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Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 1 Clase Bioquímica 1 Metabolismo de los Glúcidos: (Hidratos de Carbono) Vías involucradas: Glucólisis: degradación de la glucosa Gluco: glucosa Lisis: degradación (proceso catabólico) Gluconeogénesis: síntesis de nuevas moléculas de glucosa partiendo de sustratos que no son hidratos de carbono Gluco: glucosa Neo: nuevo (nueva molécula) Génesis: biosíntesis o formación Glucogenogénesis: proceso por el cual el hígado y el músculo realizan la formación de la molécula de glucógeno Glucógeno Génesis: biosíntesis o formación Glucogenolisis: proceso por el cual el hígado y el músculo degradan la molécula de glucógeno en sus subunidades fundamentales que son moléculas de glucosa Glucógeno Lisis: degradación (proceso catabólico) Vía de las pentosas Proceso que involucra hidratos de carbono que tiene 5 carbonos en sus moléculas Metabolismo de la fructosa y galactosa Son hidratos de carbono igual que la glucosa Pueden ser incorporados a nuestro cuerpo a través de la dieta Glucólisis: Proceso por el cual oxidamos, catabolizamos o degradamos glucosa Es un proceso catabólico: Desde el punto de vista energético: exergónico Nos permite ganar energía Es oxidativo (como todo el proceso catabólico) Necesito cofactores que estén en un estado oxidado y a través de esa vía se van a transformar en cofactores reducidos Sitio de la célula donde ocurre: citoplasma 2 tipos de glucólisis: 1- Glucólisis aeróbica Se da en la mayoría de los tejidos Cofactores reducidos que se generan, utilizan cadena respiratoria para volver a reoxidarse 2- Glucólisis anaeróbica No voy a tener cadena respiratoria para que los cofactores se reoxiden, tienen que encontrar otra estrategia para llevar adelante ese proceso (reoxidación de cofactores) Músculo en actividad física intensa En actividad física no cuenta con cadena respiratoria Tiene una taja de oxigeno inferior a su demanda Actividad física intensa: hiperventilación (para que ingrese más oxígeno porque el músculo en ese momento tiene menos oxígeno disponible de lo que realmente necesita) Esa carencia de oxígeno hace que su cadena respiratoria no funcione Los cofactores reducidos no se pueden reoxidar en ese proceso No realiza cadena respiratoria por falta de oxígeno Le falta el oxígeno suficiente a la demanda que está teniendo Músculo en reposo o en actividad física ligera: pasa a ser aeróbico su metabolismo Oxígeno que le llega le alcanza para sus demandas Músculo es un tejido anaeróbico facultativo Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 2 Tiene la facultad de realizar procesos anaeróbicos en determinadas situaciones (actividad física intensa) Glóbulo rojo Es el que más oxígeno tiene porque es él que transporta Es un proceso anaeróbico porque no puede gastar el oxígeno que está transportando Por eso no tiene organelas Para no gastar el oxígeno que transporta, donde la función de él es llevar oxígeno a otros tejidos, directamente carece de mitocondria para no tener la posibilidad de hacer cadena respiratoria Al no poder hacer cadena respiratoria, los cofactores no utilizan esa vía para reoxidarse Hay que encontrar dentro del glóbulo rojo otra estrategia de reoxidación de cofactores Termino aeróbico o anaeróbico involucra la utilización de oxigeno o no en un proceso La glucólisis en si no involucra oxigeno propiamente dicho La única vía metabólica en la cual el oxígeno forma parte es la cadena respiratoria La glucólisis es una vía oxidativa y genera cofactores reducidos Responsable de que los cofactores reducidos se vuelvan oxidados: cadena respiratoria (reoxido cofactores) Concepto aeróbico o anaeróbico: hace referencia a la necesidad de oxígeno Necesidad de oxígeno para que exista o no cadena respiratoria y los cofactores se puedan reoxidar Cuando hago una glucólisis: Aeróbica – los cofactores reducidos que se generan en la glucólisis van a usar la cadena respiratoria para volver a su estado oxidado (reoxidar) Anaeróbica – cadena respiratoria no puede funcionar. Los cofactores reducidos recurren a otra estrategia para oxidarse ya que no está presente la cadena respiratoria. Cofactores se reoxida de una manera diferente Esto generalmente depende del tejido que nos encontremos Situación metabólica: hay tejidos que realizan esa vía metabólica Tanto en ayuno como en post-ingesta Resto de los tejidos Solamente lo realizan en post-ingesta Hígado Tejido adiposo 2 etapas: 1- Hexosas: etapa preparatoria (todos los intermediarios que participan son monosacáridos de 6 carbonos) Gasto de ATP Es un pequeño proceso que acompaña la glucólisis donde de alguna manera yo tengo que gastar ATP para activar mi hexosa. Recién una vez que tengo activada la molécula de hexosa, esa se encuentra preparada para la segunda etapa que es la verdadera etapa oxidativa y con ganancia de ATP 2- Triosas: etapa oxidativa (todos los intermediarios que participan son monosacáridos de 3 carbonos) Ganancia de ATP PROCESO: Primera etapa: hexosas Vamos a tomar glucosa de la sangre Esa glucosa de la sangre va ingresar a cada una de las células que vayan a hacer glucolisis a través de una proteína transportadora llamada GLUT Mayoría de los tejidos tienen las proteínas GLUT expresadas en la membrana, excepto 2 que tienen las proteínas GLUT en citoplasma y solamente las expresa en presencia de insulina (tejidos insulino-dependientes): 1- Tejido adiposo 2- Músculo estriado esquelético en reposo GLUT lo que hace es transportar glucosa a favor de gradiente Glucosa que ingresa es inmediatamente metabolizada por las células, siempre va haber más glucosa en sangre que adentro de la célula El transporte a través del GLUT, en la mayoría de los casos, va a ser desde la sangre hacia el interior de la célula La glucosa: - En post-ingesta la sacamos de la dieta (glucosa que tenemos en sangre cuando estamos en la dieta es obtenida a partir de los nutrientes que consumimos con la dieta) Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 3 - En ayuno la sacamos de: (sigue habiendo glucosa, en mucho menos cantidad, de 70 a 110mg/dl) Glucogenolisis (degradación del glucógeno) Gluconeogénesis (hay tejidos que tienen la capacidad de fabricar glucosa y liberarla a sangre, para que en situaciones de ayuno siga existiendo) 1) Primero paso GLUT transporta glucosa a favor de gradiente 2) Segundo paso Glucosa ingresa a los tejidos y necesita ser inmediatamente fosforilada para que no pueda volver a salir por el mismo GLUT GLUT es un transportador bidireccional Si no fosforilo y no utilizo inmediatamente la molécula de glucosa, así como ingresó glucosa a mi tejido, puede volver a salir Primer paso es la fosforilación (irreversible) A la glucosa le voy incorporar un grupo fosfato El dador de esos grupos fosfato va a ser una molécula de ATP ATP al perder un grupo fosfato se transforma en una molécula de ADP o Esa fosforilación de la glucosa es el primer paso de varios procesos metabólicos porque permite que la glucosa se quede adentro del tejido Esa reacción de fosforilación (irreversible), según el tejido que nos encontremos, puede ser catalizada por 2 enzimas diferentes: 1- Hexokinasa: presente en todos los tejidos Bajo KM por el sustrato (glucosa) – alta afinidad 2- Glucokinasa: exclusiva hígado y páncreas Alto KM por el sustrato (glucosa) – baja afinidad 3) Tercero paso Glucosa fosforilada Actúa una isomerasa, que transforma la glucosa en un isómero que es la fructosa-6P 4) Cuarto paso Esa fructosa-6P completa la activación del sustrato con una nueva fosforilación Se gasta una molécula de ATP que se transforma en ADP El producto de esafosforilación es la fructosa-1,6diP La enzima que cataliza esa reacción se llama fosfofructokinasa I Segunda etapa: triosas 5) Quinto paso A través de una enzima llamada aldolasa, la fructosa-1,6diP se divide en 2 moléculas de triosa 1- Dihidroxiacetona-P (DHAP) No tiene manera de participar a no ser que también se transforme en una molécula de gliceraldehído 2- Gliceraldehído-3P Es el que puede continuar con el resto de la etapa de las triosas Acabo se subdividir una molécula de 6C en 2 moléculas de 3C 6) Sexto paso La dihidroxiacetona-P se transforma en gliceraldehído-3P a través de una isomerasa Usando una isomerasa, esa DHAP la voy a transformar en gliceraldehído-3P Ahora tenemos 2 moléculas de gliceraldehído-3P - El gliceraldehído resultante de la acción de la aldolasa (hidroliza la hexosa) - El gliceraldehído resultante de la transformación de DHAP a través de una isomerasa, en una molécula de gliceraldehído A partir de ahora, todo lo que yo vaya realizar, lo voy a realizar por duplicado porque voy a contar con 2 moléculas de sustrato que van a estar reaccionando hasta la formación del producto final Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 4 7) Séptimo paso Fosforilación oxidativa (reversible): le incorpora un grupo fosfato al gliceraldehído y lo oxida Gliceraldehído se oxida, el NAD+ se reduce (NADH + H+) Producto de esa fosforilación oxidativa va a ser el 1,3-difosfoglicerato Enzima que cataliza esa reacción (fosforilación oxidativa) se llama gliceraldehído-3P deshidrogenasa 8) Octavo paso Fosforilación a nivel de sustrato (permiten la formación de moléculas de alta energía): hidrolizamos el 1,3- difosfoglicerato y lo vamos a transformar en 3-fosfoglicerato En esa reacción (reversible) vamos a usar moléculas de ADP que se transforman en ATP 9) Nono paso El 3-fosfoglicerato se va a isomerizar por acción de una enzima mutasa Esa mutasa cambia la