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METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS.
GLUCOLISIS/GLUCONEOGENESIS




                                     Univ. Andrea Méndez
                                     Univ. Lino Nava
                                     Univ. Andres Montenegro
                                Alguna duda escribir a asmc92@gmail.com
OBJETIVOS
- Describir la secuencia de pasos que componen cada
  vía metabólica
- Identificar las enzimas regulables y los mecanismos
regulatorios

- Enumerar las hormonas que participan en la regulación
de las vias y describir los correspondientes
mecanismos
GLUCOLISIS
 La glucólisis es la vía principal para la utilización de la
 glucosa y se lleva a cabo en el citosol de todas las
 células.

 Es una vía única, dado que puede utilizar oxigeno si
 esta disponible (aerobia) o funcionar en su ausencia
 total (anaerobia)
GLUCÓLISIS AERÓBICA Y ANAERÓBICA

             GLUCOLISIS                PDH
D- Glucosa                2 Piruvato             2-Acetil Co A

                                 2 CO2
                                                Ciclo de
        2 Lactato
                                                 Krebs


                                                           4 CO2

         No se requiere O2         Se requiere O2 para reoxidar las
                                   coenzimas reducidas producidas
                                    en la reacción de la PDH y en el
                                    ciclo de Krebs
GLUCÓLISIS: BALANCE GLOBAL




      Glucosa                          Piruvato         Piruvato


Glucosa + 2 ADP + 2 NAD+ + 2 Pi ——> 2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+
FOSFORILACIÓN DE LA GLUCOSA




                 Glucoquinasa
                 Hexoquinasa




   Glucosa                      Glucosa 6 P


Consumo de ATP
GLUCOQUINASA Y HEXOQUINASA

                    Glucosa                Glucosa 6 P

                          ATP        ADP

                       Glucoquinasa                Hexoquinasa
Parámetros cinéticos
             KM            Alto: 10 mM              Baja, <100 µM
             Vmax          Alta                     Baja

Distribución celular Hígado, células β páncreas   Mayoría de los tejidos
Regulación
   A corto tiempo      Por cambios en la          Inhibida por glucosa 6P
                       concentración de glucosa
   A largo tiempo      Inducida por insulina      Constitutiva
ISOMERIZACIÓN DE LA GLUCOSA 6 P
        A FRUCTOSA 6 P




               Fosfoglucoisomerasa
 Glucosa 6 P                         Fructosa 6 P
FOSFORILACIÓN DE LA FRUCTOSA 6 P
          A FRUCTOSA 1, 6 DI- P




                 Fosfofructoquinasa I
Fructosa 6 P                            Fructosa 1, 6 bi P


Consumo de ATP
FRUCTOSA 2,6 DI P: EFECTOR ALOSTÉRICO DE LA FRUCTOSA 1,6 DI P



                     FOSFOFRUCTOQUINASA I

      FRUCTOSA 6 P                          FRUCTOSA 1,6 DI - P


                      ATP          ADP
                              +


ATP

       ADP


                        FRUCTOSA 2,6 DI P
REGULACIÓN ALOSTÉRICA DE LA ENZIMA
         FOSFOFRUCTOQUINASA I



                  ATP   ADP


FRUCTOSA 6 P                    FRUCTOSA 1,6 BI - P


                                   Regulación coordinada
                                   Con la gluconeogénesis
      ATP


            CITRATO      AMP, ADP FRUCTOSA 2,6 DI P
FORMACIÓN DE TRIOSAS FOSFATO




                Aldolasa




Fructosa 1, 6 bi P     Dihidroxiacetona P   Gliceraldehído 3 P
                             (DHAP)               (G3P)
INTERCONVERSIÓN DE TRIOSAS




              Triosa fosfato isomerasa

Dihidroxiacetona P                 Gliceraldehído 3 P
      (DHAP)                             (G3P)
OXIDACIÓN DEL GLICERALDEHÍDO 3 P Y FORMACIÓN
            DE 1,3 DI P GLICERATO




                       NAD   NADH + H+




                       Gliceraldehído 3P
 Gliceraldehído 3 PF                       1,3 Di-P Glicerato
                        deshidrogenasa
       (G3P)
OXIDACIÓN DEL GLICERALDEHÍDO 3 P Y FORMACIÓN
            DE 1,3 DI P GLICERATO


                   NAD+       NADH + H+


  1) Gliceraldehído 3 P             Acido Glicérico

             O                                O
         C                                C
             H                                OH


