Download descargar documento

Bolilla 8:
Integración metabólica
Homeostasia de la glucosa.
Papel del ATP.
Requerimientos de poder reductor.
Compartimentalización y Niveles enzimáticos.
Centros de control de las principales vías metabólicas.
Conexiones claves: glucosa-6-fosfato, piruvato y acetil
coenzima A.
Perfil metabólico de los órganos más importantes:
cerebro, músculo, tejido adiposo, hígado.
Adaptación metabólica al ayuno prolongado.
Ciclo ayuno-alimentación.
Metabolismo hepático entre estados de buena nutrición
e inanición.
• EL METABOLISMO POSEE UNA ESTRUCTURA COHERENTE Y
CON ASPECTOS COMUNES, AÚN CON LA GRAN CANTIDAD DE
REACCIONES QUE SE PRODUCEN EN LOS ORGANISMOS VIVOS.
• GRAN NUMERO DE REACCIONES  POCAS CLASES DE
REACCIONES  CON MECANISMOS DE REGULACION
SIMILARES
• LAS VIAS METABÓLICAS ESTAN INTERRELACIONADAS
ASEGURANDO ASÍ UN COMPORTAMIENTO FUNCIONAL,
UNITARIO DEL ORGANISMO.
• COMPUESTOS DE MUY DISTINTO ORIGEN Y NATURALEZA
PUEDEN LLEGAR A FORMAR LOS MISMOS METABOLITOS Y
ALCANZAR IGUAL DESTINO.
• TAMBIEN A PARTIR DEL MISMO COMPUESTO PUEDEN
ORIGINARSE SUSTANCIAS MUY DIVERSAS.
• PARA QUE TODO FUNCIONE ARMÓNICAMENTE
 EL ORGANISMO POSEE DISPOSITIVOS DE CONTROL
 ASI SE ASEGURA QUE EL FLUJO METABÓLICO SE
REALICE EN LA DIRECCIÓN Y CANTIDAD ADECUADA
 ESTO ES LO QUE SE DENOMINA  REGULACIÓN
METABÓLICA
• LA ESTRATEGIA BÁSICA DEL METABOLISMO ES OBTENER:
 ENERGÍA Y PODER REDUCTOR DESDE EL ENTORNO
 LOS PRECURSORES FUNDAMENTALES PARA LA
BIOSÍNTESIS DE SUS MACROMOLÉCULAS
«EL ATP ES LA UNIDAD BIOLÓGICA
UNIVERSAL DE ENERGÍA»
EL GRAN POTENCIAL PARA TRANSFERIR ENLACES
FOSFATO DE ALTA ENERGÍA
CAPACITA AL ATP PARA SER UTILIZADO PARA
DISTINTOS TIPOS DE ENERGÍA:
- CONTRACCIÓN MUSCULAR
- TRANSPORTE ACTIVO
-AMPLIFICACION DE SEÑALES
- BIOSÍNTESIS
PAPEL REGULADOR DEL ATP
SE GENERA POR LA OXIDACIÓN DE COMBUSTIBLES
Glucógeno
Glucosa-6-P
Grasas
Proteínas
Ácidos Grasos
Acidos Nucleicos
Aminoácidos
Purinas y
Pirimidinas
NH3
Ciclo Urea
Acetil-CoA
CICLO
DE KREBS
ATP
+
Vías que consumen energía
(Biosíntesis)
-
Procesos generadores de energía
(Degradación)
• NADH Y FADH2
transfieren su poder
reductor a la
cadena respiratoria,
para finalmente dar
ATP por
fosforilación
oxidativa
• LA GLICÓLISIS
ANAERÓBICA
genera solamente
ATP
• NADPH es el
principal dador de
electrones para las
BIOSÍNTESIS
reductoras
• La VÍA DE LAS
PENTOSAS
suministra el
NADPH necesario
LAS BIOMOLÉCULAS SE CONTRUYEN A PARTIR DE UNA SERIE RELATIVAMENTE
PEQUEÑA DE PRECURSORES
LAS VIAS METABÓLICAS QUE GENERAN ATP Y NADPH PRODUCEN TAMBIEN
PRECURSORES PARA LA BIOSÍNTESIS DE MOLÉCULAS MAS COMPLEJAS.