posición del grupo fosfato Grupo fosfato pasa a C2, vamos a tener el 2-fosfoglicerato 10) Decimo paso 2-fosfoglicerato sufre una deshidratación y forma el fosfoenolpiruvato Enzima que cataliza se llama enolasa 11) Décimo primero paso – si estamos en condiciones aeróbicas (termina acá) Fosfoenolpiruvato por una nueva fosforilación a nivel de sustrato (irreversible) se va a terminar transformando en piruvato que es el producto final de la glucólisis cuando estamos en condiciones aeróbicas Piruvato ingresa a mitocondria, sufre una descarboxilación oxidativa para formar acetil-coa, el acetil-coa ingresa al ciclo de Krebs… En esa condición aeróbica, acá no va a finalizar la oxidación, lo único que finaliza es la glucólisis, la oxidación continua dentro de la mitocondria con la descarboxilación oxidativa del piruvato y el ciclo de Krebs 12) Décimo segundo paso – si estamos en condiciones anaeróbicas (no tengo cadena respiratoria, los cofactores reducidos que se generaron, no pueden ser destinados a la mitocondria ya sea porque no hay oxígeno o porque no tengo organelas) – termina acá Piruvato sufre una reacción reversible, va a tomar los cofactores reducidos en la vía, los va a oxidar Piruvato se va a reducir a lactato (ácido láctico) Enzima que cataliza es la lactato deshidrogenasa (LDH) Ese último paso, en el caso de la glucólisis anaeróbica, está sustituyendo la función del complejo I de la cadena respiratoria Porque se encarga de reoxidar los cofactores Única diferencia que a partir de ese punto no voy a poder hacer fosforilación oxidativa Solamente hago fosforilación oxidativa cuando realizo cadena respiratoria y puede generar gradiente protón- motriz De todo esto, hay que saber: Sustrato inicial y producto final en condiciones aeróbicas y anaeróbicas Sustrato inicial: glucosa (siempre) Producto final: - Condiciones aeróbicas: 2 moléculas de piruvato - Condiciones anaeróbicas: 2 moléculas de lactato El NADH + H+ solamente se considera en condiciones aeróbicas En condiciones anaeróbicas ese NADH + H se vuelve a oxidado en la propia vía Enzimas: solamente las que catalizan reacciones irreversibles porque son regulables En ese proceso tenemos 3 reacciones irreversibles: Enzima Marcapaso: única enzima que decide si yo voy hacer o no esa vía metabólica. TIENE QUE SABER Fosfofructokinasa I Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 5 Enzima alostérica - Moduladores positivos: AMP ADP Fructosa-2,6diP – hígado (exclusivo, además de los otros). Hígado, moduladores positivos: AMP, ADP, fructosa- 2,6diP - Moduladores negativos: ATP Citrato Enzima hexokinasa Enzima alostérica - Modulador negativo: Glucosa-6P Enzima glucokinasa Regulación genética - Inducción genética por insulina Glucokinasa solamente va estar presente cuando la insulina esté en nuestro organismo como hormona (solamente tenemos glucokinasa cuando estamos en post-ingesta) Piruvato kinasa Enzima alostérica - Moduladores positivos: Fructosa-1,6diP Fosfoenolpiruvato - Moduladores negativos: ATP Citrato Balance energético: permite saber en esta vía catabólica cuanta energía se gana Aeróbicas: Empezamos la vía en la glucosa y terminamos en el piruvato Inconveniente de la primera etapa (hexosas): Etapa preparatoria Desde el punto de vista energético: tiene un gasto de energía Ese gasto está presente en el balance energético Etapa necesaria para activar mi sustrato y prepararlo para la segunda etapa (triosas) Aeróbicas Etapa hexosas - 2 ATP + 2 NADH + H Malato-aspartato = 5 ATP Se utilizó esa, el NADH + H en citoplasma, dentro de la mitocondria me vuelve a aparecer como NADH + H, y esos 2 cofactores reducidos adentro de la mitocondria, al pasar por cadena respiratoria y fosforilación oxidativa, me generan la ganancia de 5 ATP (2,5 cada uno) Todos los tejidos Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 6 Etapa triosas Tienen energía potencial que me permite la ganancia de ATP Para que esos 2 cofactores reducidos me puedan liberar su energía potencial y me permitan ganar ATP: los tengo que enviar a cadena respiratoria para luego hacer fosforilación oxidativa Problema: esos 2 cofactores reducidos se forman en citoplasma, la cadena respiratoria y fosforilación oxidativa ocurren en mitocondria Necesito usar LANZADERAS (para que los cofactores reducidos en citoplasma puedan enviar su energía potencial a cadena respiratoria y fosforilación oxidativa) O (los 2 NADH + H citoplasmáticos o utilizan la primer lanzadera para enviar su energía potencial a la mitocondria o utilizan la segunda lanzadera) No sabemos cuál de las 2 usa Siempre hacemos el balance energético teniendo en cuenta ambas lanzaderas Glicerol-3P = 3 ATP Se utilizó esa, el NADH + H en citoplasma aparece como FADH dentro de la mitocondria, por lo tanto me aparece 2 FADH adentro de la mitocondria. La ganancia de energía luego de hacer cadena respiratoria y fosforilación oxidativa es de 3 ATP (1,5 cada uno) + 4 ATP (fosforilaciones a nivel de sustrato) -2 ATP + 5ATP + 4 ATP = 7 ATP (malato-aspartato) -2 ATP + 3 ATP + 4 ATP = 5 ATP (glicerol-3P) Etapa triosas: 2 fosforilaciones a nivel de sustrato En 2 oportunidades diferentes puedo formar moléculas de alta energía En este caso formo moléculas de ATP Glucólisis aeróbica me puede permitir la ganancia de: Entre 5 y 7 moléculas de ATP DEPENDE de la lanzadera que utilice el NADH + H en citoplasma para ingresar a la mitocondria Pérdida de 2 ATP: siempre en la etapa de las hexosas Anaeróbica: Empezamos la vía en la glucosa y terminamos en lactato Única diferencia: en condiciones anaeróbicas, no tengo NADH+ H (reducido) - Se volvió a oxidar sin usar cadena respiratoria - Sin la posibilidad de hacer fosforilación oxidativa - Reoxidación de esos cofactores no me genera en condiciones anaeróbicas ganancia de ATP - Única ganancia la tengo en la etapa de las triosas por las fosforilaciones a nivel de sustrato Por eso que el músculo en reposo necesita de menos glucosa que en actividad física Porque en reposo por cada glucosa puede ganar entre 5 y 7 por glucólisis Si contamos con que el piruvato hace descarboxilación oxidativa y ciclo de Krebs, en condiciones aeróbicas, vamos a ver cuánto en total puede ganar En condiciones aeróbicas por cada glucosa que se oxida gana muchísimo más ATP que en condiciones anaeróbicas donde por cada molécula de glucosa solamente puedo obtener 2 moléculas de ATP En actividad física consumimos más glucosa que en reposo Diabético baje niveles de glucosa: tiene que hacer actividad física para que el músculo consuma el exceso de glucosa por ese mecanismo Anaeróbicas Etapa hexosas -2ATP Etapa triosas +4ATP (fosforilaciones a nivel de sustrato) -2ATP + 4ATP = 2 ATP Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 7 Situación importante: Se da exclusivamente en el glóbulo rojo en un tejido en hipoxia Situación que se presenta dentro de la glucólisis que realiza un glóbulo rojo cuando ese llega a un tejido que manifiesta una situación de hipoxia Glucólisis del GR cuando llega a un tejido que manifiesta hipoxia: Tiene un desvió de su glucólisis Va a transformar por una isomerasa el 1,3-difosfoglicerato en 2,3-difosfoglicerato La formación de 2,3-difosfoglicerato el GR lo necesita para poder liberar sus 4 moléculas de oxígeno que tiene unida a la hemoglobina Falta oxígeno a los tejidos: Cuando el GR, que es el que transporta oxígeno, llega a un tejido en esas condiciones, en general, el GR nunca libera todo el oxígeno que tiene en su interior (siempre libera las ¾ partes solamente), sin embargo, cuando llega en un tejido en hipoxia, desvía su glucólisis fabricando 2,3-difosfoglicerato Esta sustancia tiene como función hacer que la hemoglobina se vuelva tensa y libere todo el oxígeno que tiene en su interior Cuando el GR fabrica 2,3-difosfoglicerato, lo que promueve es el vaciamiento total de todo lo oxígeno que tiene en su interior Esta sustancia favorece la liberación de todo el oxígeno que tiene en su interior el GR De esa manera, revertimos el estado de hipoxia que tiene el tejido por el cual el GR en ese momento se encuentra circulando Una vez que el GR vacía todo su oxígeno: El 2,3-difosfoglicerato por la acción de una fosfatasa se desfosforila y se transforma en 3-fosfoglicerato Así el GR continua su glucólisis en condiciones anaeróbicas Consecuencia: esta parte de la glucólisis el GR no lo va a realizar En realidad, cuando desvié su glucolisis para formar 2,3-difosfoglicerato envés de generar 4ATP en la etapa de las triosas, se genera 2ATP, menos los 2ATP de la etapa de las hexosas = 0ATP En hipoxia, GR = 0ATP Vida media menor de 120 días si se expone a eso por mucho tiempo, debido a que su glucólisis le da una ganancia de 0ATP Ejemplo: pacientes que fuman Fumar hace que se genere hipoxia en tejidos GR se expone a eso en varias oportunidades Ejemplo: pacientes en grandes alturas donde las presiones de oxigeno son menores Aumenta formación de 2,3-difosfoglicerato Eso no es válido para otros tejidos Clase Bioquímica 2 Gluconeogénesis Síntesis de nuevas moléculas de glucosa a partir de sustratos no glucídicos Sustratos no glucídicos: Hace referencia a que lo que voy usar para llevar adelante este proceso son moléculas que no pertenecen a la familia de los hidratos de carbono Sustancias químicamente diferentes a los hidratos de carbono A través de esa vía metabólica esas sustancias se van a poder transformar en un monosacárido (particularmente en la glucosa) Vamos a usar sustancias que NO son glúcidos y con ellos vamos a fabricar una moléculas de glucosa Tejidos que realizan esa vía