El documento describe la glucólisis y el catabolismo de las hexosas. La glucólisis es la principal vía de degradación de la glucosa en animales y plantas superiores. A través de una serie de reacciones enzimáticas, la glucosa se degrada a piruvato y se generan ATP y NADH. La glucólisis está sujeta a una estricta regulación para mantener los niveles de ATP.

1. GLUCOLISIS Y CATABOLISMO DE LAS HEXOSAS
Principales vías de utilización de la glucosa en células de
animales y plantas superiores

2. • Glucólisis: vía central del catabolismo de la glucosa. Es casi
universal
• La glucosa se degrada en una serie de reacciones catalizadas
enzimáticamente. Productos finales: 2 piruvatos y 2 ATPs
En aerobios: D-glucosa CO2 y H2O ∆G°’= -2,840 kJ/mol
oxidación
• Células animales que utilizan glucólisis como única fuente de energía:
eritrocitos, espermatozoides, cerebro
• Algunas plantas acuáticas y tejidos vegetales (tubérculos) que
derivan su energía exclusivamente de glucólisis
• Algunos organismos anaerobios son enteramente dependientes de
glucólisis
GLUCOLISIS Y CATABOLISMO DE LAS HEXOSAS

3. •Fermentación: degradación anaeróbica de glucosa u
otros nutrientes orgánicos para obtener energía en
forma de ATP
•Secuencia de reacciones se ha conservado durante la
evolución de fermentación a glucólisis
•Diferencias en la glucólisis entre especies: regulación,
destino del piruvato formado
Sigue……

4. Glucólisis: Fase preparatoria
Hexoquinasa/
glucoquinasa
*Fosfofructoquinasa
- 2ATP

5. Glucólisis: fase de beneficios
Piruvatoquinasa
4 ATP
2 NADH
Conteo final:
2ATP y 2 NADH

6. Transformaciones químicas durante la glucólisis:
1. Degradación del esqueleto carbonado de la
glucosa a piruvato
2. Fosforilación de ADP a ATP
3. Transferencia de H+ (electrones) al NAD+
NADH

7. ACARREADORES DE ELECTRONES
IMPORTANTES EN EL METABOLISMO
• NAD: nicotinamida adenin dinucleótido
• NADP: nicotinamida adenin dinucleótido fosfato.
Ambos acarrean H y electrones en reacciones de
oxido-reducción. Contienen niacina.
• FAD: flavin adenin dinucleótido. Coenzima de
algunas enzimas de oxidación-reducción. Contiene
riboflavina (vitamina B2)

8. Posibles destinos catabólicos del piruvato formado en la glucólisis

9. Destino del Piruvato
Catabolismo:
1. Los electrones de las oxidaciones pasan al O2 a través de una
cadena de acarreadores en la mitocondria,dando como productos
finales la formación de H2O y síntesis de ATP
2. Reducción a lactato: formación de ATP en condiciones anaeróbicas
(hipoxia en músculo en contracción vigorosa) o aeróbicas (retina,
cerebro, eritrocitos)
3. Fermentación alcohólica: En algunos tejidos vegetales, invertebrados,
protistas y otros microorganismos anaerobios. Productos finales son
etanol y CO2
Anabolismo:
Provee esqueleto de C para diversas reacciones de síntesis

10. Datos energéticos:
•Formación de ATP acoplada a glucólisis
(1) Glucosa + 2 NAD+ 2 piruvato + 2 NADH + 2 H+
(2) 2 ADP + 2Pi 2 ATP + 2 H2O
•Energía que permanece en piruvato:
Oxidación completa Glu CO2 y H2O
Glucólisis: Glu 2 piruvato
∆G°’= -2, 840 kJ/mol
∆G°’= -146 kJ/mol
5.2% energía total liberada
∆G°’= -146 kJ/mol
∆G°’= 2(30.5)=61 kJ/mol
∆G°’total= -85 kJ/mol
94.8% energía permanece en
piruvato

11. Importancia de los intermediarios fosforilados
1. Los grupos fosfato se ionizan a pH 7, adquiriendo una carga
negativa que les impide atravesar libremente la membrana
plasmática. No se requiere entonces mayor gasto energético
para retenerlos dentro de la célula
2. Los grupos fosforilo son componentes esenciales en la
conservación enzimática de la energía metabólica.
3. La energía de enlace que resulta de la unión de grupos
fosfato al sitio activo de una enzima provoca la disminución de
la barrera de de activación e incrrementa la especificidad de las
reacciones enzimáticas.

