Tema 8: glicolisi PDF

Preview

Summary

Download Tema 8: glicolisi PDF

Description

TEMA 8: GLICÒLISI La glicòlisi és una ruta metabòlica que consta de 10 etapes al citosol. Consisteix en l’oxidació de la glucosa (6C) per obtenir dues molècules de piruvat (3C). La finalitat és obtenir energia, en forma d’ATP, i altres precursors biosintètics.

Oxidació de la glucosa La glucosa (C6H12O6) s’obté dels polisacàrids i disacàrids de la dieta però també la podem obtenir a través de la degradació de glicogen. En la glicòlisi no és obligatori tenir oxigen (fermentacions làctiques i etanòliques) però si té s’obtindrà la màxima energia. ∆Go: - 686 kcal/mol  energia obtinguda per un mol de glucosa

*Reacció de combustió: fer la oxidació en una etapa només fent que l’energia creada se’n vagi en forma de calor. *Només el substrat (glucosa) i el resultat (piruvat) no estan fosforilats, tots els intermediaris si que ho estan.

Etapes de la glicòlisi La glicòlisi té tres etapes. La primera fase s’anomena fase preparativa (fosforilació de la glucosa): la glucosa entrarà al citosol gràcies a transportadors de membrana. A l’entrar es fosforila fins glucosa-6-fosfat per tal de no sortir de la cèl·lula.

L’hexoquinasa és l’enzim que fosforilarà a sucres amb 6 carbonis i no és un enzim específic. Es forma un isòmer de la glucosa-6-fosfat (la fructosa-6-fosfat) per tal de poder tornar a fosforilar. Les reaccions que només tenen una via solen ser punts de control. S’utilitzen 2 ATPs. Segona fase de la glicòlisi: fase de trencament Es trenca el sucre de 6 carbonis per obtenir-ne dos sucres de 3C (la dihidroxiacetona-fosfat i el gliceraldehid-3-fosfat). Són dos isòmers per poder conformar la cadena, el gliceraldehid-3fosfat l’utilitzarem per fosforilar. Al final tota la cetona serà desplaçada a Gly-3-fosfat.

L’aldolasa és l’enzim que catalitza el trencament de la glucosa-6-fosfat.

Tercera fase de la glicòlisi: oxidació i síntesi d’ATP S’oxida el gliceraldehid-3-fosfat utilitzant NAD+ fins a 1,3-bifosfoglicerat. El 1,3-bifosfoglicerat està per sobre de la reacció ADPATP, per tant, es pot crear ATP junt l’ADP. El mateix passa amb el fosfoenolpiruvat. Per passar de 3-fosfoglicerat a 2-fosfoglicerat movem un grup fosfat i aquest últim es deshidrata per obtenir el fosfoenolpiruvat. Finalment a través de l’enzim piruvat quinasa obtenim el piruvat. Es generen 2ATPs extra.

Com que les etapes de la glicòlisi tenen lloc dins de la mateixa via, el balanç de ∆Go’ acaba sent negatiu.

Estequiometria i rendiment energètic de la glicòlisi GLUCOSA + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ ∆G0’= - 20 kcal/mol aprox. 2 PIRUVAT + 2 ATP + 2 NADH + 2 H2O Els 2 H2O procedeixen de la deshidratació. El NADH és un cofactor limitat, prové de les vitamines i a través d’ell hem oxidat el nostre substrat. DE GLUCOSA A PIRUVAT

SÍNTESI NETA DE 2 ATP

Hexoquinasa

- 1 ATP

Fosfofructosa quinasa

- 1 ATP

Fosfoglicerat quinasa

+ 2 ATP

Piruvat quinasa

+ 2 ATP

Regulació de la glicòlisi al múscul Com que volem obtenir energia mirarem la càrrega energètica. ATP és un inhibidor al·lostèric AMP un activador al·lostèric

A l’inhibir la corba sigmoïdal va cap a la dreta! Necessitat d’energia mínima (repòs): glicòlisi inhibida L’elevada concentració d’ATP actua com a inhibidor de la PFK, la piruvat quinasa i l’hexoquinasa. La glucosa-6-fosfat es transforma en glicogen.

Situació de càrrega energètica baixa (exercici) AMP>ATP La contracció del múscul fa que disminueixi la proporció ATP/AMP i per tant s’activa la PFK i la glicòlisi L’AMP activa al PFK i d’aquesta manera la glicòlisi seguir

La fructosa-6-bifosfat activa a la piruvat quinasa Els enzims reguladors de la glicòlisi són: PFK (fosfofructoquinasa) Hexoquinasa Piruvat quinasa

Regulació de la glicòlisi per control al·lostèric La fructosa-2,6-bifosfat és un activador al·lostèric L’AMP (activador) i l’ATP (inhibidor) són indicadors de la càrrega energètica El citrat és un intermediari de l’àcid cítric i indicador de que tenim suficients intermediaris Els H+ en teixits metabòlicament actius, són inhibidors al múscul en tensió La fructosa-1,6-bifosfat és un indicador de la via, disponibilitat d’intermediaris L’alanina és un inhibidor, indicador d’abundància d’intermediaris La hexoquinasa no és el principal punt de control perquè la glucosa-1-fosfat pot fer diferents coses, com la síntesi de glicogen.

Regulació de la fosfofructoquinasa-1 La fosfofructoquinasa-1 és un dels enzims reguladors de la via. Està regulada per efectors al·lostèrics: ATP i citrat com a inhibidors AMP i fructosa-2,6-bifosfat com a activadors L’activitat d’aquest enzim augmenta quan disminueix la relació ATP/AMP. La glicòlisi s’activa quan la càrrega energètica disminueix.