POR EJEMPLO:
FOSFATO DE DIHIDROXIACETONA  GLICÓLISIS  GLICEROL  TG
SUCCINIL.COA  CK  PORFIRINAS (HEM)
R-5P + NADPH  NUCLEÓTIDOS
LAS VIAS BIOSINTÉTICAS Y DEGRADATIVAS SON CASI SIEMPRE DIFERENTES 
SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN 
ACIDOS GRASOS
GLUCÓGENO
ESTO POSIBILITA QUE AMBOS MECANISMOS SEAN TERMODINÁMICAMENTE
FAVORABLES.
UNA BIOSÍNTESIS SE HACE EXERGÓNICA CUANDO SE ACOPLA LA HIDRÓLISIS DE
ATP
PIRUVATO  GLUCOSA  GLUCONEOGÉNESIS  +++ CONSUMO DE ATP
GLUCOSA  PIRUVATO  GLUCÓLISIS  ---- CONSUMO DE ATP
REGULACION METABOLICA
[SUSTRATO]
ACTIVIDAD
(RÁPIDO)
ENZIMAS ALOSTERICAS
MODIFICACION
COVALENTE
REGULACION DE
ENZIMAS
VELOCIDAD DE SINTESIS
LOS NIVELES
DE ENZIMAS
(LENTO)
• TRANSCRIPCION
•TRADUCCION
VELOCIDAD DE DEGRADACION
CITOSOL
COMPARTIMENTALIZACION
MITOCONDRIA
ESPECIALIZACIONES METABÓLICAS
DE LOS ÓRGANOS
INTEGRACION METABOLICA
Citosol
Glicólisis
Vía de las pentosas fosfato
Síntesis de ácidos grasos
Matriz mitocondrial
Ciclo del ácido cítrico
Fosforilación oxidativa
b-oxidación de los ácidos grasos
Formación de cuerpos cetónicos
Interrelación entre ambos compartimientos
Gluconeogénesis
Síntesis de la urea
ENCRUCIJADAS METABOLICAS
• GLUCOSA-6-P
• PIRUVATO
• ACETIL-CoA
GLUCONEOGENESIS
GLUCOSA
Hígado
GLUCOGENOLISIS
GLUCOSA-6-FOSFATO
SANGUINEA
GLUCOGENOGENESIS
VIA DE LAS PENTOSAS
VIA GLICOLITICA
Destinos de PIRUVATO y de ACETIL-CoA
Otros monosacáridos
Glucosa-6-fosfato
Lactato
PIRUVATO
C.K.
Oxalacetato
Alanina
CO2
CO
2
3-Hidroxi-3metil-glutarilCoA
(HMG-CoA)
Colesterol
Biosíntesis
Acidos grasos
ACETIL-CoA
Degradación
Ciclo
Krebs
Cuerpos
cetónicos
CO2
Aminoácidos
cetogénicos
Aac glucogénicos
Alanina
Transaminación
Lactato
VIA FINAL COMÚN
Aac cetogénicos
CONVERGENCIA
METABÓLICA
PERFILES METABÓLICOS DE LOS ÓRGANOS MAS IMPORTANTES
- CADA TEJIDO Y CADA ÓRGANO TIENE UNA FUNCIÓN
ESPECIALIZADA QUE SE PONE DE MANIFIESTO EN SU
ACTIVIDAD METABÓLICA.
- TEJIDO MUSCULAR  UTILIZA ENERGÍA METABÓLICA PARA
PRODUCIR MOVIMIENTO.
- TEJIDO ADIPOSO  ALMACENA Y LIBERA GRASAS  USADAS
COMO COMBUSTIBLE
- CEREBRO  BOMBEA IONES PARA PRODUCIR SEÑALES
ELÉCTRICAS.
- HÍGADO  PAPEL CENTRAL  PROCESA Y DISTRIBUYE
METABOLITOS A LOS OTROS ÓRGANOS A TRAVÉS DE LA
SANGRE.
