Glicolisis
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Lehninger Principles of Biochemistry
Fourth Edition
Chapter 14:Glycolysis, Gluconeogenesis, and the
Pentose Phosphate Pathway
Copyright © 2004 by W. H. Freeman & Company
David L. Nelson and Michael M. Cox
GLUCOSA
Oxidación completa CO2 + H2O = -2,840 kJ/mol
Almacenamiento como polímero: almidón, glucógeno
Si se requiere : degradación de polímero y producción de ATP
PrecursorE. coli: todos los a.a., nucleótidos, coenzimas, ac. grasos, etc
Plantas y animales: AlmacenamientoOxidación a 3C x glicólisisOxidación x vía pentosas: ribosa 5P + NADPH
GLICOLISISGLICOLISIS
Junto con Otto Warburg elucidaron la vía en levaduras
Elucidaron la vía en músculo en 1930s
Resumen de clase
• Vista General de la Glicolisis
• Reacciones Acopladas en Glicolisis
• Primera Fase de Glicolisis
• Segunda Fase de Glicolisis
• Destino Metabólico de NADH y Piruvato
• Vías Anaeróbicas para Piruvato
Vista General de Glicolisis
La Vía de Embden-Meyerhof (Warburg)• Esencialmente toda célula lleva a cabo glicolisis • 10 reacciones – las mismas en todas las células –
pero las velocidades son diferentes • 2 fases:
– Primera fase convierte glucosa a dos G-3-P – Segunda fase produce dos piruvatos
• Productos son piruvato, ATP y NADH • Tres posibles destinos para piruvato
Vista General de Glicolisis
Fase Preparativa: 1. Glucosa es Pi x ATP en C62. G6P F6P3. F6P es Pi x ATP F1,6P2
4. F1,6P2 es cortado en: DHAP + G3P5. DHAP a G3PFIN DE PRIMERA FASE (se invierte energía)
Segunda Fase (pago) : 6. Oxidación y Pi de G3P 1,3bisfosfoglicerato7-10 1,3bisfosfoglicerato Piruvato
Formación de ATP a partir de ADPFIN DE GLICOLISIS:
ATP: -1-1+ (1+1)X2 = 2 ATPs2 NADH
Intermediarios FosforiladosPor qué?
Funciones posibles:1. Membrana carece de transportadores para azúcares Pi-
ladas no pueden dejar la célula no se gasta energía en mantenerlos adentro a pesar de de concentración
9 intermediarios en la vía hasta piruvato fosforilados
2. Grupos fosforilo: componentes esenciales para conservación de ; se forman compuestos fosforilados de alta
3. Unión de Pi a sitio activo de enzimas disminuye e de activación y especificidad de rxn.
Importancia de la presencia de Pi para estimular glicólisisGlucosa + extracto levadura:Hexosa bisPi: “éster de Harden y Young” = F1,6P2
Primera Fase de Glicolisis
La primera reacción - fosforilación de glucosa
• Hexokinasa o glucokinasa
• Es una reacción de preparación/cebado – se consume ATP para luego obtener más
• ATP hace que la fosforilación de glucosa ocurra de manera espontanea
• Reacción IRREVERSIBLE
Hexokinasa 1er paso en Glicólisis; G alto y negativo
• Hexokinasa (y glucokinasa) actúan para fosforilar glucosa y mantenerla dentro de la célula (también manosa y fructuosa)
• Km para glucosa is 0.1 mM; célula tiene 4 mM glucosa • de esta forma hexokinasa está normalmente activa! • Glucokinasa (Km
glucose = 10 mM) sólo se enciende cuando la célula tiene condiciones abundancia de glucosa, también se llama Hexokinasa IV
• Hexokinasa está regulada - alostéricamente inhibida x G-6-P (producto) (Glucokinasa No)– pero éste NO es el sitio más importante para la regulación de la glicólisis
Reacción 2: Fosfoglucoisomerasa
Glucosa-6-P a Fructosa-6-P
• Por qué ocurre esta reacción?? – Siguiente paso (fosforilación en C-1) es difícil
para un hemiacetal como existe en la Glucosa, pero es más fácil para un OH primario (como ocurre en la fructuosa)
– isomerización activa a C-3 para corte en reacción de la aldolasa (2 rxns + abajo): aldolasa requiere carbonilo en C2
Rx 3: FosfofructokinasaPFK es el paso de control en la glicolisis!
• La segunda reacción de “cebado” de la glicolisis • PFK está altamente regulada • ATP inhibe PFK, AMP revierte inhibición • Citrato es también un inhibidor alosterico• Fructosa-2,6-bisfosfato es alostérico• PFK incrementa su actividad cuando estado energético es
bajo en la célula• PFK disminuye su actividad cuando estado energético es
alto
Rx 5: Triosa Fosfato Isomerasa
DHAP convertida a Gly-3-P • Un mecanismo eno-diol
parecido a Rx 2• Ahora: C1, C2 y C3 de
glucosa son indistinguibles de C4, C5 y C6
Glicolisis - Segunda Fase
Energía metabólica produce 4 ATP
• Producción Neta de ATP por glicolisis es dos ATP
• Segunda fase implica dos intermediarios fosfato de alta energía
• .
