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BOLILLA 9 INTEGRACION METABOLICA • • • • • Papel del ATP. Requerimientos de poder reductor. Compartimentalización enzimática. Homeostasis de la glucosa Niveles enzimáticos. Centros de control de las principales vías metabólicas: glicólisis, ciclo de Krebs, vía pentosa, gluconeogénesis, metabolismo del glucógeno, metabolismo de ácidos grasos. • 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 ayunoalimentación. NUTRICION-METABOLISMO ALIMENTO NUTRICION CELULAR MACROMOLECULAS DIGESTION ABSORCION METABOLISMO BIOSINTESIS Y DEGRADACION Nutrientes Contenedores de Energía Carbohidratos Lípidos Proteínas VIAS CATABOLICAS (Degradación oxidativa) NAD+ NADP+ FAD ADP+HPO42- Macromoléculas Celulares Polisacáridos Lípidos Proteínas Ácidos Nucleicos Productos finales carentes de Energía CO2 H2O NH3 NADH NADPH Energía Química FADH2 ATP Moléculas Precursoras VIAS ANABOLICAS (Síntesis reductora) Monosacáridos Ácidos grasos Aminoácidos Bases nitrogenadas RUTAS METABOLICAS Colesterol AcetilCoA Catabolismo convergente Acetoacetil-CoA Acidos Grasos Anabolismo Divergente VIAS METABOLICAS ENZIMAS ENERGIA ATP VITAMINAS MINERALES PODER REDUCTOR NADPH PAPEL REGULADOR DEL ATP Glucógeno Glucosa-6-P Grasas Proteínas Acetil-CoA Acidos Nucleicos Purinas y Pirimidinas Aminoácidos NH3 C.Urea CICLO DE KREBS Transporte activo Contracción Muscular Acidos Nucleicos ATP + Vías que consumen energía (Biosíntesis) - Procesos generadores de energía (Degradación) Ejemplifique en cada caso de que manera el ATP actúa como regulador • Vía Glicolítica • Ciclo de Krebs • Desaminación oxidativa de aminoácidos • Biosíntesis de nucleótidos púricos PODER REDUCTOR-NADPH SE SINTETIZA EN VIA PENTOSAS Y EN REACCION DE LA ENZIMA MALICA • BIOSINTESIS • • • • • •ACIDOS GRASOS SATURADOS E INSATURADOS •COLESTEROL •HORMONAS ESTEROIDEAS •NUCLEOTIDOS MANTENER REDUCIDO EL GLUTATION REDUCCION DE COENZIMAS: BH4 GLUTAMATO DESHIDROGENASA DEGRADACION DEL HEMO:HEMOOXIGENASA CITOCROMO P450 EN MICROSOMAS 2) El NADPH es un agente reductor importante utilizado en rutas anabólicas. • a) Ejemplifique con reacciones de 3 vías metabólicas diferentes donde se utilice este compuesto • b) Esquematice reacciones donde se reponga NADPH a partir de la forma oxidada • c) Indique la importancia de ese compuesto en reacciones de detoxificación. (recuerde la importancia del citocromo P450) COMPARTIMENTALIZACION Citosol Glicólisis Metabolismo del glucógeno 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 En el metabolismo de los lípidos (Biosíntesis y Degradación) la compartimentalización de ambos procesos permite su regulación. Explique Intermediarios de Vías metabólicas sintetizados en mitocondrias pueden regular vías metabólicas que tienen lugar en citosol. Ejemplifique HOMEOSTASIS DE LA GLUCOSA LOS NIVELES DE GLUCOSA EN SANGRE SON ESTABLES Glucemia en ayunas, sangre venosa (70-110 mg/dl) PERIODO POSPRANDIAL MAXIMA GLUCEMIA 2-3 h NIVEL NORMAL 30´- 1 h después Sistema regulatorio integrado por hormonas Asegura suministro permanente a los tejidos (SNC ppl/) PARA EL MANTENIMIENTO DEL NIVEL NORMAL DE GLUCOSA INDIQUE: PROCESOS HIPERGLUCEMIANTES PROCESOS HIPOGLUCEMIANTES LNDIQUE SOBRE QUE VIAS METABÓLICAS INTERVIENEN IAS HORMONAS PARA MANTENER LA HOMEOSTASIS DE GLUCOSA INSULINA • GLUCAGON • ADRENALINA • GLUCOCORTICOIDES (CORTISOL) REGULACION DEL METABOLISMO Ez. Alostéricas INMEDIATA Modif. Covalente HORMONAS MEDIATA Conc.de Enzimas CITOSOL COMPARTIMENTALIZACION MEMB.MITOC.INTERNA CPLEJOS. MULTIEZ. Regulación de Enzimas Alostericas • Metabolismo de Hidratos de Carbono • Metabolismo de Lípidos • Metabolismo de Aminoácidos • Metabolismo de Nucleótidos Regulación Covalente • Metabolismo de Hidratos de Carbono • Metabolismo de Lípidos Regulación a nivel de la Transcripcion ó de la Traducción • Metabolismo de Hidratos de Carbono Glucoquinasa, Glucógeno sintasa, Enzimas de las reacciones irreversibles de la vía glicolítica y enzimas específicas de la gluconeogénesis • Metabolismo de Lípidos: Acetil-CoA carboxilasa , HMG-CoA reductasa, Enzima biosíntesis ácido graso y de NADPH • Metabolismo de Aminoácidos: Enzimas