metabólica: 2 únicos tejidos Hígado Riñón Situación metabólica: Ayuno prolongado (de más de 8 o 10 horas) - Para que el hígado y el riñón puedan llevar adelante esa vía metabólica, tenemos que estar por lo menos entre 10 o más horas sin ingerir alimento Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 8 - Es una vía que la realizamos muy pocas veces La mayoría de las personas a cada 6 o 8 horas algo consumen como nutriente - Llevar adelante la gluconeogénesis es bastante raro en nuestra vida diaria - Es una estrategia que tiene nuestro cuerpo para fabricar glucosa si es que por alguna circunstancia no podemos consumir alimento por más de 10 horas ¿Cuánto tiempo puedo pasar realizando gluconeogénesis? Días enteros mientras siga el ayuno prolongado Esa vía va aportar glucosa a la sangre mientras yo siga manteniendo un ayuno prolongado Puedo estar durante días haciendo esta vía El tema es de donde va a sacar esa vía, los nutrientes para fabricar glucosa No es una vía que hacemos con frecuencia La mayor parte de la glucólisis es catalizada por reacciones reversibles Enzimas que aceleran reacciones reversibles Solamente hay 3 reacciones irreversibles Cuando tenemos una enzima que cataliza una reacción reversible, esa enzima puede catalizar esa transformación en cualquiera de los 2 sentidos Puedo ir hacia un lado de la reacción o hacia el otro lado (de manera inversa) Si la reacción es reversible, puedo usar exactamente la misma enzima Glucólisis: partimos de glucosa y formamos 2 moléculas de piruvato (aeróbica) Gluconeogénesis: es el opuesto Quiero que mi producto sea glucosa (no piruvato) Lo que va hacer el hígado para fabricar glucosa va ser usar gran parte de las enzimas que tiene en su citoplasma y que catalizan reacciones reversibles Lo que vamos a intentar al hacer esa vía es partir de piruvato usando gran parte de las enzimas que catalizaron en glucólisis reacciones reversibles, y tratar de llegar a glucosa Gran parte de las enzimas el hígado las tiene en el citoplasma disponibles para actuar Al hacer esa vía, parcialmente invertimos la glucólisis Partir de piruvato y terminar en glucosa Aprovechando algunas enzimas que el hígado ya tiene que las usamos en glucólisis, y como catalizan reacciones reversibles, las puedo usar para ir hacia el otro lado PROCESO: 1) Se empieza con el piruvato (es una triosa) El tema es de donde el hígado saca cuando estamos en ayuno prolongado, como forma una molécula de piruvato Hay 2 maneras de que el hígado pueda formar un piruvato: 1- Partiendo de un aminoácido que es la alanina A través de un proceso llamado transaminación, a partir de ese aminoácido usando una enzima de la familia de las transaminasas, yo puedo lograr que la alanina se transforme en piruvato Alanina es un AMINOÁCIDO (no es un glúcido) Alanina cuando estoy en un ayuno prolongado, sale (obtengo) de la proteólisis muscular Ayuno prolongado es un estrés para mi organismo En situación de estrés mi cuerpo libera una hormona llamada cortisol Cortisol produce la proteólisis muscular Músculo empieza a degradar sus proteínas favorecida por la presencia de cortisol Los aminoácidos liberados de la proteólisis muscular van a viajar a sangre y pueden ser utilizados como fuente de energía por diversos tejidos Alanina proveniente de la proteólisis muscular en ayuno prolongado llega por sangre hasta el hígado y dentro del hígado, por la transaminación, se puede transformar en piruvato 2- Partiendo de una sustancia llamada ácido láctico o lactato Hay una enzima, lactato deshidrogenasa (LDH), que cataliza una reacción reversible y que en este caso, el ácido láctico se estaría oxidando y me podría formar piruvato dentro deltejido hepático Cómo el hígado obtiene ácido láctico: Hay tejidos que durante toda su situación metabólica hace glucolisis anaeróbica Todo el tiempo está haciendo glucólisis anaeróbica: glóbulo rojo Todo el lactato que constantemente el GR libera de su glucolisis anaeróbica, el ácido láctico es un ácido, es hidrosoluble Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 9 Abandona el GR y por sangre puede llegar al hígado Todo el ácido láctico derivado de la glucólisis anaeróbica de GR, es enviado por sangre al hígado y ese lo transforma en piruvato El hígado en ayuno prolongado empieza a formar moléculas de piruvato 2) Intermediario anterior a piruvato: fosfoenolpiruvato Si quiero ir hacia atrás en la vía, tengo que transformar piruvato en fosfoenolpiruvato Transformación de fosfoenolpiruvato en piruvato es a través de una enzima que cataliza una reacción irreversible Enzima que se usa en glucólisis no se puede usar para hacer el camino inverso – lo único que permite es pasar de fosfoenolpiruvato a piruvato (no el opuesto) Eso significa que si quiero ir de piruvato a fosfoenolpiruvato, hígado debe encontrar otra enzima diferente para hacer la reacción inversa Problema: no hay ninguna enzima que directamente pueda transformar piruvato en fosfoenolpiruvato El hígado internaliza al piruvato dentro de la mitocondria (piruvato puede entrar y salir) Una vez dentro de la mitocondria, lo carboxila (le agrega un dióxido de carbono) con gasto de ATP, y lo transforma por una reacción anaplerótica en oxalacetato Hígado ingresa al piruvato a la mitocondria, y por una reacción anaplerótica lo transforma en oxalacetato Enzima que cataliza esa reacción: piruvato carboxilasa 3) Oxalacetato tiene una enzima para poder formar el fosfoenolpiruvato Una vez que tengo oxalacetato = puedo formar fosfoenolpiruvato Problema: oxalacetato está adentro de mitocondria – fosfoenolpiruvato se debe formar en citoplasma Oxalacetato no sabe salir solo porque la membrana mitocondrial no le permite su salida Dentro de la mitocondria, por una enzima llamada malato deshidrogenasa vamos a transformar el oxalacetato en malato Malato si puede salir de la mitocondria Una vez que el malato salió de mitocondria, en citoplasma el malato puede volver a generar oxalacetato A través del malato lo que logré fue sacar el oxalacetato del interior de la mitocondria Oxalacetato no podía salir por sí solo: Lo transformé en malato Lo saqué como malato Una vez que el malato está en citoplasma, otra vez usando la malato deshidrogenasa, como esta cataliza una reacción reversible, obtengo oxalacetato ahora en citoplasma 4) Oxalacetato en citoplasma, puedo hacer una descarboxilación con gasto de GTP y de esa manera puedo formar el fosfoenolpiruvato Enzima que cataliza esa reacción de descarboxilación del oxalacetato: fosfoenolpiruvato carboxikinasa (PEP) Glucólisis: todas las reacciones que ocurren antes del fosfoenolpiruvato, hasta el gliceraldehído-3P, todas son reacciones reversibles Eso significa que puedo usar las MISMAS enzimas que se usan en glucólisis, para ir en sentido inverso 5) Para ir de fosfoenolpiruvato a 2-fosfoglicerato (hidratación) Enzima enolasa 6) Para ir de 2-fosfoglicerato a 3-fosfoglicerato, enzima mutasa 7) Para ir de 3-fosfoglicerato a 1,3-difosfoglicerato Gasto una molécula de ATP (se transforma en ADP) Enzima fosfoglicerato kinasa 8) Para ir del 1,3-difosfoglicerato al gliceraldehído-3P Reducción (NADH + H+ que se oxida – NAD+) Desfosforilar (sacar fosfato inorgánico) Enzima gliceraldehído-3P deshidrogenasa Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 10 Una vez que logré formar el fosfoenolpiruvato, dentro del tejido hepático, puedo aprovechar todas las enzimas de la glucólisis que están disponible, pero para hacer mi vía metabólica en sentido inverso Puedo usar esas mismas enzimas porque catalizan reacciones que son reversibles Parto de una triosa y estoy tratando de llegar a una hexosa 9) Con ese gliceraldehído, puedo formar la hexosa fructosa 1,6diP No me sirve solamente una triosa para formar una hexosa – no Necesito 2 triosas En la degradación de la fructosa-1,6diP aparecía una enzima llamada aldolasa (reacción reversible) Puedo unir cualquier triosa con el gliceraldehído para que la aldolasa me forme la hexosa – no La aldolasa necesita una triosa en particular para unir la gliceraldehído-3P No puede ser cualquier triosa – la aldolasa no podría unirlas Enzimas son específicas de sustrato Mi producto va a ser fructosa 1,6diP, el segundo sustrato de la aldolasa es la dihidroxiacetona-P Si o si tengo que tener ambas triosas para que la aldolasa me pueda fabricar la hexosa De donde saco gliceraldehído-3P – transformando desde piruvato (yendo todo en sentido inverso) De donde saco una DHAP – 2 posibilidades Partir de un glicerol-3P que se forma a partir de un glicerol Este glicerol proviene de la degradación de triglicéridos en tejido adiposo Ese glicerol por una enzima llamada glicerokinasa se transforma primero en glicerol-3P con gasto de ATP Luego por una glicerol-3P deshidrogenasa se va a oxidar y va a formar DHAP Un NAD+ se reduce (NADH + H) Acá aparece otro sustrato no glucídico, el glicerol es un alcohol (no es un hidrato de carbono) Nos puede formar un intermediario para llegar a la formación de la molécula de glucosa Qué pasa si esta reacción desde piruvato yo la hago 2 veces Formo 2 gliceraldehídos A partir de uno de los gliceraldehídos por acción de una isomerasa formo también DHAP Otra posibilidad para obtener la DHAP sería hacer 2 veces todo el proceso desde piruvato o Formar 2 gliceraldehídos-3P o A uno mantenerlo como gliceraldehído-3P o Al segundo con una enzima isomerasa transformarlo en DHAP o Una vez que tengo el gliceraldehído que me quedó como tal y el que se transformó en DHAP, los uno con la enzima aldolasa y así puedo llegar a la fructosa-1,6diP 