfato.

El músculo almacena unas tres veces masglucógeno que el hígado debido a su mayormasa. La entrada de glucosa en el tejidoadiposo suministra el glicerol-3-fosfato para lasíntesis de triacilgliceroles.

El nivel de glucosa desciende varias horasdespués de haber comido, produciendo unadisminución de la secreción de insulina y unaumento de la de glucagón. La menorutilización de glucosa por parte del músculo ydel tejido adiposo contribuye al mantenimientodel nivel de glucosa sanguínea.

Glucólisis

Glucogénesis

Glucogenolisis

Gluconeogénesis

Ruta de las pentosas fosfato

Ciclo de Krebs.

En los animales, el exceso de glucosa seconvierte por glucogénesis en su forma dealmacenamiento, el glucógeno.

Cuando se necesita glucosa como fuente deenergía o como molécula precursora en losprocesos de biosíntesis, se degradaglucógeno por glucogenólisis.

En algunas células la glucosa se convierteen ribosa-5-fosfato (componente de losnucleótidos) y NADPH (un potente reductor)por la ruta de las pentosas fosfato.

La glucosa se oxida por glucólisis una rutaque genera energía, que la convierte enpiruvato.

En ausencia de oxígeno, el piruvato seconvierte en lactato.

Cuando se encuentra presente el oxígeno, elpiruvato se degrada para formar acetil-CoA.

Pueden extraerse acetil-coA por el ciclo delácido cítrico y el sistema de transporteelectrónico cantidades significativas deenergía en forma de ATP.

Ruta de Embdem-Meyerhoff

Es una secuencia de10 reaccionesenzimáticas en laque una molécula deglucosa se convierteen 2 moléculas depiruvato (3C), con lageneraciónsimultánea de 2 ATP.

Proceso oxidativo de la glucosa, bien mediantesu degradación hasta generar piruvato o bienmediante su fermentación para dar ácido láctico.

Es la forma más rápida de conseguir energíapara una célula.

Tiene lugar en el citosol o citoplasma de lacélula.

TIPOS DE GLUCOLISIS

• Aerobia– Consiste en conversión de glucosa en piruvato

Anaerobia – Animales:

• Consiste en conversión del piruvato en lactato

• Células de músculo esquelético (ejercicio extenuante)

– Levaduras:• Consiste en conversión del piruvato en etanol

Se presenta en 2 etapas:

Etapa I.

Inversión de energía (reacciones 1-5).

En esta etapa preparatoria la hexosa glucosa es fosforilada y luego experimenta una ruptura para producir dos moléculas de la triosa gliceraldehído-3-fosfato. Este proceso consume 2 ATP.

Se presenta en 2 etapas:

Etapa II.

Recuperación de energía (reacciones 6-10).

Las dos moléculas de giceraldehído-3-fosfato se convierten en piruvato con la generación simultánea de cuatro ATP y dos de NADH. Por lo tanto, la glucólisis tiene una ganancia neta de dos ATP y dos NADH + H+

por cada molécula de glucosa: la etapa I consume dos ATP; la etapa II produce cuatro.

D-Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+

2 Piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2 H2O

Por molécula de glucosa: 2 moléculas de ATP, 2 moléculas de piruvato y 2 NADH

Conversión de glucosa a piruvato

1ª Reacción: Hexocinasa: consumo del primer ATP

Fosforilación de la glucosa a glucosa-6-fosfato.

Transferencia de un grupo fosforilo del ATP a la glucosa para formar glucosa-6-fosfato (G6P) en una reacción catalizada por la hexocinasa.

La fosforilación impide el transporte de la glucosa fuera de la célula.

Reacción irreversible

1ª Reacción: Hexocinasa: consumo del primer ATP

Hexocinasa: enzima ubicua, relativamente no específica,que cataliza la fosforilación de hexosas.

Glucocinasa (hexocinasa D) en los hepatocitos e islotespancreáticos.

En las células beta, la glucocinasa funciona como sensorde glucosa, determinando el umbral para la secreciónde insulina.

En el hígado facilita la fosforilación de la glucosadurante la hipoglucemia.

2ª Reacción: Fosfoglucosa isomerasa.

Isomerización de la glucosa 6-fosfato a fructosa-6-fosfato.

Es la conversión de G6P a fructosa-6-fosfato (F6P) catalizada por la fosfoglucosa isomerasa (PGI).

