Introduccion.
Como muchos sabrán, para poder tener energía para afrontar las distintas actividades que realizamos día a día es necesario alimentarnos debidamente, incorporando Vitaminas y Proteínas, y contando con el ingreso de nuestra principal fuente energética como lo es la Glucosa, que está presente en una alta riqueza en la naturaleza, siendo la base de los productos de Almidón que preparan las plantas y organismos fotosintéticos a base de Agua y Nutrientes del Suelo.
También otro de los derivados de la Glucosa está presente en la Celulosa, como también los azúcares que encontramos en Vegetales y Frutas, o también otros productos que se elaboran en base a ellos, como la Fructosa y la Sacarosa, que ingresan en nuestro cuerpo mediante los alimentos y en distintas formas químicas, que luego se transforman en otras mediante distintos Proceso Metabólicos.
El conjunto de estas operaciones que realiza nuestro cuerpo automáticamente lleva el nombre de Glucólisis, y es básicamente la forma en la que nuestro cuerpo parte de la forma de una Sustancia Compleja derivada de la glucosa, hacia la obtención de una sustancia que pueda ser aprovechada por nuestro organismo, para la obtención de energía.
Nuestros músculos obtienen la energía necesaria para poder movilizarse y realizar distintas actividades a través de Moléculas de ATP, que son obtenidas mediante la ruptura de moléculas de Glucosa (es decir, una Lisis de Glucosa, de allí el término) lo que permite no solo brindar una alimentación a todo el cuerpo, sino fundamentalmente a Nivel Celular, permitiendo el desarrollo de nuevas células y un marcado crecimiento.
Seguramente muchos hemos oído que antes de hacer una fuerte actividad física necesitamos una ingesta abundante de Hidratos de Carbono, ya que éstos generalmente son distintas fomas del Almidón proveniente de las Frutas y Vegetales, siendo además los que se metabolizan más rápido (lo que es comúnmente llamado “Digestión Rápida”) y cumpliendo a la perfección con las exigencias físicas, sobre todo deportivas.
También otro de los derivados de la Glucosa está presente en la Celulosa, como también los azúcares que encontramos en Vegetales y Frutas, o también otros productos que se elaboran en base a ellos, como la Fructosa y la Sacarosa, que ingresan en nuestro cuerpo mediante los alimentos y en distintas formas químicas, que luego se transforman en otras mediante distintos Proceso Metabólicos.
El conjunto de estas operaciones que realiza nuestro cuerpo automáticamente lleva el nombre de Glucólisis, y es básicamente la forma en la que nuestro cuerpo parte de la forma de una Sustancia Compleja derivada de la glucosa, hacia la obtención de una sustancia que pueda ser aprovechada por nuestro organismo, para la obtención de energía.
Nuestros músculos obtienen la energía necesaria para poder movilizarse y realizar distintas actividades a través de Moléculas de ATP, que son obtenidas mediante la ruptura de moléculas de Glucosa (es decir, una Lisis de Glucosa, de allí el término) lo que permite no solo brindar una alimentación a todo el cuerpo, sino fundamentalmente a Nivel Celular, permitiendo el desarrollo de nuevas células y un marcado crecimiento.
Seguramente muchos hemos oído que antes de hacer una fuerte actividad física necesitamos una ingesta abundante de Hidratos de Carbono, ya que éstos generalmente son distintas fomas del Almidón proveniente de las Frutas y Vegetales, siendo además los que se metabolizan más rápido (lo que es comúnmente llamado “Digestión Rápida”) y cumpliendo a la perfección con las exigencias físicas, sobre todo deportivas.
La glucólisis es la principal ruta para el metabolismo de la
glucosa y la principal vía para el metabolismo de la fructosa, galactosa
y otros carbohidratos derivados de la dieta. La capacidad
de la glucólisis para proporcionar ATP en ausencia de oxígeno
tiene especial importancia, porque esto permite al músculo
esquelético tener un nivel muy alto de desempeño cuando el
aporte de oxígeno es insuficiente, y permite a los tejidos sobrevivir
a episodios de anoxia.
glucosa y la principal vía para el metabolismo de la fructosa, galactosa
y otros carbohidratos derivados de la dieta. La capacidad
de la glucólisis para proporcionar ATP en ausencia de oxígeno
tiene especial importancia, porque esto permite al músculo
esquelético tener un nivel muy alto de desempeño cuando el
aporte de oxígeno es insuficiente, y permite a los tejidos sobrevivir
a episodios de anoxia.
