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METABOLISMO DE
CARBOHIDRATOS
IQ LAURA SOFIA RAMIREZ WILCHES
CONTENIDO
 GLUCOLISIS
 GLUCONEOGÉNESIS
 METABOLISMO DEL GLUCÓGENO
 RUTA DE LAS PENTOSAS FOSFATOS
GLUCOLISIS
GLUCOLISIS
La Glúcolisis es una ruta de 10
pasos que convierte una molécula
de glucosa en 2 moléculas de
Piruvato, generando 2 moléculas de
ATP.
Estas 10 reacciones se dan en dos
fases:
• Una fase de inversión de
energía
• Una fase de Generación de
energía
1. Se sintetizan azúcares
fosfato a costa de 2
equivalente de ATP (que se
convierte a ADP) y el
sustrato de hexosa se
desdodla a azucares de 3
carbonos
1. Las dos triosas se convierten
en compuestos de gran
energía transfiriendo 4
moles de fosfato al ADP
formando 4 ATP
REACCIONES DE LA GLUCOLISIS
Reacción 1: Primera Inversión de ATP
 Se fosforila la glucosa dependiente del ATP,
catalizada por la hexoquinasa
 La reacción es un ataque nucleofilo del –OH del C6
de la glucosa, sobre el fosfato electrofilo del ATP.
Reacción 2: Isomerización de la Glucosa-
6-fosfato
 Esta reacción es catalizada por la glucosa-6-fosfato
isomerasa (fosfoglucoisomerasa)
 Es una isomerización reversible de la aldosa (G6P) a la
correspondiente cetosa (F6P: fructosa-6-fosfato)
Reacción 3: Segunda Inversión de ATP
 Ocurre una segunda fosforilación dependiente de
ATP, catalizada por fosfofructoquinasa; para
producir FBP (Fructosa-1,6-Bifosfato)
 Es también una sustitución nucleófila, como la
reacción 1.
Reacción 4: Fragmentación en dos Triosa
Fosfatos
 Ocurre la ruptura del azúcar al que hace referencia el
término glucólisis; en dos intermedios de 3 carbonos
(gliceraldehido-3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato
(DHAP))
 Es catalizada por la Fructosa-1,6-bisfosfato aldolasa
(proteína tetramérica)
Reacción 5: Isomerización de la
Dihidroxiacetona fosfato
 Convierte el DHAP en G3P (gliceraldehido-3-
fosfato) catalizado por la triosa fosfato isomerasa.
 Hasta aquí se han gastado dos ATP y se ha
convertido una hexosa en dos triosas fosforadas
Reacción 6: Generación del primer
compuesto de energía elevada
 Se forma el primer intermedio de potencial de
transferencia de fosfato elevado; catalizado por la
gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa
 Reacción de redox, donde se oxidan 2 electrones del
carbonilo a carboxilo.
Reacción 7: Primera fosforilación a nivel
de sustrato
 Se transfiere un grupo acilfosfato al ADP para
formar ATP, catalizada por la fosfoglicerato
quinasa
 Hasta aquí el rendimiento de ATP es cero
Reacción 8: Preparación de la síntesis del
siguiente compuesto de energía elevada
 Ocurre la isomerización del 3-fosfoglicerato al 2-
fosfoglicerato, catalizado por la fosfoglicerato mutasa
 Se forma un residuo de fosfohistidina de la enzima en
el lugar activo
Reacción 9: síntesis del segundo
compuesto de energía elevada
 Se genera fosfoenolpiruvato (PEP), que participa en
la segunda reacción de fosforilación a nivel de
sustrato.
Reacción 10: Segunda fosforilación a
nivel de sustrato
 Se transfiere el grupo fosforilo del fosfoenolpiruvato al
ADP para formar ATP catalizada por la piruvato
quinasa
 La enzima piruvato quinasa (PK) puede presentar
isoenzimas en los organismos, que actuan de forma
similar (PK-L, PK-R, PK-M1, PK-M2)
DESTINOS DEL PIRUVATO
 Ciclo del ácido citrico
 Fermentación ácida
(acetica, propinoica)
 Fermentación
homolactica
 Fermentación
alcoholica
GLUCONEOGÉNESIS
GLUCONEOGÉNESIS
 Es el proceso de síntesis de glucosa a partir de
sustratos que no son hidratos de carbono.