Isomerización de una aldosa a una cetosa.

Reacción reversible.

3ª Reacción: Fosfofructosacinasa: consumo del segundoATP.

Fosforilación de la Fructosa 6-fosfato .

Fosfofructocinasa (PFK) fosforila la F6P paragenerar fructosa-1,6-bifosfato (FBP).

3ª Reacción: Fosfofructosacinasa: consumo del segundoATP.

Fosforilación de la Fructosa 6-fosfato.

La PFK desempeña un papel central en el control de laglucólisis porque cataliza una de las reaccionesdeterminantes de la velocidad de la vía.

PFK se inhibe alostéricamente con concentraciones elevadasde ATP y citrato, que actúan como señal rica en energíaindicando una abundancia de alta energía.

EL AMP activador alostérico, indican que las reservas deenergía de la célula están agotadas.

4ª Reacción: Escisión de la fructosa-1,6-bifosfato.Aldolasa

La aldolasa cataiza la ruptura de FBP para formar dostriosas, gliceraldehído-3-fosfato (GAP) ydihidroxiacetona fosfato (DHAP).

Ruptura aldólica: aldehído y cetona

5ª Reacción:Triosa fosfato isomerasa.

Isomerización de la dihidroxiacetona fosfato.

Solo uno de los productos de la reacción 4 continua: G-3-P.

Isómeros cetosa aldosa.

Conversión de la DHAP en G-3-P.

5ª Reacción:Triosa fosfato isomerasa.

Tras esta reacción, la molécula original de glucosa se ha convertido en dos moléculas de G-3-P.

RESUMEN PRIMERA FASE

FosforilaciónHexoquinasa1

5

2

3

4

Isomerización Fosfoglucoisomerasa

FosforilaciónFosfofructoquinasa

Ruptura Aldolasa

Isomerización Triosa fosfato isomerasa

Glucosa

Glucosa-6-fosfato (G6P)

Fructosa-6-fosfato (F6P)

Fructosa-1,6-bifosfato (FBP)

Dihidroxiacetona fosfato (DHAP)

Gliceraldehído-3-fosfato (G3P)

Gliceraldehído-3-fosfato (G3P)

6ª Reacción: Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa: formación del primer intermediario de alta energía.

Oxidación del gliceraldehído 3-fosfato.

•Oxidación y

fosforilación del GAP

por el NAD+ y el Pi,

catalizada por la enzima

GAPDH.

•Síntesis 1,3-

bifosfoglicerato (1,3-

BPG).

7ª Reacción: Fosfoglicerato cinasa: producción del primer ATP.

Transferencia del grupo fosforilo.

Se produce ATP junto con 3-fosfoglicerato (3PG).

El grupo fosfato se utiliza para formar ATP a partir de ADP.

8ª Reacción: Fosfoglicerato mutasa

Desplazamiento del grupo fosfato del carbono 3 al carbono 2.

3PG se convierte en 2-Fosfoglicerato (2PG) por medio de la enzima PGM

9ª Reacción: Enolasa: formación del segundo intermediario de “alta energía”.

Deshidratación del 2-fosfoglicerato.

2PG se deshidrata a fosfoenol piruvato (PEP) en una reacción catalizada por la enolasa.

Tautomerización: interconversión de las formas ceto y enol.

10ª Reacción: Piruvato cinasa: producción del segundo ATP.

Síntesis de piruvato.

La piruvato cinasa (PK) acopla la energía libre de la hidrólisis del PEP a la síntesis del ATP para formar piruvato.

Transferencia de un grupo fosforilo desde el PEP al ADP.

Reacción irreversible.

Oxidación y fosforilaciónGliceraldehído-3-fosfato

desidrogenasa

6

Fosforilación a nivel sustrato

Fosfoglicerato quinasa

7

Isomerización Fosforiglicerato

mutasa8

Fosforilación a nivel sustrato

Piruvato quinasa

10

Deshidratación Enolasa

9

Piruvato

Gliceraldehído-3-fosfato (G3P)

1,3-bifosfoglicerato (BPG)

3-fosfoglicerato (3PG)

2-fosfoglicerato (2PG)

Fosfoenolpiruvato (PEP)

PRIMERA

FASE

SEGUNDA

FASE

Glucosa

Piruvato Piruvato

Glucosa-6-fosfato (G6P)

Fructosa-6-fosfato (F6P)

Fructosa 1,6-bifosfato (FBP)

