DIGESTIÓN , ABSORCIÓN DE DIGESTIÓN , ABSORCIÓN DE CARBOHIDRATOSCARBOHIDRATOS

GLICÓLISIS, REGULACIÓNGLICÓLISIS, REGULACIÓN

Raquel Ore Sifuentes

COMPETENCIASCOMPETENCIAS

Mencione las enzimas que participan Mencione las enzimas que participan en la digestión de los carbohidratos.en la digestión de los carbohidratos.

Mencione los mecanismos de Mencione los mecanismos de transporte de la glucosa : Gluts.transporte de la glucosa : Gluts.

Mecanismos de regulación.Mecanismos de regulación. Describa los mecanismos de acción de Describa los mecanismos de acción de

los inhibidores de la vía glicolítica.los inhibidores de la vía glicolítica.

INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNN En las dietas de las En las dietas de las

sociedades occidentales, sociedades occidentales, aproximadamente un 50% aproximadamente un 50% de las calorías diarias son de las calorías diarias son suministradas por los suministradas por los hidratos de carbono, cerca hidratos de carbono, cerca de un 80% es almidón.de un 80% es almidón.

Hay, además, en la dieta Hay, además, en la dieta disacáridos como disacáridos como sacarosa y lactosasacarosa y lactosa, que , que son nutrientes son nutrientes importantes.importantes.

CARBOHIDRATOS DE CARBOHIDRATOS DE INTERINTERÉÉS BIOLS BIOLÓÓGICOGICO

GlucidoGlucido Fuente típicaFuente típica• Amilopectina Patatas, arroz, maíz, pan.Amilopectina Patatas, arroz, maíz, pan.• Amilosa Patatas, arroz, maíz, pan.Amilosa Patatas, arroz, maíz, pan.• Sacarosa Azúcar, pasteles, betarragaSacarosa Azúcar, pasteles, betarraga• Lactosa Leche, productos lácteos.Lactosa Leche, productos lácteos.• Maltosa Granos germinados de la Maltosa Granos germinados de la

cebada. cebada.

DISACARIDOS DE INTERES BIOLOGICO

Trehalosa Setas jóvenes.Trehalosa Setas jóvenes. Fructosa Fruta , miel.Fructosa Fruta , miel. Glucosa Fruta, miel, uva.Glucosa Fruta, miel, uva. Rafinosa Semillas de Rafinosa Semillas de

leguminosas leguminosas Glucógeno Hígado, músculo.Glucógeno Hígado, músculo. Celulosa Vegetales, harina Celulosa Vegetales, harina

de trigo de trigo entero, entero, salvado, lechuga, salvado, lechuga,

apio, zanahoria. apio, zanahoria.

DIGESTION DE LOS ALIMENTOS

DIGESTIDIGESTIÓÓN DE LOS N DE LOS CARBOHIDRATOSCARBOHIDRATOS

BOCABOCA La digestión de los carbohidratos ocurre La digestión de los carbohidratos ocurre

en la boca y en el intestino delgado.en la boca y en el intestino delgado. Las glándulas salivales secretan Las glándulas salivales secretan α-α-

amilasa, la cual inicia la hidrólisis del amilasa, la cual inicia la hidrólisis del almidón .almidón .

Esta enzima es una endoglucosidasa que Esta enzima es una endoglucosidasa que hidroliza enlaces α(1-4) glucosídicos hidroliza enlaces α(1-4) glucosídicos internos, pero no ataca los enlaces α(1-6). internos, pero no ataca los enlaces α(1-6).

Da como productos finales maltosa, Da como productos finales maltosa, algo de glucosa y dextrinas límites.algo de glucosa y dextrinas límites.

• ESTESTÓÓMAGOMAGO

Cuando el bolo alimenticio llega al Cuando el bolo alimenticio llega al estómago y se impregna de ácido estómago y se impregna de ácido clorhídrico, la clorhídrico, la α-amilasa salival se α-amilasa salival se inactiva.inactiva.

INTESTINO DELGADOINTESTINO DELGADO La digestión de los carbohidratos La digestión de los carbohidratos

continua en el intestino delgado, continua en el intestino delgado, catalizada por la amilasa pancreática. catalizada por la amilasa pancreática.

La α-amilasa hidroliza el almidón a La α-amilasa hidroliza el almidón a maltosa, maltotriosa (trímero de maltosa, maltotriosa (trímero de glucosas unidas por dos enlaces α (1,4) glucosas unidas por dos enlaces α (1,4) glucosídicos) y oligosacáridos de unos glucosídicos) y oligosacáridos de unos 8 residuos de largo: 8 residuos de largo: DEXTRINAS.DEXTRINAS.

Las dextrinasasLas dextrinasas del intestino delgado del intestino delgado catalizan la hidrólisis de las dextrinas catalizan la hidrólisis de las dextrinas desde el extremo no reductor para desde el extremo no reductor para liberar glucosa.liberar glucosa.

