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BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
BIOQUÍMICA
TEMARIO
1. INTRODUCCIÓN
- Generalidades sobre el metabolismo.
- Enzimas: Estructura, cofactores y coenzimas.
- Mecanismos regulatorios enzimáticos.
- Clasificación de las enzimas de acuerdo al tipo de reacción que catalizan.
2. BLOQUE 1. CARBOHIDRATOS
- 1. Estructura, clasificación y absorción
- 2. Glucólisis
- 3. Gluconeogénesis
- 4. Glucogénesis
- 5. Glucogenólisis
- 6. Ciclo de Krebs
- 7. Cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa
- 8. Vía de las pentosas
- En cada vía metabólica se revisarán los siguientes puntos:
a) La vía completa con todos sus intermediarios.
b) Presencia de cofactores y coenzimas
c) Mecanismos regulatorios: alostérico, covalente, hormonal
d) Padecimientos por alteraciones genéticas
3. BLOQUE 2. LÍPIDOS
- 1. Estructura, clasificación y absorción
- 2. Beta oxidación
- 3. Metabolismo de los cuerpos cetónicos
- 4. Beta reducción
- 5. Metabolismo del colesterol
- 6. Metabolismo de las lipoproteínas (Quilomicrones, VLDL, IDL, HDL y LDL)
- En cada vía metabólica se revisarán los siguientes puntos:
a) La vía completa con todos sus intermediarios.
b) Presencia de cofactores y coenzimas
c) Mecanismos regulatorios: alostérico, covalente, hormonal
d) Padecimientos por alteraciones genéticas
4. BLOQUE 3. PROTEÍNAS
- 1. Estructura, clasificación y absorción
- 2. Reacciones de transaminación y desaminación
- 3. Ciclo de la urea
- 4. Síntesis de neurotransmisores (catecolaminas)
- Para el ciclo de la urea se revisarán los siguientes puntos:
a) La vía completa con todos sus intermediarios.
b) Mecanismos regulatorios: corto y largo plazo
c) Padecimientos por alteraciones genéticas
PUNTOS BÁSICOS A ENTENDER DE CADA VÍA METABÓLICA
1. ¿Cuál es su importancia biomédica?
2. ¿En qué condiciones metabólicas se realiza?
3. ¿En qué parte del cuerpo se realiza?
4. ¿En qué compartimento celular se realiza?
5. ¿Cuáles son la(s) enzima(s) diana que definen la velocidad de la vía?
6. ¿Qué mecanismos regulatorios se presentan?
7. ¿Cuáles son los moduladores + y -?
8. Control hormonal.
9. ¿Qué vías se realizan simultáneamente?
10. Padecimientos asociados.
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BIBLIOGRAFÍA
- Principios de Bioquímica. Lehninger (Nelson, Cox) • Harper. • Emilio Herrera. Bioquímica
Básica. • Devlin. (Casos clínicos) • Mathews. • Berg. • Laguna y Piña. • Champe. • Marks y
Lieberman. • McKee. • Hicks • Campbell • Baynes. (casos clínicos) • Boyer • Voet • Ferrier.
- LIBROS ELECTRÓNICOS DISPONIBLES:
● ACCESS MEDICINA a) Harper. Bioquímica ilustrada. b) McKee. Bioquímica. Las
bases moleculares de la vida.
● CLINICALKEY EDUCACIÓN MÉDICA (darse de alta con el correo institucional) a)
Meisenberg. Bioquímica Médica. b) Herrera Castillón. Bioquímica Básica. c) Baynes
& Dominiczak. Bioquímica Médica. d) Appleton/ Vanbergen. Lo esencial en el
metabolismo y nutrición. (Cursos Crash)
PONDERACIÓN DE ACTIVIDADES
FECHAS DE EXÁMENES Y TAREAS
- Primera calificación parcial: TAREA 1 en la 5ª semana de clases. Fecha de entrega: jueves
15 de febrero.
- Examen de medio término: jueves 7 de marzo.
- Examen parcial: jueves 25 de abril.
- Tareas: 15 de febrero, 5 de marzo y martes 23 de abril.
- Último día de clases: jueves 9 de mayo.
- Examen final. Fecha asignada por la coordinación de Ciencias de la Salud: del 13 al 22 de
mayo.
PRESENTACIONES, TAREAS Y AVISOS
- Vía Brightspace.
- Las tareas se realizan en Brightspace. El sistema les avisa de su calificación y les muestra
sus errores.
- Es recomendable dedicarle tiempo a la resolución de las tareas ya que es una excelente
oportunidad para estudiar.
- Registrar su dirección de e-mail INSTITUCIONAL.
- laura.islas@anahuac.mx
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mailto:laura.islas@anahuac.mx
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BIOQUÍMICA
ABREVIATURAS Y CONCEPTOS DE IMPORTANCIA
● APD: adenosina difosfato
● ATP: adenosina trifosfato
● Coa: coenzima A
● e-: electrón
● FAD: coenzima que actúa como receptor de
átomos de hidrógeno en reacciones de
deshidrogenación
● FADH2: deposita electrones y se transforma en
FAD liberando H+
● H+: protón
● NAD+: cofactor que actúa en los procesos
metabólicos
● NADP+: coenzima que interviene en vías
anabólicas
● NADPH: reducción de NADP+, molécula de
energía
● GTP: guanosina trifosfato
● GDP: guanosina difosfato
● Pi: fosfato inorgánico
● PP: pirofosfato
● Oxidación: ocurre cuando una especie química
pierde e-
● Reducción: ocurre cuando una especie
química gana e-
ANABOLISMO Y CATABOLISMO
ANABOLISMO (construye/síntesis) CATABOLISMO (rompe)
Síntesis a partir de intermediarios de bajo peso
molecular
Síntesis de macromoléculas, por lo que
necesita energía
Lleva a cabo procesos endergónicos(requiere
energía) y de hidrogenación/reducción
(añade más hidrógenos)
- Ej.: glucogénesis y gluconeogénesis
Formación de coenzimas oxidadas NAD, FAD Y
NADP
Degradación a partir de intermediarios de bajo
peso molecular mediante cofactores CO2, H2O,
NH3, ATP.
De macromoléculas a monómeros
Están enlazadas, por lo que son grandes y hay
que destruir los enlaces convirtiéndolos en
monómeros
Este proceso exergónico (liberación de energía
que se conserva en forma de ATP) y de
deshidrogenación/oxidación (rompe los
enlaces donde están los hidrógenos)
- Las enzimas quitan esos hidrógenos
- Ej. glucolisis
- Formación de coenzimas reducidas:
NADH, FADH2, NADPH
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SEÑALES REGULADORAS QUE INFORMAN A LAS CÉLULAS DEL ESTADO
METABÓLICO
● HORMONAS
- Insulina: Anabolismo *Glucolisis
- Glucagón: Catabolismo *Gluconeogénesis
- Adrenalina: Catabolismo
Energía inmediata = Músculo
- Cortisol: Catabolismo
Estrés metabólico → Prolongado
Preocupaciones → Prolongado
● ESTADO ENERGÉTICO
- Alto: superficie ATP ↑↓= Anabolismo
- Bajo: No hay suficiente ATP↓↑ = Catabolismo
-
¿QUÉ SON LAS ENZIMAS?
● Proteínas globulares
● solubles en agua
● pueden estar en cualquier líquido del organismo
● se programan genéticamente
● Específicas para su sustrato (una encima solo puede tener un sustrato, cerradura con llave)
● se requieren en pequeñas cantidades por que la misma enzima nos puede ayudar para varias
reacciones
● SITIO ACTIVO: parte donde se une el sustrato para convertirse en producto.
- Tienen un papel fundamental: acelerar las reacciones biológicas actuando sobre sustratos
específicos que se van a transformar en el producto de la reacción
● Enzima + Sustrato = Enzima + Producto
- Poseen de un centro activo con un entorno químico adecuado que permite la interacción entre la
enzima y el sustrato mediante la formación de un complejo binario denominado “complejo enzima
sustrato”
- Su funcionamiento depende de la temperatura, pH y la concentración enzima-sustrato
- Todas requieren de un cofactor o componentes no proteicos para activarse
- Sitio activo: interactúa con el sustrato.
- Coenzima: componente no proteico (vitaminas), compuestos orgánicos
● Principales coenzimas: FAD, FMN, y NAD+
- Apoenzima: porción proteica NO activa.
- Holoenzima: enzima activa completa.
- Sitio alostérico: se unen efectores que modificarán la actividad de la enzima.
- Cofactor: componente no proteico (minerales), es un ion metálico
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a) Mecanismo De Acción De Una Enzima
Cofactor (iones metálicos, compuestos inorgánicos Mg, Fe, Zn) =
Coenzima (compuestos orgánicos, derivados del complejo B), es un
compuesto químico que tiene como objetivo entrar al sitio activo antes del
sustrato para activar o desactivar. Vitaminas son esenciales, es decir,
necesitas ingerirlas
Grupos prostéticos: cofactores que siempre están fijas,
permanentemente a la enzima. siempre están activas, se unen mediante
enlaces covalentes. “Un cofactor que se encuentra firmemente
unido al sitio activo de la enzima, mediante un enlace covalente”.
FADH2 siempre es grupo prostético
Principales coenzimas
A diferencia de las enzimas, las coenzimas sí se modifican durante una reacción química; por
ejemplo,el NAD+ se reduce a NADH cuando acepta dos electrones y un protón (NAD:H, los puntos
representan los electrones y el "H" el protón); una vez que el NADH cede sus electrones a otra
molécula regresa a su forma NAD+ y está disponible nuevamente para otra reacción química.
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Principales Tipos De Regulación Enzimática
1. Inhibición competitiva.
- Bloquea rutas metabólicas con fármacos
- Inhibidor que compite con el sustrato para entrar al sitio activo de la enzima
- Inhibidor y sustrato son análogos estructurales
2. Regulación alostérica (no competitiva).
- Un modulador negativo o positivo: se une a un sitio diferente al sitio
activo de la enzima para inhibir o activar respectivamente.
- Modulador negativo Disminuye la afinidad de la enzima por el
sustrato. NO hay reacción
- Modulador positivo: Aumenta la afinidad de la enzima por el
sustrato. Ocurre la reacción
- sitio activo —- sustrato
- Sitio alostérico — regulador
- + activa (aumenta la afinidad de la enzima con el sustrato)
- - Inactiva (disminuye la afinidad de la enzima con el sustrato)
- Enzima alostérica es la enzima regulador a de la vía
3. Inhibición por “feedback” 4. Activación por feedforward”.
Cuando se ha producido un exceso de producto
final, este actúa como inhibidor en la enzima
alostérica que cataliza la primera reacción
http://cienciasvirtual.com/apuntesbach/bio2bach/04_
metabolismo/enzimas2.html
El producto final de una ruta metabólica inhibe
alostéricamente la enzima que cataliza la primera
reacción de dicha ruta, interrumpiendo así su propia
síntesis cuando ésta ya no es necesaria.
Este tipo de control es muy rentable para la célula, ya
que no se interrumpe solamente la síntesis del
producto final sino la de todos los intermediarios.
Se trata de un control mediante un modulador
negativo.
https://www.youtube.com/watch?v=tka6TstuvuE
frenar una vía con el producto final
Acelerar una vía con un modulador positivo
Se da un exceso de sustrato inicial, una parte se
mueve a otro sitio de la vía para acelerar la reacción
http://cienciasvirtual.com/apuntesbach/bio2bach/04_metabolismo/enzimas2.html
http://cienciasvirtual.com/apuntesbach/bio2bach/04_metabolismo/enzimas2.html
https://www.youtube.com/watch?v=tka6TstuvuE
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5. Regulación por modificación covalente
mecanismo que permite a las proteínas
cambiar rápidamente sus propiedades
funcionales.
