D I P L O M A D I P L O M A D I P L O M A D I P L O M A

EN CIENCIAS DE LA ACTIVIDAD FISICA

UNIVERSIDAD DE CHILE

2010

Vías metabólicas de la glucosaVías metabólicas de la glucosa

Prof. BQ Jorge Soto LabbéProf. BQ Jorge Soto LabbéProf. BQ Jorge Soto LabbéProf. BQ Jorge Soto Labbé

FACULTAD DE MEDICINA UNIVERSIDAD DE CHILE

GlucólisisGlucólisis

Fosforilación oxidativaFosforilación oxidativa

Cadena respiratoriaCadena respiratoria

Reacción de la piruvato deshidrogenasaReacción de la piruvato deshidrogenasa

Ciclo de KrebsCiclo de Krebs

Vías metabólicas de la glucosaVías metabólicas de la glucosa

GLUCOSA

Glucógeno

Vía glucogenogénica

reserva

GLUCOSA-6P

Glucosa

Vía gluconeogénica

regulación de glicemia

GLUCOSA

oxidación

Ribosa-5-P Piruvato

Vía glucolíticaVía de las pentosas

NADPH ATP

GLUCOSA-6P

Glucosa Acidos grasos

GLUCOLISIS

EJE CATABÓLICO BÁSICO

Otros azúcares

CO2

Piruvato Acetil-CoA

Aminoácidos

CICLO DE

KREBS

+Oxalacetato

CO2

(e- + H+)n

O2

H2O

ADP + PiATP

FOSFORILACIÓNOXIDATIVA

CADENA RESPIRATORIA

CO2

ATP

ADP

ATP

ADP

NAD+ NAD+

2NADH

ADP ADP2ATP

(3 C)

D-Glucosa

ADP ADP2ATP

FASE ENDERGÓNICA FASE EXERGÓNICA

Glucosa (6 C)

αααα-D-Glucopiranosa

Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + Pi 2Piruvato + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O

HexoquinasaFosfohexosa isomerasa Fosfofructoquinasa 1

Aldolasa

Fosfotriosa Gliceraldehido-3-P Fosfoglicerato

Glucosa Glucosa-6P Fructosa-6P Fructosa-1,6 bisP

Dihidroxiacetona-P

∆∆∆∆G’° = -16,7 kJ/mol ∆∆∆∆G’° = -1,7 kJ/mol ∆∆∆∆G’° = -14,2 kJ/mol

∆∆∆∆G’° = 23,.8 kJ/mol

Reacciones irreversibles (3)Reacciones reversibles (7)SIN FLECHA

Fosfotriosa isomerasa

Gliceraldehido-3-P deshidrogenasa

Fosfoglicerato quinasa

Fosfoglicerato mutasa

Enolasa

Piruvato quinasa

Lactato deshidrogenasa

Gliceraldehido-3-P

Dihidroxiacetona-P

Gliceraldehido-3-P1,3--Bisfosfoglicerato3--Fosfoglicerato

2--Fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato Piruvato Lactato

∆∆∆∆G’° = 7,5 kJ/mol∆∆∆∆G’° = 6,3 kJ/mol∆∆∆∆G’° = -18,5 kJ/mol

∆∆∆∆G’° = 4,4 kJ/mol

∆∆∆∆G’° = 7,5 kJ/mol ∆∆∆∆G’° = -31,4 kJ/mol ∆∆∆∆G’° = -25,1 kJ/mol

REGULACIÓN DE FOSFOFRUCTOQUINASA 1

Fructosa 2,6-bisfosfato

ADP

AMP

estimulan

ATP

Citrato

H+

inhiben

Glucosa

2 ADP + 2 Pi 2 ATP

2 NADH

2 Lactato

2 Piruvato

Fermentación láctica

2 NADH + 2H+2 NAD+

Ciclo de Krebs(Ciclo del ácido cítrico)

(Ciclo de los ácidos tricarboxílicos)

COOCH

H

H

Hans Adolf Krebs(1900-1981)