Las enfermedades en las cuales hay deficiencia de
las enzimas de la glucólisis (p. ej., piruvato cinasa) se observan
sobre todo como anemias hemolíticas o, si el defecto afecta el
músculo esquelético (p. ej., fosfofructocinasa), como fatiga. En
las células cancerosas en crecimiento rápido, la glucólisis procede
a un índice alto, formando grandes cantidades de piruvato,
el cual es reducido hacia lactato y exportado. Esto produce un
ambiente local hasta cierto punto ácido en el tumor, mismo que
puede tener inferencias para la terapia del cáncer. El lactato se
usa para gluconeogénesis en el hígado, proceso costoso en cuanto
a energía, del cual depende gran parte del hipermetabolismo
que se observa en la caquexia por cáncer. La acidosis láctica
se produce por varias causas, entre ellas actividad alterada de la
piruvato deshidrogenasa.
las enzimas de la glucólisis (p. ej., piruvato cinasa) se observan
sobre todo como anemias hemolíticas o, si el defecto afecta el
músculo esquelético (p. ej., fosfofructocinasa), como fatiga. En
las células cancerosas en crecimiento rápido, la glucólisis procede
a un índice alto, formando grandes cantidades de piruvato,
el cual es reducido hacia lactato y exportado. Esto produce un
ambiente local hasta cierto punto ácido en el tumor, mismo que
puede tener inferencias para la terapia del cáncer. El lactato se
usa para gluconeogénesis en el hígado, proceso costoso en cuanto
a energía, del cual depende gran parte del hipermetabolismo
que se observa en la caquexia por cáncer. La acidosis láctica
se produce por varias causas, entre ellas actividad alterada de la
piruvato deshidrogenasa.
Glucolisis en anaerobiosis.
En las primeras investigaciones de la glucólisis quedó de manifiesto
que la fermentación en levaduras era similar a la degradación de
glucógeno en el músculo. Fue evidente que cuando un músculo se
contrae en un medio anaerobio, esto es, uno a partir del cual se excluye
el oxígeno, el glucógeno desaparece y aparece lactato; cuando
se admite oxígeno, tiene lugar la recuperación aerobia, y ya no se
produce lactato. No obstante, si ocurre contracción en condiciones
aerobias, no hay acumulación de lactato, y el piruvato es el principal
producto terminal de la glucólisis. El piruvato se oxida más hacia
CO2 y agua. Cuando hay carencia de oxígeno, la reoxidación
mitocondrial de NADH formado durante la glucólisis está disminuida,
y el NADH se reoxida al reducir piruvato a lactato, de
modo que se permite que proceda la glucólisis. Si bien la
glucólisis puede ocurrir en condiciones anaerobias, esto tiene un
precio, puesto que limita la cantidad de ATP formado por cada mol
de glucosa oxidada, de modo que debe metabolizarse mucho más
glucosa en condiciones anaerobias que en condiciones aerobias. En
levaduras y algunos otros microorganismos, el piruvato formado
en la glucólisis anaerobia no se reduce a lactato, sino que se descarboxila
y reduce a etanol.
que la fermentación en levaduras era similar a la degradación de
glucógeno en el músculo. Fue evidente que cuando un músculo se
contrae en un medio anaerobio, esto es, uno a partir del cual se excluye
el oxígeno, el glucógeno desaparece y aparece lactato; cuando
se admite oxígeno, tiene lugar la recuperación aerobia, y ya no se
produce lactato. No obstante, si ocurre contracción en condiciones
aerobias, no hay acumulación de lactato, y el piruvato es el principal
producto terminal de la glucólisis. El piruvato se oxida más hacia
CO2 y agua. Cuando hay carencia de oxígeno, la reoxidación
mitocondrial de NADH formado durante la glucólisis está disminuida,
y el NADH se reoxida al reducir piruvato a lactato, de
modo que se permite que proceda la glucólisis. Si bien la
glucólisis puede ocurrir en condiciones anaerobias, esto tiene un
precio, puesto que limita la cantidad de ATP formado por cada mol
de glucosa oxidada, de modo que debe metabolizarse mucho más
glucosa en condiciones anaerobias que en condiciones aerobias. En
levaduras y algunos otros microorganismos, el piruvato formado
en la glucólisis anaerobia no se reduce a lactato, sino que se descarboxila
y reduce a etanol.
Glucolisis.
Todas las enzimas de la glucólisis se encuentran
en el citosol. La glucosa entra a la glucólisis por medio de
fosforilación hacia glucosa 6-fosfato, catalizada por la hexocinasa,
usando ATP como el donador de fosfato. En condiciones
fisiológicas, la fosforilación de glucosa hacia glucosa 6-fosfato
puede considerarse irreversible. La hexocinasa es inhibida de
manera alostérica por su producto, la glucosa 6-fosfato.