Dihidroxiacetona fosfato (DHAP)

Gliceraldehído-3-fosfato (G3P) Gliceraldehído-3-fosfato (G3P)

1,3-bifosfoglicerato (BFG)

3-fosfoglicerato (3PG)

Fosfoenolpiruvato (PEP) Fosfoenolpiruvato (PEP)

1,3-bifosfoglicerato (BFG)

3-fosfoglicerato (3PG)

2-fosfoglicerato (2PG)2-fosfoglicerato (2PG)

BALANCE DE LA GLUCÓLISIS:

La oxidación de una molécula de glucosa produce:

Dos moléculas de piruvato

Dos moléculas de NADH

Cuatro moléculas de ATP; pero como se utilizaron dos

moléculas de ATP en la primera etapa, en total se obtienen 2

ATP.

1 glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi 2 piruvato+ 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2H2O

Controlada por la regulación alostérica de tresenzimas:

hexocinasa, PFK-1 y piruvato cinasa.

Las reacciones catalizadas por estas enzimas sonirreversibles y pueden activarse o desactivarse porefectores alostéricos (moléculas cuyas concentracionescelulares son indicadores sensibles del estado metabólico deuna célula).

Hexocinasa se inhibe por el exceso de glucosa-6-fosfato.

Una concentración elevada de AMP (producción bajade energía) activa PFK-1 y a la piruvato cinasa.

Una concentración elevada de ATP (indicador queestán satisfechas las necesidades metabólicas de la célula)inhibe ambas enzimas

Enzima Activador Inhibidor

Hexocinasa Glucosa-6-

fosfato, ATP

PFK-1 Fructosa-2,6-

bifosfato, AMP

Citrato, ATP

Piruvato cinasa Fructosa-1,6-

bifosfato, AMP

Acetil-CoA, ATP

Fosfofructocinasa: principal enzima decontrol del flujo de la glucólisis en elmúsculo.

El ATP es tanto un sustrato como un inhibidoralostérico.

[ATP] alta, la fosfofructocinasa se inhibe.

[ATP] baja, flujo a traves de glucólisis alto.

Otros sustratos para la Glucolisis

Fructosa, manosa y galactosa

La Fructosa y manosa entran a el ciclo

de glucolisis por una ruta convencional.

La Galactosa es incorporada por una

serie de reacciones especiales

Metabolismo de las hexosas diferentes de la glucosa.

Fructosa

Fuente principal de combustible en las dietas que contienen grandes cantidades de fruta o sacarosa.

Dos vías: hígado y en el músculo.

En músculo: la hexocinasa, también fosforila la fructosa, lo que produce F6P.

El ingreso de la fructosa en la glucólisis involucra solo un paso de una reacción.

Fructosa

En hígado: convierte la fructosa en intermediarios glucolíticos a través de una vía que involucra a siete enzimas:

1. Fructocinasa: fosforilación de la fructosa en el C1 por ATP para formar Fructosa-1-Fosfato.

2. Aldolasa tipo B: fructosa-1-fosfato = dihidroacetona + gliceraldehído.

3. Fosforilación directa del gliceraldehído por ATP por medio de la acción de la gliceraldehído cinasa y forma GAP.

4. El gliceraldehído se convierte en DHAP, alcohol deshidrogenasa.

5. Fosforilación a glicerol-3-fosfato, glicerol cinasa.

6. Reoxidación de DHAP, glicerolfosfato deshidrogenasa.

7. DAHP se convierte a GAP por la triosa fosfato isomerasa.

La fructosa tiene un sabor más dulce que lasacarosa y un menor costo de producción.

Su catabolismo en el hígado elude el paso de laglucólisis catalizado por la PFK y, por lo tanto, evitael punto principal de control metabólico.

Esto podría interrumpir el metabolismo de loscombustibles, de modo que el flujo glucolítico sedirija hacía la síntesis de lípidos en ausencia de lanecesidad de producción de ATP.

Se obtiene a partir de la hidrólisis de la lactosa (glucosa y galactosa).

La hexocinasa no la reconoce.

Reacción de epimerización para que ingrese a la vía glucolítica.

1. Fosforilación de galactosa, galactocinasa.

2. Galactosa-1-P-uridililtransferasa, transfiere el grupo uridilo de UDP-glucosa a la galactosa-1-P, para producir Glucosa-1-P y UDP-galactosa.