La modificación covalente es un proceso que
consiste en añadir una especie química a la
cadena lateral de un aminoácido de una proteína.
Esta modificación puede ser reversible o
irreversible
Vía del anabolismo y
catabolismo
Clasificación De Las Enzimas - Según El Tipo De Reacción Que Catalizan
Oxidorreductasas
- Son las enzimas que catalizan las reacciones de óxido- reducción.
- OXIDACIÓN=DESHIDROGENACIÓN (pérdida de hidrógenos)
- REDUCCIÓN=HIDROGENACIÓN (ganancia de hidrógenos)
Reversible
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Transferasas
- Son las enzimas que transfieren grupos funcionales de un sustrato a otro. Estos grupos pueden ser:
metilos, amino, fosfato, carbonilos de aldehídos o cetonas, entre otros.
Hidrolasas
- Son las responsables de la ruptura de enlaces covalentes por la adición de agua (HIDRÓLISIS). Se
nombran agregando el sufijo ASA al sustrato sobre el cual actúan.
-
Liasas
- sirve para liberar y eliminar grupos funcionales
- Catalizan la ruptura de enlaces sin adición de agua.
Eliminan por lo general grupos funcionales de sus
sustratos. A este grupo corresponden las:
- Descarboxilasas: rompen grupos carboxílicos y
lo liberan como CO2
- Desaminasas: rompen el grupo amino y lo
liberan como NH3
- Deshidratasas: rompen el grupo hidroxilo y lo
liberan como agua Aldolasas (rompen grupos
aldehídicos o cetónicos)
Liasas Isomerasas
- Transforman a sus sustratos de un isómero a otro.
- Los isómeros, pueden ser estructurales, ópticos o
geométricos.
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Ligasas o sintetasas
- formación de enlaces C-C, C-S, C-O, y C-N mediante reacciones de condensación
- acopladas a la rotura de ATP o un cofactor similar
- Reordenamiento intramolecular por medio de la enzima fosfoglucosa isomerasa
● Las isomerasas de los azúcares interconvierten aldosas (aldehídos) en cetosas (cetona).
- Sintetasas (formación de un enlace rico en energía),carboxilasas
- Las sintetasas utilizan energía proveniente de nucleótidos trifosfato tales como el ATP, GTP, CTP, TTP.
Las sintasas catalizan reacciones impulsadas por otros mecanismos.
- Las sintasas son un grupo específico de enzimas que participan en la síntesis de determinadas
moléculas. Estas enzimas no requieren trifosfato de adenosina (ATP) para su función.
CARBOHIDRATOS
- por cada molécula de carbono hay una de agua
- Moléculas biológicas que desempeñan funciones vitales fundamentales
● Mayor fuente de energía humana
- Fórmula estequiométrica: CH2O
- Sus unidades monoméricas son los monosacáridos (glucosa, galactosa y fructosa)
● Dosmonosacáridos = disacáridos (maltosa, lactosa y sacarosa)
● Pocosmonosacáridos = oligosacáridos
● Todos losmonosacáridos tienen grupos funcionales (carbonilo e hidroxilo)
● Muchos monosacáridos = polisacáridos (glucógeno, almidón y celulosa)
- Las azúcares forman aldosas o cetosas
- Un enlace glucosídico va a ser la unión de una molécula de azúcar con cualquier otra molécula,
- Estas van a estar unidos por un oxígeno y en cualquier momento puede ser catalizada por diferentes
enzimas en el enlace α 1-4
● La hidrólisis es el proceso que se lleva a cabo durante esta separación
● Las uniones de dos monosacáridos mediante enlaces glucosídicos producen una gran
variedad de disacáridos
MONOSACÁRIDOS
- El organismo solo metaboliza los “D”, LOS “L” NO
- HEMIACETAL:espontáneamente, acuosa
DISACÁRIDOS
- maltosa,
- lactosa
- sacarosa
POLISACÁRIDOS
- almidón
- lineal (1-4)
- punto de ramificación (1-6)
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DIGESTIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS
- almidón (más difíciles de digerir), amilasas, rompe a los polisacáridos en dextrinas
ABSORCIÓN DE MONOSACÁRIDOS EN EL INTESTINO DELGADO
- fructosa no consume energía para absorberse
SGLT1:
- Se encuentra en la membrana luminal de los enterocitos en el intestino delgado y riñón
- Funciones de transporte de glucosa y galactosa hacia los enterocitos
- Se basa en un gradiente de sodio activamente generado por una bomba ATPasa
(sodio-potasio).
- Transporta 2 sodios, 1 glucosa o galactosa y agua
GLUT2:
- Se encuentra en riñón, hígado y células-B del páncreas y en la membrana basolateral
de los enterocitos en el intestino delgado
- Transporta los 3 monosacáridos principales (glucosa, galactosa y fructosa) por difusión
facilitada
- Con respecto a la absorción: GLUT2 mueve los monosacáridos fuera de los enterocitos y
hacia el espacio intersticial.
- La bidireccionalidad permite un cambio de función según las condiciones celulares.
GLUT5:
- Transporta fructosa a través de difusión facilitada encontrada en el intestino delgado
- La absorción pasiva de glucosa representa una minoría de las capacidades de absorción. La
mayor parte de la absorción ocurre en la 1ra parte del intestino delgado (duodeno,
yeyuno).
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CONTROL HORMONAL
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GLUCÓLISIS (catabólica)
Importancia Y Generalidades
- Finalidad: Obtener ácido pirúvico y energía.
- Aeróbia: ocurre en presencia de oxígeno
- Anaerobia: cuando lactato, se produce en ausencia de oxígeno
- El combustible principal es D-glucosa.
- Constituye el núcleo central del metabolismo de los *carbohidratos*.
- Es un proceso exergónico (libera ATP)y por tanto irreversible en la célula.
- Intervienen 10 enzimas localizadas en la porción soluble del citoplasma (citosol).
- Todos los intermediarios son compuestos fosforilados → asegura la síntesis de ATP y
evitar que que se salga de la célula
a) Los compuestos fosforilados ya no pueden salir de la célula.
b) Se asegura la síntesis de ATP
PUNTOS CLAVE
- Requier Mg como cofactor importante
- Fase 1: uso 2ATP
- Fase 2:produzco ATP
- Ganancia neta: 2 ATP a nivel sustrato
- 3 reacciones irreversibles: HX, PFK-1 y Pk (puntos de control y reguladoras de la vía)
Importancia Biomédica
- CEREBRO: La glucosa es su combustible principal. si no tenemos glucosa tiene que
utilizar cuerpos cetónicos como combustible alterno (secundario), estos cuerpos
cetónicos provienen de las grasas (la grasa directa NO).
- El cerebro consume 120 gramos de glucosa al día, lo que equivale a 480 calorías de nuestro
consumo calórico
- ERITROCITOS: células SIN mitocondrias, obtienen su energía de la glucólisis ANAEROBIA.
La Glucosa es su ÚNICO combustible. Glucosa→ Piruvato → Lactato, para evitar que se
quede dentro de las células se va al hígado, convierte y regresa (ciclo de Cori).
- La glucosa es esencial para los eritrocitos que carecen de mitocondrias. Por lo tanto, toda su
energía la obtienen de la glucólisis.
- La glucólisis en los eritrocitos SIEMPRE termina en lactato.
- MÚSCULO ESQUELÉTICO: La glucólisis es especialmente importante para la contracción
del músculo esquelético cuando el suministro de oxígeno es insuficiente (anoxia).
- La glucosa y el glucógeno se convierten en lactato.
a) En CONTRACCIÓN: glucolisis ANAEROBIA
Glucosa→ Piruvato → Lactato → Higado (Gluconeogénesis / Cori)
b) En REPOSO: ocurre B OXIDACIÓN y quema grasas
- CORAZÓN: El músculo cardiaco, que está adaptado para el funcionamiento aeróbico, tiene
actividad glucolítica baja.
- ALTO requerimiento de ATP
- tiene su propia reserva de glucógeno
- Glucógeno→ Glucosa →Piruvato
- prefiere las GRASAS como fuente de energía (COMBUSTIBLE PRINCIPAL), porque le dan
más ATP (B - oxidación)
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PROCESO ENZIMÁTICO DE LA GLUCOLISIS
⇨ Etapa 1: GASTO DE ENERGÍA
● 1. GLUCOSA: La D-Glucosa se convierte en D-Glucosa 6-fosfato (ATP para fosforilar)
- Molécula inicial: D-glucosa
- Enzima: Hexoquinasa (una enzima de control), ayudada del Mg+2 (cofactor,
pinza que ayuda a la hexoquinasa a agarrar la glucosa).
HEXOQUINASA(I, II, III) Distribuidas en todo el organismo. Niveles normales de
glucosa (70-90)
HEXOQUINASA IV = Glucoquinasa, solo en el hígado y se usa durante
Hiperglucemia
- Fosforilación: se agrega un fosfato en el carbono 6 de la molécula para
comprometerla a que haga glucolisis
- Molécula Final: glucosa 6-fosfato
- Proceso irreversible
● 2. GLUCOSA 6-FOSFATO :
- Molécula inicial: Glucosa 6-fosfato
- Enzima: HEXOSA isomerasa, Cofactor Mg
- Se lleva a cabo una isomería de función
- Molécula final: Fructosa 6-fosfato
- Proceso irreversible
● 3. FRUCTOSA 6-FOSFATO(segunda fosforilación) (ATP para fosforilar)(IRREVERSIBLE)
- Molécula inicial: fructosa 6-fosfato
- Enzima: fosfofructoquinasa-1 = PFK-1 (ayudada del Mg+) ENZIMA MÁS
IMPORTANTE DE LA VÍA
- Fosforilación agregando un fosfato al carbono 1
- Molécula final: Fructosa 1-6, difosfato
- Proceso irreversible
- PUNTO CONTROL MÁS IMPORTANTE
● 4. FRUCTOSA 1-6, DIFOSFATO
- Molécula inicial: fructosa 1-6, difosfato
- Enzima: aldolasa (liasa) para romper en 2 azúcares
- Se dividen 2 azúcares (isómeros)
- Molécula final: forma un gliceraldehido 3 fosfato (GAP 3p) y una
dihidroxiacetona fosfato (DHAP) (dos triosas fosfato)
● 5. DIHIDROXIACETONA FOSFATO
- Molécula inicial: dihidroxiacetona fosfato
- Enzima: triosa isomerasa
- Isomería de dihidroxiacetona fosfato
- Molécula final: gliceraldehido 3-fosfato
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⇨ Etapa 2: GANANCIA DE ENERGÍA. (TODO VA POR 2)
● 6. GLICERALDEHIDO 3-FOSFATO: (fosforilación oxidativa)se oxida el grupo aldehído
hasta una forma ácido que permite obtener una molécula de NADH+ H+, a la vez
aprovechando para fijar un grupo fosfato.
- Molécula inicial: Gliceraldehido 3-fosfato
- Enzima: Gliceraldehido 3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH)
- Gliceraldehido 3-fosfato captado por un NAP+P (van a recuperar el hidrógeno
que se perdió) =NADH+H
- Molécula final: 1, 3 bifosfoglicerato
- reacción REVERSIBLE
● 7. 1, 3-BIFOSFOGLICERATO (reversible)
- Molécula inicial: 1, 3 bifosfoglicerato
- Enzima: fosfoglicerato quinasa
- Se quita el fosfato del carbono 1 y es capturado por un ADP para formar la
primera molécula de ATP (ganancia de 2 ATP)
- Molécula final: 3-fosfoglicerato
● 8. 3-FOSFOGLICERATO (reversible)
- Molécula inicial: 3-fosfoglicerato
- Enzima: fosfoglicerato mutasa
- Las mutasas son isomerasas que solo trabajan con grupos fosfatos
- La enzima hace un reordenamiento por una isomería de posición cambiando el
grupo de fosfato de C3 al C2
- Molécula final: 2-fosfoglicerato con enlace de alta energía
● 9. 2-FOSFOGLICERATO
- Molécula inicial: 2-fosfoglicerato
- Enzima: enolasa
- Proporciona la formación de un doble enlace en el 2-fosfoglicerato ya que tiene
4H y 3C, la enolasa le va a quitar 2H y 1O haciendo que salga una molécula de
H2O = liberación de 2 moléculas de agua
- Molécula final: fosfoenolpiruvato (PEP) con enlace de MUY alta energía
- Proceso irreversible.
