BSM Tema 4.1 Metabolisme dels glúcids (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 2º curso
Asignatura Biosenyalització i Metabolisme
Año del apunte 2014
Páginas 6
Fecha de subida 02/02/2015
Descargas 12
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 4.- METABOLISME DELS GLÚCIDS LA GLICÒLISI És una ruta metabòlica que permet la ràpida obtenció d’Eg durant l’exercici a partir de la glucosa. No requereix presència d’oxigen i es podria haver desenvolupat en l’atmosfera primitiva. Té lloc al citosol dels eucariotes. És una ruta molt rendible i que obté i recupera molta Eg. A partir de D-glucosa s’obtenen 2 molècules de piruvat. El procès permet la síntesi d’ATP i NADH.
PRINCIPALS RUTES D’UTILIZACIÓ DE LA GLUCOSA Ocupa una posició central en el metabolisme de les cèl·lules. Si hi ha excés d’Eg es pot emmagatzemar en forma de polisacàrids, i si cal Eg ràpidament es fa glucòlisi. En condicions aeròbiques el piruvat és oxidat via C.Krebs i cadena de transport electrònic dons a Co2 i H2O. En condicions anaeròbiques es produeix fermentació, on el piruvat es converteix en lactat o etanol.
ESTRATEGIA GENERAL DE LA RUTA   Etapa preparativa (1-5): aprofitant el potencial energètic de la transferència dels grups fosforil, s’acobla la síntesi de compostos fosfori lats amb la hidròlisi de ATP.
Etapa productiva(6-10): es recupera l’Eg invertida i s’obté Eg addicional derivada de les reaccions d’oxidació. El guany net es de 2 ATPs i 1 NADH.
1.- FOSFORILACIÓ DE LA GLUCOSA: Irreversible i punt de control. L’Eg alliberada s’usa per formar un enllaç ester fosfat en la glucosa. La glucosa fosforil·lada queda retinguda a la cel. Pot anar cap a la síntesi de glicogen. Dos enzims (hexoquinasa i glucoquinasa)amb pptats catalítiques i funcionals poden catalitzar la reacció.
2.- ISOMERITZACIÓ ALDOSA-CETOSA Etapa reversible. Es prepara el substrat pel trencament de la hexosa en 2 trioses. Queda el grup OH del C1 lliure per fosforilar-se posteriorment.
Catalitzat per l’enzim glucosafosfat isomerasa.
Mecanisme catalític de la glucosa fosfat isomerasa.
El grup carbonil passa del C1 al C2 i es forma un anell de furanosa.
3.- FOSFORILACIO DE LA FRUCTOSA 6-P Reversible. La fructosa 1,6-biP es solament substrat de la glicòlisi. Ppal punt de regulació de la glicòlisi. Regulació al·lostèrica de l’enzim. No s’utilitza glucosa si hi ha molt ATP.
4.- ESCISSIO DE LA HEXOSA EN TRIOSES Reacció reversible. La aldosa dona lloc a un aldehid i una cetona. En endergònica en condicions Standard, però les [] cel·lulars de substrat i producte tindria una AG<0. Es desplaça a la dreta gràcies a la ràpida metabolització dels productes.
5.- ISOMERITZACIÓ ALDOSA-CETOSA Només el glicealdehid 3-P continuarà la via. La dihidroxiacetona fosfat passa a gliceraldehid 3-P. Reacció propera a l’equilibri, però la ràpida metabolització del gliceraldehic 3-P en les properes fases de la glicòlisi, disminueix la [] i desplaça la reacció a la dreta. Mecanisme enzimàtic de la triosa fosfat isomerasa (TIM). A través d’un intermediari la dihidroxiacetona fosfat passa a gliceraldehid 3-P.
6.-OXIDACIO I FOSFORILACIO ACOBLADES Reducció de NAD+ a NADH. Incorpora Pi. La reacció d’oxidació exergònica està acoblada a la reducció de NAD+. L’Eg alliberada durant l’oxidació permet la fosforilació a partir de Pi. El producte 1,3-bifosfogliceral té un potencial de transferència del grup fosforil elevat.
7.- FOSFORILACIO A NIVELL DE SUBSTRAT Reacció de transferència del grup fosforil i síntesi de ATP. Exergònic. Es dona la síntesi de ATP per un mecanisme diferent a l’obtenció de l’ATP per la cadena de transport electrònic.
8.- ISOMERITZACIO PER CANVI DE POSICIO A GRUP FOSFAT Reversible. L’enzim mutasa canvia la relocalitzacio intramolecular del grup fosfat. Es forma transitòriament 2,3-bifosfoglicerat, que en els eritròcits de una funció de regulació de la hemoglobina important.
9.- DESHIDRATACIÓ Reversible. S’elimina un H2O i es forma un doble enllaç. La redistribució interna augmenta moltíssim l’Eg potencial de transferència del grup fosforil. El fosfoenolpiruvat (PEP) té una Eg de transferència molt elevada.
10.- FOSFORILACIO A NIVELL DE SUBSTRAT Reacció de transferència del grup fosforil i síntesi d’ATP. Etapa possible gràcies a l’enllaç ric en Eg del PEP. Etapa irreversible.
BALANÇ ENERGÈTIC DE LA GLICÒLISI Les molècules de piruvat encara mantenen la major part de la Eg potencial de la molècula de glucosa. L’energia restant del piruvat s’extrau per les reaccions oxidatives del cicle de Krebs i de la cadena respiratòria. La concentració dels reactants dins la cèl·lula determina la direcció de la reacció enzimàtica.
