Repblica Bolivariana de VenezuelaUniversidad del ZuliaFacultad de OdontologaUnidad Curricular: BioqumicaMgSc. Ilya Casanova RomeroMgSc. Mery Bell Maldonado EDr. Alex Barboza MDr. Luis Sarmiento

GLUCLISIS IMPORTANCIA BIOMDICA La gluclisis, va principal para el metabolismo de la glucosa, ocurre en el citosol de todas las clulas. Es nica en cuanto a que funciona en forma aerobia o anaerobia. Los eritocitos que carecen de mitocondrias, dependen absolutamente de la glucosa como su combustible metablico y la metabolizan por la gluclisis anaerbia. Sin embargo, para oxidar la glucosa ms all de piruvato (el producto final de la gluclisis) se requiere oxgeno y sistemas enzimticos mitocondriales, como el complejo piruvato deshidrogenasa, el ciclo del cido ctrico y la cadena respiratoria. 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.

GLUCLISIS IMPORTANCIA BIOMDICA El suministro de ATP en ausencia de oxgeno es importante particularmente porque permite que el msculo esqueltico funcione a niveles muy altos cuando el suministro de oxgeno es insuficiente y porque permite que los tejidos sobrevivan a perodos anxicos. No obstante, el msculo cardaco, que est adaptado para el funcionamiento aerbico, tiene actividad glicoltica baja y muy mala sobrevivencia en condiciones de isquemia. Las enfermedades en las que hay deficiencias de enzimas (por ej. Piruvato cinasa) para la gliclisis se consideran sobre todo como anemias hemolticas, o bien, si la deficiencia afecta al msculo esqueltico (por ej. Fosfofructocinasa) como fatiga.

GLUCLISIS IMPORTANCIA BIOMDICA En las clulas cancergenas, la gluclisis se efecta en una tasa mayor que la que se requiere en el ciclo del cido ctrico para formar grandes cantidades de piruvato, el cual se reduce a lactato y se exporta. Esto produce un medio local relativamente cido en el tumor, lo cual podra traer consecuencias en el tratamiento del cncer. El lactato se utiliza para la gluconeognesis en el hgado, en un proceso que consume demasiada energa y el cual origina el hipermetabolismo visto en la caquexia por cncer. La acidosis lctica es producida por varias causas, entre ellas la actividad anormal de la piruvato deshidrogenasa.

GLUCLISIS Entonces la gliclisis puede ocurrir en condiciones aerbicas o anaerbicas

Cuando es escaso el suministro de xgeno, impide la reoxidacin mitocondrial del NADH que se forma del NAD+ durante la gliclisis. El NADH se vuelve a oxidar al reducirse el piruvato a lactato, permitindose as se proceda la gluclisis.

Todas las enzimas de la Gliclisis se encuentran en el CITOSOL GLUCOCINASA HEXOCINASA FOSFOHEXOSA ISOMERASA FOSFOFRUCTOCINASA ALDOLASA FOSFOTRIOSA ISOMERASA GLICERALDEHIDO 3-FOSFATODESHIDROGENASA FOSFOGLICERATO CINASA FOSFOGLICERATO MUTASA ENOLASA PIRUVATO CINASA LACTATO DESHIDROGENASA

OHOHHHOHOHOHHHHGlucgenoGlucosa 1- fosfato- D-glucosa 6-fosfato- D-glucosaMg2+ATPADPH C- O ~ PH - C - OHCH2 - O - La hexocinasa tiene una alta afinidad (Km baja) por su sustrato, la glucosa, y en el hgado y en las clulasde los islotes pancreticos se satura en condiciones normales, y, por consiguiente, acta a una velocidad constante para suministrar glucosa 6-fosfato a fin de satisfacer las necesidades de las clulas. El hgado y las clulasde los islotes pancreticos tambin contienen una isoenzima de la hexocinasa, la glucocinasa, cuya Km es mucho mayor que la concentracin intracelular normal de glucosa. La funcin de la glucocinasa en el hgado es extraer glucosa de la sangre despus de consumir alimentos, siempre que el glucosa 6-fosfato exceda las cantidades necesarias para la gluclisis, que se utiliza para la sntesis de glucgeno y la lipognesis. En el pncreas, el glucosa 6-fosfato formado por la glucocinasa, indica mayor disponibilidad de glucosa y causa secrecin de insulina. La glucosa entra a la gluclisis por fosforilacin a glucosa 6-fosfato, catalizada por la hexocinasa, donde se usa ATP como donador de fosfatos. En condiciones fisiolgicas, la fosforilacin de glucosa a glucosa 6-fosfato, se considera irreversible.

OHOHHHOHOHOHHHHGlucgenoGlucosa 1- fosfato- D-glucosa 6-fosfato- D-glucosaD-fructosa 6-fosfatoMg2+ATPADPH C- O ~ PH - C - OHCH2 - O - La glucosa 6-fosfato es un compuesto importante en la unin de varias vas metablicas (gluclisis, gluconeognesis, glucognesis, glucogenlisis y va de las pentosas fosfato). En la gluclisis, se transforma en fructosa 6-fosfato por medio de la fosfohexosa isomerasa, que efecta una isomerizacin de aldo-cetosa.