Los disacáridos se hidrolizan en el Los disacáridos se hidrolizan en el borde en cepillo de la mucosa intestinal, borde en cepillo de la mucosa intestinal, mediante mediante α-D glucosidasas α-D glucosidasas específicas específicas (MALTASA y(MALTASA y SUCRASA)SUCRASA) Y Y ββ glucosidasa glucosidasa (LACTASA) . (LACTASA) .

sucrasa lactasa

fructosa

galactosa

Las disacaridasasLas disacaridasas, que incluyen a la , que incluyen a la maltasa, la isomaltasa, la sacarasa, maltasa, la isomaltasa, la sacarasa, la lactasa y la trehalasala lactasa y la trehalasa, actúan sobre , actúan sobre los carbohidratos más pequeños para los carbohidratos más pequeños para liberar monosacáridos de los sustratos liberar monosacáridos de los sustratos correspondientes.correspondientes.

La actividad de las disacaridasas La actividad de las disacaridasas (OLIGOSACARIDASAS)(OLIGOSACARIDASAS) es mayor es mayor en las primeras porciones del yeyuno en las primeras porciones del yeyuno que en el duodeno o en el íleon.que en el duodeno o en el íleon.

Los monosacáridos así formados Los monosacáridos así formados (galactosa, fructosa y glucosa)(galactosa, fructosa y glucosa) en la en la luz intestinal pasan al sistema porta, luz intestinal pasan al sistema porta, para dirigirse al hígado y después ser para dirigirse al hígado y después ser transportados a los diferentes tejidos transportados a los diferentes tejidos (cerebro: 100-200 g/día, eritrocitos, (cerebro: 100-200 g/día, eritrocitos, plaquetas, leucocitos y músculo: plaquetas, leucocitos y músculo: 50g/día, tejido adiposo y riñones 50g/día, tejido adiposo y riñones necesitan alrededor de 30-20 g/día.necesitan alrededor de 30-20 g/día.

La glucosa es utilizada por las células para: producir energía, almacenarse como glucógeno o transformarse en grasa.

ABSORCIABSORCIÓÓN INTESTINAL DE N INTESTINAL DE LOS CARBOHIDRATOSLOS CARBOHIDRATOS

El mecanismo por el cual se absorben los El mecanismo por el cual se absorben los azúcares en el intestino es complejo y no se azúcares en el intestino es complejo y no se conoce por completo.conoce por completo.

La mayoría de las La mayoría de las pentosaspentosas, atraviesan la , atraviesan la barrera intestinal mediante difusión simple.barrera intestinal mediante difusión simple.

La D-glucosa puede ser transportados en La D-glucosa puede ser transportados en contra de un gradiente de concentración, contra de un gradiente de concentración, las últimas cantidades de estos azúcares se las últimas cantidades de estos azúcares se absorben en el intestino a pesar de las absorben en el intestino a pesar de las concentraciones elevadas existentes en concentraciones elevadas existentes en sangre.sangre.

Existen tres clase principales de Existen tres clase principales de transporte de azúcares:transporte de azúcares:

a) a) Mecanismo facilitadoMecanismo facilitado (equilibrado) (equilibrado) estudiado en los eritrocitos.estudiado en los eritrocitos.

b) b) Sistemas sensibles a hormonasSistemas sensibles a hormonas:: músculo músculo y en el tejido adiposo.y en el tejido adiposo.

c) c) Sistemas de transporte acoplado al Sistemas de transporte acoplado al Na+:Na+: intestino y en los tejidos intestino y en los tejidos renales.renales.

TRANSPORTADORES DE TRANSPORTADORES DE GLUCOSAGLUCOSA

Se han descrito por lo menos 12 proteínas Se han descrito por lo menos 12 proteínas transportadoras de glucosa:transportadoras de glucosa: GLUT. GLUT.

Los Los GlutsGluts son una familia de proteínas son una familia de proteínas con una secuencia determinada, codificada con una secuencia determinada, codificada por diferentes genes. por diferentes genes.

Todos los Gluts tienen una estructura en Todos los Gluts tienen una estructura en común de 12 zonas hidrófobas que común de 12 zonas hidrófobas que permanecen en contacto con La membrana permanecen en contacto con La membrana de la célula, mientras que las terminaciones de la célula, mientras que las terminaciones amino en un extremo y carboxi en otro amino en un extremo y carboxi en otro extremo son intracitoplasmáticas.extremo son intracitoplasmáticas.

Otra familia, de tipos diferentes denominados GLUTS.

Movilizan moléculas de glucosa por difusión facilitada.

A través “poros o conductos específicos” mediados por GLUTS sin

gasto de ATP.

GLUTSGLUTS

Glut 1:Glut 1: se ha encontrado en el cerebro y en se ha encontrado en el cerebro y en los eritrocitos; actúa como una puerta en los eritrocitos; actúa como una puerta en la cual la proteína une al azúcar en la la cual la proteína une al azúcar en la superficie externa de la membrana y sufre superficie externa de la membrana y sufre un cambio conformacional que conduce al un cambio conformacional que conduce al azúcar hacia el interior de la célula, donde azúcar hacia el interior de la célula, donde se desune.se desune.

Glut 2 :Glut 2 : ( Km para la glucosa 15 mM ( Km para la glucosa 15 mM aproximadamente) es el transportador de aproximadamente) es el transportador de glucosa en hígado, riñón, intestino y glucosa en hígado, riñón, intestino y células Beta del páncreas.células Beta del páncreas.