● 10. FOSFOENOLPIRUVATO à PIRUVATO (Irreversible)
- Molécula inicial: fosfoenol piruvato (PEP)
- Enzima: piruvato quinasa (PK)
- Se quita un grupo de fosfato y es capturado por un ADP convirtiéndolo en ATP
(2nda ganancia de ATP) = 2 ATP
- Molécula final: 2 Piruvato
- Proceso irreversible
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3 PUNTOS REGULADORES DE LA GLUCÓLISIS (todas son quinasas)
● Hexoquinasa: regulada alostéricamente por su producto (glucosa-6-fosfato). Esta regulación
controla la cantidad de glucosa aprovechada por la glucólisis. Activada por sustrato.
● Fosfofructoquinasa-1: activada por fructosa- 2,6-bifosfato, inhibiendo por citrato, ATP y
protones de H
○ Los protones son un control para prevenir un daño en la posibilidad de que
incremente la concentración de un ácido que puede causar acidosis en el producto
final.
● Piruvato quinasa:Inhibida cuando hay altas concentraciones de ATP o existen otros
combustibles como Acetil-CoA o Alanina y está potenciada por la presencia de AMP y
Fructosa-1,6-bifosfato
○ Cuando los niveles de glucagón son altos, se activa una proteína quinasa A que
produce fosforilación y la consiguiente inactivación del piruvato quinasa.
ACTIVACIÓN O INHIBICIÓN DE LA GLUCÓLISIS
1. NIVELES ENERGÉTICOS
- ATP (alto) desactiva
- ATP (bajo) activa
HEXOQUINASAS (I, II, III) PFK-1 PIRUVATO QUINASA (PK)
Funcionan con niveles de
70-90
se activan cuando el
organismo necesita ATP
ENZIMAS ALOSTÉRICAS:
sitio activo y sitio alostérico
aparte
GLUCOSA-6-FOSFATO va a
ser el regulador negativo, si
se empieza a acumular
(inhibe)
Enzima alostérica : sitio
activo y sitio alostérico
aparte
fructosa 6 fosfato entra y
sale fructosa-1-6-bifosfato
regulador negativo
(bloquea): ATP y CITRATO, si
está elevado hay exceso de
energía, por tanto hay que
desactivar la enzima con el
mismo ATP.
regulador positivo (activa):
AMP Y ADP, si está elevado
tengo poco atp y tengo que
activar la enzima
Enzima alostérica: sitio
activo y sitio alostérico
aparte
Fosfoenolpiruvato convierte
a piruvato
Reguladores positivos: ADP
Y AMP,
Regulador negativo: ATP Y
ACETIL CoA
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2. CONSUMO DE CARBOHIDRATOS (hiperglucemia)
- GLUCOSA (alta) activa - comida rica en carbohidratos
- GLUCOSA (baja) desactiva (ayuno)
HEXOQUINASA (IV)
- Se activa para metabolizar la glucosa en hiperglucemia
- Glucosa 6 fosfato va llenar depositos de glucogeno y si sobra entra a
GLUCOLISIS luego a piruvato y luego a acetil co-a y despues a
b-reducción (síntesis de grasas)
- NO ES ALOSTÉRICA: por tanto, la insulina aumenta la transcripción de la
enzima (aumenta el número de copias) para bajar la hiperglucemia.
PFK-1
- Insulina NO HACE NADA A LA ENZIMA
- PFK-1 NO SE VA A ACTIVAR, PFK-2 SE VA A ACTIVA
- REGULADOR ALOSTÉRICO POSITIVO DE LA PFK-1: FRUCTOSA
2,6-BIFOSFATO
- Insulina a PFK-2 le quita el fósforo y la activa, produciendo fructosa 2-6
bifosfato activando alostéricamente (solo se activa por niveles de ATP)
PIRUVATO QUINASA (PK)
- convierte fosfoenolpiruvato a piruvato
- es alostérica y está sujeta a regulación covalente
- regulador positivo: producto de la PFK-1, fructosa 1-6bifosfato
- sujeta a regulación covalente: sin fósforo activa, con fósforo inactiva
- insulina: activa
- PFK-1: activa también
MUCHA GLUCOSA (hiperglucemia)- INSULINA:
● cuerpo produce insulina
● no necesito atp
● exceso de glucosa
● metabolizar glucemia
● Primero la HEXOQUINASA 4 va a transformar GLUCOSA en GLUCOSA 6 FOSFATO y la
insulina aumenta el número de copias. La insulina va a activar a PFK-2 por regulación
covalente, si se activa va a haber FRUCTOSA-2,6-BIFOSFATO activando a PFK-1. PK está
activada directamente por regulación covalente por INSULINA y alostéricamente por
FEEDFORWARD.
POCA GLUCOSA (ayuno) - GLUCAGÓN:
● insulina desaparece y entra glucagón
● glucagón inactiva a PFK-2 y PFK-1 tampoco se activa y PK igualmente
● toda glucólisis se inactiva hormonalmente
● por niveles de atp solo alostérica
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ENFERMEDADES RELACIONADAS CON GLUCOLISIS
(anemia hemolítica, enfermedad de tauri, diabetes juvenil)
enfermedad de turi relacionada con el glucógeno
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RESUMEN DE GLUCÓLISIS
1. La glucólisis se puede realizar en todas las células del organismo y es el centro del
metabolismo de los carbohidratos.
2. Se realiza en el citosol y participan en ella 10 enzimas.
3. Es especialmente importante para el cerebro, eritrocitos y músculo esquelético en
contracción.
4. El combustible principal es la glucosa, aunque la fructosa y la galactosa también pueden
oxidarse a través de esta vía.
5. La glucosa puede entrar a cualquier célula del organismo, sin excepción, a través de su
GLUT correspondiente. Una vez adentro, se debe fosforilar para evitar que se salga de la
célula.
6. Por cada molécula de glucosa que entra a la vía, se obtienen: 2 ATP a nivel sustrato, 2
NADH y 2 piruvatos.
7. Sólo tres de las reacciones de la glucólisis son IRREVERSIBLES y por lo tanto corresponden
a los puntos de control o regulación de la vía: hexoquinasas (I, II, III y IV), fosfofructoquinasa
1 (PFK-1) y piruvato quinasa (PK). La más importante de las 3 es la PFK-1.
8. El Mg+2, es un cofactor indispensable para el buen funcionamiento de la glucólisis, ya que 6
de las enzimas involucradas en el proceso, lo requieren para su actividad.
9. Las hexoquinasas, existen en el organismo como ISOENZIMAS, ya que se encuentran
distribuidas en todos los tejidos del organismo catalizando la MISMA REACCIÓN.
10. Las hexoquinasas I, II y III funcionan adecuadamente en niveles normales de glucosa
sanguínea, entre 70 y 90. La hexoquinasa IV (llamada también GLUCOQUINASA), funciona
en cambio cuando la glucemia está por arriba de 90, es decir en el estado postprandial. La
hexoquinasa IV, es exclusiva del HÍGADO, PÁNCREAS e HIPOTÁLAMO, y su función
específicamente es fosforilar la glucosa para bajar la glucemia. La hexoquinasa IV, es la
única de las cuatro isoenzimas que no es alostérica.
11. Los dos NADH que se producen en la glucólisis, tiene 2 destinos:
a. Producir ATP en las mitocondrias: se pueden producir 3 ATP por cada NADH. Esto
sucede en la glucólisis aerobia.
b. Servir como donador de hidrógenos para reducir el piruvato a lactato. Esto sucede
en la glucólisis anaerobia, como por ejemplo en los eritrocitos o en el músculo en
contracción.
12. El rendimiento energético de la glucólisis ANAEROBIA es de 2 ATP (nivel sustrato).
13. El rendimiento energético de la glucólisis AEROBIA es de 8 ATP (2 a nivel sustrato y otros
6 en las mitocondrias).
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
14. El piruvato obtenido de la glucólisis tiene dos destinos:
a. Se reduce a LACTATO cuando la glucólisis es ANAEROBIA.
b. Se convierte en ACETIL CoA, para entrar al ciclo de Krebs o para servir de
intermediario en la síntesis de lípidos o de aminoácidos, esto sucede en la
GLUCÓLISIS AEROBIA.
15. La clasificación de las 10 enzimas de la glucólisis es la siguiente (se muestran en orden de
aparición):
1. HEXOQUINASAS (I, II, III y IV) ⇨ transferasas
2. HEXOSA ISOMERASA ⇨ isomerasa
3. FOSFOFRUCTOQUINASA 1 ⇨ transferasa
4. ALDOLASA ⇨ liasa
5. TRIOSA ISOMERASA ⇨ isomerasa
6. GLICERALDEHIDO 3P DESHIDROGENASA ⇨ óxido-reductasa
7. 3-FOSFOGLICERATO QUINASA ⇨ Transferasa
8. MUTASA ⇨ isomerasa
9. ENOLASA ⇨ liasa
10. PIRUVATO QUINASA ⇨ transferasa
16. Las dos enzimas que consumen ATP están en la FASE 1:
● Hexoquinasas (I, II, III y IV) y fosfofructoquinasa 1 (PFK-1)
17. Las dos enzimas que liberan ATP están en la FASE 2:
● 3 fosfoglicerato quinasa y piruvato quinasa (PK)
18. La enzima que libera NADH está en la fase 2: gliceraldehído 3P deshidrogenasa.
REGULACIÓN DE LA GLUCÓLISIS
1. La glucólisis se regula a través de dos mecanismos principales:
a. HORMONAL: por los niveles de insulina (factor estimulante) y glucagón (factor
inhibidor).
b. DISPONIBILIDAD DE ENERGÍA: Si hay suficiente energía en forma de ATP, la
glucólisis se inhibe.
Si hace falta energía en forma de ATP, la glucólisis se activa.
2. Un estado de alta energía ocurre cuando la concentración de ATP es alta mientras que la del
ADP y AMP son bajas. Un estado de alta energía se puede reflejar también cuando el ciclo de
Krebs está activo, esto se observa si el citrato se encuentra elevado.
3. Un estado de baja energía ocurre cuando la concentración de ATP es baja mientras que la
del ADP y AMP son altas.
RECORDAR: ATP ADP + Pi (a medida que se consume el ATP en la célula, la concentración del
ATP disminuye y la del ADP aumenta. O bien ATP AMP + PPi (a medida que se consume el ATP en
la célula, la concentración de ATP disminuye y la del AMP aumenta).
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
4. Los tres puntos de control de la glucólisis corresponden a sus tres pasos IRREVERSIBLES:
a. PRIMER PASO REGULATORIO (reacción 1): Glucosa ⇨ glucosa 6P
Las Hexoquinasas I, II y III. Son alostéricas, responden a niveles normales de glucosa
sanguínea, se encuentran distribuidas en todo el organismo. Su regulador alostérico negativo
es la glucosa 6P, que es el producto de su actividad. Este es un ejemplo de “FEEDBACK
INHIBITION” (retroalimentación). No hay moduladores positivos para esta enzima.
La Hexoquinasa IV o Glucoquinasa. No es alostérica, responde a niveles de glucosa
sanguínea elevados, lo cual sucede después de una comida rica en carbohidratos. La
INSULINA la activa aumentando el número de copias o unidades de esta enzima para
acelerar la reacción. De esta manera, los niveles de glucosa sanguínea se restablecen.
