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

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

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