GLUCOLISISglicos dulce; lisis-romper = romper algo dulce

LA GLUCOSA COMO FUENTE DE ENERGIA.La sntesis y utilizacin de la glucosa, el combustible principal de la mayora de los organismos, son el centro de cualquier exposicin sobre el metabolismo de los hidratos de carbono.

Cuando las reservas de energa celular son bajas, la glucosa se degrada en la ruta glucolitica.

El glucgeno, una forma de almacenamiento de glucosa se sintetiza por glucognesis cuando la concentracin es alta, almacenndose en hgado y msculo.

La glucosa puede tambin sintetizarse a partir de precursores distintos de los hidratos de carbono por medio de reacciones denominadas gluconeognesis.

HISTORIAHace 500 aos, clebre holands Antoine van Leewenhoek describi la existencia de la clula.

Louis Pasteur descubrio en 1856 la fermentacion alcoholica (cerveza, vino, pan)

Hasta finales del siglo XIX, era universalmente aceptado el vitalismo.

En el verano de 1896, esta doctrina fue desacreditada por M Hahn, un cientfico alemn, trataba de separar protenas de la levadura en un mortero con arena muy fina y tierra de diatomeas.

Hans Buchner le sugiri agregar sacarosa.

El experimento lo realiz Eduard Buchner y concluy que la fermentacin, el proceso descrito por Louis Pasteur como la vida sin aire, estaba ocurriendo.

La hiptesis de Buchner consisti en que la fermentacin resulta de la actividad de una enzima, que el llam zimasa.

Buchner gan el premio Nobel en 1907.

Harden/Young - 1905 Fosfato estimula la fermentacion de glucosa.

Las reacciones individuales de la glucolisis se descubrieron en 1930-1940, por Embden, Meyerhof y Jakub Parnas. Se llama tambien: ruta de Embden-Meyerhof.

En 1941, Fritz Lipman y Herman Kalkar descubrieron las funciones de los compuestos de alta energa como el ATP en el metabolismo intermedio.

VIAS METBOLICAS DE LOS CARBOHIDRATOSGlucolisis anaerobiaGlucolisis aerobiaVia de las pentosas fosfatoVia del acido D-glucoronico.GluconeogeneisGlucogenosintesis y glucogenolisis

GLUCOLISIS.Es un conjunto de reacciones que tienen lugar en todas las clulas.Es la etapa inicial en el proceso de la degradacin de la glucosaFue la primera va de las clulas primitivas durante la Tierra pre-eucariota.Durante la gluclisis, se captura una cantidad pequea de energa al convertirse una molcula de glucosa en dos molculas de piruvato.

Aerobia: Cuando hay suficiente oxigeno y las necesidades energticas celulares no estn satisfechas, el carboxilado oxidado y se une a la coenzima A (CoA) para formar acetil-CoA, cuyo radical acetilo es oxidado y convertido en H2=, CO2 y energa en el ciclo de Krebs.Anaerobia: Cuando hay dficit de oxigeno. El piruvato se reduce y se convierte en lactato

IMPORTANCIA BIOMEDICALa glucolisis es la va principal tanto para el metabolismo de la glucosa como para el metabolismo de fructosa, galactosa y otros carbohidratos derivados de la dieta. La capacidad de la glucolisis para proveer ATP en ausencia de oxigeno permite un alto rendimiento en el funcionamiento del musculo esqueltico.Las enfermedades en las que hay deficiencia de enzimas para la glucolisis se consideran como anemias hemolticas, o si la deficiencia afecta al musculo esqueltico como fatiga.

RUTA GLUCOLITICAGlucosa-PiruvatoD-Glucosa+ 2 ADP+ 2 Pi+ 2 NAD 2 piruvato+ 2 ATP +2 NADH + 2H+ +2H20

Glucosa-LactatoGlucosa+ 2 ADP+ Pi 2 Lactato +2 ATP +2H20

GLUCOLISIS ANAEROBIA

REACCIONES DE LA GLUCOLISISLa glucolisis consta de 11 reacciones que tienen lugar en dos fases1. Formacin de triosas: La glucosa se fosforila dos veces y se fracciona para formar dos molculas de gliceraldehdo 3-fosfato2. Sntesis de ATP a partir de las triosas fosforiladas: el gliceraldehdo 3-fosfato es transformado a piruvato, produciendo 4 molculas de ATP y dos de NADH

(GLU-1) Sntesis de glucosa 6-fosfato(GLU-2) Conversin de glucosa 6-fosfato a fructosa 6-fosfato(GLU-3) Fosforilacin de la fructosa 6-fosfato(GLU-4 )Escisin de la fructosa 1,3-bisfosfato(GLU-5) Interconversin del gliceraldehdo 3-fosfato y la dihidroxiacetona fosfato(GLU-6) Oxidacin del gliceraldehdo 3-fosfato (GLU-7) Transferencia del grupo fosforilo(GLU-8) Interconversin del 3-fosfoglicerato y 2-fosfoglicerato(GLU-9) Deshidratacin del 2-fosfoglicerato(GLU-10) Sntesis de piruvato.(GLU-11) Conversion de piruvato a lactato.

