METABOLISMO Y GLUCOLISIS

APUNTES[pic 1]

TEMA 1 y 2: METABOLISMO Y GLUCOLISIS

Digestión: transformaciones que sufren las sustancias alimenticias para convertirse en sustancias más sencillas que pueden ser absorbidas o asimiladas por el organismo.

Absorción: incorporación a la sangre de las sustancias asimiladas durante la digestión. (Los nutrientes pasan a través de la osmosis del sistema digestivo y hacia las diferentes zonas del sistema circulatorio)

Metabolismo: es todo aquel proceso físico y químico que se realiza dentro de la célula.

Según la fuente de materia:

• Autótrofas: usan CO2 atmosférico. EJ: células vegetales.
• Heterótrofas: usan moléculas complejas como fuente de carbono. (proteínas, lípidos e hidratos de carbono) EJ: células animales y seres humanos.

Según la fuente de energía:

• Fotótrofas: usan energía solar o luminosa. EJ: células vegetales.
• Quimiótrofas: usan energía química. EJ: células animales.

NOTA: las células del organismo humano son quimo-heterótrofas.

Procesos metabólicos que consumen y liberan energía:

Punto de vista de la energía:

• Endergónicos: consumen energía para realizar una reacción en particular.
• Exergónicos: liberan energía hacia el medio exterior.

Punto de vista de materia:

• Anabolismo (se invierte energía): construcción o síntesis de pequeñas a grandes moléculas.
• Catabolismo (se libera energía): fragmentación o destrucción de grandes a pequeñas moléculas.

RUTAS METABOLICAS: es una sucesión de reacciones químicas que conducen de un sustrato inicial a uno o varios productos finales, a través de una serie de metabolitos intermediarios.

Características:

• Obtener energía química a partir de la energía solar o degradando nutrientes del medio ambiente.
• Convertir nutrientes en moléculas propias de la célula.
• Polimerizar moléculas pequeñas en macromoléculas (proteínas, ácidos nucleicos y polisacáridos).
• Sintetizar y degradar biomoléculas necesarias para funciones específicas de la célula.

Metabolismo intermediario: conjunto de reacciones químicas implicadas en la biotransformación de las moléculas de nutrientes para producir bloques utilizados por las células para construir diversas estructuras.

Importancia del metabolismo:

• Regulador del cuerpo, determina sustancias nutritivas o tóxicas, mantiene constante los parámetros fisiológicos (temperatura, pH, glicemia, etc.) para mantener la HOMEOSTASIS.  [pic 2]

GLUCOLISIS: azucares de 6 átomos de carbono se

desdoblan, dando lugar a un compuesto de 3 átomos

de carbono, el piruvato. Está presente en todas las formas de vida actuales, es la primera parte del metabolismo energético y en las células eucariotas ocurre en el citoplasma.

Primera fase: fase de inversión de energía, se sintetizan azúcares-fosfato a costa de la conversión de ATP en ADP.

1. Glucosa a Glucosa-6-fosfato. Enzima: hexoquinasa (fosforilación de la glucosa mediante un ATP).
2. Glucosa-6-fosfato a Fructosa-6-fosfato. Enzima: fosfoglucoisomerasa (Isomerización reversible de la aldosa a la cetosa).
3. Fructosa-6-fosfato a Fructosa-1,6-bifosfato. Enzima: fosfofructoquinasa 1 (segunda fosforilación ayudada de un ATP).
4. Fructosa-1,6-bifosfato a Dihidroxiacetona fosfato y Gliceraldehído-3-fosfato. Enzima: aldolasa (ruptura del azúcar, produciendo dos intermediarios).
5. Dihidroxiacetona fosfato a Gliceraldehído-3-fosfato. Enzima: triosa fosfato isomerasa (isomerización del GAP en DHAP).

Segunda fase: fase de generación de energía, las triosas-fosfato se convierten en compuestos ricos en energía, que transfieren fosfato al ADP, dando lugar a la síntesis de ATP.

1. Gliceraldehído-3-fosfato a 1,3-bifosfoglicerato. Enzima: Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (oxidación y fosforilación, se genera el primer compuesto de alta energía NADH+H+). Reacción REDOX.
2. 1,3-Bifosfoglicerato a 3-fosfoglicerato. Enzima: fosfoglicerato quinasa (primera fosforilación a nivel del sustrato, se forma ATP).
3. 3-Fosfoglicerato a 2-fosfogicerato. Enzima: fosfoglicerato mutasa (isomerización).
4. 2-Fosfoglicerato a Fosfoenol piruvato. Enzima: enolasa (deshidratación simple).
5. Fosfoenol piruvato a Piruvato. Enzima: piruvato quinasa (segunda fosforilación a nivel del sustrato, obteniéndose ATP).[pic 3]

FUNCIONES DE LOS GRUPOS FOSFATOS:

• Hacer la glucosa un metabolito más activo.
• Evita la perdida de sustrato energético para la célula.
• Reduce la activación y aumenta la especificidad de las reacciones enzimáticas.