Durante el ayuno, la enzima permanece inactiva, ya que el GLUCAGÓN, destruye las copias
que se encuentren en exceso, para evitar que la poca glucosa que se encuentre en el
torrente sanguíneo, ingrese a las células y se metabolice.
b. SEGUNDO PASO REGULATORIO (reacción 3): Fructosa 6P ⇨ fructosa 1,6-difosfato
Este es el paso regulatorio más importante de la glucólisis y es catalizado por la enzima
PFK-1 (fosfofructoquinasa 1). La PFK-1 es una enzima alostérica, sus moduladores
negativos son el ATP y el citrato, lo cual indica que los niveles energéticos de la célula son
altos y por lo tanto no hay necesidad de oxidar más glucosa para obtener ATP. Los
reguladores positivos de la enzima son el ADP y el AMP, lo cual indica que no hay suficiente
energía en la célula y por lo tanto es necesario oxidar más glucosa. Otro regulador alostérico
positivo de la enzima es la fructosa-2,6-difosfato. Este compuesto es sintetizado por la
enzima PFK-2, que aunque no forma parte de la glucólisis, si es estimulada con la INSULINA
por regulación covalente.
Después de una comida rica en carbohidratos, la INSULINA producida por el páncreas
activará simultáneamente a la GLUCOQUINASA y a la PFK-2, la primera para permitir la
entrada de la glucosa a la célula y la segunda para produzca la fructosa 2,6 di fosfato que a
su vez mantendrá activa a la PFK-1.
c. TERCER PASO REGULATORIO (reacción 10): Fosfoenolpiruvato piruvato
Esta reacción es catalizada por la piruvato quinasa (PK). Esta enzima es alostérica y
además está controlada por regulación covalente. Los moduladores alostéricos negativos de
la enzima son el ATP, la alanina y el acetil CoA. Estos moduladores indicanque los niveles
energéticos de la célula son altos y que el ciclo de Krebs está activo. Los moduladores
positivos son el AMP, que indica falta de energía, y el intermediario glucolítico
fructosa-1,6-difosfato. Este último es un ejemplo claro de “FORWARD ENZYME
ACTIVATION”.
Ya que la fructosa 1, 6 difosfato es el producto de la actividad de la PKF-1, cuando esta
enzima se activa, automáticamente se activa también la PK.
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
PODEMOS CONCLUIR LO SIGUIENTE:
1. La glucólisis se puede activar para bajar la glucemia mediante la acción de la insulina en
este orden:
a. Aumenta el número de copias de la Glucoquinasa para que la glucosa entre a la
célula y se fosforila.
b. Activa covalentemente a la PFK-2 para que se produzca fructosa 2,6 di fosfato.
c. La presencia de fructosa-2,6-di fosfato activa alostéricamente a la PFK-1.
d. La PFK-1“activa” produce fructosa-1,6-difosfato que es el regulador positivo de la PK.
e. La PK activa ya alostéricamente, se activa aún más por regulación covalente gracias
a la insulina.
2. La glucólisis se puede activar también ante una demanda de ATP de la siguiente manera.
a. El AMP o el ADP activa alostéricamente a la PFK-1
b. El AMP activa alostéricamente a la PK.
3. La glucólisis se frena durante la hipoglucemia o durante el ayuno mediante la acción del
glucagón, en este orden:
a. Disminuye el número de copias de la glucoquinasa para que no entre a las células la poca
glucosa que hay disponible en el torrente sanguíneo.
b. Inhibe la PFK-2 por regulación covalente.
c. Al no haber fructosa 2,6 di fosfato, la PFK-1 no se activa alostéricamente.
d. El glucagón inactiva a la PK covalentemente.
4. La glucólisis se frena también ante un estado energético alto de la siguiente manera:
a. El ATP y el citrato inhiben la PFK-1 alostéricamente.
b. El ATP, la alanina y el acetil CoA, inhibe simultáneamente a la PK.
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
ASPECTOS CLÍNICOS RELACIONADOS CON LA GLUCÓLISIS
1. Intoxicación por arsénico:
● El arsénico es un elemento químico muy parecido al fósforo inorgánico (análogo estructural),
puede encontrarse como contaminante en el agua y otros alimentos.
● Es un inhibidor competitivo de la gliceraldehído 3P deshidrogenasa (reacción 6), y
puede intercambiarse por el fósforo en esta reacción. El efecto se observa en el paso 7, en
donde sí se obtiene 3 fosfoglicerato, pero NO ATP. El resultado final es que la glucólisis sí
culmina pero sin síntesis de ATP.
● Se puede contrarrestar el efecto del arsénico administrando fósforo inorgánico al paciente.
2. Efecto del fluoruro sobre la enolasa:
● El ion fluoruro forma un complejo con el ion Mg+2, impidiendo su unión al sitio activo de
la enzima enolasa (paso 9) e inactivándola.
● Este mecanismo explica su uso en las pastas dentales, ya que interfiere con la glucólisis
anaerobia de las bacterias lácticas que causan las caries.
● También se usa fluoruro en las muestras de sangre que van a servir para la determinación de
la glucosa, pues evita que los eritrocitos realicen glucólisis anaerobia usando la glucosa
presente en la muestra.
3. Anemia hemolítica.
● Es causada por insuficiencia de la enzima piruvato quinasa de los eritrocitos (paso 10).
El resultado es una disminución de la síntesis de ATP, causando debilitamiento y lisis de
los eritrocitos. La hemoglobina degradada causa un aumento en la bilirrubina y
agrandamiento del bazo.
● Los pacientes con anemia hemolítica pueden ser tratados con transfusiones sanguíneas
periódicas.
4. Enfermedad de Tauri:
● Es ocasionada por una deficiencia de la PFK-1 muscular (paso 3). Ya que el músculo en
contracción usa la glucólisis anaerobia como fuente de energía, estos pacientes presentan
intolerancia para realizar ejercicio físico. El tratamiento consiste en suministrar un
combustible lipídico al músculo y evitar el ejercicio intenso.
5. Diabetes juvenil (MOTY):
● Es ocasionada por una insuficiencia de la glucoquinasa hepática (Hexoquinasa IV). Al no
poderse fosforilar la glucosa, no se puede quedar dentro de los hepatocitos para ser
metabolizada. El resultado es una hiperglucemia leve a lo largo de toda la vida. El
tratamiento consiste en suministrar insulina y controlar la ingesta de glucosa en la dieta.
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
GLUCONEOGÉNESIS (anabólica)
- Síntesis de glucosa nueva
- opuesta a la glucolisis
- Múltiples pasos en el que la glucosa se produce a partir de precursores no glucídicos
como lactato, glicerol, aminoácidos (glucogénicos) e intermediarios del ciclo de krebs
(OXALACETATO)
- LACTATO PUEDE CONVERTIRSE EN GLUCOSA, MEDIANTE ENZIMA LACTATO DESHIDROGENASA
- GLICEROL PUEDE CONVERTIRSE EN GLUCOSA, MEDIANTE PIRUVATO CARBOXILASA
- Los pasos/rodeos son los pasos irreversibles de la ruta glucolítica mediante reacciones
catalizadas por enzimas gluconeogénicas.
- Para que ocurra requiere de: 4x ATP, 2x GTP y 2x NADH
- Tiene lugar en los animales, plantas, hongos y microorganismos
- Es un proceso inverso al glucólisis que ocurre casi exclusivamente en el hígado
- Después de producir lactato con la glucólisis anaerobia vuelve al hígado y se
convierte en glucosa que vuelve de nuevo al músculo y se convierte en glucógeno en
un circuito denominado ciclo de Cori.
- 11 pasos: 7 inversos al glucólisis y 3 específicos de la vía irreversibles
- - ¿Dónde ocurre? En la mitocondria y luego sale en el citosol (90% en el hígado y 10% en el
riñón) de los hepatocitos.
- - ¿Cuándo ocurre? Cuando la glucosa en la sangre está por debajo de los niveles normales,
ayuno prolongado, ejercicio intenso, dieta baja en carbohidratos por mucho tiempo o
caquexia (rápida pérdida de peso).
- - ¿Cuál es su objetivo e importancia? Obtener glucosa a partir de precursores no
glucídicos en estados metabólicos. Es esencial cuando el aporte de carbohidratos no es lo
suficiente ya que el cerebro, eritrocitos, riñones, ojos y músculos necesitan un aporte
constante
IMPORTANCIA BIOMÉDICA
- Determinados tejidos NECESITAN un aporte CONTINUO de glucosa
- CEREBRO: depende de glucosa como combustible PRIMARIO Y combustible secundario
cuerpos cetónicos
- ERITROCITOS: Utiliza la glucosa como ÚNICO combustible
- Las reservas directas de glucosa (glucógeno) sólo son suficientes para cubrir las
- necesidades de uno o dos días.
- Periodos más largos de ayuno implican la necesidad de sistemas alternativos de
- obtener glucosa que no sean carbohidratos: lactato, aminoácidos, glicerol.
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
SITUACIONES METABÓLICAS QUE FAVORECEN LA GLUCONEOGÉNESIS
- OCURRE SOLO SI HAY GLUCOSA DISPONIBLE EN TORRENTE SANGUÍNEO
- AYUNO: Para evitar la HIPOGLUCEMIA
- DIETAS RICAS EN PROTEÍNAS: Aumenta la concentración de aminoácidos glucogénicos
en la sangre
- EJERCICIO PROLONGADO: el lactato acumulado en el músculo es enviado al hígado para
la gluconeogénesis (ciclo de cori)
- ESTRÉS: Los aminoácidos glucogénicos se transforman en glucosa para cubrir las
necesidades energéticas
- LIPÓLISIS: Cuando se usan los triglicéridos almacenados en el tejido adiposo como
- fuente de energía. Los ácidos grasos se oxidan. El glicerol libre se transforma en glucosa.
LOCALIZACIÓN TISULAR
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
PASOS DE LA GLUCONEOGÉNESIS: está dividida en tres reacciones rodeo. Sustratos como el
lactato y alanina se transforma en piruvato ya que son átomos de 3C hasta su conversión en glucosa
de átomos de 6C
⇨ GNG a partir de los aminoácidos: la alanina que es un aminoácido que se convierte directamente
en piruvato mediante alanina aminotransferasa. Como los aminoácidos son liberados del músculo
esquelético, como glutamina y alanina, son absorbidos por el hígado.
- Transfiere un grupo amino al alfa cetoglutarato para convertirse en glutamato y se cataliza la
conversión a piruvato.
- La leucina e isoleucina no pueden hacer glucosa con esos dos aminoácidos.
⇨ GNG A PARTIR DEL LACTATO: es formado por la oxidación de la glucosa en el músculo
esquelético y en los eritrocitos se transporta al hígado y riñón donde se reconstituye en
glucosa y vuelve aquedar disponible por medio del ciclo de Cori.
⇨ GNG A PARTIR DEL GLICEROL: el glicerol entra en la gluconeogénesis a la altura de las triosas
fosfato.
● El glicerol es captado por el hígado y fosforilado por el glicerol cinasa que lo convierte el
glicerol-3-P, luego el glicerol-3-P-DH lo convierte en dihidroxiacetona fosfato para entrar a la
vía gluconeogénica.
LACTATO PUEDE CONVERTIRSE EN GLUCOSA, MEDIANTE ENZIMA LACTATO DESHIDROGENASA
GLICEROL PUEDE CONVERTIRSE EN GLUCOSA, MEDIANTE PIRUVATO CARBOXILASA
BIOQUÍMICA
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RODEOS
1er RODEO: SÍNTESIS DE FOSFOENOL PIRUVATO
Enzimas: piruvato carboxilasa (1a enzima control), fosfoenol piruvato carboxiquinasa y
malato deshidrogenasa.