12. Los intermediarios son canalizados entre enzimas glicolíticas

13. Destino del piruvato bajo condiciones aeróbias y anaerobias
NAD+ es aceptor de electrones, sin él no puede continuar la oxidación
En condiciones aerobias el NAD+ se regenera durante la
fosforilación oxidativa

14. En condiciones anaerobias: el NADH transfiere sus electrones a otros
aceptores y se producen productos finales reducidos como lactato y etanol
Piruvato: aceptor final de electrones en
la fermentación láctica
Glucosa
2 Piruvato 2
Lactato
2 NAD+
2 NADH
Aplicaciones: producción de queso o yogourt
Microorganismos fermentadores: lactobacilos y estreptococos

15. Ciclo de Cori:
En condiciones de
hipoxia

16. Etanol es el producto reducido en la fermentación alcohólica
*En microorganismos fermentadores (ej: levadura)
*

17. TTP (tiamin pirofosfato): Coenzima derivada de vitamina B1

18. QUE BACTERIA FERMENTA
ALMIDON PARA FORMAR
BUTANOL Y ACETONA?

19. Cuantos ATPs en total se ganan
en la fermentación láctica y
alcohólica?

20. Otras vías que alimentan la glucólisis

21. Glucógeno y almidón son degradados por fosforólisis

22. Degradación de glucógeno por
enzimas desramificantes
Continúa…
Glucosa 1-
fosfato
Glucosa 6-
fosfatoFosfoglucomutasa

23. Otros monosacáridos entran la vía glicolítica en varios puntos
Fructosa: fosforilada por hexoquinasa en intestino delgado de vertebrados.
Via principal de entrada a glucólisis en músculos y riñón.
Fructosa en hígado: fosforilada por fructoquinasa, seguido por ruptura
enzimática a gliceraldehído y dihidroxiacetona fosfato

24. Galactosa
Su deficiencia es la causa de la
galactosemia humana

25. Los polisacáridos y disacáridos de la dieta son hidrolizados a monosacáridos
•Digestion de almidón: en boca (a-amilasa), luego en intestino delgado
(amilasa pancreatica) que produce principalmente maltosa y dextrinas.
•Digestión de glicógeno: misma vía.
•En intestino delgado: microvellosidades que aumentan la superficie de
absorción, contienen enzimas que degradan maltosa y dextrinas.
•Disacáridos deben ser hidrolizados a monosacáridos por enzimas ligadas
a las células epiteliales del intestino antes de poder entrar a ellas
Lactosa D-galactosa D-glucosa+
Lactasa

26. La glucólisis está sujeta a una regulación estricta
•Efecto Pasteur: el consumo de glucosa bajo condiciones anaerobias es
mucho mas alto que en condiciones aerobias
•Explicación bioquímica: la cantidad de ATP producida en la glucólisis
bajo condiciones anaerobias (2 moléculas de ATP/glucosa) es mucho
menor que la cantidad de ATP producida bajo condiciones aerobias (30 o
32 moléculas de ATP/glucosa). Por ello, se deben consumir alrededor de
18 veces mas de glucosa bajo anaerobiosis para obtener la misma
cantidad de ATP
•Objetivo de la regulación del paso de glucosa hacia la glucólisis:
mantener los niveles de ATP constantes, así como el de los
intermediarios glicolíticos que sirven como precursores biosintéticos.
En glucólisis se regula por medio de dos enzimas alostéricas: PFK-1 y
piruvato quinasa.

27. Cambios fisiológicos:
actividad muscular
Cambio de
patrones
metabólicos
Cambio del flujo
de carbohidratos
(reservas o
fuentes
externas) a la
glucólisis
[ATP ]
constante
Como?
Regulación de enzimas
clave (músculo e
hígado)
Disponibilidad de O2
Ingesta de carbohidratos

28. *Flujo de glucosa hacia
glucólisis es regulado
segundo a segundo por
modificación alostérica de
enzimas glicolíticas clave
La glucólisis
está sujeta a una
regulación
estricta
Señales: fluctuaciones
en las concentraciones
de metabolitos clave
que reflejan el balance
celular entre la
producción de ATP y su
consumo.
Hexoquinasa/
glucoquinasa
*Fosfofructoquinasa
Piruvatoquinasa
Glucógeno fosforilasa

29. Principios generales de la regulación de vías metabólicas
Enzimas reguladoras: funcionan
como válvulas, por lo que la velocidad
de la vía depende de su actividad
Características
•Catalizan la reacción
limitante de la vía
•Reacciones limitantes son
exergónicas (irreversibles)
•Blanco de la regulación
metabólica
•Localizadas en puntos críticos
de la vía metabólica
•Regulación de enzimas
alostéricas es el nivel
primario de regulación del
metabolismo celular
La regulación de
las enzimas
alostéricas está
dado por
moduladores
alostéricos o por
hormonas

30. Regulación en vías comunes de anabolismo y catabolismo
A
B
C
D
Catabolism
o
Anabolismo
Reacción reversible,
común a ambas
vías
En vías pareadas anabólicas-catabólicas
•Hay enzimas comunes (reacciones reversibles)
•Estrategia de control: se emplea al menos una reacción
catabólica diferente a la usada en el paso homólogo en la vía
anabólica. Este paso es catalizado por enzimas diferentes:
Puntos de regulacion en donde la reacción es enzima-limitante
e irreversible
Ventaja:
Se produce una regulación separada del flujo de la vía en cada
dirección, evitando los ”ciclos futiles”
El mismo metabolito que
enciende una via, apaga la
otra simultaneamente!!!!