1.Sntesis de glucosa 6-fosfatoLa glucosa entra a la glucolisis por fosforilacin a glucosa 6-fosfato.Mediante enzimas denominadas hexocinasas (A-D) y un isoenzima de alta Km Glucocinasa Se utiliza el cosustrato ATP como donador de fosfato. Se encuentra en complejo ATP-Mg++

La fosforilacin impide el transporte de la glucosa fuera de la clula y aumenta la reactividad del oxgeno en el enlace ester fosfato

2. Conversin de glucosa 6-fosfato a fructosa 6-fosfatoLa glucosa 6-fosfato se transforma en fructosa 6-fosfato por medio de la fosfohexosa isomerasa o fosfoglucoisomerasa , que efecta una isomerizacin de aldosacetosa.

3. Fosforilacin de la fructosa 6-fosfatoLa fosfofructocinasa 1 (PFK-1) cataliza de forma irreversible la fosforilacin de la fructosa 6-fosfato para formar fructosa 1,6-bisfosfato.Requiere de la inversin de una molcula de ATP como agente fosforilante, formando ADP

4. Escisin de la fructosa 1,3-bisfosfatoEscisin de la fructosa 1,6-bisfosfato en dos molculas de tres carbonos: gliceraldehdo 3-fosfato (G-3-P) y fosfato de dihidroxiacetona (DHAP). Mediante la aldolasa y su escisin aldlica.

5. Interconversin del gliceraldehdo 3-fosfato y la dihidroxiacetona fosfatoPara evitar la perdida de la DHAP; la triosa fosfato isomerasa interconvierte el DHAP en G-3-PLa molcula original de glucosa ha dado 2 moleculas de gliceraldehdo 3-fosfato.

6. Oxidacin del gliceraldehdo 3-fosfato El G-3-P es oxidado y fosforilado hasta formar 1,3 bisfosfoglicerato.A travs del gliceraldehdo 3-fosfato deshidrogenasa (tetrmero formado por cuatro subunidades con grupos SH). Cada grupo posee un lugar de unin para el G-3-P y otro para NAD.

Se forma un enlace tiol-ester; se transfiere al NAD+ un ion H+El ster de tiol experimenta una fosforolisis, agregando Pi ,formando finalmente 1,3-bisfofsfoglicerato.

7. Transferencia del grupo fosforiloEsta reaccin catalizada con fosfoglicerato cinasa, se transfiere un grupo fosfato de alta energa desde el 1,3-bisfosfatoglicerato a un ADP, formando un ATP y 3-fosfoglicerato.Puesto que cada molcula de glucosa forma dos fosfatos de triosa, se obtiene una produccin de 2 ATP

8.Interconversin del 3-fosfoglicerato y 2-fosfogliceratoLa fosfoglicerato mutasa cataliza la conversin del glicerato 3-fosfato a glicerato 2-fosfato.A travs de un ciclo de adicin/eliminacin en dos pasos, siendo un producto intermediario el 2,3 bisfosfoglicerato.

9. Deshidratacin del 2-fosfogliceratoLa enolasa cataliza el paso posterior en el que hay deshidratacin del 2-fosfoglicerato para formar fosfoenolpiruvato(PEP).La enolasa depende de la presencia de Mg++ o Mn++

10. Sntesis de PiruvatoLa piruvato cinasa transfiere el fosfato del fosfoenolpiruvato a un ADP. Formando nuevamente 2 molculas de ATP por cada molcula de glucosa oxidada.

11.Destino del piruvatoAnaerobia: La glucolisis muscular anaerobia produce lactato a travs de un proceso de reduccin, donde el NADH reduce a lactato el piruvato donde el catalizador es el lactato deshidrogenasa.Aerobia: Las mitocondrias captan piruvato y despus de su conversin a Acetil-CoA se oxida a Co2 y NADH en el ciclo del acido ctrico

REGULACION DE LA GLUCOLISISUno de los propsito de la vida glucolitica es la produccin de ATP, lo que hace necesario que la va sea continua y precisamente regulada para mantener en equilibrio el metabolismo energtico.Esta regulacin se realiza de dos maneras: controlando la velocidad de conversin de la glucosa a lactato y reguilando la cantidad de glucogeno que es transformado a glucosa libre.