                        O
   2) Acido Glicérico + P O                   1,3 Di P Glicerato

             O            O                              O
        C                                           C
             OH                                          O-Pi
FORMACIÓN DE ATP A PARTIR DE 1,3 DI P GLICERATO




                             Fosfoglicerato
                                quinasa

                 ADENOSINA
                                   Mg2+
                                                              ADENOSINA


   1,3 di P Glicerato   ADP                   3 P Glicerato       ATP




                              Fosfoglicerato
                                 quinasa
     1,3 di P Glicerato + ADP                   3 P Glicerato +   ATP
CONVERSION DE 3P GLICERATO A 2 P GLICERATO



                    Fosfoglicerato
                       mutasa


                          Mg2+


    3 P Glicerato                    2 P Glicerato
FORMACIÓN DE P-ENOLPIRUVATO




                     Enolasa

    2- P Glicerato             P Enol piruvato
2
FORMACION DE PIRUVATO




                            Mg 2+
P enolpiruvato + ADP                      Enolpiruvato
                       Piruvato Quinasa                  Adenosina


                                                            ATP

                            ADP     ATP


          P Enol piruvato                 Enolpiruvato
                        Piruvato Quinasa
REGULACIÓN ALOSTÉRICA DE LA
  ENZIMA PIRUVATO QUINASA


       ADP         ATP


 PEP                         PIRUVATO
       Piruvato quinasa




ATP
                          Fructosa 1,6 bi fosfatasa

         ALANINA
REGULACIÓN COVALENTE DE LA PIRUVATO QUINASA (L)




                 Piruvato Quinasa -OH

    ATP                                       Pi
                     ACTIVA

  Proteína                               Proteína
  quinasa                                fosfatasa

 ADP                 INACTIVA
                                            H2O
                 Piruvato Quinasa -O-P
FORMACIÓN DE PIRUVATO




               Reacción espontánea

Enolpiruvato                           Piruvato
(forma enol)                         (Forma ceto)
FORMACIÓN DE LACTATO




           NADH + H+    NAD+




                 Lactato
              deshidrogenasa
Piruvato                       Lactato
DESTINO DEL NADH PRODUCIDO EN LA GLUCÓLISIS



GLUCOSA             GLICERALDEHÍDO 3 P        1, 3 DI P GLICERATO




½ O2   2H+                          NAD+   NADH+ H


          CADENA DE
        TRANSPORTE DE e
                             LACTATO           PIRUVATO

H2O          ATP
REACCIONES DE LA GLUCOLISIS
          ATP ADP                                   ATP ADP
                                                          ADP
 Glucosa         Glucosa 6 P             Fructosa 6 P        Fructosa 1, 6 di P

    ∆G°= -4,0 Kcal/mol     ∆G°=+ 0,4 Kcal/mol      ∆      G°= -3,4 Kcal/mol

                                                                              ∆G°= +5,73 Kcal/mol



                                           Dihidroxiacetona P                  Gliceraldehído 3P
                                                        ∆G°=1,83 Kcal/ mol

                                                                              NAD             Pi
                                                          ∆G°=1,5 Kcal/mol
          Lactato
                                                                    NADH + H

NADH +H                                                                       1,3 di P Glicerato

                                                                          ADP
   NAD                                                   ∆G°=-4,5 Kcal/mol
                     ATP   ADP
                                                                              ATP
          Piruvato             P- Enol piruvato         2 P Glicerato               3 P Glicerato
                ∆G°= - 7,5 Kcal/mol         ∆G°=0,44 Kcal/mol      ∆G°=1,06 Kcal/mol
Glucolisis y gluconeogenesis
GLUCONEOGENESIS
 La gluconeogénesis es el termino que se utiliza para
 incluir todos los mecanismos y vías responsables de
 convertir otras sustancias diferentes de los
 carbohidratos a glucosa

 La gluconeogénesis cubre las necesidades corporales
 de glucosa cuando el carbohidrato no esta disponible
 en cantidades suficientes en la alimentación.
Sustratos Gluconeogenicos



   ORIGEN                            SUSTRATO

Hidrólisis de triacilgliceridos      Glicerol

Transaminación de aminoácidos        Piruvato

Glucólisis anaeróbica (Ej. Glóbulo   Lactato
Rojo)

Catabolismo de aminoácidos           Aminoácidos glucogénicos como
                                     Alanina, Glutamina, Aspartato
                                     y otros

