Pasos de los Procesos Metabólicos
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El documento describe los 10 pasos de la glucólisis, en los cuales las enzimas hexocinasa, fosfoglucoisomerasa, fosfofructocinasa, aldolasa, treosa fosfato isomerasa, G-3-P deshidrogenasa, fosfoglicerolcinasa, fosfoglicerolmutasa, enolasa y piruvatocinasa catalizan reacciones que convierten la glucosa en piruvato con la producción neta de ATP y NADH.
Pasos de los Procesos Metabólicos
- 2. Glucosa Glucosa-6-P Hexocinasa Un grupo fosfato se transfiere del ATP a la glucosa y la transforma en glucosa-6-fosfato a través de la enzima Hexocinasa. Paso 1 La glucosa-6-fosfato se convierte en su isómero, la fructosa-6-fosfato por medio de la enzima Fosfoglucoisomerasa. Paso 2 ATP ADP Fructuosa-6-PUn grupo fosfato se transfiere del ATP a la fructosa-6-fosfato gracias a la enzima Fosfofructocinasa, la cual produce fructosa-1,6- bifosfato. Paso 3 ATP ADP Fructosa-1,6-P Fosfoglucoisomerasa Fosfofructocinasa
- 3. La fructosa-1,6-bifosfato se rompe gracias a la enzima Aldolasa para generar dos azúcares de tres carbonos: la dihidroxiacetona fosfato (DHAP) y el gliceraldehído-3- fosfato. Estas moléculas son isómeros el uno del otro, pero solo el gliceraldehído-3-fosfato puede continuar directamente con los siguientes pasos de la glucólisis. Paso 4 PGALDHAP Aldolasa La (DHAP) se convierte en gliceraldehído-3-fosfato mediante la enzima Treosa Fosfato Isomerasa.Paso 5 Treosa Fosfato Isomerasa 2 PGAL Los 2 gliceraldehído-3-fosfato, pierden dos electrones y dos protones para reducir el NAD+ a NADH y producir un H+. Esta reacción libera energía que se utiliza para añadir otro fosfato al azúcar y formar Ácido 1,3-bifosfoglicérico. Cabe resaltar, que aquí actua la enzima G-3-P Deshidrogenasa. Paso 6 2 Ácido 1,3- bifosfoglicérico NAD+ NADH+H+ G-3-P Deshidrogenasa Los Ácidos 1,3-bifosfoglicéricos donan uno de sus grupos fosfato al ADP, lo transforma en una molécula de ATP y en el proceso se convierte en Ácido 3-foglicérico por medio de la enzima Fosfoglicerolcinasa Paso 7 2 Ácido 3- foglicérico Fosfoglicerolcinasa 2 ADP 2 ATP
- 4. Los Ácidos 3-foglicéricos se convierten en sus isómeros, Ácidos 2-foglicéricos a través de la enzima Fosfoglicerolmutasa Paso 8 Los 2-fosfoglicerato pierden una molécula de agua y se transforman en fosfoenolpiruvato (PEPP), por medio de la enzima Enolasa; y hay una liberación de agua. El PEPP es una molécula inestable, preparada para perder su grupo fosfato en el paso final de la glucólisis. Paso 5 2 Ácido 2- foglicérico Los PEPP, donan sin dificultad su grupo fosfato a un ADP gracias a la enzima Piruvatocinasa; y se produce una segunda molécula de ATP. Al perder su fosfato, el PEPP se convierte en Ácido Pirúvico, el producto final de la glucólisis Paso 10 Fosfoenolpiruvato 2 Ácido Pirúvico Piruvatocinasa 2 ADP 2 ATP Fosfoglicerolmutasa Enolasa H2O
- 5. Ácido Pirúvico Acetil-CoA Glucólisis El ácido pirúvico que procedía de la glucólisis se transforma en acetil coenzima a (Acetil-CoA), y se produce por la acción de la enzima Piruvato Deshidrogenasa la cual el NAD+ se reduce a NADH + H+, y al mismo tiempo ocurre una descarboxilación donde el CoA-SH libera una molécula CO2. En este sentido, esta es una etapa de transición que ocurre entre la glucólisis y el ciclo de Krebs, donde el ácido pirúvico se transporta a través dela membrana mitocondrial interna y luego hacia la matriz. NAD+ NADH + H+ Piruvato Deshidrogenasa CoA-SH CO2 Pirúvico Descarboxilasa Ciclo de Krebs
- 6. 1 • Se condensa el Acetil-CoA con el Oxalacetado con la enzima Citro Cintasa se forma el Citrato. 2 • El Citrato se descidrata, es decir, que libera una molécula de agua; formando el Cis-Aconitato por la enzima Aconitasa. 3 • El Cis-Aconitato se hidrata con H2O por la enzima Aconitasa pára así formar el Isocitrato. 4 • A través de una oxidación el Isocitrato se vuelve Oxalosuccinato por la enzima Isocitato Deshidrogenasa. En este proceso se genera poder reductor, que será almacenado en un NAD+ que se reducirá a NADH. 5 • El Oxalosuccinato se descarboxila la rotura de un grupo carboxilo (se elimina en forma de CO2) al perder este carbono se denomina Alfa- Cetoglutarato reacción que se produce con la enzima Isocitato Deshidrogenasa.