Paper de la fructosa-2,6-bifosfat La fructosa-2,6-bifosfat és el regulador més important de la glicòlisi pel seu efecte sobre la PFK-1. La F-2,6-BP està augmentant l’afinitat de la PFK-1 per la F-6-P. És una hipèrbole sigmoïdal. L’inhibidor reverteix l’efecte de l’ATP sobre aquest enzim. És l’activador més potent de la glicòlisi.

La PFK-2/FBPasa-2: enzim bifuncional (quinasa i fosfatasa) FRUCTOSA-6-FOSFAT + ATP

FRUCTOSA-2,6-BIFOSFAT (fosforilació)

Reacció catalitzada pel domini Fosfofructoquinasa-2 (PFK2): s’encarrega de la segona fosforilació. FRUCTOSA-2,6-BIFOSFAT

FRUCTOSA-6-FOSFAT + Pi

Reacció catalitzada pel domini Fructosa-Bifosfatasa-2(FBPasa2): ens permet tornar al principi. La quinasa estarà activa quan tinguem un nivell alt de glucosa. La fosfatasa estarà activa quan volem inactivar la glicòlisi i quan hi hagi un nivell alt de glucagó. La PKA es fosforilarà i la fosfatasa s’activarà.

Regulació hormonal de la PFK-2/FBPasa-2 per glucagó

La quinasa A s’activa mitjançant una fosfatasa, s’ha de desfosforilar. Quan volem activar la glicòlisi, la F-2,6-BP promou la fosforilació (retroalimentació positiva). Quan volem inhibir la glicòlisi, inactivem la quinasa (afavorim que no es sintetitzi F-2,6.BP). El glucagó estimula la PKA quan la glucosa en sang és escassa, d’aquesta manera la FPasa-2 està activada. Nivells alts de F-6-P estimulen la fosfoproteïna fosfatasa, la PFK-2 està activada.

Regulació de la piruvat quinasa Està regulada per efectors al·lostèrics: ATP i alanina com a inhibidors Fructosa-1,6-bifosfat com a activadors Regulació per fosforilació desencadenada per la cascada d’AMPc en resposta al glucagó. Modificació covalent reversible. Primer enzim de la via: hexoquinasa (fosforila a la glucosa),es pot inhibir amb la G-6-F. Necessitem una glucoquinasa. Té més afinitat per la glucosa l’hexoquinasa (actua quan hi ha poca glucosa).

Glicòlisi: isoenzims Múscul  M Fetge L

Entrada d’altres sucres a la glicòlisi També poden entrar a la glicòlisi atres sucres com la galactosa o la fructosa. Entrada de la galactosa: primer es fosforila la galactosa amb la galactoquinasa fins a galactosa-1-F, la qual juntament amb UPD-glucosa donen lloc a la UDP-galactosa + glucosa-1-fosfat (a través de l’enzim Galactosa-1-fosfat uridil transferasa). La G-1-F entra a la glicòlisi gràcies a una fosfomutasa i passa a ser glucosa-6-fosfat. La UDP-Galactosa es transforma en UPD-glucosa.

+

Entrada de fructosa: Té lloc al teixit hepàtic. La fructosa és fosforilada per la fructoquinasa fins a fructosa-1-P La trenquem en dos trioses a través de la F-1-P: gliceraldehid (no fosforilat) + dihidroxiacetona fosfat (està fosforilada) Fosforilem el gliceraldehid (amb la triosa quinasa) fins a gliceraldehid-3-P

En la hidròlisi de la lactosa obtenim una galactosa i una glucosa.

Destins del piruvat Si no disposem d’oxigen utilitzem fermentacions per regenerar el NAD+. El piruvat pot oxidar-se en presència d’O2 a Acetil-coA Fermentació làctica: es regenera el NAD+ que hem consumit en la glicòlisi. Fermentació etanòlica: descarboxilem el piruvat i obtenim acetaldehid i el reduim a etanol.

Són reaccions redox reversibles Les dues fermentacions parteixen del piruvat i es redueix per poder regenerar el NAD+ però hi ha poc rendiment energètic.

Transportadors de glucosa La glucosa per poder entrar a la cèl·lula necessita transportadors a la membrana: GLUT 1 i GLUT 3: a totes les cèl·lules, més afinitat per la glucosa GLUT 2: participa en la regulació de la insulina GLUT 4: entrada de glucosa al teixit adipós i al múscul

Efectes del glucagó i l’insulina sobre els nivells de glucosa La insulina és glucolítica, glucogènica i lipolítica. S’activa quan la concentració de glucosa en sang disminueix. El glucagó és glucogenolític, gluconeogènic i lipolític. S’activa quan la concentració de glucosa en sang augmenta.

RESUM: La glucosa és la principal font d’energia de l’organisme. La glicòlisi permet la generació d’ATP en absència d’O2.

El producte final de la glicòlisi, el Piruvat, pot oxidar-se en presència d’O2 a AcetilCoA o pot reduir-se en condicions anaeròbiques a lactat o etanol, mitjançant processos de fermentació. Existeixen altres sucres, monosacàrids i disacàrids, que poden ser emprats com a substrats alternatius de la glicòlisi. La glicòlisi és una via metabòlica controlada hormonalment amb mecanismes de regulació tant al·lostèric com covalent (fosforilació). La fructosa-2,6-bifosfat és l’efector al·lostèric més important de la glicòlisi. El desplaçament de la glucosa a través de la membrana plasmàtica de les cèl·lules animals està mitjançat per diferents transportadors de glucosa....