T9, Metabolisme glucídic (2013)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Rovira y Virgili (URV)
Grado Bioquímica y Biología Molecular - 1º curso
Asignatura Bioquímica
Año del apunte 2013
Páginas 29
Fecha de subida 30/03/2015
Descargas 30
Subido por

Vista previa del texto

T. 9 Metabolisme glucídic  Catabolisme dels glúcids Els polisacàrids i disacàrids poden ser degradats pels organismes donant els monosacàrids, dels quals el més abundant és la glucosa.
o Destí de la glucosa o Glicòlisi = ruta Embden-Meyerhof-Parnas • És la ruta metabòlica més universal • Ruta principal d’utilització d’hexoses que permet obtenir energia tant en condicions aeròbiques com anaeròbiques (no cal oxígen perquè es faci) • La glucosa (6C) es converteix en 2 unitats de piruvat (3C) • L’energia que es desprèn s’utilitza per sintetitzar ATP a partir d’ADP + Pi Si tenim molta glucosa però el NADH que tenim es troba reduït o tenim ATP, aquesta glucosa no es consumirà, no es produirà la glucòlisi.
• Reacció global: La glicòlisi consisteix en una seqüència de 10 reaccions citosòliques • Es poden considerar dues fases: • Fase I: fase preparativa (de inversió d’energia), en què la glucosa és fosforilada, gastant ATP, i trencada en 2 molècules de 3C.
• Fase II: fase d’obtenció d’energia, en que en la interconversió d’unitats de 3C s’obté 4 ATP per glucosa degradada.
• Els ATP es formen per fosforilació a nivell de substrat – Reac 7: fosfoglicerat quinasa – Reac 10: piruvat quinasa Quinasa → +P Fosfatasa → -P GLICÒLISI Fase preparativa En les 5 primeres reaccions es trenca una molècula de glucosa (6C) en 2 molècules de 3 C, utilitzant l’energia de 2 ATPs.
En les 5 últimes reaccions es produeixen 2 molècules de piruvat, es redueixen 2 NAD+ a NADH, i es produeixen 4 molècules d’ATP.
El guany net per la glicòlisi és de 2 ATPs.
Obtenció d’energia o Reaccions de la glicòlisi 1- HEXOQUINASA: es comença amb la fosforilació de la glucosa, amb el què es consumeix el primer ATP.
Aquesta reacció és el suficientment exergònica per ser pràcticament irreversible in vivo 2-FOSFOGLUCOISOMERASA: isomerització de l’aldosa a la cetosa corresponent.
En transferir el carbonil des del C1 al C2 fa que, en la reacció següent, es pugui fosforilar fàcilment el grup hidroxil generat en el C1 3-FOSFOFRUCTOQUINASA: segona fosforilació depenent d’ATP. Es produeix una hexosa fosforilada en els carbonis 1 i 6 Igual que en l’etapa 1, aquesta reacció és pràcticament irreversible in vivo. És el principal punt de regulació de la glicòlisi.
Es diu fructosa 1,6-bisfosfat i no fructosa 1,6-disfosfat per indicar que els 2 fosfats están separats i no units com en l’ADP Els GLUTs són transportadors passius que treballen a favor del gradient de concentració.
El problema que no tota la glucosa pot entrar a les cèl·lules i el mecanisme que ha realitzat l’organisme per a que sempre entri glucosa, es la primera reacció, que afegeix un grup fosfat a la glucosa, per tant ja no tenim glucosa i sempre n’entra.
El punt on es marca que es produeixi la glicòlisi és la tercera reacció amb la fosfofructosaquinasa que afegeix un segon fosfat.
4- FRUCTOSA-1,6-BISFOSFAT ALDOLASA: el compost de 6C s’escindeix per donar 2 intermediaris de 3C Va directe a la via glucolítica.
