Glicólisis(citosol)

GLUCÓGENO

Glucogénolisis

LACTATO

GLUCOSA

GluconeogénesisGlucólisis

Glucogénesis

D-glucosa 2 Piruvato 2 Acetil CoA

2 Lactato

Piruvatodeshidrogenasa

2 CO2

Ciclo deKrebs

4 CO2

El O2 no es requeridopara la glucólisis

El O2 si es requerido parala PDH y ciclo de Krebs

Glicólisis

Ácido pirúvico

Piruvatodescarboxilasa

Alcoholdeshidrogenasa

Lactatodeshidrogenasa

Acetaldehído

Etanol

NADH + H+

NAD+

Ácido láctico

OH

NADH + H+

NAD+

CO2

Ecuación balanceada para la conversión de glucosa a piruvato

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

Ecuación balanceada para la conversión de glucosa a lactato

Glucosa + 2 ADP + 2 Pi → 2 Lactato + 2 ATP

Ecuación balanceada para la conversión de glucosa a etanol

Glucosa + 2 ADP + 2 Pi → 2 Etanol + 2 CO2 + 2 ATP + 2 H2O

R-OH + ATP R-O-P- O- + ADP + H+

O

O

Cinasa

OH

C-

H

R- CH2O – P –O-

O

O-

R- C- CH2OH

O

O

P O-O

H

Mutasa

CH2OH

C

R

O

IsomerasaC

H – C - OH

H

O

R

C –

H – C – OH

H

R

C –

H – C

H

+ H2O

Deshidratasa

C

HO – C – H

R

O

H – C - OH

R’

AldolasaC

HO – C – H

R

OC

R’

+

H O

Fosforilación y oxidación

Consumo y generación de ATP en la glicólisis

Reacción ATP1 Glucosa → Glucosa 6-fosfato -1 Irreversible

3 Fructosa 6-fosfato → Fructosa 1,6-bifosfato -1 Irreversible

7 (2)1,3-bifosfoglicerato → (2) 3-fosfoglicerato +2 Reversible

10 (2) Fosfoenolpiruvato → (2) Piruvato +2 Irreversible

Total +2

Ejercicio 1. Atajo de la glicólisis

Suponga que descubre una levadura mutante cuyavía glicolítica es más corta debido a la presencia deuna nueva enzima que cataliza la siguientereacción:

Gliceraldehído 3-P 3-fosfoglicerato

¿Sería de beneficio para la célula acortar la víaglicolítica de esta manera? Explique.

Ejercicio 2. Concentración celular deglucosa.La concentración de glucosa en el plasma sanguíneohumano se mantiene en alrededor de 5 mM. Laconcentración de glucosa libre dentro de un miocitoes mucho menor. ¿Por qué es tan baja laconcentración en la célula? ¿Qué ocurre con laglucosa después de la entrada en la célula?

La glucosa se administra por vía intravenosa comofuente de alimento en algunas situaciones clínicas.Dado que la transformación de la glucosa a glucosa6-fosfato consume ATP, ¿por qué no se administraglucosa 6-fosfato por vía intravenosa en lugar deglucosa?

Ejercicio 3. Papel de lactato deshidrogenasa

Durante la actividad extenuante, la demanda deATP en el tejido muscular aumenta. En el músculoel ATP se produce casi exclusivamente por lafermentación del ácido láctico.El ATP se forma en la fase de pago de la glicólisispor medio de dos reacciones, promovidas por lafosfoglicerato cinasa y piruvato cinasa. Supongaque el músculo esquelético se encuentradesprovisto de lactato deshidrogenasa. ¿Se podríagenerar ATP a un ritmo elevado por la glicólisis?Explique.

Ejercicio 4. Envenenamiento porarseniato

El arseniato (muy tóxico para algunos organismos), esestructuralmente y químicamente similar al fosfatoinorgánico (Pi), y muchas enzimas que requierenfosfato también usan arseniato. Los compuestosorgánicos del arseniato son menos estables que loscompuestos de fosfato análogos. Por ejemplo, acilarseniato se descompone rápidamente por hidrólisis.