El glut 1 y glut 2 se han hallado en El glut 1 y glut 2 se han hallado en cerebros de fetos de 10 a 21 cerebros de fetos de 10 a 21 semanas (etapas tempranas del semanas (etapas tempranas del desarrollo) con lo que se sugiere que desarrollo) con lo que se sugiere que interviene en el desarrollo del SNC interviene en el desarrollo del SNC

GLUT 4GLUT 4

Glut 4:Glut 4: Es la isoforma Es la isoforma dependiente de dependiente de insulina, presente en insulina, presente en el músculo y en las el músculo y en las células adiposas. La células adiposas. La insulina aumenta el insulina aumenta el número de número de transportadores en la transportadores en la membrana plasmática.membrana plasmática.

Glut 5:Glut 5: Se encuentra en el intestino Se encuentra en el intestino delgado en el lado arterial de la célula delgado en el lado arterial de la célula epitelial, y actúa conjuntamente con el epitelial, y actúa conjuntamente con el cotransportador de la glucosa y el sodio cotransportador de la glucosa y el sodio en el lado luminal.en el lado luminal.

Glut 1 y Glut 3Glut 1 y Glut 3: Están presentes en la : Están presentes en la membrana plasmáticas de casi todas las membrana plasmáticas de casi todas las células ( eritrocitos y encéfalo); Glut 1, células ( eritrocitos y encéfalo); Glut 1, tiene una afinidad elevada para la tiene una afinidad elevada para la glucosa (Km 2-5mM). GLUT 3 : glucosa (Km 2-5mM). GLUT 3 : neuronas.neuronas.

SGLT 1:SGLT 1:

Es un sistema específico de transporte Es un sistema específico de transporte dependiente de Na dependiente de Na + + para la D-glucosa y la D-para la D-glucosa y la D-galactosa, realiza el cotransporte activo de galactosa, realiza el cotransporte activo de estos azúcares junto con Naestos azúcares junto con Na+ desde la desde la superficie luminal de las células con borde en superficie luminal de las células con borde en cepillo.cepillo.

GLUT 7:

Se expresa en células del RE de hepatocitos. Función: está encargado del proceso de gliconeogénesis hepática ( similar a GLUTS en el hígado).

La glucosa entra a lascélulas del cuerpo a travésde transportadores GLUT.Son proteínas embebidasen las membranas celulares.Este proceso se llamaDIFUSION FACILITADA

La digestión de los disacáridos y la absorción de los azúcares se lleva a cabo en el borde en cepillo, principalmente en la región superior del yeyuno.

APLICACIÓN CLINICAAPLICACIÓN CLINICA Es cierto que mientras Es cierto que mientras

mas alto hay menos mas alto hay menos oxígeno?oxígeno?NO, NO, La concentración de La concentración de gases es la misma en la gases es la misma en la cima del Everest que a cima del Everest que a nivel del mar. Pero lo que nivel del mar. Pero lo que si cambia es la si cambia es la presión presión atmosféricaatmosférica. Porque . Porque mientras más se asciende, mientras más se asciende, hay menos atmósfera, y hay menos atmósfera, y por tanto menos fuerza por tanto menos fuerza que lleve el oxigeno hacia que lleve el oxigeno hacia los pulmones.los pulmones.

Vía Glicolítica y su relación con Vía Glicolítica y su relación con la alturala altura

La hipoxia es uno de los principales factores La hipoxia es uno de los principales factores ambientales que afectan la vida en la altura, ambientales que afectan la vida en la altura, para lo cual se han desarrollado cambios de para lo cual se han desarrollado cambios de adaptación en el organismo. adaptación en el organismo.

Si no hay OSi no hay O22, no hay combustión. Y si no hay , no hay combustión. Y si no hay combustión, no hay energía. Por lo que la combustión, no hay energía. Por lo que la capacidad física se deteriora entre un 2 y un capacidad física se deteriora entre un 2 y un 5% cada 300 mts. 5% cada 300 mts.

La vida en las grandes alturas está La vida en las grandes alturas está influenciada por diversos factores influenciada por diversos factores ambientales, como una menor presión ambientales, como una menor presión atmosférica, atmosférica, hipoxiahipoxia, frío, menor humedad, , frío, menor humedad, mayor exposición a radiaciones de diverso mayor exposición a radiaciones de diverso tipo, mayor estrés oxidativo .tipo, mayor estrés oxidativo .

El principal de estos factores es la hipoxia, El principal de estos factores es la hipoxia, ante la cual, el nativo de altura ha ante la cual, el nativo de altura ha desarrollado cambios adaptativos a nivel desarrollado cambios adaptativos a nivel antropométrico, pulmonar, antropométrico, pulmonar, hematológico,hematológico, cardiovascular y también metabólico para cardiovascular y también metabólico para asegurar una adecuada oferta de oxígeno a asegurar una adecuada oferta de oxígeno a nivel tisular. nivel tisular.

ACLIMATACION A LA ACLIMATACION A LA ALTURAALTURA

La aclimatación consiste en una serie La aclimatación consiste en una serie integrada de respuesta que restablecen integrada de respuesta que restablecen gradualmente la oxigenación tisular a gradualmente la oxigenación tisular a niveles normales.niveles normales.

