Metabolismo de carbohidratos: Glucolisis, Ciclo de Krebs y Fosforilizacion oxidativa (2022)


METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS

Se define como metabolismo de los carbohidratos a los procesos bioquímicos de formación,. ruptura y conversión de los carbohidratos en los organismos vivos. Los carbohidratos son las principales moléculas destinadas al aporte de energía, gracias a su fácil metabolismo. El carbohidrato más común es la glucosa; un monosacarido metabolizado por casi todos los organismos conocidos. Laoxidaciónde un gramo de carbohidratos generaaproximadamente4 kcal deenergía; algo menos de la mitad generada desde lípidos.

Metabolismo de carbohidratos: Glucolisis, Ciclo de Krebs y Fosforilizacion oxidativa (1)

GLUCOLISIS:
*IMPORTANCIA BIOMEDICA:Gran cantidad de tejidos requieren por lo menos de cierta cantidad de glucosa. El requerimiento es sustancia en el cerebro. La glucolisis, la via principal para el metabolismo de la glucosa, ocurre en el citosol de todas lascélulas Esúnicaen cuanto a que funciona en forma aerobica o anaerobica dependiendo de la disponibilidad de oxigeno y del canaltransportadorde electrones. Los eritrocitos, que carecen de mitocondrias, dependen por completo de la glucosa como combustiblemetabólicoy la metabolizan mediante glucolisis anaerobia. Sin embargo, para oxidar la glucosa mas halla del piruvato (el producto final de la glucolisis) se requiere oxigeno y sistemasenzimáticosmitocondriales, como por ejemplo piruvato deshidrogenasa, el ciclo delácidocítricoy la cadena respiratoria.

La glucolisis es lavíaprincipal tanto para el metabolismode la glucosa como para el metabolismo de fructosa, galactosa y otroscarbohidratos derivados de la dieta.La capacidad de la glucolisis para proveerATP en ausencia de oxigeno es importante en particular por que permite que elmusculoesqueléticofuncione a niveles muy altos cuando el suministrode oxigeno es insuficiente y porque permite que los tejidos sobrevivan aperiodos anoxicos. No obstante el musculo cardiaco qu esta adaptado para elfuncionamiento aerobico, tiene actividad glucolitica baja y mala supervivenciaen condiciones de isquemia. Las enfermedades en las que hay deficiencia deenzimas (p. ej. piruvato cinasa) para la glucolisis se consideran sobre todocomo anemias hemoliticas, o bien, si la deficiencia afecta a el musculoesqueletico (p. ej. fosfofructocinasa) como fatiga.


* LA GLUCOLISIS FUNCIONA EN CONDICIONESANAEROBICAS:En investigaciones iniciales de la glucolisis se comprobo quela fermentacion de los hongos es similar a la regeneracion de glucogeno en elmusculo. Se noto que cuando un musculo se contrae en medio anaerobico, esdecir, uno desprovisto de oxigeno, desaparece el glucogeno y aparece ellactato, como producto final principal. Cuando se adquiere oxigeno, tiene lugarla recuperacion aerobica y desaparece el lactato. Sin embargo si la contraccionocurre en condiciones aerobicas, el lactato no se acumula y el piruvato es elproducto final principal de la glucolisis. El piruvato se oxida hasta CO2 yagua. Cuando es escaso el suministro de oxigeno, impide la reoxidacionmitocondrial del NADH que se forma a partir del NAD durante la glucolisis, y elNADH se vuelve a oxidar al reducirse el piruvato a lactato; de esta manera sepermite que proceda la glucolisis. Entonces, la glucolisis puede ocurrir encondiciones anaerobicas, pero esto tiene un precio por que se limita lacantidad de ATP que se forma por mol de glucosa oxidada, asi que se tiene quemetabolizar mas glucosa en condiciones anaerobicas que en aerobias.

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La ecuacion global para la glucolisis a partir de la glucosa hasta el lactato es como se indica a continuacion:

Glucosa + 2ADP + 2Pi ----> 2 Lactato + 2ATP + 2H2O

* GENERALIDADES DE LA VIA GLUCOLITICA:

- Conversion de la glucosa a Gliceraldehido - 3 - fosfato

(Video) GLUCÓLISIS paso a paso #Bioquímica

- Convesion de Gliceraldehido - 3 - fosfsto a piruvato

- Reacciones anaerobicas del piruvato

* ETAPAS DE LA GLUCOLISIS:

1. Fosforilización:

Glucosa ----Hexoquinasa----> Glucosa - 6 - fosfato

2. Isomerización:

Glucosa - 6 - fosfato ---Glucosafosfato isomerasa----> Fructosa - 6 - fosfato

3. Fosforilizaciòn:

Fructosa - 6 - fosfato ---Fosfofructoquinasa----> Fructosa - 1,6 - difosfato+ ADP

