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QUIMICA BIOLOGICA
Lic. y Prof. en Cs. Biol. y Lic. en Biotecnol.
•
BOLILLA 3: -.Metabolismo. Principales nutrientes de autótrofos y heterótrofos.
Catabolismo. Anabolismo. Metabolismo de Carbohidratos en los distintos
organismos: Animales y Vegetales. Digestión y absorción. Sistema digestivo en
individuos heterótrofos. Digestión en rumiantes. Estructuras especializadas.
Distribución de glucosa en una célula animal y una célula vegetal. Degradación de
glucosa: glicólisis. Localización celular. Etapas. Producción de energía. Regulación.
Balance energético en condiciones de anaerobiosis. Destino del piruvato.
Fermentaciones. Degradación de otras hexosas.
•
BOLILLA 4: Destino del piruvato en condiciones aeróbicas. Complejo de la piruvato
deshidrogenasa. Ciclo de Krebs. Localización celular. Balance energético del ciclo.
Regulación. Reacciones anapleróticas según el tipo de célula o tejido. Naturaleza
anfibólica del ciclo. Sistemas de lanzaderas: Lanzadera del glicerofosfato y
lanzadera del malato-aspartato. Balance energético de la degradación de glucosa en
condiciones de aerobiosis. Efecto Pasteur. Degradación del Glucógeno
(Glucogenólisis). Vía de las pentosas. Localización. Importancia metabólica.
•
BOLILLA 5: Biosíntesis de carbohidratos. Gluconeogénesis. Etapas. Regulación.
Costo energético. Ciclos fútiles. Ciclo del glioxilato. Localización. Importancia.
Biosíntesis del glucógeno. Regulación coordinada entre la degradación y la síntesis
del glucógeno. Costo energético. Biosíntesis de almidón. Síntesis fotosintética de
glúcidos. Reacciones de fijación y reducción fotosintética del carbono, ciclo de Calvin.
Regulación. Fotorrespiración y ruta C4. Biosíntesis de almidón, sacarosa y celulosa en
vegetales.
Destinos metabólicos de la glucosa
en una célula hepática
Glucógeno
Glucogenólisis
Glucógeno-génesis
Glucosa-6-fosfatasa
Vía de las Pentosas
GLUCOSA-6-P
Glucosa
Ribosa-5-P
Vía Glicolítica
Piruvato
- Si la glucosa proviene de la degradación de glucógeno en
animales o de almidón en vegetales:
GLUCOGENO
Pi
ALMIDON
Glucosa-1-P
Pi
Fosfoglucomutasa
Glucosa-6-P
DEGRADACION DEL GLUCOGENO
(GLUCOGENOLISIS)
SE ACTIVA CUANDO LA CELULA NECESITA ENERGIA Y
NO DISPONE DE GLUCOSA.
TIENE LUGAR EN EL CITOPLASMA CELULAR.
PROCESO MUY ACTIVO EN HIGADO Y MUSCULO
ESQUELETICO .
GLUCOGENOLISIS
NECESIDAD DE GLUCOSA:
ENTRE COMIDAS
ACTIVIDAD MUSCULAR
VIGOROSA.
HIGADO Y MÚSCULO: DEPOSITOS
O RESERVA DE GLUCÓGENO
GLUCOGENOLISIS
Requiere de dos reacciones:
1) Eliminación de GLUCOSA
del extremo no reductor
(uniones α-1,4)
2) Hidrólisis de los enlaces
glucosídicos en los puntos de
ramificación (uniones α-1,6)
Y precisa de la acción combinada de tres enzimas diferentes:
1) Glucógeno fosforilasa
2) Enzima desramificante o Amilo-α (1,6)-glucosidasa
3) Fosfoglucomutasa
Glucógeno fosforilasa
(dímero)
Glucógeno fosforilasa
Fosfoglucomutasa
n Glu-6-P
Enzima
desramificante
Enzima
desramificante
(1,41,4)
glucanotransfersa
(16)
glucosidasa
Hexoquinasa
Glu-6-P
REGULACION DE LA GLUCOGENOLISIS
 REGULACION ALOSTERICA: AMP (+), ATP(-), Glu-6P (-) la Glucógeno fosforilasa.
 REGULACION POR MODIFICACION COVALENTE:
FOSFORILACION/DESFOSFORILACION
de
la
Glucógeno fosforilasa.
 REGULACION HORMONAL: INSULINA, GLUCAGON
(Hepatocitos), ADRENALINA (Cels. Musculares).
REGULACION POR MODIFICACION COVALENTE
Consiste en modificar la actividad de la glucógeno fosforilasa
mediante fosforilación: la fosforilasa B (poco activa) no está
fosforilada, mientras que la fosforilasa A (muy activa) se encuentra
FOSFORILADA. Esta regulación está sometida a control hormonal.
Glucógeno
Glucagón
(higado)
Insulina
(+) Fosforilasa
fosfatasa
(PPT)
Fosforilasa quinasa
Adrenalina
Ca2+, AMP
(músculo)
Glucógeno
Debido al diferente papel del glucógeno muscular y
el hepático, la regulación hormonal es diferente en
estos órganos.
REGULACION DE LA GLUCOGENOLISIS MUSCULAR
El glucógeno del músculo esquelético tiene como
finalidad suministrar glucosa para que sea degradada
oxidativamente (VG) y se pueda obtener ATP para la
actividad muscular.
Cuando se precisa realizar trabajo muscular, el SNC estimula la
médula adrenal (glándula adrenal), que secreta ADRENALINA
REGULACION DE LA GLUCOGENOLISIS HEPATICA
El glucógeno hepático sirve como fuente de glucosa para los
tejidos extrahepáticos, incluido el músculo esquelético, así el
hígado mantiene la glucemia.