Características de la aclimatación:Características de la aclimatación:

1.- Hiperventilación (alcalosis persistente)1.- Hiperventilación (alcalosis persistente)

2.- Aumento del gasto cardíaco.2.- Aumento del gasto cardíaco.

3.-3.- Aumento de la masa de eritrocitos.Aumento de la masa de eritrocitos.

4.- Aumento de la tolerancia al trabajo 4.- Aumento de la tolerancia al trabajo anaeróbico.anaeróbico.

Cambios Metabólicos en la Cambios Metabólicos en la alturaaltura

A nivel metabólico, se ha descrito una A nivel metabólico, se ha descrito una menor glicemia de ayuno, con niveles menor glicemia de ayuno, con niveles similares de insulina y glucagon, que a similares de insulina y glucagon, que a nivel del mar. nivel del mar.

In vitro, la hipoxia estimula la In vitro, la hipoxia estimula la incorporación de glucosa al músculo.incorporación de glucosa al músculo.

METABOLISMO DELERITROCITO

Cuando los reticulocitos salen de la médula ósea pierden el núcleo y mitocondrias y se transforman en eritrocitos.

Los eritrocitos obtienen su energía mediante la glicólisis anaeróbica.

La glicólisis en los eritrocitos presenta la peculiaridad del ciclo Rapoport-Luebering, formándose el 2,3 BPGlicerato, que regula

la afinidad de la Hb por el O2 .

METABOLISMO DELERITROCITO

Cerca del 20% de la glucosa Cerca del 20% de la glucosa metabolizada por los eritrocitos es a metabolizada por los eritrocitos es a través del 2,3-bifosfoglicerato.través del 2,3-bifosfoglicerato.

Esta desviación disminuye el Esta desviación disminuye el rendimiento del ATP, que se requiere rendimiento del ATP, que se requiere para el funcionamiento de la bomba para el funcionamiento de la bomba de sodio- potasio, que permite de sodio- potasio, que permite mantener la forma bicóncava de los mantener la forma bicóncava de los eritrocitos.eritrocitos.

VIA GLICOLITICA EN VIA GLICOLITICA EN ERITROCITOSERITROCITOS

1.1. Cuál es el rol del 2,3 BiPGlicerato cuando Cuál es el rol del 2,3 BiPGlicerato cuando se une a la hemoglobina?se une a la hemoglobina?

2.2. Qué funciones cumplen el ATP, NADPH y Qué funciones cumplen el ATP, NADPH y el Glutation reducido , sintetizados el Glutation reducido , sintetizados durante la oxidación de la glucosa en los durante la oxidación de la glucosa en los eritrocitos?eritrocitos?

3.3. De que manera sería afectado el De que manera sería afectado el metabolismo de la glucosa en los metabolismo de la glucosa en los eritrocitos cuando persona sube a las eritrocitos cuando persona sube a las grandes alturas? grandes alturas?

PREGUNTAS

Aclimatación a hipoxia

•Aumenta la actividad del Factor Induciblepor la Hipoxia (HIF)•Mejora la producción de eritropoyetina(EPO), aumenta la concentración de HB, mejora el hematocrito.

•Aumentan los niveles de 2,3 BPG, favorece la oxigenación de los tejidos•Mejora el estado inmunológico. •Mejoran los índices bioquímicos sanguíneos. •Adaptación del sistema cardiovascular dando como resultado: Disminución de la frecuencia cardíacay de la presión arterial.•Adaptación del sistema respiratorio dando por resultado: Mejora de la capacidad pulmonar. Incremento de la respuesta ventilatoriafrente a la hipoxia.

ROL FISIOLÓPGICO DEL 2,3 ROL FISIOLÓPGICO DEL 2,3 BIFOSFOGLICERATOBIFOSFOGLICERATO

Cuando hay mucho ácido 2,3-Cuando hay mucho ácido 2,3-bifosfoglicéríco, la hemoglobina bifosfoglicéríco, la hemoglobina disminuye su afinidad por el O2, por lo disminuye su afinidad por el O2, por lo que se despega con mayor facilidad.que se despega con mayor facilidad.

Y el oxígeno llega con mayor facilidad Y el oxígeno llega con mayor facilidad a los tejidos.a los tejidos.

La concentración de 2,3 BPG se La concentración de 2,3 BPG se incrementa en respuesta a : hipoxia incrementa en respuesta a : hipoxia crónica, anemia crónica y grandes crónica, anemia crónica y grandes alturas.alturas.

VELOCIDAD DE ABSORCION DE LA GLUCOSAVELOCIDAD DE ABSORCION DE LA GLUCOSA

No requiere insulina para que la Glucosa sanguínea atraviese No requiere insulina para que la Glucosa sanguínea atraviese la membrana celular de las células hepáticas.la membrana celular de las células hepáticas.

Músculo y Tejido Adiposo Músculo y Tejido Adiposo Glut 4Glut 4 DependienteDependientede Insulinade Insulina

InsulinaInsulina Hígado Hígado Estimula la síntesis de GlucoquinasaEstimula la síntesis de GlucoquinasaInanición y Diabetes (GKInanición y Diabetes (GK))

UTILIZACION DE LA D-GLUCOSAUTILIZACION DE LA D-GLUCOSA

La cantidad de azúcares absorbidos es de 1 g/Kg de peso corporalLa cantidad de azúcares absorbidos es de 1 g/Kg de peso corporalpor hora aproximadamente.por hora aproximadamente.