S’ha de modificar per a que entri a la via glucolítica.
es “desdobla el sucre”, al que es refereix el terme glicòlisi Tot i que en condicions estándar el ΔG és positiu, en les concentracions cel·lulars reals del reactiu i els productes, s’ha calculat un ΔG de -1,3 kJ/mol, que concorda amb el fet de que, in vivo, la reacció es produeix cap a la dreta.
5- TRIOSA FOSFAT ISOMERASA: converteix la dihidroxiacetona fosfat en gliceraldehid-3-fosfat, que és el sustrat de la següent reacció glucolítica Fins aquí, s’han gastat 2ATPs i convertit una hexosa en 2 molècules de G-3-P, cadascuna de les quals es metabolitzarà a continuació per produir compostos d’alta energia que impulsaran la síntesi d’ATP 6- GLICERALDEHID-3-P DESHIDROGENASA: síntesi del primer intermediari d’alta energia i també d’NADH (oxidació i fosforilació) En aquesta reacció el grup aldehid s’oxida a carboxilat; procès que generalment és exergònic.
Però, la reacció global, en condicions estàndar és lleugerament endergònica ja que l’energia alliberada s’empra per sintetitzar un compost d’alta energía 1,3BPG (grup acil-fosfat: anhídrid d’àcid carboxílic-fosfóric) El NAD+ accepta els electrons del substrat que s’està oxidant 7- FOSFOGLICERAT QUINASA: primera fosforilació a nivell de substrat Atenció amb el nom de l’enzim.
El 1,3BPG té un potencial de transferència de grup fosfat molt alt; el transfereix a l’ADP amb la formació d’ATP Es genera un ATP per cada triosa fosfat, o dos ATP per cada glucosa 8- FOSFOGLICERAT MUTASA: un grup fosfat es transfereix de la posició 3 a la posició 2 del substrat Aquesta etapa és de preparació per a la síntesi del següent compost d’alta energía 9- ENOLASA: síntesi del segon intermediari d’alta energía 10- PIRUVAT QUINASA: segona fosforilació a nivell de sustrat El PEP té un potencial de transferència de grup fosfat molt alt; el transfereix a l’ADP amb la formació d’ATP La reacció global és molt exergònica i irreversible in vivo Balanç global: 10 NADH 4ATP 2FADH2 o Destins metabòlics del piruvat  Producció de Lactat Aquesta reacció gasta poder reductor de la cèl·lula però es necessari per poder fer que comenci una altra vegada la glucòlisi obtenint ADP i NAD+ que s’obté d’aquesta reacció.
 Fermentació alcohólica La fan llevats com el Saccharomices cerevisiae o Regulació de la Glicòlisi La hexoquinasa es regula pel producte.
La fosfofructoquinasa està molt regulada al·lostèricament.
La piruvat-quinasa també es regula al·lostèricament o Utilització d’altres substrats diferents de la glucosa -  Metabolisme de la galactosa Galactosa Menosa Fructosa – 1 – fosfat Glicerol  Metabolisme de la fructosa al fetge La ruta glicolítica serveix també per subministrar precursors biosintètics  Via de les pentoses fosfat - Genera poder reductor com NADPH Aquest poder reductor no l’entrega per a la síntesi d’ATP S’utilitza en la gluconeogènesi.
- Genera pentoses (ribosa) per a la síntesi de nucleòtids i àcids nucleics Reacció global: 6NADP+ + 3Glc-6-P +3H2O → 6NADPH + H+ +3CO2 + 2Frc-6-P + GA-3-P -Actua en dues fases: -una oxidativa (generació de NADPH) -una no oxidativa (interconversió de sucres) o Fase oxidativa Genera 2 mols de NADPH, un de CO2 i un de pentosa fosfat o Fase no oxidativa  Fase no oxidativa de la ruta de les pentoses fosfat 2 grups d’interconversions no oxidatives fan possible la formació de 5 sucres C6 a partir de 6 sucres C5 o Rutes alternatives de les pentoses fosfat Aquestes rutes alternatives depenen: - del tipus cel·lular - de les condicions  Gluconeogènesi QUANTITAT DE GLUCOSA EN L’ORGANISME HUMÀ ADULT En els líquids corporals 20g Com glicogen 190g REQUERIMENTS DIARIS DE GLUCOSA EN L’ORGANISME HUMÀ ADULT Cervell 120g Total 160g Gluconeogènesi: síntesi de glucosa a partir de substrats no glucídics La funció de la gluconeogènesi és mantenir els nivells de glucosa sanguinis quan no hi ha entrada de sucres per la dieta.