D-fructosa 6-fosfatoATPADPMg2+D-fructosa 1-6-bifosfatoHO Luego, ocurre otra fosforilacin con ATP, cuyo catalizador es la enzima fosfofructocinasa (fosfofructocinasa 1), y se forma el fructosa 1,6-bifosfato. A esta reaccin se le podra considerar irreversible en condiciones fisiolgicas; a la vez que es inducible, est sujeta a la regulacin alostrica y desempea un papel importante en la regulacin de la velocidad de la gluclisis.

Fosfato dedihidroxiacetonaFOSFOTRIOSAISOMERASA La aldolasa segmenta al fructosa 1,6-bifosfato en dos fosfatos de triosas, el gliceraldehdo 3-fosfato y el fosfato de hidroxiacetona. La enzima fosfotriosa isomerasa interconvierte algliceraldehdo 3-fosfato y el fosfato de hidroxiacetona.

La gluclisis contina con la oxidacin del gliceraldehdo 3-fosfato a 1,3 bisfosfoglicerato. La enzima que cataliza esta oxidacin, la gliceraldehdo 3-fosfato deshidrogenasa, depende de NAD+. Gliceraldehdo 3-fosfatoPONADH +HNAD+GLICERALDEHIDO3-FOSFATODESHIDROGENASAPiIodoacetato1,3-BisfosfogliceratoHOH Su estructura consiste en cuatro polipptidos (monmeros) que forman un tetrmero. Los grupos SH que aparecen en cada polipptido, son de los residuos de cistena de la cadena polipeptdica. Uno de los grupos SH en el sitio activo de la enzima se combina con el sustrato para formar un tiohemiacetal que se oxida a ster de tiol; los hidrgenos eliminados en esta oxidacin se transfieren al NAD+. El ster de tiol experimenta despus fosforlisis; se agrega fosfato inorgnico (Pi) para formar 1,3-bisfosfoglicerato, y luego se reconstituye el grupo SH.Mg2+ATPADPFOSFOGLICERATOCINASA3-fosfoglicerato En la reaccin siguiente, catalizada por la fosfoglicerato cinasa, se transfiere un grupo fosfato desde el 1,3-bisfosfoglicerato a ADP, con lo cual se forma ATP (fosforilacin a nivel de sustrato) y 3-fosfoglicerato. Puesto que por cada molcula de glucosa se forman dos fosfato de triosa, en esta etapa se generan dos molculas de ATP por cada molcula de glucosa que experimenta gluclisis.

OHOHHHOHOHOHHHHGlucgenoGlucosa 1- fosfato- D-glucosa 6-fosfato- D-glucosaD-fructosa 6-fosfatoMg2+ATPADPATPADPMg2+D-fructosa 1-6-bifosfatoFosfato dedihidroxiacetonaGliceraldehdo 3-fosfatoFOSFOTRIOSAISOMERASAALDOLASAH C- O ~ PH - C - OHCH2 - O - PONADH+HNAD+GLICERALDEHIDO3-FOSFATODESHIDROGENASAPiIodoacetatoMg2+ATPADPFOSFOGLICERATOCINASA1,3-Bifosfoglicerato3-fosfogliceratoHOH

(Enol) PiruvatoADPATPMg2+PIRUVATOCINASA El 3-fosfoglicerato se isomeriza a 2 fosfoglicerato por medio de la enzima fosfoglicerato mutasa. Es probable que el 2,3-bisfosfoglicetaro (difosfoglicerato, DPG) sea un intermediario de esta reaccin. La enolasa cataliza el paso posterior en el que hay una deshidratacin para formar el fosfoenolpiruvato. El fluoruro inhibe a la enolasa. La piruvato cinasa (PK) transfiere el fosfato del fosfoenolpiruvato al ADP para generar dos molculas de ATP por molcula de glucosa oxidada, en esta etapa. El producto de la reaccin catalizada por la enzima, el enolpiruvato, experimenta isomerizacin espontnea (no enzimtica) a piruvato, y por consiguiente, no esta disponible para que se lleva a cabo la reaccin inversa. La reaccin de la piruvato cinasa es, por lo tanto, irreversible en condiciones fisiolgicas

Fosfato dedihidroxiacetonaGliceraldehdo 3-fosfatoFOSFOTRIOSAISOMERASAPONADH+HNAD+GLICERALDEHIDO3-FOSFATODESHIDROGENASAPiMg2+ATPADP FOSFOGLICERATOCINASA1,3-Bisfosfoglicerato3-FosfogliceratoFOSFOGLICERATOMUTASA2-FosfogliceratoH2OMg2+ENOLASAFluoruroFosfoenolpiruvato(Enol) PiruvatoADPATPMg2+(Ceto) PiruvatoEspontneaPIRUVATOCINASA El estado redox del tejido determina entonces cual de las dos vas se sigue. El NADH reduce a lactato el piruvato, en donde el catalizador es la lactato deshidrogenasa. En condiciones aerbicas, las mitocondrias captan piruvato y despus de su conversin a Acetil-CoA, se oxida a CO2 en el ciclo de Krebs.