Por otro lado, los acil fosfato, tales como 1,3-bifosfoglicerato, son más estables y son sometidosa transformaciones en la célula catalizadas porenzimas.a) Prediga el efecto de la reacción neta catalizadapor la gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa si elfosfato se remplazara por arseniato.

b) ¿Cuál sería la consecuencia en el organismo siel arseniato fuese sustituido por fosfato?

Ejercicio 4. Envenenamiento porarseniato

Ejercicio 5. Requisitos de fosfato en lafermentación de etanol

En 1906 Harden y Young, en una serie de estudios clásicossobre la fermentación de glucosa a etanol y CO2 porextractos de levadura de cerveza, hicieron las siguientesobservaciones:

(1) El fosfato inorgánico era esencial para la fermentación,cuando la fuente de fosfato se agotó, la fermentación cesóantes de que se utilizara la glucosa.

(2) Durante la fermentación bajo estas condiciones se acumulanetanol, CO2 y una hexosa bifosforilada.

(3) Cuando se sustituye fosfato por arseniato, no se acumula lahexosa bifosforilada, pero la fermentación procede hasta quetoda la glucosa se convierte en etanol y CO2.

Isoenzimas de hexocinasa

-Las isoenzima son enzimas que catalizanla misma reacción pero son codificadaspor diferentes genes.-Son proteínas diferentes que catalizan la mismareacción

La hexocinasa está presente en cuatro isoformas(de la I a la IV).-La isoforma predominate en músculo es lahexocinasa II aunque también está presente la I.-La isoforma predominate en hígado es lahexocinasa IV o glucocinasa.

La hexocinasa es una enzima regulatoria.Las isoforma I y II son inhibidasalostéricamente por su producto,glucosa 6 fosfato.

Diferencias entre hexocinasa I-III y IV

1. La Km de la hexocinasa IV es 10 mM, la cual esmayor que la concentración de glucosa en sangre.

2. La hexocinasa IV es inhibida por la uniónreversible de una proteína regulatoria específica delhígado. Dicha unión es aumentada por la presenciadel regulador alostérico fructosa 6 fosfato.

3. La hexocinasa IV no es inhibida por glucosa 6fosfato.

1.0

(mM)

Rel

ativ

e en

zym

e ac

tivity

Curvas de saturación de sustrato

Km= 0.1 mM

Km= 10 mMGlucocinasa (Hexocinasa D o IV)

Hexocinasa

Ejercicio 6. Regulación de la PFK-1A una concentración dada de fructosa6-fosfato, la actividad de la PFK-1incrementa al aumentar laconcentración de ATP, pero se alcanzaun punto en el cual el aumento de laconcentración de ATP inhibe la enzima.

a) Explique cómo el ATP puede sertanto un sustrato y un inhibidor de laPFK-1. ¿Cómo se regula la enzimapor ATP?

b) ¿De qué manera se regula laglicólisis por los niveles de ATP?

c) La inhibición de la PFK-1 por el ATPdisminuye cuando la concentraciónde ADP es alta, como se presentaen la figura. ¿Cómo se explica estaobservación?

Fructosa 6 fosfato Fructosa 2,6bifosfato

Enzima desfosforilada

Enzima fosforilada

Fructosa 6 fosfato-

+ Fructosa 6 fosfato

Bajos nivelesde glucosa en

sangre +

Fosfofructocinasa 2/Fructosa 2,6 bifosfatasa(Fructosa bifosfatasa 2)

Baja [glucosa] en sangre

Aumento en la secreción deglucagon

Aumento en la [AMPc]

Aumento en la fosforilación de

enzimas

Activación de FBPasa-2 einactivación de PFK-2

Disminución en la [Fructosa 2,6 BP]

Inhibición de la PFK-1

Disminución en la glicólisis

Aumento en lafosforilación de la

piruvato cinasa

Menos activa

Piruvato + Glutamato Alanina + Alfa-cetoglutaratoAlanina aminotransferasa

HÍGADO

MÚSCULO

Baja [glucosa] en sangre

Aumento en la secreción deglucagon

Aumento en la [AMPc]

Aumento en la fosforilación de

enzimas

Activación de FBPasa-2 einactivación de PFK-2

Disminución en la [Fructosa 2,6 BP]

Inhibición de la PFK-1

Disminución en la glicólisis

Aumento en lafosforilación de la

piruvato cinasa

Menos activa