QB-2021-GUIA DE ESTUDIO 3-METABOLISMO HIDRATOS DE CARBONO

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Cátedra de Química Biológica – Facultad de Ciencias Naturales - UNSa 
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GUÍA DE ESTUDIO 3 
METABOLISMO DE LOS HIDRATOS DE CARBONO 
OBJETIVOS 
• Estudiar las principales vías metabólicas de los carbohidratos. 
• Comprender el rol central que tienen estas rutas en la producción de energía. 
INTRODUCCIÓN 
RUTAS DEL METABOLISMO ENERGÉTICO 
En esta guía se estudian las principales vías del metabolismo energético; se las nombra y ubica 
como rutas del metabolismo energético porque están involucradas en la generación de energía 
metabólica, pero además también suministran precursores para la biosíntesis de otros 
metabolitos: como ácidos grasos, aminoácidos y nucleótidos. 
La glucólisis es una secuencia de 10 reacciones donde la glucosa activada con fosfato 
(fosforilada) se degrada a piruvato produciendo ATP. El ATP es usado inmediatamente como 
energía metabólica, pero ¿qué ocurre con el piruvato?, el destino que tenga el piruvato 
dependerá de la presencia o no de oxígeno. Si hay carencia de oxígeno el piruvato se reduce por 
fermentación. Si hay oxígeno suficiente el piruvato se descarboxila y se activa uniéndose a la 
Coenzima-A para ser precursor del Ciclo de Krebs. 
En el Ciclo de Krebs consiste en una serie de 8 reacciones metabólicas donde se oxidan los dos 
átomos de carbono del acetil-CoA a dos moléculas de dióxido de carbono, reduciendo las 
coenzimas NADH y FADH2 que ceden sus electrones en la cadena de transporte de electrones, 
o cadena respiratoria. El aceptor final de electrones es el oxígeno (O2) que se combina para 
formar H2O. La energía liberada durante el transporte de electrones se utiliza para sintetizar ATP 
a partir de ADP y fósforo inorgánico. Los acetil-CoA para alimentar el Ciclo de Krebs pueden 
provenir de varias fuentes: por la oxidación de glúcidos, lípidos y de los esqueletos carbonados 
de los aminoácidos, por eso se la considera una vía central de recuperación de energía a partir 
de varios tipos de moléculas 
La gluconeogénesis es la vía de síntesis de glucosa a partir de precursores orgánicos, sencillos, 
no glucídicos. Todos los organismos (incluso los heterótrofos) tienen una ruta de biosíntesis de 
glucosa, o gluconeogénesis. No siempre puede estar disponible la glucosa de fuentes externas o 
de reservas intracelulares. Por ejemplo, los grandes mamíferos que no han comido durante 16 
a 24 horas han agotado sus reservas de glucógeno en el hígado. Ciertos tejidos en los mamíferos, 
en especial de hígado y riñones, pueden sintetizar glucosa a partir de precursores simples, como 
lactato, alanina, piruvato. Bajo condiciones de ayuno, la gluconeogénesis suministra casi toda la 
glucosa al organismo. Durante el ejercicio, los músculos convierten a la glucosa en piruvato y 
lactato, que van al hígado y son convertidos en glucosa. El cerebro y los músculos consumen 
mucha de la glucosa recién formada. Al contrario, la “glucogenogénesis o glucogénesis” es la 
síntesis de glucógeno a partir del exceso de unidades de glucosa que se almacenan para 
momentos de necesidad. 
La Vía de las pentosas fosfato es otra de las vías degradativas de la glucosa, pero a diferencia 
de ésta, no se genera ATP. Consta de dos etapas: la oxidativa, donde se genera NADPH como 
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dador de electrones (equivalentes de reducción) para las biosíntesis reductivas de la célula, y la 
etapa no oxidativa donde se genera ribosa-5 fosfato para la biosíntesis de nucleótidos y azúcares 
de 3, 4, 5, 6, y 7 átomos de carbono. 
Cada uno de los pasos de las vías metabólicas nombradas aquí están catalizados por enzimas, 
por lo tanto, para entender el mecanismo de una reacción es más sencillo si conocemos la clase 
de enzima que interviene; algunos ejercicios harán referencia a estos componentes esenciales. 
Para realizar las actividades de esta guía se recomienda ver las clases con audio que se 
encuentran en el aula Moodle y consultar los libros de Bioquímica recomendados en la 
bibliografía disponibles en el aula Moodle. 
ACTIVIDADES 
1) Glucólisis. A continuación, se presentan las 10 reacciones de la glucólisis: 
 
