GLICÓLISIS

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Cuando se habla de metabolismo intermediario, se refiere a una serie de vías o
rutas metabólicas que ocurren al interior de la célula, para la producción de energía
y poder reductor, a partir de la oxidación de los nutrientes. Y utilizando esta la
energía producida y el poder reductor, las células, sintetizan sus macromoléculas.
El metabolismo consta de 3 fases. La primera es el catabolismo, que se refiere a la
obtención de ATP, poder reductor, y metabolitos intermediarios, a través de la
oxidación de los macronutrientes; la segunda es el anabolismo, la cual con los
productos resultantes de la fase catabólica las células sintetizan sus
macromoléculas; y la tercera es una fase dual, llamada anfibolismo, la cual tiene
características catabólicas y anabólicas.
VÍAS METABÓLICAS DEL METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS
UNIVERSIDAD LIBRE SECCIONAL BARRANQUILLA
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD
PROGRAMA DE MEDICINA
METABOLISMO DE LOS GLÚCIDOS
IDENTIFICACIÓN
RESPONSABLE: ANDRES JULIAN SALCEDO CREACIÓN: SEPTIEMBRE DE 2016
EDITOR: ANDRES JULIAN SALCEDO ÚLTIMA EDICIÓN: DICIEMBRE DE 2018
DOCENTE: Dr. ISMAEL LIZARAZU SEMESTRE: II ASIGNATURA: BIOQUÍMICA
Esquema general del catabolismo, con las tres
fases degradativas de las biomoléculas
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Para iniciar el proceso metabólico de los glúcidos, primero, las células deben captar las biomoléculas del plasma, y
esto lo hacen gracias a la presencia proteínas glucotransportadoras (GLUT), de las cuales se han descrito más de 14
proteínas distintas. Pero no todos los GLUTs son afectados por la insulina por lo tanto la permeabilidad de la glucosa
en los tejidos no en todos los casos es insulinodependiente. El GLUT4 es el único glucotransportador afectado por
la insulina y es reclutado como consecuencia de la unión de la insulina al su receptor y activación del fosfoinocitol
3 quinasa (PI3K), este glucotrasportador se encuentra en el tejido adiposo y el musculo estriado, pero en el caso
del cerebro, el tejido hepático estos expresan GLUTs que no depende de la insulina para la entrada de la glucosa;
sin embargo esto no quiere decir que la hormona carezca de efectos en estos tejidos no insulinodependientes.
Glucosa 6-P
Es el primer paso después de que la glucosa ingresa al tejido, y se hace necesario gracias a que en el momento en
el que la glucosa es fosforilada, formando Glucosa 6-P y ésta, ya no puede abandonar el tejido, debido a que los
esteres de fosfatos no son permeables a la membrana celular. Hay que tener en cuenta que partir de la Glucosa 6-
P se da inicio la vía de las Pentosas fosfato, Glucogenogénesis y Glicólisis, dependiendo de las necesidades del
organismo. Y de esta manera, también hay vías que terminan con la formación de Glucosa 6-P, como la
Glucogenolisis y Gluconeogénesis.
La glicolisis es el proceso que la glucosa es transformada en piruvato, y ese piruvato que puede proceder de las
cadenas hidrocarbonadas de ciertos aminoácidos puede ser convertido en lactato o en Acetil-CoA, pero este último
también deriva del esqueleto hidrocarbonado de los ácidos grasos. Esto conlleva a la entrada del Ciclo de Krebs, y
los equivalentes de reducción que se generen en el ciclo, se dirigirán al transporte electrónico, donde se obtiene
Energía libre de Gibbs, necesaria para la síntesis de piruvato. En ciclo, los carbonos de los macronutrientes se
convierten en CO2 y en la cadena respiratoria se convierte en ATP.
1. GLICÓLISIS
La glicólisis es una vía metabólica universal, citoplasmática, esto quiere decir que casi todos los organismos,
hacen glicólisis. También es conocida como la vía de Embden-Meyerhof, su objetivo se centra en
transformar la glucosa, la cual es un azúcar de 6 carbonos, en 2 moléculas de piruvato las cuales cada una
tienen 3 carbonos. También se produce dos NAD reducido (NADH+H+) o poder reducido junto con la
generación de dos moles de ATP, por fosforilación a nivel de sustrato. En la naturaleza existen 3 mecanismos
que generan ATP, los cuales son, la fotosíntesis, la fosforilación a nivel de sustrato y la fosforilación
oxidativa.
 Esta vía metabólica, consta de 10 reacciones, de las cuales 3 son reacciones irreversibles porque
están desplazadas de su estado de equilibrio.
 Se puede dividir en 2 fases, la fase preparativa y la fase productiva o fase de “oxidación-reducción
y fosforilación”.
