Tema 9: Metabolisme dels Hidrats de Carboni PDF

# Tema 9: Metabolisme dels Hidrats de Carboni ## Rutes metabòliques de la Glucosa - La glucosa segueix tres rutes metabòliques dins la cèl·lula: 1. Glicogenogènesi/Glicogenòlisi: Formació de polímers de Reserva 2. Oxidació a través de la Via de les Pentoses Fosfats. Permet obtenir poder...

# Tema 9: Metabolisme dels Hidrats de Carboni ## Rutes metabòliques de la Glucosa - La glucosa segueix tres rutes metabòliques dins la cèl·lula: 1. Glicogenogènesi/Glicogenòlisi: Formació de polímers de Reserva 2. Oxidació a través de la Via de les Pentoses Fosfats. Permet obtenir poder reductor en forma de NADPH i diferents monosacàrids. 3. Glicòlisi/Gliconeogènesi. Oxidació de la Glucosa per l'obtenció d'energia. Formació de Piruvat. Lactat si no hi ha oxigen o entrada en el CK en forma d'AcetilCoA. ## Digestió dels Glúcids - Els Glúcids segons la seva digestió poden ser: - Digeribles: midó i glicogen. - No Digeribles (fibra alimentaria): cel·lulosa, inulina (Polisacàrid de Fructoses. Arrels i vegetals Carxofa) i l'agar de les algues. - Digeribles: midó, Glicogen, Lactosa i sacarosa - a-Amilasa: a-amilasa trenca enllaços a 1-4 de cada dos o tres enllaços. Es formen disacàrids (Maltosa) i trisacàrids (Maltotriosa) i dextrines. - Isomaltasa: degrada els enllaços a 1-6 (ramificacions) de les Dextrines. - Maltasa: degrada la Maltosa i Maltotriosa en Glucosa - Sacarasa: trenca enllaços de la sacarosa a1-2 formant glucosa i fructosa - Lactasa: trenca enllaços ß 1-4 de la Lactosa formant glucosa i galactosa ## Transportadores de Glucosa - SGLT1 és el Transportador principal de Glucosa i Galactosa de l'intestí prim. És un transportador tipus Simport. - GLUT5 permet l'entrada per difusió facilitada la Fructosa. - GLUT2 permet el pas per difusió facilitada de Glucosa, Fructosa i Galactosa de la cèl·lula endotelial al corrent sanguini. ## Intolerància a la Lactosa - Intolerància a la Lactosa: Manca de síntesi de Lactasa més enllà de la lactància. - Mutacions en la zona promotora del gen que codifica per la Lactasa van permetre la digestió de llet en l'edat adulta. Al menys es van seleccionar 4 mutacions diferents en quatre regions diferents del món. ## Deficiencies en Sacarasa i Isomaltasa - Sacarasa i Isomaltasa es troben controlades pel mateix promotor i formen un complex enzimàtic. - Intolerància al midó degut a que la Isomaltasa no degrada les Dextrines - Dificultat per digerir les fruites riques en sacarosa. - Degradació de les vellositats intestinals ## La Glicòlisi <br> - Totes les cèl·lules utilitzen la glucosa com a font d'energia però eritròcits i neurones utilitzen només Glucosa - Catabolisme dels glúcids. Glicòlisi. Glykys dolç i lisi trencar <br> - La glicòlisis o via de Embden-Meyerhoff (1930) - 1 Glucosa (6C) es transforma amb 2 Piruvats (3C) - Es produeix al Citoplasma - Anaeròbia. No requereix Oxigen - Es dóna amb 10 reaccions en 2 fases: <br> - 1. Fase de consum energètic, o Fase de hexoses o Fase preparativa: - No oxidativa, Requereix 2ATP. Es prepara la glucosa per a la degradació. - 2. Fase de Benefici energètic o Fase de trioses o Fase oxidativa: - Oxidativa, es generen dos NADH + H+ i s'obtenen 4 ATР - Balanç NET Total de la reacció: 2 ATP + 2 NADH + H+ + 2 PIRUVATS <br> ## Fase Preparatòria ### 1. Fosforilació de la Glucosa - Hexoquinasa - Reacció Irreversible - Punt de control: G6P i alts nivells d'ATP inhibeix la HK ### 2. Conversió G6P a F6P - Fosfohexosaisomerasa. ### 3. Fosforilació F6P a F1-6biP - Fosfofructoquinasa-1 (PFK-1) - Irreversible - 2n punt de control (activat per nivells alts d'AMP i inhibit per alts nivells ATP) ### 4. Excisió de la Fructosa 1-6biP a dos trioses P - Fructosa-1,6-BP es trenca en Dihidroxiacetona i Gliceraldehid 3-P ### 5. Interconversió de DHAP en G3P - triose phosphate isomerase ## Fase de Guany Energètic ### 6. Oxidació i fosforilació del Gliceraldehid 3-P - fosfogliceraldehid deshidrogenasa - ΔG'° = 6.3 kJ/mol ### 7. Primera fosforilació a nivell de substrat - fosfoglicerat quinasa - phosphoglycerate kinase ### 8. Conversió del 3P-glicerat a 2P-glicerat - fosfoglicerat mutasa ### 9. Deshidratació del 2P-glicerat en fosfoenolpiruvat PEP - enolase ### 10. Segona fosforilació a nivell de substrat - Piruvat Quinasa - Irreversible 3r punt de control - Activat per la fructosa-1,6, bifosfat i AMP ## Balanç Energètic - inputs - glucose - 2 NAD+ - ATP - 4 ADP + 4 P - outputs - 2 pyruvate - 2 NADH - 2 ADP - 4 ATP total - net gain - 2 ATP ## REGULACIÓ de la Glicòlisi - Regulació de la via: 3 punts de Control reaccions Irreversibles: 1. Hexoquinasa: inhibida por G6P i ATP 2. Fosfofructoquinasa-1: - Activada: AMP, ADP i F2-6biP - Inhibida: ATP, Citrat i H+ (làctic) 3. Piruvat quinasa: - Activada: AMP i Fructosa 1,6-BiP - Inhibida: ATP, Ala i AcetilCoA - Inhibida Covalentment pel Glucagó ## Incorporació de MONOSACÀRIDS a la Glicòlisi - Fructosa entra com a Fructosa-6P o es trenca en Gliceraldehid 3-P - Glicogen com a Glucosa 1-P - La Manosa com a Fructosa 6-P - La Galactosa es transforma en Glucosa-1P ## Galactosemia - Galactosèmia: Manca de qualsevol dels tres enzims necessaris per convertir la Galactosa de la llet en Glucosa 1-P. - La Galactosa s'acumula i danya els ulls, fetge i cervell ## Destins del Piruvat - Destins del Piruvat: - Condicions anaeròbicas - 2 Etanol+2CO₂ - Fermentació alcohòlica en llevaduras - Només Llevats - Condicions aeròbicas - 2 Piruvato - Piruvato deshidrogenasa - 2 Acetil CoA - 2CO2 - Animals, plantas y alguns microorganismos en condiciones aeróbicas - Condicions anaeróbicas - Lactato deshidrogenasa - 2 Lactato - Fermentació làctica - Només en Hipòxia ## Fermentació Làctica - Fermentació Làctica (anaeròbia): Si no hi ha Oxigen suficient (demanda d'energia elevada) el Piruvat es transforma en lactat. - Lactat Deshidrogenasa. - Acceptor final e¯ i H⁺ és un compost orgànic el lactat. - Citoplasma cel·lular. - Menys energètiques que l'oxidació però més ràpida. - Es dóna a les Cèl·lules musculars i als eritròcits. - Regeneren el NAD+ necessari per realitzar la Glicòlisi ## Fermentació Alcohòlica - Fermentació (anaeròbia) Alcohòlica. - Producció alcohol etílic i CO₂ en dos passos. Només en llevats. - En humans la Reacció es dóna al fetge però és a la inversa (producció acetaldehid) ## Piruvat amb presència d'Oxigen - Balanç de la Glicòlisi 2 ATP + 2 NADH + 2H+ + 2 PIRUVATS + 2H2O - Piruvat entra a la mitocondria (aeròbia) - Piruvat➔ Acetil-CoA Cdk cadena transport electrònic → Síntesi ATP | | | | |---|---|---| | 1 glucosa | 2 ATP | 2 ATP | | Glucolisi | 2 NADH | X 3 ATP (CTE) | 6 ATP | | Pas de piruvat a acetil CoA | 2 NADH | X 3 ATP (CTE) | 6 ATP | | Cicle de Krebs | 6 NADH, 2 FAD2, 2 GTP | X 3 ATP (CTE) X 2 ATP (CTE) | 18 ATP 4 ATP | | **CTE: Cadena de transport electrònic** | | | **38 ATP** | - 1 g de Glucosa genera 4 kcal ## GLUCONEOGÈNESI - GLUCONEOGÈNESI - Síntesi de novo de GLUCOSA - Generació de Glucosa quan la concentració de Glucosa en sang no és suficient. - Hepatòcits i ronyó - Cal ENERGIA per generar Glucosa - Via Inversa a la Glicòlisi (excepte els 3 passos Irreversibles) - Tenen lloc al Citoplasma excepte el primer pas que es dóna a la Mitocondria - GLUCONEOGÈNESI - Punt 1: A partir de Piruvat es realitza la Síntesi de fosfoenolpiruvat a la Mitocondria. - Dos enzims catalitzen el procés la Piruvat Carboxilasa i la PEP Carboxiquinasa ## Punt 2. Conversió de la F1-6biP en F6P - Fructosa 1,6-Bifosfatasa ## Punt 3. Conversió de la G6P a Glucosa - Glucosa 6-fosfatasa nomès al fetge ## SUBSTRATS per a la GLUCONEOGÈNESI - Els substrats que usa el cos per generar glucosa són: Àcid làctic, glicerol dels TGC, AA Alanina ## 1. Lactat - Lactat és utilitzat pel fetge mitjançant el Cicle de Cori. - El cicle de Cori transforma el lactat generat per la musculatura al fetge en glucosa que pot ser reutilitzat per la musculatura. ## 2. Glicerol del Triglicèrids - Glicerol del Triglicèrids es transforma en Gliceraldehid 3-P i entra a la Glicòlisi. ## 3. Aminoàcids - Quan manca glucosa el múscul degrada les seves proteïnes que via el Cicle Glucosa-Alanina transporta al fetge per eliminar el grup amino i generar glucosa. ## REGULACIÓ GLUCONEOGÈNESI - La Glicòlisi i la Gluconeogènesi es regulen de manera recíproca en els tres punts de control - Punt 1: Piruvat Carboxilasa i PEP carboxiquinasa: - Activa: AcetilCoA - Inhibeix: ADP - Punt 2: Fructosa 1,6-Bifosfatasa - Activa: Citrat - Inhibeix: AMP i Fructosa 2,6-Bifosfat - Punt 3: Glucosa 6-fosfatasa - Activa: G6P ## Via de les Pentoses Fosfat - Via de les pentoses permet la generació de Nucleòtids i Coenzims i NO genera ATP. - A partir de la Glucosa6P es generen les pentoses per a sintetitzar: Nucleòtids, CoA, NADH2, FADH2 - Via Citoplasmàtica ## Via de les Pentoses fosfat. - 1. Fase Oxidativa. Dos oxidacions que donen Ribulosa 5P i poder reductor en forma de NADPH que s'utilitzarà per a la Biosíntesi i neutralització de Radicals lliures. - 2. Fase no oxidativa: Reorganització molecular transferència de C mitjançant las transcetolases i transaldolases per regenerar la G6P. - 3. Totes dos fases acaben amb la formació de Ribosa 5-P que s'emprarà per sintetitzar Nucleòtids i Coenzims. ## Regulació de la ruta de les pentoses fosfat - Regulació a través de la G6P Deshidrogenasa. Inhibida per la NADPH. - Mutacions al gen que codifica per la G6PDH provoca dèficit de NADPH. Aquest però només es manifesta combinat amb certes substàncies molt oxidants com la Divicina (faves). Això incrementa els Radicals lliures produint Anèmies Hemolítiques degut a la pèrdua de NADPH necessari per reduir els Radicals Lliures que es generen en els eritròcits pel transport d'oxigen. - Dèficit de G6PDH protegeix contra la Malària ja que el paràsit (Plasmòdium) necessita molt NADPH. - Menjar faves protegeix contra la Malària. ## Metabolisme del Glicogen - Metabolisme del Glicogen - Glicogen és un Polisacàrid de Reserva de Glucosa a curt termini. Es troba al: - Fetge: regula els nivells en sang estables eritròcits i cèl·lules cerebrals només consumeixen Glucosa - Múscul: consum propi per a exercici. ## 1. GLICOGENOGÈNESI - Síntesi de Glicogen - Fetge te Glucoquinasa més eficient que la Hexoquinasa. Per tant el fetge té MOLTA QUANTITAT EMMAGATZEMADA - Altres cèl·lules Hexoquinasa. Múscul. ## 2. GLICOGENOLISI - Degradació del Glicogen - Fetge, alliberar Glu després d'hores de la ingesta per mantenir els nivells de Glu en sang - Múscul, durant activitat intensa ## GLUCOGENOGÈNESI - El Glicogen es forma a partir de G6P. - 1. G6P passa a G1P - 2. G1P s'uneix a el nucleòtid UTP - 3. Glucosa-UDP s'uneix a la cadena alliberant UDP. - Cebador Glucogenina (proteïna) o Glicogen amb 8 residus de Glu com a mínim. - Enzims responsables - Glicogen sintasa enllaços a1-4 - Glicogen ramificant enllaços a1-6 ## Glicogenòlisi - Glicogenòlisi: - S'alliberen G1P aquest passa de nou a G6P, per tant es requereix un ATP menys per realitzar la Glicòlisi. - Per tant la Glicòlisi a partir de Glicogen dóna 3 ATP enlloc de 2. - Enzims: - 1. Glicogen fosforilasa allibera G1P - 2. Enzim Desramificant ## Glicogenòlisi - Glicogenòlisi - Enzim Desramificant: - Té activitat transferasa que uneix cadenes de 3 Glu. - Activitat glucosidasa que trenca enllaços a1-6 ## Regulació del Metabolisme del Glicogen - El metabolisme del Glicogen es troba regulat hormonal ment. - Insulina i Glucagó/ Catecolamines regulen l'activitat de la Glicogen sintasa i Glicogen fosforilasa mitjançant la modificació covalent, la Fosforilació.