Introduccion al metabolismo y Glucolisis

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Introducción al Metabolismo
CATABOLISMO Y ANABOLISMO
 REACCIONES CATABÓLICAS
Reacciones de degradación
Reacciones de oxidación
Liberan energía
Son convergentes
 REACCIONES ANABÓLICAS
Reacciones de síntesis
Reacciones de reducción
Precisan energía
Son divergentes
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SON DE DOS TIPOS 
 CATABÓLICAS 
 ANABÓLICAS 
DEL
GRIEGO 
 CATABOLE 
QUE SIGNIFICA 
 HACIA ABAJO 
SON LAS QUE 
 DEGRADAN MOLÉCU- LAS COMPLEJAS HAS TA MOLÉCULAS SIM- PLES 
POR LO QUE 
 SE DESGASTAN 
MATERIALES 
Y SE PRODUCE 
 ENERGÍA Y MA-TERIA PRIMA 
DEL
GRIEGO 
 ANABOLE 
EJEMPLO 
CARBOHIDRATOS
CO2 + H2O + ENERGÍA
NECESARIO PARA 
CRECER, REPARARSE
REPRODUCIRSE, ETC.
 HACIA ARRIBA 
SON LAS QUE 
 PRODUCEN MOLÉCU- LAS COMPLEJAS A PARTIR DE MOLÉCU-LAS SIMPLES 
EJEMPLO 
POR LO QUE 
 SE PRODUCEN NUEVOS MATE-RIALES Y SE AL-MACENA ENER-GÍA 
OCURREN EN 
 EL INTERIOR DE LA CÉLULA 
REACCIONES METABÓLICAS
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RUTA METABOLICA.
En bioquímica una ruta metabólica o vía metabólica es una sucesión de reacciones químicas, que conducen de un sustrato inicial a uno o varios productos finales, a través de una serie de metabolitos intermediarios.
 A     →     B     →    C     →     D     →    E
CARACTERÍSTICAS de las REACCIONES METABÓLICAS
Reacciones que actúan secuencialmente
Existen rutas convergentes y divergentes
Son comunes a la mayoría de los organismos
Son reacciones enzimáticas
Catabolismo y anabolismo están interrelacionados
A
B
C
D
F
A
B
C
D
D
A
B
C
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CATABOLISMO: TIPOS
Fermentativo
Degradación incompleta de materia orgánica
El último aceptor de electrones es un compuesto orgánico del propio sistema
Se libera poca energía
Se da, principalmente, en microorganismos (bacterias y levaduras
Respiratorio
Degradación completa de materia orgánica
El último aceptor de electrones es un compuesto inorgánico
Se libera mucha energía
Se da en la mayoría de los seres vivos
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RUTAS METABÓLICAS
Glúcidos
Lípidos
Proteínas
Ciclo de Krebs
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Conclusiones
Las diferentes reacciones de todas las rutas metabólicas están catalizadas por enzimas .
Ocurren en el interior de las células.
 Muchas de estas rutas son muy complejas e involucran una modificación paso a paso de la sustancia inicial para darle la forma del producto con la estructura química deseada.
Todas las rutas metabólicas están interconectadas y muchas no tienen sentido aisladamente; no obstante, dada la enorme complejidad del metabolismo, su subdivisión en series relativamente cortas de reacciones facilita mucho su comprensión. Muchas rutas metabólicas se entrecruzan y existen algunos metabolitos que son importantes encrucijadas metabólicas, como el acetil coenzima-A.
Regulacion
Metabolismo de Hidratos de Carbono
LOS CARBOHIDRATOS TIENEN NUMEROSAS FUNCIONES CRUCIALES 
 EN LOS PROCESOS METABÓLICOS DE LOS SERES VIVOS. 
SIRVEN COMO FUENTES DE ENERGÍA Y COMO ELEMENTOS 
ESTRUCTURALES DE LAS CÉLULAS.
 
TERMINOLOGIA
GLICOLISIS: Degradación de glucosa, fructosa, galactosa hasta piruvato
GLUCONEOGENESIS: Síntesis de glucosa a partir de otros precursores diferentes a hidratos de carbono
GLUCOGENOGENESIS: Conversión de glucosa en glucógeno
GLUCOGENOLISIS: Degradación de glucógeno a glucosa
Polisacáridos
Disacáridos
Monosacáridos
Polisacáridos
Disacáridos
Monosacáridos
Oligosacáridos
Monosacáridos
Disacáridos
Maltodrextinas
BOCA
Amilasa 
salival
ESTÓMAGO
Amilasa 
 pancreática
INT. GRUESO
Flora int. Fibra
INT. DELGADO
Lactasa
Maltasa
Sacarasa
Isomaltasa
Digestión
Definiciones
 Glucólisis: Degradación de glucosa a piruvato ,una via antigua que se encuentra en casi todos los organismos, se captura una cantidad pequena de energia al convertir una molécula de glucosa en dos moléculas de piruvato. 