Ante un descenso
de la glucemia el
páncreas libera
GLUCAGÓN.
Mientras que ante
un aumento de la
glucemia, el
páncreas libera
INSULINA.
SNC
Adrenalina (músculo)
Glucagón (hígado)
MEDULA ADRENAL
PANCREAS
Célula hepática
o muscular
Carrera
Estrés emocional
Agresión física
Escape de un predador
Glucemia
Entre comidas
Dieta libre de
carbohidratos
Glucógeno
Glucógeno
Destinos metabólicos de la glucosa
en una célula hepática
Glucógeno
Glucógeno-génesis
Glucosa-6-fosfatasa
Vía de las Pentosas
GLUCOSA-6-P
Glucosa
Ribosa-5-P
Vía Glicolítica
Piruvato
Destinos metabólicos de la glucosa
en una célula vegetal
Almidón
Sacarosa
Vía de las Pentosas
GLUCOSA-6-P
Ribosa-5-P
Vía Glicolítica
Piruvato
VIA DE LAS PENTOSAS
• Tiene lugar en el citosol celular, igual que la vía glicolítica. En
células vegetales también se lleva a cabo en los cloroplastos.
• No es una vía de producción de ATP.
• Sintetiza NADPH para la síntesis de ácidos grasos,
isoprenoides y esteroides (en tejidos animales y vegetales) y
para producir ATP (sólo en las mitocondrias de los vegetales).
• Sintetiza ribosa-5-fosfato para la síntesis de nucleótidos y
ácidos nucleicos.
• Produce intermediarios de la vía glicolítica: gliceraldehído-3fosfato y fructosa-6-fosfato.
• Provee el intermediario eritrosa-4-fosfato para la síntesis de
aminoácidos precursores de derivados fenólicos en vegetales.
FASES DE LA VIA DE LAS PENTOSAS
• La vía de la pentosas consta de dos fases:
1) oxidativa y 2) no oxidativa.
• La reacciones de la fase oxidativa son
irreversibles.
• Las reacciones de la fase no oxidativa son
reversibles.
• Según las necesidades de la célula, es
mas activa una fase o la otra.
REACCIONES DE LA FASE OXIDATIVA
Glucosa-6-fosfato
deshidrogenasa
Glucosa-6-fosfato
Lactonasa
6-fosfogluconato
6-fosfogluconolactona
NADP+ NADPH + H+
CO2
6-fosfogluconato
deshidrogenasa
6-fosfogluconato
Ribulosa 5-fosfato
REACCIONES DE LA FASE NO OXIDATIVA
Xilulosa-5-P
Transcetolasa
Gliceraldehído 3-P
(TPP)
Ribulosa-5-P
Ribosa-5-P
Sedoheptulosa-7P
REACCIONES DE LA FASE NO OXIDATIVA (CONT.)
Transaldolasa
G-3-P
Eritrosa-4-P
Sedoheptulosa-7P
Transcetolasa
+
Fructosa-6-P
+
(TPP)
Eritrosa-4-P
Xilulosa-5-P
Gliceraldehído 3-P
Fructosa-6-P
Regulación de la Vía de las Pentosas Fosfato
Inhibida alostéricamente por el NADPH
Enzima limitante de la velocidad o
enzima reguladora de la Vía de las
Pentosas
Activada por NADP+
Inhibida por la luz en cloroplastos
Consideraciones finales sobre la Via de las Pentosas fosfato
 Puede considerarse otra forma de oxidar (aunque solo parcialmente) la
glucosa-6-fosfato con producción de CO2,
 La ruta de las pentosas fosfato es generadora de intermediarios
metabólicos para otras vias.
 El destino real de los azúcares fosfatos (Ribosa-5-P, Gli-3-P, Fru-6P) depende de las necesidades metabólicas de las células en la que se
está produciendo la vía.
En mamíferos:
 Es muy activa en los tejidos donde se lleva a cabo la síntesis de ácidos
grasos y esteroides (utiliza NADPH) glándula mamaria, tejido adiposo,
corteza adrenal e hígado.
 También en mamíferos, el NADPH actúa en procesos de desintoxicación
dependientes de citocromo P450 en hígado.
 En eritrocitos, NADPH, contribuye a mantener la concentración de
Glutatión reducido y disminuir los niveles de metahemoglobina.
En plantas:
 El NADPH ingresa a las mitocondrias vegetales y lleva a la producción
de ATP.
 Además NADPH es agente reductor en las síntesis de ácidos grasos e
isoprenoides.
 La eritrosa-4-P, junto con el fosfoenolpiruvato (de la vía glicolítica),
son precursores de la síntesis de los aminoácidos: fenilalanina, tirosina y
triptofano, los que luego son precursores de derivados fenólicos como las
fitoalexinas, lignina y flavonoides como las antocianinas.
Bibliografía
1- BLANCO A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 8a edic., Bs. As. (2007).
2- LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008).
3- LIM M.Y., “ Lo esencial en Metabolismo y Nutrición”, Ed. Elsevier, 3ra. ed.,
Barcelona (2010).
Bibliografía Complementaria
1- CAMPBELL Y FARREL, “Bioquimica”, Thomson Eds., 4ta. Ed., (2005).
2- DONALD NICHOLSON, International Union of Biochemistry & Molecular Biology
(IUBMB), IUBMB-Nicholson Metabolic Maps, Minimaps & Animaps. Department of
Biochemistry and Microbiology, The University, Leeds, England.
(http://www.iubmb-nicholson.org).
3- SALISBURY Y ROSS, “Fisiología vegetal”, Grupo Ed. Iberoamericana, (1994).
4- HILL, WYSE Y ANDERSON, “Fisiología animal”, Ed. Med.
Panamericana,(2006), Madrid, España.