En tejidos que no son el hígado (y en las células β de los
islotes pancreáticos), la disponibilidad de glucosa para glucólisis
(o para síntesis de glucógeno en el músculo y lipogénesis
en el tejido adiposo) se controla mediante transporte
hacia la célula, que a su vez está regulado por la insulina.
La hexocinasa tiene afinidad alta (Km baja) por la glucosa, y en
el hígado está saturada en condiciones normales y, así, actúa a
una velocidad constante para proporcionar glucosa 6-fosfato
para satisfacer las necesidades de la célula. Las células del hígado
también contienen una isoenzima de la hexocinasa, la glucocinasa,
que tiene una Km mucho más alta que la concentración intracelular
normal de glucosa. La función de la glucocinasa en el
hígado es eliminar glucosa de la sangre después de una comida,
proporcionando glucosa 6-fosfato en una cantidad superior a los
requerimientos para la glucólisis, que se usa para la síntesis de
glucógeno y lipogénesis.
en el citosol. La glucosa entra a la glucólisis por medio de
fosforilación hacia glucosa 6-fosfato, catalizada por la hexocinasa,
usando ATP como el donador de fosfato. En condiciones
fisiológicas, la fosforilación de glucosa hacia glucosa 6-fosfato
puede considerarse irreversible. La hexocinasa es inhibida de
manera alostérica por su producto, la glucosa 6-fosfato.
En tejidos que no son el hígado (y en las células β de los
islotes pancreáticos), la disponibilidad de glucosa para glucólisis
(o para síntesis de glucógeno en el músculo y lipogénesis
en el tejido adiposo) se controla mediante transporte
hacia la célula, que a su vez está regulado por la insulina.
La hexocinasa tiene afinidad alta (Km baja) por la glucosa, y en
el hígado está saturada en condiciones normales y, así, actúa a
una velocidad constante para proporcionar glucosa 6-fosfato
para satisfacer las necesidades de la célula. Las células del hígado
también contienen una isoenzima de la hexocinasa, la glucocinasa,
que tiene una Km mucho más alta que la concentración intracelular
normal de glucosa. La función de la glucocinasa en el
hígado es eliminar glucosa de la sangre después de una comida,
proporcionando glucosa 6-fosfato en una cantidad superior a los
requerimientos para la glucólisis, que se usa para la síntesis de
glucógeno y lipogénesis.
La glucosa 6-fosfato es un importante compuesto en la unión
de varias vías metabólicas: glucólisis, gluconeogénesis, la vía de
la pentosa fosfato, glucogénesis y glucogenólisis. En la glucólisis
se convierte en fructosa 6-fosfato mediante la fosfohexosa
isomerasa, que comprende una isomerización aldosa-cetosa.
de varias vías metabólicas: glucólisis, gluconeogénesis, la vía de
la pentosa fosfato, glucogénesis y glucogenólisis. En la glucólisis
se convierte en fructosa 6-fosfato mediante la fosfohexosa
isomerasa, que comprende una isomerización aldosa-cetosa.
Esta reacción va seguida por otra fosforilación catalizada por la
enzima fosfofructocinasa (fosfofructocinasa-1) que forma fructosa
1,6-bisfosfato.
enzima fosfofructocinasa (fosfofructocinasa-1) que forma fructosa
1,6-bisfosfato.
En condiciones fisiológicas puede considerarse
que la reacción de la fosfofructocinasa es funcionalmente
irreversible; es inducible, está sujeta a regulación alostérica, y
tiene una participación importante en la regulación del índice de
glucólisis.
que la reacción de la fosfofructocinasa es funcionalmente
irreversible; es inducible, está sujeta a regulación alostérica, y
tiene una participación importante en la regulación del índice de
glucólisis.
La aldolasa (fructosa 1,6-bisfosfato aldolasa) divide
a la fructosa 1,6-bisfosfato en dos triosa fosfatos, el gliceraldehído
3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato. La enzima fosfotriosa
isomerasa interconvierte estos dos últimos compuestos.
a la fructosa 1,6-bisfosfato en dos triosa fosfatos, el gliceraldehído
3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato. La enzima fosfotriosa
isomerasa interconvierte estos dos últimos compuestos.
La glucólisis continúa con la oxidación de gliceraldehído
3-fosfato a 1,3-bisfosfoglicerato. La enzima que cataliza esta
oxidación, gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa, es dependiente
del NAD. Desde el punto de vista estructural consta de
cuatro polipéptidos idénticos (monómeros) que forman un tetrámero.
En cada polipéptido hay cuatro grupos —SH, derivados
de residuos cisteína dentro de la cadena polipeptídica. Uno
de los grupos —SH se encuentra en el sitio activo de la enzima.
