12 Carbohidratos

Vista previa del material en texto

CARBOHIDRATOS
Stryer capítulo 11
IMPORTANTES MOLÉCULAS ENERGÉTICAS Y CONSTITUYENTES DE TEJIDOS DE PROTECCIÓN Y ESTRUCTURAS
Compuestos de monosacáridos, moléculas pequeñas que contienen de tres a nueve átomos de carbono y que varían en tamaño y en la configuration estereoquímica de uno o mas centros asimétricos.
Aldehidos o cetonas polihidroxilados
Pueden unirse para formar gran diversidad de estructuras oligosacáridas y polisacáridas
GLICÓMICA: estudio de todo tipo de carbohidratos y moléculas asociadas a los carbohidratos que produce la célula.
FORMAS ISOMÉRICAS DE LOS CARBOHIDRATOS
MONOSACÁRIDOS MAS COMUNES
FORMAS CÍCLICAS DE HEXOSAS
FORMAS CÍCLICAS DE HEXOSAS
LA GLUCOSA Y SUS PROPIEDADES
Poder reductor gracias a la presencia de su carbono anomérico libre
Ac. glucónico
MONOSACÁRIDOS Y SUS PROPIEDADES
Sus oxidrilos pueden formar enlaces glucosídicos con alcoholes y aminas
DISACÁRIDOS
POLISACÁRIDOS
POLISACÁRIDOS
METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS
ALMIDÓN
GLUCÓGENO
SACAROSA
LACTOSA
FRUCTOSA
Ref:
Stryer capítulo 16
ESQUEMA GENERAL DEL CATABOLISMO
https://www.youtube.com/watch?v=aV4GGeXC5fw
GLUCOSA
G6P
GLUCOGENO
RIBOSA5P
Oxidación vía de la pentosa fosfato
almacenamiento
PIRUVATO
DESTINOS DE LA GLUCOSA Y EL PIRUVATO
Glicolisis
ÁCIDO LÁCTICO
ACETIL CoA
CO2 + H2O
ETANOL + CO2
ÁCIDOS URÓNICOS
MEMBRANAS CELULARES
GLICOLISIS
GLUCOSA
PIRUVATO
GLICOLISIS
2
https://bioquibi.webs.ull.es/metabolismo/antonio/glucolisis2007.pdf
-4 kcal/mol
0.4 kcal/mol
22
1
GLICOLISIS
GLICOLISIS
GLICOLISIS
GA-3-P +NAD + Pi → 1,3-BPG + NADH+H+ 
 
GA3P + NAD + H2O → 3-P GLICERATO ΔG°ʼ = - 2.8 kcal/mol
	la energía liberada es retenida en un intermediario que acopla a la segunda reacción formando un compuesto con mayor potencial de transferencia que el ATP
b) 3-P GLICERATO + Pi → 1,3-BPG ΔG°ʼ = 1.05 kcal/mol
7
GLICOLISIS
PRIMERA RECUPERACIÓN DEENERGÍA DE LA GLUCOSA:
FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO
GLICOLISIS
8
https://bioquibi.webs.ull.es/metabolismo/antonio/glucolisis2007.pdf
Reacción no espontánea reversible
GLICOLISIS
https://bioquibi.webs.ull.es/metabolismo/antonio/glucolisis2007.pdf
9
G° = -15 kcal/mol
El grupo enolfosfato tiene un elevado potencial de transferencia del grupo fosforilo, el enolfosfato, al ceder el fosfato se estabiliza como cetona en el PIRUVATO
28
GLICOLISIS
https://bioquibi.webs.ull.es/metabolismo/antonio/glucolisis2007.pdf
29
Glucosa + 2Pi + 2ADP + 2NAD+ → 
2 Piruvato + 2ATP + 2NADH+2H+ + 2H2O
Las reacciones solo son posibles si los valores de G°’ son negativos. Ello depende de las concentraciones de los intermediarios en las condiciones de equilibrio
GLICOLISIS
https://bioquibi.webs.ull.es/metabolismo/antonio/glucolisis2007.pdf
30
A + B C + D
ΔG = ΔGo + RT ln ( [C] [D]/[A] [B] )
ΔGo = Cambio de energía libre estándar.