      Los ácidos grasos de cadena par NO son sustratos
      gluconeogénicos
REACCION CATALIZADA POR LA PIRUVATO CARBOXILASA


                                                        O
                                                  C
                                                      O-
      CH3                                         CH2
                         PIRUVATO CARBOXILASA
      C        O                                  C     O
            O                  Mg2+                     O
      C                   Biotina                 C
                                 ATP   ADP + Pi
          O-                                          O-
                   CO2

    Piruvato                                      oxaloacetato
REGULACIÓN DE LA PIRUVATO CARBOXILASA
CONVERSIÓN DE OXALOACETATO A MALATO




         O                                  O
   C                                  C
               NADH + H+   NAD   +
       O-                                  O-
   CH2                                CH2

   C     O                       HO   CH
         O                                  O
   C                                  C
       O-                                  O-

Oxaloacetato                          Malato
REACCIÓN CATALIZADA POR LA ENZIMA
 FOSFOENOLPIRUVATO CARBOXIQUINASA


         O
   C
       O-
   CH2         FOSFOENOLPIRUVATO     CH2
                 CARBOXIQUINASA

   C     O                           C     O   P
         O                                 O
   C                                 C
               GTP   GDP                 O-
       O-
                            CO2
Oxaloacetato                       Fosfoenolpiruvato
REACCIÓN CATALIZADA POR LA ENZIMA
    FRUCTOSA 1,6 BI FOSFATASA



      FRUCTOSA 1, 6 BI FOSFATASA




            H2O     Pi
REGULACIÓN DE FRUCTOSA 1,6 BI FOSFATASA
       POR FRUCTOSA 2,6 BI FOSFATO



                 FRUCTOSA 1,6 BI FOSFATASA


FRUCTOSA 1,6 BI FOSFATO               FRUCTOSA 6 P


                  H2O
                                 Pi


                   FRUCTOSA 2,6 BI P
REACCIÓN CATALIZADA POR LA ENZIMA
        GLUCOSA 6 FOSFATASA




          -P
               GLUCOSA 6 FOSFATASA




                    H2O   Pi

Glucosa 6 Fosfato                    Glucosa
BALANCE ENERGÉTICO DE LA GLUCONEOGÉNESIS
             A PARTIR DE PIRUVATO




2 Pi + 6 ATP + 2 NADH + 4 H2O   GLUCOSA + 6 ADP + 6 Pi + 2 NAD+
Glucolisis y gluconeogenesis
Glucosa
                                        ATP

                                    AD
                                    P
                          Glucosa 6 P


                          Fructosa 6 P
F2,6 bi P                           ATP         Pi, F2,6 biP, AMP
            Pi
AMP                                  AD         ATP, citrato, H+
            H2O                      P
                       Fructosa 1,6 bi P

GTP GDP
             CO2
                       P-enolpiruvato
                                         ADP
   ADP + Pi
                  ATP CO2
                                         ATP       ATP, alanina
   OA                   Piruvato
                 Acetil CoA                    Lactato
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Glucolisis y gluconeogenesis