10) Tengo la hexosa (fructosa-1,6diP) Esa debería se transformar en fructosa-6P Problema: en glucólisis, esta reacción es catalizada por una enzima irreversible – no puedo usar la misma enzima de la glucólisis para llevar adelante esa reacción El hígado en este caso, para hacer esa transformación, necesita desfosforilar y usar una enzima que no pertenece a la vía glucolítica, necesita una nueva enzima Esa enzima es la fructosa-1,6diP fosfatasa Esa enzima al hígado le va a permitir desfosforilar (sacar un Pi) 11) Fructosa-6P por una enzima isomerasa se transforma en glucosa-6P 12) Lo único que falta para obtener el producto final de esa vía (glucosa) es desfosforilar nuevamente en este caso la glucosa-6P Problema: en glucólisis, en este punto de la vía, esa reacción es irreversible (enzima regulable), no puedo aprovechar la misma enzima glucolítica para llevar adelante esa transformación Necesito una nueva enzima para finalmente generar la glucosa Enzima llamada glucosa-6P fosfatasa Partiendo de sustratos no glucídicos (alanina, ácido láctico y glicerol) acabo de formar una molécula de glucosa que al estar desfosforilada puede aprovechar el GLUT-2 para salir Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 11 Ayuno prolongado: en sangre hay muy poca glucosa y el hígado la está fabricando Adentro del hígado va existir en este momento más glucosa que en sangre Eso permite que el GLUT-2 haga el transporte inverso de la glucosa GLUT hace transporte a favor de gradiente Ahora el gradiente lo tengo adentro del hígado El hígado está fabricando glucosa Al tener un mayor gradiente adentro del hígado, el GLUT-2 lo que puede hacer es permitir el paso de la glucosa desde el interior del hígado hacia la sangre ¿Por qué necesito mandar glucosa a sangre cuando estoy en ayuno prolongado? Hay tejidos que independientemente de cuál sea nuestra situación metabólica, solo saben usar glucosa como fuente de energía Cuando estamos en ayuno, pueden aparecer fuentes de energía accesorias como los ácidos grasos y los aminoácidos Muchos tejido en ayuno, envés de usar glucosa, usan ácidos grasos o aminoácidos Sin embargo, el cerebro, glóbulo rojo y la médula adrenal – son tejidos que no tienen capacidad de usar otro nutriente como fuente de energía que no sea glucosa En ayuno, mis niveles de glucosa son menores, porque en general la mayor parte de la glucosa la incorporo con la dieta Si estoy en ayuno, mi cuerpo no se puede quedar sin glucosa Imaginaste si mi cerebro se queda sin glucosa – entro en shock Es por eso que el hígado hace esta vía metabólica en ayuno prolongado para que estos tejidos que no saben usar otro nutriente que no sea glucosa, se sigan alimentando y sigan ganando ATP Glucosa que se libera es destinada fundamentalmente a estos tejidos que solamente saben usar glucosa como fuente de energía El hígado fabrica glucosa usando sustratos que no son hidratos de carbono Usa: a) Alanina b) Ácido láctico (lactato) c) Glicerol Con esos sustratos fabrica glucosa, la envía a sangre y así yo puedo pasar días en ayuno y mi cerebro sigue recibiendo glucosa Mi tejido adiposo y músculo se van a ir degradando y voy a perder grasas y proteínas, pero a mi cerebro no le va a faltar glucosa – eso es gracias a gluconeogénesis Hay que saber: Sustrato inicial (para que esa vía funcione) – no glucídicos – y de donde provienen a) Alanina Proteólisis muscular (degradación de MEE estimulado por cortisol) b) Ácido láctico Glucólisis anaeróbica de aquellos tejidos que estén haciéndola c) Glicerol Degradación de triglicéridos en tejido adiposo Con esos sustratos metabólicos no glucídicos y usando la mayor parte de las enzimas que catalizaban reacciones reversibles de la glucólisis, fabricamos glucosa como producto final Producto final: Glucosa El hígado, con esa glucosa que fabrica, la manda a sangre a través de GLUT Como en este caso va existir más glucosa adentro del hígado que afuera, el GLUT va hacer el transporte desde e; hígado hacia la sangre Glucosa es utilizada exclusivamente por aquellos tejidos que no pueden usar otros sustratos que no sea la glucosa como fuente de energía Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 12 Vía: Anabólica Endergónica Gasto de ATP (no se pregunta cuánto se gasta y donde) - Para formar oxalacetato - Para formar 1,3-difosfoglicerato - Para que el glicerol se termine transformando en DHAP Reacción anaplerótica que ocurre Lugar donde ocurre: Bilocular (ocurre en 2 sitios diferentes de la célula) - Mitocondrial - Citoplasmática Reacciones irreversibles (marcan las enzimas regulables) Son 4 No hay enzima marcapasos (las 4 hay que saber) Son: 1) Piruvato carboxilasa 2) Fosfoenolpiruvato carboxikinasa (PEP) 3) Fructosa-1,6diP fosfatasa 4) Glucosa-6P fosfatasa Glucagón, adrenalina y cortisol: son hormonas que nuestro cuerpo libera o en ayuno o en estrés Estas hormonas se van a unir a sus receptores y van a inducir genéticamente esas enzimas Eso significa que en presencia de esas hormonas, el hígado va a sintetizar grandes cantidades de estas enzimas Glucagón: Tiene un receptor 7TMS asociados a proteína Gs, cuando se une a su receptor metabolotrópico, la subunidad alfa se desprende, activa la adenil-ciclasa, aumenta AMPc, AMPc estimula una PKA, que me va a fosforilar una proteína nuclear llamada CREB, que es un factor de transcripción La proteína CREB va inducir la transcripción de los genes de esas enzimas y el hígado va a sintetizar grandes cantidades de esas enzimas Adrenalina: receptores α1-adrenérgicos (hígado) – 7TMS asociado a Gq (metabolotrópico) PKC PK- dependiente de calcio-calmodulina (me puede fosforilar la proteína CREB que es un factor de transcripción) Cortisol: es liposoluble – receptor intracelular Tipo I Se une al receptor, se desprende las chaperonas, con sus dedos de Cinc va a ir a la región HRE, se van asociar las enzimas co-estimuladoras… En ayuno o en estrés el hígado va a tener presente esas 4 enzimas Las otras van a estar siempre – son enzimas constitutivas del tejido (siempre están) Esas 4 solamente aparecen en ayuno Porque en post-ingesta la insulina lo reprime – insulina se une a su receptor con actividad Tirosin-Kinasa, activa la cascada de las MAP-Kinasas, y esas, en el núcleo, van a reprimir la transcripción de esos genes Insulina: (post-ingesta) en presencia de esa hormona, esas proteínas (4 enzimas) no se van a sintetizar Esas 4 enzimas solamente aparecen en ayuno dentro del hígado Cuando estoy en post-ingesta estas 4 enzimas no aparecen El resto de las enzimas están ya sea en ayuno participando de la gluconeogénesis o en post-ingesta participando de la glucólisis – las que hacen la diferencia son esas 4 Hay 2 enzimas que además de ser reguladas genéticamente, se regulan alostéricamente (por moduladores) 1- Piruvato Carboxilasa: Modulador positivo: acetil-coa (proveniente de la oxidación de ácidos grasos – hígado) Hígado no solo está haciendo gluconeogénesis, sino que también está oxidando ácidos grasos Regulación Genética Inducción: Glucagón (Gs) Adrenalina (Gq) Cortisol (Tipo I) Represión: Insulina (Tirosin-Kinasa) Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 13 2- Fructosa-1,6diP fosfatasa: Moduladores positivos: ATP, citrato Moduladores negativos: AMP, ADP, fructosa-2,6diP Moduladores de la Fosfofructokinasa I: LOS MISMOS MODULADORES VAN A MODULAR LA FRUCTOSA- 1,6DIP FOSFATASA DE MANERA INVERSA Los que eran positivos en la glucólisis, en la gluconeogénesis se van a transformar en negativos Los que eran negativos en la glucólisis, en la gluconeogénesis se van a transformar en positivos - Positivos: AMP, ADP, fructosa-2,6diP (hígado) - Negativos: ATP, citrato Es una vía metabólica que le permite al hígado fabricar glucosa partiendo de sustratos no glucídicos Sustrato inicial y producto final (su destino) De donde saco los sustratos no glucídicos y cuales son Vía bilocular Endergónica Anabólica Fabrica glucosa que es enviada a sangre durante el ayuno prolongado para que mantenga alimentado al cerebro, GR, médula adrenal Se regula por 4 enzimas (tienen regulación genética, y 2 de ellos además tienen regulación alostérica) Es una vía rara Para que el riñón empiece a hacer gluconeogénesis, necesita un ayuno de más de 20 horas Músculo: usa ácidos grasos Tejido adiposo: usa ácidos grasos Músculo cardiaco: usa ácidos grasos En ayuno se degrada el tejido adiposo, envía ácidos grasos a sangre, y la mayoría de los tejidos usan esos Cerebro, GR, médula adrenal: no lo pueden usar Dependen de la glucosa que le está fabricando el hígado o riñón Incapaces de usar aminoácidos o ácidos grasos para ganar energía Resto del cuerpo si lo puede hacer Regulación coordinada de la glucólisis y de la gluconeogénesis en el tejido hepático: El hígado y el tejido adiposo solamente pueden hacer glucólisis en post-ingesta Con respecto al tejido adiposo: ¿Por qué el tejido adiposo solamente puede hacer glucólisis cuando estamos en post-ingesta? Porque es insulino-dependiente Solamente en presencia de insulina puede exponer el GLUT-4 y así tomar glucosa de la sangre En ayuno, el tejido adiposo vuelve su GLUT-4 al citoplasma y la glucosa ya no puede volver a ingresar dentro del tejido adiposo Por eso el tejido adiposo en ayuno pierde la capacidad de hacer glucólisis Con respecto al hígado: ¿Por qué el hígado solamente puede hacer glucólisis en post-ingesta? En ayuno no hace glucólisis sino que aprovecha la mayor parte de esasenzimas para hacer gluconeogénesis Para responder eso, necesito explicarles una regulación especial que afecta solamente al metabolismo