1 Lehninger Principles of BiochemistryDavid L. Nelson and Michael M. Cox Lehninger Principles of Biochemistry Fourth Edition Chapter 14: Glycolysis, Gluconeogenesis, and the Pentose Phosphate Pathway Copyright © 2004 by W. H. Freeman & Company

2 GLUCOSA Oxidación completa  CO2 + H2O = -2,840 kJ/mol Almacenamiento como polímero: almidón, glucógeno Si se requiere : degradación de polímero y producción de ATP Precursor E. coli: todos los a.a., nucleótidos, coenzimas, ac. grasos, etc Plantas y animales: Almacenamiento Oxidación a 3C x glicólisis Oxidación x vía pentosas: ribosa 5P + NADPH

3 GLICOLISIS Junto con Otto Warburg elucidaron la vía en levadurasElucidaron la vía en músculo en 1930s

4 Resumen de clase Vista General de la GlicolisisReacciones Acopladas en Glicolisis Primera Fase de Glicolisis Segunda Fase de Glicolisis Destino Metabólico de NADH y Piruvato Vías Anaeróbicas para Piruvato

5 Vista General de GlicolisisLa Vía de Embden-Meyerhof (Warburg) Esencialmente toda célula lleva a cabo glicolisis 10 reacciones – las mismas en todas las células – pero las velocidades son diferentes 2 fases: Primera fase convierte glucosa a dos G-3-P Segunda fase produce dos piruvatos Productos son piruvato, ATP y NADH Tres posibles destinos para piruvato

6 Acetil CoAciclo KrebsLactato Etanol (fermentación)

7 Vista General de GlicolisisFase Preparativa: Glucosa es Pi x ATP en C6 G6P  F6P F6P es Pi x ATP  F1,6P2 F1,6P2 es cortado en: DHAP + G3P DHAP  a G3P FIN DE PRIMERA FASE (se invierte energía) Segunda Fase (pago) : Oxidación y Pi de G3P 1,3bisfosfoglicerato ,3bisfosfoglicerato   Piruvato Formación de ATP a partir de ADP FIN DE GLICOLISIS: ATP: (1+1)X2 = 2 ATPs 2 NADH

8 Intermediarios Fosforilados Por qué?9 intermediarios en la vía hasta piruvato fosforilados Funciones posibles: Membrana carece de transportadores para azúcares Pi-ladas  no pueden dejar la célula  no se gasta energía en mantenerlos adentro a pesar de D de concentración Grupos fosforilo: componentes esenciales para conservación de e; se forman compuestos fosforilados de alta e 3. Unión de Pi a sitio activo de enzimas disminuye e de activación y  especificidad de rxn.

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10 Importancia de la presencia de Pi para estimular glicólisisGlucosa + extracto levadura: Hexosa bisPi: “éster de Harden y Young” = F1,6P2

11 Primera Fase de GlicolisisLa primera reacción - fosforilación de glucosa Hexokinasa o glucokinasa Es una reacción de preparación/cebado – se consume ATP para luego obtener más ATP hace que la fosforilación de glucosa ocurra de manera espontanea Reacción IRREVERSIBLE

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13 Hexokinasa 1er paso en Glicólisis; G alto y negativoHexokinasa (y glucokinasa) actúan para fosforilar glucosa y mantenerla dentro de la célula (también manosa y fructuosa) Km para glucosa is 0.1 mM; célula tiene 4 mM glucosa de esta forma hexokinasa está normalmente activa! Glucokinasa (Kmglucose = 10 mM) sólo se enciende cuando la célula tiene condiciones abundancia de glucosa, también se llama Hexokinasa IV Hexokinasa está regulada - alostéricamente inhibida x G-6-P (producto) (Glucokinasa No)– pero éste NO es el sitio más importante para la regulación de la glicólisis

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15 Reacción 2: FosfoglucoisomerasaGlucosa-6-P a Fructosa-6-P Por qué ocurre esta reacción?? Siguiente paso (fosforilación en C-1) es difícil para un hemiacetal como existe en la Glucosa, pero es más fácil para un OH primario (como ocurre en la fructuosa) isomerización activa a C-3 para corte en reacción de la aldolasa (2 rxns + abajo): aldolasa requiere carbonilo en C2

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17 3ra Rx:. Fosfofructoquinasa (PFK)

18 Rx 3: FosfofructokinasaPFK es el paso de control en la glicolisis! La segunda reacción de “cebado” de la glicolisis PFK está altamente regulada ATP inhibe PFK, AMP revierte inhibición Citrato es también un inhibidor alosterico Fructosa-2,6-bisfosfato es alostérico PFK incrementa su actividad cuando estado energético es bajo en la célula PFK disminuye su actividad cuando estado energético es alto