R = Constante de los gases 
 = 8.315 KJ/mol.K
 = 1.987 Kcal/mol.K
CAMBIO DE ENERGÍA LIBRE (ΔG)
T 	 = Temperatura absoluta (=273oC)
[A] [B] [C] [D] = Concentraciones molares de los reactantes
ΔG = ΔGo + RT ln K 
 ΔGo ‘ = ΔGo a pH 7
En equilibrio:
0 = ΔGo’ + RT ln K
ΔGo’ = - RT ln Ko’ 
K = ([C] [D]/[A] [B])
ΔGo’ = - 2.303 RT log Ko’ 
31
31
piruvatokinasa
32
FERMENTACIÓN LÁCTICA
33
Recuperación del NAD+ citosólico
34
LANZADERA DEL GLICEROFOSFATO
2
35
LANZADERA MALATO / ASPARTATO
36
COENZIMA-A (CoA)
37
http://sesbe.org/evosite/history/endosym.shtml.html
https://es.wikipedia.org/wiki/Mitocondria#/media/Archivo:Animal_mitochondrion_diagram_es.svg
https://es.wikipedia.org/wiki/Mitocondria#:~:text=Las%20mitocondrias%20son%20org%C3%A1nulos%20celulares,%2C%20%C3%A1cidos%20grasos%20y%20amino%C3%A1cidos).
LA MITOCONDRIA
DESCARBOXILACIÓN DEL PIRUVATO
PDH (EC 1.2.4.1): Se inactiva por fosforilación por la PDH-kinasa y se activa por la piruvato deshidrogenasa fosfatasa.
Estimulada por la insulina,  PEP y AMP
Inhibida por ATP, NADH y Acetil CoA
39
CICLO DE KREBS
(Ciclo de los ácidos tricarboxílicos)
Hans Adolf Krebs
Bioquímico alemán nacido en el 1900, ganó el premio Nobel de Fisiología o Medicina en el año 1953, por su descubrimiento de la principal cadena de reacciones celulares que denominó ciclo del ácido cítrico (1937), premio compartido con Fritz Albert Lipmann que descubrió la Coenzima A.
El ciclo del acido cítrico es la vía final común para la oxidación de las moléculas energéticas: carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos. La mayoría de las moléculas energéticas entran en el ciclo como acetil-coenzima A*.
40
►
CoA-SH
CoA-SH
NAD
NADH+H
NAD
NADH+H
GDP+Pi
GTP
FAD
FADH2
NAD
NADH+H
H2O
OAA
►
►
►
Acetil CoA
alfa-ceto glutarato
succinil CoA
succinato
fumarato
malato
citrato
oxalacetato
CICLO DE KREBS
CICLO DE KREBS
(Ciclo de los ácidos tricarboxílicos)
42
CADENA RESPIRATORIA
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
La velocidad de la fosforilación oxidativa esta determinada por la
necesidad de ATP
43
H2O
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
H+
H+
H+
H+
H+
H+
Matriz mitocondrial
Membrana interna
Q
2e-
2 H+
Fe+2
Fe+2
2e-
Fe+3
Fe+3
(2H+ + 2e-)
NADH+H+
FADH2
(2H+ + 2e-)
(2H+ + 2e-)
(2H+ + 2e-)
Q
½ O2
2e-
Fe+2
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
16.6 Cal
0.69 Cal
8.8Cal
26.8Cal
Espacio intermembranal
Creación de gradiente electroquímica por bombreo de protones de la matriz mitocondrial hacia espacio intermembranal a través de complejos de cadena transportadora
MEVE
H+
H+
H+
H+
44
H+
H+
H+
Membrana externa mitocondrial
Membrana interna mitocondrial
Espacio intermembranal
Matriz mitocondrial