TEMA 3: RUTA PENTOSA-FOSFATO

Es una vía alternativa del metabolismo de la glucosa. Utiliza 6 carbonos de glucosa para generar azucares de 5 carbonos y equivalentes reducidos. La vía puede explicar la oxidación completa de la glucosa. Entre sus funciones más importantes:

• Generar NADPH citoplasmático. (indispensable para las reducciones biosintéticas).
• Proporcionar pentosas (especialmente Ribosa) a la célula.

Características:

• Tiene lugar en el citoplasma.
• Consiste en reacciones de oxidación irreversible e interconversión reversible.
• Es más complejo que la glucolisis.
• No se produce en musculo esquelético.

La ruta pentosa-fosfato posee 2 fases:

• Fase irreversible oxidativa (GENERA NADPH): en la primera fase la glucosa-6-fosfato pasa por deshidrogenación y descarboxilación para dar una pentosa, la ribulosa-5-fosfato.
• Fase reversible no oxidativa (GENERA PRECURSORES DE LA RIBOSA): en la segunda fase, la ribulosa-5-fosfato se convierte de regreso en glucosa-6-fosfato mediante una serie de reacciones que comprenden principalmente dos enzimas: TRANSCETOLASA y TRANSALDOLASA. 

TRANSCETOLASA: enzimas que en una reacción reversible transfieren segmentos de dos carbonos de una cetosa a una aldosa. (Requiere el pirofosfato de tiamina como coenzima).

TRANSALDOLASA: enzimas que en una reacción reversible transfieren segmentos de tres carbonos de una cetosa a una aldosa. (Sin necesidad de cofactores).

Datos Resaltantes:

• En el hígado, las glándulas mamarias, tejido adiposo y las glándulas suprarrenales (síntesis de esteroides) se lleva a cabo una elevada síntesis de ácidos grasos que necesitan poder reductor activo (NADPH).
• El 30% de la oxidación de la glucosa ocurre en el hígado a través de la ruta pentosa fosfato.
• La ruta P-P se ajusta a la necesidad celular.

• Si la célula necesita sintetizar nucleótidos y ácidos nucleicos, su producto será Ribosa-5-fosfato.
• Si la célula necesita sintetizar ácidos grasos, esteroides, etc., los productos finales de la fase no oxidativa se reconvierten.
• Si la célula necesita cantidades moderadas de Ribosa 5-fosfato y NADPH, el Gliceraldehído-3-fosfato y la fructosa-6-fosfato se catalizan evitando la acumulación de NADPH y pentosas fosfato.

• Fallas en la enzima glucosa 6-fosfato deshidrogenasa, genera problemas en la ruta y en los eritrocitos.

METABOLISMO DE LA GLUCOSA 6-P EN 4 SITUACIONES DIFERENTES:

1. Se necesita más Ribosa 5-fosfato que NADPH. (Células en división rápida que necesitan Ribosa 5-fosfato para síntesis de nucleótidos precursores de DNA.)
2. Se necesita tanto Ribosa 5-fosfato como NADPH.
3. Se necesita más NADPH que Ribosa 5-fosfato. (tejido adiposo necesita niveles elevados de NADPH para síntesis de ácidos grasos.)
4. Se necesita NADPH y ATP.

DATOS:

• Niveles bajos de glucosa-6-fosfato implican mayor sensibilidad al estrés oxidativo.
• Eritrocitos: mayor importancia todavía dado que al carecer de mitocondrias la ruta de las pentosas-fosfato es su única manera de mantener los niveles de poder reductor necesarios para mantener el grupo hemo de la hemoglobina en estado reducido.

Traerá como consecuencia en el eritrocito:

• Carencia de NADPH.
• Fragilidad en el plasmalema del eritrocito.
• Oxidación de la hemoglobina.
• Hemólisis. (descomposición de los glóbulos rojos.)
• Anemia hemolítica. (deficiencia en glucosa 6-fosfato deshidrogenasa)

TEMA 4: CICLO DE KREBS

Respiración aeróbica (presencia de oxigeno): hace uso del oxígeno como aceptor final de los electrones desprendidos de las sustancias orgánicas.

Respiración anaeróbica (sin oxígeno): emplea otros aceptores finales de electrones, como minerales y subproductos del metabolismo de otros organismos.

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