 Se parece a la glucolisis de forma inversa, con la
diferencia que las enzimas utilizadas son diferentes
 El cerebro y el sistema nerviosos central necesitan
glucosa como fuente principal de energía
 Sus principales fuentes de sustrato son: el lactato
(musculo esquelético y eritrocitos), aminoácidos (de las
proteínas que comemos o degradación de estas);
propionato (degradación de ácidos grasos) y glicerol
(degradación de lípidos)
 Ocurre en el citosol de la
células (fluido intracelular)
 Se produce principalmente en
el hígado y en la corteza
renal
 Difiere en tres pasos
controlados por los ciclos de
sustrato respecto a la
glucolisis
Reacciones de la glucolisis y la gluconeogénesis
BYPASS 1: Conversión de piruvato en
fosfoenlopiruvato
 Comienza en la mitocondria, mediante dos reacciones
catalizadas por la piruvato carboxilasa (requiere de
acetilCoA como activador alosterico) y la PEPCK
 El oxalacetato sale al citosol y ocurre el resto de la
reacción (PEPCK)
 En el citosol la reacción es catalizada por la
Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEPCK)
 Las células eucariotas presentan dos isoenzimas del
a PEPCK: la citosolica y la mitocondrial
 Reacción general para evitar la piruvato quinasa
BYPASS 2: Conversión de la fructosa 1,6- Bisfosfato a
fructosa-6-fosfato
 Es una reacción hidrolítica catalizada por la
fructosa 1,6-bisfosfatasa
 La enzima requiere de Mg+2 para su actividad
BYPASS 3: Conversión de glucosa-6-fostato en
glucosa
 Ocurre por hidrolisis catalizada por la glucosa-6
fosfatasa, ya que por medio de la enzima
glucoquinasa, no es posible por la transferencia de
fosfato del ATP.
 También requiere de Mg+2 que se encuentra en la
membrana del retículo endoplasmatico
SUSTRATOS DE LA GLUCONEOGENÉSIS
 LACTATO:
Se produce en los músculos cuando se efectúa
actividad física, cuando se reduce el piruvato a
lactato. Su acumulación limita la capacidad física.
Entra en el hígado y se reoxida a piruvato por la
LDH hepática.
Ocurre la gluconeogénesis y la glucosa entra al
torrente sanguineo donde llega hasta los musculos
nuevamente para aumentar las reservas de
glucogeno. (Ciclo de Cori)
CICLO DE CORI
 AMINOÁCIDOS:
Se pueden convertir en glucosa a partir de las rutas
de degradación que generan intermedios de ácido
cítrico, que se pueden convertir en oxalacetatos.
Cuando no se ingieren suficientes carbohidratos, los
niveles de azúcar en la sangre se mantienen a partir
del catabolismo de las proteínas musculares.
La leucina y la lisina no son aminoácidos precursores
de glucosa (no son gluconeogénicos)
 GLICEROL:
Los ácidos grasos de cadena impar sufren b-
oxidación para formar Acetil-CoA que puede ser
fosforilado para formar oxalacetato y entrar al ciclo
de la gluconeogenésis.
 PROPIONATO:
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produce por degradación de aminoácidos o lípidos,
que se convierte en succinilCoA y posteriormente a
oxalacetato, para entrar en la gluconeogénesis.
UTILIZACIÓN DE OTROS SUTRATOS EN LA
RUTA GLUCOLÍTICA
CONSULTA
 ¿Cuáles son los mecanismos de reacción que ocurren
en los monosacáridos, disacáridos, polisacáridos y
grasas (glicerol)? Explique cada uno de ellos
detalladamente.
METABOLISMO DEL GLUCOGENO
GLUCOGENO
 Es un polisacárido formado por glucosa, de estructura
similar a la amilopectina del almidón pero de forma
mas ramificada y mayor peso molecular.
 Es la forma de almacenar la reserva de glucosa en los
seres vivos.
 Su digestión se hace mediante rupturas hidrolíticas y
fosforolíticas.
 El glucógeno es la principal fuente de energía para la
contracción musculo esquelético.
 El glucógeno hepático es fuente de glucosa sanguínea.
