Glucolisis

U.T.I. Biología Celular

Glucólisis

Departamento de Bioquímica Noviembre de 2005

Estados de oxidación del Carbono

Estados de oxidación del Carbono

Localización de la glucólisis

Principales destinos de la Glucosa

Estrategia general de la glucólisis

1. Fosforilación de la glucosa

Hexoquinasa : amplia especificidad de sustrato, Km = 0,1 mM Glucoquinasa : específica para glucosa, Km = 10 mM

2. Conversión de G-6P en F-6P

3. Fosforilación de la F-6P a F-1,6 DP

Principal reacción de regulación de la glucólisis: Moduladores positivos

= ADP, AMP, F-2,6 DP

Moduladores negativos = ATP, citrato

4. Rotura de la F 1,6 DP en DHAP y G-3P

5. Interconversión de las triosas fosfato

6. Oxidación del G-3P a 1,3-DFG

Gran parte de la energía de oxidación del grupo carbonilo a carboxilo se conserva en el anhídrido acil-fosfato, ∆Go’ de hidrólisis = -49,3 kJ / mol (ATP = -30,5 kJ / mol mol mol)

Nicotinamida adenina dinucleótido (NAD)

Mecanismo de acción de la G3PDH Inhibición irreversible por iodoacetato, bloqueo de grupo – SH SH en el sitio activo de la enzima

7. Transferencia del –P desde el 1,3-DPG al ADP

La formación de ATP a través de la transferencia de un grupo fosfato del alta energía proveniente de un sustrato fosforilado se denomina Fosforilación a nivel del sustrato

Canalización del 1,3-DPG entre la G3P deshidrogenasa y la 3-PG quinasa

8. Conversión del 3-PG en 2-PG

Mecanismo de acción de la fosfoglicerato mutasa

9. Deshidratación del 2-PG a PEP

∆Go’

hidrólisis del fosfato de 2-PG = - 17,6 kJ / mol mol ∆Go’ hidrólisis del fosfato de PEP = - 61,9 kJ / mol mol Esta diferencia se debe a una redistribución de energía en la molécula de PEP

10. Transferencia del –P desde el PEP al ADP

Segunda fosforilación a nivel del sustrato

Balance energético de la glucólisis Glucosa + 2ATP + 2NAD+ + 4ADP + 2Pi 2 Piruvato + 2ADP + 2NADH + 2H+ + 4ATP + 2H2O Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2 Piruvato + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O Glucosa + 6O2

6CO2 + 6H2O

Glucosa

2 Piruvato

Go’ = - 2840 kJ/mol

2 NAD+

Go’ = - 586 kJ/mol

2 NADH

Go’ = + 440 kJ/mol

2 ADP + Pi

2 ATP

Go’ = + 61 kJ/mol Del 100% de la energía contenida en una molécula de glucosa: • el 79,4% está aún en los 2 piruvatos • el 15,5% está en los 2 NADH • el 2,1 % está en los 2 ATP

Posibles destinos del piruvato

Tres destinos del piruvato producido en la glucólisis

Anaeróbico (fermentación láctica)

Aeróbico (oxidación)

Anaeróbico (fermentación alcohólica)

Fermentación láctica

Fermentación alcohólica

Rutas alimentadoras de la glucólisis Gran número de glúcidos (aparte de la glucosa) entran finalmente a la ruta glucolítica: •

polisacáridos: glucógeno y almidón

•

disacáridos: maltosa, lactosa, trehalosa, sacarosa

•

monosacáridos: fructosa, manosa, galactosa

Regulación de la glucólisis Principios generales: las etapas de la glucólisis que están reguladas por enzimas clave: • son generalmente fuertemente exergónicas e irreversibles

en las condiciones celulares • están lejos del equilibrio en el estado estacionario metabólico • Están limitadas por la enzima y no por el sustrato

Las etapas glucolíticas reguladas son aquellas catalizadas por: • • •

Hexoquinasa Fosfofructoquinasa piruvatoquinasa

Principales etapas de regulación de la glucólisis

Regulación de la glucólisis Etapa 1.

Fosforilación de la glucosa

Hexoquinasa / Glucoquinasa 

Hexoquinasa:

Inhibidor alostérico G-6P

Glucoquinasa:

V = [glucosa] Inhibidor alostérico F-6P

Regulación de la glucólisis Etapa 3.

Fosforilación de la F-6P a F-1,6 DP Fosfofructoquinasa-1

Metabolismo de la F-2,6 DP

Regulación hormonal de la [F-2,6 DP]