El sustrato inicialmente se combina con este grupo
—SH, lo que forma un tiohemiacetal que se oxida hacia un tiol
éster; los hidrógenos removidos en esta oxidación se transfieren
al NAD+. El tiol éster pasa después por fosforólisis; se agrega
fosfato inorgánico (Pi), lo que forma 1,3-bisfosfoglicerato, y el
grupo —SH se reconstituye.
3-fosfato a 1,3-bisfosfoglicerato. La enzima que cataliza esta
oxidación, gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa, es dependiente
del NAD. Desde el punto de vista estructural consta de
cuatro polipéptidos idénticos (monómeros) que forman un tetrámero.
En cada polipéptido hay cuatro grupos —SH, derivados
de residuos cisteína dentro de la cadena polipeptídica. Uno
de los grupos —SH se encuentra en el sitio activo de la enzima.
El sustrato inicialmente se combina con este grupo
—SH, lo que forma un tiohemiacetal que se oxida hacia un tiol
éster; los hidrógenos removidos en esta oxidación se transfieren
al NAD+. El tiol éster pasa después por fosforólisis; se agrega
fosfato inorgánico (Pi), lo que forma 1,3-bisfosfoglicerato, y el
grupo —SH se reconstituye.
En la reacción siguiente, catalizadapor la fosfoglicerato cinasa,
el fosfato se transfiere desde el 1,3-bisfosfoglicerato hacia ADP,
lo que forma ATP (fosforilación a nivel de sustrato) y 3-fosfoglicerato.
el fosfato se transfiere desde el 1,3-bisfosfoglicerato hacia ADP,
lo que forma ATP (fosforilación a nivel de sustrato) y 3-fosfoglicerato.
Dado que se forman dos moléculas de triosa fosfato por
cada molécula de glucosa que pasa por glucólisis, en esta etapa se
forman dos moléculas de ATP por cada molécula de glucosa que
pasa por glucólisis (se recuperan las 2 utilizadas en las reacciones anteriores.
La toxicidad del arsénico resulta de la competencia
del arsenato con el fosfato inorgánico (Pi) en esta reacción
anterior para dar 1-arseno-3-fosfoglicerato, que se hidroliza
de manera espontánea hacia 3-fosfoglicerato sin formar ATP.
La fosfoglicerato mutasa isomeriza el 3-fosfoglicerato hacia 2-fosfoglicerato.
Es probable que el 2,3-bisfosfoglicerato (difosfoglicerato,
DPG) sea un intermediario en esta reacción.
Es probable que el 2,3-bisfosfoglicerato (difosfoglicerato,
DPG) sea un intermediario en esta reacción.
El paso subsiguiente es catalizado por la enolasa, y comprende
una deshidratación, lo que forma fosfoenolpiruvato. La
enolasa es inhibida por el fluoruro, y cuando se obtienen muestras
de sangre para medición de glucosa, se deben recolectar
en tubos que contengan fluoruro a fin de inhibir la glucólisis.
La enzima también depende de la presencia de Mg2+ o Mn2+.
una deshidratación, lo que forma fosfoenolpiruvato. La
enolasa es inhibida por el fluoruro, y cuando se obtienen muestras
de sangre para medición de glucosa, se deben recolectar
en tubos que contengan fluoruro a fin de inhibir la glucólisis.
La enzima también depende de la presencia de Mg2+ o Mn2+.
El fosfato del fosfoenolpiruvato se transfiere hacia el ADP mediante
la piruvato cinasa para formar dos moléculas de ATP por cada
molécula de glucosa oxidada.
la piruvato cinasa para formar dos moléculas de ATP por cada
molécula de glucosa oxidada.
La reacción catalizada por la piruvato quinasa es otro ejemplo de fosforilación a nivel de
sustrato: la conversión del compuesto de alta energía fosfoenolpiruvato se transforma en
enolpiruvato y libera energía permitiendo la síntesis de ATP.
Esta reacción es también otro punto importante de regulación de la vía glucolítica. Esta
enzima es inhibida por ATP lo que permite disminuir la velocidad de la vía glucolítica cuando
la carga energética de la célula es alta. La alanina también inhibe su actividad. La fructosa 1,6
di fosfato, producto de la reacción irreversible precedente de la vía glucolítica, es un activador
de esta enzima, lo que evita el acumulo de intermediarios de la vía cuando se produce la
activación de las enzimas regulatorias de los pasos previos
La actividad de la enzima está también regulada por modificación covalente bajo control
hormonal. Se han caracterizado tres isoenzimas de la piruvato quinasa en mamíferos: La de
tipo L predomina en hígado, la tipo M en músculo y cerebro y la de tipo A, en otros tejidos.
