Tema 17 bioquímica

8/17/2019 Tema 17 bioquímica

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Tema 17: Sistema de lanzaderas.Entrada de otros azúcares en la rutaglucolítica. Metabolismo del piruvato.

Fermentaciones. Descarboxilaciónoxidativa: piruvato deshidrogenasa.

En la glucolisis se producen mol!culas de "#D$% cu&o poder reductorpueden utilizarse en la cadena respiratoria de la mitocondria para producir#'(. )o *ue adem+s trans,ormaría el "#D$ en "#D *ue puede volver a serutilizado en la glucolisis.

(ero el "#D$ no puede atravesar la membrana mitocondrial interna & no

existe un transportador para esta mol!cula. Entonces no se podría producirla respiración celular% ni la glucolisis. (or ello% existen unos sistemasespeciales de lanzadera *ue transportan los electrones% *ue son los *uecontienen realmente el poder reductor *ue es lo necesario% desde el "#D$citosólico al interior de la mitocondria.

Existen dos tipos de lanzaderas% dependiendo del te-ido:

/ En el cerebro & el músculo es*uel!tico% est+ la lanzadera glicerol-4-fosfato:

)os electrones & protones *ue aportan el poder reductor al "#D$ sonaceptados por la dihidroxiacetona ,os,ato% en una reacción catalizada por laglicerol 01,os,ato deshidrogenasa citosólica% trans,orm+ndola en glicerol101,os,ato% *ue atraviesa la membrana mitocondrial externa por*ue tiene untransportador. 2n isozima en la cara externa de la membrana internatras3ere esos dos electrones & protones al F#D% *ue se reduce a F#D$ & lospasa a la ubi*uinona *ue los lleva al comple-o 444. 5omo en este proceso loselectrones se suministran en el comple-o 444 a partir del F#D% sólo seproducen %6 mol!culas de #'(.

(or la p!rdida de los electrones% por acción de la glicerol101,os,atodeshidrogenasa mitocondrial% el glicerol se oxida a dihidroxiacetona ,os,ato*ue atraviesa la membrana externa para volver a empezar el ciclo.


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/ En el hígado% el corazón & el ri7ón% est+ la lanzadera malato-aspartato:

)os electrones & protones de reducción del "#D$ citosólico se trans3eren aloxalacetato% obteni!ndose malato% por acción de la malato deshidrogenasacitosólica. Este malato sí puede atravesar la membrana mitocondrial interna

mediante el sistema de transporte del malato1α1cetoglutarato 8*ue permite

entrar malato a cambio de *ue salga α1cetoglutarato/. Dentro de la matriz%por acción de la malato deshidrogenasa mitocondrial los electrones de

reducción pasan al+¿

NAD¿ para ,ormar "#D$% *ue puede actuar en la

cadena respiratoria. En el paso de este par de electrones al O2 se

generan %6 mol!culas de #'(. (ero el malato producido de ladeshidrogenación del malato no puede atravesar la membrana% por lo *uepor la aspartato aminotrans,erasa% se trans,orma en aspartato *ue puedesalir a trav!s del transportador de glutamato1aspartato 8*ue permite saliraspartato a cambio de *ue entre glutamato/. Este aspartato en el citosol8espacio intermembrana/ se convierte de nuevo en oxalacetato% *ue puede

producir de nuevo el ciclo.


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ENTRADA DE OTROS AZUCARES EN LA RUTA LUCOL!T!CA2n gran número de glúcidos% aparte de la glucosa% entran en último t!rminoen la ruta glucolítica% despu!s de ser trans,ormados en uno de losintermediarios glucolíticos. )os m+s signi3cativos son la glucosa% la ,ructosa& la galactosa% *ue se obtiene a partir de disac+ridos% *ue para entrar a lasc!lulas tienen *ue haber sido hidrolizados a estos monosac+ridos porenzimas unidos a la super3cie externa de las c!lulas del epitelio intestinal:

1 Sacarosa 9 H 2O 11118sacarosa/→ ,ructosa 9 glucosa

1 )actosa 9 H 2O 111118lactasa/→ galactosa 9 glucosa

1 'rehalosa 9 H 2O 1118trehalasa/→ glucosa


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)a ,ructosa% ,ormada de la hidrólisis de la sacarosa% puede ser ,os,oriladapor la hexo*uinasa% en músculo & ri7ón.

En hígado% la ,ructosa es ,os,orilada por la ,ructo*uinasa en el carbono 8noen el como hace la hexo*uinasa/% la ,ructosa 1,os,ato resultante es rota,ormando gliceraldehído & dihidroxiacetona ,os,ato por la ,ructosa 1,os,atoaldosa. )a dihidroxiacetona ,os,ato es convertida en gliceraldehído 01,os,ato


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por el enzima triosa ,os,ato isomerasa% & el gliceraldehído es ,os,orilado porel #'( & la enzima triosa *uina a otro gliceraldehído 01,os,ato.

)a galactosa% obtenida por la hidrólisis de lactosa% pasa al hígado% donde se,os,orila por #'( por la acción de la enzima galacto*uinasa% dando lugar a lagalactosa 1,os,ato. ;sta desplaza a la glucosa 1,os,ato de la 2D


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FE?ME"'#54@" #)5


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&ir$%ato #es'i#roge"asa (&D)*)a piruvato deshidrogenasa es una agrupación estructurada de 0 enzimascon múltiples copias% *ue se localiza en las mitocondrias & *ue cataliza ladescarboxilación oxidativa del piruvato 8para *ue pierda un grupo carboxilo

en ,orma de mol!cula deCO

2 / ,ormando el grupo acetilo del acetil15o#%al *ue despu!s se a7ade la coenzima #.

)as tres enzimas *ue componen la piruvato deshidrogenasa 8E. coli/ son:

1 (iruvato deshidrogenasa 8 E1 /: compuesta por = cadenaspolipeptídicas. "ecesita tiamina piro,os,ato 8'((/ como coenzima.5ataliza la descarboxilación oxidativa del piruvato.

1 Dihidrolipoil transacetilasa 8 E2 /: compuesta por = cadenas

polipeptídicas "ecesita como coenzima la lipoamida% & se encarga decatalizar la trans,erencia del grupo acetilo a la 5o#.

1 Dihidrolipoil deshidrogenasa 8 E3 /: compuesta por cadenas

polipeptídicas. Su coenzima necesaria es la F#D% & cataliza la

regeneración de la ,orma oxidada de la lipoamida.El número de copias de cada enzima% & por tanto el tama7o del comple-o%varía de un organismo a otro.

)a ,unción de la piruvato deshidrogenasa re*uiere la acción de 6 coenzimas:

Coe"+ima A:

El coenzima # al reaccionar con el grupo acetilo ,orma el acetil15o#.5ontiene un grupo tiol 8S$/ en la porción mercaptoetilamina% *ue es pordonde se une al acetato. 2n grupo hidroxilo del +cido pantot!nico se une auna porción de #D( modi3cado 8por presencia de un grupo ,os,orilo/% & un

grupo carboxilo se une a la β1mercaptoetilamina.


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Tiami"a pirofosfato:

)a tiamina piro,os,ato es una coenzima *ue proviene de la vitamina B1 &

actúa en reacciones de descarboxilación. ?eacciona por el +tomo de

carbono Csuperior del anillo de tiazolio Cla pentosa.

Lipoami#a:

)a lipoamida se compone de +cido lipoico unido a un residuo de lisina. El

+cido lipoico tiene dos grupos tiol *ue pueden oxidarse reversiblementepara ,ormar un enlace disul,uro 8SS/. Debido a esta capacidad deoxidación1reducción puede actuar como transportador de electrones & degrupos acetilo. Est+ unido covalentemente a la enzima.


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Descar,oilaci." oi#ati%a #el pir$%ato por la &D)

1 El piruvato reacciona con el piro,os,ato de tiamina 8'((/ unido a la

piruvato deshidrogenasa 8 E1 /% su,riendo una descarboxilación

hasta el hidroxietilo.1 Se trans3eren electrones & el grupo acetilo desde el '(( 8del

hidroxietil1'((/ hasta la ,orma oxidada de la lipoamida% de la

dihidrolipoil transacetilasa 8 E2 ¿ % ,ormandose acetil1

dihidrolipoamida.

01 Se produce una reacción de transesteri3cación en la *ue el grupo S$del 5o# sustitu&e el grupo S$ de E2 para obtener acetil15o# & la

lipoamida en su ,orma reducida.

=1 )a dihidrolipoil deshidrogenasa 8 E3 / promueve la trans,erencia de

+tomos de hidrógeno de la lipoamida reducida de E2 al grupo

prost!tico F#D de E3 % restableciendo la ,orma oxidada de la

lipoamida de

E2

.

61 El FADH 2 reducido de E3 trans3ere un ion hidruro al+¿

NAD¿ %

,ormando "#D$.

Entonces el comple-o enzim+tico est+ preparado para un nuevo ciclocatalítico.


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Reg$laci." #e la &D)El piruvato deshidrogenasa es regulado alost!ricamente% siendo inhibido porel #'(% el acetil15o# & el "#D$% *ue son los productos de la reaccióncatalizada por este comple-o. En cambio% activan alost!ricamente al

comple-o el #M(% 5o# &+¿

NAD¿ % cuando las demandas energ!ticas son

grandes.

En mamí,eros% estos mecanismos de regulación alost!rica est+ncomplementados por una regulación por modi3cación covalente deproteínas% por ,os,orilacióndes,os,orilación. El comple-o de la piruvatodeshidrogenasa es inactivado por ,os,orilación reversible% por acción de unaproteína *uinasa. G es activado por una ,os,oproteína ,os,atasa *ue eliminael grupo ,os,orilo por hidrólisis.

#sí cuando las concentraciones de #'( son elevadas% el comple-o piruvatodeshidrogenasa es inactivado por ,os,orilación. 5uando la concentración de

#'( desciende% la actividad *uinasa decrece & la acción de la ,os,atasaelimina los grupos ,os,orilo% activando el comple-o.


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