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22 Rx 4: Aldolasa C6 se parte en dos C3s (DHAP, Gly-3-P)

23 Rx 5: Triosa Fosfato IsomerasaDHAP convertida a Gly-3-P Un mecanismo eno-diol parecido a Rx 2 Ahora: C1, C2 y C3 de glucosa son indistinguibles de C4, C5 y C6

24 Glicolisis - Segunda FaseEnergía metabólica produce 4 ATP Producción Neta de ATP por glicolisis es dos ATP Segunda fase implica dos intermediarios fosfato de alta energía . 1,3 BPG Fosfoenolpiruvato

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26 Rx 6: Gly-3-Dehidrogenasa

27 Rx 7: Fosfoglicerato KinasaSintesis de ATP a partir de fosfato de alta energía

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29 Rx 8: Fosfoglicerato MutasaGrupo Fosforilo de C-3 a C-2 Racional para esta enzima - reponer el fosfato para hacer PEP

30 Rx 9: Enolasa 2-P-Gly a PEP G total es 1.8 kJ/molCómo esta reacción puede generar PEP? " Contenido Energético " de 2-PG y PEP son similares Enolasa sólo reacomoda a la molécula hacia una forma que puede proporcionar más energía por su hidrólisis

31 PEP a Piruvato produce ATPRx 10: Piruvato Kinasa PEP a Piruvato produce ATP Los 2 ATP (a partir de 1 glucosa) pueden ser considerados el "pago" de la glicolisis DG negativo alto - regulación! Alostéricamente activado por AMP, F-1,6-bisP Alostéricamente inhibido por ATP y acetil-CoA

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33 El Destino de NADH y Piruvato Aeróbico o anaeróbico??NADH es energía - 2 posibilidades: Si hay O2 disponible, NADH es re-oxidado en vía de transporte electrónico, generando ATP en la fosforilación oxidativa En condiciones anaeróbicas, NADH es re-oxididado por lactato deshidrogenasa (LDH), proporcionando un NAD+ adicional para más glicólisis

34 El Destino de NADH y Piruvato Aeróbico o anaeróbico??Piruvato también es energía : - 2 posibilidades: aeróbico: ciclo del ácido cítrico (Krebs) anaeróbico: LDH produce lactato

35 Energética de la GlicólisisVer Tabla en siguiente slide Valores de G en estado standard están distribuídos entre + y - G en células : Muchos valores cerca a cero 3 de 10 Rxns tienen G grandes y negativos Rxns con G grande y negativo: sitios de regulación!

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39 Reacción Enzima Origen PM Subun. DGo’ Keq DGkJ/mol a 25 ºC kJ/mol GluG6P HK mamífero 100 kDa levadura 55 kDa 2 GK hígado 50 kDa 1 Glu6PF6P PGIsom humano kDa F6P F1,6P PFK músc. conejo 78 kDa F1,6P2 DHAP+G3P FbPAld músc. conejo 40 kDa x DHAP G3P TPIsom músc. pollo kDa G3P+ Pi+NAD 1,3BPG G3PDH músc. conejo kDa 1,3BPG 3PG + ATP PGkinasa mús. conejo kDa , 3PG 2PG PGMut mús. conejo kDa 2PG PEP Enolasa mús. conejo kDa PEP Pyr+ATP PK músc. conejo kDa x Pyr+NADH Lact LDH músc. conejo kDa x DG calculado para 37 ºC (310 ºK) y concentraciones intracelulares de metabolitos = a las del eritrocito vs -5.97 vs Segunda Fase vs vs vs vs vs Primera Fase vs +2.23 vs +8.53 vs

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41 Otros Sustratos para la GlicolisisFructosa, manosa y galactosa Fructosa y manosa pueden ir hacia la glicólisis por vías convencionales Galactosa es más interesante – la vía Leloir "convierte" galactosa a glucose

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46 POLISACARIDOS EN LA DIETADextrina + nH2O  n D-Glucosa Dextrinasa Maltosa + H2O  2 D-Glucosa Maltasa Lactosa + H2O  D-galactosa + D-glucosa Lactasa Sucrosa + H2O  D-fructuosa + D-glucosa Sucrasa Trehalosa + H2O  2 D-glucosa Trehalasa

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50 Para Revisar : Metabolismo energético en células cancerosasBox 14-1 Lehninger- atletas, cocodrilos y celacantos: qué tienen en común y qué es la deuda de oxígeno Fermentación alcóholica en levaduras

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