gluconeogénesis - ciclo de las pentosas

7/29/2019 Gluconeognesis - Ciclo de las pentosas

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Gluconeognesis

Ciclo de las pentosasMetabolismo de fructosa y

galactosaMg. Helda C. Del Castillo C.

Filial Norte


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Importancia biolgica

Determinados tejidos NECESITAN un aporteCONTINUO de glucosa:

Cerebro: depende de glucosa como combustibleprimario

Eritrocito: utiliza glucosa como nico combustible

Las reservas directas de glucosa solo son suficientespara cubrir las necesidades de un da!!!: perodos mslargos de ayuno implican la necesidad de sistemasalternativos de obtener glucosa .

Consumo de glucosaCerebro: 120 g/diaOrganismo: 160 g/dia

Reservas de glucosaLiquidos corporales: 20 gGlucgeno: 160 g


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La Gluconeognesis, significa formacin deglucosa , a partir de compuestos no glucdicos,.

Los precursores de la gluconeognesis son :LACTATO:msculo esqueltico activo cuando glicolisis>

fosforilacin oxidativaAMINOACIDOS GLUCOGNICOS: degradacin de protenas de ladieta o protenas de msculo esqueltico.

GLICEROL: hidrlisis triacilglicridos en clulas adiposas.

La nica fuente de glucosa en ayuno prolongado es laruta gluconeognica a partir de los compuestosderivados del catabolismo de lpidos (glicerol) o de

aminocidos (cetocidos).

GLUCONEOGNESIS


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CH3-CHOH-COOHcido lctico

CH3COCOOHcido pirvico

GLUCONEOGNESISglicerol

oxalacetato
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/97/Glycerin.svg


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Cualquier metabolito que pueda serconvertido a piruvato u oxalacetatopuede ser un precursor de glucosa

Los precursores gluconeognicos seconvierten a piruvato, o bien entran enla ruta por conversin a oxalacetato odihidroxiacetonafosfato (DHAP)

http://ull.chemistry.uakron.edu/Pathways/index.html


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Hgado (90%) y rin (10%) son los rganosdonde tiene lugar principalmente lagluconeognesis

En Cerebro, msculo esqueltico y msculo

cardaco tiene lugar muy poca gluconeognesis

GLUCONEOGENESISHIGADO/RION

CEREBROMUSCULOESQUELETICOMUSCULO CARDIACO

GLUCOSA ENSANGRE

La gluconeognesis en hgado y rin ayuda a mantener elnivel de glucosa necesario en sangre para que cerebro ymsculos puedan extraer la suficiente glucosa para

atender a sus demandas energticas

Localizacin tisular


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Gliclisis versus gluconeognesis

GLICOLISIS: Glucosa Piruvato

GLUCONEOGENESIS: Piruvato Glucosa Sin embargo, la gluconeognesis no es el proceso inverso de la glicolisis.

De las 10 reacciones de la gliclisis ,existen 7 comunes que son reversibles.

3 reacciones de la glicolisis ,son prcticamente irreversibles :

1.Glucosa + ATP Hexoquinasa Glucosa-6-fosfato + ADP + Pi+ 2H+

2. Fructosa-6-fosfato + ATP fosfofructoquinasa Fructosa-1,6-bifosfato+ ADP

3. Fosfoenolpiruvato+ ADP Piruvatoquinasa Piruvato + ATP

En la gluconeognesis estas reacciones son sustituidas por reacciones nuevas:

1. Formacin de Fosfoenolpiruvato:

Piruvato+ CO2+ ATP + H2O Piruvatocarboxilasa Oxalacetato+ ADP + Pi+ 2H+

Oxalacetato + GTP Fosdoenolpiruvato carboxiquinasa Fosfoenolpiruvato + GDP + CO2

2. Formacin de Fructosa-6-fosfato:Fructosa-1,6-Bifosfato+ H2O Fructosa 1,6 Bifosfatasa Fructosa-6-fosfato + Pi

3. Formacin de Glucosa:Glucosa-6-fosfato + H2O Glucosa 6-fosfatasa Glucosa + Pi


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La gluconeognesisconvierte dos molculasde piruvato en una de

glucosa a travs de 11reacciones metablicas:

7 reacciones soncomunes con laglucolisis, puesto queson reversibles.