¿Qué pasa?
- Piruvato carboxilasa convierte el piruvato en las mitocondrias en oxalacetato y requiere
biotina como cofactor y el bicarbonato. Esta enzima es activada alostéricamente por
acetil-CoA.
- Oxalacetato es producido se reduce a malato, el cual se transporta fuera de las mitocondrias
usando la enzima de malato deshidrogenasa mitocondrial (Ciclo de krebs).
- Una vez en el citosol, el malato es oxidado de nuevo a oxalacetato por el malato
deshidrogenasa citosólica y descarbonizado por la enzima fosfoenol carboxiquinasa
(PEPCK) para generar piruvato de fosfoenol convirtiendo GTP en GDP y liberando una
molécula de CO2.
Datos Importantes: ocurre en la mitocondria al inicio y termina en el citosol
BIOQUÍMICA
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2ndo RODEO: CONVERSIÓN DE FRUCTOSA-1,6-BIFOSFATO
EN FRUCTOSA-6-FOSFATO
Enzimas: fructosa-1,6-bifosfatasa
¿Qué pasa?
- Reacción hidrolítica en donde entra una molécula de
agua que libera un ion de hidrógeno que se une a la
fructosa 6-fosfato y se elimina un grupo fosfato en
posición 1 de la fructosa por acción de la enzima
fructosa-1,6-bifosfatasa. Se obtiene una molécula de P.
Datos importantes: la enzima fructosa 1,6-bifosfatasa
depende de Mg2+ para operar. Es inhibido por AMP y la
concentración baja de fructosa-2,6 -difosfato. Activado por
ATP.
3er RODEO: FORMACIÓN DE GLUCOSA A PARTIR DE
GLUCOSA-6-FOSFATO
Enzimas: glucosa-6-fosfatasa
¿Qué pasa?
- Reacción hidrolítica donde se libera el grupo
fosfato de la posición 6 de la glucosa por medio de la
glucosa-6-fosfatasa, obteniendo una molécula de Pi
sacando una molécula de H2O, sin obtener ATP.
Datos importantes:
La glucosa-6-fosfatasa solo se encuentra en el hígado
y el riñón.
La glucosa ya formada se libera en la sangre para ser
aprovechada por los demás tejidos.
4 AMINOÁCIDOS GLUCOGÉNICOS
20 esenciales
18 son glucogénicos
2 NO son glucogénicos
- Lisina
- Leucina
2 fáciles de convertir en glucosa
- Alanina → Piruvato, mediante alanina transaminasa
- Aspartato → Oxalacetato, mediante aspartato transaminasa
OXALACETATO SE EXTRAE DE CICLO DE KREBS, PARA CONVERTIRSE EN GLUCOSA
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
GASTO ENERGÉTICO:
A) Piruvato Lactato, Alanina : CONSUME 6 ATP- EXAMEN
B) Oxalacetato, Aspartato, Cualquier Intermediario Del Ciclo De Krebs: CONSUME 4 ATP
C) Glicerol:CONSUME 2 ATP
REACCIÓN GLOBAL DE PIRUVATO A GLUCOSA POR LA VÍA DE GLUCONEOGÉNESIS
NO PUEDEN HACER GLUCOSA
● Lisina
● Leucina
● Ácidos Grasos
● Acetil - CoA
REGULACIÓN DE LA GLUCONEOGÉNESIS (alostérica):
Acetil coA no es precursor para hacer glucosa, pero si es activador alostérico - EXAMEN
Lo que hace que b-oxidación (MANTENER ENERGÍA) y gluconeogénesis (REGULAR LA
GLUCEMIA) se produzcan al mismo tiempo.
BIOQUÍMICA
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1. Piruvato Carboxilasa (1° rodeo)
2. Fosfoenolpiruvato Carboxiquinasa (1° rodeo)
3. Fructosa 1, 6 Bifosfatasa (2° rodeo)
4. Glucosa 6 Fosfatasa (3° rodeo)
REACCIONES INTRACELULARES DE LA GLUCONEOGÉNESIS
CICLO DE CORI
BIOQUÍMICA
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CASOS CLÍNICOS
(Intoxicación por Alcohol, FBPasa-1, Glucosa-6-fosfatasa, Diabetes tipo 2)
INTOXICACIÓN POR ALCOHOL
FBPasa -1 (2° rodeo)
DEFICIENCIA DE GLUCOSA-6-FOSFATASA
BIOQUÍMICA
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DIABETES MELLITUS TIPO 2
BIOQUÍMICA
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RESUMEN DE VÍA DE LA GLUCONEOGÉNESIS
1. Vía metabólica del anabolismo cuyo objetivo es sintetizar glucosa nueva a partir de
precursores no glucídicos, tales como: piruvato, lactato, glicerol, intermediarios del ciclo de
Krebs y aminoácidos glucogénicos.
2. La vía se activa cuando la disponibilidad de glucosa en la dieta es escasa o durante el ayuno
prolongado, una vez que se han agotado las reservas del glucógeno hepático (entre 12 y 24
horas).
También se puede activar después de 2 horas de ejercicio intenso, cuando las reservas de
glucógeno muscular se han agotado. El hígado produce glucosa nueva para enviarla al
músculo y satisfacer así sus necesidades energéticas para la glucólisis anaerobia.
3. El factor hormonal estimulante es el glucagón.
4. La gluconeogénesis se realiza en el hígado (90%), riñones e intestino delgado (10%).
5. La gluconeogénesis es esencial para:
a. Mantener la glucemia en niveles normales (70 y 90), cuando los carbohidratos son
escasos en la dieta.
b. Para el buen funcionamiento cerebral, usa la glucosa como combustible primario.
c. Para los eritrocitos que usan la glucosa como única fuente de energía.
6. La vía metabólica es la inversa de la glucólisis, excepto en tres pasos enzimáticos llamados
también “pasos de rodeo”:
a) Primer rodeo: El piruvato → Oxalacetato → fosfoenolpiruvato (PEP).
● El paso de piruvato a oxalacetato se realiza en la mitocondria con la enzima
PIRUVATO CARBOXILASA (PC).
● Esta reacción requiere biotina, ATP y bicarbonato (CO2 disuelto en agua).
● El oxalacetato, al no tener un transportador de salida al citosol, es transformado
momentáneamente a malato gracias a la enzima del ciclo de Krebs malato
deshidrogenasa.
● El malato es convertido nuevamente a oxalacetato en el citosol con la misma enzima
(versión citosólica).
● La enzima piruvato carboxilasa es alostérica y es el PUNTO DE CONTROL MÁS
IMPORTANTE PARA ESTA VÍA.
● El paso de oxalacetato a fosfoenolpiruvato (PEP) es catalizado por la enzima
FOSFOENOLPIRUVATO CARBOXIQUINASA (PEPCK) en el citosol y requiere GTP.
Es una enzima alostérica.
b) Segundo paso de rodeo: Fructosa 1,6 difosfato → fructosa 6P
● Esta reacción es catalizada por la FRUCTOSA 1,6 BIFOSFATASA (FBP-1); la
enzima elimina el grupo fosfato del carbono 1 por hidrólisis. Es una enzima
alostérica.
c) Tercer paso de rodeo: Glucosa 6P → glucosa
● Esta reacción es catalizada por la enzima GLUCOSA 6 FOSFATASA presente
SOLO EN EL HÍGADO. Gracias a esta enzima el hígado puede liberar glucosa al
torrente sanguíneo para nivelar la glucemia.
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
7. La síntesis de 1 molécula de glucosa requiere de: 2 piruvatos, 2 NADH y 6 ATP.
8. El gasto energético de la síntesis de glucosa puede variar dependiendo del sustrato que se
utilice:
a. Piruvato, alanina o cualquier otro sustrato que pueda ser convertido a piruvato: 6
ATP
b. Oxalacetato, otros intermediarios del ciclo de Krebs, aspartato, propionil CoA o
cualquier otro sustrato que pueda ser convertido a oxalacetato: 4 ATP.
c. Glicerol, 2 ATP.
d. Gliceraldehído 3P o dihidroxiacetona P: 0 ATP.
9. El Acetil CoA, los ácidos grasos y los aminoácidos cetogénicos lisina y leucina: NO SUS
SUSTRATOS PARA LA GLUCONEOGÉNESIS. La excepción son los ácidos grasos de
cadena impar, que al degradarse producen, además de acetil CoA, una fracción de 3 C
llamada propionil CoA, la cuál puede ser transformada a succinil CoA (intermediario del ciclo
de Krebs).
10. El acetil CoA no es sustrato para la gluconeogénesis, pero si es un ACTIVADOR
ALOSTÉRICO de la piruvato carboxilasa (PC).
REGULACIÓN DE LA GLUCONEOGÉNESIS
1. La regulación de la gluconeogénesis es opuesta a la que ocurre en glucólisis ya que son vías
que se realizan también, en condiciones opuestas.
2. La gluconeogénesis, realizada en el hígado, es activada durante el ayuno prolongado en
respuesta a una secreción pancreática de glucagón. Esta inicia justamente después de
terminadas las reservas de glucógeno y generalmente ocurre al mismo tiempo que la beta
oxidación.
3. El paso regulatorio más importante es elde la enzima mitocondrial PIRUVATO
CARBOXILASA, que es una enzima alostérica: sus reguladores positivos son el ATP y
el acetil CoA. La beta oxidación proporciona a los hepatocitos todo lo que requieren para
sintetizar glucosa nueva, es decir, ATP, NADH y acetil CoA como regulador alostérico (esto
asegura que ambas vías se llevarán a cabo simultáneamente). Su regulador negativo es el
ADP, pues esto indica que no hay suficiente energía para realizar la vía.
4. La enzima FOSFOENOLPIRUVATO CARBOXIQUINASA (PEPCK), también es una enzima
alostérica y forma parte del primer rodeo de la vía. Se inactiva ante un exceso de ADP, lo
cual indica que no hay suficiente energía para realizar la vía.
5. Otro punto de control es el que corresponde al segundo rodeo de la gluconeogénesis:
FRUCTOSA 1,6 BIFOSFATASA-1 (FBP-1). Esta enzima se regula en forma opuesta a la
PFK-1 de la glucólisis. Es una enzima alostérica y sus reguladores positivos son el ATP y
el citrato, mientras que los negativos son: fructosa 2, 6 diP y AMP.
6. La glucosa 6 fosfatasa, no está sujeta a ningún control regulatorio. Por el contrario, deberá
estar activa siempre que se realice la vía, pues de otra manera, la glucosa no podría ser
liberada al torrente sanguíneo.
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
CASOS CLÍNICOS DE LA GLUCONEOGÉNESIS
1. CONSUMO DE ALCOHOL:
El exceso de alcohol que ingresa al organismo, tiene que ser oxidado a acetaldehído gracias
a una enzima llamada alcohol deshidrogenasa dependiente de NAD+ según la siguiente
reacción:
Etanol + NAD+ → Acetaldehído + NADH
El exceso de NADH generado de esta reacción va a provocar que el piruvato se reduzca a
lactato y el oxalacetato a malato:
Piruvato + NADH → Lactato + NAD+ (el piruvato se consume y el lactato aumenta)
Oxalacetato + NADH→ Malato + NAD+ (el oxalacetato se consume y el malato aumenta)
El efecto de estas dos reacciones es doble:
a) Disminuyen los niveles de piruvato y oxalacetato que son los sustratos para la
gluconeogénesis, por lo tanto esta vía se ve disminuida, provocando
HIPOGLUCEMIA en los pacientes.
b) Aumentan los niveles de lactato y malato, provocando ACIDOSIS.
Para ayudar a los pacientes hay que administrar suero con glucosa y electrolitos.