La Gluconeogènesi es dona principalment en el fetge.
La síntesis de glucosa a partir de piruvat utilitza molts dels mateixos enzims que la Glicòlisi.
Tres reaccions de la Glicòlisi tenen un G tan gran i negatiu que són essencialment irreversibles.
Aquestes han de ser evitades en la Gluconeogènesi: Hexokinasa (etapa 1) → (etapa 11) Fosfofructoquinasa (etapa 3) → (etapa 9) Piruvat quinasa (etapa 10) → (etapes 1 i 2) o Bypass de la Piruvat quinasa Piruvat quinasa (Glicòlisi): fosfoenolpiruvat + ADP →piruvat + ATP Per obviar la Piruvat quinasa calen 2 reaccions: Piruvat carboxilasa (Gluconeogènesi): piruvat + HCO3-+ ATP → oxaloacetat + ADP + Pi PEP carboxiquinasa (Gluconeogènesi): oxaloacetat + GTP → PEP + GDP + CO2 o Bypass de la Fosfofructoquinasa Fosfofructoquinasa (Glicòlisi): fructosa-6-P + ATP → fructosa-1,6-bisP + ADP Fructosa-1,6-bisfosfatasa (Gluconeogènesi): fructosa-1,6-bisP + H2O → fructosa-6-P + Pi o Bypass de la Hexoquinasa Dues reaccions de la glicòlisi s’obvien per reaccions d’hidròlisi : Hexoquinasa (Glicòlisi) catalitza: glucosa + ATP →glucosa-6-P + ADP Glucosa-6-fosfatasa (Gluconeogènesi) catalitza: glucosa-6-P + H2O →glucosa + Pi TÉ LLOC AL RETICLE ENDOPLASMÀTIC o Substrats gluconeogènics Glicerol quinasa  A partir de Lactat En el cicle de Cori, el lactat s'allibera per les cèl·lules musculars durant l'exercici. Després transferir el lactat al fetge, es reconverteix en piruvat per la lactat deshidrogenasa i després en glucosa per gluconeogènesi.
El glicerol, un producte del metabolisme dels greixos en el teixit adipós, es transporta al fetge a la sang, i després es converteix en glicerol-3-fosfat per la glicerol quinasa. (La glicerol quinasa només es troba en el fetge.)  Aminoàcids precursors de la gluconeogènesi Alguns aminoàcids es catabolitzen a piruvat, oxaloacetat, o precursors d’aquests.
La font de piruvat i oxaloacetat per a la gluconeogènesi, durant el dejuni, és principalment el catabolisme d’aminoàcids.
Les proteïnes musculars poden hidrolitzar-se per subministrar aminoàcids que són desaminats, i catabolizats per formar precursors per a la gluconeogènesi.
L’alanina transporta nitrogen del múscul fins al fetge.
El fetge és l’únic lloc on podem eliminar el nitrogen.
 A partir de Glicerol El glicerol forma l’esquelet dels triacilglicèrids.
Els triacilglicèrids els trobem al teixit adipós.
El glicerol viatja fins al fetge sen un precursor.
Només va cap el fetge el glicerol, els tres àcids grassos que formen el triacilglicèrid NO.
 A partir de propionil-CoA (mirar esquema general) o Regulació de la gluconeogènesi -Hi ha un control recíproc de la glucòlisi i la gluconeogènesi -Molt regulat a nivell de càrrega energética -Els punts que difereixen en ambdues rutes són els principals punts de regulació recíproca Piruvat quinasa: quan Acetil CoA ↓ Piruvat carboxilasa: quan Acetil CoA ↑  Metabolisme del Glicogen: Si tinc abundant glucosa es guarda sintetitzant un polímer, el glicogen El glicogen és: Reservori de glucosa → Per alguns teixits concrets que depenen només de la glucosa.