La fosforilación de la isoenzima L de la piruvato quinasa por una quinasa dependiente de
AMPc, la inactiva. Desfosforilada es activa. Cuando la glucosa sanguínea es baja, se
incrementa en sangre el nivel de la hormona glucagon, una hormona que se une a un receptor
de la membrana plasmática y produce activación de la adenilato ciclasa y consecuentemente
un incremento en los niveles intracelulares de AMPc y activación de la proteína quinasa
AMPc dependiente. Esta cascada de eventos desencadenada por acción hormonal conduce a
la fosforilación de la isoenzima L, la cual predomina en hígado, y lleva a su inactivación. De
manera que una disminución de la glucemia lleva a la inactivación de la vía glucolítica en el
hígado, evitando de esta manera el consumo de glucosa por este tejido cuando esta es más
necesaria por ejemplo para el cerebro.
El estado redox del tejido ahora determina cuál de dos vías
se sigue. En condiciones anaerobias, el NADH no se puede reoxidar
por medio de la cadena respiratoria a oxígeno. El NADH
reduce el piruvato hacia lactato, lo cual es catalizado por la
lactato deshidrogenasa. Hay diferentes isoenzimas de lactato
deshidrogenasa específicas para tejido, que tienen importancia
clínica. La reoxidación de NADH por medio de la formación
de lactato permite que la glucólisis proceda en ausencia
de oxígeno al regenerar suficiente NAD+ para otro ciclo de la
reacción catalizada por gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa.
En condiciones aerobias, el piruvato es captado hacia las mitocondrias,
y después de descarboxilación oxidativa hacia acetil-
CoA, el ciclo del ácido cítrico lo oxida hacia CO2. Los
equivalentes reductores provenientes del NADH formado en la
glucólisis son captados hacia las mitocondrias para oxidación
por medio de uno de transbordadores (lanzaderas).
se sigue. En condiciones anaerobias, el NADH no se puede reoxidar
por medio de la cadena respiratoria a oxígeno. El NADH
reduce el piruvato hacia lactato, lo cual es catalizado por la
lactato deshidrogenasa. Hay diferentes isoenzimas de lactato
deshidrogenasa específicas para tejido, que tienen importancia
clínica. La reoxidación de NADH por medio de la formación
de lactato permite que la glucólisis proceda en ausencia
de oxígeno al regenerar suficiente NAD+ para otro ciclo de la
reacción catalizada por gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa.
En condiciones aerobias, el piruvato es captado hacia las mitocondrias,
y después de descarboxilación oxidativa hacia acetil-
CoA, el ciclo del ácido cítrico lo oxida hacia CO2. Los
equivalentes reductores provenientes del NADH formado en la
glucólisis son captados hacia las mitocondrias para oxidación
por medio de uno de transbordadores (lanzaderas).
Regulacion de la glucolisis.
La regulación de la vía es ejercida por distintos mecanismos. Fue mencionada la importancia
de las enzimas fosfofructoquinasa I y piruvato quinasa en este aspecto. Distintos efectores
modulan la actividad de estas enzimas. Por ejemplo, si la carga energética celular se eleva,
ATP/ADP, se produce la inhibición de ambas enzimas lo cual determina la disminución de la
velocidad de la vía.
La acción hormonal se refleja en el control de los mecanismos de fosforilación. La piruvato
quinasa y la fosfofructoquinasa II se inactivan por fosforilación dependiente de AMPc. Por lo
tanto la fosforilación de la FF Quinasa II impide la formación de fructosa 2,6 di P, modulador
alostérico positivo de la FF Quinasa I. Esto significa que cuando se incrementa el nivel de
AMPc los niveles de fructosa 2,6 di P descienden y cesa la activación de la FF Quinasa I.
de las enzimas fosfofructoquinasa I y piruvato quinasa en este aspecto. Distintos efectores
modulan la actividad de estas enzimas. Por ejemplo, si la carga energética celular se eleva,
ATP/ADP, se produce la inhibición de ambas enzimas lo cual determina la disminución de la
velocidad de la vía.
La acción hormonal se refleja en el control de los mecanismos de fosforilación. La piruvato
quinasa y la fosfofructoquinasa II se inactivan por fosforilación dependiente de AMPc. Por lo
tanto la fosforilación de la FF Quinasa II impide la formación de fructosa 2,6 di P, modulador
alostérico positivo de la FF Quinasa I. Esto significa que cuando se incrementa el nivel de
AMPc los niveles de fructosa 2,6 di P descienden y cesa la activación de la FF Quinasa I.
La inducción enzimática de las enzimas FF quinasa I, piruvato quinasa y glucoquinasa por
acción de la insulina es otro mecanismo de regulación.