En el período de 30 - 60 min. después de la comida, se alcanza En el período de 30 - 60 min. después de la comida, se alcanza habitualmente un nivel máximo de cerca de 130 mg/dL (7.2 mmol/L) habitualmente un nivel máximo de cerca de 130 mg/dL (7.2 mmol/L) que disminuye en 2 - 2:30 horas a 70 mg/dL (3.9 - 5.0 mmol/L) que disminuye en 2 - 2:30 horas a 70 mg/dL (3.9 - 5.0 mmol/L) aproximadamente.aproximadamente.

UTILIZACION DE LA GLUCOSA SANGUINEAUTILIZACION DE LA GLUCOSA SANGUINEAPOR LOS TEJIDOSPOR LOS TEJIDOS

Membrana celularMembrana celular de las células musculares (Glut 4)de las células musculares (Glut 4) y los adipocitosy los adipocitos

Se almacenaSe almacena GlucosaGlucosa Glucosa Glucosa el Glucógenoel Glucógeno

Glucosa-1-PGlucosa-1-P

insulinainsulina Glucosa-6-PGlucosa-6-P

Glucólisis Glucólisis

GlucosaGlucosa Glucosa Glucosa

Membrana CelularMembrana Celular de células hepáticas (No Insulina)de células hepáticas (No Insulina)

Estimulación

Estimulación

Inducción de novo

Inducción de novode la biosíntesis de

de la biosíntesis de

Glucoquinasa

Glucoquinasa

Hexoquinasa

Hexoquinasa

Enzima Constitutiva

Enzima Constitutiva

Hexoquinasa

Hexoquinasa

Enzima C

onstitutiv

a

Enzima C

onstitutiv

aGlucoquinasa

Glucoquinasa

Enzima In

ducida

Enzima In

ducida

En la ausencia del oxígeno, la respiración consiste de dos caminos metabólicos: glicólisis y fermentación. Ambos se efectúan en el citosol.

DESTINO DE LOS CARBOHIDRATOS DE LA DIETADESTINO DE LOS CARBOHIDRATOS DE LA DIETA

1. Glicólisis Anaeróbica (Láctato)1. Glicólisis Anaeróbica (Láctato)

2. Glicólisis Aeróbica (Piruvato2. Glicólisis Aeróbica (Piruvato Acetil CoA)Acetil CoA)

3. Vías Catabólicas Alternativas:3. Vías Catabólicas Alternativas:

- Vía de las Pentosas- Vía de las Pentosas

- Vía del Acido D-Glucorónico- Vía del Acido D-Glucorónico

4. Glucógenesis - Glucogenólisis4. Glucógenesis - Glucogenólisis

5. Neoglucogénesis5. Neoglucogénesis

6. Distribución de Glucosa a diferentes tejidos.6. Distribución de Glucosa a diferentes tejidos.

7. Controlar la homeostasis de la Glucosa7. Controlar la homeostasis de la Glucosa

GLUCOLISISGLUCOLISIS

““VIA DE EMBDEN - MEYERHOFF - PARNAS”VIA DE EMBDEN - MEYERHOFF - PARNAS”

IMPORTANCIA:IMPORTANCIA:

Es un proceso en el cual la Glucosa es transformadaEs un proceso en el cual la Glucosa es transformada

enzimáticamente en dos Piruvatos.enzimáticamente en dos Piruvatos.

1. Es una secuencia primaria del metabolismo de la Glucosa1. Es una secuencia primaria del metabolismo de la Glucosa en todas las células.en todas las células.

2. Es una vía oxidativa que no requiere de oxígeno:2. Es una vía oxidativa que no requiere de oxígeno: - Glicólisis Anaeróbica.- Glicólisis Anaeróbica.

3. En ambas rutas: 3. En ambas rutas: - Aeróbica o Anaeróbica.- Aeróbica o Anaeróbica.

- Se genera energía : ATP.- Se genera energía : ATP.

1. ESTADIO DE PREPARACION - ACTIVACION:1. ESTADIO DE PREPARACION - ACTIVACION:

* * La reacción es irreversible.La reacción es irreversible.

* La Hexoquinasa es una enzima alostérica y es fuertemente inhibida * La Hexoquinasa es una enzima alostérica y es fuertemente inhibida

por su producto G 6P y ATP, es activada por el ADP.por su producto G 6P y ATP, es activada por el ADP.

* La Hexoquinasa tiene un Km bajo para la Glucosa y otros azúcares* La Hexoquinasa tiene un Km bajo para la Glucosa y otros azúcares

< 0.1 mM.< 0.1 mM.

* La Glucoquinasa es una isoenzima de la Hexoquinasa, esta enzima es* La Glucoquinasa es una isoenzima de la Hexoquinasa, esta enzima es

específica para la Glucosa y tiene un Km alto, es inducible, seespecífica para la Glucosa y tiene un Km alto, es inducible, se

incrementa su síntesis, probablemente en respuesta a la secreción deincrementa su síntesis, probablemente en respuesta a la secreción de

Insulina. Km ~10 mM.Insulina. Km ~10 mM.

