Esquemas de Bioquímica: Gluconeogénesis, Glucogenogénesis y Metabolismo del Galactosa

UNIVERSIDAD CATÓLICA SEDES SAPIENTIAE

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD BIOQUÍMICA FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD UNIVERSIDAI CATÓLICA SEDES SAPIENTIA

METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS

Definición de Metabolismo

Es la suma de todas las reacciones químicas que ocurren en el organismo viviente.

Comprende los diversos procesos químicos mediante los cuales un organismo vivo utiliza los alimentos para proporcionarse energía, sustancias de crecimiento y restauración.

División del Metabolismo

Se divide en:

• CATABOLISMO

  Se refiere a las secuencias de reacciones de degradación.

  Es degradante

  De índole oxidante

  Generador de energía

• ANABOLISMO

  Se refiere a las secuencias de reacciones de síntesis.

  Es sintético

  De índole reductora

  Consumidor de energía

Esquema del Metabolismo

Energy- containing nutrients

Carbohydrates

Fats

Proteins

Catabolism

CO2

H2O

NH3

ADP+HPO2

NAD+

NADP+

FAD

ATP

NADH

NADPH

FADH2

Chemical energy

Cell macromolecules

Proteins

Polysaccharides

Lipids

Nucleic acids

Anabolism

Precursor molecules

Amino acids

Sugars

Fatty acids

Nitrogenous bases

Energy- depleted end products

PROCESO DE DIGESTIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS

Órganos del Aparato Digestivo

• Boca
• Faringe
• Glándulas salivares
• Esófago
• Hígado
• Estómago
• Vesícula biliar
• Páncreas
• Intestino grueso
• Intestino delgado
• Apéndice
• Recto
• Ano

Definición y Ubicación de la Digestión

Se define como un proceso hidrolítico mediante el cual las moléculas alimenticias se fragmentan a unidades químicas mas simples que puede absorber el cuerpo.

¿Dónde se efectúa la digestión en los seres humano?

La digestión se efectúa en el aparato digestivo y la absorción tiene lugar fundamentalmente en el intestino delgado.

Digestión en la Boca

• Boca
• Faringe
• Glándulas salivares
• Esófago
• Hígado
• Estómago
• Vesícula biliar
• Páncreas
• Intestino grueso
• Intestino delgado
• Apéndice
• Recto
• Ano

EN LA BOCA

La saliva contiene una glucoproteína llamada Mucina que es la que le da la contextura viscosa y además contiene la enzima ptialina que cataliza la hidrólisis del almidón hasta la etapa de maltosa.

Como su tiempo de acción, en la boca, sobre los almidones es corto, su actividad principal tiene lugar en el estómago antes de ser inactiva por el jugo gástrico cuyo pH es aproximadamente 2.

Su acción se limita hasta nivel de dextrinas o algo de maltosa

Digestión en el Intestino Delgado

• Boca
• Faringe
• Glándulas salivares
• Esófago
• Hígado
• Estómago
• Vesícula biliar
• Páncreas
• Intestino grueso
• Intestino delgado
• Apéndice
• Recto
• Ano

EN EL INTESTINO DELGADO

El jugo pancreático contiene la enzima amilopsina similar a la ptialina, la cual rompe las dextrinas hasta maltosa.

El jugo intestinal contiene las enzimas sacarasa, lactasa y maltasa que rompen los disacáridos en sus unidades constitutivas (glucosa, fructosa y galactosa), completando así la digestión de los carbohidratos

Esquema de la Digestión de Carbohidratos

Boca

Estómago

Almidón

Ptialina

Dextrinas y Maltosa

Dextrinas y Maltosa

Amilopsina

Maltosa

1

Glucosa

Jugo intestinal

Sacarosa

Glucosa + Fructosa

Sacarasa

Jugo intestinal

Lactosa

-

Glucosa + Galactosa

Lactasa

pH =2

maltasa

RUTAS METABÓLICAS DE LOS CARBOHIDRATOS

Principales Destinos de la Glucosa en Hígado

Glucógeno

Glucogenogénesis

Glucogenólisis

Pentosas y otros azúcares

Vía de las Pentosas fosfato

Glucosa

Aminoácidos

Glucogeneogénesis

Glucolisis

Piruvato

Lactato

Acetil-CoA

Ácidos Grasos

Ciclo del Ácido Cítrico

Cadena respitatoria

Principales destinos de la glucosa en Hígado CO. + HO + ATP

Esquema General de Rutas Metabólicas

ALIMENTOS

HÍGADO

CÉLULA

Pentosas

Glucógeno

Glucógeno

METABOLITOS

1

5

4

5

4

Sangre

GALACTOSA

2

Galactosa-1-P

Fructosa-1-P

3

FRUCTOSA

GLUCOSA

Glucosa-1-P

Glucosa-6-P

Glucosa

Glucosa-6-P

6

6

10

8

8

Aminoácidos

Piruvato

Lactato

Piruvato

9]