  • 1. METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS. GLUCOLISIS/GLUCONEOGENESIS Univ. Andrea Méndez Univ. Lino Nava Univ. Andres Montenegro Alguna duda escribir a asmc92@gmail.com
  • 2. OBJETIVOS - Describir la secuencia de pasos que componen cada vía metabólica - Identificar las enzimas regulables y los mecanismos regulatorios - Enumerar las hormonas que participan en la regulación de las vias y describir los correspondientes mecanismos
  • 3. GLUCOLISIS La glucólisis es la vía principal para la utilización de la glucosa y se lleva a cabo en el citosol de todas las células. Es una vía única, dado que puede utilizar oxigeno si esta disponible (aerobia) o funcionar en su ausencia total (anaerobia)
  • 4. GLUCÓLISIS AERÓBICA Y ANAERÓBICA GLUCOLISIS PDH D- Glucosa 2 Piruvato 2-Acetil Co A 2 CO2 Ciclo de 2 Lactato Krebs 4 CO2 No se requiere O2 Se requiere O2 para reoxidar las coenzimas reducidas producidas en la reacción de la PDH y en el ciclo de Krebs
  • 5. GLUCÓLISIS: BALANCE GLOBAL Glucosa Piruvato Piruvato Glucosa + 2 ADP + 2 NAD+ + 2 Pi ——> 2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+
  • 6. FOSFORILACIÓN DE LA GLUCOSA Glucoquinasa Hexoquinasa Glucosa Glucosa 6 P Consumo de ATP
  • 7. GLUCOQUINASA Y HEXOQUINASA Glucosa Glucosa 6 P ATP ADP Glucoquinasa Hexoquinasa Parámetros cinéticos KM Alto: 10 mM Baja, <100 µM Vmax Alta Baja Distribución celular Hígado, células β páncreas Mayoría de los tejidos Regulación A corto tiempo Por cambios en la Inhibida por glucosa 6P concentración de glucosa A largo tiempo Inducida por insulina Constitutiva
  • 8. ISOMERIZACIÓN DE LA GLUCOSA 6 P A FRUCTOSA 6 P Fosfoglucoisomerasa Glucosa 6 P Fructosa 6 P
  • 9. FOSFORILACIÓN DE LA FRUCTOSA 6 P A FRUCTOSA 1, 6 DI- P Fosfofructoquinasa I Fructosa 6 P Fructosa 1, 6 bi P Consumo de ATP
  • 10. FRUCTOSA 2,6 DI P: EFECTOR ALOSTÉRICO DE LA FRUCTOSA 1,6 DI P FOSFOFRUCTOQUINASA I FRUCTOSA 6 P FRUCTOSA 1,6 DI - P ATP ADP + ATP ADP FRUCTOSA 2,6 DI P
  • 11. REGULACIÓN ALOSTÉRICA DE LA ENZIMA FOSFOFRUCTOQUINASA I ATP ADP FRUCTOSA 6 P FRUCTOSA 1,6 BI - P Regulación coordinada Con la gluconeogénesis ATP CITRATO AMP, ADP FRUCTOSA 2,6 DI P
  • 12. FORMACIÓN DE TRIOSAS FOSFATO Aldolasa Fructosa 1, 6 bi P Dihidroxiacetona P Gliceraldehído 3 P (DHAP) (G3P)
  • 13. INTERCONVERSIÓN DE TRIOSAS Triosa fosfato isomerasa Dihidroxiacetona P Gliceraldehído 3 P (DHAP) (G3P)
  • 14. OXIDACIÓN DEL GLICERALDEHÍDO 3 P Y FORMACIÓN DE 1,3 DI P GLICERATO NAD NADH + H+ Gliceraldehído 3P Gliceraldehído 3 PF 1,3 Di-P Glicerato deshidrogenasa (G3P)
  • 15. OXIDACIÓN DEL GLICERALDEHÍDO 3 P Y FORMACIÓN DE 1,3 DI P GLICERATO NAD+ NADH + H+ 1) Gliceraldehído 3 P Acido Glicérico O O C C H OH O 2) Acido Glicérico + P O 1,3 Di P Glicerato O O O C C OH O-Pi
  • 16. FORMACIÓN DE ATP A PARTIR DE 1,3 DI P GLICERATO Fosfoglicerato quinasa ADENOSINA Mg2+ ADENOSINA 1,3 di P Glicerato ADP 3 P Glicerato ATP Fosfoglicerato quinasa 1,3 di P Glicerato + ADP 3 P Glicerato + ATP
  • 17. CONVERSION DE 3P GLICERATO A 2 P GLICERATO Fosfoglicerato mutasa Mg2+ 3 P Glicerato 2 P Glicerato
  • 18. FORMACIÓN DE P-ENOLPIRUVATO Enolasa 2- P Glicerato P Enol piruvato 2