31. Ejemplo: glucólisis y gluconeogénesis
Para evitar ciclos futiles, hay un control alostérico
recíproco
Fructosa 2,6-bifosfato Fructosa
2,6-bifosfato
Glucagón: hormona liberada por el páncreas
para dar la señal de glucosa sanguínea baja
Niveles de fructosa 2,6 bifosfato en hígado glucólisis
gluconeogéne
sisLiberación de
glucosa a la sangre
El mismo metabolito
que enciende una
via, apaga la otra
simultaneamente!!!!

32. La fosfofructoquinasa-1 está bajo una regulación alostérica compleja

33. La hexoquinasa es inhibida alostéricamente por su producto
Isozimas: proteínas diferentes que catalizan la misma reacción
Hexoquinasa (en hígado): glucoquinasa
Hexoquinasa músculo : 1/2 saturación = 0.1mM
Glucoquinasa es inhibida por fructosa 6-fosfato!!!!
Glucoquinasa hígado: 1/2 saturación =10 mM

34. Cuál será la principal
consecuencia biológica de
la diferencia de afinidad de
las isozimas por el
sustrato?
Explíquelo utilizando el
ejemplo de hexoquinasa y
glucoquinasa

35. La piruvato quinasa es inhibida por ATP
ATP, acetil CoA, acidos grasos de cadena
larga

36. La glucógeno fosforilasa es regulada alostérica y hormonalmente
Glucógeno fosforilasa
funciona como un sensor de
glucosa en el hígado
glucagón
epinefrina

37. Regulación del metabolismo de la glucosa: diferente en el músculo
y en el hígado
Objetivos:
Músculo: producción de ATP
Hígado:
Mantener nivel de glucosa sanguínea constante
Producir y exportar glucosa a tejidos, dependiendo de la demanda
Importar y almacenar glucosa cuando hay exceso en la
dieta

38. La diabetes es un defecto en la producción de la insulina o en su acción
Diabetes mellitus:
Formas clínicas más comunes:
•Diabetes mellitus insulino-dependiente (tipo I) o
juvenil
•Diabetes mellitus no dependiente de insulina (tipo II) o del
adulto
•Causada por una deficiencia en la secreción o en la acción de la insulina.
•Grupo de enfermedades en las que la actividad reguladora de la insulina es
defectuosa.

39. Diabetes mellitus insulino-dependiente (tipo I):
•Aparece en edad temprana y se vuelve severa
•Requiere terapia de insulina para mantener el balance entre ingesta de
glucosa y su utilización
Diabetes mellitus no dependiente de insulina (tipo II):
•Se desarrolla mas tarde en la vida. No es tan severa, se desarrolla
gradualmente y a veces puede pasar desapercibida
•Puede controlarse con la dieta
•Pacientes obesos, con diabetes moderada, tienen una tolerancia a la glucosa
casi normal, pero se alcanza a costa de secretar niveles de insulina muy altos.
La secreción de insulina es tardía en comparación con individuos normales
•El número de receptores para la insulina en las membranas de las células
de personas obesas con intolerancia a la glucosa es bajo. Por ello son
refractarios a la acción de la insulina

40. Receptor de la insulina

41. VIA DE LA PENTOSA FOSFATO Ó VIA DEL FOSFOGLUCONATO
Reacciones
oxidativas

42. Productos finales:
•Acarreador químico de poder reductor, usado casi universalmente
como reductor en las vías anabólicas. Sirve para reducir enlaces
dobles y grupos carbonilos en los intermediarios de los procesos
sintéticos.
•En mamíferos es especialmente importante en tejidos que sintetizan
activamente ácidos grasos y esteroides (glándula mamaria, corteza
adrenal, hígado y tejido adiposo). Tejidos que no sintetizan ácidos
grasos (ej: tejido muscular) usualmente no tienen la vía de la pentosa
fosfato
1. NADPH:
2. Pentosas (especialmente D-ribosa-5-fosfato):
•Biosíntesis de ácidos nucléicos (acelerado en tejidos en crecimiento o
regeneración, tumores)

43. VIA DE LA PENTOSA FOSFATO Ó VIA DEL FOSFOGLUCONATO
Reacciones no
oxidativas
Producto final: convertir 6 pentosas (5C) en 5 hexosas (6C),
producción de NADPH en tejidos que no requieren ribosa- 5 fosfato
•En eritrocitos el NADPH producido en la vía oxidativa es esencial para
proteger a las células del daño oxidativo