4. Escisión:

Fructosa - 1,6 - difosfato ----Aldosa---> Gliceraldehido - 3 - fosfato+ fosfato de dihidroxiacetona

5. Isomerización:

(Video) CELLULAR BREATHING

Fosfato de dihidroxiacetona ---Triosafosfato isomerasa----> Gliceraldehido - 3 - fosfato (2)

6. Oxidación y fosforilización:

Gliceraldehido - 3 - fosfato+ NAD+ Pi -- Gliceraldehido - 3 - fosfato deshidrogenasa ----> NADH+ 1,3 - Bifosfoglicerato+ H

7. Transferencia de un grupo fosfato:

1,3 - Bifosfoglicerato+ ADP <----Fosfoglicerato cinasa----> 3 - Fosfoglicerato+ ATP

8. Isomerizacion:

3 - fosfoglicerato <---Fosfogliceromutasa----> 2 - fosfoglicerato

9. Deshidratacion:

2 - fosfoglicerato <------Enolasa------> Fosfoenolpiruvato+ H2O

10. Transferencia de un grupo fosfato:

Fosfoenolpiruvato+ ADP <------Piruvato quinasa-----> Piruvato+ ATP

*LA GLUCOLISIS SE REGULA EN TRES ETAPAS EN LAS QUE INTERVIENEN REACCIONES QUE NO ESTAN EN EQUILIBRIO:Aunque la mayor parte de de las reacciones de la glucolisis son reversibles, tres son marcadamente exergonicas y, por tanto deben considerarse irreversibles desde el punto de vistafisiológico. Estas reacciones, cuyos catalizadores son lahexocinasa(y glucocinasa), lafosfofructocinasay lapiruvato cinasa, son los sitios principales de regulacion de la glucolisis.

(Video) Metabolismo de carbohidratos: Glucólisis y Ciclo de Krebs

CICLO DE KREBS - CICLO DELÁCIDOCÍTRICO:

*IMPORTANCIA BIOMEDICA:El ciclo del ácido cítrico (ciclo de Krebs, ciclo del ácido tricarboxilico) consiste en una serie de reacciones en las mitocondrias que oxidan residuos acetilo de la AcetilCoA y reducen coenzimas que, son reoxidadas mediante la cadena transportadora de electrones, relacionada con la formacion de ATP.

El ciclo del ácido cítrico es la via comun final para la oxidacion aerobica de carbohidratos,lipidos y proteinas porque la glucosa, los acidos grasos y la mayor parte de los aminoacidos se metabolizan a acetil-CoA o a intermediarios del ciclo. Tambien tiene como funcion fundamental en la gluconeogenesis, la lipogenesis y la interconversion de aminoacidos. Muchos de esos procesos ocurren en la mayor parte de los tejidos, pero el higado es el unico tejido en el que ocurre en un grado importante. Por tanto las repercusiones son profundas cuando, por ejemplo, se dañan cantidades grandes de celulas hepaticas como en la hepatitis aguda, o son reemplazadas por tejido conjuntivo (como la cirrosis). Algunos defectos geneticos de las enzimas del ciclo del ácido cítrico que fueron reportados estan asociados con daños neurologicos severos como resultado de formacion alterada del ATP en el sistema nervioso central.

* PROPORCIONA SUSTRATOS PARA LA CADENA RESPIRATORIA:El ciclo empieza en la reaccion entre la parte acetilo de la acetil-CoA y el oxaloacetato, acido dicarboxilico de cuatro carbonos, produciendose el citrato de un acido tricarboxilico de seis carbonos. En las reacciones posteriores se liberan dos moleculas de CO2 y se regenera el oxaloacetato. Solo se necesita una pequeña cantodad de oxaloacetato para oxidar una gran cantidad de acetil-CoA; se podria considerar que el oxaloacetato desempeña un papel catalitico.

El ciclo del acido citrico es una parte del proceso mediante el cual queda disponible la oxidacion de nutrientes. Durante la oxidacion de la acetil-CoA, las coenzimas se reducen y luego se oxidan de nuevo en la cadena respiratoria, para producir ATP. Este proceso es aerobico y requiere de oxigeno como oxidante final de las coenzimas reducidas. Las enzimas del ciclo del acido citrico se localizan en la matriz mitocondrial, libres o unidas a la membrana mitocondrial interna, que tambien contiene a las enzimas de la cadena respiratoria.