- 7. 6 • La a-cetoglutarato deshidrogenasa transformará el a-cetoglutarato en Succinil-CoA mediante una descarboxilación oxidativa, se pierde otro grupo carboxilo (liberación de otra molécula de CO2). En este proceso se genera mucha energía, parte de ella servirá para unir una molécula de CoA y el resto se almacena en forma de poder reductor en NAD+, que se convierte en NADH. 7 • Mientras el Succinil-CoA forma el Succinato, ya que se fosforila a nivel de sustrato, y sucede por la enzima Succinil-CoA Sintetasa. El cosustrato de esta reacción es el GDP (guanín difosfato) que aprovechará la energía de la reacción para unir un fosforo inorgánico (Pi) y formar GTP. 8 • El Succinato pasa al Fumarato por oxidación por la introducción de la Succinato Deshidrogenasa, la oxidación de la molécula, el poder reductor que se genera se almacena en la FADH2.
- 8. 9 • El Fumarato pasa al Malato cuando se hidrata, es decir se utiliza una molécula de agua, y es realizado este proceso por la enzima Fumarasa 10 • El Malato se oxida y de momento pasa por la Malato Deshidrogenasa dando Oxalacetato, generando una última molécula de a NADH. Al final de este paso obtenemos nuevamente oxalacetato (4C), que puede ser utilizado por el primer enzima del ciclo para volver a generar energía. El ciclo de Krebs genera poder reductor que será convertido en ATP, la molécula de almacenamiento de energía en la cadena de electrones. En resumen en el proceso se generan dos moléculas de CO2, 3 moléculas de NADH, 1 molécula de GTP y 1 de FADH2 por cada acetil que entra en el ciclo.
- 10. Complejo I El complejo I o NADH deshidrogenasa o NADH: ubiquinona oxidoreductasa, capta dos electrones del NADH y los transfiere a un transportador liposoluble denominado ubiquinona (Q). El producto reducido, que se conoce con el nombre de ubiquinol (QH2) puede difundir libremente por la membrana. Al mismo tiempo, el Complejo I transloca cuatro protones a través de membrana y produce un gradiente de protones. Complejo II El Complejo II o succinato deshidrogenasa; no es una bomba de protones. Además es la única enzima del ciclo de Krebs asociado a membrana. Antes de que este complejo actúe el FADH2 se forma durante la conversión de succinato en fumarato en el ciclo del ácido cítrico. A continuación los electrones son transferidos por medio de una serie de centros FeS hacia Q. EL glicerol-3-fosfato y el acetil-CoA también transfieren electrones a Q mediante vías diferentes en que participan flavoproteínas. Complejo III El complejo III o complejo citocromo bc1; obtiene dos electrones desde QH2 y los transfiere a dos moléculas de citocromo c, que es un transportador de electrones hidrosoluble que se encuentra en el espacio intermembrana de la mitocondria. Al mismo tiempo, transloca cuatro protones a través de la membrana por los dos electrones transportados desde el ubiquinol. Complejo IV El complejo IV o citocromo c oxidasa; capta cuatro electrones de las cuatro moléculas de citocromo c y se transfieren al oxígeno (O2), para producir dos moléculas de agua (H2O). Al mismo tiempo, se translocan cuatro protones al espacio intermembrana, por los cuatro electrones. Además "desaparecen" de la matriz 2 protones que forman parte del H2O.
- 11. La hipótesis del acoplamiento quimiosmótico explica que la cadena de transporte de electrones y la fosforilación oxidativa están acopladas por el gradiente de protones. El flujo de protones crea un gradiente de pH y un gradiente electroquímico. Este gradiente de protones es usado por la ATP sintasa para formar ATP vía la fosforilación oxidativa. La ATP sintasa actúa como un canal de iones que "devuelve" los protones a la matriz mitocondrial. Durante esta vuelta, la energía libre de Gibbs producida durante la generación de las formas oxidadas de los transportadores de electrones es liberada. Esta energía es utilizada por la síntesis de ATP, catalizada por el componente F1 del complejo FOF1 ATP sintasa.
- 12. Ácido Pirúvico Acetaldehído Etanol Bacterias Piruvato Descarboxilasa CO2 Deshidrogenasa Alcohólica NADH + H NAD+ Ácido Pirúvico Ácido Láctico Hepatocitos Lactato Deshidrogenasa NADH + H NAD+ Levadura