DESTINS METABÒLICS DEL PIRUVAT 1.- Vi anaeròbica de fermentació alcohòlica: a teixits vegetals i alguns microorganismes. Una etapa de descarboxilació prèvia a l’etapa de reducció. Es forma etanol a partir de piruvat. Implica reducció i no varia la relació NAD+/NADH.
2.- Via anaeròbica de fermentació làctica: té lloc al múscul esquelètic i alguns microorganismes. Hi ha reducció de piruvat a lactat. Implica reducció i no varia la relació NAD+/NADH.
3.- Via aeròbica: oxidació i descarboxilació. Les reaccions d’oxidació estan finalment acoblades a la cadena de transport electrònic.
FERMENTACIO LACTICA La glicòlisi anaeròbica proporciona menys energia que la glicòlisi aeròbica, però es un procés mes ràpid i per tant adient en situacions d’exercici intens (s’acidifiquen el múscul i la sang per acumulació d’àcid làctic). Als eritròcits no hi ha mitocondris i també es fa aquesta via.
FERMENTACIÓ ALCOHOLICA L’etanol es el producte final. Via de la cervesa, vi, pa...
Hi ha una primera etapa de descarboxilació, que és la responsable de l’alliberament de CO2. La piruvat descarboxilasa només es troba als microorganismes que fan aquesta via.
VIA DE LES PENTOSES FOSFAT És una via minoritària però molt important. Genera a partir del material de partida de Ribosa 5-P, necessari per la síntesi de nucleòtids, i NADPH, poder reductor per processos anabòlics.
OBJECTIUS: Síntesi de Ribosa 5-P: per la síntesi de nucleòtids i àcids nucleics. Important en teixits de divisió ràpida i Síntesi de NADPH: té capacitat reductora útil per determinades vies biosintetiques (ex.àcids grassos) i que protegeix els radicals de superòxids (per cel. Molt exposades a O2).
DUES FASES: fase oxidativa (generació de NADPH i pentoses P) i fase no oxidativa (recicla pentoses P i sintetitza de nou glucosa 6-P).
ETAPES DE LA FASE OXIDATIVA DE LA VIA DE LES PENTOSES FOSFAT Reacció d’oxidació i descarboxilació de la glucosa 6P. L’enzim glucosa 6P deshidrogenasa es el punt de regulació de la via. La regulació dependrà dels nivells de NADP+/NADPH. En aquesta via es genera NADPH.
A la vida de destoxificacio de radicals de superòxid el NADPH protegeix les cel formant radicals de superòxid que es formen en presencia de reactius oxidants. El NADPH proporciona poder reductor per a l’obtenció de glucatió reduït. Una deficiència de Glucosa-6P deshidrogenasa (G6Pdh) redueix la capacitat protectora de la cel front l’estrès oxidatiu. Els eritròcits son mes sensibles a la deficiència genètica de G6Pdh, els que no tenen no poden ser infectats per la malària.
REACCIONS NO OXIDATIVES DE LA VIA DE LES PENTOSES FOSFAT Es catalitzen una sèrie d’interconversions reversibles de sucres. A partir de la ribosa 5P podem obtenir de nou glucosa 6P. A partir de 6Pentoses obtenim 5Hexoses.
GLUCONEOGENESI Es la síntesi de glucosa a partir de piruvat i altres precursors C3. Requereix Eg.
Intervenen enzims de diferents compartiments (citosol, mitocondris i RE).
Després d’un exercici intens o 24h dejuni, caldrà sintetitzar glucosa a partir dels seus precursors: piruvat, lactat, esquelets de C dels aà, CO2 en plantes.
Glicòlisi i gluconeogènesi comparteixen etapes reversibles, i les irreversibles reguladores de la glicòlisi es donen per vies alternatives també regulades (ETAPES BYPASS). Aquestes son necessàries per evitar que es donin cicles fútils.
Hi ha 3 etapes bypass específiques de la gluconeogènesi que corresponen a 3 etapes irreversibles de la glicòlisi, catalitzades per enzims diferents.
1ª ETAPA BYPASS: de piruvat a fosfoenolpiruvat (PEP) (matriu mitocondrial-citosol) En el citosol tenim [NADH]<<[NAD+]. La síntesi de glucosa requereix NADH al citosol. La sortida de malat de la matriu mitocondrial representa un mètode d’exportació de poder reductor al citosol. D’altra banda, el mitocondri no té un transportador oxalacetat, però si de malat. El poder reductor exportat al citosol s’utilitzarà per continuar la gliconeogènesi.
Hi ha una via alternativa: si iniciem la via a partir del lactat, el pas de lactat a piruvat al citosol produeix NADH al citosol, i ja no necessitarem el pas d’oxalacetat a malat necessari per a exportar el poder reductor des de la matriu mitocondrial.
2ª ETAPA BYPASS: fructosa 1,6 biP a Fructosa 6P. Es dona al citosol 3ª ETAPA BYPASS: Glucosa 6P a Glucosa, al RE La glucosa 6-fosfatasa es troba present sols en fetge i minoritàriament en ronyó (teixits principals que realitzen la gluconeogènesi, i podran així exportat la glucosa a altres teixits).
LA SÍNTESI D’UNA MOLÈCULA DE GLUCOSA IMPLICA LA DESPESA DE 4ATP, 2GTP I 2NADH.
CICLE DE CORI Es un cicle entre el teixit muscular i el fetge, on participen la glucosa i lactat. És particularment actiu després d’un exercici intens. El lactat acumulat en el teixit muscular es transporta al fetge, on es reoxida a piruvat. Aquest entra a la via de la gluconeogènesi. La glucosa sintetitzada al fetge es podrà tornar a exportar al múscul per recuperar les seves reserves energètiques. En el múscul la glucosa en excés es podrà utilitzar també per sintetitzar de nou les reserves de glicogen ...