Metabolismo de carbohidratos 1

(Glicólisis y fermentación)

Marijose Artolozaga Sustacha, MSc

Funciones del metabolismo:

• Obtener energía

• Convertir los nutrientes en sustancias asimilables por las células

• Proporcionar al organismo las moléculas que requiere:– Estructurales

– Funcionales

Categorías del metabolismoAnabolismo:• Síntesis

• Consume energía y poder reductor

• Vías divergentes

Catabolismo:• Degradación

• Genera energía y poder reductor

• Vías convergentes en una común

Vías anfibólicas: ej. Ciclo de Krebs• Produce poder reductor y energía (GTP) 

• Intermediarios son sustrato para síntesis

Algunas vías metabólicas

AnabólicasSíntesis

Síntesis de

• ác. grasos– Triglicéridos

– Glicerofosfolípidos

• Colesterol

• Gluconeogénesis

• Glucogenogénesis

CatabólicasDegradación 

• β‐oxidación de ác. grasos

• Glicólisis‐ Descarboxilación oxidativa

‐ Fermentación

• Glucogenólisis

• Vía de las pentosas‐P

•Proteínas y aminoácidos

•Lípidos

•Carbohidratos:

Anfibólica:Ciclo de Krebs

‐ Algunas vías metabólicas:‐ Acetil CoA: Metabolito central en el metabolismo energético

Acetil CoA

ProteínasAminoácidos

Glucosa

GrasasÁc. grasos

Ciclo de Krebs Cadena respiratoria

CO2 H2O ATP

AminoácidosÁc. grasos

ColesterolEsteroides

Cuerpos cetónicos

Glucógeno

Proteínas

Vías Catabólicas

VíasCatabólicas

VíasAnabólicas

Acetil CoA

Síntesis de ATP

• A nivel de sustrato• En la cadena respiratoria

• ATP se produce en las vías catabólicas *• ATP se utiliza en las vías anabólicas

* poder reductor formado en las vías catabólicas ⇒ATP en la cadena respiratoria

Metabolismo de carbohidratos

Glucogenólisis Gluconeogénesis

Glucogenogénesis

Dieta:Digestión y absorción

• Diferente según el tejido

Metabolismo de carbohidratos

• Diferente según el tejido

Metabolismo de carbohidratos

Eritrocitos Cerebro

• Diferente según el tejido

Metabolismo de carbohidratos

Músculo Adipocitos

• Diferente según el tejido

Metabolismo de carbohidratos

Hepatocitos

GLICÓLISIS

Glicólisis• Vía catabólica

• Función principal= obtener energía

• En el citoplasma

• En todos los tejidos– Única forma de obtener energía para:

• Eritrocitos

• Cerebro

• Espermatozoides

• Médula adrenal

Otros carbohidratos se incorporan en diferentes puntos de la glicólisis

Muy conservada, sin grandes cambios en la evolución

Niveles de Glucosa en sangre se deben mantener constantes

OJO:Intermediarios de la

glicólisis en vías biosintéticas

Glicólisis

Tres tipos de transformaciones:

• Degradación del esqueleto de C de la glucosa1 Glucosa → 2 Piruvato

• Fosforilación a nivel de sustratoADP + Pi → ATP

• Formación de poder reductor (transferencia de H al NAD+ → NADH )

Glicólisis

Dos fases

• Fase preparatoria, de inversión: 

gasta 2 ATP

• Fase retributiva: 

produce 4 ATP y 2 NADH

Neto: produce 2 ATP y 2 NADH

Glicólisis

Glicólisis: fase preparatoria

Glicólisis: fase preparatoria

Reacciones claves: • irreversibles• endergónicas• Enzimas reguladas• necesitan Mg++

• Hexoquinasa• Fosfofructoquinasa 1

Fosfohexosaisomerasa

(Mg++)

(Mg++)

Glicólisis: fase preparatoria: 1ª reacción

Hexoquinasa:- Enzima clave no solo para la glicólisis- La Glucosa-6-P no puede salir de la célula>>- Queda disponible para otras vías metabólicas:

- Vía de las pentosas-P- Síntesis de glucógeno

En hígado: Glucoquinasa

Glicólisis: fase retributiva

Glicólisis: fase retributiva

(Mg++)

(Mg++, K+)

(Mg++)