La hidrolisis rompe el
enlace mediante la
adición de agua
La ruptura
fosforolítica se hace
mediante la adición
de ácido fosfórico
METABOLISMO DEL GLUCOGENO
Presenta dos proceso en el organismos:
 Degradación (proceso catabólico para formar
glucosa)
 Síntesis (proceso anábolico para formar reserva de
carbohidratos en el organismo)
DEGRADACIÓN DE GLUCOGENO
(GLUCOGENÓLISIS)
 Para que se pueda utilizar (o movilizar) la energía
del glucógeno almacenado en los músculos e hígado
es necesario que se den las rupturas fosforolíticas.
(catalizadas por la glucógeno fosforilasa liberando
glucosa-1-fosfato, para los enlaces a-1-4))
Las enzimas
glucatransferasa
(permite romper
ramificaciones de
dos enlaces a-14 –
a-14) y la
glucosidasa
(permite romper los
enlace a-16)
BIOSINTESIS DEL GLUCOGENO
 El glucógeno se sintetiza en los organismos a partir
de la uridina difosfato glucosa (UDP-Glc),
catalizada por la glucógeno sintasa (Luis Leloir,
1950)
 La UDP Glc se obtiene de la glucosa sanguinea que
se forsforila por la enzima hexoquinasa, para dar
glucosa-1-fosfatoy luego la enzima UDC-glucosa
pirofosforilas se encarga de catalizar la formación
de UDP-Glucosa
RUTA DE LAS PENTOSAS
FOSFATOS
GENERALIDADES
 La ruta predominante de la glucosa en el
catabolismo es la formación de piruvato, que
posteriormente se oxida a CO2 en el ciclo del
pacido cítrico.
 La ruta de las pentosas fosfatos es una ruta
alternativa que busca:
1. Proporcionar equivalente reductores (en forma de
NADPH) para la biosíntesis reductora
2. Proporcionar ribosa-5-fosfato para la biosíntesis
de nucleótidos y ácidos nucleicos.
FASE OXIDATIVA: GENERACIÓN DE NADPH
 Es catalizada por la glucosa-fosfato
deshidrogenasa oxidando la glucosa-6-fosfato a 6-
fosfogluconolactona
 que es hidrolizada por la fosfogluconolactonasa a
6-fosfogluconato que se descarboxila
 para dar CO2, otro NAPH y ribulosa-5-fosfato
FASE NO OXIDATIVA: DESTINOS ALTERNATIVOS
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Metabolismo de carbohidratos

  • 2. CONTENIDO  GLUCOLISIS  GLUCONEOGÉNESIS  METABOLISMO DEL GLUCÓGENO  RUTA DE LAS PENTOSAS FOSFATOS
  • 4. GLUCOLISIS La Glúcolisis es una ruta de 10 pasos que convierte una molécula de glucosa en 2 moléculas de Piruvato, generando 2 moléculas de ATP. Estas 10 reacciones se dan en dos fases: • Una fase de inversión de energía • Una fase de Generación de energía
  • 5. 1. Se sintetizan azúcares fosfato a costa de 2 equivalente de ATP (que se convierte a ADP) y el sustrato de hexosa se desdodla a azucares de 3 carbonos 1. Las dos triosas se convierten en compuestos de gran energía transfiriendo 4 moles de fosfato al ADP formando 4 ATP
  • 6. REACCIONES DE LA GLUCOLISIS
  • 7.
  • 8. Reacción 1: Primera Inversión de ATP  Se fosforila la glucosa dependiente del ATP, catalizada por la hexoquinasa  La reacción es un ataque nucleofilo del –OH del C6 de la glucosa, sobre el fosfato electrofilo del ATP.
  • 9. Reacción 2: Isomerización de la Glucosa- 6-fosfato  Esta reacción es catalizada por la glucosa-6-fosfato isomerasa (fosfoglucoisomerasa)  Es una isomerización reversible de la aldosa (G6P) a la correspondiente cetosa (F6P: fructosa-6-fosfato)
  • 10. Reacción 3: Segunda Inversión de ATP  Ocurre una segunda fosforilación dependiente de ATP, catalizada por fosfofructoquinasa; para producir FBP (Fructosa-1,6-Bifosfato)  Es también una sustitución nucleófila, como la reacción 1.
  • 11. Reacción 4: Fragmentación en dos Triosa Fosfatos  Ocurre la ruptura del azúcar al que hace referencia el término glucólisis; en dos intermedios de 3 carbonos (gliceraldehido-3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato (DHAP))  Es catalizada por la Fructosa-1,6-bisfosfato aldolasa (proteína tetramérica)
  • 12.
