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Carola Bruna Jofr
Universidad de ConcepcinFacultad de Ciencias BiolgicasDepartamento de Bioqumica y Biologa Molecular
Metabolismo de la carbohidratos:Gluconeognesis - va de las pentosas
Diet
Glucgenolisis Gluconeognesis
Glucogenognesis(Almacenamiento)
Va de lasPentosas
(Oxidacin)
Gliclisis(Oxidacin)
Ciclo de Krebs
Fosforilacin oxidativa
ANAB
OLI
SMO
CATA
BOLI
SMO
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
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
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Biosntesis de glucosa a partir de precursores de tres y cuatro carbonos que generalmente no son carbohidratos (piruvato, lactato, alanina, glicerol)
La va convierte dos molculas de piruvato en glucosa a travs de 11 reacciones. Las 7 reacciones reversibles de la gliclisis se mantienen. Las 3 reacciones irreversibles se reemplazan por 4 nuevas reacciones
La primera reaccin se localiza en la mitocondria. Las 9 reacciones siguientes se llevan a cabo en el citosol. La reaccin final ocurre en el retculo endoplsmico
En mamferos ocurre principalmente en hgado y corteza renalSu objetivo es mantener el nivel de glucosa sangunea de manera que el msculo y el cerebro puedan suplir su demanda metablica
Gluconeognesis
Para que la gluconeognesis sea un proceso exergnico se evitan las reacciones inversas de las reacciones altamente exergnicas de la gliclisis utilizando enzimas especficas para la gluconeognesis
Gliclisis GluconeognesisHexoquinasa Glucosa-6-fosfatasaFosfofructoquinasa Fructosa 1,6-bifosfatasaPiruvato quinasa Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa
Piruvato carboxilasa
La gluconeognesis no es el inverso de la gliclisis
Citosol
Mitocondria
R.E.
1
2
3
4
5
6
7 8
9
10
11
SacarosaAlmidnCelulosa
Fotosntesis
G0 = +0.2 kcal/mol(+7.5 kcal/mol)
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El oxaloacetato es transportado desde la mitocondria como malato
El malato es reoxidado en el citosolpor la enzima malato dehidrogenasa
Oxaloacetato es un intermediario de la gluconeognesis y del ciclo de Krebs:- Si hay exceso de ATP, el oxaloacetato se consumir en gluconeognesis- Si hay deficiencia de ATP, el oxaloacetato entrar al ciclo ctrico
Glucosa 6-fosfatasa est ausente en cerebro y msculo, por lo tanto, estos rganos no pueden sintetizar glucosa mediante gluconeognesis
Comparacin rendimiento energticogliclisis y gluconeognesis
La gluconeognesis en plantas tiene como funcin principal generar el pool de hexosasa partir de intermediarios de la fotosntesis
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Precursores gluconeognicos
Lactato: msculo, eritrocitosAminocidos: protenas de la dieta, inanicinAlanina: msculoPropionato: cidos grasos y aminocidosGlicerol: cidos grasos Si ambas vas metablicas estuvieran activadas, el resultado neto sera el
consumo de 2ATP y 2GTP
Ambos procesos son exergnicos en condiciones celulares, por lo tanto no hay una barrera termodinmica
Entonces, las cantidades y actividades de las enzimas especficas de cada va son controladas de modo que ambos procesos no estn activados al mismo tiempo
La tasa de gliclisis tambin est determinada por la concentracin de glucosa
La tasa de gluconeognesis tambin est regulada por las concentraciones de lactato y otros precursores de glucosa
Gliclisis y gluconeognesis: regulacin recproca
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ChemoNotaA mayor ATP se favorece gluconeogenesis, a menor ATP se favorece Glucolisis