Protones bombeados a través de la membrana interna creando gradiente electroquímica
H+
Alta concentración
H+
Baja concentración
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
_
_
_
_
_
_
+
+
+
+
+
+
MEVE
45
ATPasa
(ATP fosfohidrolasa)
H2O
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
H+
H+
H+
H+
H+
H+
Matriz mitocondrial
Membrana interna
Q
2e-
2 H+
Fe+2
Fe+2
2e-
Fe+3
Fe+3
(2H+ + 2e-)
NADH+H+
FADH2
(2H+ + 2e-)
(2H+ + 2e-)
(2H+ + 2e-)
Q
½ O2
2e-
Fe+2
9.3 Cal
0.69 Cal
8.8Cal
26.8Cal
H+
H+
7.3 Cal
ADP+Pi
ATP
ATP
Espacio intermembranal
Disipación de la gradiente electroquímica retornando protones a la matriz mitocondrial a través de ATPsintasa
MEVE
H+
H+
H+
H+
47
H2O
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
H+
H+
H+
H+
H+
Matriz mitocondrial
Espacio intermembranal
Membrana interna
Q
2e-
2 H+
Fe+2
Fe+2
2e-
Fe+3
Fe+3
(2H+ + 2e-)
NADH+H+
FADH2
(2H+ + 2e-)
(2H+ + 2e-)
(2H+ + 2e-)
Q
½ O2
2e-
Fe+2
9.3 Cal
0.69 Cal
1.5Cal
26.8Cal
H+
H+
7.3 Cal
ADP+Pi
ATP
ATP
Disipación de la gradiente electroquímica retornando protones a la matriz mitocondrial a través de ATPsintasa
MEVE
48
H2O
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
H+
H+
Matriz mitocondrial
Membrana interna
Q
2e-
2 H+
Fe+2
Fe+2
2e-
Fe+3
Fe+3
(2H+ + 2e-)
NADH+H+
FADH2
(2H+ + 2e-)
(2H+ + 2e-)
(2H+ + 2e-)
Q
½ O2
2e-
Fe+2
9.3 Cal
0.69 Cal
1.5Cal
19.5Cal
H+
H+
7.3 Cal
ADP+Pi
ATP
ATP
Espacio intermembranal
Disipación de la gradiente electroquímica retornando protones a la matriz mitocondrial a través de ATPsintasa
MEVE
Matriz mitocondrial
49
COENZIMA Q (Ubiquinona)
Grupo Hemo de los citocromos
GLICOLISIS
https://bioquibi.webs.ull.es/metabolismo/antonio/glucolisis2007.pdf
51
Glucosa + 2Pi + 2ADP + 2NAD+ → 
2 Piruvato + 2ATP + 2NADH+2H+ + 2H2O
Las reacciones solo son posibles si los valores de G°’ son negativos. Ello depende de las concentraciones de los intermediarios en las condiciones de equilibrio
Recuperación del NAD+ citosólico
52
FERMENTACIÓN LÁCTICA
53
GLUCOLISIS / GLUCONEOGÉNESIS
Glucokinasa/
Hexokinasa
Fosfofructo
Kinasa-1
piruvatokinasa
Recae sobre las enzimas que catalizan los tres pasosirreversibles
GLUCONEOGÉNESIS
Síntesis de glucosa a partir de fuentes no glucídicas, tales como lactato, aminoácidos y glicerol
La carga energética determina si será mas activa la glicolisis o la
gluconeogenesis
piruvatokinasa
56
piruvatokinasa
Piruvato + ATP + G TP + H20 fosfoenolpiruvato + ADP + GDP + P! + 2 H +
57
Fosfofructo
Kinasa-1
58
F-2,6-P2
59
F-2,6-P2
F-2,6-P2
Glucokinasa/
Hexokinasa
()
62
GLUCOLISIS / GLUCONEOGÉNESIS
Glucokinasa/
Hexokinasa
Fosfofructo
Kinasa-1
piruvatokinasa
Recae sobre las enzimas que catalizan los tres pasos irreversibles
METABOLISMO DE LA FRUCTUOSA
METABOLISMO DE LA GALACTOSA