La mayor parte de las reacciones de la glucolisis son reversibles, pero tres son exergnicas y por tanto se consideran irreversibles fisiolgicamente.Estas reacciones cuyos catalizadores son:Hexocinasa y Glucocinasa.FosfofructocinasaPiruvato cinasason los sitios principales de regulacion de glucolisis.Las clulas que son capaces de gluconeognesis tienen enzimas diferentes para revertir estas reaccionesGlucosa 6-fosfatasaFructosa 1,6-bisfosfatasaPiruvato carboxilasa y fosfoenolpiruvato carbocinasa

Regulacin por la fosfofructocinasa.La principal reaccin que controla el flujo de glucosa por la glucolisis es la reaccin GLU-3, catalizada por la fosfofructocinasaInhibida por el ATP y el citrato, ciclo de Krebs y activada por el AMP y ADP y la fructosa 3,6 bisfosfato, lo que da lugar a un punto delicadamente sensible al estado de balance energtico de la clula, definido como el cociente del par ATP/ADP. Cuando aumenta la concentracin de la fructosa 2,6 bisfosfato, ADP o AMP, la enzima se reactiva disminuyendo la concentracin de fructosa 6-fosfato y de glucosa 6-fosfato.

ENERGETICA DE LA GLUCOLISISSi se quema glucosa en una bomba calormetra, se obtienen 686 kcal por mol. Cuando se convierte la glucosa en dos molculas de lactado se liberan 47kcal.Como la formacin de un mol de ATP a partir de ADP y Pi implica el almacenamiento de 7.5 kcal se captan en total 15kcal; en relacin con las 47 kcal liberadas, la eficacia es de 30%, siendo liberado el resto de la energa en forma de calor.

GLICOLISIS DE OTROS MONOSACARIDOSEl metabolismo de la fructosa es esencialmente hepatico, comenzando con una fructoquinasa especifica que la convierte en fructosa 1-fosfofato.,. Este intermedio no es sustrato de la fosfofructoquinasa glucolitica, pero si lo es de la aldosa 2 heptica, que escinde la molecula en dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehido, que mediante su quinasa especifica se convierte en G-3-P.

En cuanto a la galactosa, se transforma en el hepatocito en galactosa-1fosfato mediante una galactoquinasa, este derivado fosforilido, con el concurso de la UDP glucosa y de la enzima galactosa-fosfato uridiltransferasa, da lugar a UDP-galactosa y glucosa-1-fosfato, integrable en la glucolisis mediante la fosfoglucomutasa transformandola a glucosa-6-fosfato.

Complejo mitocondrialSi existen mitocondrias y acceso al oxigeno, en las mismas clulas donde ha tenido lugar la glicolisis anaerobia citoplasmtica, el proceso de degradacin puede continuar hasta su catabolismo total a dixido de carbono y agua.

En mamferos existe, ligado a la membrana interna mitocondrial, u complejo enzimtico, el complejo piruvato deshidrogenasa, que cataliza la descarboxilacion oxidativa del piruvato intramitocondrial.

El complejo piruvato deshidrogenasa forma agregados moleculares de varias decenas de subunidades que, en mamferos poseen pesos moleculares altos, entre 7 y 8.5x10^6.El proceso global es muy exergonicas, por lo que la conversin del piruvato en acetil COA podemos considerarla prcticamente irreversibleEl complejo piruvato deshidrogenasa produce NADH mitocondrial, lo que equivale a cinco ATP por cada glucosa. Por tanto, recordando que cada Acetil COA supona 10 ATP y que en la glucolisis anaerobia se obtena 2 ATP y dos NADH, ello significara un rendimiento global de la glucosa 30 o 32 ATP (dependiendo de la lanzadera mitocondrial usada para los NADH citosolicos).

DESTINOS METABOLICOS DEL PIRUVATO.El destino del piruvato depende de las condiciones aerobias o anaerobias existentes y de las caractersticas de las clulas dondes se produce o a las que llega.En algunos organismos producen complejos enzimticos distintos.Ej. Levaduras vnicas: el priuvato descarboxilasa, dependiente de tiamina, produce acetaldehdo y Co2 , el acetaldehdo es reducido a etanol mediante la alcohol deshidrogenasa.En los humanos el acetaldehdo es deshidrogenado para formar acetato.