Y otras cuatro sonespecficas de la

gluconeognesis eirreversibles.

Necesita de poderreductor (2 NADH) y deenerga (6 ATP)

GLUCONEOGNESIS:esquema general

De las cuatro reacciones propias de esta va,tres son irreversibles (*) y se sitan al nivel delas tambin irreversibles dela glucolisis.Estn catalizadas por:Piruvato carboxilasa ()

PEP carboxi quinasa(*)F-1,6-Bisfosfatasa ( *)

G-6-fosfatasa (*)

Las siete reacciones restantes son reversiblesy comunes con las de la glucolisis.

Las enzimas de la gluconeognesis soncitoslicas,excepto la piru vato carboxi lasa(m itoco nd r ial) y la g luco sa-6-fosfatasa

(retculo endoplsmico)


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G

LICOLISIS

GLUCON

EOG

NESI

S

1 R d C i d Pi t


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1er. Rodeo: Conversin de Piruvato enfosfoenolpiruvato (PEP)

Se realiza en dos pasos:

b) Descarboxilacin y fosforilacin deloxalacetato, consumiendo GTP

a) Carboxilacin delpiruvato,consumiendo ATP


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a) La carboxilacin del piruvato :

Se realiza en la matrizmitocondrial.

Catalizado por: PIRUVATOCARBOXILASA.

Utiliza BIOTINA (que es untransportador de CO2

activado) como coenzima.


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b) Transporte de Oxalacetato al citosol yconversin a fosfoenolpiruvato

Piruvato carboxilasa es un enzimamitocondrial, mientras que el resto de enzimasde la gluconeognesis son citoslicos: Sedebe transportar el oxalacetato producido fuerade la mitocondria (mediante la lanzaderamalato_aspartato) *

1.Oxalacetato es reducido a malato poruna malato deshidrogenasa mitocondrialligada a NADH

2. Malato es transportado al citosol por elsistema lanzadera malato-aspartato

3.Una vez en el citosol, el malato es

reoxidado a oxalacetato por una malatodeshidrogenasa citoslica ligada a NAD+


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Oxalacetato es descarboxilado yfosforilado simultaneamente porFOSFOENOLPIRUVATOCARBOXIQUINASA (PEP

carboxiquinasa). La hidrlisis delGTP y liberacin de CO2 desplazanal reaccin hacia la formacin de

PEP.


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http://www.lab314.com/transporte/lanzaderamalato.htm
http://1.bp.blogspot.com/_1ymSN7UoCwQ/S73efFYFV4I/AAAAAAAAAFs/p_1OOrIguSk/s1600/lanzadera-malato.GIF


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Una vez formado, el Fosfoenolpiruvato (PEP) es metabolizado por

los enzimas de la glicolisis pero en sentido inverso (reaccionesen equilibrio).

El siguiente paso irreversible es la hidrlisis de Fructosa-1,6-bifosfato en Fructosa-6-fosfato y Pi:

Catalizado porFRUCTOSA-1,6-BIFOSFATASA, enzima alostrica.Requiere Mg2+.Inhibido por : AMP, fructosa 2,6-bifosfatoactivado por : ATP, citrato

2do. Rodeo: Conversin de Fructosa-1,6-bifosfatoen Fructosa-6-fosfato


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La Fructosa-6-fosfato formada se convierte rpidamente en Glucosa-6-fosfato

En la mayora de tejidos: Glucosa-6-fosfato Sntesis de glucgeno

Razn principal: Glucosa-6-fosfato NO DIFUNDE fuera de la clula, mientrasque glucosa s.