Es importante destacar que en muchos casos la inducción de proteínas - en este caso
enzimas- también involucra la fosforilación de proteínas. Ciertas hormonas al unirse a su
receptor desencadenan una cascada de fosforilaciones que impacta sobre factores de
transcripción. Estos factores de transcripción, en su forma fosforilada, son capaces de
promover la expresión de determinados genes. Por ejemplo la insulina, al unirse a su receptor,
desencadena una serie de fosforilaciones que promueven la fosforilación de uno o más
factores de transcripción involucrados en la expresión de genes que codifican por ejemplo
para determinadas enzimas de la glucólisis. En algunos casos la fosforilación promovida por
una hormona puede conducir a la fosforilación de un represor que regula la expresión de un
determinado gen. La fosforilación de un represor determinado determina que éste pueda
bloquear la transcripción de uno o más genes.
enzimas- también involucra la fosforilación de proteínas. Ciertas hormonas al unirse a su
receptor desencadenan una cascada de fosforilaciones que impacta sobre factores de
transcripción. Estos factores de transcripción, en su forma fosforilada, son capaces de
promover la expresión de determinados genes. Por ejemplo la insulina, al unirse a su receptor,
desencadena una serie de fosforilaciones que promueven la fosforilación de uno o más
factores de transcripción involucrados en la expresión de genes que codifican por ejemplo
para determinadas enzimas de la glucólisis. En algunos casos la fosforilación promovida por
una hormona puede conducir a la fosforilación de un represor que regula la expresión de un
determinado gen. La fosforilación de un represor determinado determina que éste pueda
bloquear la transcripción de uno o más genes.
Actualmente se conoce que el mecanismo de acción de hormonas que actúan vía la activación
de receptores de membrana comprende la activación de una compleja red de moléculas de
señalización, lo cual involucra la activación de diferentes quinasas. Un grupo de quinasas de
reconocida participación en los mecanismos de señalización a través de membrana son las
MAP quinasas. Por ejemplo se sabe que la unión del glucagon a su receptor de membrana no
sólo promueve la activación de la proteína quinasa A (PKA), sino también la activación de la
MAP quinasas ERK1/2. La insulina también activa miembros de la familia de estas enzimas.
Las MAP quinasas (MAPK) (por ejemplo las quinasas ERK1/2) son serina/treonina quinasas
que a su vez se activan por fosforilación en serina y tirosina, a través de una cascada de
fosforilaciones en la que participan diferentes quinasas (ver esquema siguiente). Las MAP
quinasas cumplen un papel muy importante en la transmisión de señales extracelulares al
núcleo, promoviendo por ejemplo la expresión de genes. Asi por ejemplo un estímulo
extracelular (Ej. Una hormona) puede activar una determinada MAP quinasa, la cual fosforila
y activa uno o más factores de transcripción que participan en la expresión de un determinado
gen. El concomitante aumento en los niveles del ARNm correspondiente lleva luego a un
aumento en los niveles de la proteína correspondiente.La inducción de muchas de las enzimas de las vías de metabolización de la
glucosa (por ejemplo glucólisis) por acción de insulina o glucagon se realiza a través de un mecanismo
como el descripto, es decir con la participación de las MAPKs
de receptores de membrana comprende la activación de una compleja red de moléculas de
señalización, lo cual involucra la activación de diferentes quinasas. Un grupo de quinasas de
reconocida participación en los mecanismos de señalización a través de membrana son las
MAP quinasas. Por ejemplo se sabe que la unión del glucagon a su receptor de membrana no
sólo promueve la activación de la proteína quinasa A (PKA), sino también la activación de la
MAP quinasas ERK1/2. La insulina también activa miembros de la familia de estas enzimas.
Las MAP quinasas (MAPK) (por ejemplo las quinasas ERK1/2) son serina/treonina quinasas
que a su vez se activan por fosforilación en serina y tirosina, a través de una cascada de
fosforilaciones en la que participan diferentes quinasas (ver esquema siguiente). Las MAP
quinasas cumplen un papel muy importante en la transmisión de señales extracelulares al
núcleo, promoviendo por ejemplo la expresión de genes. Asi por ejemplo un estímulo
extracelular (Ej. Una hormona) puede activar una determinada MAP quinasa, la cual fosforila
y activa uno o más factores de transcripción que participan en la expresión de un determinado
gen. El concomitante aumento en los niveles del ARNm correspondiente lleva luego a un
aumento en los niveles de la proteína correspondiente.La inducción de muchas de las enzimas de las vías de metabolización de la
glucosa (por ejemplo glucólisis) por acción de insulina o glucagon se realiza a través de un mecanismo
como el descripto, es decir con la participación de las MAPKs
Balance energetico de la glucolisis.
