glucolisis y sintesis de purinas y as completo

8/4/2019 Glucolisis y Sintesis de Purinas y as Completo

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONALUNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE

BIOTECNOLOGA

Ingeniera Celular

1.0 Gluclisis

2.0 Sntesis de purinas y pirimidinas

Presentan:

Hernndez Fuentes David Mucio Olmos Erick Andrs Ramrez Arellano Hugo


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Gluclisis


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AntecedentesLa glucolisis es una ruta metablica antigua que,probablemente, fue utilizada por las primeras bacteriasconocidas, hace unos 3500 millones de aos.

Aproximadamente 1000 millones de aos despus los primerosorganismos conocidos con capacidad de fotosntesis empezarona aportar O a la atmosfera de la tierra, por lo que la glucolisishubo de funcionar inicialmente en unas condiciones

completamente anaerobias.

Para que la ruta acte en condiciones anaerobias, elNADH debe reoxidarse a NAD mediante la transferencia

de sus electrones a un aceptor electrnico, con objeto demantener un estado estacionario.


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PERSPECTIVA GENERALLa glucolisis es una ruta de 10 pasos que convierte una

molcula de glucosa en dos molculas de piruvato, con lageneracin de dos molculas de ATP.

Las diez reacciones entre la glucosa y el piruvato puedenconsiderarse como dos fases distintas:

Las cinco primeras reacciones constituyen una fase deinversin de energa.

Las cinco ltimas reacciones corresponden a una fase degeneracin de energa.


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Reacciones 1-5: fase de

inversin de energaReaccin 1: primera inversin de ATP

Empezamos con la fosforilacin de la glucosa dependiente del ATP, catalizada por laHexoquinasa.Se requiere ion magnesio, ya que la forma reactiva del ATP es su complejo queladocon Mg, lo que sucede con casi todas las enzimas que requieren ATP. LaHexoquinasa se encuentra en diversas formas en los distintos organismos, pero

generalmente se caracteriza por una amplia especificidad para los azucares y un valorbajo de Km para el azcar sustrato (0.01 a 0.1 mM). La Hexoquinasa se inhibe por suproducto, la glucosa-6-fosfato, un mecanismo que controla la entrada de sustratosen la ruta glicoltica


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Reaccin 2: isomerizacin de la glucosa-6-fosfato

La siguiente reaccin catalizada por la fosfoglucoisomerasa, es la isomerizacinfcilmente reversible de la aldosa, la glucosa-6-fosfato (G6P), a la correspondiente

cetosa, la fructuso-6-fosfato (F6G).Esta reaccin se produce a travs de un intermediario enediol.El efecto de transferir el oxigeno del carbonilo desde el carbono 1 al carbono 2 es que elgrupo hidroxilo generado en el carbono 1 puede fosforilarse con facilidad en la reaccinsiguiente.


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Reaccin 3: segunda inversin de ATP

La fosfofructoquinasa de ATP, lleva a cabo una segunda fosforilacin dependiente deATP, para producir un derivado de hexosa fosforilado en los carbonos 1 y 6. El producto

de la reaccin, la fructosa-1,6-bifosfato (FBF), se denominaba anteriormente fructosa-1,6-difosfato. La modificacin del nombre se hizo para indicar que los dos fosfatos estnseparados, y no unidos como en el ADP.Al igual que la fosforilacin de la glucosa, esta reaccin es lo suficientemente exergnicacomo para ser prcticamente irreversible in vivo. La irreversibilidad es importante, yaque la fosfofructoquinasa (PFK) constituye el lugar principal de regulacin del flujo de

carbono a travs de la gluclisis. La PFK es una enzima alostrica cuya actividad es muysensible a la situacin energtica de la clula, as como a las concentraciones e otrosintermediarios, en especial el citrato y los cidos grasos.


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Reaccin 4: fragmentacin en dos triosa fosfato

La reaccin es catalizada por la fructosa-1,6-bifosfato aldosa, a al que se denominahabitualmente aldolasa, porque su reaccin es similar a la inversa de unacondensacin aldlica. En esta reaccin se produce la ruptura del azcar al que se

refiere el termino glucolisis, puesto que el compuesto de seis carbonos, fructosa-1,6-bisfosfato, se escinde para dar lugar a dos intermediarios de tres carbonos, elgliceraldehdo-3-fosfato y la dihidroxiacetona fosfato.

Una condensacin aldlica es una reaccin qumica orgnica donde enmedio bsico un ion enolato, o va enol si el medio es cido, reacciona conun grupo carbonilo para dar lugar a un -hidroxialdehdo (aldol) o una -hidroxicetona.