Metabolismo de los monosacaridos en el
Hígado
Glucógeno
Glucosa
DIETA
Glucosa-6-P
R.Pentosas
Glucogenolisis
V. Glicolítica
Glucosa en
Sangre
PIRUVATO
Síntesis de
Acidos grasos
Acetil-CoA
C. de Krebs
Metabolismo de los Ácidos Grasos en el
HÍGADO
E
s
t
e
r
i
f
DIETA
Lipidos hepaticos
Acidos grasos
b-oxidación
CO2
Colesterol
Acidos grasos
libres en la sangre
NADH, FADH2
ACETIL-CoA
HMG-CoA
Cuerpos
cetónicos
Lipoproteínas
plasmáticas
Ciclo del
acido citrico
ATP
H2O
Metabolismo de los Aminoácidos en el Hígado
Nucleótidos
Hormonas
Porfirinas
Proteinas hepáticas
Aminoácidos
DIETA
Lipidos
Proteínas
tisulares
Aminoácidos
en el hígado
Aminoácidos
Proteínas
musculares
Glucógeno en
el músculo
Proteínas
plasmáticas
Aminoácidos
en sangre
DEGRADACION
NH3
Glucosa
Acidos
grasos
Urea
PIRUVATO
CICLO KREBS
Acetil-CoA
ATP
Metabolismo en el Músculo
Actividad intensa
Actividad ligera
o reposo
Glucogeno
muscular
Lactato
Acidos grasos
Cuerpos cetonicos
Glucosa en sangre
CO2
Fosfocreatina
ATP
Combustibles
Creatina
ADP+Pi
ATP
Actividad intensa
- CICLO DE CORI
- CICLO GLU-ALA
Contracción
muscular
Glicólisis >>>C.Krebs
Fuentes de energía en Cerebro
Ayuno prolongado
CO2
Cuerpos cetónicos
En estado de
reposo utiliza el
60% de la glucosa
total consumida
por el organismo.
120g de Glu/día
Glucosa
ADP+Pi
ATP
Dieta normal
- Transporte electrónico
Por la Na+ K+ ATPasa
- Metabolismo celular
Los AG no
atraviesan la
barrera
hematoencefálica,
circulan por
sangre unidos a
albúmina  no
sirven de
combustible.
Síntesis y degradación de triglicéridos en
TEJIDO ADIPOSO
Glucosa
(Del hígado)
El nivel de
glucosa en
las
células
adiposas es
el factor
que
determina
la
liberación
de AG al
plasma
VLDL
(Del hígado)
GLUCOSA
Glucosa
Acidos grasos
GLICEROL-3-P
Glicerol3-fosfato
Acil-CoA
grasos
TRIGLICERIDOS
Glicerol
Glicerol
TRIGLICERIDOS
Acidos grasos
HIGADO
Complejos ácido graso-albúmina
PERFILES METABÓLICOS DE LOS ÓRGANOS MÁS IMPORTANTES
ESTADOS DE HOMEOSTASIA DE LA GLUCOSA
Estado
Curso temporal
POSTPRANDIAL
AYUNO
0 – 4 hs
4 – 12 hs
Principales
combustibles usados
La mayoría de los tejidos
utiliza GLUCOSA
12 hs – 16 días
INSULINA
captación glucosa por
tejidos periféricos
glucógeno,TG,sintesis proteínas
CEREBRO: GLUCOSA
GLUCAGON Y ADREN.
MUSCULO
HIGADO
INANICION (a)
Control Hormonal
ACIDOS
GRASOS
CEREBRO: GLUCOSA y
algunos C.CETÓNICOS
MUSCULO: AC. GRASOS.
y algunos C.CETONICOS
Se estimula la
glucogenolisis hepática y
TG
GLUCAGON Y ADREN.
Hidrólisis TG y Cetogenesis
CORTISOL
Rotura de proteína muscular
(aminoácidos p/gluconeogenesis
CEREBRO:utiliza >C.CETONICOS
< GLUCOSA
INANICION (b)
> 16 días
MUSCULO: solo AC. GRASOS
GLUCAGON Y ADREN.
Utilización de combustibles en estado de nutrición
Cinética de combustibles en ayuno temprano
Almacenamiento,
movilización y
uso de
combustibles
en distintos
tejidos y en
diferentes
situaciones