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Carola Bruna Jofr
Universidad de ConcepcinFacultad de Ciencias BiolgicasDepartamento de Bioqumica y Biologa Molecular
Metabolismo de la carbohidratos: Gliclisis y ciclo de Krebs
Glucosa 6-fosfatoGlucosa 1-fosfato
AlmidnSacarosa
Va de las pentosas
Fructosa 6-fosfato
Piruvato
Ciclo de Krebs
Dihidroxiacetona-P+
Gliceraldehido 3-P
FotosntesisFosforilacin oxidativa
Pared celular
Gluconeognesis Gliclisis
Vas anablicasVas catablicas
PLANTAS
Diet
Glucgenolisis Gluconeognesis
Glucogenognesis(Almacenamiento)
Va de lasPentosas
(Oxidacin)
Gliclisis(Oxidacin)
Ciclo de Krebs
Fosforilacin oxidativa
ANAB
OLI
SMO
CATA
BOLI
SMO
MAMFEROS
GliclisisCatabolismo de la glucosa (6C) para producir 2 piruvato (3C) y , 2 NADH y 2 ATP
Ciclo de KrebsOxidacin del piruvato a CO2 y H2O para producir 1GTP y 3NADH y 1FADH2
GluconeognesisBiosntesis (anabolismo) de la glucosa desde piruvato
Va de las pentosasCatabolismo de la glucosa para producir pentosas y poder reductor (NADPH)
Metabolismo de glucgeno: Glucgenolisis y glucogeognesisAlmacenamiento de glucosa para necesidades futuras
ChemoElipse
ChemoNotacomponente central en mamiferos, se consume en la dieta
ChemoNotaEn mamiferos el G6P va a la obtencin de energia y en plantas va a las vias anablicas.
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Gliclisis (mamferos)
Primera etapa de la degradacin de la glucosa
Es una va metablica conservada, homloga entre procariontesy eucariontes
Consiste en 10 reacciones localizadas en el citoplasma, mediante las cuales la glucosa es oxidada a piruvato
Organismos anaerbicos convierten el piruvato a productos de desecho tales como lactato y etanol
Organismos aerbicos pueden oxidar completamente la glucosa a travs del ciclo de Krebs y fosforilacin oxidativa
Rol: Degradacin de glucosa para producir ATPProveer intermediarios metablicos para biosntesis
(6C)
(3C) 10 reacciones
Reaccin neta
Carga negativa de fosfato la retiene dentro de la clula
Molcula casi simtrica, preparada para el clivaje en dos molculas de 3C
Ausencia del fosfato le permite su entrada a la mitocondria para el ciclo de Krebs
La reaccin tiende a la formacin de G3P debido a su remocin por las reacciones subsecuentes
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ChemoNotaTotal de 5 ATP
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1. Hexoquinasa:Transferencia de Pi desde ATPRetiene la glucosa en la clulaReaccin irreversible
2. Fosfoglucosa isomerasaIsomerizacin aldosa-cetosa
3. Fosfofructoquinasa 1Transferencia Pi desde ATPReaccin irreversible (mamferos)Reaccin reversible (plantas)Primera reaccin comprometida a la va
4. Aldolasa:Clivaje de enlace C-CSe generan 2 molculas de 3C
5. Triosafosfato isomerasa:Isomerizacin aldosa-cetosaReaccin rpida y reversibleEn equilibrio el 96% se encuentra como dihidroxiacetona fosfatoSin embargo, la reaccin se ve favorecida a la formacin de G3P debido a la eficiencia de remocin de este producto por las reacciones subsecuentes
Hasta ahora no hay extraccin de energa, se han gastado dos molculas de ATP
6. Gliceraldehido 3-fosfato dehidrogenasa:Reaccin de xido-reduccinReduccin de la coenzima NAD+
7. Fosfoglicerato quinasa:Transferencia de Pi a ATP
8. Fosfoglicerato mutasa:Reordenamiento del fosforil
9. Enolasa:DeshidratacinAumento del potencial de transferencia del fosforil
10. Piruvato quinasa:Transferencia de Pi a ATPReaccin irreversible
Produccin de dos molculas de ATP y 1 molcula de NADH por cada G3P
Resumen: Oxidacin de 1 molcula de glucosa a piruvato
1. Hexoquinasa: -1ATP3. Fosfofructoquinasa 1: -1ATP6. Gliceraldehido 3-fosfato dehidrogenasa: +1NADH X2 = +2NADH7. Fosfoglicerato quinasa: +1ATP X2 = +2ATP10. Piruvato quinasa: +1ATP X2 = +2ATP
2ATP + 2NADH
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ChemoNotaLa glucosa-6-fosfato puede pasar a otras vias, no determina esta reaccin.