3. La UDP-galactosa-4epimerasa convierte la UDP-galactosa en UDP-glucosa.

4. La G1P se convierte en G6P por la fosfoglucomutasa.

Enfermedad genética caracterizada por la incapacidadde convertir galactosa en glucosa.

Galactocinasa: un defecto genético en la síntesis de estaenzima parece que acumula galactosa, que sigue una delas rutas alternativas como es la conversión engalactitol, azúcar alcohol que se almacenafundamentalmente en el cristalino del ojo.

Puede originar el hinchamiento y la pérdida detransparencia del cristalino por escasez de NADPH, quedebería usarse para el mantenimiento de dichatransparencia, produciendo cataratas.

Galactosa-1-fosfato uridiltransferasa: como resultadode su carencia se acumula galactosa-1-P, generándoseproblemas hepáticos principalmente.

Puede surgir ictericia y fallo hepático, pero tambiénpuede producirse daño renal y retraso mental, ya que lagalactosa es necesaria para la formación decerebrósidos y gangliósidos de gran importancia en lasmembranas de las células cerebrales.

Galactosa epimerasa: produce dos formas degalactosemia:

Benigna: solo afecta a eritrocitos y leucocitos,manteniendo tanto el hígado como los fibroblastos unaactividad normal.

Grave: es más generalizada y afecta sobre todo alhígado.

Producto de la digestión de los polisacáridos y las glucoproteínas.

Epímero de la glucosa en el C2.

Ingresa a la vía glucolítica luego de su conversión en F6P.

1. Hexocinasa la convierte en manosa-6-fosfato.

2. La fosfomanosa isomerasa convierte esta aldosa en F6P.

El piruvato es aún una molécula conabundante energía, que puede producir unacantidad sustancial de ATP.

Bajo condiciones aeróbicas, el piruvatoforma una molécula transicional intermediamediante descarboxilación: Acetil-CoA.

Esta molécula se oxida completamente pormedio del ciclo del ácido cítrico a CO2 yNADH.

Bajo condiciones anaeróbicas, el piruvato debeconvertirse en producto final reducido, lo quereoxida el NADH.

Esto se produce de dos maneras:

A) En el músculo, bajo condiciones aeróbicas, elpiruvato se reduce a lactato para regenerar NAD+ :fermentación homoláctica.

B) En las levaduras es piruvato se descarboxila paraproducir CO2 y acetaldehido que luego es reducidopor NADH para generar NAD+ y etanol:fermentación alcohólica.

Acetaldehído

Etanol Lactato

H+

CO2

Piruvato

NAD+NAD+

H+NADH

+H+ NAD

H+

Fermentación del ácido láctico:◦ Células animales

◦ Bacterias del ácido láctico

• Fermentación alcohólica:– Levaduras

En el músculo, durante una actividad intensa cuando la demanda de ATP es alta y el suministro de oxígeno es escaso.

El ATP se sintetiza en gran parte por medio de la glucólisis anaeróbica que produce ATP rápidamente.

La enzima lactato deshidrogenasa (LDH) cataliza la oxidación de NADH por piruvato para producir NAD+ y lactato.

Reacción 11 de la glucólisis.

En las levaduras, bajo condiciones anaeróbicas el NAD+ para la glucólisis se regenera mediante la conversión del piruvato en etanol y CO2.

LA descarboxilación del piruvato para formar acetaldehído y CO2 catalizada por la piruvato descarboxilasa.

La reducción del acetaldehído a etanol por NADH catalizada por la alcohol deshidrogenasa, que en consecuencia regenara NAD+ para utilizarlo en la reacción de la GAPDH de la glucólisis.

Fermentación del acido láctico:

Piruvato + NADH + H+ Lactato + NAD+

Fermentation alcohólica:

Piruvato CO2 + acetaldehído + NADH + H+

Etanol + NAD+

Es el lazo entre la glucólisis y la respiración

celular.

Es un complejo de reacciones catalizado por un sistema

de enzimas localizado en la membrana mitocondrial

interna.

Oxidación del Piruvato

Descarboxilación oxidativa del piruvato.

Ruta importante en tejidos con una elevadacapacidad oxidativa, como el músculo cardiaco.

Se convierte el piruvato en Acetil-CoA, uncombustible principal del ciclo de los ATC y launidad estructural para la síntesis de ácidosgrasos.

Descarboxilación oxidativa del piruvato.

Complejo Piruvato deshidrogenasa.