Glucosa-6-fosfatasa solo se encuentra presente en tejidos cuyafuncin sea mantener los niveles de glucosa en sangre:HIGADO y en menor grado RION

3er. Rodeo: Formacin de Glucosa


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- 1er paso: consume ATP, 2 por cada piruvato 2

ATP- 2 paso: vuelvo a gastar GTP = ATP 2 GTP ATP

- Paso de 1,3BPG G3P (misma reaccin glucolisis

pero al revs): gastar ms ATP 2 ATP- Consumo 2 NADH + 2H+, que pueden generarhasta 6 ATP, 3 cada uno) 6 ATP

Final: puede gastar hasta - 12 ATP


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Los precursoresgluconeognicos seconvierten a piruvato,

o bien entran en la rutapor conversin aoxalacetato odihidroxiacetonafosfato

(DHAP)

Cmo ingresan los precursores gluconeognicos ala ruta gluconeognica?


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Lactato como precursor gluconeognico

Ciclo de Cori o del cido lctico:

Cuando las condiciones del ejercicioson anaerbicas la glucosa sedegrada a piruvato y ste se reducea lactato, reaccin catalizada por lalactato deshidrogenasa (LDH)

El lactato se libera del eritrocito yotras clulas carentes demitocondrias o bajasconcentraciones de 02

El lactato en el hgado se convierteen piruvato por la lactato

deshidrogenasa

Luego el piruvato en glucosa por lagluconeogenesis,luego es liberadaal torrente sanguineo para quepueda ser utilizada en msculo.
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_15//commons.wikimedia.org/wiki/File:CoriCycle-es.svg?uselang=es


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Glicerol como precursor gluconeognico EL glicerol:

o Producto del metabolismo de las grasas en el tejido adiposo

o Se transporta al hgado en donde se convierte en glicerol-3-fosfato por la glicerolquinasa(heptica)

o La 0xidacion del glicerol-3-fosfato para formar DHAP se produce cuando lasconcentraciones citoplasmticas de NAD+ son elevadas


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Aminocidos precursores de glucosa Alanina ( aminocido mas importante)

Transportado desde el msculo hasta

el hgado durante un periodo deayuno

El msculo en ejercicio; producegrandes cantidades de piruvato

El piruvato es convertido en alaninapor reacciones de transaminacion conparticipacin de glutamatoalaninatransaminasa


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Es

quema

dela

gluconeo

gnesis


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La Gluconeognesis y la glicolisis

estn coordinadas: una de las viasest relativamente inactiva y laotra funciona a velocidad elevada

Sistema de control: lasCANTIDADES Y ACTIVIDADES de las

enzimas caractersticos de cadaruta estn controlados de talmanera que no pueden ser ambasrutas activas simultneamente:

Velocidad de la glicolisis:controlada por concentracinde glucosa

Velocidad de lagluconeognesis: controladapor concentracin de lactato yotros precursores.

Regulacin de la Gluconeognesis


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Regulacin de la conversin: fructosa 1,6 bifosfato a fructosa-6-fosfato

La enzima fructosa-1,6-bifosfatasaes inhibida alostricamente por:Fructosa-2,6-bifosfato y AMP

La enzima piruvato carboxilasa est controladaalostericamente por acetilCoA. Concentraciones

elevadas de acetilCoA son seales de que variasvas metablicas necesitan de oxaloacetato..Por el contrario, a bajas concentraciones deacetilCoA la enzima es muy inactiva y el piruvato esoxidado en el ciclo de los cidos tricarboxlicos.

Regulacin enzimtica de la Gluconeognesis


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VIA DE LAS PENTOSAS

FOSFATO


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Vias alternativas de oxidacin deGlucosa: Ruta de las pentosas fosfato

Ruta alternativa de oxidacin de glucosa: Ruta de las PentosasFosfato

Productos primarios:NADPH: agente reductor en biosntesis.Ribosa-5-fosfato, necesaria en sntesis de ribonucletidos:componentes de RNA,DNA, ATP, NADH, FAD,

Coenzima A


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No es una va esencialmente energtica.

Tiene dos funciones importantes:

1. generar NADPH para la sntesis de cidos

grasos,colesterol , neurotransmisores ynucletidos.

2. sintetizar azcares de cinco carbonos(PENTOSAS-P) ej. ribosa para sntesis denucletidos.