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Destinos del piruvato
Fermentacin alcohlica- Levadura, plantas- Condiciones anaerbicas- Rendimiento 2ATP/glucosa (fosforilacin a nivel de sustrato)
Fermentacin lctica- Msculo, microorganismos eritrocitos - Condiciones anaerbicas- Rendimiento 2ATP/glucosa (fosforilacin a nivel de sustrato)
Oxidacin a CO2 y H2O- Animales, plantas, muchos microorganismos- Condiciones aerbicas- Rendimiento alto (fosforilacin a nivel de sustrato y oxidativa)
Fermentacin
Con estos mecanismos se regenera el NAD+ para que contine la gliclisis
Metabolismo de otras hexosas
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ChemoNotaSe utiliza para regenerar el NAD+
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Regulacin
Puntos de control: Reacciones irreversibles por regulacin transcripcional (horas), modificacin covalente (seg) y/o control alostrico (miliseg)Objetivo: Satisfacer las necesidades energticas y de intermediarios para la biosntesis
DHAP
nico mecanismo de control
Controlado alostricamentepor el nivel de ATP, AMP e intermediarios biosintticos en varias etapas
ROLES1. Energa2. Intermediarios
ROLES1. Intermediarios2. Energa
Regulacin
Puntos de control: Reacciones irreversibles por regulacin transcripcional (horas), modificacin covalente (seg) y/o control alostrico (miliseg)Objetivo: Satisfacer las necesidades energticas y de intermediarios para la biosntesis
Fosfofructoquinasa 1: Enzima clave (Reaccin 3)
Regulada alostricamenteRegulacin hormonal indirecta (a travs de PFK2/FBPasa)
Hexoquinasa (Reaccin 1)
Regulada alostricamenteRegulacin por retroalimentacin negativa
Piruvato quinasa (Reaccin 10)
Isoenzimas: Regulacin espacialCooperatividad positivaRegulada alostricamenteRegulacin hormonal directa
REG PFK2 FBPasa2
Regulada hormonalmente
PFK2/FBPasa: Enzima bifuncional
((PFK1PFK1))
PFK1 es regulada alostricamente:
+ AMP+ Fructosa 2,6-bifosfato- ATP- Citrato
Fructosa-2,6-bifosfatoFBPasa
PFK2
[Glucosa][Glucosa]
GlucagGlucagnn
ActivaciActivacin de n de quinasaquinasa::FosforilaciFosforilacin de la enziman de la enzima
InactivaciInactivacinnactividad actividad
PFKPFK
ActivaciActivacin n actividad actividad FBPasaFBPasa
Se estimula reacciSe estimula reaccin inversan inversaDisminuye la formaciDisminuye la formacin del activador (F2,6BP)n del activador (F2,6BP)Se Inhibe PFK1Se Inhibe PFK1Se inhibe la glicSe inhibe la gliclisislisisSe impide que la [glucosa] baje aSe impide que la [glucosa] baje an mn mss
[Glucosa][Glucosa]
InsulinaInsulina
ActivaciActivacin de n de fosfatasafosfatasa::DefosforilaciDefosforilacinn de la enzimade la enzima
ActivaciActivacin n actividad actividad
PFKPFK
InactivaciInactivacinnactividad actividad FBPasaFBPasa
Se estimula reacciSe estimula reaccin directan directaAumenta la formaciAumenta la formacin del activador (F2,6BP)n del activador (F2,6BP)Se activa PFK1Se activa PFK1Se activa la glicSe activa la gliclisislisisSe consume glucosa por glicSe consume glucosa por gliclisislisis
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Regulada alostricamente:- ATP, Glucosa 6-fosfato (inhibicin por producto, refuerza inactivacin PFK2)
No puede ser la enzima clave de regulacin de la gliclisis, ya que su producto es comn para todas las vas del metabolismo de carbohidratos
Regulacin espacial: Isoenzimas
Cooperatividad positiva
Regulada alostricamente+ Fructosa 1,6-bifosfato, AMP- Acetil-CoA, ATP, alanina
Regulacin hormonal va modificacin covalente:Baja [glucosa] = liberacin glucagn = inactivacin por fosforilacinAlta [glucosa] = liberacin insulina = activacin por defosforilacin
Resumen
Gliclisis es estmulada cuando la carga energtica disminuye (tasa ATP/AMP baja) y v/v
Gliclisis es inhibida cuando hay un aumento de precursores biosintticos (P/E citrato, alanina)
Control hormonal previene el consumo de glucosa en el hgado cuando esta se necesita en el cerebro y msculo
Regulacin gliclisis vegetal
Fosfofructoquinasa dependiente de pirofosfato (Reaccin 3)
Inhibida por fosfoenolpiruvato
Activada por fosfato (El fosfato aumenta cuando las triosas son traslocadashacia fuera del compartimento, indicando que se deben reponer)
Piruvato quinasa (Reaccin 10)
Regulada alostricamente:
+ Dihidroxiacetona fosfato (DHAP)
- Glutamato (reatroalimentacin negativa, glutamato proviene indirectamente del ciclo de Krebs)