  • 13. Reacción 5: Isomerización de la Dihidroxiacetona fosfato  Convierte el DHAP en G3P (gliceraldehido-3- fosfato) catalizado por la triosa fosfato isomerasa.  Hasta aquí se han gastado dos ATP y se ha convertido una hexosa en dos triosas fosforadas
  • 14. Reacción 6: Generación del primer compuesto de energía elevada  Se forma el primer intermedio de potencial de transferencia de fosfato elevado; catalizado por la gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa  Reacción de redox, donde se oxidan 2 electrones del carbonilo a carboxilo.
  • 15.
  • 16. Reacción 7: Primera fosforilación a nivel de sustrato  Se transfiere un grupo acilfosfato al ADP para formar ATP, catalizada por la fosfoglicerato quinasa  Hasta aquí el rendimiento de ATP es cero
  • 17. Reacción 8: Preparación de la síntesis del siguiente compuesto de energía elevada  Ocurre la isomerización del 3-fosfoglicerato al 2- fosfoglicerato, catalizado por la fosfoglicerato mutasa  Se forma un residuo de fosfohistidina de la enzima en el lugar activo
  • 18. Reacción 9: síntesis del segundo compuesto de energía elevada  Se genera fosfoenolpiruvato (PEP), que participa en la segunda reacción de fosforilación a nivel de sustrato.
  • 19. Reacción 10: Segunda fosforilación a nivel de sustrato  Se transfiere el grupo fosforilo del fosfoenolpiruvato al ADP para formar ATP catalizada por la piruvato quinasa  La enzima piruvato quinasa (PK) puede presentar isoenzimas en los organismos, que actuan de forma similar (PK-L, PK-R, PK-M1, PK-M2)
  • 20.
  • 21. DESTINOS DEL PIRUVATO  Ciclo del ácido citrico  Fermentación ácida (acetica, propinoica)  Fermentación homolactica  Fermentación alcoholica
  • 22.
  • 23.
  • 25. GLUCONEOGÉNESIS  Es el proceso de síntesis de glucosa a partir de sustratos que no son hidratos de carbono.  Se parece a la glucolisis de forma inversa, con la diferencia que las enzimas utilizadas son diferentes  El cerebro y el sistema nerviosos central necesitan glucosa como fuente principal de energía  Sus principales fuentes de sustrato son: el lactato (musculo esquelético y eritrocitos), aminoácidos (de las proteínas que comemos o degradación de estas); propionato (degradación de ácidos grasos) y glicerol (degradación de lípidos)
  • 26.  Ocurre en el citosol de la células (fluido intracelular)  Se produce principalmente en el hígado y en la corteza renal  Difiere en tres pasos controlados por los ciclos de sustrato respecto a la glucolisis
  • 27. Reacciones de la glucolisis y la gluconeogénesis
  • 28. BYPASS 1: Conversión de piruvato en fosfoenlopiruvato  Comienza en la mitocondria, mediante dos reacciones catalizadas por la piruvato carboxilasa (requiere de acetilCoA como activador alosterico) y la PEPCK  El oxalacetato sale al citosol y ocurre el resto de la reacción (PEPCK)
  • 29.  En el citosol la reacción es catalizada por la Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEPCK)  Las células eucariotas presentan dos isoenzimas del a PEPCK: la citosolica y la mitocondrial  Reacción general para evitar la piruvato quinasa
  • 30. BYPASS 2: Conversión de la fructosa 1,6- Bisfosfato a fructosa-6-fosfato  Es una reacción hidrolítica catalizada por la fructosa 1,6-bisfosfatasa  La enzima requiere de Mg+2 para su actividad
  • 31. BYPASS 3: Conversión de glucosa-6-fostato en glucosa  Ocurre por hidrolisis catalizada por la glucosa-6 fosfatasa, ya que por medio de la enzima glucoquinasa, no es posible por la transferencia de fosfato del ATP.  También requiere de Mg+2 que se encuentra en la membrana del retículo endoplasmatico
  • 32. SUSTRATOS DE LA GLUCONEOGENÉSIS  LACTATO: Se produce en los músculos cuando se efectúa actividad física, cuando se reduce el piruvato a lactato. Su acumulación limita la capacidad física. Entra en el hígado y se reoxida a piruvato por la LDH hepática. Ocurre la gluconeogénesis y la glucosa entra al torrente sanguineo donde llega hasta los musculos nuevamente para aumentar las reservas de glucogeno. (Ciclo de Cori)
  • 34.  AMINOÁCIDOS: Se pueden convertir en glucosa a partir de las rutas de degradación que generan intermedios de ácido cítrico, que se pueden convertir en oxalacetatos. Cuando no se ingieren suficientes carbohidratos, los niveles de azúcar en la sangre se mantienen a partir del catabolismo de las proteínas musculares. La leucina y la lisina no son aminoácidos precursores de glucosa (no son gluconeogénicos)
  • 35.  GLICEROL: Los ácidos grasos de cadena impar sufren b- oxidación para formar Acetil-CoA que puede ser fosforilado para formar oxalacetato y entrar al ciclo de la gluconeogenésis.  PROPIONATO: Es un acilCoA de tres carbonoso (propinolCoA) que se produce por degradación de aminoácidos o lípidos, que se convierte en succinilCoA y posteriormente a oxalacetato, para entrar en la gluconeogénesis.