Piruvato descarboxilasas

Dihidrolipoil transacetilasa

Dihidrolipoil deshidrogenasa.

Este complejo se regula con la relaciónNADH+H+/NAD+ y acetil CoA/CoA-SH.

Si la relación es elevada, la célula se inhibe.

Si es baja, la enzima se activa.

DESCARBOXILACIÓN DEL PIRUVATO

Piruvato

Acetaldehído activado

Acetil activado

Acetil activado

Acetil-CoA

El Piruvato cede un grupo aldehído al

TPP. Se produce CO2

El grupo aldehído se oxida a un grupo

acetilo por acción de Lip

El grupo acetil se transfiere a la CoA para formar Acetil-

CoA E3 transfiere 2 H+ al FAD

(FADH2) que a su vez se oxida por el NAD+

para generar NADH

Carboxilación del piruvato a oxalacetato.

Piruvato carboxilasa.

Repone los productos intermedios del ciclo delácido cítrico y proporciona sustrato paragluconeogénesis.

Estrechamente coordinada con glucogenolisis,

gluconeogénesis, la ruta de la pentosa fosfato, vía de la

descarboxilación oxidativa del piruvato y el ciclo de Krebs

Ruta catabólica de la glucosa.

La glucosa se oxida y se obtiene energía pero noen forma de ATP.

Tiene lugar en el citosol de la célula.

Obtener NADPH + H+, que es un agente reductornecesario para infinidad de reacciones anabólicas(fase oxidativa).

Obtener diversos monosacáridos de longitud entre3 y 7 átomos de carbono (fase no oxidativa),ribosa-5-fosfato, necesaria para la síntesis denucleótidos.

Consta de dos reacciones oxidativas irreversibles,seguidas de una serie de interconversiones deazúcares-fosfato reversibles.

No se produce ni se consume ATP.

Tejidos involucrados en la biosíntesis de lípidos:hígado, glándula mamaria, tejido adiposos ycorteza suprarrenal.

30% de la oxidación de glucosa en el hígado es poresta vía.

Proporciona NADPH y ribosa-5-fosfato.

Reacción global:

3G6P + 6NADP+ + 3H2O

6 NADPH + 6H+ + 3CO2 + 2F6P + GAP

Tres etapas.

Etapa 1. Reacciones de Oxidación para la producción de NADPH.

Reacciones 1-3, que producen NADPH y ribulosa-5-Fosfato.

3G6P + 6NADP+ + 3H2O

6NADPH + 6H+ + 3CO2 + 3Ru5P.

Sólo las primeras tres reacciones de la vía de la pentosa fosfato están involucradas con la producción de NADPH

Etapa 1. Reacciones deOxidación para la producciónde NADPH.

1. La glucosa-6-fosfatodeshidrogenasa (G&PD)cataliza la transferencia netade un ión hidruro a n NADP+a partir del C1 de la G6P paraformar 6-fosfoglucono- -lactona.

Etapa 1. Reacciones deOxidación para la producciónde NADPH.

2. La 6-fosfogluconolactonasaaumenta la velocidad dehidrólisis de la 6-fosfoglucano- -lactona a 6-fosfoglucanato.

Etapa 1. Reacciones deOxidación para la producción deNADPH.

3. La 6-fosfogluconatodeshidrogenasa cataliza ladescarboxilación oxidativa del6-fosfogluconato a Ru5P y CO2.

La formación de Ru5P completala etapa oxidativa de la vía delas pentosas fosfato.

Generan dos moléculas deNADPH por cada molécula deG6P que ingresa a la vía.

Etapa 2. Isomerización y epimerización de la ribulosa-5-fosfato.

La Ru5P se convierte a R5P por acción de la ribulosa-5-fosfato isomerasa.

O La Ru5P se convierte a Xu5P por la ribulosa-5-fosfato epimerasa.

3Ru5P R5P + 2Xu5P

Etapa 3. Reacciones de ruptura y formación de enlace Carbono-carbono.

Se convierten dos moléculas de Xu5P y una molécula de R5P a dos moléculas de F6P y una de GAP.

Enzimas: transaldolasa y la transcetolasa

a) Fase Oxidativa

a) Fase no Oxidativa

Glucosa-6-fosfato deshidrogenasa.

Esta enzima se inhibe fuertemente por el NADPH+H+.

Se activa por el GSSG (glutatión oxidado).