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Diferencias entre gliclisis en plantas y gliclisis animal
Se deben a que en los animales su funcin principal es generar ATP. Mientras que en las plantas, el ATP proviene mayoritariamente de la fotosntesis y el rol de proveer intermediarios biosintticos es el principal
1. En plantas el material entra como almidn, sacarosa o triosa-P, existiendo muchos puntos de entradaLos animales usan la glucosa distribuida desde el torrente sanguneo
2. En las plantas el control se ejerce en el final de la va hacia arribaEn animales el control comienza al inicio de la va hacia abajo y se basa principalmente en la carga energtica
3. En plantas se utiliza una fosfofructoquinasa dependiente de pirofosfato que cataliza una reaccin reversibleEn los animales, esta reaccin es irreversible y es el punto de control principal
4. La anaerobiosis en plantas lleva a fermentacin alcohlicaEn animales se produce fermentacin lctica en el msculo
GliclisisCatabolismo de la glucosa (6C) para producir 2 piruvato (3C) y , 2 NADH y 2 ATP
Ciclo de KrebsOxidacin del piruvato a CO2 y H2O para producir 1GTP y 3NADH y 1FADH2
GluconeognesisBiosntesis (anabolismo) de la glucosa desde piruvato
Va de las pentosasCatabolismo de la glucosa para producir pentosas y poder reductor (NADPH)
Metabolismo de glucgeno: Glucgenolisis y glucogeognesisAlmacenamiento de glucosa para necesidades futuras
Ciclo de Krebs o de los cidos tricarboxlicos
Segunda etapa de la degradacin de glucosa en condiciones aerbicas
Ocurre en la mitocondria
El piruvato de la gliclisis es decarboxilado para pasar a acetil-CoA, el cual entra al ciclo para ser completamente oxidado a CO2,generando poder reductor a la forma de NADH y FADH2 para la posterior produccin de ATP por fosforilacin oxidativa (3era etapa)
El ciclo del cido ctrico es la va final comn de la oxidacin de macromolculas combustibles (cidos grasos, protenas y carbohidratos)
Adems provee intermediarios para biosntesis
Gliclisis Oxidacin completa de la glucosa
1. Gliclisis2. Ciclo de Krebs3. Cadena transportadora de e- y fosforilacin oxidativa
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Nexo entre la gliclisis y el ciclo de Krebs
Irreversible, en la matriz mitocondrial
Catalizada por el complejo piruvato dehidrogenasa
Inhibida por fosforilacin y v/vInhibicin por producto
Formacin de Acetil Coenzima A
Resumen ciclo de Krebs
3NAD+ + FAD + GDP + Pi + Acetil-CoA 3NADH + FADH2 + GTP + CoA + 2CO2
1. Condensacin2. Isomerizacin3. Decarboxilacin oxidativa4. Decarboxilacin oxidativa
1 2
3
4
56
7
8
5. Fosforilacin a nivel de sustrato6. Dehidrogenacin7. Hidratacin8. Dehidrogenacin
ChemoNotaMe genera un NADH por cada piruvato, en total me genera 2NADH = 5 ATP
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ChemoLlamada3x2,5 + 1,5 + 1 = 10 ATP
ChemoNotaComo son 2 Acetil CoA que provienen de las 2 moleculas de piruvato de la glicolisis, me degenera un total de 20 ATP
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NADH Citoslico: 1.5 ATPNADH mitocondrial: 2.5 ATPFADH2 mitocondrial: 1.5 ATP
3
30
Malatodeshidrogenasa
Piruvatodeshidrogenasa
Isocitratodeshidrogenasa
-cetoglutarato deshidrogenasa
+ AMP
-NADH
- ATPCitratoSintasa
CONTROL DEL CICLO DE KREBS
Regulacin de acuerdo a la necesidad de ATP
NADH: desplaza a NAD+
ATP, ADP y AMP: efectores alostricos
Piruvatocarboxilasa
El ciclo de Krebs como fuente de precursores biosintticos (mamferos)
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El ciclo de Krebs como fuente de precursores biosintticos (vegetal)El ciclo de Krebs debe ser reabastecido
Ciclo del glioxilato
Permite que plantas y bacterias crezcan en acetato u otros compuestos que producen acetil CoA
En las plantas ocurreen los glioxisomas
Se utiliza una va metablica que convierte unidades acetil de 2C en unidades de 4C (succinato) para la produccin de energa y biosntesis
2Acetil CoA + NAD+ + 2H2O Succinato + 2CoA + NADH + 2H+
Diferencias con respecto al ciclo de Krebs:1. Carece de dos etapas decarboxilacin2. Entran dos molculas de acetil CoA por vuelta
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Isocitrato liasa permite el bypass de las
decarboxilaciones
Isocitrato liasa es inactivada por fosforilacin y v/v
La necesidad de ATP define el destino del Acetil-CoA
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ChemoTextoREPASAR CICLO GLIOXILATO