Equivalencias energeticas

Ciclo de Krebs

Conocido también como ciclo del ácido citrico o ciclo de los ácidos tricarboxilicos es una vía anfibolica (catabolica y anabolica) que se lleva a cabo en la matriz mitocondrial y cumple la función de donar equivalentes reductores para el metabolismo. Consta de ocho reacciones.

1. Formación de citrato

2. Formación de isocitrato via cis- aconitato

3. Oxidación de isocitrato a alfa cetoglutarato y CO2: primera deshidrogenación a nivel de sustrato

4. Oxidación del alfa cetoglutarato a succinil CoA y CO2-. 2 deshidrogenación a nivel de sustrato

5. Conversión de succinil CoA en succinato

6. Oxidación del succinato a fumarato: tercera deshidrogenación a nivel de sustrato, la enzima succinato deshidrogenasa se encuntra en la membrana mitocondrial NO en la amtriz mitocondrial

7. Hidratación del fumarato y producción de malato

8. Oxidación del malato a oxalacetato: cuarta deshidrogenación a nivel de sustrato

Balance energetico 

Regulación 

Formación de Acetil CoA

Para que el ciclo de krebs pueda iniciar es necesario que exista Acetil CoA, la formación de acetil CoA se da en la matriz mitocondrial a través del complejo piruvato deshidrogenasa

El complejo piruvato deshidrogenasa esta formado por tres enzimas:

•E1 (PIRUVATO DESHIDROGENASA)
•E2 (DIHIDROLIPOIL TRANSACETILASA)
•E3 (DIHDROLIPOIL DESHIDROGENASA)

INVOLUCRA 5 REACCIONES:
1.- EL PIRUVATO REACCIONA CON EL PIROFOSFATO DE TIAMINA UNIDO A LA E1 Y SUFRE DESCARBOXILACIÓN.
2.- E1 HACE LA TRANSFERENCIA DE DOS ELECTRONES Y DEL GRUPO ACETILO DESDE EL TTP HACIA LA FORMA OXIDADA DEL GRUPO LIPOIL-LISILO DE LA E2.
3.- SE PRODUCE UNA TRANSESTERIFICACIÓN POR LA QUE EL GRUPO –SH DEL CoA REEMPLAZA AL GRUPO –SH DEL E2 Y DA LUGAR AL ACETIL-CoA Y A LA FORMA REDUCIDA DEL GRUPO LIPOILO.
4.- LA E3 PROMUEVE LA TRANSFERENCIA DE DOS ÁTOMOS DE HIDRÓGENO DESDE LOS GRUPOS LIPOILO REDUCIDOS DE E2 AL GRUPO PROSTÉTICO FAD DE E3 PARA RESTAURAR LA FORMA OXIDADA DE LOS GRUPOS LIPOIL-LISILO DE E2.
5.- EL FAD REDUCIDO DE E3 TRANSFIERE UB ION HIDRURO DANDO LUGAR AN NADH.

Regulación de glucólisis

La hexocinasa regula el primer paso de la glucólisis en las células musculares esqueleticas y cardiacas.

La glucocinasa regula el primer paso de la glucólisis en las células hepáticas

La glucólisis se encuentra regulada también por:

• ATP
• ADP
• AMP
• Fructosa 2-6 bisfosfato
• Alanina
• Citrato

Destinos del piruvato

El piruvato obtenido en la glucolisis tiene tres caminos dependiendo de la presencia o ausencia de oxígeno:

• En presencia de oxígeno las dos moléculas de piruvato se convierten en dos moléculas de acetil CoA por la enzima complejo piruvato deshidrogenasa que iran al ciclo de Krebs
• En ausencia de oxígeno las dos moléculas de piruvato se convierten en dos moléculas de lactato por la enzima lactato deshidrogenasa

• Fermentación alcoholica

Glucólisis

La glucólisis es una vía  citosolica en la cual una molécula de glucosa es oxidada a dos moléculas de piruvato en presencia de oxígeno. En esta vía se conserva enrgía en forma de ATP y NADH.
La glucólisis consta de dos fases: preparatoria y de beneficios que a su vez se componen de 10 pasos.
La glucólisis es una vía metabolica estimulada por la hormona insulina.

Fase preparatoria

1. Fosforilación de la glucosa: la glucosa es fosforilada en su carbono seis a glucosa seis fosfato por la enzima hexocinasa con gasto de una molécula de ATP. La fosforilación permite que la glucosa pase del torrente sanguíneo al citoplasma y se quede en el.

2.Conversión de glucosa seis fosfato a fructosa seis fosfato: la enzima fosfohexosa isomerasa cataliza la conversión de una aldosa a una cetosa

3. Fructosa 6 fosfato a fructosa 1-6 bisfosfato: la enzima fosfofructocinasa 1 cataliza la reacción donde se transmite un grupo fosfato a la fructosa proveniente del ATP

4. Ruptura de la fructosa 1-6 bisfosfato: la fructosa 1-6 bisfosfato se rompe en las triosas fosfato dihidroxiacetona (aldolasa) y gliceraldehido 3 fosfato (cetosa) por acción de la enzima aldolasa

5. Interconversión de triosas fosfato: la triosa fosfato isomerasa convierte la dihidroxiacetona en gliceraldehido 3 fosfato que es la triosa que si puede seguir en la glucólisis.

Fase de beneficios:

6. Oxidación del gliceraldehido 3 fosfato a 1-3 bisfosfoglicerato: este paso es catalizado por la gliceraldehido 3 fosfato deshidrogenasa y se gana una molécula de NADH

7. Transferencia de un grupo fosfato del 1-3 bisfosfoglicerato al ADP: la enzima fosfoglicerato cinasa transfiere un grupo fosfato del 1-3 bifosfoglicerato al ADP formando ATP y 3 fosfoglicerato. Es la primera fosforilación a nivel de sustrato.

8. Conversión del 3 fosfoglicerato en 2 fosfoglicerato: la enzima fosfoglicerato mutasa transfiere el grupo fosfato de el carbono 3 al carbono 2 

9. Deshidratación del 2 fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato: esta reacción es llevada a cabo por la enzima enolasa

10. Transferencia del grupo fosfato del fosfoenol piruvato al ADP: la piruvato cinasa cataiza la reacción que da lugar a la segunda fosforilación a nivel de sustrato, en esta fosforilación el piruvato aparece primero en su forma enol y depsues pasa automaticamente a su forma ceto sin ayuda de alguna ezima.

Cada una de las dos moléculas de gliceraldehido 3 fosfato son oxidadas en el C1 y la energía generada en esta reacción es conservada en forma de 1 NADH y 2 ATP por cada triosa fosfato oxidada. 

Balance energetico

Carbohidratos

Los carbohidratos son moléculas formadas por  carbono, hidrógeno y oxígeno (C, H, O) e incluyen algunas de las moléculas más relevantes en la vida de los organismos, como son la glucosa, que es universalmente utilizada por las células para la obtención de energía metabólica, el glucógeno contenido en el hígado y el músculo, que forma la reserva de energía más fácilmente accesible para las células del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura química de los ácidos nucleicos.

Desde el punto de vista químico, los carbohidratos son polihidroxi aldehídos o cetonas y sus polímeros y existen en tres categorías principales distinguibles por el número de unidades de azúcar que los forman: monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. Los polisacáridos liberan a la hidrólisis centenares o millares de monosacáridos; mientras que los oligosacáridos producen de dos a l0 monosacáridos y los monosacáridos mismos son las unidades mínimas de los carbohidratos que ya no se pueden hidrolizar. Se les llama carbohidratos debido a que su estructura química semeja formas hidratadas del carbono y se representan con la fórmula  Cn (H2O)n.

   
Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo destacan: su papel como combustible metabólico (1 g de carbohidrato produce 4 Kilocalorías); como precursores en la biosíntesis de ácidos grasos y algunos  aminoácidos y; como constituyentes de moléculas complejas importantes: glucolípidos, glucoproteínas, nucleótidos y ácidos nucleicos.

Monosacáridos

Hay dos familias de monosacáridos las ALDOSAS y las CETOSAS. Las aldosas y cetosas más abundantes en la naturaleza tienen entre 3 y seis átomos de carbono. Normalmente, las cetosas se denominan insertando la sílaba ul en el nombre de la aldosa correspondiente. Ejemplo:
Aldosas    ---->       Cetosas
 Ribosa     ---->       Ribulosa
 Eritrosa    ---->       Eritrulosa

GLICERALDEHÍDO y DIHIDROXIACETONA:  Ambas moléculas se encuentran en la vía de la glucólisis formando los intermediarios llamados las “triosas fosfato”  pues las dos están presentes como ésteres del ácido fosfórico, que se transforman de manera reversible una en la otra, por la acción de la enzima triosa fosfato isomerasa.
RIBOSA y RIBULOSA:  Ambas son importantes por participar en el ciclo de las pentosas y en el Ciclo de Calvin de la fotosíntesis. La ribosa tiene la función adicional de formar parte de todos los nucleótidos del RNA y cuando pierde el oxígeno del carbono 2, se transforma en la desoxiribosa, presente en todos los nucleótidos del DNA.
GLUCOSA y FRUCTOSA: La aldohexosa glucosa es tal vez el monosacárido de mayor importancia para el metabolismo celular, pues todas las células la aceptan para  alimentar las vías principales del metabolismo: La glucosa puede, siguiendo el eje metabólico central, oxidarse totalmente hasta CO2 y agua, impulsando la síntesis de ATP; dirigirse hacia la síntesis del glucógeno; alimentar el ciclo de las pentosas; dirigirse hacia la síntesis de los ácidos grasos y los triacilgliceroles o bien terminar en la producción de lactato, cuando las células funcionan en condiciones de carencia de oxígeno.

Actividad óptica de los carbohidratos

 Los monosacáridos con excepción de la dihidroxiacetona, son ÓPTICAMENTE ACTIVOS, es decir, hacen girar el plano de la luz polarizada ya que tienen uno o más átomos de carbono asimétricos (quirales). En general, una molécula con n centros quirales puede tener 2n estereoisómeros. En la nomenclatura de los monosacáridos se pone habitualmente la letra D o L que corresponda según la configuración de su último carbono asimétrico. La D significa que el OH en ese carbono está a la derecha y la L a la izquierda, a diferencia de cuando se escribe d y l en letras minúsculas que hablan solamente del sentido de rotación del plano de la luz polarizada.

 Cuando dos azúcares difieren tan sólo en la configuración alrededor de un átomo de carbono asimétrico, se dice que son epímeros entre sí. La glucosa y la galactosa difieren únicamente en la configuración en C-4.

Estructura cíclica

 Los monosacáridos con 5 o más átomos de carbono en su esqueleto aparecen en disolución como ESTRUCTURAS CÍCLICAS ya que se forma un enlace covalente entre el átomo de oxígeno de uno de los grupos hidroxilo y el átomo de carbono del carbonilo.

•  Los monosacáridos cíclicos cuyos anillos tienen 5 miembros se conocen como FURANOSAS, y los de 6 miembros, PIRANOSAS.
•  El enlace covalente intramolecular entre un hidroxilo y el carbonilo forma un HEMIACETAL en las aldosas, y un HEMICETAL en las cetosas.
• Las formas isoméricas de los monosacáridos que difieren entre sí solamente en la configuración alrededor del átomo de carbono hemiacetálico o hemicetálico se denominan ANÓMEROS.
• El grupo carbonilo de las aldosas puede oxidarse, lo que significa que las aldosas son agentes reductores (AZÚCARES REDUCTORES). La sacarosa y la trehalosa no son azúcares reductores porque no tienen el grupo aldehído libre.

Oligosacáridos

De los oligosacáridos importantes en bioquímica, los más relevantes son los disacáridos y entre éstos se hallan: maltosa, sacarosa, lactosa y celobiosa, que pueden diferenciarse observando al tipo de  monosacáridos que los forman y el enlace glucosídico que los une:  
                       
Maltosa = glucosa + glucosa  
enlace alfa 1-4

Sacarosa = glucosa + fructosa
enlace alfa-beta 1-2

Lactosa = galactosa  +  glucosa        
enlace beta 1-4

Celobiosa = glucosa  +  glucosa
enlace beta 1-4

MALTOSA:  La maltosa solo se encuentra  como producto de la hidrólisis parcial del almidón, ya sea industrialmente en la fabricación de la cerveza, o bien durante la digestión del almidón en el intestino. Al igual que otros disacáridos, tiene un aldehído potencial libre y es por ello un azúcar reductor.

SACAROSA:  La sacarosa es el azúcar común con el cual endulzamos nuestros alimentos y se puede hallar en los productos naturales de sabor dulce como los jugos de las frutas y la miel. Se produce industrialmente a partir de la caña de azúcar y la remolacha azucarera, en cantidades de cerca de 50 millones de toneladas anuales y constituye una parte importante del ingreso de energía en nuestro cuerpo, pues diariamente se toman en promedio 50 g de sacarosa que representan un ingreso de 200 Kcal.                                                                          
Uno de los aspectos menos favorables de este ingreso calórico es el hecho de que la sacarosa  - a diferencia de otros alimentos-  es una sustancia químicamente pura, tanto así que la tomamos en forma cristalina y que por ello se absorbe con facilidad en el intestino, generando un aumento de la glucosa circulante y una secreción de insulina que favorece la lipogénesis (formación de grasa).