Glucólisis
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Este documento describe los procesos de glucólisis y metabolismo de los carbohidratos. La glucólisis convierte la glucosa en piruvato a través de una serie de reacciones enzimáticas, produciendo ATP. En condiciones aeróbicas, el piruvato se oxida completamente en la mitocondria para generar más ATP. La glucólisis anaeróbica produce lactato cuando la tasa de hidrógeno excede la capacidad de la cadena respiratoria. En conjunto, la degradación completa de la glucosa puede producir entre 2 y 38
Glucólisis
- 1. GLUCÓLISIS L. N. Noé González Gallegos
- 2. Bioenergéticos Formas de trabajo biológico: Digestión, absorción y asimilación de nutrimentos. Función glandular: secreción de hormonas. Mantenimiento de gradientes electroquímicos a través de la membrana. Síntesis de nuevos componentes químicos .
- 3. Respiración celular Glucosa 6 O2 6 CO2 6 H2O ATP Trabajo mecánico Trabajo químico Trabajo de transporte + + +
- 4. Fuentes de carbono para la glucólisis 1. Almidón de la dieta: es la mayor fuente de glucosa. 2. Glucógeno: es la mayor forma de hidratos de carbono de almacén en animales, un polímero de glucosa sumamente bifurcado. 3. Sacarosa: disacárido que constituye el mayor azúcar en nuestra dieta (glucosa-fructosa). 4. Lactosa: disacárido, el más frecuente hidrato de carbono en la leche (glucosa-galactosa). 5. Fructosa: presente en frutas y como componente de la sacarosa.
- 5. Digestión de los hidratos de carbono Boca (amilasa salival) Estómago (ácido clorhídrico destruye la amilasa) Intestinos (Amilasa pancreática) Células epiteliales del borde en cepillo (Disacaridasas, oligosacaridasas, dextrinasas) Vena porta (Transporte) Hígado (Metabolismo de la fructosa y galactosa) Circulación Almidón, lactosa, sacarosa, fructosa Almidón, maltosa, maltotriosa, dextrinas, lactosa, sacarosa, fructosa Maltosa, maltotriosa, dextrinas, lactosa, sacarosa, fructosa Glucosa, galactosa, fructosa Glucosa
- 6. Distribución de los hidratos de carbono Datos aproximativos de los hidratos de carbono: Glucosa sanguínea: 1 g/L (aprox. 5g totales) Espacio intersticial: 15 g Glucógeno hepático: 100-200 g Glucógeno muscular: 300-400 g (15-17 g/kg de músculo)
- 7. Degradación total de la glucosa Fase 1 a. Glucólisis b. Ciclo de Krebs Fase 2 a. Cadena de transporte de electrones b. Fosforilación oxidativa Glucosa Piruvato Acetil CoA Oxaloacetat o Lactato NADH FADH2 H+ H2O CO2 AT P ATP ADP
- 8. Glucólisis Proceso mediante el cual las moléculas de glucosa son metabolizadas a través de una serie de reacciones enzimáticas en dos moléculas de piruvato.
- 9. Propósito de la glucólisis Producción de trifosfato de adenosina (ATP), el cual es el combustible de las células. 1. Glucólisis anaeróbica: Produce 2 moles de ATP por mol de glucosa. 2. Glucólisis aeróbica: Produce 6 a 8 moles de ATP por mol de glucosa.