 En la fase preparativa con la utilización de 2 moles de ATP, se convierte la glucosa en un ester doble
llamado Fructosa 1,6 bifosfato el cual se parte en Gliceraldehido 3 fosfato y Dihidroxiacentona
fosfato, las cuales son triosas.
 En la fase productiva partiendo del Gliceraldehido 3 fosfato se convierte en Piruvato, con la
producción de ATP por fosforilación a nivel de sustrato y NAD reducido.
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1.1 Fosforilación de la glucosa: El ATP transfiere un Pi al OH
del carbono 6, formando Glucosa 6-P. Las moléculas
con carga no atraviesan las membranas. La Glucosa 6-
P no sale de las células. Esto gracias a la participación
de la enzima Hexoquinasa o su isoenzima
Glucoquinasa, al ser una reacción desplazada de su estado de equilibrio, necesita energía, la cual será
entregada por el ATP, por lo tanto es irreversible.
1.2 Isomerización de Glucosa 6-P: El objetivo de la
isomerización es preparar para la consecuente división
en las dos triosas, con la presencia de la enzima de la
Fosfohexosa isomerasa. Es una reacción reversible, que
termina con la producción de Fructosa 6-P.
Isomerización de tipo aldosa-cetosa gracias que la aldosa (C1=O) se transforma en cetosa (C2=O).
1.3 Fosforilación de la Fructosa 6 P: Se hace necesario este
paso gracias a que en el momento de la ruptura
inmediata sin la fosforilación solo una triosa tendría el
grupo fosfato, mientras que si es fosforilada, cada
triosa se quedaría con el grupo fosfato
correspondiente. Es una reacción de tipo irreversible, con el gasto de una molécula de ATP. Gracias a
la enzima de Fosfofructoquinasa 1, formando un ester doble llamado Fructosa 1,6 bifosfato.
1.4 Ruptura aldólica de la Fructosa 1,6 bifosfato: Despues
de la fosforilación, se puede llevar a la ruptura
aldolítica de la Fructosa 1,6 bifosfato gracias a la
enzima Fructosa 1,6 aldosala A, formando dos triosas,
isómeras que son, el Gliceraldehido 3-P y la
Dihidroxiacetona-P. Es una reacción reversible que si
se mira en dirección izquierda, se presenta una condensación aldólica.
1.5 Isomerización de Dihidroxiacetona-P a Gliceraldehido
3-P: La Dihidroxiacetona-P se isomeriza a
Gliceraldehido 3-P. Debido a que solo la
Gliceraldehido 3-P puede continuar la glicólisis.
1.6 Oxidación y fosforilación: Se oxida Gliceraldehido 3-P a
1,3 bifosfo glicerato con la presencia de NAD que entra
oxidado y sale reducido en forma de NADH+H+, ésta
reacción necesita de la participación de Fosfato
inorgánico Pi, el cual se une al nuevo compuesto
formado, el cual es un anhídrido mixto, presentando la característica de ser macroérgico (Rico en
energía). Gracias a la enzima de Gliceraldehido 3-P Deshidrogenasa.
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1.7 Fosforilación a nivel de sustrato: Gracias al tener un
enlace macroérgico, se almacenan 11.8 kCal. La
reacción general de la fosforilación oxidativa dice que
ADP + Pi = ATP, siempre y cuando sean suministrados
+7.3 kCal, por una reacción endergónica. La
Fosfoglicerato quinasa hace que el enlace macroérgico se rompa, convirtiendo el 1,3 bifosfoglicerato
en 3- fosfoglicerato, liberando 11.8kCal, de las cuales aprovecha +7.3kCal, para producir ATP. Esta es
una reacción acoplada endergónica y exergónica. Reacción reversible
1.8 Isomerización: El objetivo es reordenar el 3-
fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato, para tener otro
enlace macroérgico gracias a la Fosfoglicerato mutasa.
El Pi del C3 de no muy alta energía es trasladado a C2.
Reacción reversible.
1.9 Deshidratación: Se separa un mol H2O y se genera un
enlace enol-fosfato, el cual es un enlace de alta
energía. El 2-fosfoglicerato pasa a Fosfoenol piruvato,
gracias a la enzima enolasa.
1.10 Fosforilación a nivel de sustrato: Gracias al enlace
macroérgico formado, el cual tieneuna energía de
14.8 kCal, impulsa la creación de otra mol de ATP,
gracias a la Piruvato quinasa el Fosfoenol piruvato
pasa a Piruvato. De las 14.8 kCal solo se aprovechan
7.3 kCal, y el resto se pierde en forma de calor,
haciendo que la reacción se desplace del estado de
equilibrio, generando otra reacción irreversible. No se pueden generar 2 mol de ATP, gracias a que se
tiene que cumplir la segunda ley de la termodinámica dice que la entropía del universo siempre tiene
que estar en aumento.
