1. UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
CATEDRA DE BIOQUÍMICA
GLUCOLISIS
Elaborado por:
PEDRO MANUEL SOTO G.
2. TRANSPORTADORES DE GLUCOSA
• Los transportadores de glucosa (GLUT o SLC2A) son
una familia de proteínas de membrana que se ubican en
la mayoría de las células de los mamíferos.
• El transporte de la glucosa a través de la membrana celular, se
lleva a cabo por dos familias de proteínas de membrana:
Transportadores de glucosa acoplados a Sodio (SGLT) y las
proteínas facilitadoras del transporte de glucosa (GLUT). Los
primeros se expresan principalmente en epitelios que se
encargan de absorber y reabsorber nutrientes.
• Según la información obtenida de la secuencia de aminoácidos
por medio de librerías de ADN todos poseen una estructura
básica similar: 12 (Gluts) o 14 (SGLT) dominios trasmembrana.
Igualmente todos parecen estar glicosilados en alguna de sus
asas extracelulares.
3. GLUT 1 (SLC2A1)
Un Glut de alta afinidad presente en tejidos que utilizan a la glucosa
como combustible principal.
El Glut-1 es una proteína altamente hidrofóbica ya que el 60% de sus
residuos de aminoácidos son hidrofóbicos, lo cual es consistente con el
hecho de ser una proteína trasmembrana que cuenta con la organización
secundaria de todos los Gluts: Doce alfa-hélices trasmembrana con asas
extra e intracelulares que unen dichas alfa-hélices cuyos grupos amino y
carboxiloterminal se encuentran orientados hacia el citosol. Es
importante señalar que los aminoácidos más conservados entre los
diferentes Glut´s del humano se encuentran en las 12 alfa-hélices y las
mayores divergencias se han encontrado en el asa intracelular que
conecta las alfa hélices 6 y 7 así como en los dominios amino y carboxilo
terminal.
El Glut-1 parece ser el transportador de glucosa más ampliamente
distribuido en el ser humano. Este se expresa en numerosos tejidos
fetales y adultos como los eritrocitos, células endoteliales, células
nerviosas, placenta, glóbulos blancos, células de la retina, riñón
(mesangio), tejido adiposo, etc.
5. GLUT2 (SLC2A2)
Un Glut con función glucosensora.
El Glut-2 es un transportador de glucosa de baja afinidad que se expresa en el
hígado humano adulto, riñón, células beta de los islotes de Langerhans y en la
membrana basolateral de las células epiteliales del intestino delgado. Su gen
se ubica en el cromosoma 3q26.1-26.3 y posee una extensión de 186,9 MB.
El Glut-2 actúa como un regulador que sólo permite la entrada de glucosa
cuando está lo suficiente elevada en plasma como para requerir la liberación de
una cantidad significativamente importante de insulina.
7. GLUT 3 (SLC2A3)
El Glut de más alta afinidad por la glucosa.
El Glut-3 es un transportador de glucosa de alta afinidad que fue
caracterizado primariamente en cerebro. Bajos niveles de Glut-3 se han
detectado en miocardio fetal y adulto, placenta, hígado y músculo. La
presencia de este transportador co-agregado con el Glut-1 en tejido nervioso
habla a favor de que este transportador tenga funciones de mantenimiento
del nivel basal de glucosa en neuronas y placenta. Recientemente se ha
comprobado su expresión en las células de trofoectodermo de embriones de
ratón. El bloqueo de la expresión de este Glut conlleva a la muerte por
apoptosis del embrión comprobando la importancia de este transportador en
el desarrollo embrionario.
9. GLUT 4(SLC2A4)
Un Glut con gran movilidad.
El Glut-4 es un transportador de alta afinidad para la glucosa que se
expresa fundamentalmente en tejido muscular estriado, tejido muscular
cardíaco y adipocito. Su gen se ubica en el cromosoma 17p13 y tiene una
extensión de 8,4 MB. Este transportador no se expresa en tejidos
embrionarios (ni pre ni post-implantación) y es único en el sentido de la
regulación de su localización en el citosol o en la membrana por la insulina.
En condiciones basales, la vasta mayoría de las moléculas de Glut-4 se
encuentran localizadas dentro de vesículas en el citosol que forman dos
tipos de compartimientos bien definidos, ya que un grupo de estas
vesículas responden a la señal de la insulina y otro grupo responde
fundamentalmente al estímulo que representa la actividad física. Este
comportamiento representa un mecanismo muy fino de regulación del
metabolismo de la glucosa que solo permite la entrada de glucosa al tejido
muscular cuando es lo suficientemente elevada como para estimular la
secreción de insulina y que en última instancia favorecerá la entrada del
excedente de glucosa al interior muscular.
11. GLUT 5 (SLC2A5)
Un Glut específico para la Fructosa.
El Glut-5 es un transportador específico para fructosa que se expresa
fundamentalmente en la células del ribete en cepillo del intestino delgado
donde media el paso de la fructosa desde el lumen a la célula epitelial
intestinal. Bajos niveles de este transportador también se encuentran en
eritrocitos, riñón, espermatozoides, músculo esquelético y tejido adiposo
de humanos y ratas. Su expresión en el músculo esquelético humano se
relaciona a su capacidad de utilizar la fructosa para la glucólisis y la
síntesis de glucógeno de forma independiente de la incorporación por
medio del Glut-1 y el Glut-4. Este transportador no posee uno de los
dominios de reconocimiento de la glucosa, el dominio QLS, en la alfa
hélice Nº 7.