+ ATP + ADP+ ATP + ADPHexoquinasaHexoquinasa

MgMg+2+2

D-Glucosa D-Glucosa-6-fosfato

HEXOQUINASAHEXOQUINASA

* * Cataliza una reacción irreversible.Cataliza una reacción irreversible.

* Es una enzima alostérica.* Es una enzima alostérica.

* Es inhibida por su producto G 6P, ATP.* Es inhibida por su producto G 6P, ATP.

* Es activada por ADP.* Es activada por ADP.

* Presenta 4 isoenzimas:* Presenta 4 isoenzimas:

I (A)I (A) Se diferencian por su comportamientoSe diferencian por su comportamiento

II (B)II (B) antigénico, su distribución tisular, y suantigénico, su distribución tisular, y su

III (C)III (C) afinidad y especificidad por el sustratoafinidad y especificidad por el sustrato

IV (D)IV (D)

** I, II y III, son proteínas dímeras, tienen un peso molecular de 100,00I, II y III, son proteínas dímeras, tienen un peso molecular de 100,00

daltons, ampliamente distribuidas en la mayor parte de los tejidos.daltons, ampliamente distribuidas en la mayor parte de los tejidos.

* Fosforilan otros monosacáridos: D-Fructosa, D-Manosa y* Fosforilan otros monosacáridos: D-Fructosa, D-Manosa y

D-Glucosamina.D-Glucosamina.

* IV Proteína monomérica, peso molecular 58,000 daltons.* IV Proteína monomérica, peso molecular 58,000 daltons.

Hígado, Páncreas.Hígado, Páncreas.

No fosforila otros monosacáridos, solo Glucosa.No fosforila otros monosacáridos, solo Glucosa.

Es inducible, se incrementa su síntesis en respuesta a la secreciónEs inducible, se incrementa su síntesis en respuesta a la secreción

de Insulina.de Insulina.

Hexoquinasa I:Hexoquinasa I: Cerebro, Hígado, Riñón y Pulmón Cerebro, Hígado, Riñón y Pulmón

Su actividad no depende de InsulinaSu actividad no depende de Insulina

Km ~ 40 -170 Km ~ 40 -170 MM

Hexoquinasa II: Músculo Esquelético, Tejido Cardiaco, HígadoHexoquinasa II: Músculo Esquelético, Tejido Cardiaco, Hígado

Su actividad se incrementa con la InsulinaSu actividad se incrementa con la Insulina

Hexoquinasa III: Mayoría de tejidosHexoquinasa III: Mayoría de tejidos

Hexoquinasa IV: GlucoquinasaHexoquinasa IV: Glucoquinasa

Hígado, PáncreasHígado, Páncreas

Su actividad es incrementada con la InsulinaSu actividad es incrementada con la Insulina

HEXOQUINASAHEXOQUINASA

* * La reacción es catalizada por la Fosfoglucoisomerasa.La reacción es catalizada por la Fosfoglucoisomerasa.

* En esta etapa, se prepara al C* En esta etapa, se prepara al C11 para ser fosforilado para ser fosforilado

(grupo carbonilo migra del C(grupo carbonilo migra del C11 al C al C22))

D-Glucosa-6-fosfato D-Fructosa-6-fosfato

EnodiolEnodiol

(Enzima-Unida)(Enzima-Unida)

* * La reacción es irreversibleLa reacción es irreversible

* Es catalizada por la Fosfofructoquinasa (FFK-I).* Es catalizada por la Fosfofructoquinasa (FFK-I).

* La FFK-I es una enzima alostérica, es activada por la F6P, AMP,* La FFK-I es una enzima alostérica, es activada por la F6P, AMP,

y en el hígado sólo es activada por la F2,6 BiP.y en el hígado sólo es activada por la F2,6 BiP.

* La FFK-I es inhibida por el ATP y el Citrato.* La FFK-I es inhibida por el ATP y el Citrato.

* La activación de la FFK-I promueve la Glicólisis y la generación de* La activación de la FFK-I promueve la Glicólisis y la generación de

ATP.ATP.

+ ATP + ADP+ ATP + ADPFFK-IFFK-I

MgMg+2+2

D-Fructosa-6-fosfato D-Fructosa-1,6-fosfato

CARGA ENERGETICA - ADENILICACARGA ENERGETICA - ADENILICA

En condiciones energéticas celulares, son los que disminuyen los En condiciones energéticas celulares, son los que disminuyen los

niveles de ATP, se producen en activación de la FFK-I y Piruvato niveles de ATP, se producen en activación de la FFK-I y Piruvato

Quinasa, lo cual traería como consecuencia la activación de la Quinasa, lo cual traería como consecuencia la activación de la

Glucólisis.Glucólisis.

La Carga Adenílica mide la concentración relativa de compuestos La Carga Adenílica mide la concentración relativa de compuestos

de Adenilato Fosfato de alta energía a la concentración total de de Adenilato Fosfato de alta energía a la concentración total de

Nucleótidos de Adenina.Nucleótidos de Adenina.