Formacion de ATP a partir del catabolismo de la glucosa: esto supone que el NADH formado en la glucólisis se transporta hacia las mitocondrias mediante el transbordador de malato. Si se usa el transbordador de glicerofosfato,
sólo se formarán 1.5 ATP por cada mol de NADH. Note que hay una ventaja considerable en el uso de glucógeno en lugar de glucosa para la glucólisis anaerobia en el músculo,
porque el producto de la glucógeno fosforilasa es la glucosa 1-fosfato, que es interconvertible con glucosa 6-fosfato. Esto ahorra el ATP que de otro modo sería usado por
la hexocinasa, lo que aumenta el rendimiento neto de ATP de dos a tres por cada glucosa.
sólo se formarán 1.5 ATP por cada mol de NADH. Note que hay una ventaja considerable en el uso de glucógeno en lugar de glucosa para la glucólisis anaerobia en el músculo,
porque el producto de la glucógeno fosforilasa es la glucosa 1-fosfato, que es interconvertible con glucosa 6-fosfato. Esto ahorra el ATP que de otro modo sería usado por
la hexocinasa, lo que aumenta el rendimiento neto de ATP de dos a tres por cada glucosa.
Cuando un mol de glucosa es objeto de combustión en un calorímetro
hasta CO2 y agua, se liberan unos 2 870 kJ como calor. Cuando
la oxidación ocurre en los tejidos, se generan alrededor de 32 moles
de ATP por cada molécula de glucosa oxidada hasta CO2 y agua. In
vivo, la ΔG para la reacción de ATP sintasa se ha calculado como
cercana a 51.6 kJ. Resulta que la energía total captada en el ATP por
cada mol de glucosa oxidada es de 1 651 kJ, un 58% de la energía
de combustión. La mayor parte del ATP se forma mediante fosforilación
oxidativa originada por la reoxidación de coenzimas reducidas
por la cadena respiratoria; el resto se forma por fosforilación a
nivel de sustrato
hasta CO2 y agua, se liberan unos 2 870 kJ como calor. Cuando
la oxidación ocurre en los tejidos, se generan alrededor de 32 moles
de ATP por cada molécula de glucosa oxidada hasta CO2 y agua. In
vivo, la ΔG para la reacción de ATP sintasa se ha calculado como
cercana a 51.6 kJ. Resulta que la energía total captada en el ATP por
cada mol de glucosa oxidada es de 1 651 kJ, un 58% de la energía
de combustión. La mayor parte del ATP se forma mediante fosforilación
oxidativa originada por la reoxidación de coenzimas reducidas
por la cadena respiratoria; el resto se forma por fosforilación a
nivel de sustrato
DATOS DE INTERÉS CLINICO RELACIONADOS CON LA GLUCÓLISIS
CANCER Y GLUCÓLISIS
Se conoce que en los tumores malignos están incrementadas las velocidades de captación de
glucosa y de degradación de la glucosa por la vía glucolítica. Dado que las células cancerosas
crecen más rapidamente que los vasos sanguíneos que las irriga, a medida que los tumores
sólidos crecen, la disponibilidad de oxígeno se dificulta. Esto significa que el tejido
experimenta hipoxia, por lo cual el metabolismo se torna fundamentalmente de tipo
anaerobico. El estado de hipoxia favorece la activación de un factor de transcripción que se
denomina HIF-1 (Hipoxia inducible transcription factor) el cual interviene en la inducción
de transportadores de glucosa y de enzimas de la vía glucolítica. La inducción de estas
enzimas es un mecanismo de adaptación que permite a la célula cancerosa sobrevivir en
condiciones adversas (baja disponibilidad de oxígeno), hasta que se desarrolle la
vascularización. Por otra parte, HIF 1 también participa en la expresión del factor de
crecimiento endotelial de vasos (VEGF, vascular endotelial growth factor), que es
fundamental para el desarrollo de los vasos sanguíneos. El desarrollo de fármacos apunta a
producir fármacos que impidan la vascularización para evitar asi el desarrollo del tumor.
glucosa y de degradación de la glucosa por la vía glucolítica. Dado que las células cancerosas
crecen más rapidamente que los vasos sanguíneos que las irriga, a medida que los tumores
sólidos crecen, la disponibilidad de oxígeno se dificulta. Esto significa que el tejido
experimenta hipoxia, por lo cual el metabolismo se torna fundamentalmente de tipo
anaerobico. El estado de hipoxia favorece la activación de un factor de transcripción que se
denomina HIF-1 (Hipoxia inducible transcription factor) el cual interviene en la inducción
de transportadores de glucosa y de enzimas de la vía glucolítica. La inducción de estas
enzimas es un mecanismo de adaptación que permite a la célula cancerosa sobrevivir en
condiciones adversas (baja disponibilidad de oxígeno), hasta que se desarrolle la
vascularización. Por otra parte, HIF 1 también participa en la expresión del factor de
crecimiento endotelial de vasos (VEGF, vascular endotelial growth factor), que es
fundamental para el desarrollo de los vasos sanguíneos. El desarrollo de fármacos apunta a
producir fármacos que impidan la vascularización para evitar asi el desarrollo del tumor.