Busque en la base de datos para enzimas “BRENDA” (https://www.brenda-
enzymes.info/index.php) cada una de las enzimas que intervienen en la glucólisis. Utilice el 
nombre trivial indicado en la 1° columna traducido al inglés. Luego complete la tabla. 
Utilizando los libros de bioquímica estudiar cada una de las reacciones de la glucólisis 
reconociendo las estructuras y conociendo sus enzimas y cosustratos (coenzimas). 
 Nombre trivial o común Código EC Clase enzima Nombre sistemático 
1 Hexocinasa, glucoquinasa 
2 Glucosa 6-fosfato isomerasa 
3 Fosfofructoquinasa-1 
4 Aldolasa 
5 Triosa fosfato isomerasa 
6 Gliceraldehído 3-P-deshidrogenasa 
7 Fosfoglicerato quinasa 
8 Fosfoglicerato mutasa 
9 Enolasa 
10 Piruvato quinasa 
2) La gluconeogénesis. 
Esta ruta de síntesis comparte algunos pasos con la glucólisis, pero no es la inversa de la 
glucólisis. En la glucólisis, las siete reacciones cercanas al equilibrio se efectúan en dirección 
inversa durante la gluconeogénesis, pero hay tres reacciones metabólicamente irreversibles 
que requieren de otras enzimas. Esas reacciones irreversibles son catalizadas por la piruvato 
quinasa, fosfofructoquinasa-1 y hexoquinasa. Hay cuatro reacciones específicas de la ruta de la 
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gluconeogénesis que reemplazan a las tres reacciones de la glucólisis, metabólicamente 
irreversibles. Plantee las 3 reacciones enzimáticas exclusivas de la gluconeogénesis. 
 
3) Glucógenogenesis (= glucogénesis) y glucogenolísis 
Cuando hay glucosa en exceso se acumula glucosa 6-fosfato que es el precursor de la 
biosíntesis de glucógeno. El glucógeno es el polisacárido de reserva de los animales, 
principalmente se reserva en células musculares y hepáticas. La síntesis y degradación de 
glucógeno requieren pasos enzimáticos separados. Una regla general del metabolismo es que 
las rutas de biosíntesis y degradación tienen trayectorias distintas. El científico argentino Dr. 
Luis Federico Leloir obtuvo el premio Nobel en el año 1973 por haber descubierto que el 
proceso de síntesis del glucógeno transcurre vía UDP-glucosa. 
a) Ordene los pasos según ocurren en la síntesis del glucógeno, e indique que enzima 
cataliza cada reacción: 
Enzimas 
Glucógeno-sintasa, – fosfoglucomutasa, – UDP-glucosa-pirofosforilasa 
- Cataliza una reacción de polimerización, que consiste en la adición de residuos de 
glucosa, una por una, de la UDP-glucosa al extremo no reductor del glucógeno. 
- Cataliza la activación de la glucosa 1-fosfato reaccionando con UTP y formando UDP-
glucosa y pirofosfato (PPi). 
- Cataliza la conversión, cercana al equilibrio, de glucosa 6-fosfato en glucosa 1-fosfato. 
 
