Catabolismo, Metabolismo

METABOLISMO

Conformado por todas aquellas reacciones químicas que ocurren a nivel celular y de los organismos.

Rutas metabólicas: Organización de reacciones químicas en secuencias específicas. Estas reacciones químicas se hacen posibles por la presencia de enzimas.

Las rutas metabólicas que conforman el metabolismo, pueden ser de dos clases:

• Rutas metabólicas catabólicas (Catabolismo), conjunto de reacciones que degradan las moléculas complejas a simples. Produce ATP. Oxido-reducción.
• Rutas metabólicas anabólicas (Anabolismo),reacciones que sintetizan moléculas simples a complejas. Invierte ATP. Reducción.
• Rutas metabólicas anfibólicas, capaces de llevar a cabo procesos catabólicos y procesos anabólicos simultáneamente. Por lo general estas rutas son cíclicas.

CATABOLISMO

GLUCOGENÓLISIS

Vía catabólica por la cual el glucógeno es degradado a glucosa.

El hígado comienza a degradar el glucógeno liberando a la sangre la mayor cantidad de glucosa posible (horas después de la ingesta “disminución de glucosa”)

En el tejido muscular: la degradación del glucógeno se produce cuando se va a realizar un gasto energético tal que la glucosa sanguínea es incapaz de cubrir (Ejercicio intenso).

Objetivo: Degradar glucógeno

Importancia: Cubrir la necesidad de glucosa en sangre.

Localización: Presente en tejidos musculares e hígado y se lleva a cabo en el Citosol

Desarrollo de la vía (2 pasos) y Enzimas:

1. La Glucógeno fosforilasa: Recorta la cadena lineal del glucógeno mediante la eliminación y fosforilación de las moléculas de glucosa de los extremos no reductores. Esta enzima rompe los enlaces α (1-4) y da origen a Glucosa-1-P.
2. Enzima Desraminficante rompe los puntos de ramificación del glucógeno. Para llevar a cabo esta función desarrolla dos actividades catalíticas:

• Actividad transferasa: Transfiere la cadena de glucosa unida por enlace α (1-4) a una cadena central del glucógeno, dejando unida sólo la glucosa con enlace α (1-6).
• Actividad glucosidasa: Rompe el enlace α (1-6), liberando la glucosa.

A nivel muscular, las moléculas de Glucosa-1-P, son transformadas en Glucosa-6- P por la acción de La Glucosa-6-P mutasa la cual se incorpora a la glicólisis, y a nivel hepático, es transformada a Glucosa por acción de La Glucosa-6-fosfatasa que será liberada a la sangre para elevar el nivel de glucosa sanguíneo.

Sustrato: Glucógeno

Producto: Glucosa

Regulación Hormonal: En la alimentación aumenta la insulina  (disminuye la velocidad de la glucogenolisis y activa la glucogénesis). En ayuno aumenta la producción de glucagón (aumenta la velocidad de la glucogenolisis e inhibe la glucogénesis).

Destino: Torrente Sanguíneo.

Balance energético: No produce ATP pero tampoco hay desgaste energético.

Enzima Clave: Glucógeno Fosforilasa.

GLICÓLISIS O GLUCÓLISIS

Ruta metabólica donde la glucosa es transformada para producir 2 compuestos más pequeños (3at C c/u), como Piruvato o Lactato para obtener energía. Por cada molécula de glucosa se obtienen 2 moléculas de Piruvato o 2 moléculas de Lactato.

Objetivo:Transformar Glucosa para producir Piruvato y Lactato para la obtención de ATP

Importancia: Producción de ATP por Fosforilación oxidativa si están dadas las condiciones aeróbicas, en condiciones anaeróbicas se produce Lactato.

Localización

• Tejido:
• Compartimiento Celular: Mitocondria y citosol

Desarrollo de la vía: Se divide en 2 fases

1. Fase Preparativa o de Gasto Energético:Consiste en la transformación de 1mol de Glucosa hasta obtener 2 triosas fosfato. Esta etapa se desarrolla mediante 5 reacciones catalizadas enzimáticamente. Los productos obtenidos son el Gliceraldehido-3-P y la DHA-P. Esta última debe ser convertida en gliceraldehído-3-P para dar inicio a la siguiente fase.

1. Transformación de la glucosa en glucosa-6-fosfato por acción de las enzimas Hexoquinasa (todos los tejidos) y la Glucoquinasa (Hígado). Se gasta 1mol de ATP. Irreversible.
2. Transformación de la glucosa-6-fosfato en fructosa-6-fosfato. La enzima que cataliza esta reacción es la Glucosa-6-P Isomerasa. Reversible.
3. Obtención de fructosa-1,6-bifosfato a partir de la fructosa-6-fosfato. Se gasta 1mol de ATP. La reacción es catalizada por la enzima Fosfofructoquinasa 1. Irreversible.
4. Por acción de la enzima aldolasa o fosfofructoquinasa, la fructosa-1,6-bisfosfato es dividida hasta 2 Fosfotriosas: el Gliceraldehido-3-P y la DHA-P. Reversible.
5. La DHA-P, a través de una reacción reversible y catalizada por la enzima Fosfotriosa Isomerasa se transforma en Gliceraldehido-3-P (sustrato de la segunda fase de la glicólisis).