*ENZIMAS:

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(1) citrato sintasa

(2) aconitrato hidrolasa

(3) isocitrato deshidrogenasa

(4) 2- Oxoglutarato deshidrogensa

(5) succinato deshidrogenasa

(Video) RESPIRACIÓN CELULAR: Glucólisis. Ciclo de Krebs. Cadena de transporte de electrones

(6) succinato deshidrogenasa

(7) fumarato hidrotasa

(8) malato deshidrogenasa

*ETAPAS DEL CICLO DE LAS ACIDOS TRICARBOXILICOS (TCA)ç

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1. Hidrolisis:
Acetil+ oxalacetato ---Citrato sintasa---> Citrato
2. Escision de isomero
Citrato <---->Cis-Aconitrato<-------> Isocitrato
3. Oxigenacion y descarboxilacion:
Isocitrato ------Isocitrato deshidrogenasa-----> a-Cetoglutarato
4. Descarboxilacion y captura de energia:
a-Cetoglutarato o 2-oxoglutarato -----------> Succinil CoA+ CO2
5. Fosforilizacion:
Succinil CoA ------Sintasa Acetil CoA---------> Succinato
6. Oxidacion y deshidrogenacion:
Succinato --------------> Fumarato
7. Hidratacion:
Fumarato -----Fumarasa------> Malato
8. Oxidacion del grupo hidroxilo:
Malato -----Malato deshidrogenasa-------->Oxalacetato

- Se forma 3 NADH (entreisocitratoya-Cetoglutamato)
- Se forma 1 FADH2 (entresuccinatoyfumarato)
- Se forma 1 GTP (entresuccinil CoAySuccinato)
- Se libera 2 CO2 (el primero entreisocitratoya -Cetoglutaratoy el segundo entrea -CetoglutaratoySuccinil CoA)

* POR CADA VUELTA DEL CICLO DE KREBS SE FORMAN DOCE ATP:Como resultado de las oxidaciones catalizadas por las deshidrogenasas del ciclo de krebs se producen tres moleculas de NADH y una de FADH2 por cada molecula de acetil-CoA que se catabolizan en una vuelta del ciclo. Estos equivalentes reductores se transfieren a la cadena respiratoria, donde la reoxidacion de cada NADH produce 3 ATP y la reoxidacion de FADH2 da 2 ATP. Ademas se forma un ATP (o GTP) en la fosforilacion a nivel de sustrato catalizada por la succinato tiocinada.


FOSFORILIZACION OXIDATIVA - CADENA TRANSPORTE DE ELECTRONES:
Lacadena de transporte de electroneses una serie de transportadores de electrones que se encuentran en la membrana plasmaticadebacterias, en la membrana internamitocondrialo en las membranastilacoidales, que mediante reacciones bioquímicas producenadenosin trifosfato(ATP), que es el compuesto energético que utilizan los seres vivos. Sólo dos fuentes de energía son utilizadas por losorganismos vivosorganismos vivos: reacciones de óxido-reducción (redox) y laluz solar(fotosintesis). Los organismos que utilizan las reacciones redox para producir ATP se les conoce con el nombre dequimioautotrofos, mientras que los queutilizan la luz solar para tal evento se les conoce por el nombre de fotoautotrofos. Ambos tipos de organismos utilizan sus cadenas de transporte de electrones para convertir la energía en ATP.

La transferencia de electrones en la cadena de transportede electrones es energéticamente favorable porque el NADHes un poderoso donador de electrones y el Oxígeno molecular es un potente aceptor de electrones. De hecho el flujo neto de electrones desde el NADH hasta el Oxígeno resulta en la síntesis de ATP.La fosforilación oxidativa es una serie de eventos químicos que llevan a la síntesis de ATP:

ADP +Pi®síntesis del ATP

fosforilacióndel ADP

El evento vital se lleva acaboen lamembrana plasmaticabacteriana, en la membrana interna mitocondrial y en lostilacoidesde los cloroplastos.

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FAQs

¿Cómo es el proceso del metabolismo de los carbohidratos? ›

Principales vías del metabolismo de los carbohidratos

La glucosa se oxida por glucólisis, una vía que genera energía, que la convierte en piruvato. En ausencia de oxígeno, el piruvato se convierte en lactato. Cuando se encuentra presente el oxígeno, el piruvato se degrada más para formar acetil-CoA.

¿Cuáles son las rutas metabólicas de los carbohidratos? ›

Las vías enzimáticas relacionadas con el metabolismo de la glucosa son: (1) oxidación de la glucosa, (2) formación de lactato (3) metabolismo del glucógeno, (4) gluconeogénesis y (6) vía de las pentosas fosfato.