Glucogénesis El glucógeno, una forma de almacenamiento de glucosa en los vertebrados, se sintetiza por cuando la concentración de glucosa es alta y se degrada por glucogenólisis cuando el aporte de glucosa es insuficiente.
La glucosa también puede sintetizarse a partir de precursores distintos de los carbohidratos por medio de reacciones denominadas gluconeogénesis. 
La vía de las pentosas fosfato permite a las células convertir la glucosa-6-fosfato, un derivado de la glucosa,en ribosa-5-fosfato (el azúcar que se utiliza para sintetizar los nucleótidos y los acidos nucleicos)
OBTENCION Y ABSORCION DE CARBOHIDRATOS
En el ser humano los monosacáridos de la dieta como la glucosa, la galactosa y la fructosa, se absorben en el duodeno y en la parte superior del yeyuno en el intestino delgado.
se
mediante
independiente
posteriormente
la
entran en las
a través
que se mantiene
en
Se desplazan posteriormente hacia los vasos sanguíneos intestinales siguiendo su gradiente.
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La fructosa
Absorbe desde la luz intestinal
Difusión facilitada
De (Na+)
Por difusión alcanza
Circulación sanguínea
La glucosa y galactosa
Células epiteliales intestinales
Contra del gradiente de concentración
Del gradiente químico de Sodio (Na+)
Por la bomba Na+/K+
.La glucosa es el principal monosacárido que proporciona energía a las células, por eso su transporte al interior celular constituye un proceso esencial para el metabolismo energético
El transporte de la glucosa a través de la membrana celular se lleva a cabo por dos familias de proteínas de membrana:
1) Transportadores de glucosa acoplados a Sodio (SGLT) 
2) Proteínas facilitadoras del transporte de glucosa (GLUT)
La glucosa no se puede difundir directamente al interior de las células.
Transporte de difusión facilitada, independiente de Na (transportadores de glucosa celulares)
Un sistema cotransportador de Na-monosacáridos (contra un gradiente de concentración).
Transporte de glucosa al interior de las células
El transporte de la glucosa a través de la membrana celular se lleva a cabo por dos familias de proteínas de membrana:
1) Transportadores de glucosa acoplados a Sodio (SGLT) 
2) Proteínas facilitadoras del transporte de glucosa (GLUT)
Transporte de glucosa a las células
GLUT 
Difusión Facilitada
Los transportadores de Glucosa
La glucosa es introducida a la célula mediante las proteínas GLUT (GLUcose Transport) que son una familia de 14 diferentes transportadores pero solo 6 (GLUT1-6) se conoce que están relacionadas con el transporte de glucosa.
 Todas las proteínas GLUT tienen una estructura similar de 500 amino ácidos de longitud (55,000 Daltones)
Características:
Proteínas integrales: atraviesan la membrana
12 alfa hélices atravéz de la membrana
55,000 mol. wt.
Como funcionan
La glucosa se une a el transportador fuera de la célula. 
Al unirse, la glucosa genera cambios en la proteína
La glucosa es liberada dentro de la célula
La proteina regresa a su forma original
se
todos
existen
de esta
se
en
Intstino delgado
Tubo renal
SGLT
Expresan 
Epitelios de absorción 
MECANISMO DE TRANSPORTE DE LA GLUCOSA
1) Transporte de la glucosa acoplado a Sodio (Na+), (SGLT).
2) Sistemas facilitadores del transporte de glucosa (GLUT).