del Ciclo de la Urea La síntesis de Glucosa 6-fosfato se considera una encrucijada metabólica, su destino depende de las necesidades de la célula • . ¿Cuáles serían los destinos de la misma en un estado de buena nutrición? • Célula en división celular • Glándula mamaria lactante QUE VIAS METABOLICAS ESTAN ACTIVAS EN LAS SIGUIENTES SITUACIONES??? Cuando se están consumiendo alimentos ricos en hidratos de carbono Durante una carrera de 100 m? Durante una maratón? Diferencia metabólica en el hígado y músculo en situación de “ataque o huída”: Durante una situación de “ataque o de huída” la adrenalina pone en marcha la degradación de glucógeno en el hígado, corazón y músculo esquelético. El producto final de la degradación del glucógeno en el hígado es la glucosa. En cambio, el producto final en el músculo esquelético es el piruvato. a)- ¿ Por qué se observan diferentes productos de degradación del glucógeno en los dos tejidos? b)- ¿ Cuál es la ventaja para el organismo en una situación de “ataque o huída” de tener estas rutas específicas para la degradación del glucógeno? PROCEDENCIAS DEL PIRUVATO • VIA GLICOLITICA • AMINOACIDOS Procedencia de la Acetil-CoA Hidratos de Carbono Aminoácidos PIRUVATO ACETIL-CoA b-Oxidación de ácidos grasos Cuerpos cetónicos Esquema General de la movilización de Triglicéridos en el Tejido Adiposo TRIACILGLICERIDOS Lipasas GLICEROL + AC. GRASOS HIGADO Gluconeogénesis HIGADO, MUSCULO, ETC NADH FADH2 Glicólisis Cadena Respiratoria ATP b-oxidación Acetil- CoA C.Krebs ACIDOS GRASOS DE NUMERO IMPAR DE ATOMOS DE CARBONO • Que beneficios tiene la utilización de ácidos grasos de número impar frente a los de número par de átomos de carbonos. • Que vitamina es necesaria para que puedan degradarse los últimos tres carbonos. Síntesis y degradación de trigliceridos en TEJIDO ADIPOSO Glucosa (sangre) VLDL y Quilomicrones (Del hígado) (dieta) Glucosa Glicerol-3-P Acidos grasos Acil-CoA TRIGLICERIDOS Glicerol Acidos grasos Glicerol HIGADO Tejidos extrahepáticos Complejos ác. grasoalbúmina Tejido adiposo: El tejido adiposo tiene un metabolismo dinámico, llevando a cabo biosíntesis de triglicéridos en periodos de prevalencia de sustratos y degradando los mismos en situación de ayuno. Con respecto al proceso de degradación explique: • Cuál ó cuales son los estímulos que puede recibir el tejido adiposo para activar la enzima clave para la lipólisis • ¿Que productos se liberan a sangre y cual/cuales son su/sus destinos? • ¿Enumere situaciones metabólicas: fisiológicas ó patológicas que activen este proceso Metabolismo de los monosacaridos en el Hígado Glucosa y fructosa DIETA Glucógeno Glucosa-6-P Glucogenolisis V. Glicolítica Vía Pentosas Glucosa en Sangre PIRUVATO Síntesis de Acidos grasos Acetil-CoA C. de Krebs Metabolismo de los Acidos Grasos en el HÍGADO Lipoproteínas plasmáticas DIETA E s Lipidos hepaticos t e Acidos grasos r i f b-oxidación NADH, HMG-CoA Acidos grasos (unidos Albúmina) llegan de la sangre FADH2 ACETIL-CoA CO2 Colesterol Cuerpos cetónicos Ciclo Krebs ATP, H2O Metabolismo de los Aminoácidos en el Hígado Nucleótidos Hormonas Porfirinas Proteinas hepáticas Aminoácidos Aminoácidos en el hígado DIETA Proteínas plasmáticas Proteínas tisulares Aminoácidos en sangre Aminoácidos DEGRADACION Proteínas C. NH3 Urea musculares CETONICOS Glucógeno PIRUVATO Glucosa en músculo CICLO KREBS Lipidos Acidos grasos Acetil-CoA ATP Metabolismo en el Músculo Actividad intensa Glucogeno muscular Lactato Actividad ligera o reposo Acidos grasos Cuerpos cetonicos Glucosa en sangre ADP+Pi ATP CO2 Fosfocreatina ATP Creatina Actividad intensa - CICLO DE CORI - CICLO GLU-ALA Contracción muscular Glicólisis Fuentes de energía en Cerebro AYUNO, DIABETES Cuerpos cetónicos CO2 Glucosa ADP+Pi Dieta normal ATP - Transporte electrogénico por la Na+ K+ ATPasa - Metabolismo celular ESTADOS METABOLICOS CICLO AYUNO-ALIMENTACION Estado Curso temporal POSPRANDIAL AYUNO 0 – 4 hs 4 – 12 hs Principales combustibles usados La mayoría de los tejidos utilizan 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 rotura de glucogeno hepático 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.