Reservori d’energia És un polímer de glucosa altament ramificat.
La ramificació facilita poder obtenir ràpidament la glucosa, ja que té molts punts de trencament.
Els dos teixits on hi ha més reserves de glicogen emmagatzemat són al: · Múscul: per a la necessitat d’utilitzar-lo en una activitat física.
· Fetge: les reserves que conté és per a tot l’organisme.
El glicogen fosforilasa trenca l’enllaç α 1,4 i va alliberant glucoses.
El múscul no té l’enzim glucosa-6-fosfotasa, en canvi, el fetge si o Degradació del Glicogen Per saber si el glicogen que degradem és molt ramificat mirem la quantitat de glucosa extreta.
 Regulació de la degradació del glicogen · Control no hormonal La fosforilasa fosforilada és la forma més activa · Control hormonal Adrenalina = Epinefrina És una molècula senyalitzadora.
Activa la degradació del glicogen Regulació alostèrica per 5’ AMP o Biosíntesi del Glicogen Donador d’energia per poder fer la unió α 1,4 Cal un nucli pre-existent (glucoses unides) per poder unir noves glucoses. No es poden unir dos glucoses de zero.
Cal un cebador sintetitzat per la glucogenina Proteïna molt rica en aminoàcids de tirosina.
Fa d’encebador permeten que el glicogen sintasa pugui anar unint les glucoses.
 Formació de les ramificacions: L’enzim ramificant amb una cadena lineal, cada tres residus, crea l’estructura ramificant.
 Regulació de la síntesis del glicogen (múscul) · Control hormonal La insulina fa la funció contraria a l’adrenalina.
Aquesta es detectada, activa una cascada de senyals i activa les fosfatases.
· Control no hormonal Quan es desfosforila el glicogen sintasa, s’activa.
Es frena la via de degradació i s’activa la síntesis.
Regulació alostèrica glucosa-6-fosfat  Cicle de Calvin En el cicle de Calvin se sintetitza gliceraldehid-3-fosfat (G3P) un sucre de 3 carbonis a partir de: - carboni de CO2 atmosfèric - electrons i H+ de NADPH - energia de l’ATP Aquest sucre llavors és convertit en glucosa • Per fer una molècula de G3P, calen tres molècules de CO2.
• Per fer una molècula de glucosa, calen sis molècules de CO2.
• El cicle de Calvin te 2 fases: Fase 1 (a): Fase de fixació de carboni, cada molècula de CO2 es lliga a un sucre de cinc carbonis, la ribulosa bisfosfat (RuBP).
Catalitzat per la ribulosa-1,5-bisfosfat carboxilasa/oxigenasa o rubisco.
L’intermediari de sis carbonis es trenca per la meitat per formar 2 molècules de 3- fosfoglicerat Fase 1 (b): fase de reducció • Cada 3-fosfoglicerat rep un altre grup fosfat de l’ATP per formar 1,3- bisfosfoglicerat.
• Un parell d’electrons del NADPH redueixen el 1,3- bisfosfoglicerat a G3P.
– Els electrons del NADPH canvien un grup carboxil en un grup carbonil.
Fase 2: fase de regeneració • Surt 1 una molècula de G3P per cada 3 molècules de CO2 que s’incorporen • En la regeneració de l’acceptor de CO2 (RuBP), les 5 molècules restants de G3P es reordenen per formar 3 molècules de RuBP.
• El cicle ha de gastar 3 molècules més d’ATP (una per RuBP) per completar el cicle i preparar pel següent.
o Síntesi d’hexoses Les Trioses fosfat produïdes en el cicle de Calvin poden utilitzar-se per sintetitzar midó o sacarosa.
...