Metabolisme: Glucòlisi i Fermentació

Metabolisme dels Hidrats de Carboni

• El metabolisme dels hidrats de carboni inclou la digestió dels glúcids, el paper central de la glucosa-6-P, destins possibles, glucòlisi, gluconeogènesi, destins del piruvat, ruta de les pentoses fosfat i el metabolisme del glicogen.

Rutes metabòliques de la glucosa

• La glucosa segueix tres rutes metabòliques a la cèl·lula: glicogenogènesi/glicogenòlisi, oxidació a través de la via de les pentoses fosfats i glicòlisi/gluconeogènesi.
• La via de les pentoses fosfats permet obtenir poder reductor en forma de NADPH.
• La glicòlisi/gluconeogènesi oxida la glucosa per obtenir energia i formar piruvat (o lactat si no hi ha oxigen).

Digestió dels Glúcids

• Els hidrats de carboni poden ser digeribles (midó i glicogen) o no digeribles (fibra alimentària com cel·lulosa, inulina i agar).
• Hi ha diversos enzims implicats en la digestió de hidrats de carboni digeribles, com a-amilasa, isomaltasa, maltasa, sacarasa i lactasa, que trenquen els enllaços glicosídics.

Digestió dels Glúcids (Cont.)

• Els hidrats de carboni digeribles inclouen midó, glicogen, lactosa i sacarosa.
• Enzims com l'a-amilasa actua trencant enllaços a 1-4 de dos o tres enllaços, formant disacàrids (maltosa) i trisacàrids.
• Isomaltasa degrada els enllaços a 1-6.
• Maltasa degrada la maltosa i maltotriosa en glucosa.
• Sacarasa trenca enllaços de la sacarosa en glucosa i fructosa.
• Lactasa trenca enllaços de la lactosa en glucosa i galactosa.

Transportadors de Glucosa

• SGLT1 és el transportador principal de glucosa i galactosa a l'intestí prim (transport tipus simport).
• GLUT5 permet l'entrada de fructosa per difusió facilitada.
• GLUT2 permet el pas de glucosa, fructosa i galactosa a la cèl·lula endotelial cap al corrent sanguini per difusió facilitada.

Intolerància a la Lactose

• L'intolerància a la lactosa és la manca de síntesi de lactasa més enllà de la lactància.
• Hi ha mutacions en el gen que codifica lactasa.

Deficiencies en Sacarasa i Isomaltasa

• Sacarasa i isomaltasa estan controlades pel mateix promotor i actuen en un complex enzimàtic.
• Isomaltasa no degrada les dextrines, dificultant digerir les fruites riques en sacarosa.

La Glicòlisi

• Totes les cèl·lules utilitzen la glucosa com a font d'energia.
• La glicòlisi és la via d'Embden-Meyerhoff.
• La glucosa (6C) es transforma en 2 piruvats (3C).
• La glicòlisi es produeix al citoplasma.
• La glicòlisi és anaeròbia (no requereix oxigen).
• La glicòlisi consta de 10 reaccions en dues fases: fase de consum energètic/fase preparatòria i fase de benefici energètic/fase oxidativa.
• El balanç net de la reacció de la glicòlisi és 2 ATP + 2 NADH + H+ + 2 piruvats.

Fase Preparatòria de la Glicòlisi

• La glucosa es fosforila a glucosa-6P.
• La glucosa-6P es converteix en fructosa-6P.
• La fructosa-6P es fosforila a fructosa-1,6-bifosfat.
• La fructosa-1,6-bifosfat es divideix en dos molècules de 3 carbonis.

Fase Oxidativa de la Glicòlisi

• Les molècules de 3 carbonis s'oxiden i es generen ATP i NADH.
• Es formen dos piruvat (molècules de 3 carbonis).

Oxidació i fosforilació del Gliceraldehid 3-P

• El gliceraldehid 3-P s'oxida i es fosforila.
• Es genera NADH i un compost amb un enllaç fosfat d'alta energia.

Primera fosforilació a nivell de substrat

• Es genera ATP a partir de la transferència de fosfat d'un intermediari.

Conversió del 3P-glicerat a 2P-glicerat

• Hi ha un canvi en la posició del fosfat.

Deshidratació del 2P-glicerat a fosfoenolpiruvat

• Eliminació d'aigua.
• Es genera un compost amb un enllaç fosfat d'alta energia.

Segona Fosforilació a nivell de substrat

• Es genera ATP a partir de la transferència de fosfat de fosfoenolpiruvat.
• Es genera piruvat.

Balanç energètic de la glicòlisi

• 4 ATP net s'obtenen de la glucosa.

Regulació de la Glicòlisi

• Hi ha tres punts de control irreversibles.
• Hexoquinasa.
• Fosfofructoquinasa-1.
• Piruvat quinasa.

Incorporació de monosacàrids a la glicòlisi

• La fructosa entra com a fructosa-6P o es trenca en gliceraldehid 3-P.
• El glicogen entra com a glucosa-1P.

Galactosemia

• Manca d'enzims necessaris per convertir galactosa en glucosa.
• Acumulació de galactosa, danyant ulls, fetge i cervell.

Destins del Piruvat

• Anaeròbic: Etanol + CO₂ (fermentació alcohòlica en llevats) o lactat (fermentació làctica).
• Aeròbic: Acetil-CoA (entra a la mitocondria i al cicle de Krebs).

Fermentació Làctica

• El piruvat es transforma en lactat.
• El lactat és un acceptor d'electrons i protons.
• Es produeix en condicions anaeròbiques.
• La lactat deshidrogenasa catalitza la reacció.

Fermentació Alcohòlica

• El piruvat es converteix en etanol i CO₂.
• Només ocorre en llevats.

Balanç de la Glicòlisi amb oxigen

• La glucosa genera 2 ATP inicialment.
• En presència d'oxigen, la glucosa genera 38 ATP.
• 2 ATP per la glucòlisi; 2 NADH * 3 per la CTE = 6ATP; 2 ATP per la cicle de Krebs; 2GTP de 2 ATP extra al cicle de Krebs. 38 ATP en total a partir d'1 molècula de glucosa.

Gluconeogènesi

• Es sintetitza glucosa a partir de precursors no glucídics (lactat, glicerol, aminoàcids).
• Es dóna quan la concentració de glucosa en sang és insuficient.
• Es produeix principalment al fetge i ronyó.
• Seguix la ruta inversa a la glicòlisi, excepte els tres passos irreversibles.
• El primer pas de la gluconeogènesi es produeix a la mitocondria.
• Implica les enzims piruvat carboxilasa i PEP carboxiquinasa.

Conversió de F1-6biP en F6P

• Es dona a través de la fructosa 1,6-Bifosfatasa.

Conversió de G6P a glucosa

• A través de la Glucosa-6-fosfatasa (només al fetge).

Substrats per a la Gluconeogènesi

• Àcid làctic, glicerol i alanina.

Regulació de la Gluconeogènesi

• La gluconeogènesi i la glicòlisi es regulen de forma recíproca.
• Hi ha tres punts de control principals: piruvat carboxilasa/PEP carboxiquinasa, fructosa-1,6-bifosfatasa i glucosa-6-fosfatasa.

Via de les Pentoses Fosfat

• Permet la generació de nucleòtids i coenzims.
• No genera ATP.
• És una via citoplasmàtica.
• Fase oxidativa: genera poder reductor (NADPH).
• Fase no oxidativa: reestructuració de molècules a través de transcetolases i transaldolases, regenerant la glucosa-6-fosfat.

Regulació de la via de les pentoses fosfat

• La ruta està regulada pel nivell de NADPH.

Metabolisme del glicogen

• Glicogen és la reserva de glucosa de curt termini.
• Es troba al fetge i múscul.
• Glicogenogènesi: síntesi del glicogen (més eficient al fetge).
• Glicogenòlisi: degradació del glicogen.

Glicogenogènesi

• Síntesi de glicogen.
• El fetge té Glucoquinasa, que és més eficient que la hexoquinasa.
• El glicogen s'emmagatzema al fetge.

Glicogenòlisi

• Degradació del glicogen.
• La glicogen fosforilasa allibera glucosa-1P.
• L'enzim desramificant està implicat en la ruptura de les branques del glicogen.

Regulació del metabolisme de glicogen

• Regulat hormonalment per insulina i glucagó/catecolamines.
• La regulació es dona per modificació covalent (fosforilació).

Posa a prova els teus coneixements sobre el metabolisme, incloent la glucòlisi, la fermentació làctica i alcohòlica. Respon preguntes sobre les vies metabòliques i els enzims implicats en aquests processos. Descobreix com es genera energia a partir de la glucosa i dubtes sobre la gluconeogènesi.