Carga Adenílica =Carga Adenílica = [ATP] + 1/2 [ATP] [ATP] + 1/2 [ATP]

[AMP] + [ADP] + [ATP][AMP] + [ADP] + [ATP]

00 - 1- 1Si sólo contiene ATP = 1 Si sólo contiene ATP = 1 (0,82)(0,82)Si solo existe ADP = 0.5Si solo existe ADP = 0.5

Rango Fisiológico = 0.6 -0.9Rango Fisiológico = 0.6 -0.9

REGULACION ALOSTERICAREGULACION ALOSTERICADE LA FOSFOFRUCTOQUINASA DE LA FOSFOFRUCTOQUINASA (FFK - I)(FFK - I)

ACTIVADORES INHIBIDORESACTIVADORES INHIBIDORES

AMPAMP ATPATP

Fructosa 2,6 BiFosfatoFructosa 2,6 BiFosfato CitratoCitrato

ACTIVADORES INHIBIDORESACTIVADORES INHIBIDORES

AMPAMP ATPATP

Fructosa 2,6 BiFosfatoFructosa 2,6 BiFosfato CitratoCitrato

2. ESTADIO DE PARTICION:2. ESTADIO DE PARTICION:

AldolasaAldolasa

D-Fructosa-1,6-fosfatoF1,6 BiP

Gliceraldehído-3-PGliceraldehído-3-P

G3PG3P

Dihidroxiacetona FosfatoDihidroxiacetona Fosfato

DHAPDHAP

Gliceraldehído-3-PGliceraldehído-3-P

G3PG3P

Dihidroxiacetona FosfatoDihidroxiacetona Fosfato

DHAPDHAP

Triosa Fosfato Triosa Fosfato

IsomerasaIsomerasa

3. ESTAPA OXIDO-REDUCCION-FOSFORILACION:3. ESTAPA OXIDO-REDUCCION-FOSFORILACION:

* * Se produce una reacción de fosforilación, ocurre a expensas de Pi.Se produce una reacción de fosforilación, ocurre a expensas de Pi.

* La reacción genera un intermediario de alto nivel energético.* La reacción genera un intermediario de alto nivel energético.

+ + NAD NAD++ ++ NADH NADH

Pi HPi H ++

Gliceraldehído 3-PGliceraldehído 3-P

DeshidrogenasaDeshidrogenasa

Gliceraldehído-3-PGliceraldehído-3-P 1,3 Bifosfoglicerato 1,3 Bifosfoglicerato

+ + ADP ADP ++ ATP ATP

MgMg+2+2

Fosfoglicerato Fosfoglicerato

KinasaKinasa1,3 Bifosfoglicerato1,3 Bifosfoglicerato 3-Fosfoglicerato 3-Fosfoglicerato

3-Fosfoglicerato3-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato 2-Fosfoglicerato

Fosfoglicerato Fosfoglicerato

MutasaMutasa

EnolasaEnolasa

MgMg+2+2

Fosfoenol PiruvatoFosfoenol Piruvato Piruvato Piruvato

Piruvato KinasaPiruvato Kinasa

2-Fosfoglicerato2-Fosfoglicerato Fosfoenol Piruvato Fosfoenol Piruvato

+ + ADP ADP ++ ATPATP

MgMg+2+2

Piruvato Quinasa: Piruvato Quinasa: 3 Isoenzimas.3 Isoenzimas.M (Músculo, Cerebro).M (Músculo, Cerebro).L (Hígado, Riñón).L (Hígado, Riñón).A = K = MA = K = M22 (mayoría de tejidos). (mayoría de tejidos).

Riñón, Tejido Adiposo y el Pulmón.Riñón, Tejido Adiposo y el Pulmón.

Piruvato Quinasa FosforiladaPiruvato Quinasa Fosforilada(menos activa)(menos activa)

BAJA GLICEMIABAJA GLICEMIA

Piruvato Quinasa DesfosforiladaPiruvato Quinasa Desfosforilada(más activa)(más activa)

HH22OO

PiPi

ADPADP

ATPATP

-- ++

Fosfoenol Piruvato + ADPFosfoenol Piruvato + ADP Piruvato + ATPPiruvato + ATP

Fructosa 1,6 Bi PFructosa 1,6 Bi P ATPATPAlaninaAlanina

+ -+ -

ETAPAS DE LA GLICOLISISETAPAS DE LA GLICOLISIS

La Glucólisis la podemos dividir en tres etapas:La Glucólisis la podemos dividir en tres etapas:

I. ETAPA DE PREPARACION O DE ACTIVACION:I. ETAPA DE PREPARACION O DE ACTIVACION:

D-Glucosa + 2 ATP D-Glucosa + 2 ATP D-Fructosa 1,6 Bi P + 2 ADPD-Fructosa 1,6 Bi P + 2 ADP

II. ETAPA DE PARTICION (Ruptura de la hexosa bifosfato)II. ETAPA DE PARTICION (Ruptura de la hexosa bifosfato)

D-Fructosa 1, 6 Bi PD-Fructosa 1, 6 Bi P 2 D-Gliceraldhido 3 P 2 D-Gliceraldhido 3 P