Es una va citoslica , usa NADP como receptorde H y tiene dos fases: oxidativa y no oxidativa

Va de las pentosas fosfato


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Ruta de las PentosasFosfato Dos etapas:

Fase oxidativa: irreversible

-Produccin NADPH

Fase no oxidativa: reversible

-Interconversin no oxidativade azcares de 3,4,5,6 y 7carbonos:-

Sntesis de nucletidos

(ribosa-5-fosfato)-Intermediarios de la glicolisis


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1) FASE OXIDATIVA .- la oxidacin de glucosa-6-P hasta 6-P-gluconato

y posterior descarboxilacin oxidativa hasta ribulosa-5-P, conproduccin en las dos reacciones de NADPH.

Ruta de las PentosasFosfato


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2) FASE NO OXIDATIVA: REVERSIBLE :Fase de interconversin de azcares : reacciones que procuran unamplio conjunto de azcares fosforilados, interconvirtiendo las

pentosas-P entre si, y finalmente en hexosas-P.Se producen un conjunto de reacciones de: isomerizacin yepimerizacin, que transforman a la ribulosa-5-P a ribosa-5-P yxilulosa-5-P.


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Interconversin no oxidativa de azcares de 3,4,5,6 y 7 carbonos:-

Reaccin de transcetolizacin:Sustratos: cetosa y aldosa

Productos: aldosa y cetosaReaccin: la cetosa cede C2Enzima: transcetolasaCoenzima: tiamina pirofosfato (TPP)C5 + C5 ---> C3 + C7


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Reaccin de transaldolizacin:

Sustratos : aldosa y cetosaProductos: cetosa y aldosaReaccin: la aldosa acepta C3Enzima: transaldolasaC3 + C7 ---> C6 + C4


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Reaccin de transcetolizacin:Sustratos: aldosa y cetosaProductos: cetosa y aldosaReaccin: la cetosa cede C2Enzima: transcetolasaCoenzima: tiamina pirofosfatoC5 + C4 ---> C3 + C6


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BALANCE GLOBAL:

6 G6P + 12 NADP+ 5 F6P + 6 CO2 + 12NADPH


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a- Sintesis de nucleotidos el producto final

ser Rib 5-P.

b- Demanda de poder reductor (NADPH) laRu5P se convertir en F6P u en G6P, que

podr iniciar de nuevo la va.

c- Generacin de energa, cuando las

necesidades de nucleotidos o de poder reductor

son moderadas, los productos de reaccin seoxidan en glicolisis y CAT para originar ATP.

Esta va es mucho mas activa en el tejido

adiposo que en el muscular u otros.

O O d l


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CONTROL de la RUTA.-

La ruta de las pentosas-P est controlada, a

nivel de su primera reaccin por el nivel deNADP+.

En general el flujo de Glu-6-P por esta va

depende de las necesidades celulares deNADPH, ribosa-5-P y de ATP:


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Los glcidos formados se incorporan a reaciones glicolticas-gluconeognicas, en dependencia de las necesidades celulares.

Relacin entre la glucolisis y la ruta de las pentosas


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Ruta citoslica. Enzimas solubles, no se encuentranformando complejos

Activa en tejidos que sintetizan cidos grasos oesteroides: hgado, glandula mamaria, glandula renal ytejido adiposo.

Eritrocitos: necesidad de poder reductor para mantener

grupo hemo de la hemoglobina en estado Fe2+.

NADPH se requiere para la biosntesis de cidosgrasos,colesterol,neurotransmisores y nucletidos.

NADPH, tambin se requiere para la reduccin del

glutation. Y para la actividad de las citocromo P450monooxidasas.


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Va de las pentosas: caractersticas

La va es activa en hgado, tejido adiposo, suprarrenal,

tiroides, eritrocitos, testculos y glndulas mamarias durantela lactancia.

Su actividad es baja en el msculo..

El NADPH permite reducir el glutation. Este ltimo remueveel H2O2 de los eritrocitos aumentando su vida.