2. Deficiencia de la enzima FBP-1 (FRUCTOSA 1,6 BIFOSFATASA).
● El bloqueo del segundo rodeo de la gluconeogénesis, interrumpe la vía. La fructosa
1,6 difosfato no puede ser convertida a fructosa 6 fosfato y tampoco habrá síntesis
de glucosa nueva.
● El efecto de esta deficiencia es hipoglucemia, lo cual afecta al buen funcionamiento
cerebral y por otro lado, el ácido láctico se acumula en el torrente sanguíneo al no
poder ser transformado a glucosa provocando acidosis láctica.
● El tratamiento de la deficiencia de FBP tiene por objeto evitar la hipoglucemia y la
acidosis láctica a través de una alimentación frecuente, enriquecida en glucosa.
3. Deficiencia de la enzima GLUCOSA 6 FOSFATASA.
● La baja actividad de esta enzima impide que la glucosa 6P se convierta en glucosa y
por lo tanto no podrá ser expulsada al torrente sanguíneo. El resultado es una
hipoglucemia severa.
● Por otro lado, la acumulación intracelular de la glucosa 6 fosfato, se dirigirá hacia la
síntesis de glucógeno, causando agrandamiento del hígado (hepatomegalia).
● Generalmente se administra a los pacientes, pequeñas dosis de glucosa cada 3 o 4
horas para evitar que se active la gluconeogénesis por la falta de glucosa.
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
4. LOS PACIENTES CON DIABETES MELLITUS TIPO 2, no pueden metabolizar la glucosa
adecuadamente ya que:
a) La producción de insulina es insuficiente.
b) Los receptores de la insulina en los adipocitos y miocitos, están defectuosos.
Las células detectan que no hay glucosa intracelular y se activa la gluconeogénesis en el
hígado.La gluconeogénesis activa da lugar a una formación excesiva de glucosa a pesar
de que hay glucosa disponible procedente de la dieta. Se presenta hiperglucemia.
La METFORMINA es un medicamento “hipoglucemiante” que bloquea ligeramente la síntesis
de ATP mitocondrial. Al haber menos ATP disponible, la gluconeogénesis se detiene evitando
así un cuadro hiperglucémico.
Se controla consumiendo menos carbohidratos y con administración de insulina.
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
METABOLISMO DEL GLUCÓGENO
GLUCÓGENO
● almacén de glucosa
● DENTRO DE SU ESTRUCTURA TIENE
UNA proteína (enzima glucosil dante)
GLUCOGENINA
CEBADOR O INICIADOR : A partir de esta
molécula se unen todas las demás, enzima con
6-10 glucosas pegadas
ESTRUCTURA DEL GLUCÓGENO
● es una estructura ramificada
● parte lineal con enlaces 1-4 y ramificada
con 1-6
● Forma circular = gránulos beta
● Glucosas en los extremos, al final de cada
rama se llaman extremos NO
REDUCTORES, hay aprox 2,000
FUNCIÓN DEL GLUCÓGENO
a) EN EL MÚSCULO Proporciona una fuente de energía rápida para el metabolismo anaerobio y
aerobio. Se puede agotar en menos de una hora durante la actividad vigorosa.
b) EN EL HÍGADO Regular los niveles de glucosa en la sangre. Sirve como reserva de glucosa para
otros tejidos cuando no está disponible en la dieta (entre comidas o durante el ayuno). Puede
desaparecer de 12 a 24 horas.
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
GLUCOGENESIS: SÍNTESIS DEL GLUCÓGENO (insulina)
● Es la ruta metabólica en la cual se forma glucógeno a partir de glucosa libre.
● Es la forma como las células reponen el glucógeno perdido para conservar sus reservas.
● Es activa en el hígado y en el músculo.
● Se requiere de la acción conjugada de cuatro enzimas que se encuentran en el CITOSOL:
a) Fosfoglucomutasa.
b) UDP-glucosa pirofosforilasa.
c) Glucógeno sintasa (sintetasa).
d) Enzima ramificante o transglicosilasa.
GLUCOGENÓLISIS: DEGRADACIÓN DE GLUCÓGENO (glucagón)
● Es la ruta metabólica en la cual se degradan las moléculas de glucógeno almacenado para
liberar glucosa.
● Proporciona energía al músculo y nivela la concentración de glucosa en la sangre.
● Se requiere de la acción conjunta de tres enzimas principales:
1. Glucógeno fosforilasa: Rompe el enlace 1-4 de los
extremos no reductores con Pi y libera glucosa 1P
- El enlace glucosídico α(1-4) se rompe por
la incorporación de Pi y elimina una
molécula de glucosa 1-fosfato, dejando al
glucógeno acortado en (n-1).
- La enzima fosforilasa requiere fosfato de
piridoxal (PLP) como cofactor (derivado de
la vit B6)
2. Enzima desramificadora. enzima bifuncional.
- corta las últimas tres glucosas que quedaron del paso anterior y los
transfiere (transferasa) a enlace lineal en un punto extremo no reductor
cercano.
- Rompe enlace 1-6 , al romperlo, se libera como glucosa libre y
glucógeno fosforilasa vuelve a actuar
-
- La glucógeno fosforilasa continúa rompiendo extremos de glucosa no
reductores hasta que alcanza un punto que se encuentra a 4 residuos de
glucosa de un punto de ramificación.
- La enzima desramificante es una enzima bifuncional:
1. Desplaza un bloque de tres residuos de glucosa desde la
ramificación hasta un extremo no reductor cercano al que se une con
enlaces α(1-4). (transferasa)
2. Libera la glucosa restante del punto de ramificación α(1-6).
(glucosidasa)
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
3.Fosfoglucomutasa.
- HÍGADO. Cambia la glucosa 1 P, pasando a glucosa 6 P, dejando como glucosa libre y
puede salir mediante GLUT 2.
- MÚSCULO. Cambia glucosa 1P a glucosa 6P mediante fosfoglucomutasa y de ahí
lactato
● La glucosa 1P es convertida en glucosa 6P por la acción de la enzima
fosfoglucomutasa. Esta reacción es REVERSIBLE.
● (12 hrs) HÍGADO: La glucosa 6-fosfato es hidrolizada a glucosa para ser
liberada al torrente sanguíneo (glucosa 6-fosfatasa).
● (2hrs) MÚSCULO: La glucosa 6P se queda en el citosol para ser usada
como fuente de energía mediante la glucólisis.
REGULACIÓN DE GLUCÓGENO
La regulación del glucógeno tiene lugar a través de las enzimas:
● GLUCÓGENO FOSFORILASA (degradación) para GLUCOGENÓLISIS
● GLUCÓGENO SINTETASA (síntesis) para GLUCOGÉNESIS
La síntesis y degradación de glucógeno se regula de manera independiente, pero coordinada.TIPOS DE REGULACIÓN ENZIMÁTICA
1. ALOSTÉRICA
REGULACIÓN ALOSTÉRICA
2= GLUCOSA 6 FOSFATO Y ATP
2. REGULACIÓN COVALENTE (agregar foto)
GLUCOGENÓLISIS - EXAMEN
para que ocurra:
1. Aumenta la concentraci´poj de glucagón o adrenalina pegándose al receptor
2. Se desprende la partícula alfa de la proteína G
3. Partícula alfa se pega a adenilato ciclasa y se activa
4. Convierte ATP en AMP cíclico
5. El AMP cíclico se pega a la PKA y la activa
6. Fosforila a la y a la g. fosforilasa (activa) al mismo tiempo a la g. sintetasa
(inactiva) al mismo tiempo.
7. Ocurre la glucogenólisis
GLUCOGÉNESIS
para que ocurra
1. Aumenta concentración de insulina y se pega al receptor
2. Por un mecanismo diferente se activa la fosfodiesterasa
3. Convierte el AMPc en AMP
4. El AMP se pega a la proteína fosfatasa y la activa lo que hace que le quite el
fósforo a las enzimas
5. Desfosforila a las G.FOSFORILASA (INACTIVA) y la G.SINTETASA al
mismo tiempo
6. Ocurre la glucogénesis
Glucosa 6 fosfato es necesaria para que haya síntesis
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
ENFERMEDADES
VONGIERK:
- deficiencia de enzima Glucos-6-Fosfatasa
haciendo que acumulemos Glucosa-6-P
generando hipoglucemia y hepatomegalia
- La deficiencia de la glucosa 6 fosfatasa causa:
a) Hipoglucemia: la glucosa no puede salir al torrente
sanguíneo
b) Hepatomegalia: la glucosa 6P atrapada en la célula
activa alostéricamente a la GS
TAURI:
- Enzima deficiente PFK-1 , provocando
la falta de ATP para la contracción muscular
- reacción irreversible (de hexosa
isomerasa)
- NO se degrada el glucógeno
- Exceso de glucógeno en el músculo
POMPE:
- Esperanza de vida - de 2 años
- maltasa ácida, enzima deficiente,
lisosomal degrada los restos de
glucógeno
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Dennis Mondragón
HERS (músculo): glucógeno fosforilasa enzima deficiente
MCARDLE (hígado): glucógeno fosforilasa enzima deficiente
CORI
BIOQUÍMICA
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RESUMEN DEL METABOLISMO DEL GLUCÓGENO
CICLO DE KREBS
- corresponde a fase 2 de respiración
- función principal, generación de energía
- combustible acetil coa de piruvato o b oxidación
- 1 vuelta 12 atp (3 NADH 1 FAD y 1 GTP)
- enzima del complejo 2 succinato deshidrogenasa, anclada a la membrana interna de la
mitocondria, grupo prostético FAD
- enzima malato deshidrogenasa expulsa oxalacetato a citosol
- alfa cetoglutarato deshidrogenasa parecida
- isomerización del citrato a isocitrato aconitasa con producto en medio cisiaconitato
- irreversibles:
- Acetil-CoA + oxaloacetato → citrato vía citrato sintasa.
- Isocitrato → α-cetoglutarato vía isocitrato deshidrogenasa.
- α-cetoglutarato → succinil-CoA a través de α-cetoglutarato deshidrogenasa.
- catabolismo termina de oxidar compuestos
- anabolismo saca intermediarios para hacer otras cosas
- citrato para hacer lípidos
- alfa cetoglutarato glutamato, purinas
- succinil co a hace porfirinas que son anillos de grupo HEMO
- Oxalacetato hace glucosa, pirimidinas y aspartato
- reacciones anapleróticas reponen oxalacetato y malato, piruvato carboxilasa,
fosfoenolpiruvato … y malica
- ciclo de krebs está regulado con las 3 enzimas irreversibles
FASES DEL CICLO DE KREBS
PASOS DEL CICLO DE KREBS:
➔ Paso 0: CONVERSIÓN DE PIRUVATO à ACETIL COA
● Un grupo carboxilo se elimina del piruvato, liberando una molécula de CO2 en el medio
circundante al pasar por la proteína de transporte para entrar a la mitocondria. Esto pasa dos
veces por cada molécula de piruvato.
● Enzima: piruvato descarboxilasa
● El grupo hidroxietilo se oxida a un grupo acetilo y los electrones son captados por NAD+ para
formar NADH.
● Enzima: dihidrolipoil deshidrogenasa
● El grupo acetilo unido a la enzima se transfiere a CoA, produciendo una molécula de Acetil
CoA que luego se convierte para ser utilizada en el Krebs Cycle
● Enzima: dihidrolipoil transacetilasa S-Coa
PASOS DEL CICLO DE KREBS
➔ Paso 1: SÍNTESIS DE CITRATO
◆ Molécula inicial: Acetil CoA
◆ Enzima: Citrato sintasa
◆ ¿Qué ocurre? Un proceso de hidratación donde se añade una molécula de
oxalacetato (4C) y se condensa con una molécula de H2O para formar un citrato
(6C) que además ancla una molécula de OH. Libera un grupo CoA con un H + a la
vez que forma la molécula final.