Abreviaturas comunesADP: Adenosin 5 difosfatoATP: Adenosin 5 trifosfatoCoA: Coenzima APi: Fosforo inorgnicoNAD: nicotinamida adenina dinucletido (forma oxidada)NADH: nicotinamida adenina dinucletido (forma reducida)NADP: nicotinamida adenina dinucletido fosfato (forma oxidada)NADPH: nicotinamida adenina dinucletido fosfato (forma reducida)

BIBLIOGRAFIA.Bioqiuimica y biologia molecular para ciencias de la salud, mcgraw hill, lLzano, Galindo, et all,2da edicion 2000, espaaBioquimica de Laguna, Laguna,Pia et all, manual moderno, edicion 6, 2009, MxicoBioquimica de Laguna,1990 Laguna,Pia, et all, MexicoBioquimica, la base molecular de la vida. Mckee, 3ra edicion, mcgraw hill,2003 espaa

Partiendo de la glucosa o de otros monosacaridos, una serie de enzimas glicoliticas citoplasmaticas, metiande intermedios fosforlidaso y en condicienes anaerobias, producen poruvato o lactao, ademas de una cntidad limitada de ATP a partir de ADP y fosfato.En las celulas eucariotas, el porivato producido en condiciones anaerobias seintroduce en las mitocondrias y , tras su convreersion en acetil COA, alimenta el ciclo de los acidos tricarboxiclicos. El xoigen iondirectamente, facilita su oxidacion hasta dioxido de carbono con una importante produccion de ATP por medio de las fosforilacion oxidativa. En celulas con pocas o ninguna mitocontfia, esta via es poco o nada relevanteEs otra via catabolica alternativa, anaerobia y citoplasmatica que produce el NADPH necesario para biosintesis de acidos grasos y esteroides. Por esta razon, es especialmente activa en los organos y tejidos en que tal sintesis tiene lugar. Ademas esta via permite la convesion de hexosas y pentosas, entre ellas la D-ribosa, impresindible para la biosintesis de nucleotidos y acidos nucleicos.Comienza con la glucosa 1-fosfato, cuando se combina con la via de las pentosas fosfato, puede constituir otro camino catabolico citoplasmatico productor de equivalentes de reduccion, aunque su papel principal radica en que prpoprciona intermedios par ala sintesis de metabolitos importantes como el acido ascorbico, las hesoaminas o el acido glucoronico.Tiene lugar fundamentalmente en los hepatocistos. La ruta consiste en la obtencio de glucosa a partir de otros metabolitos y e s esencial para regular la glucemia. Ambos procedimientos citoplasmaticos, importantes en celulas hepaticas y musculares, son contrapuests entre si, pero utilizan rutas enzimatica diferentesPi=fosfato inorgnicoBuscar formula del piruvatoExisten autores que dividen en 3 fases1-45-78-11 ya que hasta la 8, no se a producido una ganancia neta de energia.Existes 4 enzimas hexocinasas en los animales (A-D) localizadas en el higadoLa glucosinasa requiere de concentraciones mayores para su actividad optima 10mMLa PFK es inhibida por concentraciones altas de ATP y citrato, indicadores de que la carga energetica es elevada.El AMP es un activador de la PFK1. La concentraciond e AMP aumenta cuando la carga energetica es baja.En las escisiones aldolicas se da como producto una cetona y un aldehido.El porcentaje de hexosas que son trasnformadas es aproximadamente el 10-11%, siendo lo restante no metabolizado.En la escicion el 96% son la forma cetosa (DHP) y el 4% (G-3-P)

Solo el G-3-P es utilizable en la glicolisis. En la escicion el 96% son la forma cetosa (DHP) y el 4% (G-3-P)La toxicidad del arseinico se debe a la competencia del arsenato con el fosfato inorganico Pi en lar reacciones para formar 1-arseo-fosfoglicerato, el cual se hidroliza de forma espontaea a 3-fosfoglicerato sin generar ATP.El glicerato 3-fosfato tiene un potencial bajo de transferencia del grupo fosforlio. Como tal es mal candidato para la sintesis posterior de ATP.El PEP es un compuesto de laata energia, el PEP puede existir en forma enol y ceto, el equilibrio quimico favorece la forma ceto, que es ms estable; sin embargo al forma enol es un compuesto mde ,as alta energia. AL generarse el PEP, lael piruvato es bloqueado en la forma enol por el fosfato del carbono 2 queevita la tranzicion (tautomerizacion) a la forma ceto ms estable.a) Cuando en la celula aumenta el ATP y el citrato, se inhibe la fosfofructocinas acumulandose fructosa 6-fosfato y glucosa 6-fosfato,con lo que disminuye la actividad de la via glucolitila.b) el resultado es el aumento de la entrada de sustratos a la via glucoliticaCOMPLEJO MITOCONDRIAL Y