Integración delmetabolismo

Estrategias importantes del catabolismo

1. El ATP es la unidad biológica universal deenergía. La hidrólisis del ATP cambia el cociente de equilibriopor un factor de 108. La secuencia de reaccionestermodinámicas desfavorable puede resultar muy favorable sise acopla a la hidrólisis de un número suficiente de moléculasde ATP.

2. El ATP se genera por la degradación demoléculas combustibles como la glucosa, losácidos grasos y los aminoácidos. Acetil-CoA, ciclo delácido cítrico, NADH, FADH2, cadena respiratoria, O2, bombeode protones, síntesis de ATP, fosforilación oxidante.

Estrategias importantes del catabolismo

3. El NADPH es el principal donador de electronesen la biosíntesis reductora. Vía de las pentosas fosfato,enzima málica.

4. Las biomoléculas se construyen a partir de unaserie pequeña de precursores. Las vías metabólicascentrales tienen el doble papel catabólico y anabólico.

5. Las vías biosintéticas y de degradación casisiempre son diferentes. Contribuye en gran medida alcontrol del metabolismo.

Mecanismos frecuentes en la regulaciónmetabólica

1. Interacciones alostéricas. El flujo de moléculas en lamayoría de las vías metabólicas está determinadoprincipalmente por la cantidad y actividad de ciertas enzimas yno por la cantidad de sustrato disponible. Etapa limitante ocomprometida de una vía metabólica.

2. Modificación covalente. Las modificacionescovalentes usualmente duran más tiempo (segundos aminutos) que las interacciones alostéricas reversibles(milisegundos a segundos).

Mecanismos frecuentes en la regulaciónmetabólica

3. Niveles de enzimas. Las velocidades de síntesis ydegradación de algunas enzimas regulatorias está sujeta afactores hormonales.

4. Compartamentalización. Regulación del flujo através de la membrana interna mitocondrial.

5. Especialización metabólica de los órganos.Los órganos tienen funciones metabólicas específicas.

Síntesis de aminoácidos y nucleótidos

Degradación de aminoácidos

Principales vías y puntos de control

1. Glicólisis. Regeneración del NAD+. Propósitos yecuación de la vía. Fosfofructocinasa-1, F2,6BP.

2. Ciclo del ácido cítrico y fosforilación oxidante.Control respiratorio, citrato sintasa, isocitrato deshidrogenasay -cetoglutarato deshidrogenasa. Piruvato deshidrogenasa.Vía anfibólica.

3. Vía de las pentosas fosfato. Propósito de la vía.Fase oxidante y no oxidante.

Inhibidores:ATP (3)NADH (3)Acetil-CoA (1)Succinil-CoA (2)Citrato (1)

Estimuladores:NaD+ (1)CoA (1)AMP (1)Ca2+ (3)ADP (2)

E1 E1

↑ ATP

Principales vías y puntos de control

4. Gluconeogénesis. Precursores. Piruvato carboxilasa.Regulación recíproca. F2,6BP.

5. Síntesis y degradación del glucógeno.Regulación coordinada por una cascada de amplificaciónhormonal.

6. Síntesis y degradación de ácidos grasos.Acetil-CoA carboxilasa, malonil-CoA, carnitina aciltransferasa I.

↓ [glucosa] en sangre

↑ secreción de glucagon

↑ Actividad adenilato ciclasa↑ [AMPc]

↑Actividad Proteína cinasa A (PKA)

↑ FBPasa-2 e inactivación de PFK-2

↓ [F2,6 BP]

↓ PFK-1 y ↑ FBPasa-1

↑Gluconeogénesis ↓Glicólisis

Origen y destino de moléculasclave

• Glucosa 6-fosfato

• Piruvato

• Acetil-CoA

Perfiles metabólicos• Cerebro: Dependencia de glucosa (120 g/día. 420

kcal). GLUT3, KM = 1.6 mM. Almacenes decombustible. Cuerpos cetónicos.

• Músculo esquelético: Glucosa, ácidos grasos ycuerpos cetónicos. Glucógeno (1,200 kcal). En elmúsculo en reposo el perfil es diferente, usapreferentemente ácidos grasos. Fosfocreatina.

• Músculo cardíaco: Funciona casi exclusivamenteen condiciones aeróbicas. No tiene glucógeno. Elprincipal combustible son los ácidos grasos. Puedeusar también cuerpos cetónicos y lactato.

Perfiles metabólicos• Tejido adiposo: Los 15 kg (135,000 kcal) de TG

constituyen un gran depósito de combustible. En elhígado los ácidos grasos se esterifican con glicerolfosfato y forman TG, que se transportan al tejidoadiposo en las VLDL. La células del tejido adiposonecesitan glucosa para sintetizar TG.

• Riñón: El responsable de la homeostasis de loslíquidos y fluidos corporales. El plasma sanguíneose filtra 60 veces cada día. Diferentes compuestos(glucosa, aa) y el agua se reabsorben. Constituyeel 0.5% de la masa corporal y consume 10% deloxígeno. NaK ATPasa. Gluconeogénesis.

Perfiles metabólicos• Hígado: Su actividad es esencial para suministrar

combustibles al cerebro, músculo y otros órganosperiféricos. CHOS, glucosa 6-fosfato: demandainterna de energía, glucógeno, acetil-CoA, ácidosgrasos, colesterol y sales biliares. Vía de laspentosas fosfato, liberación de glucosa.Metabolismo de lípidos (síntesis o degradación deácidos grasos) y aminoácidos (síntesis deproteínas). Usa cetoácidos para suplir susnecesidades energéticas.

Cambios metabólicos durante ayuno

↑Secreción de glucagon (señala el estado de ayuno).↑ liberación de glucosa hepática.

Los niveles de glucosa se mantienen >80 mg/dL por:1) Movilización de glucógeno y la liberación de

glucosa por el hígado.2) Liberación de AG del tejido adiposo.3) Cambio de combustible utilizado por el músculo e

hígado, de glucosa a ácidos grasos. Fuentes decarbono para GN: glicerol y aa de proteínas.

Adaptaciones metabólicas al ayunoprolongado

1a. Prioridad: suministrar glucosa a lostejidos que dependen por completo de ella.

2a. Prioridad: Preservar las proteínas.Cambio de combustible utilizado (deglucosa a AG y cuerpos cetónicos).