En conclusión, 1mol de Glucosa es transformado en 2 moles de Gliceraldehido-3-P y se consumen 2 moles de ATP.

1. Fase Productiva o de Rendimiento Energético: Corresponde a la transformación de 2 moles de Gliceraldehido-3-P hasta la formación de 2 moles de Piruvato. Esta fase se desarrolla mediante 5 reacciones, cada una de ellas catalizadas enzimáticamente.

1. La oxidación de 2 moles de Gliceraldehido-3-fosfato a 2 moles de 1,3-bisfosfoglicerato, La enzima que cataliza esta reacción es Gliceraldehido-3-P Deshidrogenasa que utiliza comocoenzima el NAD+, quien se reduce, mediante la aceptación de 2 electrones y un protón, a NADH+H+, además, el Gliceraldehido-3-P recibe un grupo fosfato inorgánico adicional. El producto de esta reacción son 2 moles de 1,3-bisfosfoglicerato. En medio fisiológico es reversible.
2. Transferencia de un grupo fosfato desde el 1,3-bisfosfoglicerato hasta el ADP con la subsecuente formación de ATP y 3-fosfoglicerato. La síntesis del ATP, es debido a una fosforilación a nivel de sustrato porque el 1,3-bisfosfoglicerato es un compuesto de alta energía, capaz de transferir un grupo fosfato al ADP y sintetizar ATP. Esta reacción es catalizada por la Fosfoglicerato quinasa y la reacción es reversible. Reaccionan dos moles de 1,3-bisfosfoglicerato con 2 moles de ADP para generar 2 moles de 3-fosfoglicerato y 2 moles de ATP.
3. La enzima 3-fosfoglicetato mutasa, cataliza la reacción reversible, donde se produce la reubicación del grupo fosfato del C3 del 3-fosfoglicetato al C2, originando el 2-fosfoglicerato. Esta reacción genera 2 moles de 2-fosfoglicetaro a partir de 2 moles de 3-fosfoglicerato.
4. Deshidratación del 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato. Esta reacción es reversible y catalizada por la Enolasa, se forma un enlace fosfato de alta energía. Se forman 2 moles de fosfoenolpiruvato a partir de 2 moles de 2-fosfoglicerato.
5. Transformación de 2 moles de fosfoenolpiruvato a 2 moles de piruvato. En esta reacción irreversible catalizada por el piruvato quinasa, se transfiere un grupo fosfato desde el fosfoenolpiruvato (compuesto de alta energía) al ADP para formar ATP y piruvato.

En conclusión, se parte de 2 moles de Gliceraldehido-3-P hasta obtener 2 moles de piruvato. Además, se forman 4 moles de ATP y 2 moles de NADH, todos ellos producidos por fosforilación a nivel de sustrato.

Sustratos:

1. Inmediato:Glucosa-6-P
2. Verdadero:Fructosa-6-P

Productos: Piruvato, Lactato y ATP (4 moléculas)

Destino de los productos:

Enzimas claves y/o limitantes:

Regulación hormonal: En alimentación se estimula la producción de Insulina y aumenta la Glicólisis. En ayuno se estimula la producción de Glucagón y disminuye la Glicólisis.

Balance energético

• Destino del Piruvato: El piruvato es un metabolito generado por la vía glicolítica, que va a ser utilizado por otras vías con la finalidad de proporcionar energía o sintetizar otras moléculas como los aminoácidos. Entre las rutas se destacan:

• Glicólisis anaeróbica: El piruvato es reducido a lactato, por la acción de Lactato deshidrogenasa, en presencia de NADH+H+, de esta forma se regeneran los NAD+ necesarios para continuar la glucolisis en ausencia de oxígeno o anaerobiosis. Debido a esto la transformación de glucosa a lactato se denomina Glicolisis anaeróbica y se lleva a cabo en el citosol celular. Este tipo de glicolisis ocurre fundamentalmente a nivel muscular y en células que no poseen mitocondrias (glóbulos rojos).
• Glicólisis aeróbica: El piruvato es descarboxilado por la Piruvatodescarboxilasa, en presencia de CoA-SH y NAD+, para dar origen a una molécula de Acetil CoA. La reacción es irreversible, es catalizada por Piruvato deshidrogenasa y se lleva a cabo en la matriz mitocondrial. El Acetil CoA producido se degradará en el ciclo de Krebs para producir gran cantidad de energía a través de la Cadena Respiratoria, donde el oxígeno es el último aceptor de electrones. De aquí que esta vía reciba el nombre de Glicolisis aeróbica.

INCORPORACIÓN DE LA FRUCTOSA, MANOSA Y GALACTOSA A LA RUTA GLICOLÍTICA

Incorporación de la Fructosa: La D-fructosa, La D-fructosa es incorporada a la vía glicolítica a través de Gliceraldehido-3-fosfato y Fructosa-6-P. Reacción catalizada por las enzimas: Fosfofructoquinasa, Fructosa-1-P Aldolasa,Gliceraldehído quinasa,Triosafosfatoisomerasa.

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