13. Una de las formas es que haya gran cantidad de glucosa al exterior de la
célula y una pequeña cantidad al interior por lo que la tendencia natural
será que la glucosa entre, en este caso el transporte será pasivo o sea sin
gasto de energía, para esto existen los transportadores «GLUT» que
facilitan la entada en 4 pasos.
En primer lugar el transportador se encuentra abierto hacia el exterior de
la célula.
En segundo lugar se une la glucosa.
En tercer lugar el transportador sufre un cambio de forma y por lo tanto
se abre al interior de la célula.
En cuanto lugar se libera la glucosa al interior de la célula.
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15. DESTINO CATABOLICO DEL PIRUVATO
A partir de la glucosa obtenida, se lleva a cabo la Glucólisis, que
produce piruvato. Según el tipo de célula y las circunstancias
metabólicas, el piruvato puede degradarse por dos vías distintas,
la fermentación o la acetilación, donde se obtiene acetil-CoA, el
cual se incorpora al Ciclo de Krebs.
En la degradación completa de la glucosa se consume oxígeno y se
obtiene como productos finales dióxido de carbono y energía en
forma de ATP.
Destino del piruvato
El producto final de la glucólisis es piruvato que aún contiene una
gran cantidad de energía.
· En condiciones anaeróbicas (es decir en ausencia de O2) el
piruvato es degradada a lactato o en etanol, por un proceso
denominado fermentación.
· En condiciones aeróbicas (en presencia de O2), el piruvato sufre
una oxidación y da lugar a acetil-CoA, NADH+H y CO2.
17. EN CONDICIONES ANAEROBIAS
• FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA
Fermentación alcohólica, el piruvato se transforma en:
Etanol + CO2, que son los productos finales de la fermentación
alcohólica realizada por algunos organismos (levaduras).
Reacción global:
Glucosa + 2Pi + 2 ADP + 2 H +------> 2 etanol + 2 CO2 + 2 ATP
+ 2 H2O.
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19. • FERMENTACIÓN LÁCTICA
El piruvato se transforma en lactato , producto final de la
glucólisis en las células animales y en ausencia de O2.
Reacción global de la glucolisis anaerobia:
Glucosa + 2 Pi + 2 ADP ------> 2 lactato + 2 ATP +2 H2O
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21. REGULACIÓN GLUCÓLISIS
La glucólisis se regula enzimáticamente en los tres puntos
irreversibles de esta ruta, esto es, en la primera reacción (G → G-
6P), por medio de la hexoquinasa; en la tercera reacción (F-6P → F-
1,6-BP) por medio de la PFK1 y en el último paso (PEP → Piruvato)
por la piruvato quinasa.
La hexoquinasa es un punto de regulación poco importante, ya que
se inhibe cuando hay mucho G-6P en músculo. Es un punto poco
importante ya que el G-6P se utiliza para otras vías.
22. La fosfofructoquinasa-1 es la enzima principal de la
regulación de la glucólisis, actúa como una llave de agua, si
está activa cataliza muchas reacciones y se obtiene más
Fructosa 1,6 bisfosfato, lo que permitirá a las enzimas
siguientes transformar mucho piruvato. Si está inhibida, se
obtienen bajas concentraciones de producto y por lo tanto se
obtiene poco piruvato. Esta enzima es controlada por
regulación alostérica mediante: Por un lado se activa gracias a
niveles energéticos elevados de ADP y AMP, inhibiéndose en
abundancia de ATP y citrato, y por otro se activa en presencia
de un regulador generado por la PFK2 que es la Fructosa-2,6-
Bisfosfato (F-2,6-BP), que no es un metabolito ni de la
glucolisis ni de la gluconeogénesis, sino un regulador de ambas
vías que refleja el nivel de glucagón en sangre.
23. La lógica de la inhibición y activación son las siguientes: ATP:
inhibe esta enzima pues si hay una alta concentración de ATP
entonces la célula no necesita generar más.
Citrato: Si la concentración de citrato es alta el Ciclo de Krebs va
más despacio de lo que el sustrato (acetil-CoA) llega para
degradarse, y la concentración de glucosa será más alta. En el Ciclo
de Krebs se produce mucho NADH y FADH2, para que funcionen
se han de reoxidar en la cadena de transporte electrónico creando
gradiente de protones, si el gradiente no se gasta los coenzimas no
se reoxidan y el Ciclo de Krebs se detiene.
AMP, ADP: la alta concentración de estas moléculas implica que
hay una carencia de ATP, por lo que es necesario realizar glucólisis,
para generar piruvato y energía.
La piruvatoquinasa se regula distintamente según el tejido en el
que trabaje, pero en hígado se inhibe en presencia de ATP y Acetil
Coenzima-A (Acetil-CoA), y se activa gracias de nuevo ante la F-
1,6-BP y la concentración de fosfoenolpiruvato.
