metabolisme de glúcids (2014)

Resumen Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Biotecnología - 2º curso
Asignatura metabolisme
Año del apunte 2014
Páginas 9
Fecha de subida 20/10/2014
Descargas 9
Subido por

Descripción

metabolisme de glúcids

Vista previa del texto

Tema 4. METABOLISME DE GLÚCIDS Captació i transport d’energia Captació de glucosa per les cèl·lules Els glúcids han d’anar als teixits que els necessiten.
La captació és l’entrada de compostos a la cèl·lula a través de proteïnes transportadors especialitzats de la membrana citoplasmàtica. Es capten components de l’espai extracel·lular. No s’anomena captació quan es tracta d’un transport per altres membranes cel·lulars, per exemple, a través de la membrana mitocondrial interna.
Es necessita captar glucosa per: 1. Obtenir ATP i altres formes d’energia a la glucòlisi.
2. Obtenir ATP i altres formes d’energia per a la oxidació total de la glucosa a CO 2.
3. Per poder sintetitzar glicogen, que més endavant serà oxidat a glucosa-6P.
Gran importància de la glucosa sanguínia i la glucòlisi.
La glucòlisi és important per: - - - - - La concentració de glucosa a la sang dels animals és aproximadament 5mM. Així és un combustible per a totes les cèl·lules a través de la sang, per a que obtinguin ATP.
Aquesta glucosa procedeix de glucosa ingerida o la sintetitzada al fetge.
Totes les cèl·lules animals fan la glucòlisi al citosol.
La glucòlisi dóna ATP com a producte directe: 2ATP (de 2 dels 10 enzims de la via) per fosforilació a nivell de substrat. No existeix cap altre ruta que doni ATP com a producte directe (a excepció de l’ATP sintasa).
La cèl·lula no necessita mitocondris ni O2 per fer la glucòlisi. A la cèl·lula només li cal LDH (enzim) i glucosa extacel·lular.
Hi ha cèl·lules sense mitocondris (eritròcits) que tenen com a única alternativa per a obtenir ATP la glucòlisi. En els eritròcits no hi ha mitocondris perquè volen que tot l’O2 s’uneixi a l’hemoglobina del seu citosol per a subministrar l’O 2 a totes les cèl·lules.
En moltes cèl·lules hi ha pocs mitocondris en relació amb la massa cel·lular. Per exemple, les cèl·lules blanques. Com els adipòcits blancs o les fibres musculars esquelètiques blanques, cèl·lules de ràpida contracció. Aquestes cèl·lules obtenen quasi tot el seu ATP de la glucòlisi.
En cèl·lules musculars esquelètiques es requereix molt ATP per unitat de temps. La única ruta capaç de donar-lo és la glucòlisi. La FO és un procés més lent.
Si una cèl·lula no té mitocondris o no té O 2, no pot obtenir ATP ni de lípids ni d’aminoàcids, només de glúcids.
La glucosa és el combustible més universal que fem servir en les cèl·lules. S’oxida depenent d’O2 per obtenir energia.
Fora del cos, la combustió d’alguna cosa dóna calor o llum. Fora dels éssers vius, una combustió dóna CO2 i H2O. Dins dels éssers vius, els productes són CO2 + H2O + calor.
Però en éssers vius no cal que el substrat arribi a CO2 per obtenir ATP (energia). A la glucòlisi ja n’obtenim.
Per tant, captar glucosa és una necessitat metabòlica per a totes les cèl·lules animals: Com arriba la glucosa sanguínia fins a la membrana de la cèl·lula per on ha de ser captada? La glucosa és soluble en aigua, per tant circula pel plasma sanguini, mentre que l’oxigen circula dins dels eritròcits unit a hemoglobina. La concentració de glucosa en el plasma sanguini és de aproximadament 5mM.
La sang que irriga els teixits circula per arterioles que acaben dividint-se en capil·lars. Els capil·lars estan delimitats per cèl·lules endotelials que formen l’endoteli i NO són cèl·lules epitelials. Des dels capil·lars, la sang subministra O2 i combustible a les cèl·lules.
Com passa la glucosa de la llum del capil·lar fins a la cèl·lula del teixit? 1. La glucosa es difon des de la llum dels capil·lars fins a l’espai subendotelial. La glucosa passa per entre dues cèl·lules de l’endoteli perquè és petita.
2. La glucosa es difon a tot l’espai intersticial; líquid extracel·lular que banya les cèl·lules del teixit.
Degut a la facilitat en què es produeixen aquests processos, es considera que la concentració de glucosa sanguínia és també la concentració en l’espai intersticial, és a dir, d’uns 5mM.
La glucosa no pot travessar la membrana plasmàtica (com l’O2) sense l’ajuda d’una proteïna transportadora de membrana específica per la glucosa. Transportadors de glucosa des de l’espai intersticial fins al citosol: GLUT (“glucose transporter”).
En l’intestí i el ronyó hi ha altres transportadors de membrana: SGLT (sodium glucose transporter).
Els GLUT són petites proteïnes integrals de membrana (transmembrana). Tenen trams transmembranals, en concret 12, que travessen en hèlix tot el gruix de la membrana, amb C-terminal i N-terminal en el citosol.
En la part transmembrana hi ha residus, sobretot, apolars i hidrofòbics. En el interior i exterior hi ha més residus polars i carregats.
Conformació de hèlix-α dels trams transmembranals, els residus de cada tipus queden en costats diferents.
Hèlix-α vist des de dalt.
Els porus tenen la mateixa mida que la molècula que han de transportar.
Quan s’agrupen 4-5 hèlix-α es formen uns “porus” on la glucosa passsa unint-se per ponts d’hidrogen als aminoàcids carregats i polars.
El GLUT, com a transportador de membrana, té Km, Vmàx.... és com un enzim específic.
L’única diferència és que no transforma un substrat a producte, només el canvia de compartiment.