Ácido cítrico

COO

COO

COO

C

C

C

H

H

H

HO

H

H

H

Citrato

Glucosa

Piruvato Acetil-CoA

+ CO

FOSFORILACIÓNOXIDATIVA

GLUCOLISIS

EJE CATABÓLICO BÁSICO

CICLO DE KREBS

+OXAL

CO2

(e- + H+)n

O2

H2O

ADP + PiATP

CADENA RESPIRATORIA

deshidrogenasaComplejo piruvato

GLUCOLISIS CICLO CITRICOdeshidrogenasa

CO2Piruvato Acetil-CoACoA-SH

acetil-CoA

oxalacetato

citrato

isocitrato

malato NAD+

NAD+

NADH

1

2

8

αααα-cetoglutaratofumarato

succinato Succinil-CoA

NADH

CO2

NAD+

NADH

CO2

GDP + Pi

GTP

FAD

FADH2

3

4

5

6

7

Fosforilación a nivel de sustrato

Generación de equivalentes reductores

Cadena respiratoria: componentes y secuencia

Cadena respiratoria: inhibidores

Hipótesis quimiosmótica de Mitchell

Fosforilación oxidativa y acoplamiento

La fosforilación oxidativa

en la energía química del ATP

la energía de la oxidación biológicaes finalmente convertida

es un proceso en el cual

GlucosaGlucosa

PiruvatoPiruvato

acetil-CoAacetil-CoAcitratocitrato isocitratoisocitrato

αααα-cetoglutaratoαααα-cetoglutarato

NAD+NADH

NAD+NADH

CICLO DE KREBS CADENA RESPIRATORIA

CO2 H2O

Gliceraldehido-3-PGliceraldehido-3-P

1,3--Bisfosfoglicerato1,3--Bisfosfoglicerato 3--Fosfoglicerato3--Fosfoglicerato

FosfoenolpiruvatoFosfoenolpiruvato

NAD+NADH

oxalacetatooxalacetato

Succinil-CoASuccinil-CoA

succinatosuccinatofumaratofumarato

malatomalato

GDPGTP

NAD+NADH

NAD+NADH

FADFADH2

Gliceraldehido-3-P + Pi + NAD + 1,3-bisfosfoglicerato + NADH + H+

Piruvato + CoA + NAD + acetil-CoA + CO 2 + NADH + H+

Isocitrato + NAD + αααα-cetoglutarato + CO 2 + NADH + H+

αααα-Cetoglutarato + CoA + NAD + succinil-CoA + CO 2 + NADH + H+

Malato + NAD + oxaloacetato + NADH + H+

ββββ-Hidroxiacil-CoA + NAD + ββββ-cetoacil-CoA + NADH + H+

Glutamato + H 2O + NAD+ αααα-cetoglutarato + NH 4+ + NADH

-400

-200

0

200

-400

-200

0

200

Eº’ (mV) NAD+ FMN

CoQ cit b

cit c 1 cit ccit a

∆∆∆∆G

400

600

800

400

600

800

cit acit a 3

O2

Transportadores de electrones de la cadena respirat oria mitocondrial

Membrana mitocondrial externa

Espacio intermembrana

Citoplasma

CoQe-

CoQe-

CoQe-

CoQe-

CoQe-

CoQe-

e- e- e- e- e- e- e- Cit ce- Cit ce- Cit ce- Cit ce- Cit ce-

Cit ce-

e-

H+ H+ H+

H+ H+H+

H+

FO

H+H+

H+

Membrana mitocondrial internaI

II

III IV

Matriz mitocondrialNADH

e-

e-

e-e-

e-e-

e-e-

e-e-

e-e-

CoQe-

e-e-

CoQe-

CoQe-

CoQe-

CoQe-

CoQe-

NAD+ Succinato

e- e-

e- e-

e- e-

e- e-

e- e-

e- e-

CoQe-

e-CoQ

e-

e-CoQ

e-

e-CoQ

e-

e-CoQ

e-

e-CoQ

e-

e-e-e-

e Cit ceCit ce-

e-

e-

e-

e-

e-

e-

O2H2OH+ H+ H+

H+ H+ H+

H+ H+ H+

H+ H+ H+

H+

FO

F1

H+

H+

ADPATP

Espacio intermembrana

III

III

IV

Matriz

F1

Fo

CoQ

Cit c

NADH + H+ NAD+

Succinato Fumarato1/2 O2 + 2H+

H2O

ADP + Pi

ATP

4H+4H+ 2H+

H+

+ + + + + + ++

++

++

-- - -

-

--

Potencial Potencial F1ATP

-- - -

--Potencial

químico ∆∆∆∆pH

(interior alcalino)

Potencial eléctrico ∆∆∆∆ψψψψ

(interior negativo)

Síntesis de ATP guiada por fuerza

protón-motriz

∆G = 2,3RT(∆pH) + F(∆ψψψψ)

ADP + Pi ���� ATP + H2O ∆GO’ = 52 kJ/mol1

NADH + H+ + ½O2 ���� NAD+ + H2O ∆GO’ = -220 kJ/mol

NADH + H+ + ½O2 + 3ADP+ 3Pi ���� NAD+ + 4H2O + 3ATP ∆GO’ = -64 kJ/mol

FADH2 + ½O2 ���� FAD + H2O ∆GO’ = -152 kJ/mol

2

3

FADH2 + ½O2 + 2ADP+ 2Pi ���� FAD + 4H2O + 2ATP ∆GO’ = -48 kJ/mol

= 2,5ADP

O

= 1,5ADP

O

∆∆∆∆Gº’ = - 220 kJ/mol

∆∆∆∆Gº’ = - 152 kJ/mol

NADH + 11H+N + ½ O2 NAD+ + 10H+

P + H2O

NADH + H+ + ½ O2 NAD+ + H2O

FADH2 + ½ O2 FAD + H2O

∆∆∆∆Gº’ = 52 kJ/mol

ADP + Pi ATP + H 2O

ADP + Pi + nH+P ATP + H2O + nH+

N

nADP + nPi + ½ O2 + H+ + NADH nATP + H2O + NAD+

Con

sum

o de

O2

Sín

tesi

s de

AT

P

CN-

Con

sum

o de

O2

Sín

tesi

s de

AT

P

Oligomicina DNF

DESACOPLAMIENTO

Con

sum

o de

O2

tiempo

Sín

tesi

s de

AT

PADP + Pi

Succinato

Con

sum

o de

O2

tiempo

Sín

tesi

s de

AT

P

ADP + Pi

Succinato

MatrizEspacio

intermembrana

Cit c

O2H2O

O–

NO2

NO

Proteína desacoplante UCP

(termogenina)

H+H+

H+

Calor

ATP

ADP + Pi

DNO2

Proteínas desacoplantes (UCP)

Valinomicina (K +)• V síntesisATP = 0

• Vconsumo O2 →→→→ ↑