NADP

NADPH+H+

2GSH

GS-SG

H2O2

2H2O
http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Glutathion.svg


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INCORPORACIN DE OTROS GLCIDOS


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Metabolismo de la Fructosa

La fructosa es una fuente importante de combustible en las dietas que contienen

cantidades elevadas de sacarosa (disacrido de fructosa y glucosa).La fructosa puede ingresar al esquema glucoltico por dos rutas diferentes:En el msculo y el tejido adiposo, la fructosa es convertida a fructosa-6-fosfato por la Hexocinasa. En este caso la hexocinasa presenta una bajaafinidad por el azcar, de modo que sta conversin es de poca importancia,a menos que la concentracin de fructosa sea demasiado alta.

La entrada de fructosa en la gluclisis implica por tanto esta nica

etapa:

El hgado contiene poca Hexocinasa pero en su lugar cuenta con la enzima


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El hgado contiene poca Hexocinasa, pero en su lugar cuenta con la enzimaGlucocinasa, que fosforila nicamente a la glucosa. El metabolismo de lafructosa en el hgado debe ser, por tanto, distinto al del msculo.De hecho, el hgado transforma la fructosa en intermediarios glucolticos atravs de una va en la que participan varias enzimas

En el hgado, la fructosa es convertida a fructosa-1-fosfato por laFructocinasa:

La forma de aldolasa que predomina en el hgado (aldolasa B) puede utilizarcomo sustrato tanto la fructosa-1,6-diP como la fructosa-1P.Por lo tanto la Fructosa-1-P da lugar a la formacin de dihidroxiacetona fosfato(DHAP) y gliceraldehido. El gliceraldehido es metabolizado, por la triosa quinasa,a gliceraldehido-3 P es un intermediario de la gluclisis.


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La forma de aldolasa que predomina en el hgado (aldolasa B) puede utilizar comosustrato tanto la fructosa-1,6-diP como la fructosa-1P.Por lo tanto la Fructosa-1-P da lugar a la formacin de dihidroxiacetona fosfato(DHAP) y gliceraldehido.La DHAP es convertida a gliceraldehdo-3-fosfato por la Triosa fosfato Isomerasa.El gliceraldehdo es convertido a Gliceraldehdo-3-fosfato, por laGliceraldehdo Cinasa.


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La conversin de la fructosa-1-fosfato en intermediarios de la gluclisis evitados pasos regulatorios de la gluclisis (Hexocinasa y Fosfofructocinasa-1),esto hace que la fructosa sea metabolizada ms rpidamente que la glucosa


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msculohgado


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Metabolismo de la Galactosa

La galactosa es inicialmente convertida a galactosa-1-fosfato por la Galactocinasa

Durante el desarrollo fetal y la infancia, la galactosa-1-fosfato es convertida al derivadonucleotdico UDP-galactosa por la enzima Galactosa-1-fosfato Uridiltransferasa.La enfermedad hereditaria conocida como galactosemia clsica se produce por la

ausencia de esta enzima.


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La actividad de la UDP-glucosa (galactosa)-4-epimerasa, produce laepimerizacin de la UDP-Galactosa, con lo que se forma UDP-Glucosa

La UDP-Glucosa puede ser convertida directamente en Glucgeno, o puede sermetabolizada a Glucosa-1-fosfato por la UDP-Glucosa pirofosforilasa.La Glucosa-1-fosfato es convertida a Glucosa-6-fosfato por laFosfoglucomutasa y desde este momento seguir el esquema general de lagluclisis


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NTEGRACIN DEL METABOLISMO DE ALGUNOS MONOSACRIDOS


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NTEGRACIN DEL METABOLISMO DE ALGUNOS MONOSACRIDOS


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Bibliografa

Lehninger, cap. 15, ps. 500-577 ;

Mathews.- cap. 16, ps. 627-641;

Stryer.- cap. 16, ps. 458-470; Voet.-cap. 15, ps.500-507.

http://www.iubmb-nicholson.org/animaps.html


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GR

ACIAS

gluconeogénesis - ciclo de las pentosas

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