b) Complete este párrafo usando las palabras claves sobre la glucogenolisis según 
corresponda: 
Los residuos de….. en el glucógeno son liberados de sus polímeros de almacenamiento, o son 
movilizados por acción de la enzima llamada……. Esta enzima cataliza la eliminación de 
residuos de glucosa de los….. del glucógeno, siempre que los….. estén unidos por enlaces 
lineales…... Como lo indica su nombre, las enzimas catalizan una reacción de….. donde la…….. 
se acopla a la transferencia de grupo a un átomo de oxígeno de fosfato. En contraste con la 
hidrólisis (transferencia de grupo al agua), la fosforólisis produce…... Entonces concluyendo, el 
primer producto de la descomposición del polisacárido es….., y no glucosa…... La enzima se 
detiene a cuatro residuos de glucosa de un punto de ramificación [un enlace glucosídico…..] y 
deja una dextrina límite. La dextrina límite se puede seguir degradando por acción de la 
enzima….. 
Palabras claves: 
- ruptura de un enlace, 
- libre, 
- extremos no reductores, 
- glucosa, 
- ésteresde fosfato, 
- desramificante de glucógeno, 
- glucógeno-fosforilasa, 
- α -(1 → 6), 
- α-D-glucosa-1-fosfato, 
- monómeros, 
- fosforólisis, 
- α -(1 → 4) 
 
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4) Ciclo de Krebs. A continuación, se presentan las 8 reacciones del Ciclo de Krebs: 
 
Busque en la base de datos para enzimas “BRENDA” (https://www.brenda-
enzymes.info/index.php) cada una de las enzimas que intervienen en el ciclo (proceda igual 
que en la actividad 1). Utilizando los libros de bioquímica estudiar cada una de las reacciones 
del ciclo reconociendo las estructuras y conociendo sus enzimas y cosustratos (coenzimas). 
 Nombre trivial o común Código EC Clase enzima Nombre sistemático 
1 Citrato sintasa 
2 Aconitasa (Aconitato hidratasa) 
3 Isocitrato deshidrogenasa 
4 α-Cetoglutarato deshidrogenasa 
5 Succinil-CoA sintetasa 
6 Complejo succinato deshidrogenasa 
7 Fumarasa (fumarato hidratasa) 
8 Malato deshidrogenasa 
 
 
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5) Completar el siguiente cuadro (tenga en cuenta si es en organismos procariontes o 
eucariontes) 
 
BIBLIOGRAFÍA 
– HARVEY, R., FERRIER, D. 2011. Bioquímica. 5ta Edición. Lippincott Williams & Wilkins. 
– HORTON HR, MORAN LA, SCRIMGEOUR KG, PERRY MD, RAWN JD. 2008. Principios de Bioquímica, 4ta 
edición. Pearson Education, México. 
– NELSON, D. COX, M. 2008. Lehninger Principles of Biochemistry. 5ed. Freeman & Company. NY. 
– MCKEE, T Y MCKEE, J. 3ra Edición. Bioquímica. La base molecular de la vida. 2003. Mc Graw-Hill 
Interamericana. 
-FIN- 
Proceso 
Sustratos y 
cosustratos 
Producto/s 
∆G° 
neto 
(global) 
Tipo de 
proceso: 
anabólico, 
catabólico, 
anfibólico 
Tipo 
celular en 
el que 
ocurre 
Lugar de la 
célula 
procariota o 
eucariota 
donde ocurre 
Según el 
requerimiento 
de O2 es 
proceso: 
anaeróbio o 
aeróbio 
Glucólisis 
 
Fermentac
ión láctica 
 
Fermentac
ión 
alcohólica 
 
Descarbo
xilación 
del 
piruvato 
 
Ciclo de 
Krebs 
 
Vía de las 
Pentosas 
Fosfato 
 
Gluconeo
génesis 
 
Glucogen
ogénesis 
 
Glucogen
olísis 
 
http://en.wikipedia.org/wiki/Lehninger