hepático Se denomina regulación coordinada de la glucólisis y gluconeogénesis en el tejido hepático Punto de esas 2 vías: transformación de fructosa-6P en fructosa-1,6diP Si voy de fructosa-6P hacia fructosa-1,6diP Utilizo una enzima llamada Fosfofructokinasa I (FFK1) Estoy haciendo glucólisis (esa enzima es una vía propia y exclusiva de la glucólisis) Si voy de fructosa-1,6diP hacia fructosa-6P (sentido inverso) Utilizo la enzima fructosa-1,6diP fosfatasa Estoy haciendo gluconeogénesis Como yo regulo para hacer o glucólisis o gluconeogénesis: donde está la regulación La regulación está en una sustancia que es la fructosa-2,6diP – es una hexosa Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 14 Tiene una particularidad: es una hexosa que dentro del tejido hepático actúa como modulador alostérico de las 2 enzimas Fructosa-2,6diP: - Es modulador alostérico positivo de la FFK1 - Es modulador alostérico negativo de la fructosa-1,6diP fosfatasa Esta situación quiere decir que: Cuando dentro del hígado aparece fructosa-2,6diP (hexosa se forma en el tejido hepático): - Activo glucólisis - Inactivo gluconeogénesis Cuando la fructosa-2,6diP desaparece (ausencia) del tejido hepático: - Inactivo glucólisis (ausencia de fructosa-2,6diP) - Activo gluconeogénesis (desapareció el modulador negativo) Regulación está en: si hay o no fructosa-2,6diP ¿Cómo genero y como elimino la fructosa-2,6diP? La fructosa-2,6diP dentro del tejido hepático se puede fabricar partiendo de la propia fructosa-6P - En este caso voy a usar una enzima que se llama FFK2 Lo que hace es incorporar un fosfato a la fructosa-6P y transformarla en fructosa-2,6diP FFK2: fosforila la fructosa-6P y la transforma en fructosa-2,6diP Esta enzima es bifuncional 2 funciones: sus 2 acciones diferentes aparecen mientras ella es regulada covalentemente - FFK2 desfosforilada: actúa como kinasa - FFK2 fosforilada: actúa como fosfatasa Cuando esta enzima está desfosforilada, como kinasa incorpora un grupo fosfato y fabrica fructosa-2,6diP Cuando esta enzima está fosforilada, como fosfatasa le saca un grupo fosfato y hace que vuelva a ser fructosa- 6P Para desfosforilar: usamos fosfatasa Para fosforilar: usamos kinasa Si uso una fosfatasa: FFK2 se desfosforila Hormona que activa fosfatasas: insulina post-ingesta (cuando se une a su receptor con actividad Tirosin-kinasa me activa fosfatasas) Si uso una kinasa: FFK2 se fosforila Kinasas en general son activadas por glucagón y adrenalina (ayuno) Cuando el hígado está en POST-INGESTA: La insulina activa fosfatasa Fosfatasa hace que la FFK2 esté desfosforilada Esta enzima desfosforilada es una kinasa Me fabrica fructosa-2,6diP Aumenta los niveles de fructosa-2,6diP dentro del hígado Se estimula la glucólisis Se inhibe la gluconeogénesis En post-ingesta el hígado hace glucólisis y no puede hacer gluconeogénesis, porque hay altos niveles de fructosa-2,6diP En AYUNO en general (no solamente prolongado): Aparece glucagón (Gs), adrenalina (Gq) Se unen a receptores hepáticos Activan PKA Activan PK-dependientes de calcio-calmodulina Kinasas me fosforilan la FFK2 Al fosforilarse se transforma en fosfatasa Toma toda la fructosa-2,6diP que se habían formado y vuelve a transformarla en fructosa-6P En ayuno desaparece la fructosa-2,6diP del interior del tejido hepático No hay fructosa-2,6diP – el hígado no puede hacer glucólisis porque perdió el modulador positivo Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 15 Al no haber fructosa-2,6diP (no está el modulador negativo), hígado hace gluconeogénesis En ayuno a través de la kinasa fosforilo la enzima FFK2 - Degrada y elimina toda la fructosa-2,6diP que existe - Eso hace que en ayuno el hígado: No pueda hacer glucólisis Si puede realizar gluconeogénesis La regulación coordinada me explica porque el hígado solamente hace glucólisis en post-ingesta y en el ayuno prolongado se dedica a hacer gluconeogénesis En el ayuno reciente el hígado sigue mandando glucosa a sangre, degradando su glucógeno Dura 6 o 7 horas En ese tiempo, degradamos todo el glucógeno que tenemos almacenado en el hígado y la glucosa resultante la mandamos a sangre Después de 8 o 10 horas de ayuno no puedo seguir degradando glucógeno y hago gluconeogénesis, porque no me queda más glucógeno disponible (es una reserva limitada) Si paso las 8 horas de ayuno, mi hígado degradó todo su glucógeno Hígado para seguir manteniendo la glucemia en ayuno en sangre: pasando a hacer gluconeogénesis Clase Bioquímica 3 Metabolismo del Glucógeno Glucogenogénesis Proceso anabólico (biosintético) por el cual se sintetiza la molécula de glucógeno a partir de sustratos Glucogenolisis Proceso catabólico por el cual se degrada la molécula de glucógeno y se libera los monosacáridos que conforman esa molécula (glucosas) Ocurre en: 2 únicos tejidos que van a tener presente esa molécula 1- Hígado 2- Músculo Glucógeno es una forma que nosotros tenemos para almacenar moléculas de glucosa Característica glucógeno: es un homopolisacárido Conformado por el mismo monosacárido que se une consecutivamente Monosacárido es la molécula de α-D-Glucosa Aparece unida por enlaces α-1,4 Es una molécula ramificada Las ramificaciones se generan por uniones de glucosa por enlaces α-1,6 Dentro de la molécula de glucógeno tenemos glucosas unidas por enlaces: α-1,4 α-1,6 Vía metabólica citoplasmática (citoplasma de hígado y músculo) Glucógeno está almacenado en vesículas que tenemos en el citoplasma de los 2 tejidos – hígado y músculo Es ahí donde se lleva adelante todo el proceso metabólico Glucogenogénesis: Vía anabólica donde se sintetiza una molécula de glucógeno Se realiza en hígado y músculo Nos explica como sintetizamos la molécula de glucógeno en esos tejidos Se da en post-ingesta Altos niveles de glucosa en sangre – provenientes de los hidratos de carbono que consumimos con la dieta Alimentación: consumimos hidratos de carbono que son degradados en nuestro aparato digestivo, liberan sus monosacáridos (principal es la glucosa) y esa va a ser absorbida a nivel intestinal, pasa a sangre y eso determina que cuando estamos en post-ingesta a nivel de la sangre existe altos niveles de glucosa Hígado: Siempre está expresado sobre la membrana del hepatocito un trasportador de glucosa (GLUT-2) Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 16 Músculo: En post-ingesta, está el transportador de glucosa (GLUT-4) expresado en la membrana del hepatocito por la presencia de insulina GLUT-4 es insulino-dependiente Post ingesta – se libera insulina – favorece expresión del GLUT-4 en la membrana PASOS: 1) GLUT-2 (hígado) y GLUT-4 (músculo) expresados en la membrana Altos niveles de glucosa en sangre Glucosa ingresa a esos tejidos a favor de gradiente 2) Glucosa en el interior de los tejidos Primera reacción (todo el tejido tiene que llevar a cabo para conservar la molécula de glucosa en su interior): fosforilación de la glucosa Ingresa glucosa – se fosforila a glucosa-6P (irreversible) Fosforilación con gasto de ATP Enzimas: a) Glucokinasa (hepático) b) Hexokinasa (muscular) 3) Esa glucosa-6P puede ser dirigida hacia diferentes destinos en esos tejidos: Puede ser fosforilada por glucólisis Puede ser transformada en una molécula de glucógeno (caso de hoy) El 80% de la glucosa que ingresa a hígado y músculo en post-ingesta se fosforila a glucosa-6P y a partir de ahí sigue la vía de la Glucogenogénesis (caso de hoy) El 20% restante puede ser utilizada con otros destinos metabólicos 4) Glucogenogénesisse inicia en glucosa-6P – es el verdadero sustrato para la síntesis de glucógeno Sustrato inicial: glucosa-6P 5) Glucosa-6P por acción de una fosfoglucomutasa se transforma en glucosa-1P Acción de la mutasa es cambiar la posición del grupo fosfato (del C6 al C1) 6) Glucosa-1P va a reaccionar con una molécula de UTP (uridil-trifosfato) Este UTP estaría actuando como una molécula de alta energía Resultado de esa reacción por acción de una enzima pirofosforilasa es que: - Glucosa se una a una molécula de UDP - Se desprenda 2 fosfatos inorgánicos unidos en forma de pirofosfato - Ese pirofosfato es inmediatamente hidrolizado por una enzima hidrolasa y se transforma en 2 fosfatos inorgánicos La rápida hidrolisis del pirofosfato en 2 fosfatos inorgánicos es lo que determina que esa reacción resulte irreversible Pirofosforilasa no es una enzima marcapasos Reacción catalizada por la pirofosforilasa termina siendo irreversible no porque sea una enzima regulable, sino porque dentro del proceso hay una rápida hidrolisis del pirofosfato en 2 fosfatos inorgánicos y debido a eso toda la reacción anterior termina siendo irreversible 7) Glucosa-UDP – tenemos la glucosa activada y preparada para empezar a realizar la síntesis de glucógeno Para que esa pueda transformarse en glucógeno se va a tener que unir, las glucosas se van a tener que unir por enlaces α-1,4 y también por enlaces α-1,6 Vamos a necesitar 2 enzimas diferentes que catalicen esas 2 reacciones Por un lado: 1) Vamos a necesitar que la glucosa-UDP se una con otras glucosas por enlaces α-1,4 Para eso vamos a tener 1 enzima 2) Cada 6 o 7 glucosas unidas por enlaces α-1,4 debe desprenderse una ramificación de la rama principal, y esa ramificación se desprende uniendo una glucosa por enlace α-1,6 Para eso necesito una enzima 2 8) Problema: no puedo empezar de una sola glucosa y a partir de ella sintetizar una molécula de glucógeno Enzimas responsables de la síntesis de glucógeno necesitan un glucógeno residual y sobre esa molécula de glucógeno residual que es un pequeño fragmento