¿Cuáles son las 4 funciones del metabolismo? ›

Metabolismo
  • Respiración.
  • Circulación sanguínea.
  • Regulación de la temperatura corporal.
  • Contracción muscular.
  • Digestión de alimentos y nutrientes.
  • Eliminación de los desechos a través de la orina y de las heces.
  • Funcionamiento del cerebro y los nervios.

¿Dónde se hace el metabolismo aerobio de los carbohidratos? ›

La ubicación donde tiene lugar la glucólisis, ya sea aeróbica o anaeróbica, es en el citosol de las células. En la glucólisis, una molécula de glucosa compuesta por seis carbonos, es dividida en dos moléculas de tres carbonos llamadas piruvato. Estas moléculas de tres carbonos son oxidadas para producir NADH y ATP.

¿Cuál es la importancia del metabolismo de los carbohidratos? ›

¿Por qué son importantes los carbohidratos? Nuestro organismo metaboliza los carbohidratos para la producción de glucosa, la glucosa es la molécula por la que generamos y obtenemos energía vital, así que si para bajar de peso estás disminuyendo el consumo de carbohidratos ten mucho cuidado.

¿Cuántas y cuáles son las rutas metabólicas? ›

Una ruta metabólica es un conjunto de reacciones químicas consecutivas catalizadas por enzimas programadas por la célula. Normalmente se distinguen tres tipos de rutas metabólicas de acuerdo a un criterio bioenergético: Rutas catabólicas.

¿Qué son las vías o rutas metabólicas? ›

Una vía metabólica es una serie de reacciones químicas conectadas que se alimentan unas a otras. La vía toma una o más moléculas de inicio y, a través de una serie de moléculas intermedias, las convierte en productos.

¿Cuál es el transporte de los carbohidratos? ›

Se han descrito dos sistemas de transporte de glucosa y de otros monosacáridos: los transportadores de sodio y glucosa llamados SGLT (sodium-glucose transporters) y los transportadores de glucosa llamados GLUT (glucose transporters).

¿Cómo se llaman las dos fases del metabolismo? ›

En el anabolismo, moléculas pequeñas se transforman en moléculas más grandes y complejas de hidratos de carbono, proteínas y grasas. El catabolismo, o metabolismo destructivo, es el proceso que produce la energía necesaria para toda la actividad que tiene lugar en las células.

¿Cuáles son los tipos de metabolismo? ›

El metabolismo consta de dos tipos de procesos: el anabolismo, que consiste en la fabricación de tejidos corporales y reservas de energía, y el catabolismo, responsable de la descomposición de tejidos y reservas de energía para utilizarla como combustible.

¿Cuál es la función del metabolismo celular? ›

La suma de todos los cambios químicos que tienen lugar en la célula a fin de proporcionar energía y componentes básicos a los procesos esenciales de esta, incluso la síntesis de moléculas nuevas y la descomposición y eliminación de otras moléculas.

¿Quién hace el metabolismo? ›

Después de ingerir alimentos, nuestro sistema digestivo utiliza enzimas para: degradar (descomponer) las proteínas en aminoácidos. convertir las grasas en ácidos grasos. transformar los hidratos de carbono en azúcares simples (por ejemplo, glucosa)

¿Cuáles son las características del metabolismo? ›

El metabolismo se puede dividir convenientemente en dos categorías: catabolismo, necesario para la descomposición de moléculas destinadas a obtener energía, y anabolismo, lo que se conoce como la síntesis de todos los compuestos que necesitan las células.

¿Dónde se realiza la sintesis de carbohidratos? ›

Se producen por reacción de fotosíntesis en las plantas en la cual se sintetiza la glucosa que es energía química generada a partir de CO2, agua y energía solar.

¿Dónde se lleva a cabo el metabolismo celular? ›

Consta de 8 reacciones básicas, que se realizan en las mitocondrias de las células eucariotas y en el citosol para el caso de las células aérobicas procariotas.

¿Dónde se lleva a cabo el metabolismo de la glucosa? ›

LA LIBERACION DE GLUCOSA se produce solamente en el hígado y, en mucho menor escala, en el riñón y en el intestino. Por la acción de una enzima, la fosfatasa, que existe en gran cantidad en el hígado, la glucosa-6-fosfato deja en libertad ácido fosfórico y glucosa.

¿Cómo influye el metabolismo de los carbohidratos en la salud de las personas? ›

Nos proporcionan energía para llevar a cabo todas nuestras funciones corporales. Afectan nuestros niveles de azúcar en la sangre e insulina, así como nuestro metabolismo de las grasas. Afectan nuestra salud dental. Apoyan nuestra digestión asegurando que tengamos deposiciones regulares y un ambiente intestinal ...