También se activa por la presencia de su propio sustrato: glucosa-6-fosfato.

Carencia de G6PD deteriora la capacidad de lacélula para formar el NADPH que es esencial paramantener la reserva de glutatión reducido.

Las células más afectadas son los eritrocitosporque no tienen otras fuentes de NADPH.

Esta carencia es una enfermedad genética que secaracteriza por anemia hemolítica.

Anemias hemolíticas.

Las alteraciones de la Glucosa-6-fosfatodeshidrogenasa, en general, provocan una pérdidao descenso del NADPH+H+.

Este descenso es especialmente grave en loseritrocitos al ser células enucleadas, lo cual limitael número de rutas metabólicas disponibles.

La falta de NADPH+H+, que es un potenteantioxidante, acaba originando daño oxidativosobre todo a los lípidos de la membrana de loseritrocitos.

Este daño provoca que está se vuelva frágil yquebradiza favoreciendo la ruptura de los glóbulosrojos, lo que origina un cuadro de anemiahemolítica.

Es la ruta que utilizan las células de los organismosno autótrofos para sintetizar moléculas de laglucosa.

Como el cerebro, los eritrocitos, la médula renal, elcristalino y la córnea del ojo, los testículos y elmúsculo en ejercicio, necesitan un suministrocontinuo de glucosa como combustible metabólico.

El glucógeno hepático puede satisfacer estasnecesidades durante sólo 10 a 18 hrs en ausenciade carbohidratos alimentarios.

Cuando las fuentesdietéticas de glucosa noestán disponibles y elhígado agotó su provisiónde glucógeno, la glucosa sesintetiza a partir deprecursores no hidratos decarbono.

Precursores no hidratos decarbono como el lactato,piruvato, glicerol ycetoácidos.

Intermediarios del ciclo delácido cítrico y losesqueletos de C de los aa.

Convertirse en oxalacetato.

Durante un ayuno nocturno aprox. El 90% de lagluconeogénesis se produce en el hígado y 10% enlos riñones.

Durante un ayuno prolongado, los riñones (cortezarenal) pasan a ser importantes órganos productoresde glucosa.

Ocurre en el citosol de la célula.

La formación de oxalacetato a partir de piruvato, seda en la mitocondria.

Sintetiza glucosa a partir de piruvato.

Proceso metabólico que requiere unaimportante inversión de energía en forma demoléculas de ATP y de NADH + H+.

Aminoácidos, lactato, glicerol ointermediarios del ciclo de Krebs comofuentes de carbono para esta vía metabólica.

Esta ruta comparte unaserie de reacciones conla glucólisis,concretamente lospasos reversibles.

Presenta tres pasosopuestos a los pasosirreversibles de laglucólisis.

1. Síntesis de fosfoenol piruvato.

La conversión de piruvato en fosfoenol piruvatorequiere dos reacciones.

Piruvato carboxilasa: cataliza la conversión de piruvato en oxalacetato.

Fosfoenolpiruvato carbocinasa: cataliza la conversión del oxalacetato en fosfoenol piruvato.

A. De Piruvato a fosfoenolpiruvato.

Primero conversión de piruvato a oxalacetato.

Se requieren dos enzimas:

Piruvato carboxilasa: cataliza la

formación de oxalacetato dirigida por ATP a partir de piruvato y HCO3.

PEP carboxicinasa (PEPCK): convierte el oxalacetato en PEP, usa GTP como donador de un grupo fosforilo.

Requiere el transporte demetabolitos entre las mitocondriasy el citosol.

La generación de oxalacetato apartir de piruvato o intermediariosdel ciclo del ácido cítrico seproduce sólo en la mitocondria.

Mientras que las enzimas queconvierten PEP en glucosa están enel citosol.

El oxalacetato debe dejar lamitocondria para la conversión enPEP.

•El fosfoenol piruvato se

convertirá en fructosa 1,6

bifosfato siguiendo, en

sentido contrario, las

reacciones reversibles de la

glucólisis.

2. Conversión de la fructosa-1,6-bifosfato en fructosa-6-fosfato.

Reacción hidrolítica por la cual se elimina el grupo fosfato en posición 1 de la fructosa por acción de la enzima fructosa-1,-6-bifosfatasa.

No se regenera ATP.

3. Formación de glucosa a partir de glucosa-6-fosfato

Reacción hidrolítica por la cual se elimina el grupo fosfato en posición 6 de la glucosa por acción de la enzima glucosa-6-fosfatasa.