Fosforilación a nivel de sustrato

Regulación de la glicólisis• Regulación para mantener la [ATP] constante en las células (efecto Pasteur)

• Regulación:– Endocrina

• Hormonas:– Activación de enzimas: fosforilación y defosforilación

– Síntesis de enzimas inducibles

– Alostérica• Activadores e inhibidores alostéricos de enzimas clave

– Diferentes isoenzimas según el tejido• Diferentes funciones o necesidades

Regulación de la glicólisis

• Fosfofructoquinasa‐1

– Inhibidores alostéricos:• ↑ ATP• ↑ citrato

– Activadores alostéricos:• ↑ ADP, AMP

• ↑ Fructosa‐2,6‐diP(AMPc y PKA)

Fosfofructoquinasa 2

⊗

Glucagón inhibe ⊗ la glicólisis

•2 sitios catalíticos•2 sitios inhibidores•2 sitios activadores

Regulación alostérica y hormonal

Regulación de la glicólisis

• Piruvato Quinasa– Inhibidores alostéricos:

• ↑ ATP

• ↑ acetil CoA y ácidos grasos

(Son alimentadores del ciclo de Krebs y producirían ATP>> no se necesita más)

(Mg++, K+)

Regulación alostérica

Regulación de la glicólisis

• Hexoquinasa– Inhibidor alostérico:

• ↑ Glucosa‐6‐P(Si la G-6-P no entra en glicólisis se acumula y se inhibe esta enzima)

(Mg++)

• GlucoquinasaEn hígado– No es inhibida por su producto

Regulación alostérica

Diferentes isoenzimas

Regulación hormonal: enzimas inducibles

Regulación de la glicólisis

• Hexoquinasa: – Todas las células

– ↑ afinidad (Km 0,1mM)

– ↑ actividad inc en ayunas (4mM) 

• Glucoquinasa:– Hígado

– ↓ afinidad (Km 10mM)

– Sólo tiene ↑ actividad cuando [glucosa] ↑Hígado no compite con las demás células por la glucosa cuando hay escasez

– Su síntesis se aumenta por insulina Glucógeno: reserva de

glucosa

Diferentes isoenzimas

Regulación hormonal

Después de la glicólisis:

Destino del piruvato y el NADH:

• Descarboxilación oxidativa y ciclo de Krebs:

+ energía

• Fermentación:– Alcohólica

– Láctica ↓ O2

↑ O2

Fermentación

•Fermentación: ↓ O2

• En condiciones anaeróbicas

• Permite recuperación del NAD+

Se puede seguir obteniendo ATP

•Fermentación etílica: ↓ O2

Ocurre en:– Levaduras

– Otros microorganismos

– Algunas plantas

NO en animales superiores 

Esta enzima SÍ la tenemos: para la desintoxicación del alcohol

•Fermentación láctica: ↓ O2

Ocurre en:– Eritrocitos

• No tienen mitocondrias!

– Músculo esquelético

• Arratonamientos!

– Lactobacilos

– Estreptococos• ↑[ácido láctico] ↓ pH• Cortan la leche = desnaturalizan la caseína 

yogur, quesos

•Fermentación láctica: ↓ O2

• El ácido láctico se transporta fuera de las células 

• y acidifica la sangre →acidosis láctica

Arratonamientos:

• Músculo esquelético – ejercicio intenso:• ↑[ácido láctico] ↓ pH  no puede seguir

• ↑ ↑[lactato] acumulado  cristalización (“agujetas”)• Recuperación: 

lactato‐sangre‐hígado‐gluconeogénesis‐glucosa… C. de Cori

•Fermentación láctica: ↓ O2

Destino del lactato:

• Ciclo de Cori• Eritrocitos• Músculos

• Hígado

Ejemplo de cooperación metabólica entre el músculo 

esquelético y el hígado

La acumulación de lactato y la disminución del pH disminuyen eficiencia muscular

•Después de un periodo de actividad intensa la respiración profunda continúa para la fosforilación oxidativa y producción de ATP

•ATP se usa en gluconeogénesis•Produce glucosa a partir de lactato

Destino del lactato:

• Algunas células pueden usar el lactato como combustible:

• vuelven a transformar el lactato en piruvato

Ciclo de Krebs mucha energía

• Ej. corazón• Actividad muscular continua y rítmica

• Metabolismo aeróbico

• Pequeñas cantidades de glucógeno y fosfocreatina