Lehninger Principles of Biochemistry 5e

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MÁSTER EN NUTRICIÓN MÓDULO 1 METABOLISMO II.
Metabolismo y su patología TEMA 1 GLUCÓLISIS Y
CATABOLISMO DE LAS HEXOSAS
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Rutas principales de utilización de la glucosa en
células de plantas y animales. Aunque no son los
únicos destinos posibles de la glucosa, estas
tres vías son las más significativas en términos
de la cantidad de glucosa que fluye a través de
las mismas en la mayoría de las células
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• Por cada molécula de glucosa que pasa a través de
  la fase preparatoria se forman dos moléculas de
  gliceraldehído-3-fosfato ambas pasan ala fase de
  beneficios

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• El piruvato es el producto final de la segunda
  fase en condiciones aeróbicas.
• Por cada molécula de glucosa se consumen dos ATP
  en la fase preparatoria y se producen cuatro ATP
  en la fase de beneficios dando un rendimiento
  neto de dos moléculas de ATP por una de glucosa
  convertida en piruvato

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Los tres posibles destinos catabólicos del
piruvato formado en la fase de beneficios de la
glucólisis
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• Cuando a los tejidos animales no se les puede
  suministrar oxígeno suficiente para mantener la
  oxidación aeróbica del piruvato y del NADH
  producidos en la glucólisis, el NAD se regenera
  a partir del NADH mediante la reducción del
  piruvato lactato.
• Ciertos tejidos y tipos celulares (retina,
  cerebro, eritrocitos) también producen lactato a
  partir de la glucosa en condiciones aeróbicas.

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La glicolisis a concentraciones limitantes de
oxígeno atletas, cocodrilos y celacantos
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• El etanol es el producto reducido en la
  fermentación alcohólica
• La levadura y otros microorganismos fermentan la
  glucosa a etanol y CO2 en lugar de formar lactato
• La piruvato descarboxilasa se encuentra de forma
  característica en las levaduras de cerveza y de
  panificación y en todos los organismos que dan
  lugar a la fermentación alcohólica, entre ellos
  algunas plantas
• La alcohol deshidrogenasa esta presente en el
  hígado humano, donde se produce la oxidación del
  etanol ya sea ingerido o el producido por los
  microorganismos intestinales

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Fermentaciones a escala industrial. Los
microorganismos se cultivan en recipientes que
contienen miles de litros de medio de crecimiento
formado por una fuente de carbono y energía
barata (almidón de maíz, melazas) en condiciones
controladas incluyendo baja concentración de
oxígeno y temperatura constante. Por fermentación
microbiana se producen, por ejemplo, metanol
(gasohol), los ácidos fórmico, acético,
propiónico, butírico y succínico, y glicerol,
etanol, isopropanol, butanol y butanodiol
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Entrada de glucógeno, almidón, disacáridos y
hexosas en la fase preparatoria de la glucólisis
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Eliminación de un residuo de glucosa terminal a
partir del extremo no reductor de una cadena de
glucógeno por acción de la glucógeno fosforilasa
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Degradación del glucógeno cerca de puntos de
ramificación (a1-6)
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La D-fructosa presente en su forma libre en
muchas frutas y formada en la hidrólisis de la
sacarosa en el intestino delgado, puede ser
fosforilada por la hexoquinasa a
fructosa-6-fosfato (músculo y riñón) En el hígado
la fructosa entra en la glucólisis por una ruta
diferente. La fructoquinasa hepática cataliza la
fosforilación de la fructosa en el C-1 para dar
fructosa-1-fosfato
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• Ruta de conversión de la D-galactosa en D-glucosa
• La conversión transcurre a través de un derivado
  azúcar-nucleótido, UDP-galactosa

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Los disacáridos de la dieta se hidrolizan a
monosacáridos Maltosa H2O ? 2 D-glucosa
(maltasa) Lactosa H2O ? D-galactosa D-glucosa
(lactasa) Sacarosa H2O ? D-fructosa D-glucosa
(sacarasa) Trehalosa H2O ? 2 D-glucosa
(trehalasa)
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• Tejido de un adulto con niveles elevados de
  lactasa (a)
• Tejido de un adulto con intolerancia a la lactosa
  (b)
• Esta enfermedad es común entre adultos de la
  mayoría de las poblaciones humanas excepto en
  aquellas originarias del norte de Europa y
  algunas partes de África

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• Las enzimas reguladoras actúan como válvulas
  metabólicas
• La regulación del flujo a través de rutas con
  múltiples pasos tiene lugar en etapas que están
  limitadas por enzimas
• En cada una de estas etapas (flechas naranjas),
  que son generalmente exergónicas, el sustrato no
  está en equilibrio con el producto porque la
  reacción catalizada enzimáticamente es
  relativamente lenta

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• La PFK-1 funciona como una válvula, regulando el
  flujo de la glucólisis.
• La reacción está lejos del equilibrio porque la
  tasa de conversión de fructosa 6-fosfato en
  fructosa 1,6-bisfosfato está limitada por la
  actividad de la PFK-1

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(No Transcript)
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• Regulación alostérica de la PFK-1 de músculo por
  ATP, mostrada con una curva de actividad frente a
  sustrato
• A concentraciones de ATP bajas la K0,5 para la
  fructosa 6-fosfato es relativamente baja,
  permitiendo que la enzima funcione a una
  velocidad elevada a concentraciones relativamente
  bajas de fructosa-6-fosfato
• A concentraciones elevadas de ATP la K0,5 para la
  fructosa-6-fosfato aumenta mucho, tal como indica
  la curva sigmoidea

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Resumen de los reguladores que afectan a la
actividad PFK-1
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La fructosa-2,6-bisfosfato es un activador
alostérico de la PFK-1 (glucólisis) y un
inhibidor alostérico de la fructosa-1,6-bisfosfata
sa (gluconeogénesis) La hormona glucagón
desencadena una serie de cambios enzimáticos que
dan lugar a la reducción del nivel del regulador
fructosa-2,6-bisfosfato. El resultado es una
disminución de la glucólisis y un incremento de
la velocidad de gluconeogénesis
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Reacciones oxidativas de la ruta de las pentosas
fosfato que conducen a D-ribosa-5-fosfato
produciendo NADPH
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También llamada ruta del fosfogluconato En
mamíferos, el papel del NADPH es especialmente
prominente en tejidos que sintetizan activamente
ácidos grasos y esteroides, como la glándula
mamaria, corteza adrenal, hígado y tejido adiposo
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Las reacciones no oxidativas de la ruta de las
pentosas fosfato convierten pentosas fosfato de
nuevo en hexosas fosfato, permitiendo que
continúen las reacciones oxidativas
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Papel del NADPH y del glutatión en la protección
de las células contra derivados del oxígeno
altamente reactivos. El glutatión reducido (GSH)
protege a la célula y destruyendo el peróxido de
hidrógeno y los radicales libres hidroxilo. La
regeneración del GSH desde su forma oxidada
(GS-SG) requiere el NADPH producido en la
reacción de la glucosa 6-fosfato deshidrogenasa