Glucolisis
Glucolisis
Glucolisis
H OH
ADP ATP
1
2 2
3 3
1
Mg
2+
1,3-bisphospho- 3-phosphoglycerate
glycerate
Phosphoglycerate Kinase
8. Isomerizacin
La fosfoglicerato mutasa cataliza la conversin de 3PG a 2-fosfoglicerato (2PG
C
C
CH
2
OH
O O
H OPO
3
2
2
3
1
C
C
CH
2
OPO
3
2
O O
H OH
2
3
1
3-phosphoglycerate 2-phosphoglycerate
Phosphoglycerate Mutase
Cambia
de
posicin
el grupo
fosfato
9. Formacin del segundo intermediario de "alta energa"
La enolasa cataliza la deshidratacin del 2PG a fosfoenolpiruvato (PEP), formando un complejo activo por la
presencia del catin magnesio.
C
C
CH
2
OH
O O
H OPO
3
2
2
3
1
C
C
CH
2
O O
OPO
3
2
2
3
1
+ H
2
O
2-phosphoglycerate phosphoenolpyruvate
Enolase
10. Produccin del segundo ATP
La piruvato quinasa cataliza el acoplamiento de la energa libre de la hidrlisis del PEP a la sntesis de ATP para
formar piruvato.
C
C
CH
3
O O
O
2
3
1
ADP ATP
C
C
CH
2
O O
OPO
3
2
2
3
1
C
C
CH
2
O O
OH
2
3
1
phosphoenolpyruvate enolpyruvate pyruvate
Pyruvate Kinase
- Se forman 2 moleculas
de ATP por 1 molcula de
glucosa
Entrada de otros azcares en la gluclisis
Adems de la glucosa procedente de la degradacin de almidn y glucgeno, hay otras hexosas de importancia,
como la fructosa, que procede de la hidrlisis del azcar de mesa y tambin de la fruta, la galactosa, que procede
de la hidrlisis del azcar de leche (lactosa), y la manosa, obtenida a partir de la digestin de polisacridos y
glucoprotenas
La fructosa es fosforilada en el msculo y convertida directamente a fructosa-6-fosfato, siguiendo despus la va
glucoltica gracias a la accin de la hexoquinasa. No obstante, en el hgado la fructosa sigue una ruta ms
compleja cuyo resultado final es la produccin de dos unidades de gliceraldehido-3-fosfato que se incorpora a
la ruta.
La galactosa se transforma en glucosa-6-fosfato, aunque este proceso parece simple las enzimas de la glucolisis
no son capaces de reconocer la configuracin de la galactosa, lo que hace que el proceso sea catalizado
por 5 enzimas
La manosa es fosforilada para rendir manosa-6-fosfato y a continuacin se produce una isomerizacin hasta
fructosa-6-fosfato
Regulacin de la gluclisis
Desde un punto de vista global podemos decir que la gluclisis se inhibe cuando hay mucho ATP.
Los puntos clave en la regulacin de la gluclisis son las tres enzimas que catalizan pasos irreversibles:
la hexoquinasa, la fosfofructokinasa y la piruvato kinasa.
2. Fermentacin
Para la continuacin de la degradacin de glucosa, el NAD+ (en cantidades limitadas en la clula) consumido en
la gluclisis debe ser reciclado. En presencia de oxgeno, el NADH pasa a la mitocondria para ser nuevamente
oxidado. En condiciones anaerbicas, el NAD+ se recupera por reduccin del piruvato, en lo que constituye una
extensin de la va glucoltica. Los procesos fermentativos permiten recuperar el NAD+. La fermentacin
homolctica y la fermentacin alcohlica son dos ejemplos que tienen lugar en el msculo y en la levadura,
respectivamente.
