BOLILLA 9INTEGRACION 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 ayuno-

alimentación.

NUTRICION-METABOLISMO

ALIMENTO

NUTRICION CELULAR

BIOSINTESIS Y DEGRADACION

DIGESTIONDIGESTION

ABSORCIONABSORCION

MACROMOLECULAS

METABOLISMO

Moléculas Precursoras

MonosacáridosÁcidos grasosAminoácidos

Bases nitrogenadas

Macromoléculas Celulares

PolisacáridosLípidos

ProteínasÁcidos Nucleicos

VIAS ANABOLICAS(Síntesis reductora)

Nutrientes Contenedores

de Energía

CarbohidratosLípidos

Proteínas

VIAS CATABOLICAS (Degradación oxidativa)

Productos finales

carentes de Energía

CO2

H2ONH3

NADHNADPHFADH2

ATP

Energía Química

NAD+

NADP+

FADADP+HPO4

2-

RUTAS METABOLICAS

Acetil-CoA

Catabolismo convergente

Anabolismo Divergente

Acetoacetil-CoA

Colesterol

Acidos Grasos

VITAMINAS MINERALES

ENZIMAS ENERGIA

ATP

VIAS METABOLICAS

PODER REDUCTOR

NADPH

PAPEL REGULADOR DEL ATP

Glucógeno Grasas Proteínas Acidos Nucleicos

Glucosa-6-P Acetil-CoA AminoácidosPurinas yPirimidinas

ATP

NH3

CICLODE KREBS

C.Urea

+

-

Vías que consumen energía (Biosíntesis)

Procesos generadores de energía (Degradación)

Transporte activo

Acidos Nucleicos

Contracción Muscular

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

• BIOSINTESIS

• MANTENER REDUCIDO EL GLUTATION• REDUCCION DE COENZIMAS: BH4

• GLUTAMATO DESHIDROGENASA• DEGRADACION DEL HEMO:HEMOOXIGENASA• CITOCROMO P450 EN MICROSOMAS

•ACIDOS GRASOS SATURADOS E INSATURADOS•COLESTEROL•HORMONAS ESTEROIDEAS•NUCLEOTIDOS

SE SINTETIZA EN VIA PENTOSAS Y EN REACCION DE LA ENZIMA MALICA

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

CitosolGlicólisis Metabolismo del glucógenoVía de las pentosas fosfato Síntesis de ácidos grasos Matriz mitocondrial

Ciclo del ácido cítricoFosforilación oxidativa -oxidación de los ácidos grasos Formación de cuerpos cetónicos

Interrelación entre ambos compartimientos GluconeogénesisSíntesis 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

30´- 1 h después

NIVEL NORMAL

2-3 h

Sistema regulatorio integrado por hormonas

Asegura suministro permanente a los tejidos (SNC ppl/)

PARA EL MANTENIMIENTO DEL NIVEL NORMAL DE GLUCOSA INDIQUE:

PROCESOS HIPER- GLUCEMIANTES

PROCESOS HIPO- GLUCEMIANTES

LNDIQUE SOBRE QUE VIAS METABÓLICAS INTERVIENEN IAS HORMONAS PARA MANTENER

LA HOMEOSTASIS DE GLUCOSA

• GLUCAGON

• ADRENALINA

• GLUCOCORTICOIDES (CORTISOL)

INSULINA

REGULACION DEL METABOLISMO

INMEDIATA

MEDIATA

Ez. Alostéricas

Modif. Covalente

Conc.de EnzimasHORMONAS

COMPARTIMENTALIZACION

CITOSOL

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

ACETIL-CoA

AminoácidosPIRUVATO

-Oxidación de ácidos grasos

Cuerpos cetónicos

Hidratos de Carbono

TRIACILGLICERIDOS

GLICEROL + AC. GRASOS

Lipasas

HIGADO HIGADO, MUSCULO, ETC

Gluconeogénesis Glicólisis

Acetil- CoA

NADH FADH2

Cadena Respiratoria

ATP C.Krebs

Esquema General de la movilización de Triglicéridos en el Tejido Adiposo

-oxidación

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 (Del hígado)

VLDL(Del hígado)

Glucosa Acidos grasos

Glicerol-3-P Acil-CoA

TRIGLICERIDOS

Glicerol Acidos grasos

GlicerolComplejos ác. graso-albúmina

HIGADO

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-6-P

Glucosa y fructosa

DIETA

V. Glicolítica

PIRUVATO

Acetil-CoA C. de Krebs

Glucosa en Sangre

Vía Pentosas

Glucógeno

Glucogenolisis

Síntesis de Acidos grasos

Ciclo Krebs

Metabolismo de los Acidos Grasos en el HÍGADO

Lipoproteínasplasmáticas

Acidos grasos (unidos Albúmina) llegan de la sangre

NADH, FADH2-oxidación

ACETIL-CoA

ATP, H2O

CO2

Lipidos hepaticos

Acidos grasos

HMG-CoA

DIETA

Esteri f

Colesterol Cuerpos cetónicos

Metabolismo de los Aminoácidos en el Hígado

Proteinas hepáticas

Nucleótidos Hormonas Porfirinas

Proteínas plasmáticas

Aminoácidos en el hígado Aminoácidos

en sangre

Proteínas tisulares

NH3 Urea

Glucógeno en músculo Glucosa

Acidos grasosLipidos

ATP

DEGRADACION

PIRUVATO

Acetil-CoA

CICLO KREBS

Aminoácidos

DIETA

Aminoácidos Proteínas musculares

Metabolismo en el Músculo

Glucogenomuscular Lactato

Acidos grasosCuerpos cetonicosGlucosa en sangre

ADP+Pi ATP

Contracciónmuscular

Fosfocreatina

Creatina

Actividad intensa

ATP

Glicólisis >>>C.Krebs

- CICLO DE CORI

- CICLO GLU-ALA

Actividad intensa

Actividad ligera o reposo

CO2

Fuentes de energía en Cerebro

Cuerpos cetónicos CO2

Glucosa

ADP+Pi ATP

- Transporte electrogénico por la Na+ K+ ATPasa- Metabolismo celular

Dieta normal

AYUNO, DIABETES

ESTADOS METABOLICOS CICLO AYUNO-ALIMENTACION

Estado Curso temporal

POSPRANDIAL

Principales combustibles usados

Control Hormonal

0 – 4 hs La mayoría de los tejidos utilizan GLUCOSA captación glucosa por

tejidos periféricos glucógeno,TG,sintesis proteínas

AYUNO

INANICION (a)

CEREBRO:GLUCOSA yalgunos C.CETÓNICOS

MUSCULO: AC. GRASOS.y algunos C.CETONICOS

INANICION (b)

CEREBRO:utiliza >C.CETONICOS< GLUCOSA

MUSCULO: solo AC. GRASOS

Se estimula la rotura de glucogeno hepático y TG

Hidrólisis TG y Cetogenesis

4 – 12 hs

12 hs – 16 días

> 16 días

CEREBRO:GLUCOSA

MUSCULOHIGADO

ACIDOS GRASOS

INSULINA

GLUCAGON Y ADREN.

GLUCAGON Y ADREN.

Rotura de proteína muscular(aminoácidos p/gluconeogenesis

CORTISOL

GLUCAGON Y ADREN.