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
◆ Datos importantes: es un proceso irreversible. El citrato inhibe a la PFK-1 y activa a
la Acetil- coA carboxilasa.
➔ Paso 2: ISOMERIZACIÓN DEL CITRATO
◆ Molécula inicial: Citrato
◆ Enzima: Aconitasa
◆ ¿Qué ocurre? El citrato se convierte en un isómero isocitrato retirando una molécula
de agua por medio de un proceso de deshidratación que luego se vuelve a añadir.
◆ También varía la posición del grupo OH del carbono 2 al carbono 3.
◆ Datos importantes: es un proceso reversible
➔ Paso 3: DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA DEL ISOCITRATO
◆ Molécula inicial: isocitrato
◆ Enzima: isocitrato deshidrogenasa (usa Mn2+ como cofactor)
◆ ¿Qué ocurre? El isómero isocitrato se oxida y libera una molécula de CO2 con lo que
queda una molécula de α-cetoglutarato (5C). NAD + se reduce a NADH y produce 3
ATP ́ s.
◆ Datos importantes: la enzima utilizada en este paso es importante como reguladora
para la velocidad del ciclo del ácido cítrico. Es un proceso irreversible
◆ Balance: NADH H+ à 3 ATP
➔ Paso 4: DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA DE A-CETOGLUTARATO
◆ Molécula inicial: α-cetoglutarato
◆ Enzima: complejo alfa cetoglutarato deshidrogenasa, di hidro lipoil transsuccinilasa,
di hidro lipoil deshidrogenasa
◆ ¿Qué ocurre? El α-cetoglutarato se oxida, lo que reduce NAD + en NADH liberando
una molécula de CO2. La molécula resultante se une al CoA formando succinil-CoA
(4C).
◆ Datos importantes: la enzima utilizada en este paso es importante como reguladora
para el ciclo del ácido cítrico Proceso irreversible.
◆ Balance: NADH H+ à 3 ATP
➔ Paso 5: ROMPIMIENTO DE SUCCINIL COA
◆ Molécula inicial: Succinil CoA
◆ Enzima: Succinil CoA sintetasa y succinil tioquinasa
◆ ¿Qué ocurre? Se genera energía mediante una fosforilación a nivel sustrato. El
Succinil CoA se sustituye con un grupo fosfato que luego es transferido a GDP para
GTP. Como consecuencia de la liberación de energía generada por la ruptura del
enlace entre el el succinil y el CoA, se origina el succinato.
◆ Datos importantes: En las plantas se obtiene ATP en vez de GTP. A este punto 6
ATP’s en total. Es un proceso reversible
◆ Balance: ATP o GTP à 1 ATP
➔ Paso 6: OXIDACIÓN DEL SUCCINATO
◆ Molécula inicial: Succinato
◆ Enzima: Succinato deshidrogenasa de la membrana interna mitocondrial.
corresponde al complejo II de la cadena de transporte de electrones
◆ ¿Qué ocurre? El succinato se oxida a fumarato (4C) mediante una reacción de
deshidrogenación, el hidrógeno que se elimina sirve para la síntesis de una molécula
de FAD a FADH2.
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
◆ Datos importantes: Que la enzima esté incrustada en la MIM permite que FADH2
pueda transferir sus electrones directamente a la cadena de transporte de
electrones. Es un proceso reversible.
◆ Balance: FADH2 à 2x ATP
➔ Paso 7: HIDRATACIÓN DEL FUMARATO
◆ Molécula inicial: Fumarato
◆ Enzima: Fumarasa
◆ ¿Qué ocurre? La fumarasa añade agua al fumarato y ubica un grupo hidroxilo junto a
un carbono carbonílico. Esto la convierte en otra molécula llamada malato (4C).
◆ Datos importante: Proceso reversible
➔ Paso 8: OXIDACIÓN DEL MALATO
◆ Molécula inicial: Malato
◆ Enzima: Malato deshidrogenasa
◆ ¿Qué ocurre? Se regenera el oxalacetato (4C) mediante la oxidación del malato. El
grupo alcohol del malato pasa al grupo cetona en el oxalacetato usando la enzima
malato deshidrogenasa como catalizadora. En el proceso otra molécula de NAD + se
reduce a NADH.
◆ Datos importantes: Proceso reversible
◆ Balance: NADH+ H+ à 3x ATP
PRODUCTOS DEL CICLO DE KREBS
- 3 NADH —- 9 ATP (en cadena de electrones)
- 1 FADH—--- 2 ATP (en cadena de electrones)
- 1 GTP —--- 1 GTP (en cadena de electrones) sustrato
- 2 CO2
TOTAL: por 1 VUELTA 12 ATP´s
¿CUÁNTOS ATP LIBERA 1 GLUCOSA HASTA LLEGAR A O2, H2O? - EXAMEN
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
PAPEL DEL CICLO DE KREBSEN EL ANABOLISMO
- Citrato: para la sintesis de lipidos
- Alfa cetoglutarato: sintetizar aminoácido glutamato por transaminación.que nos permite
sintetizar purinas (adenina y guanina)
- Succinil CoA: sirve para hacer porfirinas y con las porfirinas se puede hacer el grupo hemo
- Oxalacetato: producción de glucosa nueva (gluconeogénesis). hacer aminoácido aspartato
con el que puedo hacer otros aminoácidos y pirimidinas (Citosina, timina y uracilo).
REACCIONES ANAPLERÓTICAS DEL CICLO DE KREBS
- su objetivo es reponer los intermediarios del ciclo de krebs para que no se interrumpa
- piruvato a oxalacetato mediante TC
- fosfoenol piruvato a oxalacetato con pep carboxiquinasa
- La enzima málica en el citoplasma también convierte el piruvato en malato, que puede entrar
a la mitocondria como sustrato para el ciclo de los ATC
ENZIMAS REGULADORAS DEL CICLO DE KREBS (todas son enzimas alostéricas)
- negativos: ATP, NADH
- REGULADORES POSITIVOS: ADP, AMP Y Ca+2
-
➔ Citrato sintasa: primera enzima de la ruta
◆ Activa: ADP y AOA
◆ Inhibidoras: Citrato, ATP y NADH
➔ Isocitrato deshidrogenasa: tercera enzima
◆ Activa: estimulada por la baja carga energética celular (ADP y NAD+)
◆ Inhibidores: ATP y NADH
➔ α-cetoglutarato deshidrogenasa: cuarta enzima
◆ Inhibida por NADH, ATP y succinil CoA
◆ Activa: Ca+
activa con insulina sin fosforo
piruvato deshidrogenasa (PDH) está sujeta a autorregulación covalente
insulina – activa PDH, glucólisis y anabolismo por la síntesis de grasas
glucagón – inactiva
reguladores negativos de la PDH: acetil co A, atp y nadh, que provienen de la beta oxidación
glucoquinasa primera en activarse
glucosa 6 p es la segunda y entramos a glucogénesis
pfk2 sujeta a regulación covalente
piruvato quinasa
luego 2 piruvato
mediante PDH
2 acetil co a { síntesis de lípidos
va a Ciclo de krebs
DEFICIENCIA DEL COMPLEJO PIRUVATO DESHIDROGENASA
- Retraso en el desarrollo
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
- tono muscular disminuido
- acidosis láctica
- retraso mental y otras perturbaciones neurológicas (menor producción de ATP)
-
DEFICIENCIA DE TIAMINA EN LA DIETA, AFECTA DIRECTAMENTE A LA ACTIVIDAD DE LA
PDH
- incapacidad para oxidar el piruvato con normalidad. especialmente dañino para la
función cerebral
- la cáscara de arroz blanco contiene tiamina
- el alcohol inhibe la absorción de la tiamina
- se puede detectar en la sangre por niveles elevados de piruvato
- corresponde a fase 2 de respiración
- función principal, generación de energía
- combustible acetil coa de piruvato o b oxidación
- 1 vuelta 12 atp (3 nadh 1 fad y 1 gtp)
- enzima del complejo 2 succinato deshidrogenasa, anclada a la membrana interna de la
mitocondria, grupo prostético fad
- enzima malato deshidrogenasa expulsa oxalacetato a citosol
- alfa cetoglutarato deshidrogenasa parecida
- isomerización del citrato a isocitrato aconitasa con producto en medio cisiaconitato
- irreversibles citrato citrato alfacetoglutarato deshidro y otra
- catabolismo termina de oxidar compuestos
- anabolismo saca intermediarios para hacer otras cosas
- citrato para hacer lípidos
- alfa cetoglutarato glutamato, purinas
- succinil co a hace porfirinas que son anillos de grupo HEMO
- Oxalacetato hace glucosa, pirimidinas y aspartato
- reacciones anapleróticas reponen oxalacetato y malato, piruvato carboxilasa,
fosfoenolpiruvato … y malica
- ciclo de krebs está regulado con las 3 enzimas irreversibles
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
RESUMEN CICLO DE KREBS
1. El ciclo de Krebs es el centro de todo el metabolismo, es una vía ANFIBÓLICA, es decir, sirve
tanto para el catabolismo como para el anabolismo:
a) CATABOLISMO: Se terminan de oxidar la glucosa, los ácidos grasos y los aminoácidos
hasta CO2 y H2O. Este proceso está acoplado a la cadena transportadora de electrones, por
lo que todas las coenzimas reducidas obtenidas del ciclo (NADH y FADH2), podrán ceder sus
electrones para la producción de ATP mitocondrial. Este proceso requiere también de la
presencia de OXÍGENO MOLECULAR (O2).
b) ANABOLISMO: Los intermediarios del ciclo de Krebs pueden ser extraídos para las vías del
anabolismo:
➔ El CITRATO se extrae para la síntesis de LÍPIDOS.
➔ El α-CETOGLUTARATO se extrae para la síntesis del aminoácido GLUTAMATO, el
cual servirá a su vez para la síntesis de otros aminoácidos y de las PURINAS.
➔ El SUCCINIL CoA, se extrae para la síntesis de las PORFIRINAS que son a su vez,
precursores del grupo HEMO de la hemoglobina y los citocromos.
➔ El OXALACETATO, se extrae para la GLUCONEOGÉNESIS y para la síntesis del
aminoácido
➔ ASPARTATO, que a su vez será precursor de otros aminoácidos y de las
PIRIMIDINAS.
2. Es un proceso enteramente mitocondrial, por lo cual los eritrocitos no podrán realizar esta vía para
obtener energía.
3. El combustible del ciclo de Krebs, es ACETIL CoA, el cual puede obtenerse de la β-OXIDACIÓN
(cuando no hay carbohidratos disponibles) o de la actividad de la enzima PIRUVATO
DESHIDROGENASA (cuando hay carbohidratos disponibles).
4. La enzima piruvato deshidrogenasa (PDH) tiene las siguientes características:
a) Cataliza una reacción IRREVERSIBLE: la descarboxilación oxidativa del PIRUVATO.
b) Es un COMPLEJO ENZIMÁTICO, ya que está formado por tres enzimas E1, E2 y E3.
c) Requiere de 5 coenzimas para su actividad: tiamina pirofosfato (TPP), lipoato, CoA, NAD+ y
FAD.
d) Se encuentra en la matriz mitocondrial.
e) Los productos de su actividad son: ACETIL CoA, NADH y CO2.
5. El ciclo de Krebs se lleva a cabo en ocho pasos, tres de los cuales son irreversibles:
➔ REACCIÓN 1: CITRATO SINTETASA: (PRIMERA REACCIÓN IRREVERSIBLE), es una
reacción de condensación.
◆ Acetil CoA (2C) + Oxalacetato (4C) Citrato (6C)
➔ REACCIÓN 2: ACONITASA: es una reacción de isomerización y se lleva a cabo en dos
etapas.
