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INTRODUCCIÓN al
METABOLISMO
INTERMEDIARIO
Prof. Luis A. Videla
A.
Actividad metabólica celular:
• catabolismo y anabolismo
• eje catabólico básico
• anfibolismo, anaplerosis y vías metabólicas
B.
Regulación metabólica: actividad versus concentración de enzima
• [S] fisiológico y Km
• cambios conformacionales
• modificación covalente reversible
C.
Organización de sistemas enzimáticos
Energía
MANTENCIÓN
RE
FE
I
D
C
O
PR
E
R
DU
I
CC
M
CI
E
R
N
I
AC
CI
ÓN
ACTIVIDAD
METABÓLICA
CELULAR
TO
IEN
ÓN
MUERTE CELULAR
FECUNDACIÓN
EQ. DINÁMICO
EQ. TERMODINÁMICO
Tiempo
METABOLISMO INTERMEDIARIO
E1
A+B
C
C
ACTIVIDAD
METABÓLICA
CELULAR
D+E
A+B+E
E2
E3
D
CATABOLISMO
F+G
F+G
METABOLISMO ESPECIALIZADO
ANABOLISMO
Eje
Catabólico
Básico
Glucosa
Ácidos Grasos
GLUCOLISIS
PIR
Aminoácidos
AcCoA
+
OXAL
CO2
ADP + Pi
ATP
O2
CICLO DE
KREBS
(e- +
H+)
H2O
n
CRM
FOSFORILACIÓN
OXIDATIVA
Acoplamiento
Funcional
Funciones
Específicas
CATABOLISMO
COMBUSTIBLES
METABÓLICOS
•Trabajo contractil
•Trabajo eléctrico
•Transporte activo
BIOMOLÉCULAS
ATP
NADH,NADPH
PRECURSORES
PRODUCTOS
DE DESECHO
PRECURSORES
ESENCIALES
H2O
ANABOLISMO
CO2
NH3
Urea
Creatinina
Metabolismo especializado
NEURONA
PRE-SINÁPTICA
ANABOLISMO
COLINA
+
Acetil-CoA
M.I.
Colina
acetilasa
L
L
L
LLCLO
Cl Mieloperoxidasa
ACETILCOLINA
RECEPTOR
Acetilcolina
esterasa
ACCIÓN
COLINA
+
ACETATO
NEURONA
POST-SINÁPTICA
H2O
H2O2
NADP+
M.I.
NADPH
O2
Catalasa
-
O2•
SOD
H2O2
O2
NA
OX DPH
ID A
SA
O2
CATABOLISMO
ANABOLISMO
CATABOLISMO
ANFIBOLISMO
Ciclo de Krebs
Acetil-CoA
GLUCOSA
GNG
T
CIT
OXAL
ASPARTATO
T
GLUTAMATO
α-CETOGLUTARATO
O2
CO2 + H2O + (e- + H+)
H2O
CR
ATP
ANAPLEROSIS
Gluconeogénesis
LACTATO
Deshidrogenasa láctica
PIR
PEP
Glic-3P
+
Di-OH-CP
Transaminasa
ALA
FDP
Deshidrogenasa
GLICEROL
GLICEROL-3P
GlicerolQuinasa
F-6P
ATP
G-6P
Hexoquinasa
FRUCTOSA
GLUCOSA
VÍAS METABÓLICAS
1. Conformación
De
eliminación
Producto
final
E1
A
Sustrato
inicial
E2
B
E3
C
Metabolitos
intermediarios
D
De
reutilización
Metabolito
central
[G-6P, PIR,
AcCoA, Glut]
Vía-1
Vía-2
Vía-3
CO2
H2O
Urea
Creatinina
Ácido úrico
(0tros)
Lactato
Glicerol
Glucosa
G-6-fosfatasa
Ribulosa-5P
Glucosa-6-fosfato
Vía de las pentosas
(G-6P-deshidrogenasa)
Glucolisis
(FG-isomerasa)
Piruvato
Glucógeno
Glucogénesis
(FG-mutasa)
VÍAS METABÓLICAS
2. Disposición
Lineal:
A
B
C
(Glucolisis, Gluconeogénesis)
D
A
Cíclica:
D
B
(Ciclo de Krebs, Ciclo de la urea)
C
D
Ramificada: A
B
E
C
Glucógeno
Glucogenogénesis
X
Y
UDP-glucuronato
En cascada:
E1 (103)
E2
E2(activa) (103)
E3(activa) (103)
E3
X
Amplificación: 109 Y/E1
Y
(Cascada glucogenolítica o lipolítica)
3. Reversibilidad
Directa:
Indirecta:
A
E1
B
A
E1
E2
C
B
E5
E2
X
E3
E1-E2-E3: enzimas bifuncionales
D
C
E4
E3
D
E1 y E3: enzimas bifuncionales
E2-E4-E5: enzimas clave
REGULACIÓN METABÓLICA
SEÑALES
MENSAJES
INFORMACIÓN
ESTRUCTURA
1
GENÉTICOS
MANTENCIÓN
y
REGULACIÓN de
FUNCIONES
CELULARES
DNA → RNAm → ENZIMA
INTRACELULARES
• ATP, ADP, AMP
• AMPc - GMPc
SEÑALES
MENSAJEROS
BIOLÓGICOS
• NAD(P)+ - NAD(P)H
2 METABÓLICOS
• IP3 - DAG - Ca+2
• INTERMEDIARIOS
(G-6P, CITRATO, Acetil-CoA)
EXTRACELULARES
3
SOCIALES
FEROMONAS
HORMONAS
a)
b) CAMBIOS
CONFORMACIONALES
CONCENTRACIÓN de S
FISIOLÓGICA y Km
ACTIVIDAD
ENZIMÁTICA
c) MODIFICACIÓN
QUÍMICA
REVERSIBLE
Respuesta rápida
REGULACIÓN
METABÓLICA
Respuesta lenta
CONCENTRACIÓN
DE ENZIMA
EXPRESIÓN
GÉNICA
PROTEOLISIS
CONTROL del FLUJO METABÓLICO de una VÍA: ETAPA LIMITANTE
A
B
C
GLUCOLISIS
MUSCULAR
GLUCOSA
PLASMÁTICA
F-2,6-bisP (Insulina)
ADP
+
ATP
Citrato
H+
−
FFQ-1
SITIO
REGULADOR
1
2
3
ANABOLISMO
PRESENTA ESTRATEGIAS que
OPTIMIZAN su FUNCIONAMIENTO
• Anfibolismo
• Anaplerosis
• Metabolitos centrales
• Metabolitos de re-utilización
METABOLISMO
INTERMEDIARIO
CATABOLISMO
APOYA al METABOLISMO ESPECIALIZADO
PRESENTA ESTRATEGIAS que
OPTIMIZAN su REGULACIÓN
• Control de la actividad/concentración de enzimas
• Disposición de vías en cascada (amplificación)
• Reversibilidad indirecta de vías opuestas
• Sistemas multienzimáticos organizados
• Compartamentalización de procesos