No se regenera ATP.

La glucosa generada en esta ruta se libera la sangre para ser aprovechada por otros tejidos, ayudando de esta manera a mantener unos niveles estables de glucosa en sangre.

El costo energético neto de la conversión de dos moléculas de piruvato en una glucosa por gluconeogénesis es seis equivalentes ATP.

Dos por cada paso catalizado por piruvatocarboxilasa, PEPCK y fosfoglicerato cinasa.

Se regula por cambios en la síntesisenzimática y efectores alostéricos.

Son los mismos que regulan la enzimaopuesta la glucólisis, aunque el efectoregulador es el contrario.

Glucosa-6-fosfatasa es inhibida por laglucosa-6-fosfato.

Fructosa-2,6-bifosfatasa se inhibe por lafructosa-2-6-bifosfato y AMP, y estápotenciada por el citrato.

El ADP es un inhibidor de la fosfoenolpiruvatocarboxicinasa y de la piruvato carboxilasa.

Glicerol: se libera durante la hidrólisis de lostriacilgliceroles en el tejido adiposo y pasa alhígado por la sangre.

La glicerol cinasa lo fosforila a glicerol fosfato, quees oxidado por la glicerol fosfato deshidrogenasa adihidroxiacetona fosfato, un intermediario de laglucólisis.

Lactato: músculo esquelético en ejercicio y lascélulas que carecen de mitocondrias liberan lactatoa la sangre.

Este lactato es captado por el hígado y reconvertidoen glucosa, que es liberada de nuevo a lacirculación.

En el hígado el ácido láctico se transforma enpiruvato: Ciclo de Cori.

Ciclo Glucosa-Alaninay Ciclo de Cori

Aminoácidos: Los aminoácidos procedentes de lahidrólisis de las proteínas tisulares son la fuentemás importante de la glucosa durante un ayuno.

Los -cetoácidos, como el oxalacetato y el -cetoglutarato, proceden del metabolismo de losaminoácidos glucógenos.

Estos -cetoácidos pueden entrar en el ciclo delácido cítrico y formar oxalacetato, un precursor delfosfoenolpiruvato.

Alanina: gracias a la actividad de las enzimasaminotransferasas, se convierte fácilmente enpiruvato y este su vez en alanina.

Ciclo de la glucosa-alanina, permite transportarpiruvato desde los tejidos al hígado para que estesintetice glucosa, a la vez que permite transportarnitrógeno de forma segura por la sangre, paraposteriormente eliminarlos en forma de urea.

Glucogénesis y Glucogenólisis

La fuente de energía preferida del cerebro es la glucosay fuente de energía necesaria para los eritrocitosmaduros.

Glucosa se obtiene de tres fuentes principales: dieta,degradación de glucógeno y la gluconeogénesis.

Glucógeno: Sirve de reservas de glucosa para usosmetabólicos posteriores.

La movilización de la glucosa desde los depósitos,proporciona un suministro constante de glucosa (5mMen sangre).

Cuando esta es abundante, se acelera la síntesis deglucógeno.

Aunque todas las células pueden tener glucógeno, ésteprincipalmente se forma en dos tejidos: el músculo y elhígado.

Músculo: va a utilizar las reservas de glucógeno paracubrir sus propias necesidades.

Hígado: almacena el glucógeno con la finalidad demantener los niveles de glucosa en sangre.

La G6P tiene varios destinos posibles:

Se puede usar para sintetizar glucógeno.

Se puede catabolizar mediante glucólisis paragenerar ATP y átomos de carbono que luego seoxidan por el ciclo del ácido cítrico.

Se puede desviar a través de la vía de las pentosasfosfato para generar NADHP y ribosa 5-fosfato.

Se divide en dos procesos:

Glucogénesis: síntesis de glucógeno(anabólica).

Glucogenólisis: degradación del glucógeno(catabólico).

Después de la ingestión, sobre todo si ladieta es rica en carbohidratos.

Se sintetiza a partir de moléculas de -D-glucosa.

Citosol.

Requiere energía suministrada por el ATP(para la fosforilación de la glucosa) y eltrifosfato de uridina (UTP).

Glucógeno:

Es un homopolisacárido de D-glucosa enlazada (1,4) conramificaciones (1,6) cada 8-14 residuos.

Se encuentran como gránulos intracelulares (músculo yhepatocitos), también contienen las enzimas que catalizan lasíntesis y degradación de glucógeno.

A partir de G6P.

Fosfoglucomutasa

UDP-glucosa pirofosforilasa

Glucógeno sintasa

La enzima ramificadora del glucógeno

1. Fosfoglucomutasa.

La Glucosa-6-fosfato se convierte en Glucosa-1-fosfato.

Reacción reversible.

2. UDP-Glucosa Fosforilasa (pirofosforilasa).

Síntesis de UDP-glucosa.

G1P se combina con el uridintriofosfato (UTP).

El producto de esta reacción es uridindifosfatoglucosa (UDP-glucosa o UDPG).

2. Glucógeno sintasa.

Síntesis de un cebador para iniciar la síntesis deglucógeno

La glucógeno sintasa es la responsable del establecimiento delos enlaces (1,4) en el glucógeno.

Esta enzima no puede iniciar la síntesis en cadena usandoglucosa libre como aceptor de la molécula de la UDP-glucosa.

Solo puede alargar cadenas de glucosa ya existentes.

Un fragmento de glucógeno puede servir como cebador (nototalmente agotado).

En ausencia de fragmento de glucógeno, una proteinallamada glucogenina puede actuar como aceptor de residuosde glucosa UDP-glucosa.

2. Glucógeno sintasa. Elongación de las cadenas de glucógeno.

La unidad glucosílico de la UDPG se transfiere al grupo C4-OH en uno de los extremos no reductores del glucógeno paraformar un enlace glucosídico (1,4).

3. Enzima ramificadora del glucógeno.

Amilo- (1,4)- 1,6)-transglucosidasa.

Transfiere una cadena de 6 a 8 residuos glucosilo en el extremo no reductor de la cadena de glucógeno

Cada segmento transferido puede llegar de una cadena de al menos de 11 residuos y el nuevo punto de ramificación debe estar alejado al menos 4 residuos.

Glucogenólisis.

Ruta degradativa que moviliza el glucógeno almacenadoen el hígado y el músculo esquelético.

Cuando se degrada el glucógeno, el producto principales la glucosa 1-fosfato.

Se obtienen al romper los enlaces glucosídicos (1—4).

Estructura altamente ramificada que permite lamovilización rápida mediante la liberación simultáneade las unidades de glucosa en los extremos de cadaramificación.

1. Glucógeno fosforilasa. Acortamiento de las cadenas para generar glucosa-1-fosfato

(G1P).

Escinde secuencialmente los enlaces glucosídicos (1-4)establecidos entre los residuos glucosilo de los extremos noreductores de las cadenas de glucógeno mediante fosforólisisy hasta que quedan 4 unidades glucosilo en cada cadenaantes de un punto de ramificación.

2. Enzima desramificadora del glucógeno ( (1,6) transglucosilasa).

La elimina las ramificaciones del glucógeno, con lo que hace que los residuos glucosa adicionales sean accesibles a la acción de la fosforilasa.

2. Enzima desramificadora del glucógeno .

Esta enzima tiene dos actividades:

Glucosil transferasa.

Glucosidasa: elimina el enlace

(1,6).

3. Conversión de la G1P en G6P por medio de la fosfoglucomutasa.

•En el hígado, la G6P es translocada hacia el interior del RE por la G6P

translocasa.

•Allí es convertida en glucosa por la glucosa-6-fosfatasa.

•La glucosa resultante es transportada a continuación desde el RE hacia el

citosol por la GLUT-2.

•Hepatocitos liberan glucosa d a la sangre.

Degradación lisosómica del glucógeno.

La enzima lisosómica (1-4) glucosidasa (maltasaácida) degrada continuamente una pequeñacantidad del glucógeno (1% a 3%).

La carencia de esta enzima provoca la acumulaciónde glucógeno en la vacuolas lisosómicas y da comoresultado una grave glucogenosis de tipo II.

La síntesis y degradación del glucógeno estánreguladas por tres hormonas:

Insulina

Glucagón

Adrenalina.

Actúan a través de receptores celulares.

La glucógeno sintasa y la glucógeno fosforilasaestán reguladas alostéricamente.

En el estado pospandrial, la glucógeno sintasa esactivada por la G6P, pero la glucógeno fosforilasaes inhibida por la G6P y por el ATP.

En el hígado, la glucosa también actúa comoinhibidor alósterico de la glucógeno fosforilasa.