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Reaccin 5: isomerizacin de la dihidroxiacetona fosfato

La reaccin de la aldolasa produce 2 azucares fosfato de tres carbonos. La funcinde la reaccin 5, catalizada por la triosa fosfato isomerasa, es la conversin de uno

de estos productos, la dihidroxiacetona fosfato (DHAP), en el otro, elgliceraldehdo-3-fostato (G3P). Dado que el G3P es el sustrato de la reaccinglicoltica siguiente, esta reaccin permite utilizar los seis tomos de carbono de laglucosa.


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Reacciones 6-10: fase de

generacin de energaReaccin 6: generacin del primer compuesto de energa elevada

Catalizada por la gliceraldehdo-3-fosfato deshidrogenasa, genera el primer intermediario de energa

elevada, y en parte porque genera un par de equivalentes reductores.La reaccin consta de una oxidacin de dos electrones del carbono carbonilo del gliceraldehdo-3-

fosfato al nivel de carboxilo, una reaccin que normalmente es bastante exergnica. Sin embargo, la

reaccin global es ligeramente endergnica (en condiciones estndar), ya que la enzima utiliza la

mayor parte de la energa liberada para impulsar la sntesis de un compuesto de energa superior

elevada, el 1,3.bifosfoglicerato (BPG). Este compuesto contiene un anhdrido de acido carboxlico-fosfrico, o grupo acil-fosfato, en la posicin 1, un grupo funcional con una energa libre estndar dehidrlisis muy alta, de-49.4kJ/mol. Esta enzima requiere tambin una coenzima, del NAD, para

aceptar los electrones del sustrato que se est oxidando.


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Reaccin 7: primera fosforilacin a nivel de sustrato

El 1,3-bisfosfoglicerato dado su elevado potencial de transferencia de grupo tiene unaclara tendencia a transferir su grupo acil-fosfato al ADP, con la consiguiente formacinde ATP. Esta reaccin de fosforilacin a nivel de sustrato la cataliza fosfoglicerato

quinasa.En este punto el rendimiento neto del ATP en la ruta glicoltica es de 0 recurdese quese han invertido 2 ATP por mol de glucosa para generar 2 moles de triosa fosfato. Lareaccin que se muestra aqu genera una ATP de triosa fosfato o 2 ATP por mol deglucosa. A ruta en conjunto pasa a ser exergnica en las 3 reacciones restantes. Ellocomporta una activacin del fosfato restante, que en el 3-fosfoglicerato (3PG), tiene

un potencial de transferencia de fosfato relativamente bajo.


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Reaccin 8: preparacin para la sntesis del siguiente compuesto de energa elevada

La activacin del 3-fosfoglicerato se inicia con una isomerizacin catalizada por lafosfoglicerato mutasa. La enzima transfiere el fosfato de la posicin 3 a la posicin 2 delsustrato para dar 2-fosfoglicerato. Para esta reaccin se requiere Mg.

La reaccin es ligeramente endergnica en condiciones estndar. De nuevo laconcentracin intracelular de 3-fosfoglicerato es alta en comparacin con la de 2-fosfogicerato (2PG), por lo que in vivo la reaccin se produce hacia la derecha sindificultad. La enzima contiene un residuo de fosfohistidina en el lugar activo. En el primerpaso de la reaccin se transfiere el fosfato desde la enzima al sustrato para formar unintermediario el 2,3-bisfosoglicerato. La ruptura del intermediario unido a la enzima

regenera la enzima fosforilada y forma el producto, que se libera.


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Reaccin 9: sntesis del segundo compuesto de energa elevada

Catalizada por la enolasa, genera otra compuesto de energa sper elevada, elFosfoenol piruvato (PEP), que participa en la segunda fosforilacin a nivel de sustratode la glucolisis.La reaccin consiste en una deshidratacin simple o una eliminacin , , y el cambiode energa libre global es pequeo. Sin embargo su efecto consiste en aumentarenormemente la energa libre de hidrlisis del enlace, que pasa de -15.6kJ/mol para el2-fosfoglireacto a -61.9kJ/mol para el Fosfoenol piruvato. El carbono dos delFosfoenol piruvato est bloqueado en la configuracin enol desfavorecida, que

representa la gran inestabilidad termodinmica del enol piruvato es la responsableprincipal de la gran energa libre negativa del Fosfoenol piruvato.

Reaccin 10 segunda fosforilacin a nivel de sustrato


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Reaccin 10: segunda fosforilacin a nivel de sustrato

En la ltima reaccin catalizada por la piruvato quinasa el Fosfoenol piruvato transfieresu grupo fosforilo al ADP entra fosforilacin a nivel de sustrato.Observarse que la denominacin que se le da a la enzima corresponde a la que tendra sila reaccin, fuera a la izquierda a pesar de que es fuertemente exergnica hacia laderecha. Muchas enzimas se denominaron antes de que se identificara la funcin o ladireccin de la catlisis intracelular.La enzima requiere Mg y K. A pesar de que la reaccin implica la sntesis endergnicade ATP, la reaccin global es fuertemente exergnica ya que, la tautomerizacinespontaneo del producto, el enol piruvato hacia la forma ceto muy favorecidaproporciona un fuerte impulso termodinmico hacia adelante.