GLUCLISISPRODUCCIN DE LACTATO EN CONDICIONES HIPXICAS AEROBIOSISANAEROBIOSISLACTATO Otros tejidos que obtienen, por lo regular, gran parte de su energa de la gliclisis y producen lactato son cerebro, tubo digestivo, mdula renal, retina y piel. Hgado, riones y corazn captan normalmente lactato y lo oxidan, pero lo producen en condiciones hipxicas. Lo anterior es vlido para el msculo esqueltico, donde el rendimiento de trabajo y, por consiguiente, la necesidad de formacin de ATP, excedaran el ritmo al cual se capta y se utiliza el oxgeno. La gluclisis en los ertrocitos, hasta en condiciones aerbicas, siempre termina en lactato, porque las reacciones posteriores al piruvato son mitocondriales, y los eritrocitos carecen de mitocondrias.

REGULACIN DE LA GLUCLISISAUNQUE LA MAYOR PARTE REACCIONES DE LA GLUCLISIS SON REVERSIBLES: Tres son marcadamente exergnicas y por lo tanto, deben considerarse irrevesibles desde el punto de vista fisiolgico. Catalizadas por la hexocinasa (y glicocinasa), la fosfofructocinasa y la piruvato cinasa, son los sitios principales de regulacin de la gliclisis. Las clulas con capacidad de revertir la va glucoltica (gluconeognesis) tiene enzimas diferentes que catalizan las reacciones que intervienen de manera eficaz estas reacciones irreversibles.

OXIDACIN DE PIRUVATO A ACETIL-CoA La impermeabilidad relativa de la membrana interna mitocondrial, hace necesario el uso de sistemas de transportes para la captacin y liberacin de metabolitos ionizados, a la vez que se conserva el equilibrio elctrico y osmtico. La membrana interna de la mitocondria es permeable a pequeas molculas sin carga, como oxgeno, agua, CO2 y NH3, y a cidos monocarboxlicos como 3-hidroxibutrico, acetoactico y actico. Los cidos grasos de cadena larga son transportados al interior de las mitocondrias por medio del sistema de la carnitina. Para el transporte del PIRUVATO, existe un simporte que utiliza el gradiente de H+, desde afuera hacia adentro de la mitocondria.

Sistemas transportadores en la membrana interna mitocondrial: 1 Transportador de fosfato; 2 Simporte de piruvato; 3 Transportador de dicarboxilatos; 4 Transportador de tricarboxilatos; 5 Transportador de -cetoglutarato; 6 Transporte de nucletidos de adenina La membrana interna mitocondrial es permeable a molculas pequeas sin carga, como oxgeno, CO2, agua y NH3, y a cidos monocarboxlicos como 3-hidroxibutrico, acetoactico y actico. Los cidos grasos de cadena larga son transportados hacia el interior de la mitocondria, por medio del sistema de la carnitina, y hay un transportador especial para el piruvato, un simporte que utiliza el gradiente de H+ desde afuera hacia dentro de la mitocondria.

DESCARBOXILACIN DEL PIRUVATO MEDIANTE EL COMPLEJO PIRUVATO DESHIDROGENASA Consiste en varias cadenas de polipptidos de cada una de las tres enzimas participantes, todas organizadas en una estructura espacial regular. Al parecer el movimiento de las enzimas individuales est restringido, y los intermediarios metablicos no se disocian libremente, sino que permanecen unidos a las enzimas. Este complejo de enzimas, en el que los sustratos se pasan de una enzima a la siguiente, incrementa la velocidad de reaccin y elimina las reacciones secundarias, con lo cual se incrementa el rendimiento global.

El componente piruvato descarboxilasa del complejo, descarboxila al piruvato y se obtiene un derivado hidroxietilo del anillo de tiazol del difosfato de tiamina unido por enzima, que a su vez reacciona con la lipoamida oxidada, el grupo prosttico de la dihidrolipoil transacetilasa, para formar lipoamida de acetilo. La tiamina, es la vitamina B1, cuando existe deficiencia de esta enzima se deteriora el metabolismo de la glucosa y se presenta acidosis lctica y pirvica importante (muerte). La lipoamida de acetilo reacciona con la coenzima A para formar acetil-CoA y lipoamida reducida. El ciclo de reaccin se completa cuando una flavoprotena, dihidrolipoil deshidrogenasa, que contiene FAD vuelve a oxidar a la lipoamida reducida, el cual a su vez transfiere sus equivalentes reductores a la cadena respiratoria.DESCARBOXILACIN DEL PIRUVATO MEDIANTE EL COMPLEJO PIRUVATO DESHIDROGENASA

DIHIDROLIPOILTRANSACETILASACoA-SHH3C CO ~ S CoAAcetil-CoADihidrolipoamidaCadena lateralde lisinacido lipicoLipoamida oxidadaAcetil lipoamidaFADH2FADDIHIDROLIPOILDESHIDROGENASANADH+HNADDESCARBOXILACIN DEL PIRUVATO MEDIANTE EL COMPLEJO PIRUVATO DESHIDROGENASA

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