¿Qué importancia tienen los carbohidratos para los seres vivos? ›

Son muy importantes porque nuestro organismo los metaboliza para producir glucosa, molécula por la que obtiene energía. Son importantes, además, porque participan en el funcionamiento de las células, tejidos y órganos.

¿Cuál es el objetivo de los carbohidratos? ›

Junto con las grasas y las proteínas, los carbohidratos son uno de los tres macronutrientes en nuestra dieta y su función principal es proporcionar energía al cuerpo.

¿Cómo se dividen las rutas metabólicas? ›

En bioquímica, se distinguen tres tipos de rutas metabólicas principales. Esta división se realiza siguiendo criterios bioenergéticos: rutas catabólicas, anabólicas y anfibólicas.

¿Cómo se regulan las rutas las rutas metabólicas? ›

La manera más sencilla de regular una vía metabólica es mediante el mecanismo de retroalimentación (feed - back), en el cual la enzima alostérica se encuentra ubicada cerca del principio de la vía y el producto final es un modulador negativo de la enzima aludida.

¿Qué son los carbohidratos de transporte multiple? ›

La ingesta de carbohidratos de transporte múltiple (2:1 glucosa:fructosa) en líquidos a elevadas dosis (> 78 g/h) durante ejercicios de resistencia aeróbica aumenta la oxidación exógena de hidratos de carbono, la absorción de fluidos, el confort del estómago y el rendimiento, en relación a la ingesta de glucosa ...

¿Cómo se absorben los carbohidratos en el cuerpo? ›

La digestión de los hidratos de carbono comienza en la boca con la amilasa salival y continúa en el intestino delgado con la amilasa pancreática.

¿Cuál es el destino final de los carbohidratos? ›

Cuando nuestro organismo digiere, absorbe y metaboliza los carbohidratos, éstos se transforman en glucosa que es transportada por el torrente sanguíneo hasta llegar a los tejidos, como músculo esquelético y cardíaco, tejido adiposo y otros; cuyo transporte al interior de la célula para generar energía es facilitado por ...

¿Cómo se le llama a la etapa de construcción en el metabolismo? ›

El anabolismo, o metabolismo constructivo, consiste fundamentalmente en fabricar y almacenar. Contribuye al crecimiento de células nuevas, el mantenimiento de los tejidos corporales y el almacenamiento de energía para utilizarla más adelante.

¿Cuántas fases tiene el anabolismo? ›

Etapas del anabolismo

En la primera etapa se producen precursores, como los aminoácidos, monosacáridos y otros. Luego, los precursores se activan, utilizando energía del adenosín trifosfato (ATP). En la tercera etapa, se producen moléculas más complejas, como las proteínas, polisacáridos, lípidos y ácidos nucleicos.

¿Qué es el anabolismo y catabolismo ejemplos? ›

Este proceso utiliza parte de la energía liberada por el catabolismo para sintetizar moléculas complejas. Por ejemplo: la fotosíntesis en organismos autótrofos, la síntesis de lípidos o proteínas. El anabolismo constituye la base del crecimiento y el desarrollo de los organismos.

¿Cómo saber cuál es mi tipo de metabolismo? ›

Otro de los signos que te ayudarán a saber si tienes el metabolismo lento o rápido es tu transpiración, es decir, si te cuesta mucho sudar o, incluso haciendo ejercicio, sudas muy poco es porque tienes el metabolismo lento; en cambio, las personas que sudan mucho es porque su metabolismo trabaja sobremanera haciendo ...

¿Cómo se realiza el metabolismo de los alimentos? ›

Después de ingerir alimentos, nuestro sistema digestivo utiliza enzimas para:
  • descomponer las proteínas en aminoácidos.
  • transformar las grasas en ácidos grasos.
  • transformar los hidratos de carbono en azúcares simples (por ejemplo, glucosa)

Videos

1. Metabolismo Rendimiento en ATP en la glucólisis ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa parte 1
(Ciencia SOS)
2. Metabolismo de carbohidratos: Cadena de electrones y fosforilación oxidativa
(AEMPPI Ecuador - Asociación de Estudiantes de Medicina para Proyectos e Intercambios)
3. Ciclo de Krebs, Cadena Respiratoria y Fosforilación Oxidativa
(dem)
4. GLUCOLÍSIS/CICLO DE KREBS/FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
(Valeria Abrego)
5. METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS
(Chavez Cisneros Itzel)
6. Video Glucolisis, Ciclo de Krebs y Cadena Respiratoria
(nutricioninter)

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Author: Prof. Nancy Dach

Last Updated: 07/28/2022

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