  • 36. UTILIZACIÓN DE OTROS SUTRATOS EN LA RUTA GLUCOLÍTICA
  • 37. CONSULTA  ¿Cuáles son los mecanismos de reacción que ocurren en los monosacáridos, disacáridos, polisacáridos y grasas (glicerol)? Explique cada uno de ellos detalladamente.
  • 39. GLUCOGENO  Es un polisacárido formado por glucosa, de estructura similar a la amilopectina del almidón pero de forma mas ramificada y mayor peso molecular.  Es la forma de almacenar la reserva de glucosa en los seres vivos.  Su digestión se hace mediante rupturas hidrolíticas y fosforolíticas.  El glucógeno es la principal fuente de energía para la contracción musculo esquelético.  El glucógeno hepático es fuente de glucosa sanguínea.
  • 40. La hidrolisis rompe el enlace mediante la adición de agua La ruptura fosforolítica se hace mediante la adición de ácido fosfórico
  • 41. METABOLISMO DEL GLUCOGENO Presenta dos proceso en el organismos:  Degradación (proceso catabólico para formar glucosa)  Síntesis (proceso anábolico para formar reserva de carbohidratos en el organismo)
  • 42. DEGRADACIÓN DE GLUCOGENO (GLUCOGENÓLISIS)  Para que se pueda utilizar (o movilizar) la energía del glucógeno almacenado en los músculos e hígado es necesario que se den las rupturas fosforolíticas. (catalizadas por la glucógeno fosforilasa liberando glucosa-1-fosfato, para los enlaces a-1-4))
  • 43. Las enzimas glucatransferasa (permite romper ramificaciones de dos enlaces a-14 – a-14) y la glucosidasa (permite romper los enlace a-16)
  • 44. BIOSINTESIS DEL GLUCOGENO  El glucógeno se sintetiza en los organismos a partir de la uridina difosfato glucosa (UDP-Glc), catalizada por la glucógeno sintasa (Luis Leloir, 1950)  La UDP Glc se obtiene de la glucosa sanguinea que se forsforila por la enzima hexoquinasa, para dar glucosa-1-fosfatoy luego la enzima UDC-glucosa pirofosforilas se encarga de catalizar la formación de UDP-Glucosa
  • 45.
  • 46. RUTA DE LAS PENTOSAS FOSFATOS
  • 47. GENERALIDADES  La ruta predominante de la glucosa en el catabolismo es la formación de piruvato, que posteriormente se oxida a CO2 en el ciclo del pacido cítrico.  La ruta de las pentosas fosfatos es una ruta alternativa que busca: 1. Proporcionar equivalente reductores (en forma de NADPH) para la biosíntesis reductora 2. Proporcionar ribosa-5-fosfato para la biosíntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos.
  • 48.
  • 49. FASE OXIDATIVA: GENERACIÓN DE NADPH  Es catalizada por la glucosa-fosfato deshidrogenasa oxidando la glucosa-6-fosfato a 6- fosfogluconolactona  que es hidrolizada por la fosfogluconolactonasa a 6-fosfogluconato que se descarboxila  para dar CO2, otro NAPH y ribulosa-5-fosfato
  • 50.
  • 51. FASE NO OXIDATIVA: DESTINOS ALTERNATIVOS  Parte de la ribulosa-5-fosfato se convierte en ribosa-5-fosfato catalizado por la fosfopentosa isomerasa.