– 1,3 BPG
– Fosfoenolpiruvato
Rx 8: Fosfoglicerato MutasaGrupo Fosforilo de C-3 a C-2
• Racional para esta enzima - reponer el fosfato para hacer PEP
Rx 9: Enolasa
2-P-Gly a PEP G total es 1.8 kJ/mol
• Cómo esta reacción puede generar PEP?
• " Contenido Energético " de 2-PG y PEP son similares
• Enolasa sólo reacomoda a la molécula hacia una forma que puede proporcionar más energía por su hidrólisis
Rx 10: Piruvato Kinasa
PEP a Piruvato produce ATP • Los 2 ATP (a partir de 1 glucosa) pueden
ser considerados el "pago" de la glicolisis • G negativo alto - regulación! • Alostéricamente activado por AMP, F-
1,6-bisP • Alostéricamente inhibido por ATP y
acetil-CoA
El Destino de NADH y PiruvatoAeróbico o anaeróbico??
• NADH es energía - 2 posibilidades: – Si hay O2 disponible, NADH es re-oxidado en
vía de transporte electrónico, generando ATP en la fosforilación oxidativa
– En condiciones anaeróbicas, NADH es re-oxididado por lactato deshidrogenasa (LDH), proporcionando un NAD+ adicional para más glicólisis
• Piruvato también es energía : - 2 posibilidades: – aeróbico: ciclo del ácido cítrico (Krebs)
– anaeróbico: LDH produce lactato
El Destino de NADH y PiruvatoAeróbico o anaeróbico??
Energética de la Glicólisis• Ver Tabla en siguiente slide• Valores de G en estado standard están
distribuídos entre + y - G en células :
– Muchos valores cerca a cero – 3 de 10 Rxns tienen G grandes y
negativos• Rxns con G grande y negativo: sitios
de regulación!
GluG6P HK mamífero 100 kDa 1 -16.70 850 -33.9
levadura 55 kDa 2 GK hígado 50 kDa 1
Glu6PF6P PGIsom humano 65 kDa 2 +1.67 0.51 -2.92F6P F1,6P2 PFK músc. conejo 78 kDa 4 -14.20 310.0 -18.8F1,6P2 DHAP+G3P FbPAld músc. conejo 40 kDa 4 +23.90 6.43x10-5 -0.23DHAP G3P TPIsom músc. pollo 27 kDa 2 +7.56 0.0472 +2.41G3P+ Pi+NAD 1,3BPG G3PDH músc. conejo 37 kDa 4 +6.30 0.0786 -1.291,3BPG 3PG + ATP PGkinasa mús. conejo 64 kDa 1 -18.90 2,060 +0.13PG 2PG PGMut mús. conejo 27 kDa 2 + 4.40 0.169 +0.832PG PEP Enolasa mús. conejo 41 kDa 2 +1.80 0.483 +1.10PEP Pyr+ATP PK músc. conejo 57 kDa 4 -31.70 3.63x105 -23.0Pyr+NADH Lact LDH músc. conejo 55 kDa 4 -25.20 2.63x104 -14.8
Reacción Enzima Origen PM Subun. Go’ Keq G kJ/mol a 25 ºC kJ/mol
G calculado para 37 ºC (310 ºK) y concentraciones intracelulares de metabolitos = a las del eritrocito
-15.03 vs. -36.82 -29.23 vs. -55.62
Primera Fase -5.33 vs. -55.85 +2.23 vs. -53.44 +8.53 vs. -54.73
-10.37 vs. -54.63 -5.97 vs. -53.80
Segunda Fase -4.17 vs. -52.70 -35.87 vs. -75.70 -61.07 vs. 90.50
Otros Sustratos para la Glicolisis
Fructosa, manosa y galactosa
• Fructosa y manosa pueden ir hacia la glicólisis por vías convencionales
• Galactosa es más interesante – la vía Leloir "convierte" galactosa a glucose
POLISACARIDOS EN LA DIETA
•Dextrina + nH2O n D-Glucosa Dextrinasa
•Maltosa + H2O 2 D-Glucosa Maltasa
•Lactosa + H2O D-galactosa + D-glucosa Lactasa
•Sucrosa + H2O D-fructuosa + D-glucosa Sucrasa
•Trehalosa + H2O 2 D-glucosa Trehalasa
Para Revisar :
• Metabolismo energético en células cancerosas
• Box 14-1 Lehninger- atletas, cocodrilos y celacantos: qué tienen en común y qué es la deuda de oxígeno
• Fermentación alcóholica en levaduras