GLUT
Expresan en
Los tejidos del organismo
14 miembros
Familia de proteínas
acarreadoras
Familia de los transportadores
GLUT
Se han identificado 14 (GLUT1- GLUT14). La familia de genes que codifica para estos transportadores se llama acarreadores de soluto del grupo 2 A (SLC2A)
SGLT
La familia de genes	que codifica para estos transportadores se llama acarreadores de soluto del grupo 5A (SLC5A)
SGLT 1
(SLC5A1)
SGLT 2
(SLC5A2)
SGLT 3
(SLC5A4)
SGLT 4
(SLC5A3)
SGLT 5
(SLC5A5)
SGLT 6
(SLC5A6)
	Transportador	Transporta	Km	Localización
	SGLT 1
(SLC5A1)	1 glucosa o galactosa x 1 Na+	0.3 mM	Intestino delgado, corazón y riñón
	SGLT 2
(SLC5A2)
	1 glucosa x 1 Na+	2 mM	Túbulo contorneado proximal
	SGLT 3
(SLC5A4)
	1 glucosa x 2 Na+	6 mM	Neuronascolinérgicas del intestino delgado, uniones neuromusculares
	Características funcionales de los SGLT
	Transportador	Transporta	Km	Localización
	GLUT 1
(SLC2A1)	glucosa y galactosa 	2 mM	Eritrocito, células endoteliales del cerebro, neuronas, riñón y linfocitos
	GLUT 2
(SLC2A2)
	glucosa 	17 mM	Células B pancreáticas, hígado, riñón, intestino delgado
	GLUT 3
(SLC2A3)
	glucosa y galactosa 	2 mM	SNC, placenta, hígado, riñón, corazón, linfocitos 
	GLUT 4
(SLC2A4)
	Glucosa	5 Mm	Tejidos sensibles a la insulina, linfocitos
	GLUT 5
(SLC2A5)
	Fructosa	10mM	Intestino delgado, testículo y riñón
	Características funcionales de los GLUT
	GLUT 6
(SLC2A6)	Glucosa	5 mM	Cerebro, bazo, leucocitos
	GLUT 7
(SLC2A7)	glucosa y fructosa	0.3 y 0.06 mM	Intestino delgado, cólon, testículo, próstata
	GLUT 8
(SLC2A8)
	glucosa 	2 mM	Testículo y tejidos dependientes de insulina
	GLUT 9
(SLC2A9)	Fructosa	No descrita	Riñón, hígado, intestino delgado, placenta, pulmones, leucocitos
	GLUT 10
(SLC2A10)	Glucosa	0.3 mM	Hígado, páncreas
	GLUT 11
(SLC2A11)	Fructosa y galactosa	Alta afinidad fructosa y baja a galactosa	Corazón, musculo esquelético, tejido adiposo, riñón, placenta, páncreas
	GLUT 12
(SLC2A12)	Glucosa	Alta afinidad a glucosa	musculo esquelético, tejido adiposo, intestino delgado
	GLUT 13
(SLC2A13)	Mio-inositol acoplado a H+	mM	Cerebro
	GLUT 14
(SLC2A14)	Glucosa	No descritas	Testículos
REGULACION DE LA GLUCOSA PLASMATICA
La glucosa proviene de la dieta y el rango de variación de los niveles de glucosa en sangre está dado por varias hormonas como la insulina, glucagón, adrenalina y el cortisol.
LA INSULINA
Resalta por su acción hipoglucemiante
Tiene gran capacidad para reducir la concentración de glucosa en sangre en pospandrial
Induce la incorporación de los transportadores de glucosa (GLUT) a la membrana plasmática de las células (adipocitos y hepatocitos)
GLUCOLISIS
 GLUCOLISIS
ESTA VIA SE DIVIDE EN DOS FASES 
FASE I: preparatoria 
FASE II: oxidativa 
La ruta total consta de 10 reacciones
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1. Síntesis de glucosa-6-fosfato.
Justo después de entrar en una célula, la glucosa y otras moléculas de azúcar se fosforilan. 
Este proceso impide el transporte de la glucosa hacia afuera de la célula y aumenta la reactividad del oxigeno en el éster fosfato resultante. 
Numerosas enzimas, denominadas hexocinasas, catalizan la fosforilación de las hexosas en todas las células del organismo. 
El ATP, un cosustrato de la reacción, forma complejos con el Mg2+. (Los complejos ATP Mg2+ son comunes en las reacciones catalizadas por cinasas.) En condiciones intracelulares la reacción es irreversible; es decir, la enzima no tiene capacidad para retener o acomodar el producto de la reacción en su sitio activo, sin importar la concentración de G-6-P.
1. Síntesis de glucosa-6-fosfato
La reacción catalizada por PFK-1 es irreversible en las condiciones celulares.
Por lo tanto, es el primer paso especifico en la glucolisis. A diferencia de la glucosa-6-fosfato y la fructosa-6-fosfato, sustrato y producto respectivos de la reacción previa, la fructosa-1,6-difosfato no puede ser revertida a fructosa-6-fosfato utilizando la misma enzima o desviarse a otras vías.