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Ciclo de Cori: reutilizacin del lactato
En mamferos, condiciones de gran actividad muscular se genera gran cantidad de lactato por fermetacin en el msculo, el cual es enviado al hgado para resintetizar glucosa mediante gluconeognesis
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
Va de las Pentosas
Va metablica que oxida glucosa para la biosntesis de NADPH y ribosa 5-P
Mamferos: Ocurre en el citosol (tejido adiposo, eritrocitos maduros, glndula mamaria e hgado)
Consta de dos etapas:1. Oxidativa: Produccin de CO2, NADPH y ribosa 5-fosfato2. No oxidativa: Produccin de distintos azcares
NADPH: poder reductor para las reacciones de biosntesis reductivas (cidos grasos)
Ribosa 5-P: sntesis de nucletidos y cidos nucleicos, FAD, NAD+, CoA, ATP
Eritrosa 4-P: sntesis de fenilalanina, tirosina y triptfano (mamferos)sntesis de lignina, polifenoles y aminocidos (plantas)
1 DehidrogenacinKM NAD+ >>> KM NADP+
Hidrlisis 2
Etapa oxidativa
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3Decarboxilacin oxidativa
Isomerizacin 4
Rendimiento: 2 NADPH y 1 ribosa 5-fosfato por cada glucosa 6-fosfato oxidada
Etapa no oxidativa
Muchas clulas necesitan ms NADPH para biosntesis reductiva que ribosa 5-fosfato
En estos casos, ribosas 5-P son convertidas a gliceraldehdo 3-P y fructosas 6-P por las enzimas transcetolasa y transaldolasa, formando un nexo reversible entre la va de las pentosas y la gliclisis
C5 + C5 C3 + C7
C7 + C3 C4 + C6
C5 + C4 C3 + C6
El resultado neto es la formacin de dos hexosas y una triosa a partir de 3 pentosas
Transcetolasa
Transcetolasa
Transaldolasa Transcetolasa transfiere unidades de 2CTransaldolasa trasnfiere unidades de 3C
C5
C5
C7
C3
C6
C4
C5C3
C6
De acuerdo a las necesidades de la clula, G6P puede volver a entrar a la va de las pentosas, o bien, junto a G3P pueden entrar a la gliclisis
Glucosa 6-fosfato (6C)
Ribulosa 5-fosfato (5C)
2 NADPHCO2
ETAPA OXIDATIVA
Ribosa 5-P
ETAPA NO OXIDATIVA2 hexosas (6C)
Gliceraldehido 3-fosfato (3C)gliclisis +
3 pentosas (5C)
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Regulacin
La reaccin es prcticamente irreversible, siendo la enzima limitante en condiciones fisiolgicas
Regulada por el nivel de NADP+, es decir, por disponibilidad de sustrato
NADPH compite por el sitio de unin de NADP+
Mamferos: Actividad de la va es muy baja en tejido muscular y muy alta en tejido adiposo y glndulas mamarias durante la lactancia
El destino de la glucosa 6P depende de la necesidad de NADPH, ribosa 5P y ATP
Se requiere ms ribosa 5P que NADPH:Los intermediarios glicolticos forman ribosa 5P mediante el inverso de la etapa no oxidativa de la va de las pentosas
Necesidad balanceada de ribosa 5P y NADPH:Se obtienen 2 NADPH y 1 ribosa 5P mediante la etapa oxidativa de la va de las pentosas
Se requiere ms NADPH que ribosa 5P:Gucosa 6P se oxida completamente a CO2por medio de la va de las pentosascompleta y posterior reobtencin de glucosa 6P a partir de G3P y F6P mediante gluconeognesis
Se requiere ATP y ms NADPH que ribosa 5P:Glucosa 6P es convertida a piruvato por medio de la va de las pentosas completa y posterior entrada del G3P y F6P a la gliclisis. As, se obtiene ATP adems del NADPH. El piruvato puede ser oxidado para generar ms ATP o puede ser utilizado para biosntesis
Plantas
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Resumen Plantas:
Rol central del metabolismo de carbohidratos es proveer esqueletos de carbono para biosntesis