de glucosas unidas, sobre esa recién pueden tener actividad catalítica estas enzimas Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 17 Para eso voy a necesitar una proteína llamada glucogenina – tiene una acción catalítica (enzima), ella genera sobre sí misma una cadena de 8 glucosas unidas por enlaces α-1,4 - Va a ser una proteína que va a unir sobre sí misma una pequeña cadena de aproximadamente 8 glucosas todas unidas entre sí por enlaces α-1,4 - Esta cadena me va a formar un extremo no reductor Lo va a presentar la última glucosa unida que va a mantener al oxidrilo del C4 libre, sin estar formando unión con ninguna otra molécula Ese oxidrilo del C4 libre es el extremo no reductor que va a presentar la glucogenina en esta pequeña cadena de varias glucosas Este extremo no reductor es el que va a necesitar una enzima que se llama glucogenosintetasa La cual va a tomar la glucosa-UDP y en conjunto con la glucogenina va a liberar UDP y va a empezar a agregar glucosas sobre el extremo no reductor De esa manera va a comenzar la síntesis de glucógeno sobre la estructura previamente formada por parte de la glucogenina Acción específica glucogenosintetasa: Introducir glucosas por enlaces α-1,4 Une glucosas sobre el extremo no reductor que tiene la pequeña cadena de glucosa adheridas a la proteína glucogenina Acción de esa Glucógeno Sintetasa se va a dar de manera consecutiva - Va a ir tomando glucosas-UDP que el tejido prepara por el mecanismo anterior - Por cada glucosa-UDP que se forme, la Glucógeno Sintetasa va accionar y va a ir uniendo a esa glucosa por enlace α-1,4 a la pequeña cadena en formación que es la que va a dar lugar a la molécula de glucógeno 9) Por un lado tenemos la glucogenina A la glucogenina vamos a tener unidas moléculas de glucosa Glucogenina va a tener originariamente aproximadamente 8 glucosas unidas por enlaces α-1,4 Deja el extremo no reductor Sobre ese extremo no reductor por uniones α-1,4 se van a seguir incorporando glucosas La Glucógeno Sintetasa va a tener solamente esa acción: la de incorporar glucosas por enlaces α-1,4 a una cadena principal Cuando aproximadamente sobre una cadena (rama) principal existen 11 moléculas de glucosa unidas por enlaces α-1,4, es donde la Glucógeno Sintetasa deja de actuar y puede empezar a actuar una nueva enzima que se llama enzima ramificante 10) Enzima ramificante actúa sobre una rama (cadena) de 11 glucosas unidas por enlaces α-1,4 Acción: una vez que tengo esas 11 glucosas unidas es tomar de esa rama principal un fragmento de aproximadamente 7 glucosas y lo traslada introduciendo una ramificación a través de un enlace α-1,6 - Lo que hace es tomar 6/7 glucosas que se encuentran unidas por enlaces α-1,4 y las coloca en forma de ramificación a través de un enlace α-1,6 - Rompe el enlace α-1,4 que mantenía a ese fragmento unido a la cadena principal y ahora a ese fragmento lo une a la cadena principal pero lo une con un enlace α-1,6 A partir de la acción de la enzima ramificante y de la introducción de esa ramificación, la enzima que puede volver a actuar sobre la síntesis de glucógeno es nuevamente la Glucógeno Sintetasa 11) Glucógeno Sintetasa vuelve a incorporar glucosas por enlaces α-1,4 Nueva incorporación de glucosas por enlaces α-1,4 se va hacer sobre la rama principal, pero esa enzima también me puede agregar glucosa dentro de las ramificaciones primarias que acabamos de introducir Una vez que la Glucógeno Sintetasa vuelve a incorporar y sobre la cadena principal o sobre la ramificación existen 11 moléculas de glucosas unidas, deja de funcionar la enzima Glucógeno Sintetasa y viene nuevamente la enzima ramificante 12) Enzima ramificante fragmenta a esa cadena que estaba por enlace α-1,4 y lo que hace es unirla ahora por enlace α-1,6 Esa fragmentación y ramificación no solo la va a realizar la enzima sobre la rama principal, sino que esas ramas secundarias también pueden presentar ramificaciones Enzima ramificante va a introducir ramificaciones nuevamente sobre la rama principal y sobre la rama primaria Una vez que introduce ramificaciones, nuevamente la Glucógeno Sintetasa va a alongar cada una de esas ramas y va a seguir alongando la cadena principal Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 18 13) De esa manera, de forma coordinada, la Glucógeno Sintetasa va a agregando glucosas por enlaces α-1,4 y la enzima ramificante va a fragmentando esa cadena y la va a colocando en forma de ramificaciones por enlaces α-1,6 14) Vamos a ir armando la molécula de glucógeno que va a tener aproximadamente 50.000 moléculas de glucosa Mayor parte de las 50 mil moléculas de glucosa están unidas por enlaces α-1,4 y en mucho menor cuantía existen glucosas unidas por enlaces α-1,6 Lo que debemos saber: Sustrato inicial: glucosa-6P Producto final: glucógeno Enzimas: Glucogenosintetasa: une glucosas por enlaces α-1,4 – enlonga Enzima ramificante: introduce ramificaciones por enlaces α-1,6 – ramifica - Cuando se logra una cadena de 11, de esos 11 te corta un fragmento de 6/7 y en donde cortó, arma un enlace α-1,6 - Te queda 5 o 6 glucosas entre una ramificación y otra - Esas ramificaciones tenemos sobre la rama principal y cada rama secundaria también puede tener ramificaciones Es una vía metabólica que va a tener 1 enzima MARCAPASOS Glucógeno Sintetasa Músculo y hígado en post-ingesta: vamos incorporar glucosas que por la acción de la enzima Glucógeno Sintetasa y enzima ramificante lo que van hacer esas moléculas de glucosa es ir formando una molécula de glucógeno Aproximadamente 50 mil moléculas de glucosas que vamos a necesitar para armar una molécula completa de glucógeno Eso ocurre en citoplasma Glucógeno se almacenaen pequeñas vesículas citoplasmáticas Músculo: Actividad física – esta vía se frena porque se activan las enzimas degradativas En general, no estamos haciendo actividad física a la hora después de comer En general, en post-ingesta, no es una situación que se interfiere con actividad física Yo estoy en post-ingesta, y empecé a hacer actividad física – se frena la Glucogenogénesis Actividad física – Glucogenolisis Glucogenogénesis: Post-ingesta Sin hacer actividad física (en actividad física – degrado glucógeno) Regulación: Enzima marcapasos: Glucógeno Sintetasa Tiene una regulación covalente Forma activa – desfosforilada Forma inactiva – fosforila Para llevar adelante esos procesos, necesito otros tipos de enzimas En la desfosforilación y activación: enzima de tipo fosfatasas Músculo: no existe una fosfatasa en particular Músculo fosfatasas Hígado: tengo una fosfatasa en particular Proteín Fosfatasa 1 (PP1) – única que tiene inhibidor En la fosforilación e inactivación: enzima de tipo Kinasa – 3 diferentes (hepático y muscular) PKA Proteín Kinasa dependiente de Ca+2/CALM Glucógeno sintetasa Kinasa Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 19 Situación de post-ingesta: Hormona – insulina (favorece la vía) Insulina va a tener varias acciones sobre ese mecanismo de regulación: a) Puede activar cualquier tipo de enzimas fosfatasas Todas las fosfatasas que existan van a ser estimuladas por insulina Inclusive, la presencia de un Inhibidor-1P Fosforilado – activo Por acción de la insulina, la cual me activa una fosfatasa, se va a desfosforilar y se va a inactivar Por activación de fosfatasas 1. Desfosforilo la glucógeno sintetasa – La activo 2. Inactivo un Inhibidor-1P b) A través de la unión con su receptor, me estimula una vía de la PI3K Esa vía me activa una PKB (AKT) Esa PKB lo que hace es transformar mi glucógeno sintetasa kinasa en una forma fosforilada que es inactiva de la enzima glucógeno sintetasa kinasa Glucógeno sintetasa kinasa: Desfosforilada activa Fosforilada (PKB estimulada por insulina) – inactiva c) Activa fosfodiesterasas Disminuyen los niveles de AMPc Mantiene la PKA en su forma inactiva Hay síntesis de glucógeno Insulina presente: Lo que está favorecido es la forma desfosforilada de la enzima marcapasos Se favorece su forma activa Situación de ayuno: Hormonas (inactivan la vía) a) Glucagón (solamente tiene receptores en hígado) Puede activar PKA b) Adrenalina (tiene receptores en hígado y en músculo) Puede estimular la PKA (Gs, β-adrenérgicos) Puede estimular la Proteín Kinasa dependiente de Ca+2/CALM (Gq, α1-adrenérgicos) Adrenalina y Glucagón: - A partir de la PKA o PKDCC pueden fosforilar al Inhibidor-1P Fosforilado – inactiva Proteín Fosfatasa 1 - Ayuno: Hormonas del ayuno van a activar kinasas Las cuales pueden fosforilar e inactivar a la enzima marcapasos A través de la activación de kinasas, van a activar al inhibidor-1P (responsable de mantener inactiva a la Proteín Fofatasa-1) Glucógeno sintetasa – fosforilada, inactiva - Activación de kinasas - Inactivación de fosfatasas No sintetizamos glucógeno Regulación alostérica de la glucógeno sintetasa Modulador positivo: sustrato de la vía (glucosa-6P) Modulador negativo: producto de la vía (glucógeno) No solo necesito la presencia de las hormonas de la post-ingesta - Necesito también el ingreso de glucosa a los tejidos, que se fosforile a glucosa-6P para poder llevar adelante la vía metabólica - Cuando la molécula de glucógeno se completa y ocupa todo el espacio que tiene disponible dentro de la vesícula citoplasmática, propia molécula de glucógeno actúa como modulador negativo y frena la nueva incorporación de más glucosa por enlaces α-1,4 Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 20 Cuando el espacio que yo tengo para ubicar a la molécula de glucógeno está completo (más de 50 mil glucosas