Resumen Completo De La Glucólisis PDF
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Universidad Anáhuac México
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Este documento resume el proceso de la glucólisis, incluyendo los pasos clave, las enzimas implicadas y la regulación del proceso. Se detalla la importancia de la glucólisis en diferentes tipos celulares y las consecuencias de alteraciones en la vía.
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**RESUMEN DE GLUCÓLISIS** 1\. La glucólisis se puede realizar en todas las células del organismo y es el centro del metabolismo de los carbohidratos. 2\. Se realiza en el citosol y participan en ella 10 enzimas. 3\. Es especialmente importante para el cerebro, eritrocitos y músculo esquelético en...
**RESUMEN DE GLUCÓLISIS** 1\. La glucólisis se puede realizar en todas las células del organismo y es el centro del metabolismo de los carbohidratos. 2\. Se realiza en el citosol y participan en ella 10 enzimas. 3\. Es especialmente importante para el cerebro, eritrocitos y músculo esquelético en contracción. 4\. El combustible principal es la glucosa, aunque la fructosa y la galactosa también pueden oxidarse a través de esta vía. 5\. La glucosa puede entrar a cualquier célula del organismo, sin excepción, a través de su GLUT correspondiente. Una vez adentro, se debe fosforilar para evitar que se salga de la célula. 6\. Por cada molécula de glucosa que entra a la vía, se obtienen: 2 ATP a nivel sustrato, 2 NADH y 2 piruvatos. 7\. Sólo tres de las reacciones de la glucólisis son **IRREVERSIBLES** y por lo tanto corresponden a los puntos de control o regulación de la vía: hexoquinasas (I, II, III y IV), fosfofructoquinasa 1 (PFK-1) y piruvato quinasa (PK). La más importante de las 3 es la **PFK-1**. 8\. El Mg^+2^, es un cofactor indispensable para el buen funcionamiento de la glucólisis, ya que 6 de las enzimas involucradas en el proceso, lo requieren para su actividad. 9\. Las hexoquinasas, existen en el organismo como **ISOENZIMAS**, ya que se encuentran distribuidas en todos los tejidos del organismo catalizando la **MISMA REACCIÓN**. 10\. Las hexoquinasas I, II y III funcionan adecuadamente en niveles normales de glucosa sanguínea, entre 70 y 90. La hexoquinasa IV (llamada también **GLUCOQUINASA**), funciona en cambio cuando la glucemia está por arriba de 90, es decir en el estado postprandial. La hexoquinasa IV, es exclusiva del **HIGADO, PANCREAS e HIPOTÁLAMO**, y su función específicamente es fosforilar la glucosa para bajar la glucemia. La hexoquinasa IV, es la **única** de las cuatro isoenzimas que **no es alostérica**. 11\. Los dos NADH que se producen en la glucólisis, tienen dos destinos: a\) **Producir ATP** en las mitocondrias: se pueden producir 3 ATP por cada NADH. Esto sucede en la glucólisis aerobia. b\) **Servir como donador de hidrógenos** para reducir el piruvato a lactato. Esto sucede en la glucólisis anaerobia, como por ejemplo en los eritrocitos o en el músculo en contracción. 12\. El rendimiento energético de la glucólisis **ANAEROBIA** es de **2 ATP** (nivel sustrato). 13\. El rendimiento energético de la glucólisis **AEROBIA** es de **8 ATP** (2 a nivel sustrato y otros 6 en las mitocondrias). 14\. El piruvato obtenido de la glucólisis tiene dos destinos: a\) Se reduce a **LACTATO** cuando la glucólisis es **ANAEROBIA**. b\) Se convierte en **ACETIL CoA**, para entrar al ciclo de Krebs o para servir de intermediario en la síntesis de lípidos o de aminoácidos, esto sucede en la **GLUCOLISIS AEROBIA**. 15\. La clasificación de las 10 enzimas de la glucólisis es la siguiente (se muestran en orden de aparición): **HEXOQUINASAS (I, II, III y IV)** transferasas **HEXOSA ISOMERASA** isomerasa **FOSFOFRUCTOQUINASA 1** transferasa **ALDOLASA** liasa **TRIOSA ISOMERASA** isomerasa **GLICERALDEHIDO 3P DESHIDROGENASA** óxido-reductasa **3-FOSFOGLICERATO QUINASA** Transferasa **MUTASA** isomerasa **ENOLASA** liasa (deshidratasa) **PIRUVATO QUINASA** transferasa 16\. Las dos enzimas que **consumen ATP** están en la **FASE 1**: Hexoquinasas (I, II, III y IV) y fosfofructoquinasa 1 (PFK-1) 17\. Las dos enzimas que **liberan ATP** están en la **FASE 2**: 3 fosfoglicerato quinasa y piruvato quinasa (PK) 18\. La enzima que **libera NADH** está en la fase 2: gliceraldehído 3P deshidrogenasa. **REGULACIÓN DE LA GLUCÓSIS** 1\. La glucólisis se regula a través de dos mecanismos principales: A\) **HORMONAL:** por los niveles de insulina (factor estimulante) y glucagón (factor inhibidor). B\) **DISPONIBILIDAD DE ENERGÍA**: Si hay suficiente energía en forma de ATP, la glucólisis se inhibe. Si hace falta energía en forma de ATP, la glucólisis se activa. 2\. Un estado de **alta energía** ocurre cuando la concentración de **ATP es alta** mientras que la del **ADP y AMP son bajas.** Un estado de alta energía se puede reflejar también cuando el ciclo de Krebs está activo, esto se observa si el citrato se encuentra elevado. 3\. Un estado de **baja energía** ocurre cuando la concentración de **ATP es baja** mientras que la del **ADP y AMP son altas**. **RECORDAR:** ATP ADP + Pi (a medida que se consume el ATP en la célula, la concentración del ATP disminuye y la del ADP aumenta. O bien ATP AMP + PPi (a medida que se consume el ATP en la célula, la concentración de ATP disminuye y la del AMP aumenta. 4\. Los **tres puntos de control de la glucólisis** corresponden a sus tres pasos **IRREVERSIBLES**: a\) **PRIMER PASO REGULATORIO (reacción 1): Glucosa glucosa 6P** **Las Hexoquinasas I, II y III**. Son **alostéricas** y se encuentran distribuidas en todo el organismo. Su regulador alostérico negativo es la glucosa 6P, que es el producto de su actividad. Este es un ejemplo de "**FEEDBACK INHIBITION**" (retroalimentación negativa). Su regulador alostérico positivo es la glucosa, que es el sustrato de su actividad. **La Hexoquinasa IV o Glucoquinasa**. **No es alostérica**, responde a niveles de glucosa sanguínea elevados, lo cual sucede después de una comida rica en carbohidratos. La **INSULINA** la activa aumentando el número de copias de esta enzima para acelerar la reacción. De esta manera, los niveles de glucosa sanguínea se reestablecen. Durante el ayuno, la enzima permanece inactiva, ya que el GLUCAGÓN, destruye las copias que se encuentren en exceso, para evitar que la poca glucosa que se encuentre en el torrente sanguíneo, ingrese a las células y se metabolice. b\) **SEGUNDO PASO REGULATORIO (reacción 3): Fructosa 6P fructosa 1,6 di fosfato** Este es el paso regulatorio más importante de la glucólisis y es catalizado por la enzima **PFK-1 (fosfofructoquinasa 1)**. La PFK-1 es una enzima **alostérica**, sus moduladores negativos son el **ATP** y el **citrato**, lo cual indica que los niveles energéticos de la célula son altos y por lo tanto no hay necesidad de oxidar más glucosa para obtener ATP. Los reguladores positivos de la enzima son el **ADP** y el **AMP**, lo cual indica que no hay suficiente energía en la célula y por lo tanto es necesario oxidar más glucosa. Otro regulador alostérico positivo de la enzima es la **fructosa 2, 6 difosfato**. Este compuesto es sintetizado por la enzima **PFK-2**, que aunque no forma parte de la glucólisis, si es estimulada con la **INSULINA** por regulación covalente. Después de una comida rica en carbohidratos, la INSULINA producida por el páncreas activará simultáneamente a la **GLUCOQUINASA** y a la **PKF-2**, la primera para permitir la entrada de la glucosa a la célula y la segunda para produzca la fructosa 2,6 di fosfato que a su vez mantendrá activa a la PFK-1. c\) **TERCER PASO REGULATORIO (reacción 10): Fosfoenol piruvato piruvato** Esta reacción es catalizada por la **piruvato quinasa (PK)**. Esta enzima **es alostérica** y además está controlada por **regulación covalente**. Los moduladores alostéricos negativos de la enzima son el **ATP y el acetil CoA**. Estos moduladores indican que los niveles energéticos de la célula son altos y que el ciclo de Krebs está activo. Los moduladores positivos son el **AMP**, que indica falta de energía, y el intermediario glucolítico **fructosa 1, 6 di fosfato**. Este último es un ejemplo claro de **"FORWARD ENZYME ACTIVATION"** (retroalimentación positiva)**.