Acetil CoA

· Ácidos Grasos

Acetil CoA

1 Digestión y absorción

2 Fosforilación

3 Ínter conversión

4 Glucogénesis o Gluconeogénesis

5 Glucogenólisis

6 Glucolisis

7 Conversión en ribosa o desoxirribosa

8 Glucolisis anaeróbica

9 Glucolisis aeróbica

10 Gluconeogénesis

CICLO DE KREBS

CO2

ATP

1

7

Glucólisis

• Glucólisis
• Glucólisis anaeróbica
• Glucogenólisis
• Gluconeogénesis
• Glucogenogénesis

Glucolisis

Es la vía metabólica encargada de oxidar la glucosa y así obtener energía para la célula.

Se realiza en todas las células del organismo, específicamente se produce en el citosol celular;

La ruta metabólica inicia con "glucosa 6 fosfato" y termina con dos moléculas de piruvato.

Glucólisis Anaeróbica

• Glucólisis
• Glucólisis anaeróbica
• Glucogenólisis
• Gluconeogénesis
• Glucogenogénesis

Glucólisis anaeróbica

Generalmente sucede en las células musculares, particularmente del músculo esquelético que se contrae vigorosamente.

El piruvato formado en la glucólisis, al no poder oxidarse más por falta de oxígeno, se reduce a lactato.

Esquema de Glucólisis Anaeróbica

Glucólisis anaeróbica

Glucosa 6-P

41

Fructosa 6-P

Glucosa

Fructosa 1,6-diP

1

Gliceraldehído 3-P

Dihidroxi- acetona P

NAD+

1

NADH

1,3-difosfoglicerato

11

3-fosfoglicerato

41

2-fosfoglicerato

41

Fosfoenolpiruvato

Lactato

Piruvato

Detalle de la Glucólisis

Glucólisis

H H

o

c

PO

HCH

1. Fosforilación

O

HỆH

Hexoquinasa

H

Mg++

H

W

Piruvato quinasa

Mg

Glucosa

>ATP

ADP

Glucosa 6-fosfato

H

HC

Enolasa

c

PO

Mg+

Fructosa 6-fosfato

HH

Fosfofructo quinasa

++

Mg

PO-

PO-

ATP

PO-

H

ADP

Fosfoglicerato mutasa

PO

Fructosa 1,6-bisfosfato

HH

8. Isomerización

4. Rompimiento

Fructosa bisfosfato aldolasa

Fosfogliceratoquinasa

3-fosfoglicerato

c

Gliceraldehído 3-fosfato

Mg

PO

Gliceraldehido fosfato deshidroenasa

o

H

Fo

H

ADP

7. Transferencia PO 4

NADH. H+

o

NAD+

H2 POA

1,3-bisfosfatoglicerato

6. Oxidación

Dihidroxiacetona fosfato

Screencast-O-Matic.com

Leyendas

Hidrógeno

Carbono

ATP

Adenosina trifosfato

Oxigeno

PO

Grupo fosfato

ADP

Adenosina difosfato

H, PO, Fosfato inorgánico

Mg++ lón magnesio (cofactor)

Reacción irreversible (muy exergónica)

NAD+

Dinucleótido de nicotinamida adenina

Hexoquinasa Enzima

Reacción reversible

×2

o

Fosfoenolpiruvato

H2C

HÒ

9. Deshidratación

2. Isomerización

10. Transferencia PO,

Fosfoglucosa isomerasa

PO

SATP

C

H

ADP

H+

H

3. Fosforilación

C

H

2-fosfoglicerato

PO

PO

o

Mg++

ATE

Triosafosfato isomerasa

HC

5. Isomerización

C

Piruvato

C

ZGlucólisis

Energética de la Glucólisis

ENERGÉTICA DE LA GLUCÓLISIS

2 ATP

2 ADP

4 ADP

4 ATP

Glucosa

Fructosa-1,6-difosfato

Lactato

Etapas 1 y 3

Etapas 7 y 10

Consumen 2 ATP

Producen 4 ATP

Ganancia neta de 2 ATP

Glucogenólisis

• Glucólisis
• Glucólisis anaeróbica
• Glucogenólisis
• Gluconeogénesis
• Glucogenogénesis

Glucogenólisis

Se activa en el hígado en respuesta a una demanda de glucosa en la sangre.

Existen tres activadores hormonales importantes de la glucogenólisis: el glucagón, la epinefrina (adrenalina) y el cortisol.

La ruta metabólica consiste en romper moléculas de glucógeno mediante fosforólisis para producir "glucosa 1 fosfato" que después se convertirá en "glucosa 6 fosfato".