unidas), no entran más glucosa en ese espacio, se frena la posterior incorporación de más moléculas de glucosa Tengo un espacio limitado para las moléculas de glucógeno dentro del citoplasma de mi hepatocito y dentro del tejido muscular Actividad física: Activa degradación de glucógeno Consumo glucosa en actividad física: glucosa que entra se oxida por glucolisis (no pienso en guardar, almacenar) Reposo es la única situación donde guardo glucosa como glucógeno a nivel muscular Gasto de ATP: Transformo un UTP en glucosa-UDP Esta glucosa al formar glucógeno libera el UDP que tenía unido Este UDP va a tener que volver a generar el UTP, y para eso gasta ATP Glucosa-UDP al formar el enlace α-1,4 libera ese UDP que tenía unido Ese se tiene que volver a transformarse en UTP En ese transformación de UDP a UTP nuevamente, para formar una nueva glucosa-UDP, gastamos ATP Hace que la vía sea anabólica (endergónica – consume ATP) Glucogenolisis: Sustrato principal: glucógeno A través de esa vía metabólica, el glucógeno termine siendo hidrolizado y se liberen sus subunidades estructurales (monómeros) que son las moléculas de glucosa Para degradar el glucógeno y liberar moléculas de glucosa tenemos que tener la posibilidad de romper los 2 enlaces que aparecen dentro de la molécula de glucógeno Enlaces α-1,4 Enlaces α-1,6 Para romper los enlaces α-1,4: Vamos a usar una enzima que se llama glucógeno fosforilasa - Introduciendo un fosfato inorgánico dentro de lo que es el enlace α-1,4, rompe ese enlace covalente por introducción de un grupo fosfato por fosforolisis - Hay lisis introduciendo un grupo fosfato - Lo que se libera es por cada enlace α-1,4 que se rompe, se libera una glucosa-1P - Rompe los enlaces inyectando un fosfato inorgánico al C1 de la glucosa (glucógeno fosforilasa) Eso hace que pierda la unión con el oxidrilo del C4 de la glucosa siguiente Lo que se libera es una glucosa-1P Esa acción la va a tener sobre todos los enlaces α-1,4 que existan Rompe esos enlaces en la rama principal y sobre una ramificación Sobre la rama principal, esa enzima no tiene mayor problema Problemas es cuando la glucógeno fosforilasa está hidrolizando enlaces en una ramificación - Porque va a hidrolizar los enlaces de una ramificación hasta que se quede en la ramificación con 4 glucosas previas a un enlace α-1,6 - En las ramificaciones, la glucógeno fosforilasa actúa hasta que en la rama existan 4 glucosas previas a un enlace α-1,6 - Cuando se encuentra con esa situación, sobre el glucógeno deja de actuar la glucógeno fosforilasa - Empieza a actuar una segunda enzima llamada enzima desramificante La enzima desramificante va a tener una acción transferasa y una acción hidrolasa sobre enlaces α-1,6 Acción transferasa: la va a tener tomando de las 4 glucosas de la ramificación, va a tomar 3 de ellas y las va a transferir a una rama principal - Toma de la ramificación 3 glucosas y las transfiere a la rama principal dejando únicamente sobre la ramificación la glucosa que directamente está unida por enlace α-1,6 - Cuando está próxima la ramificación, toma 3 de las 4 glucosas, a las 3 las transfiere a una rama principal Las transfiere por enlaces α-1,4 (enlaces que pueden romper la glucógeno fosforilasa) Deja únicamente una sola glucosa que es la que permanece unida por enlaces α-1,6 Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 21 Acción hidrolasa: hidroliza esa unión y libera a esa glucosa que estaba unida por enlaces α-1,6 la va a liberar como glucosa libre, no fosforilada Degradación del glucógeno la vamos hacer por acción conjunta de 2 enzimas 1. Glucógeno fosforilasa Va a romper todos los enlaces α-1,4 que encuentre exacto cuando aparezcan 4 glucosas previas a una ramificación Cuando aparecen esas 4 glucosasprevias a una ramificación, esa enzima deja de actuar y actúa la enzima ramificante Se libera glucosa-1P 2. Ramificante De las 4 glucosas transfiere 3 por enlaces α-1,4 a una rama principal Dejando solamente la glucosa que está unida por enlace α-1,6 Luego hace una acción hidrolítica, rompiendo el enlace α-1,6 y de esa manera se libera glucosa libre Que hace el hígado y el músculo con los productos de la degradación del glucógeno: a) Con la glucosa-1P Por acción de una mutasa, la transformamos en glucosa-6P Esta glucosa-6P en el hígado por la acción de la glucosa-6P fosfatasa libera su grupo fosfato, se transforma en glucosa libre y sale a sangre para mantener la glucemia en el ayuno temprano Esa glucosa libre en el hígado sale a sangre para mantener la glucemia en ayuno temprano Cuando nos ponemos en ayuno, existen algunos tejidos que siguen dependiendo de la glucosa como fuente de energía Cuando estamos en ayuno, cerebro y glóbulo rojo siguen requiriendo de glucosa para su metabolismo energético En ayuno tardío (prolongado), hígado por gluconeogénesis envía glucosa a sangre para que estos tejidos tengan la glucosa suficiente para su metabolismo Hígado, a través de la Glucogenolisis va a mantener los niveles de glucosa en sangre adecuados para el glóbulo rojo y cerebro, para que en ayuno temprano esos tejidos tengan glucosa para su metabolismo energético Siempre va a ser el hígado el responsable de que en ayuno me exista glucosa para algunos tejidos en particular En el ayuno temprano la glucosa que pasa del hígado a la sangre es glucosa proveniente de la glucólisis En el ayuno tardío la glucosa que pasa del hígado a la sangre proviene de la gluconeogénesis Durante el ayuno siempre el hígado se las arregla para mandar glucosa a sangre Por qué solamente en el ayuno temprano el hígado manda glucosa del glucógeno, por qué en el ayuno tardío necesita otra vía metabólica para mandar glucosa a sangre: Glucógeno tiene un tamaño limitado Si estamos más de 6/8 horas de ayuno, lo que hacemos es degradar toda la molécula de glucógeno que tenemos almacenado Después de 8 horas no hay más glucógeno disponible para liberar glucosa Después, si seguimos en ayuno, hígado pasa a otra vía metabólica para seguir enviando glucosa a la sangre Qué pasa en el músculo: Esta glucosa se una para la glucólisis A esta glucosa la vamos a fosforilar por una hexokinasa Se transforma en glucosa-6P que también va ingresar a la glucólisis De esa manera, pasamos a glucólisis todas las glucosas a nivel muscular La glucosa que el músculo libera de su glucógeno es solamente aprovechada por el propio tejido Musculo es el único que aprovecha la glucosa liberada de su almacenamiento de glucógeno Sustrato inicial: glucógeno 2 productos finales: 1. Glucosa-1P se libera cuando actúa la glucógeno fosforilasa sobre los enlaces alfa-1,4 Hígado termina la termina transformando en glucosa libre 2. Glucosa libre es cuando actúa la enzima desramificante sobre los enlaces alfa-1,6 Ambas glucosas el hígado envía a sangre Si vos seguir en ayuno pasando las 6 horas, hígado degradó todo el glucógeno Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 22 Sigo en ayuno, y hay tejidos que siguen necesitando glucosa como fuente de energía, hígado no hace Glucogenolisis porque se acabó las reservas de glucógeno, y hace gluconeogénesis Usa otra vía (cuando acaba el glucógeno) para mantener los niveles de glucosa en sangre Destino: 1. Hígado genera glucosa libre para enviar a sangre 2. Músculo genera glucosa-6P para usarla el mismo a través de la glucolisis Regulación: 1. Enzima regulable: glucógeno fosforilasa Regulación: Glucógeno fosforilasa – MARCAPASOS Es una enzima que tiene una regulación covalente Forma activa: fosforilada Forma inactiva: desfosforilada Necesitamos otras enzimas: Enzimas que desfosforilen e inactiven la marcapasos Enzimas que fosforilen e activen la marcapasos Enzimas que desfosforilan e inactivan: Músculo – fosfatasa Hígado – Proteín Fosfatasa 1 Enzimas que fosforilan y activan: Glucógeno Fosforilasa Kinasa Si quiero inactivar la enzima: Tengo que activar fosfatasa Si quiero activar la enzima: Tengo que activar la glucógeno fosforilasa kinasa Kinasa: fosforila e activa Fosfatasa: desfosforila e inactiva Glucógeno fosforilasa kinasa para estar activa tiene que estar fosforilada Si se encuentra desfosforilada se encuentra inactiva Lo primero que tengo que hacer para activar mi enzima marcapasos es: Fosforilar la glucógeno fosforilasa kinasa Fosforilo la glucógeno fosforilasa kinasa – esta enzima se activa, me fosforila la enzima marcapasos y esa se activa Para eso necesito una PKA o PKDCC Estas 2 kinasas van a estar estimuladas por glucagón y por adrenalina Glucagón solamente regula el metabolismo hepático (solamente tiene receptores en hígado) Metabolismo muscular es regulado por la adrenalina (tiene receptores alfa-1 en hígado y receptores beta en músculo) Glucagón solamente tiene receptores 7TMS asociados a Gs solo en hígado Adrenalina en músculo activa PKA Adrenalina en hígado activa PKDCC Glucagón en hígado activa PKA Que hacen esas kinasas: fosforilan la glucógeno fosforilasa kinasa Glucógeno fosforilasa kinasa fosforilada es activa y me activa la marcapasos La PKA y la PKDCC estimuladas por glucagón y adrenalina, esas kinasas me van a fosforilar al inhibidor-1P Inhibidor-1P al ser fosforilado se activa Acción del inhibidor-1P activo es inactivar proteín fosfatasas En ayuno fosforilo la glucógeno fosforilasa kinasas que me activa mi enzima marcapasos Fosforilo el inhibidor-1P que inactiva la proteín fosfatasa 1 (hepática) Cuando me pongo en post-ingesta: INSULINA Insulina por unión directa a su receptor me activa fosfatasas Con esas fosfatasas voy a lograr: 1. Tanto en músculo como en hígado con las fosfatasas