** Ya que la fructosa 1, 6 difosfato es el producto de la actividad de la PKF-1, cuando esta enzima se activa, automáticamente se activa también la PK. Podemos concluir lo siguiente: 1\. La glucólisis se puede activar para bajar la glucemia mediante la acción de la insulina en este orden: a\) Aumenta el número de copias de la Glucoquinasa para que la glucosa entre a la célula y se fosforile. b\) Induce la desfosforilación de la PFK-2 para activarla covalentemente y que se produzca fructosa 2,6 difosfato. c\) La presencia de fructosa 2, 6 difosfato activa alostéricamente a la PFK-1. d\) La PFK-1 activa produce fructosa 1,6 difosfato que es el regulador alostérico positivo de la PK. e\) La PK se activa alostéricamente y covalentemente, ya que también se mantiene desfosforilada por acción de la insulina. 2\. La glucólisis se puede activar también ante una demanda de ATP de la siguiente manera. a\) El AMP o el ADP activan alostéricamente a la PFK-1 b\) El AMP activa alostéricamente a la PK. 3\. La glucólisis se frena durante la hipoglucemia o durante el ayuno mediante la acción del glucagón, en este orden: a\) Disminuye el número de copias de la glucoquinasa para que no entre a las células la poca glucosa que hay disponible en el torrente sanguíneo. b\) Inhibe la PFK-2 covalentemente ya que el glucagón la mantiene fosforilada. c\) Al no haber fructosa 2,6 di fosfato, la PFK-1 no se activa alostéricamente. d\) El glucagón inactiva a la PK covalentemente al mantenerla fosforilada. 4\. La glucólisis se frena también ante un estado energético alto de la siguiente manera: a\) El ATP y el citrato inhiben la PFK-1 alostéricamente. b\) El ATP y el acetil CoA inhiben simultáneamente a la PK. **ASPECTOS CLÍNICOS RELACIONADOS CON LA GLUCÓLISIS** **1. Intoxicación por arsénico:** El arsénico es un elemento químico muy parecido al fósforo inorgánico (análogo estructural), puede encontrarse como contaminante en el agua y otros alimentos. Es un **inhibidor competitivo de la gliceraldehído 3P deshidrogenasa** (reacción 6), y puede intercambiarse por el fósforo en esta reacción. El efecto se observa en el paso 7, en donde sí se obtiene 3 fosfoglicerato, pero NO ATP. El resultado final es que la **glucólisis sí culmina pero sin síntesis de ATP.** Se puede contrarrestar el efecto del arsénico administrando fósforo inorgánico al paciente. **2. Efecto del fluoruro sobre la enolasa:** **El ion fluoruro forma un complejo con el ion Mg^+2^**, impidiendo su unión al sitio activo de la enzima enolasa (paso 9) e inactivándola. Este mecanismo explica su uso en las pastas dentales, ya que interfiere con la glucólisis anaerobia de las bacterias lácticas que causan las caries. También se usa fluoruro en las muestras de sangre que van a servir para la determinación de la glucosa, pues evita que los eritrocitos realicen glucólisis anaerobia usando la glucosa presente en la muestra. **3. Anemia hemolítica.** Es causada por **insuficiencia de la enzima piruvato quinasa** **de los eritrocitos** (paso 10). El resultado es una **disminución de la síntesis de ATP**, causando debilitamiento y lisis de los eritrocitos. La hemoglobina degradada causa un **aumento en la bilirrubina** y **agrandamiento del bazo.** Los pacientes con anemia hemolítica pueden ser tratados con transfusiones sanguíneas periódicas. **4. Enfermedad de Tauri:** Es ocasionada por una **deficiencia de la PFK-1 muscular** (paso 3). Ya que el músculo en contracción usa la glucólisis anaerobia como fuente de energía, estos pacientes presentan intolerancia para realizar ejercicio físico. El tratamiento consiste en suministrar un combustible lipídico al músculo y evitar el ejercicio intenso. **5. Diabetes juvenil (MODY):** Es ocasionada por una **insuficiencia de la glucoquinasa hepática (Hexoquinasa IV).** Al no poderse fosforilar la glucosa, no se puede quedar dentro de los hepatocitos para ser metabolizada. El resultado es una hiperglucemia leve a lo largo de toda la vida. El tratamiento consiste en suministrar insulina y controlar la ingesta de glucosa en la dieta.