◆ Citrato [Cis Aconitato] Isocitrato
➔ REACCIÓN 3: ISOCITRATO DESHIDROGENASA: (SEGUNDA REACCIÓN
IRREVERSIBLE), es una
◆ descarboxilación oxidativa.
◆ Isocitrato (6C) α-cetoglutarato (5C) + NADH + CO2
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
➔ REACCIÓN 4: α-CETOGLUTARATO DESHIDROGENASA: (TERCERA REACCIÓN
IRREVERSIBLE), es una descarboxilación oxidativa. Esta enzima es muy parecida en
estructura y función a la PDH por lo cual, va a necesitar de las mismas coenzimas.
◆ α -cetoglutarato (5C) Succinil CoA (4C) + NADH + CO2
➔ REACCIÓN 5: SUCCINIL CoA SINTETASA: Ya que el succinil CoA tiene un enlace de alta
energía, se puede sintetizar GTP (ATP) a nivel sustrato.
◆ Succinil CoA Succinato + GTP + CoA
➔ REACCIÓN 6: SUCCINATO DESHIDROGENASA: Esta enzima contiene FAD como grupo
prostético, por lo que se encuentra anclada a la membrana mitocondrial interna como
COMPLEJO II.
◆ Succinato Fumarato + FADH2
➔ REACCIÓN 7: FUMARASA: Agrega una molécula de agua al fumarato
◆ Fumarato Malato
➔ REACCIÓN 8: MALATO DESHIDROGENASA: Esta enzima, además de ser parte del ciclo
de Krebs, puede ser usada en otras vías para expulsar el Oxalacetato de la matriz
mitocondrial al citosol.
◆ Malato Oxalacetato + NADH
6. En una vuelta del ciclo de Krebs se obtienen: 3 NADH, 1 FADH2, 1 GTP y 2 CO2.
7. El rendimiento energético de UNA vuelta del ciclo de Krebs, es de 12 ATP:
● 3 NADH x 3 = 9 ATP
● 1 FADH2 x 1 = 2 ATP
● 1 GTP = 1 ATP
8. El rendimiento energético de UNA GLUCOSA que se oxida completamente hasta el ciclo de
Krebs es de 38 ATP:
a) Glucosa a 2 piruvatos (glucólisis): 2 NADH + 2 ATP a nivel sustrato = 8 ATP
b) 2 piruvatos a 2 acetil CoA (PDH): 2 NADH = 6 ATP
c) 2 vueltas del ciclo de Krebs: 12 X 2 = 24 ATP
9. Las reacciones anapleróticas del ciclo de Krebs, son 3 y son las que reponen los intermediarios
que fueron extraídos para el anabolismo. Esto evita que el ciclo de Krebs se vea disminuido:
a) Piruvato carboxilasa (PC), del primer rodeo de la gluconeogénesis, repone el
OXALACETATO
b) Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEPCK), del primer rodeo de la gluconeogénesis,
repone también el OXALACETATO.
c) Enzima Málica: repone el MALATO
REGULACIÓN DE CICLO DE KREBS
1. Los tres puntos regulatorios del ciclo de Krebs corresponden a las enzimas querealizan
reacciones irreversibles: CITRATO SINTETASA, ISOCITRATO DESHIDROGENASA Y
αCETOGLUTARATO DESHIDROGENASA. Las tres son enzimas ALOSTÉRICAS y responden a los
niveles energéticos de las células:
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
➔ Moduladores negativos: ATP y NADH
➔ Moduladores positivos: ADP y Ca+2
2. Aunque la PDH no forma parte del ciclo de Krebs, también afecta la velocidad del mismo, pues es
la enzima que proporciona el Acetil CoA que viene de la glucólisis. La regulación de esta enzima se
da en dos niveles:
a) ALOSTÉRICA: sus moduladores negativos son el NADH y el acetil CoA (que son los
productos de su actividad, “feedback”)
b) REGULACIÓN COVALENTE: Se activa con INSULINA, por lo cual la forma activa de la
enzima es la que está desfosforilada.
ASPECTOS CLÍNICOS DEL CICLO DE KREBS
1. DEFICIENCIA DE PDH
★ Los pacientes no pueden convertir el piruvato en acetil CoA para entrar al ciclo de Krebs.
★ El piruvato acumulado en las células se transforma en lactato produciendo acidosis láctica.
★ La producción de ATP a partir de la glucólisis es insuficiente, por lo que se presentan también
problemas neurológicos y musculares.
★ Este padecimiento genético se corrige con una dieta cetogénica a lo largo de toda la vida.
2. DEFICIENCIA DE TIAMINA EN LA DIETA
★ La tiamina es necesaria para el buen funcionamiento de la actividad de la PDH, si falta en la
dieta,
★ se presentarán problemas neurológicos por falta de ATP y acidosis láctica.
★ El consumo de alcohol, disminuye la absorción de tiamina en el intestino delgado.
★ El consumo de cereales refinados puede disminuir el consumo de tiamina, ya que la vitamina
se encuentra en la cáscara.
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES 1,2,3,4 Y FOSFORILACIÓN
OXIDATIVA (síntesis de ATP) 5
Cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa:
➔ Ocurre en la mitocondria, esta tiene tres partes:
◆ Membrana Mitocondrial Externa: no es tan selecta y permite la entrada de ciertas
moléculas pequeñas
◆ Membrana Mitocondrial Interna: es selecta, aquí se lleva acabo la cadena
transportadora de electrones
◆ Espacio intermembranoso: capa entre ambas membranas y ocurre la fuga de
proteínas de hidrógeno desde la matriz hacia este espacio
➔ La mitocondria contiene:
◆ Complejo PDH
◆ Enzimas del Ciclo de Krebs y de la oxidación de AA
◆ DNA mitocondrial, DNA ribosomal, ATP, ADP, Mg, Ca, y K
➔ Su objetivo es:
◆ La respiración celular
◆ Oxidar sustratos FADH y NADH
◆ Producción de H2O y energía
◆ Transporte de electrones para formar agua, y producir un gradiente electroquímico
que utiliza ATP sintasa para producir ATP
➔ La mayoría de los electrones que se usan provienen de la acción de las deshidrogenasas,
que recogen los electrones de distintos procesos catabólicos y los canalizan hacia los
receptores universales de electrones como el NAD+ y FAD.
◆ Los electrones liberados abren el canal para el paso de los protones de la matriz
hacia el espacio intermembranal.
➔ Teoría quimiosmótica: es el proceso en el que la energía del gradiente de protones
generado impulsa la creación de ATP mediante la ATP sintasa.
Complejos proteicos: son de naturaleza proteica y poseen diversos grupos prostéticos capaces de
aceptar y donar electrones. Estos van soltando protones en el espacio intramembranoso para que
luego pasen por el ATP síntasa para la producción de ATP en un proceso llamado fosforilación
oxidativa.
➔ Tres tipos de moléculas capaces de transferir electrones:
◆ Ubiquinona o coenzima Q: es una benzoquinona liposoluble que puede aceptar
electrones y donarlos libremente en la membrana mitocondrial. Un transportador de
electrones.
◆ Citocromos: proteínas capaces de absorber luz.
◆ Centros Fe-S: complejos de dos o cuatro átomos de hierro, participan en la
transferencia de electrones
◆ Flavina Mononucleótido (FMN): un tipo de enzima donde sus reacciones de
transferencia de electrones están acopladas a la unión o liberación de protones
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
CUATRO COMPLEJOS:------------------------------------------------------------------------------------------------------
COMPLEJO I: NADH-ubiquinona oxidorreductasa o NADH deshidrogenasa
➔ ¿Qué es? Es una enzima enorme compuesta de 45 cadenas
polipeptídicas con forma de L.
◆ Brazo anclado a la membrana interna
◆ Brazo vertical en la membrana mitocondrial
➔ ¿Qué pasa? los electrones de NADH+H+ se transportan al
complejo, donde son aceptados por el FMN y oxida y libera
electrones que va pasando a través de complejos redox,
posteriormente se transfieren a un centro Fe-S que finalmente
trasladan los electrones a la ubiquinona.
◆ La ubiquinona (Q) reducida difunde libremente por la
membrana transportando los electrones hacia el complejo
III.
➔ Resultado: libera un total de 4 protones al espacio
intermembrana.
➔ Grupos prostéticos: flavin y Fe-S
➔ Receptor: flavin monocleotido (FMN)
Recibe los e- del NADH -
Contiene a los grupos prostéticos: falvin monofosfato y Fe-S -
Bombea 4 protones de la matriz al espacio intermembrana -
COMPLEJO II: succinato deshidrogenasa
➔ ¿Qué es? Es la ÚNICA enzima del ciclo de krebs que
está ligada a la membrana.
◆ Es un complejo que acopla la oxidación del
succinato en un sitio con la reducción de la
ubiquinona.
➔ ¿Qué pasa? FADH2 deposita sus electrones en la
cadena de transporte de electrones pero lo hace a
través del complejo II sin usar el complejo I. El FADH2
transfiere sus electrones a las proteínas de Fe-S
dentro del complejo II, las cuales transfieren los
electrones a la ubiquinona (Q).
◆ NO BOMBEA PROTONES
➔ Grupos prostéticos: FAD, Fe-S
➔ Clínico: las mutaciones en este complejo producen cambios degenerativos en el SNC,
asociadas también con tumores de la corteza suprarrenal.
Enzima succinato deshidrogenasa del Ciclo de krebs -
FADH Y Fe-S -
no bombea protones -
Recibe 2 e- de FADH -
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
COMPLEJO III: ubiquinona citocromo c oxidorreductasa
➔ ¿Qué pasa? acopla la transferencia de electrones desde la ubiquinona al citocromo c.
➔ El citocromo c oxidoreductasa recibe dos electrones del ubiquinona procedente del complejo
I, como resultado bombea cuatro protones de la matriz mitocondrial al espacio
intermembranoso.
➔ Luego los electrones se transfieren al citocromo c (Cyt C), que es una proteína hidrosoluble
libre en la membrana interna que recibe dos electrones del complejo III, pasa los electrones
al complejo IV
➔ Resultado:bombea cuatro protones a través de la membrana mitocondrial interna por cada
dos electrones transferidos desde ubiquinol a citocromo c.
➔ Grupos prostéticos: Hemos y Fe-S
Recibe los e- de Q= ubiquinona -
Recibe -
Bombea 4 protones -
COMPLEJO IV: citocromo c oxidasa
➔ ¿Qué es? Conduce los electrones desde el citocromo c hasta el
último aceptor de los electrones.
➔ ¿Qué pasa? Se encarga de aceptar un electrón cada una de
cuatro proteínas del citocromo c y agregarlas al oxígeno junto
con cuatro protones de la matriz mitocondrial para formar dos
moléculas de agua.
➔ Resultado: libera un total de 4 protones al espacio
intermembrana.
➔ Grupo prostéticos: Hemos, Cua y Cub
recibe electrones de citocromo c y los lleva al oxigeno molecular -
grupo prostético cit a y cit a3 -
bombea 2 protones -
BIOQUÍMICA
Dennis Mondragón
¿PARA QUÉ SIRVE LA CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES A LA CÉLULA?
➔ Regenera los acarreadores de electrones.
➔ El NADH y el FADH2 donan sus electrones a la cadena de transporte de electrones y se
convierten otra vez en NAD y FAD.
➔ Los acarreadores de electrones se utilizan en la glucólisis y en el ciclo del ácido cítrico, así
que deben estar disponibles para mantener estos procesos en funcionamiento.
➔ Forma un gradiente de protones.
➔ La cadena de transporte genera un gradiente de protones a través de la membrana interna
de la mitocondria: en el espacio intermembranal hay una concentración más alta de H y en la
matriz hay una concentración más baja.
➔ Este gradiente es una forma de energía almacenada que se puede utilizar para generar ATP.
NOTA: