metabolismo : características metabolismo de los carbohidratos

• METABOLISMO: Características

• Metabolismo de los carbohidratos Digestión y absorción de hidratos de

carbono. Ingreso de la glucosa a la célula.

Transportadores.Glucólisis y su regulación. Metabolismo de Fructosa, galactosa,

etanol y sorbitol.Lanzadera del glicerofosfato.

Bolilla 3

Catabolismo Anabolismo

MetabolismoMetabolismo

Estructuras complejas

Estructuras simples

G

DE

GR

AD

AC

ION

SIN

TE

SIS

Conjunto de reacciones químicas que se llevan a cabo en la célula

Equilibrio dinámico

AnabolismoCatabolismo

Anabolismo

Catabolismo

Crecimiento

Envejecimiento

Anabolismo

Catabolismo

Moléculas Precursoras

MonosacáridosÁcidos grasosAminoácidos

Bases nitrogenadas

Macromoléculas Celulares

PolisacáridosLípidos

ProteínasÁcidos Nucleicos

VIAS ANABOLICAS(Síntesis reductora)

Nutrientes Contenedores

de Energía

CarbohidratosLípidos

Proteínas

VIAS CATABOLICAS (Degradación oxidativa)

Productos finales

carentes de Energía

CO2

H2ONH3

NADHNADPHFADH2

ATP

Energía Química

NAD+

NADP+

FADADP+HPO4

2-

Esquemas de distintos tipos de secuencias metabólicas

A Ba

Cb

D Ec d

P Qp

A B C D Ea b c d

A

B

C b

a

S

D

c

d

PA B

a

M N

YX

Sef

Vías

Ciclos Cascadas

RUTAS METABOLICAS

Acetil-CoA

Catabolismo convergente Síntesis

Divergente

REGULACION DEL METABOLISMO

INMEDIATA

MEDIATA

Ez. Alostéricas

Modif. Covalente

Conc.de EnzimasHORMONAS

COMPARTIMENTALIZACION

CITOSOL

MEMB.MITOC.INTERNA

CPLEJOS. MULTIEZ.

Esquema de relaciones entre rutas catabólicas y anabólicas

Metabolismo

- Digestión.. Conversión de los alimentos en sustancias absorbibles en el tracto intestinal. Implica el desdoblamiento, mecánico y químico de los alimentos, en moléculas absorbibles.

- Absorción de nutrientes. . Pasaje del producto de la digestión desde la luz intestinal a la circulación.

- Metabolización. . Utilización de los nutrientes para obtención de energía y/o para la síntesis de compuestos celulares.

- Galactosa- Galactosa

CARBOHIDRATOS DE LA DIETA

Polisacáridos

Disacáridos

Monosacáridos

- Almidón- Almidón: granos, harinas, tubérculos, legumbres

- Glucógeno - Glucógeno : carnes

- Sacarosa:- Sacarosa: frutas, azúcar de mesa,remolacha

- Lactosa:- Lactosa: Leche y derivados

- Glucosa:- Glucosa:

- - FructosaFructosa

frutas, miel, golosinas, etc.

Ptialina o Amilasa salival

- Amilasa pancreática- Disacaridasas

pH ácido, inactiva la enzima

Digestión y absorción de carbohidratos

BOCA

ESTOMAGO

PANCREAS

INTESTINO

HIGADO

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OHO

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OH

n

AmilosaAmilosa

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OO.....

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O

OH

H

OH

OH

H

HH

O

CH2

O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O......

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O.......

Amilopectina o GlucógenoAmilopectina o GlucógenoO

CH2

HH

OHH

OH

OH

H

O

H

OH

HOH

H

CH2

H

OH

H

O

H

HO HO

n Maltosa

n Maltotriosa

n Oligosacáridos

Digestión del Almidón y/o del Glucógeno

Amilasa salival

n H2O

Amilasapancreática

O

CH2

HH

OHH

OH

OH

H

O

H

OH

HOH

H

CH2

H

OH

H

O

H

HO HO

Maltosa

Maltotriosa

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OHO

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OH

n

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OO.....

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O

OH

H

OH

OH

H

HH

O

CH2

O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O......

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

O.......

Oligosacáridos

Digestión del Almidón en Intestino

Disacaridasas

O

CH2

HH

OHH

OH

OH

H

O

H

OH

HOH

H

CH2

H

OH

H

O

H

HO HO

Maltosa

Maltasa2

GlucosaH2O

OH

H

OH

OH

H

HH

CH2OH

OHO

O

CH2OH

OH

HOH

HH

CH2OH

Sacarosa

Sacarasa

Glucosa

+

FructosaH2O

O

H

OH

OH

H

OHH

CH2OH

O

HHO

H

OH

H

OH

HOH

H

CH2OH

H

Lactosa

Lactasa

Glucosa

+

GalactosaH2O

CARACTERISTICAS DE LOS PROCESOS NO MEDIADOS Y MEDIADOS

PROCESO NO MEDIADO

(DIFUSION PASIVA)

PROCESO MEDIADO

(transportador)

•No requiere transportador

•A favor de gradiente conc.

•Bidireccional

•A través de poros

•Iones, gases, agua, urea

•Difusión Facilitada (a favor de Gradiente)

•Transporte Activo Contra gradiente

CARACTERISTICAS COMUNESCOMUNES DE LOS PROCESOS MEDIADOS

• Necesitan la presencia de un transportadortransportador

• Poseen especificidadespecificidad por la sustancia

transportada

• El transportador es SaturableSaturable (sim. Enzimas)

• Son inhibidosinhibidos competitivamente por

sustancias estructuralmente relacionadas

DIFERENCIASDIFERENCIAS ENTRE LOS PROCESOS MEDIADOS

TRANSPORTE ACTIVO

DIFUSION FACILITADA

a) Tiene efecto contracontra gradiente de concentración

b) Depende de energíaenergía metabólica

c) Es unidireccionalunidireccional

a) Tiene efecto a favora favor de gradiente de concentración

b) No necesita energía metabólica

c) Es BidreccionalBidreccional

MECANISMOS DE TRANSPORTE

Molécula Transportada

Proteína Transportadora

Bicapa fosfolipídica

Difusión facilitada

Difusión simple Transporte activo

ATP

SGLUTSGLUT

GlucosaGlucosa

GlucosaGlucosaGalactosaGalactosa

GalactosaGalactosa

FructosaFructosa

GLUT5GLUT5

FructosaFructosa

LUZ INTESTINAL

2 Na+3

Na+

2 K+

GLUT2GLUT2

Na+K+ ATPasa

ATP

Transportefacilitado

Transportador Activo

SecundarioDpte. de Na+

Transportadores de Glucosa

Transportador de Fru en enterocitos.

GLUT5

Tej. Adiposo y músculo esquelético y cardiaco.

Es sensible a InsulinaGLUT4

Ppal. Transportador en cerebro y nervios periféricos.

GLUT3

En membrana basolateral del epitelio intestinal, túbulos

renales, hepatocitos y células β pancreáticas

GLUT2

En todos los tejidos del feto. En adultos: en GR, fibroblastos y

células endotelialesGLUT1

TERMINOLOGIA

• GLICOLISIS: Degradación anaeróbica de glucosa, fructosa, galactosa hasta piruvato

• GLUCONEOGENESIS: Síntesis de glucosa a partir de otros precursores diferentes a hidratos de carbono

• GLUCOGENOGENESIS: Conversión de glucosa en glucógeno

• GLUCOGENOLISIS: Degradación de glucógeno a glucosa

Importancia de la glucosa

Características de la Via Glicolítica (GLICOLISIS)

• Es una vía UNIVERSAL

• CITOPLASMATICA

• No requiere de oxígeno

• Una HEXOSA se convierte en 2 TRIOSAS

• Se sintetiza ATP por fosforilación a nivel de

sustrato

• Se producen 2 moléculas de NADH

• Se producen intermediarios para biosíntesis

de otros compuestos

FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO

-Los cambios producidos en el sustrato conducen a la redistribución de la energía contenida en la molécula y a crear enlaces con alta energía de hidrólisis en algunos

compuestos intermedios.

-Estos compuestos reaccionan directa o indirectamente con ADP para formar ATP.

-Este tipo de transferencia de energía, sin participación de la cadena respiratoria se denomina:

-FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO

-A diferencia de la fosforilación oxidativa, ésta no requiere de oxígeno para la formación de ATP.

H O

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

OH

H H O

OH

H

OHH

OH

CH2OPO32

H

OH

H

23

4

5

6

1 1

6

5

4

3 2

ATP ADP

Mg2+

glucose glucose-6-phosphate

Hexokinase

* La glucosa es fosforilada en el carbono 6

Fosforilación de la glucosa•Paso inicial de todas las vías de utilización de

monosacáridos•Activa metabólicamente a la glucosa

•Impide la salida de Glucosa de la célula

HEXOQUINASA

GLUCOSA GLUCOSA-6-P

Hexoquinasas

Isoenzimas I, II, III

Isoenzima IV oGlucoquinasa

- Enzimas constitutivas- Son inespecíficas.- Valores de Km pequeños - Son inhibidas por su producto

- Hígado y células beta del páncreas.- Muy especifica, solo D-Glucosa.-No es inhibida por el producto.-Es inducible y regulada su actividad por proteínas

Regulación de la actividad de glucoquinasa por proteínas

GLUCOSA-6-P

Destinos metabólicos de la glucosa-6-fosfato

Glucógeno-génesis

Glucógeno

Via de las Pentosas

Ribosa-5-P

Piruvato

Glucosa

Glucosa-6-fosfatasa

Via Glicolitica

FASE I. (Reacciones 1-5).

FASE PREPARATORIA

Fosforilación de glucosa

Se recogen esqueletos carbonados de

otros monosacáridos.

Fragmentación de glucosa para dar 2

triosas

Gasto de energía, se consumen 2 ATP.

Fases de la Vía Glicolítica

FASE II (Reacciones 6-10)

FASE DE BENEFICIO

Oxidación de los esqueletos carbonados de las 2 TRIOSAS

Producción de energía metabólica por fosforilación a nivel de sustrato (4 ATP)

Producción de equivalentes de reducción (2 NADH).

El producto final son 2 PIRUVATOS

6C: GLUCOSA

PIRUVATO

ADP

ADP

NAD+

Acetil-CoA

ó

Lactato

ADP

ADP

Hexoquinasa

Isomerasa

Fosfofructo quinasa

Aldolasa

Glicer.deshidrog

P-Glicerato quinasa

Mutasa

Enolasa

Piruvato quinasa

GLUCOSA

Gliceraldehído-3 fosfato

Fosfato de dihidroxiceton

a

FASE DE CONSUMO DE ENERGIA O FASE PREPARATORIA

Fructosa 1,6 bisfosfato

Hexoquinasa

Fosfofructoquinasa

1,3 bisfosfo glicerato

3 fosfo glicerato

Fosfoenol piruvato

PIRUVATO

FASE DE GENERACION DE ENERGIA

Fosfoglicerato quinasa

Piruvato quinasa

Glucosa Glucosa-6-P

Hexoquinasa

Glucosa-6-P Fructosa-6-P

Fosfoglucosa isomerasa

Fructosa-1, 6-biP Gliceralde-

hído-3-P

Fosfato

dihidroxicetona

Aldolasa

Fructosa-6-P Fructosa- 1, 6-biP

Fosfotructo quinasa

Mg++

Gliceraldehído-3-PFosfato de dihidroxicetona

Triosa fosfato isomerasa

Gliceraldehido-3-P 1,3-bisP-Glicerato

Gliceraldehído-3-P deshidrogenasa

1,3-biP-Glicerato 3-P-Glicerato

P-glicerato quinasa

Fosforilación a nivel del sustrato

Mg++

3-P-Glicerato 2-P-Glicerato

P-glicerato mutasa

Mg++

2-P-Glicerato Fosfoenol piruvato

Enolasa

Mg++

Fosfoenol piruvato Piruvato

Piruvato quinasa

Fosforilación a nivel del sustrato

Mg++, K+

ECUACION GENERAL DE LA VIA GLICOLITICA

GLUCOSA + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+

2 PIRUVATO + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O

Puntos de Regulación de la Glicólisis

TRES REACCIONES QUÍMICAS IRREVERSIBLESTRES REACCIONES QUÍMICAS IRREVERSIBLES

1° Punto de Control: Hexoquinasa

2° Punto de Control: Fosfofructoquinasa (+) ADP ó AMP (-) ATP, NADH, Citrato y AG de cadena larga Principal punto de control de la Vía GlicolíticaPrincipal punto de control de la Vía Glicolítica

3° Punto de Control: Piruvato Quinasa.

BALANCE ENERGETICO

FASE PREPARATORIA: Se gastan 2 ATP

FASE DE BENEFICIO: Se producen 4 ATP

Rendimiento de la Vía Glicolítica

2 ATP