III. ETAPA DE OXIDO-REDUCCION Y FOSFORILACIONIII. ETAPA DE OXIDO-REDUCCION Y FOSFORILACION

2 D-Gliceraldhido 3 P + 4 ADP + 2 Pi + 2 NAD2 D-Gliceraldhido 3 P + 4 ADP + 2 Pi + 2 NAD++

2 Piruvato + 4 ATP + 2 NADH + 2 H2 Piruvato + 4 ATP + 2 NADH + 2 H++

SUMA: SUMA: D-Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NADD-Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD++

2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H++

BALANCE ENERGETICO EN LA GLICOLISISBALANCE ENERGETICO EN LA GLICOLISIS

REACCIÓNREACCIÓN Cambio del ATP Cambio del ATP

GlucosaGlucosa Glucosa 6 PGlucosa 6 P - 1 - 1

Fructosa 6-PFructosa 6-P Fructosa 1,6 BiPFructosa 1,6 BiP - 1 - 1

2 (1,3 BiP Glicerato)2 (1,3 BiP Glicerato) 2 (3 P Glicerato)2 (3 P Glicerato) + 2 + 2

2 (Fosfoenol Piruvato)2 (Fosfoenol Piruvato) 2 (Piruvato)2 (Piruvato) + 2 + 2

Neto + 2Neto + 2

Se forma en los eritrocitos

CONTROL METABOLICOCONTROL METABOLICO

Derivados de Adenilato:Derivados de Adenilato:

AMP, ADP y ATPAMP, ADP y ATP

Carga de Energía:Carga de Energía:

Una célula en un estado de alto consumo energía, se caracterizaUna célula en un estado de alto consumo energía, se caracteriza

por la presencia de altas concentraciones de ADP y AMP y bajapor la presencia de altas concentraciones de ADP y AMP y baja

concentración de ATP, el retorno al estado de reposo se caracterizaconcentración de ATP, el retorno al estado de reposo se caracteriza

por baja concentración de ADP y AMP y una alta concentración depor baja concentración de ADP y AMP y una alta concentración de

ATP.ATP.

REGULACION DE LA GLUCOLISISREGULACION DE LA GLUCOLISIS

11. Disponibilidad de los Sustratos:. Disponibilidad de los Sustratos:

D-Glucosa, D-Glucosa 6-P, D-Glucosa 1-P, ADP, Pi, NADD-Glucosa, D-Glucosa 6-P, D-Glucosa 1-P, ADP, Pi, NAD++

2. Oxidación - Reducción Celular:2. Oxidación - Reducción Celular:

Es un proceso oxidativo, esta controlado en parte por: Es un proceso oxidativo, esta controlado en parte por:

NADNAD+ + / NADH + H/ NADH + H++ Piruvato / LactatoPiruvato / Lactato

3. Actividad Enzimática:3. Actividad Enzimática:

HexoquinasaHexoquinasa

FFK-I Regulada por Carga Energética y HormonalFFK-I Regulada por Carga Energética y Hormonal

Piruvato QuinasaPiruvato Quinasa

Regulación de la glicólisis: hexoquinasa

• Corresponde al típico caso de la primera enzima de una vía

• La enzima es inhibida por fructosa-6-fosfato

Regulación de la glicólisis: fosfofructoquinasa-1

•Cuando la [ATP] es alta (y por lo tanto se esta produciendo ATP más rápido de lo que se gasta) el ATP inhibe a la enzima uniéndose a un sitio diferente al sitio activo (regulación alostérica). Esto produce un cambio estructural en la enzima, que baja fuertemente su afinidad por fructosa-6-fosfato.

• El citrato (forma ionizada del ácido cítrico), también inhibe alostéricamente a la PFK-1.

• El tercer regulador alostérico de esta enzima es la fructosa-2,6-bisfosfato, que activa fuertemente a esta enzima.

Glicólisis: destinos del piruvato

Fermentación láctica

• Ocurre en condiciones ANAERÓBICAS.

• En algunos tejidos también se produce lactato en condiciones aeróbicas (retina, cerebro, eritrocitos).

• Algunos microorganismos fermentan glucosa hasta lactato. Y ciertos lactobacilos fermentan la lactosa hasta acido láctico. La desnaturación de la caseína y otras proteínas de la leche por la baja en el pH (ácido) hace que estas precipiten. Esto es la base para hacer queso o yogurt.

GlucosaGlucosa

F 1,6 BiPF 1,6 BiP

G 3P DHG 3P DH

G 3P DHAP Fosfato de GlicerolG 3P DHAP Fosfato de Glicerol Acil Gliceroles Acil Gliceroles

NADH + HNADH + H++ NAD NAD++

Hexosa Hexosa Piruvato Piruvato Acetil CoA Acetil CoA Síntesis de AcilSíntesis de Acil

GlicerolesGliceroles

Convergencia de distintos azúcares en la glicólisis

Glucose

Glucose-6-P

Pyruvate

Hexokinase

PentosePhosphateShunt

glycolysis

Glc-1- phosphate

glycogen

Cytosol - anaerobic

Pyruvatecytosol

Aceytl CoAmitochondria (aerobic)

Krebscycle

Reducingequivalents

OxidativePhosphorylation(ATP)

AMINOACIDS

FATTY ACIDS