El GLUT té dues conformacions (diferents plegaments en la membrana): - T1: té un lloc d’unió per la glucosa a l’exterior de la cèl·lula, on la concentració és d’uns 5mM.
T2: té un lloc d’unió per la glucosa cap a l’interior de la cèl·lula, on la concentració de glucosa és d’uns 0’1mM.
Per tant, aquest transport és de difusió facilitada (de 5mM a 0’1mM).
El transport de glucosa de l’exterior a l’interior té quatre passos: 1. La glucosa s’uneix al lloc d’unió exterior del GLUT en T1.
2. Després d’aquesta unió hi ha un canvi conformacional de GLUT a T2. La glucosa es mou una petita distància dins del GLUT cap al citosol. Està en el lloc d’unió interior.
3. La glucosa es dissocia i passa al citosol, degut a la baixa concentració de glucosa que hi ha (0’1mM).
4. El GLUT amb la conformació T2 torna a tenir la conformació T1.
Els transportadors de membrana tenen característiques similars als enzims: - - La seva presència augments la velocitat de transport en comparació amb la velocitat de transport per difusió a través d ela membrana.
Es saturen amb el substrat, és a dir, arriben a una velocitat màxima a altes concentracions de substrat.
Tenen cinètica hiperbòlica (com les gràfiques de Michaelis-Menten) per a la velocitat de transport. Tenen Km pel substrat, on la velocitat pel transport és la meitat de la velocitat màxima.
Tenen especificitat pel substrat, transporten un tipus de molècules o un grup de smiliars.
Presenten competència pel lloc d’unió entre les diferents molècules que es transporten.
Es pot reduir o inhibir el transport modificant les proteïnes.
Cinètica del transportador GLUT Com els enzims, els transportadors disminueixen la energia d’activació i per això augmenta la velocitat de transport.
Com més petit és Km pel substrat (glucosa), major serà l’afinitat entre transportador i glucosa.
Els diferents teixits d’un organisme tenen diferents GLUTs de diferents gens: isoformes de GLUT.
- Transporten la glucosa a favor de gradient, és a dir, de major concentració a menor concentració. Amb alguna excepció.
Estan presents en diferents teixits d’un mamífer superior.
Procedents de diferents gens.
Amb especificitat i regulació diferents. Cada isoforma té la seva Km per la glucosa.
Totes presenten 12 trams trans-membrana amb N- i C- terminal dins del citoplasma.
Característiques cinètiques diferents (Km i afinitat); adequades al teixit a on s’expressen i per tant a la seva funció.
GLUT 1: permet que totes les cèl·lules captin un mínim de glucosa. Va a la meitat de velocitat que la velocitat màxima.
GLUT 2: baixa afinitat per la glucosa, solament la capta significativament si li arriba molt concentrada al principi de l’absorció. A més, és poc específic per la glucosa, ja que també transporta manosa i galactosa.
El fetge necessita captar després dels àpats tota la fructosa, la galactosa i part de la glucosa que li ve de l’absorció a l’intestí prim. Ha de deixar que la resta de glucosa circuli fins als altres teixits.
GLUT 3: és el que té major afinitat per la glucosa, donat que és el que trobem en les neurones i , aquestes només es poden alimentar de glucosa per obtenir ATP. Ha de tenir una captació constant de glucosa i per tant, encara que la concentració de glucosa sigui baixa, GLUT 3 farà que es capti glucosa a velocitat màxima.
GLUT 4: es troba en el múscul esquelètic i en el teixit adipós blanc (60% del pes corporal en humans). Aquests han d’incrementar la seva captació de glucosa després dels àpats donat que és quan augmenta la concentració de glucosa. Així baixen els nivells circulants i fan servir la glucosa per fer magatzems de glicogen i greixos. Els GLUT 4 responen davant els menjars. Augmenten de 10 a 20 vegades el nombre de molècules de GLUT a la membrana plasmàtica per pujar la velocitat de transport de glucosa. Aquest procés es regula gràcies a que desprès dels àpats se secreta més insulina, una hormona que es detecta als GLUT 4.
En l’espai intracel·lular també hi ha presència de GLUT 4 en forma de vesícules, reserves...
aquest en algun moment s’ha d’exposar en la membrana plasmàtica. En la membrana hi ha receptors d’insulina que creen un mecanisme senyal, la insulina no arriba a entrar a la cèl·lula, però provoca una cadena d’estímuls que estimulen que el GLUT 4 present al citoplasma s’exposi a la membrana.
Quan diverses molècules de GLUT 4 estan exposades a la superfície de la membrana es capta amb rapidesa la glucosa que ha augmentat de concentració. Aquest mecanisme també permet reutilitzar una part de GLUT 4, la que encara no és molt vella, sinó hauríem de gastar molta energia.
És a dir, l’efecte que provoca la insulina en la cinètica de GLUT 4 és que a l’aparèixer augmenta la velocitat, però la Km no varia, per tant, l’afinitat tampoc.
Per tant; - - En cèl·lules no estimulants el GLUT 4 es troba en compartiments intracel·lulars (Golgi i Sistema túbul-vesicular majoritàriament).
En cèl·lules estimulades per insulina es provoca la ràpida translocació a la membrana plasmàtica.
En algunes cèl·lules i siutacions, els GLUT es poden fer servir per alliberar glucosa al medi extracel·lular i no per captar-la. Això passa en: - Els hepatòcits del fetge: Enteròcits de l’intestí prim Cèl·lules del còrtex renal La localització de diferents ISOFORMES de GLUT en una mateixa cèl·lula (eritròcit) Distribució de ISOFORMES de GLUT en teixits animals ...