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Sntesis de

purinas y

pirimidinas


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El conjunto de reacciones para sntesis de purinas necesita de altoconsumo de ATP.

Las etapas de formacin de purinas comprenden:

a) Condensacin de ribosa -5-fosfato para dar fosforribosilpirofosfato (PRPP).

b) Incorporacin del grupo amino del cido glutmico al PRPP yliberacin de pirofosfato.

c) Incorporacin de glicina y otras sustancias hasta obtenernucletidos de purina

PURINAS


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El sitio principal de la sntesis de purina est en el hgado. La sntesisde los nucletidos de purina comienza con el PRPP (fosforibosilpirofosfato) y conduce al primer nucletido completamenteformado, inosina-5'-monofosfato (IMP).


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Enzima nombres:1. glutamina phosphoribosylpyrophosphate amidotransferase

2. glycinamide ribotide sintasa

3. glycinamide ribotide transformylase

4. formylglycinamide sintasa

5. aminoimidazole ribotide sintasa

6. aminoimidazole ribotide carboxilasa

7. succinylaminoimidazolecarboxamide ribotide sintasa

8. adenylosuccinate liasa

9. aminoimidazole carboxamida ribotide transformylase

10. IMP cyclohydrolase

El IMP t t d ifi i l bi t i d i


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El IMP representa un punto de ramificacin para la biosntesis de purina,porque puede ser convertido en AMP o GMP a travs de dos distintas vasde reaccin. La va que conduce a AMP requiere energa en forma de GTP;aquella que lleva a GMP requiere energa en forma de ATP. La utilizacinde GTP en la va a la sntesis de AMP permite que la clula controle las

proporciones de AMP y de GMP para que sean aproximadamenteequivalentes.


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1.-Los pasos esenciales limitantes en la biosntesis depurina ocurren en los dos primeros pasos de la va. Lasntesis de PRPP por la PRPP sintetasa es inhibida por los

nucletidos de purina 5' (predominantemente AMP yGMP). Los efectos combinados de esos dos nucletidosson mucho mayores, la inhibicin es mxima cuando selogra la concentracin correcta de los nucletidos deadenina y guanina.

REGULACION DE SNTESIS DE PURINAS


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2.- La reaccin de amidotransferasa catalizada por la PRPPamidotranferasa, tambin se inhibe alostricamente por launin con el ATP, ADP y AMP en un sitio inhibitorio y por launin de GTP, GDT y GMP en otro. Al contrario la actividad dela enzima es estimulada por PRPP.

3.- Adicionalmente, la biosntesis de purina es regulada en lasvas de ramificacin de IMP a AMP y a GMP. La acumulacindel exceso de ATP conduce a la sntesis acelerada de GMP, y elexceso de GTP conduce a la sntesis acelerada de AMP.


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La sntesis de las pirimidinas es menos compleja que la de las

purinas, puesto que la base es mucho ms simple. La primerabase terminada se deriva a partir de una mol de glutamina, unamol de ATP y una mol de CO2 (que forman carbamoil fosfato) yuna mol de aspartato. Una mol adicional de glutamina y ATPson requeridas en la conversin de UTP a CTP.

El carbamoil fosfato usado para la sntesis del nucletido depirimidina se deriva de la glutamina y del bicarbonato, dentrodel citosol.

SNTESIS DE PIRIMIDINAS


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El carbamoil fosfato es entonces condensado con el aspartato enuna reaccin catalizada por la enzima limitante de la biosntesisdel nucletido de pirimidina, la aspartato transcarbamoilasa(ATCasa).


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Enzima nombres:1. aspartato transcarbamoylase, ATCase2.

carbamoil aspartato deshidratasis3. dihidroorotato deshidrogenasa4. orotato phosphoribosyltransferase5. orotidine-5'-fosfato carboxilasa


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El UMP es fosforilado dos veces para producir UTP (el ATPes el donante de fosfato). La primera fosforilacin escatalizada por la uridilato cinasa y el segundo por la

nuclesido difosfato cinasa que ubicuita. Finalmente elUTP es aminado por la accin de la CTP sintasa,generando CTP.


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Bibliografa

http://themedicalbiochemistrypage.org/spanish/nucleotide-metabolism-sp.html

Christopher K. Mathews , Kensal E. VanHolde, Kevin G. Ahern, Bioqumica, EditorialPearson, 3era Edicin, Madrid, 2002 pgs.501-514.

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