  • 19. FORMACION DE PIRUVATO Mg 2+ P enolpiruvato + ADP Enolpiruvato Piruvato Quinasa Adenosina ATP ADP ATP P Enol piruvato Enolpiruvato Piruvato Quinasa
  • 20. REGULACIÓN ALOSTÉRICA DE LA ENZIMA PIRUVATO QUINASA ADP ATP PEP PIRUVATO Piruvato quinasa ATP Fructosa 1,6 bi fosfatasa ALANINA
  • 21. REGULACIÓN COVALENTE DE LA PIRUVATO QUINASA (L) Piruvato Quinasa -OH ATP Pi ACTIVA Proteína Proteína quinasa fosfatasa ADP INACTIVA H2O Piruvato Quinasa -O-P
  • 22. FORMACIÓN DE PIRUVATO Reacción espontánea Enolpiruvato Piruvato (forma enol) (Forma ceto)
  • 23. FORMACIÓN DE LACTATO NADH + H+ NAD+ Lactato deshidrogenasa Piruvato Lactato
  • 24. DESTINO DEL NADH PRODUCIDO EN LA GLUCÓLISIS GLUCOSA GLICERALDEHÍDO 3 P 1, 3 DI P GLICERATO ½ O2 2H+ NAD+ NADH+ H CADENA DE TRANSPORTE DE e LACTATO PIRUVATO H2O ATP
  • 25. REACCIONES DE LA GLUCOLISIS ATP ADP ATP ADP ADP Glucosa Glucosa 6 P Fructosa 6 P Fructosa 1, 6 di P ∆G°= -4,0 Kcal/mol ∆G°=+ 0,4 Kcal/mol ∆ G°= -3,4 Kcal/mol ∆G°= +5,73 Kcal/mol Dihidroxiacetona P Gliceraldehído 3P ∆G°=1,83 Kcal/ mol NAD Pi ∆G°=1,5 Kcal/mol Lactato NADH + H NADH +H 1,3 di P Glicerato ADP NAD ∆G°=-4,5 Kcal/mol ATP ADP ATP Piruvato P- Enol piruvato 2 P Glicerato 3 P Glicerato ∆G°= - 7,5 Kcal/mol ∆G°=0,44 Kcal/mol ∆G°=1,06 Kcal/mol
  • 27. GLUCONEOGENESIS La gluconeogénesis es el termino que se utiliza para incluir todos los mecanismos y vías responsables de convertir otras sustancias diferentes de los carbohidratos a glucosa La gluconeogénesis cubre las necesidades corporales de glucosa cuando el carbohidrato no esta disponible en cantidades suficientes en la alimentación.
  • 28. Sustratos Gluconeogenicos ORIGEN SUSTRATO Hidrólisis de triacilgliceridos Glicerol Transaminación de aminoácidos Piruvato Glucólisis anaeróbica (Ej. Glóbulo Lactato Rojo) Catabolismo de aminoácidos Aminoácidos glucogénicos como Alanina, Glutamina, Aspartato y otros Los ácidos grasos de cadena par NO son sustratos gluconeogénicos
  • 29. REACCION CATALIZADA POR LA PIRUVATO CARBOXILASA O C O- CH3 CH2 PIRUVATO CARBOXILASA C O C O O Mg2+ O C Biotina C ATP ADP + Pi O- O- CO2 Piruvato oxaloacetato
  • 30. REGULACIÓN DE LA PIRUVATO CARBOXILASA
  • 31. CONVERSIÓN DE OXALOACETATO A MALATO O O C C NADH + H+ NAD + O- O- CH2 CH2 C O HO CH O O C C O- O- Oxaloacetato Malato
  • 32. REACCIÓN CATALIZADA POR LA ENZIMA FOSFOENOLPIRUVATO CARBOXIQUINASA O C O- CH2 FOSFOENOLPIRUVATO CH2 CARBOXIQUINASA C O C O P O O C C GTP GDP O- O- CO2 Oxaloacetato Fosfoenolpiruvato
  • 33. REACCIÓN CATALIZADA POR LA ENZIMA FRUCTOSA 1,6 BI FOSFATASA FRUCTOSA 1, 6 BI FOSFATASA H2O Pi
  • 34. REGULACIÓN DE FRUCTOSA 1,6 BI FOSFATASA POR FRUCTOSA 2,6 BI FOSFATO FRUCTOSA 1,6 BI FOSFATASA FRUCTOSA 1,6 BI FOSFATO FRUCTOSA 6 P H2O Pi FRUCTOSA 2,6 BI P
  • 35. REACCIÓN CATALIZADA POR LA ENZIMA GLUCOSA 6 FOSFATASA -P GLUCOSA 6 FOSFATASA H2O Pi Glucosa 6 Fosfato Glucosa
  • 36. BALANCE ENERGÉTICO DE LA GLUCONEOGÉNESIS A PARTIR DE PIRUVATO 2 Pi + 6 ATP + 2 NADH + 4 H2O GLUCOSA + 6 ADP + 6 Pi + 2 NAD+
  • 38. Glucosa ATP AD P Glucosa 6 P Fructosa 6 P F2,6 bi P ATP Pi, F2,6 biP, AMP Pi AMP AD ATP, citrato, H+ H2O P Fructosa 1,6 bi P GTP GDP CO2 P-enolpiruvato ADP ADP + Pi ATP CO2 ATP ATP, alanina OA Piruvato Acetil CoA Lactato