2 Piruvato
2 Etanol + 2CO
2
2 Acetil CoA
2 Lactato
TCA
4CO
2
+ 4H
2
O
Destinos del piruvato
Condiciones
anaerbicas
Condiciones
anaerbicas
Msculo contrayndose
vigorosamente, en eritrocitos
y en algunos microorganismos
NAD
+
(oxi) + 2H
+
+ 2e
-
----> NADH (red) + H
+
nicotinamida adenina dinucletido
A. Fermentacin homolctica
En el msculo, especialmente durante el ejercicio intenso, cuando la demanda de ATP es elevada y se ha
consumido el oxgeno, la lactato deshidrogenasa (LDH) cataliza la oxidacin del NADH por el piruvato para dar
lactato. Los mamferos poseen hasta 5 isoenzimas de la LDH (todas ellas tetramricas)
C
C
CH
3
O
O
O
C
HC
CH
3
O
OH
O
NADH + H
+
NAD
+
Lactate Dehydrogenase
pyruvate lactate
La reaccin global de la degradacin anaerbica de glucosa mediante la fermentacin lctica puede
esquematizarse como sigue:
Glucosa + 2ADP + 2Pi -------------> 2 lactato + 2ATP + 2H+
La mayor parte del lactato, producto final de la glucolisis anaerbica, es exportado de las clulas musculares por
la sangre hasta el hgado, donde vuelve a convertirse en glucosa
.Al contrario de lo que se cree, la causa de la fatiga muscular y el dolor no es la acumulacin de lactato en el
msculo, sino del cido producido durante la glucolisis (los msculos pueden mantener su carga de trabajo en
presencia de concentraciones elevadas de lactato si el pH permanece constante).
Los cazadores saben del sabor agrio de la carne de un animal que ha corrido hasta agotarse antes de morir.
Esto es debido a la acumulacin de cido lctico en los msculos.
B. Fermentacin alcohlica
En levadura, el NAD+ se regenera en condiciones anaerbicas mediante un proceso de gran importancia para la humanidad:
la conversin de piruvato a etanol y dixido de carbono
El etanol es el componente activo de vinos y licores, y el CO2 producido en la panificacin es el responsable
de la subida del pan.
C
C
CH
3
O
O
O
C
CH
3
OH C
CH
3
O
H
H
H
NADH + H
+
NAD
+
CO
2
Pyruvate Alcohol
Decarboxylase Dehydrogenase
pyruvate acetaldehyde ethanol
El etanol se produce a travs de las siguientes reacciones
La primera es la descarboxilacin del piruvato para formar acetaldehido y dixido de carbono, catalizada por la
piruvato descarboxilasa (ausente en animales) y que contiene el coenzima pirofosfato de tiamina (TPP) como
grupo prosttico.
Una consecuencia de su falta en el hombre es la enfermedad del beriberi, que puede resultar mortal y se
caracteriza por alteraciones neurolgicas, parlisis, atrofia muscular y/o paro cardiaco.
El acetaldehido formado por descarboxilacin del piruvato es reducido a etanol por el NADH, en una reaccin
catalizada por la alcohol deshidrogenasa (ADH).
La transferencia del H del NADH al acetaldehido est favorecida por un cofactor de Zn2+, que estabiliza
la carga negativa de un intermediario que se forma en el proceso
C
C
CH
3
O
O
O
C
CH
3
OH C
CH
3
O
H
H
H
NADH + H
+
NAD
+
CO
2
Pyruvate Alcohol
Decarboxylase Dehydrogenase
pyruvate acetaldehyde ethanol
El etanol se produce a travs de las siguientes reacciones
3. Transformacin del piruvato en Acetil-CoA
Los grupos acetilo entran en el ciclo en forma de acetil-CoA
Es este el producto comn de la degradacin de carbohidratos, cidos grasos
y aminocidos
El grupo acetilo esta unido al grupo sulfhidrilo del CoA por un enlace tioster
Es interesante tener en cuenta que la hidrlisis del enlace tioster del acetil-CoA
libera 31,5 kJ/mol y es, por lo tanto, un enlace rico en energa.
El acetil-CoA se forma por descarboxilacin oxidativa del piruvato, por la accin del
complejo enzimtico piruvato deshidrogenasa
H
3
C C C O
O O
C S
O
H
3
C CoA
HSCo A
NAD
+
NADH
+ CO
2
Pyruvate Dehydrogenase
pyruvate acetyl-CoA
La piruvato dehidrogenasa est regulada por dos mecanismos superpuestos.
Por una parte est alostericamente inhibida cuando las proporciones de ATP/ADP
y NADH/NAD+ son altas, adems la enzima se inhibe cuando la disponibilidad de
combustible para el ciclo, en foma de Acetil-CoA o cidos grasos, es alta. Y se activa
cuando las demandas energticas crecen y por tanto el flujo de Acetil-CoA aumenta.