correspondientes voy a desfosforilar la glucógeno fosforilasa y la voy a inactivar Por acción de la fosfatasa voy inactivar el inhibidor-1P Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 23 Por acción de la fosfatasa voy a inactivar la glucógeno fosforilasa kinasa – post-ingesta está INACTIVA Post ingesta: 1- Glucógeno fosforilasa kinasa está INACTIVA 2- Glucógeno fosforilasa está INACTIVA 3- El inhibidor-1P está INACTIVO Todos desfosforilados por fosfatasas estimuladas por Insulina En MÚSCULO hay regulación alostérica: 1. Modulador Positivo: Aumento de calcio citoplasmático activa directamente a la glucógeno fosforilasa kinasa y de esa manera fosforilo en actividad física a la enzima marcapasos Musculo en actividad física tiene la enzima marcapasos de la Glucogenolisis FOSFORILADA E ACTIVA por acción directa del calcio como modulador alostérico positivo 2. Modulador Positivo: AMP (es modulador positivo directamente de la enzima marcapasos). Aumento de AMP nos habla de bajos niveles de energía. Bajo niveles de energía se logran cuando estamos haciendo actividad física. Aumento de AMP como indicador de bajos niveles energéticos es propio de una actividad física intensa dentro del tejido muscular. Ese AMP al aumentar, él actua como modulador positivo y activa a la enzima marcapasos de la degradación del glucógeno En el hígado: Hormonas del ayuno activan la Glucogenolisis Hormona de la post-ingesta inactivan la Glucogenolisis En el músculo: Hormonas del ayuno y la actividad física activan la Glucogenolisis Hormona de la post-ingesta inactiva la Glucogenolisis Glucogenolisis se puede dar: En ayuno Actividad física 2 situaciones que llevan adelante la activación de ese mecanismo Clase Bioquímica 4 Vía de las Pentosas Recibe este nombre porque dentro de lo que es el metabolismo de esa vía se formanalgunos hidratos de carbono con 5C (pentosas) Tiene 2 etapas: 1. Oxidativa Tiene como función la síntesis de moléculas de NADHP (reducido) - En todo proceso oxidativo siempre hay un cofactor que se reduce - Importancia: (formación de NADHP) – este cofactor es el principal cofactor de los procesos anabólicos - Esta vía nos aporta ese cofactor que necesitamos para llevar adelante la mayoría de los procesos anabólicos Además, esa etapa tiene como función la síntesis de Ribosa-5P - La necesitamos para la fabricación de nucleótidos dentro de la célula - Los nucleótidos dentro de la célula son utilizados para la formación de ácidos nucleicos 2. No oxidativa No siempre se realiza Es una etapa de reorganización molecular Las veces que realicemos esa etapa, a la célula le va a servir los productos que se generen para recuperar parte de lo invertido cada vez que realizamos esa vía metabólica Segunda etapa nos sirve para recuperar parte de lo invertido Sitio de la célula donde ocurre: Citoplasma Situación metabólica: Post-ingesta únicamente Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 24 Muchos tejidos realizan esa vía metabólica Fundamentalmente van a ser tejidos que tengan procesos anabólicos (de biosíntesis de molécula) y que necesiten el NADPH Hay una situación en particular en cuanto a la necesidad de NADPH que es en el glóbulo rojo - En el GR lo utilizamos en el metabolismo del glutatión (necesita NADPH) - Si bien el GR no tiene procesos biosintéticos, si realiza la vía de las pentosas y la realiza fundamentalmente para formar NADPH que es necesario para el metabolismo del glutatión - En el metabolismo del glutatión: Usamos un glutatión que es un mecanismo antioxidante El péptido glutatión se oxidaba por acción del radical libre Necesitamos el NADPH para volver el glutatión a su forma reducida PROCESO: Vamos partir de glucosa-6P (sustrato inicial) Manera que tenemos para sintetizar glucosa-6P - Podemos partir de la glucosa y por acción de una hexokinasa o glucokinasa vamos a formar la glucosa- 6P - Metabolismo de glucógeno: también partíamos de glucosa-6P para la biosíntesis de glucógeno A través de un proceso oxidativo, la glucosa-6P se va oxidar a 6-fosfogluconato Enzima que cataliza es la glucosa-6P deshidrogenasa Glucosa se oxida NADPH se reduce (pasa de oxidado a reducido) 6-fosfogluconato se vuelve a oxidar Oxidación va acompañada de una descarboxilación (se pierde un C) 6-fosfogluconato se transforma en Ribulosa-5P 6-fosfogluconato se oxida, NADPH se reduce Enzima 6-fosfogluconato deshidrogenasa Una vez que tenemos Ribulosa-5P hemos concluido la primer etapa (etapa oxidativa) Hemos realizado 2 reacciones de oxidación Hemos formando en 2 oportunidades moléculas de NADPH Producto final de la primera etapa es una pentosa Esa pentosa (Ribulosa-5P) puede sufrir transformaciones 1. Una de las transformaciones que puede sufrir A través de una isomerasa, se transforma en Ribosa-5P Esa transformación de Ribulosa-5P a Ribosa-5P se realiza cuando el tejido requiera ribosa porque está próximo a una duplicación celular Ribosa-5P es necesaria para los nucleótidos, esto para formar ADN y ARN Cuando estamos próximos a una duplicación celular, son esos ácidos nucleicos los que tienen que duplicarse o sintetizarse para que la célula pueda formar sus células hijas Si la célula no está próxima a una división celular, la Ribulosa-5P tiene otro destino metabolico Cuando la primera etapa, a partir de la Ribulosa-5P termina en Ribosa-5P – ese es el final que vamos a dar a la vía de las pentosas Cuando el destino de la Ribulosa-5P es formar Ribosa-5P La vía de las pentosas solamente realiza la primera etapa (oxidativa) Cuando a través de esa etapa, la Riblosa-5P se transforma en Ribosa-5P y la célula consume la Ribosa-5P, en esa situación NO hacemos la segunda etapa no oxidativa En eso se va a limitar todo el proceso de la vía de las pentosas 2. Solamente puedo hacer la primera etapa y dar lugar a la formación de Ribosa-5P o puedo hacer la primera etapa hasta Ribulosa-5P y desde la Ribulosa-5P por una epimerasa formar Xilulosa-5P que va a ser responsable de poder realizar la segunda etapa ¿De qué depende que hagamos solamente la primera etapa o que hagamos la primera y la segunda? Depende de que la célula necesite Ribosa-5P Si la célula necesita Ribosa-5P – solo hacemos la primera etapa oxidativa Si la célula no necesita Ribosa-5P – la Ribulosa-5P se transforma en Xilulosa-5P, y esa es la responsable de que podamos hacer además de la primera, la segunda etapa de la vía de las pentosas Bioquímica 2da ERA +5555991582459 @gabriel_apuntes 25 Si vamos hacer la segunda etapa de la vía de las pentosas, vamos a necesitar 2 enzimas que van a participar de esa etapa: Son enzimas que catalizan la transferencia de unidades de carbono entre 2 sustratos de la reacción 1) Transcetolasas Cataliza la transferencia de 2 carbonos entre los sustratos que participan 2) Transaldolasas Catalizan la transferencia de 3 carbonos entre 2 sustratos que participan Con esas enzimas, lo que vamos hacer es reorganizar molecularmente los productos obtenidos en la primera etapa Para hacer la segunda etapa (una reorganización) necesito hacer previamente 3 veces la primera etapa y formar 3 moléculas de Xilulosa-5P Estas moléculas de Xilulosa-5P que tienen 5 carbonos voy a necesitar 3 moléculas de esas Lo que voy hacer con esas 3 moléculas de 5 carbonos que son las Xilulosas-5P es: A través de la utilización de Transcetolasas y Transaldolasas, voy a reorganizar su estructura molecular: Primero Voy hacer reaccionar 2 moléculas de 5C usando una enzima transcetolasa Transcetolasa es una enzima que lo que hace es transferir unidades de 2C de una molécula a otra En este caso tenemos una molécula que tiene 5C, y le va a tener que transferir 2C de sus 5C a la otra molécula que también tiene 5C La molécula que pierde 2C (tenia 5 perdió 2 por acción enzimática) – se queda con 3C La molécula que tenía 5C e incorporo 2C más (tenia 5 gano 2 por acción enzimática) – se queda con 7C Segundo Vuelvo hacer reaccionar ahora la molécula de 3C con la que tiene 7C Usando una transaldolasa Esa enzima ayuda a la transferencia de 3C de una molécula a otra Si le saco 3C a la que tiene únicamente 3C – la molécula desaparece A la que le voy a sacar 3C va a ser a la que tiene 7C La que tiene 7C va a perder 3C – se queda con 4C La que tiene 3C va a incorporar 3C – se queda con 6C Tercero Hago reaccionar la que tiene 4C con la tercera de 5C que habíamos incorporado (porque necesito 3 Xilulosas-5P – 3 moléculas de 5C) Uso una transcetolasa La que tiene 4C va a recibir 2C y se queda con 6C La que tiene 5C va a perder 2C y se queda con 3C Como productos finales de ese reordenamiento (de esa segunda etapa no oxidativa) voy a obtener 2 moléculas de 6C 1 molécula de 3C Partí de 3 moléculas de 5C y obtengo como producto de esa reordenamiento 2 moléculas de 6C y 1 de 3C Las 2 moléculas de C6 son 2 moléculas de fructosa-6P La molécula de C3 es una dihidroxiacetona-P Al hacer la primera etapa, en realidad consume gluosa-6P y la consumen para poder fabricar cofactores reducidos que son moléculas de NADPH La célula no necesita Ribosa-5P y eso nos habilita hacer la segunda etapa Para hacer la segunda etapa, tuve que haber hecho previamente 3 veces la primera etapa Consumir 3 glucosas-6P del metabolismo celular Formo los cofactores reducidos Por la segunda etapa a) Genero 2 fructosas-6P b) Genero 1 dihidroxiacetona-P Esta célula que para poder formar NADPH saco de su metabolismo glucosa-6P y lo usó en la vía de las pentosas Que puede hacer con los productos de la segunda etapa: - Fructosa-6P: Bioquímica 2da
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