- 10. Glucólisis (Citoplasma celular) Glucosa Fructosa 1,6 bifosfato Gliceraldehído 3- fosfato Gliceraldehído 3- fosfato Piruvato Piruvato 2 ATP 2 ADP 2 (NAD+ + Pi) 2 (NADH + H+) 4 ADP 4 ATP Formula general Glucosa + ADP + Pi = 2 (Piruvato) + 2 ATP + 2 (NADH) + 2 (H+) + 2 (H2O)
- 11. Glucólisis. Las enzimas en negritas representan los puntos de regulación de la vía. Reacción Enzima Tipo de reacción Ecuación del a reacción ΔGo 1 Hexosa cinasa (HK) (o glucosa cinasa en las células de los islotes pancreáticos y hepatocitos) Fosforilación Glucosa + ATP → glucosa-6-fosfato + ADP + H+ -16.7 kJ/mol 2 Glucosa-fosfato isomerasa Isomerización Glucosa-6-fosfato → fructosa-6-fosfato +1.7 kJ/mol 3 Fructosa-fosfato cinasa Fosforilación Fructosa-6-fosfato + ATP → fructosa-1,6- bifosfato + ADP + H+ -18.5 kJ/mol 4 Aldolasa Escisión Fructosa-1,6-bifosfato → dihidroxiacetona- fosfato + gliceraldehído-3-fosfato +28 kJ/mol 5 Triosa-fosfato isomerasa Isomerización (cetosa → aldosa) Dihidroxiacetona-fosfato → gliceraldehído- 3-fosfato +7.6 kJ/mol 6 Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa Oxidación y fosforilación Gliceraldehído-3-fosfato + NAD+ + HPO4 2- → 1,3-bifosfoglicerato + NADH + H+ +6.3 kJ/mol 7 Fosfoglicerato cinasa Fosforilación a nivel de sustrato 1,3-bifosfoglicerato + ADP → ATP + 3- fosfoglicerato -18.8 kJ/mol 8 Fosfoglicerato mutasa Isomerización 3-fosfoglicerato → 2-fosfoglicerato +4.4 kJ/mol 9 Enolasa Deshidratación 2-fosfoglicerato → fosfoenolpiruvato + H2O +1.7 kJ/mol 10 Piruvato cinasa Fosforilación a nivel de sustrato Fosfoenolpiruvato + ADP → piruvato + ATP -31.4 kJ/mol
- 12. Glucólisis El NADH generado durante la glucólisis se utiliza para combustible, sintetizando ATP en la fosforilación oxidativa mitocondrial. La producción de dos o tres equivalentes de ATP dependerá de la lanzadera que se utiliza para el transporte de los electrones de NADH al citoplasma mitocondrial.
- 13. Citoplasma Mitocondria A. Lanzadera glicerol-3-fosfato B. Lanzadera del malato- aspartato Glucólisis NAD H H+ NAD FADH 2 FAD 2 ATP NAD H H+ NAD NAD+ 3 ATP NAD H H+
- 14. Durante una actividad física intensa, la producción de átomos de hidrógeno supera la tasa de oxidación de la cadena respiratoria. Para continuar con la producción de energía, éstos hidrógenos deben ser aceptados por una sustancia distinta al oxígeno. La molécula de piruvato, temporalmente acepta un par de hidrógenos para formar ácido láctico. Glucólisis anaeróbica
- 15. NADH H+ Piruvato NAD+ Lactato En el músculo activo y en los eritrocitos Glucólisis anaeróbica (Citoplasma celular)
- 16. Energía por la glucólisis Dos moléculas de piruvato son formadas partir de una molécula de glucosa. Así, hay una producción neta de dos moléculas de ATP por molécula de glucosa utilizada en la formación anaeróbica de piruvato (-2+2+2). En condiciones aeróbicas, se suman 4 ó 6 moléculas más de ATP como producto de su síntesis en la cadena respiratoria mitocondrial (depende de la lanzadera utilizada).
- 17. Producción neta de ATP a partir de una molécula de glucosa Localización Sustratos Producción de energía Glucólisis anaerobia Citoplasma celular Glucosa Lactato 2 ATP Glucolisis aerobia Citoplasma celular Glucosa 2 (Piruvato) 6 - 8 ATP Oxidación del piruvato (Lactato deshidrogenasa) Matriz mitocondrial 2 (Piruvato) 2 (Acetil CoA) 6 ATP Ciclo de Krebs Matriz mitocondrial 2 (Acetil CoA) 2 (Oxaloacetato) 24 ATP Cadena respiratoria mitocondrial (Cadena de transporte de electrones) Matriz , membrana interna y espacios intermembrana de la mitocondria NADH, FADH2 ATP Fosforilación oxidativa
- 18. Flujo de los sustratos energéticos en el paciente críticamente enfermo En ayuno Alimentado
- 19. Referencias bibliográficas Cresci GA. Nutrition Support for the Critically Ill Patient: A Guide to Practice. Boca Raton: CRC Press; 2015. Davidson V. Glycolysis. En: Davidson VL, Sittman DB, editores. Biochemistry. 4 ed. USA: Lippincott Williams & Wilkins; 1999. p. 273-85. Delgado-Fernández M, Gutiérrez-Saínz A, Castillo-Garzón MJ. Bases fisiológicas y metabólicas de la alimentación. En: Delgado-Fernández M, Gutiérrez-Saínz A, Castillo-Garzón MJ, editores. Entrenamiento físico- deportivo y alimentación. De la infancia a la edad adulta. Barcelona: Paidotribo. p. 9-54. McArdle WD, Katch FI, Katch VL. Nutrient role in bioenergetics. En: McArdle WD, Katch FI, Katch VL, editores. Sports and exercise nutrition. 3 ed. Philadephia: Wolters Kluwer/Lippincot Williams & Wilkins; 2009. p. 124- 53. Metabolismo de los hidratos de carbono. En: Horton-Szar D, editor. Lo esencial en metabolismo y nutrición. 4 ed. España: Elsevier; 2013.