Como resultado de la glicolisis se producen 2 Piruvato, 2 NADH+H+, y 4 moléculas de ATP, de las cuales se
utilizan 2 en la fase preparativa dejando una producción neta de 2 ATP.
El estado redox del tejido ahora determina cual las dos vías se siguen. En condiciones anaerobias, el NADH
no se puede reoxidar por medio de la cadena respiratoria a oxígeno. El NADH reduce el piruvato al lactato,
lo cual es catalizado por la lactato deshidrogenasa. Hay diferentes isoenzimas de lactato deshidrogenasa
específicas para tejido, que tienen importancia clínica. La reoxidación de NADH por medio de la formación
de lactato permite que la glucólisis proceda en ausencia de oxígeno al regenerar suficiente NAD+ para otro
ciclo de la reacción catalizada por la gliceraldehido 3-P deshidrogenasa.
En condiciones aerobias, el piruvato es captado hacia las mitocondrias y después de descarboxilación
oxidativa hacia acetil CoA, el ciclo del ácido cítrico lo oxida hacia CO2. Los equivalentes reductores
provenientes del NADH formado en la glucólisis son captados hacia las mitocondrias para oxidación por
medio de uno de los dos transbordadores.
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 Perpetuación de la glicólisis
La perpetuación del proceso glicolítico en condiciones anaeróbicas, obliga a que se dé la
fermentación homoláctica. Para que el proceso se perpetúe, se necesita la reoxidación del NADH,
y si esto no se da, el proceso se ve paralizado a la altura de Gliceraldehido 3-P deshidrogenasa. Por
eso en condiciones anaerobias, el piruvato debe convertirse en lactato, con la lactato
deshidrogenasa para reoxidar el NADH, y así perpetuar el proceso glicolítico.
En el caso de los seres humanos, se da la fermentación homoláctica.
Cuando se deprime un tejido del aporte sanguíneo (isquemia), el tejido recurre a procesos
glicolíticos anaerobios aumentando la producción de lactato, llevando al organismo a una acidosis
láctica. La cual se puede generar por sobreproducción de lactato, hipoxia tisular y por tejidos
normalmente anaeróbicos, es decir que tienen tasas glicolíticas altas productoras de lactato, como
por ejemplo los glóbulos rojos, y esto se debe a que carecen de mitocondrias (Los procesos
oxidativos aeróbicos suceden en las mitocondrias), también es el caso de la medula renal o la
córnea, pero en el caso de los tejidos naturalmente anaeróbicos, no se produce la acidosis láctica
debido a que este lactato producido por los tejidos, alcanza el plasma para llegar al hígado y este
lo convierte en glucosa por medio de la gluconeogénesis; pero en caso de falla hepática que
bloquee la gluconeogénesis, no se llevará a cabo el proceso de transformación de lactato,
generando una acidosis láctica.
En un IAM(infarto agudo de miocardio) el proceso glucolitico en el musculo cardiaco a
consecuencia de una isquemia por bloqueo de una de las arterias coronarias se ve desviado hacia
la producción de lactato, por lo que una de las pruebas enzimáticas para este episodio es cuantificar
LDH o Lactato deshidrogenasa la cual se eleva entre las primeras 12 a 14 horas y permanece de 10
a 12 días.
En el caso de las bacterias, son más versátiles metabólicamente que los humanos, gracias a que
pueden fermentar a diferentes compuestos diferentes al lactato, como la fermentación etanólica
(Zynomonas y levaduras), fermentación butílica y fermentación propiónica (Propionium bactaria).
En la fermentación la glucosa se oxida a un compuesto orgánico (NO a CO2 y H2O), y debe existir
una reacción que permita la reoxidación del NADH.
Un organismo se encuentra en acidosis cuando el pH es inferior a 7.35 y cuando es superior a 7.45
se encuentra en alcalosis.
En la de la década de 1920 Otto Warburg, observó que la células cancerosas, a pesar de estar en
presencia de oxígeno, recurrían a glicólisis anaeróbica, hiperproductora de lactato, posteriormente
conocido como el efecto Warburg, este proceso se da porque el estado de acidosis láctica inhibe el
sistema inmune y la acidificación del entorno facilita la invasión tumoral o metástasis, además de
favorecer la vía de las pentosas fosfato, la cual lleva a la producción de ribosa 5 fosfato, el cual es
necesario para la síntesis de nucleótidos púricos y pirimidínicos, utilizados en la división celular. La
célula cancerosa tienen un alto consumo de oxígeno, eso hace que se produzca un factor inducido
por hipoxia el cual es inductor también de la glicólisis anaerobia y factores de crecimiento, como
los factores de crecimiento de vasos sanguíneos(VEGF). Por eso dentro de los procedimientos para
el tratamiento del cáncer se hace necesario detener el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos.