David L. Nelson and Michael M. Cox
Lehninger Principles of
Biochemistry
Fourth Edition
Chapter 14:
Glycolysis, Gluconeogenesis, and the
Pentose Phosphate Pathway
Copyright © 2004 by W. H. Freeman & Company
GLUCOSA
Oxidación completa  CO2 + H2O = -2,840 kJ/mol
Almacenamiento como polímero: almidón, glucógeno
Si se requiere : degradación de polímero y producción de ATP
Precursor
E. coli: todos los a.a., nucleótidos, coenzimas, ac. grasos, etc
Plantas y animales:
Almacenamiento
Oxidación a 3C x glicólisis
Oxidación x vía pentosas: ribosa 5P + NADPH
GLICOLISIS
Junto con Otto
Warburg elucidaron la
vía en levaduras
Elucidaron la vía en músculo en 1930s
Resumen de clase
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Vista General de la Glicolisis
Reacciones Acopladas en Glicolisis
Primera Fase de Glicolisis
Segunda Fase de Glicolisis
Destino Metabólico de NADH y Piruvato
Vías Anaeróbicas para Piruvato
Vista General de Glicolisis
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La Vía de Embden-Meyerhof (Warburg)
Esencialmente toda célula lleva a cabo glicolisis
10 reacciones – las mismas en todas las células –
pero las velocidades son diferentes
2 fases:
– Primera fase convierte glucosa a dos G-3-P
– Segunda fase produce dos piruvatos
Productos son piruvato, ATP y NADH
Tres posibles destinos para piruvato
Acetil CoAciclo Krebs
Lactato
Etanol (fermentación)
Vista General de Glicolisis
Fase Preparativa:
1. Glucosa es Pi x ATP en C6
2. G6P  F6P
3. F6P es Pi x ATP  F1,6P2
4. F1,6P2 es cortado en: DHAP + G3P
5. DHAP  a G3P
FIN DE PRIMERA FASE (se invierte energía)
Segunda Fase (pago) :
6. Oxidación y Pi de G3P 1,3bisfosfoglicerato
7-10 1,3bisfosfoglicerato   Piruvato
Formación de ATP a partir de ADP
FIN DE GLICOLISIS:
ATP: -1-1+ (1+1)X2 = 2 ATPs
2 NADH
Intermediarios Fosforilados
Por qué?
9 intermediarios en la vía hasta piruvato fosforilados
Funciones posibles:
1. Membrana carece de transportadores para azúcares Pi-ladas
 no pueden dejar la célula  no se gasta energía en
mantenerlos adentro a pesar de D de concentración
2. Grupos fosforilo: componentes esenciales para conservación
de e; se forman compuestos fosforilados de alta e
3. Unión de Pi a sitio activo de enzimas disminuye e de activación y
 especificidad de rxn.
Importancia de la presencia de Pi para estimular glicólisis
Glucosa + extracto levadura:
Hexosa bisPi: “éster de Harden y Young” = F1,6P2
Primera Fase de Glicolisis
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La primera reacción - fosforilación de
glucosa
Hexokinasa o glucokinasa
Es una reacción de preparación/cebado – se
consume ATP para luego obtener más
ATP hace que la fosforilación de glucosa
ocurra de manera espontanea
Reacción IRREVERSIBLE
Hexokinasa
1er paso en Glicólisis; DG alto y negativo
• Hexokinasa (y glucokinasa) actúan para fosforilar glucosa y
mantenerla dentro de la célula (también manosa y fructuosa)
• Km para glucosa is 0.1 mM; célula tiene 4 mM glucosa
• de esta forma hexokinasa está normalmente activa!
• Glucokinasa (Kmglucose = 10 mM) sólo se enciende cuando la
célula tiene condiciones abundancia de glucosa, también se
llama Hexokinasa IV
• Hexokinasa está regulada - alostéricamente inhibida x G-6-P
(producto) (Glucokinasa No)– pero éste NO es el sitio más
importante para la regulación de la glicólisis
Reacción 2:
Fosfoglucoisomerasa
Glucosa-6-P a Fructosa-6-P
• Por qué ocurre esta reacción??
– Siguiente paso (fosforilación en C-1) es difícil
para un hemiacetal como existe en la Glucosa,
pero es más fácil para un OH primario (como
ocurre en la fructuosa)
– isomerización activa a C-3 para corte en
reacción de la aldolasa (2 rxns + abajo):
aldolasa requiere carbonilo en C2
3ra Rx:. Fosfofructoquinasa (PFK)
Rx 3: Fosfofructokinasa
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PFK es el paso de control en la glicolisis!
La segunda reacción de “cebado” de la glicolisis
PFK está altamente regulada
ATP inhibe PFK, AMP revierte inhibición
Citrato es también un inhibidor alosterico
Fructosa-2,6-bisfosfato es alostérico
PFK incrementa su actividad cuando estado energético es
bajo en la célula
PFK disminuye su actividad cuando estado energético es
alto
Rx 4: Aldolasa
C6 se parte en dos C3s (DHAP, Gly-3-P)
Rx 5: Triosa Fosfato Isomerasa
DHAP convertida a Gly-3-P
• Un mecanismo eno-diol
parecido a Rx 2
• Ahora: C1, C2 y C3 de
glucosa son
indistinguibles de C4, C5
y C6
Glicolisis - Segunda Fase
Energía metabólica produce 4 ATP
• Producción Neta de ATP por glicolisis es
dos ATP
• Segunda fase implica dos intermediarios
fosfato de alta energía
•
.
– 1,3 BPG
– Fosfoenolpiruvato
Rx 6: Gly-3-Dehidrogenasa
Rx 7: Fosfoglicerato Kinasa
Sintesis de ATP a partir de fosfato de alta energía
Rx 8: Fosfoglicerato Mutasa
Grupo Fosforilo de C-3 a C-2
• Racional para esta enzima - reponer el
fosfato para hacer PEP
Rx 9: Enolasa
2-P-Gly a PEP
 DG total es 1.8 kJ/mol
• Cómo esta reacción puede generar PEP?
• " Contenido Energético " de 2-PG y PEP
son similares
• Enolasa sólo reacomoda a la molécula hacia
una forma que puede proporcionar más
energía por su hidrólisis
Rx 10: Piruvato Kinasa
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PEP a Piruvato produce ATP
Los 2 ATP (a partir de 1 glucosa) pueden
ser considerados el "pago" de la glicolisis
DG negativo alto - regulación!
Alostéricamente activado por AMP, F1,6-bisP
Alostéricamente inhibido por ATP y
acetil-CoA
El Destino de NADH y Piruvato
Aeróbico o anaeróbico??
• NADH es energía - 2 posibilidades:
– Si hay O2 disponible, NADH es re-oxidado en
vía de transporte electrónico, generando ATP en
la fosforilación oxidativa
– En condiciones anaeróbicas, NADH es reoxididado por lactato deshidrogenasa (LDH),
proporcionando un NAD+ adicional para más
glicólisis
El Destino de NADH y Piruvato
Aeróbico o anaeróbico??
• Piruvato también es energía : - 2
posibilidades:
– aeróbico: ciclo del ácido cítrico (Krebs)
– anaeróbico: LDH produce lactato
Energética de la Glicólisis
• Ver Tabla en siguiente slide
• Valores de DG en estado standard están
distribuídos entre + y  DG en células :
– Muchos valores cerca a cero
– 3 de 10 Rxns tienen DG grandes y
negativos
• Rxns con DG grande y negativo: sitios
de regulación!
Reacción
Enzima Origen
PM
GluG6P
HK
100 kDa 1
55 kDa 2
50 kDa 1
65 kDa 2
78 kDa 4
40 kDa 4
27 kDa 2
37 kDa 4
64 kDa 1
27 kDa 2
41 kDa 2
57 kDa 4
55 kDa 4
Glu6PF6P
F6P F1,6P2
F1,6P2 DHAP+G3P
DHAP G3P
G3P+ Pi+NAD 1,3BPG
1,3BPG 3PG + ATP
3PG 2PG
2PG PEP
PEP Pyr+ATP
Pyr+NADH Lact
mamífero
levadura
GK
hígado
PGIsom humano
PFK
músc. conejo
FbPAld músc. conejo
TPIsom músc. pollo
G3PDH músc. conejo
PGkinasa mús. conejo
PGMut mús. conejo
Enolasa mús. conejo
PK
músc. conejo
LDH
músc. conejo
Subun. DGo’
Keq
DG
850
-33.9
kJ/mol a 25 ºC kJ/mol
-16.70
+1.67
0.51
-2.92
-14.20 310.0
-18.8
+23.90 6.43x10-5 -0.23
+7.56 0.0472
+2.41
+6.30 0.0786
-1.29
-18.90 2,060
+0.1
+ 4.40
0.169
+0.83
+1.80
0.483
+1.10
-31.70
3.63x105 -23.0
-25.20
2.63x104 -14.8
DG calculado para 37 ºC (310 ºK) y concentraciones intracelulares de metabolitos = a las del eritrocito
-15.03 vs. -36.82
-29.23 vs. -55.62
Primera Fase -5.33 vs. -55.85
+2.23 vs. -53.44
+8.53 vs. -54.73
-10.37 vs. -54.63
-5.97 vs. -53.80
Segunda Fase -4.17 vs. -52.70
-35.87 vs. -75.70
-61.07 vs. 90.50
Otros Sustratos para la Glicolisis
Fructosa, manosa y galactosa
• Fructosa y manosa pueden ir hacia la
glicólisis por vías convencionales
• Galactosa es más interesante – la vía Leloir
"convierte" galactosa a glucose
POLISACARIDOS EN LA DIETA
•Dextrina + nH2O  n D-Glucosa
Dextrinasa
•Maltosa + H2O  2 D-Glucosa
Maltasa
•Lactosa + H2O  D-galactosa + D-glucosa
Lactasa
•Sucrosa + H2O  D-fructuosa + D-glucosa
Sucrasa
•Trehalosa + H2O  2 D-glucosa
Trehalasa
Para Revisar :
• Metabolismo energético en células
cancerosas
• Box 14-1 Lehninger- atletas, cocodrilos y
celacantos: qué tienen en común y qué es la
deuda de oxígeno
• Fermentación alcóholica en levaduras
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