Gluconeogénesis

• Glucólisis
• Glucólisis anaeróbica
• Glucogenólisis
• Gluconeogénesis
• Glucogenogénesis

Gluconeogénesis

Es la síntesis de glucosa a partir de los sustratos: Lactato, Alanina (a.a) y Glicerol-3-P. Estos sustratos se convierten en PIRUVATO en el citoplasma

Generalmente la gluconeogénesis se produce en el hígado.

Ocurre dentro las 24 horas cuando el organismo se somete a ayunos.

Esquema de Glucogenólisis

Glucógeno

Glucógeno fosforilasa

Glucogenólisis

Activadores: Hígado

• Glucagón

Músculo - Epinefrina

Desactivadores: Insulina

Enlaces ramificados a-1,6

Glucosa-1-P

1

Fosfoglucomutasa

a-1,6

a-1,4

Enzima desramificadora (a-1,6 glucosidasa)

Glucosa-6-P

Glucosa-6- fosfatasa

Glucosa + Pi

Glucosa

Glucogenogénesis

• Glucólisis
• Glucólisis anaeróbica
• Glucogenólisis
• Gluconeogénesis
• Glucogenogénesis

Glucogenogénesis

Es la síntesis de glucógeno

El glucógeno se almacena en el hígado y sirve de fuente de glucosa en estado de ayuno (hipoglicemia).

También se almacena en los músculos y sirve como energía para la contración.

Esquema de Gluconeogénesis

Lactato

Alanina

Glicerol-3-P

sustratos

PIRUVATO (mitocondria)

Piruvato carboxilasa

ATP

Biotina (Vitamina 7)

CO2

Gluconeogénesis

Activador: Glucagón y Epinefrina

Desactivador: Insulina

Ocurre: En el hígado

Glucosa

Pi

Glucosa-6- fosfatasa

Glucosa-6-P

Pi

Fosfoglucosa isomerasa

Fructosa-6-P

GTP

a

GDP

Fructosa-1,6- bifosfatasa

Fosfoenolpiruvato

Gliceraldehído-3-P-

Fructosa-1,6-PP

Oxaloacetato

Transportador de Malato

Oxaloacetato (citoplasma)

Esquema de Glucogenogénesis

Glucogenogénesis

Glucosa

ATP ADP

U

Glucosa-6-P

Glucosa-1-P

Glucoquinasa

Fosfoglucomutasa

ICH

UTP

PPi

La insulina activa este mecanismo y se almacena la glucosa en el hígado

Glucógeno

UDP Glucosa

Glucógeno sintasa

Ramificadora de glucógeno

a-1,6

a-1,4

Enlace Glucosídico a 1,6

Enlace Glucosídico a-1,4

Metabolismo de la Galactosa

Jugo intestinal

Aldosa Reductasa

Lactosa

Glucosa + Galactosa

Galactitol

Lactasa

ATP

Galactoquinasa

ADP

Galactosa-1 -P

UDP-Glucosa

UDP-Galactosa

21

Galactosa -1 -P uridiltransferasa

El Galactitol se acumula en el lente del ojo debido a la deficiencia de la enzima galactoquinasa, y produce una enfermedad hereditaria recesiva que se conoce como catarata infantil

La ausencia de la enzima galacto-1- P uridiltransferasa produce la galactosemia clásica, provocando además de la catarata infantil, retraso mental, hepatomegalia, ictericia.

Glucosa- 1 -P

según las necesidades del organismo pasará a cualquiera de los procesos

Glucólisis

Gluconeogénesis

Metabolismo de la Fructosa

Frutas y miel

Sacarosa

Jugo intestinal

Glucosa + Fructosa

Sacarasa

ATP

21 Fruc

Fructoquinasa

ADP

Fructosa-1 -P

Aldolasa B

La deficiencia de la enzima Aldolasa B provoca un incremento de Fructosa-1-P, lo que ocasiona hipoglicemia (genes recesivos)

Dihidroxiacetona-P

Gliceraldehído

Triosa-P-Isomerasa

Gliceraldehídoquinasa

ATP

ADP

Gliceraldehído-3-P

Glucólisis

Destinos Metabólicos del Piruvato

Glucosa

Glucólisis

Piruvato

Transaminación

Reducción

1

Alanina

Lactato

Carboxilación

Descarboxilación oxidativa

Oxalacetato

Acetil CoA

FIGURA 13.14

Destinos metabólicos del piruvato.

El piruvato se encuentra en una encrucijada del metabolismo. El piruvato se puede convertir en lactato, alanina, oxalacetato o acetil CoA según las necesidades de la célula.

Ciclo de Krebs

Hans Krebs (Hildesheim - Alemania - 1900-1981)

@ José Luis Sánchez Guillén

Ciclo de Krebs

Acetil-CoA

3 NAD+

Ciclo

GTP

3 NADH

GDP

de Krebs

2 CO2

FADH

FAD