ACIDOSIS LÁCTICA
La acidosis láctica se presenta cuando los niveles de lactato en sangre son superiores a 5mM y
el pH sanguíneo está por debajo del valor normal. Puede darse por una sobreproducción de
lactato o por una disminución en el consumo de lactato o por ambas causas. La causa más
común de la acidosis láctica es una producción exacerbada de lactato, por ejemplo durante el ejercicio. Como ya discutimos, el lactato se produce por glucólisis anaeróbica. Cuando la
oxidación de la glucosa ocurre por glucólisis anaeróbica, el rendimiento energético es mucho
menor que el obtenido por glucólisis aeróbica. Esto significa que para generar la energía
necesaria, el organismo debe incrementar la velocidad de consumo de glucosa, y por ende la
producción de lactato. Además, el hecho que en condiciones anaeróbicas está disminuído el
consumo de lactato incrementa aún más la concentración de lactato en sangre. Esto se explica
porque los dos procesos que consumen el lactato, es decir su oxidación a CO2 y H2O o bien su reconversión a glucosa, ambos procesos requieren oxígeno.
La oxigenación de los tejidos permite controlar este tipo de acidosis.
el pH sanguíneo está por debajo del valor normal. Puede darse por una sobreproducción de
lactato o por una disminución en el consumo de lactato o por ambas causas. La causa más
común de la acidosis láctica es una producción exacerbada de lactato, por ejemplo durante el ejercicio. Como ya discutimos, el lactato se produce por glucólisis anaeróbica. Cuando la
oxidación de la glucosa ocurre por glucólisis anaeróbica, el rendimiento energético es mucho
menor que el obtenido por glucólisis aeróbica. Esto significa que para generar la energía
necesaria, el organismo debe incrementar la velocidad de consumo de glucosa, y por ende la
producción de lactato. Además, el hecho que en condiciones anaeróbicas está disminuído el
consumo de lactato incrementa aún más la concentración de lactato en sangre. Esto se explica
porque los dos procesos que consumen el lactato, es decir su oxidación a CO2 y H2O o bien su reconversión a glucosa, ambos procesos requieren oxígeno.
La oxigenación de los tejidos permite controlar este tipo de acidosis.
ANEMIA HEMOLÍTICA POR DÉFICIT DE PIRUVATO QUINASA
La producción de ATP en los eritrocitos maduros depende exclusivamente de la vía
glucolítica. Cuando la producción de ATP no es suficiente, ciertas actividades enzimàticas se
alteran, en particular las bombas iónicas como Na/K ATPasa. La actividad de esta bomba es
importante porque contribuye a mantener la forma del eritrocito, permitiendo su
deslizamiento por los capilares sin llegar a romperse. Esto explica porque cuando no hay
suficiente producción de ATP en el eritrocito éste se torna frágil y se rompe fácilmente. La
anemia que caracteriza a este cuadro se denomina anemia hemolítica.
Ciertos pacientes tienen una actividad deficiente de la enzima piruvato quinasa. Los afectados
tienen una actividad de piruvato quinasa en eritrocitos que suele ser sólo del 25% del valor
registrado en individuos sanos. Esta falla enzimática es poco frecuente, pero su ocurrencia
está asociada con anemia hemolítica.
glucolítica. Cuando la producción de ATP no es suficiente, ciertas actividades enzimàticas se
alteran, en particular las bombas iónicas como Na/K ATPasa. La actividad de esta bomba es
importante porque contribuye a mantener la forma del eritrocito, permitiendo su
deslizamiento por los capilares sin llegar a romperse. Esto explica porque cuando no hay
suficiente producción de ATP en el eritrocito éste se torna frágil y se rompe fácilmente. La
anemia que caracteriza a este cuadro se denomina anemia hemolítica.
Ciertos pacientes tienen una actividad deficiente de la enzima piruvato quinasa. Los afectados
tienen una actividad de piruvato quinasa en eritrocitos que suele ser sólo del 25% del valor
registrado en individuos sanos. Esta falla enzimática es poco frecuente, pero su ocurrencia
está asociada con anemia hemolítica.
Bueno gente eso es todo!!! Espero les sea de mucha utilidad y que ante cualquier duda pueden consultar.
Hasta el proximo post...Saludos!!!