4. Desdoblamiento de la fructosa-1,6-difosfato. La fase 1 de la glucolisis fi naliza
con el desdoblamiento de la fructosa-1,6-difosfato en dos moleculas de tres carbonos:
gliceraldehido-3-fosfato (G-3-P) y fosfato de dihidroxiacetona (DHAP).
Esta reaccion es una escisión aldólica, de ahi el nombre de la enzima: aldolasa.
Las escisiones aldolicas son inversas a las condensaciones aldolicas. En las escisiones aldolicas los productos son un aldehido y una cetona.
5. Interconversión del gliceraldehído-3-fosfato y la dihidroxiacetona fosfato.
De los dos productos de la reaccion de la aldolasa, solo el G-3-P se utiliza como sustrato para la reacción siguiente de la glucolisis. Para que la otra unidad de tres carbonos entre a la via de la glucolisis, la triosa fosfato isomerasa cataliza la conversion reversible del DHAP en G-3-P:
6. Oxidación del gliceraldehído-3-fosfato.
Durante la reacción 6 de la glucolisis, el G-3-P se oxida y se fosforila. El producto, el glicerato-1,3-difosfato contiene un enlace de alta energía fosfoanhidrido, que puede utilizarse en la siguiente reacción para generar ATP: 
7. Transferencia del grupo fosfato.
En esta reacción se sintetiza ATP al catalizar la fosfoglicerato cinasa la transferencia de un grupo fosfato de energía elevada del glicerato-1,3-difosfato al ADP:
La reacción 7 es un ejemplo de fosforilación en nivel del sustrato. Debido a que la síntesis de ATP es endergónica, requiere una fuente de energía. En las fosforilaciones en el nivel del sustrato se produce el ATP debido a la transferencia de un grupo fosfato desde un sustrato con un potencial elevado de transferencia de grupo fosfato (1,3-difosfoglicerato) para producir un compuesto con menor potencial de transferencia (ATP) y por tanto ΔG <0.
Debido a que se forman dos moléculas de glicerato-1,3-difosfato por cada molécula de glucosa, esta reacción produce dos moléculas de ATP y se recupera la inversión de energía de los enlaces fosfato. Cualquier síntesis posterior de ATP puede considerarse un rendimiento de esta inversión. La síntesis de ATP en la vía mas adelante representa una ganancia neta.
8. Interconversión del 3-fosfoglicerato y del 2-fosfoglicerato.
El glicerato-3-fosfato tiene un potencial bajo de transferencia de grupo fosfato. Como tal, es un mal candidato para la síntesis posterior de ATP (el valor de ΔG˚′ para la síntesis de ATP es de −30.5 kJ/mol). Las células convierten el glicerato-3-fosfato, éster fosfato de baja energía, en fosfoenolpiruvato (PEP), que posee un potencial de transferencia de grupo fosfato excepcionalmente elevado. (Las energías libres estandar de la hidrolisis del glicerato-3-fosfato y del PEP son −12.6 y −61.9 kJ/ mol, respectivamente.)
 En el primer paso de esta conversión (reaccion 8), la fosfoglicerato mutasa cataliza la conversión de un compuesto fosforilado en C-3 en uno fosforilado en C-2 a traves de un ciclo de adición/eliminacion de dos pasos.
9. Deshidratación del 2-fosfoglicerato. 
La enolasa cataliza la deshidratación del glicerato-2-fosfato para formar PEP: El PEP posee un potencial de transferencia de grupo fosfato mayor que el glicerato-2-fosfato debido a que contiene un grupo enol-fosfato en lugar de un éster fosfato simple. La razón de esta diferencia queda clara en la siguiente reacción.
10. Síntesis de piruvato. 
Puntos de Regulación de la Glicólisis
TRES REACCIONES QUÍMICAS IRREVERSIBLES
1° Punto de Control: Hexoquinasa 
2° Punto de Control: Fosfofructoquinasa 
 (+) ADP ó AMP
 (-) ATP, NADH, Citrato y AG de cadena larga
 
Principal punto de control de la Vía Glicolítica
3° Punto de Control: Piruvato Quinasa.
BALANCE ENERGETICO
FASE PREPARATORIA: Se gastan 2 ATP
FASE DE BENEFICIO: Se producen 4 ATP
Rendimiento de la Vía Glicolítica
2 ATP