Catabolismo de Ácidos Catabolismo de Ácidos

Grasos y ProteínasGrasos y Proteínas

Prof. Italo Chiffelle G. Prof. Italo Chiffelle G.

Bioquímico, Dr.Bioquímico, Dr.

Combustiblealmacenado Tejido Gramos Kilocalorías

Reservas de combustibleen unidades de:

Glucógeno

Glucosa

Grasa

Glucógeno

Proteína

Hígado 70 280

Músculo

Fluidos corporales

Adiposo

Muscular

120

20

15.000

6.000

480

80

135.000

24.000

Reservas energéticas del hombre

* Los datos son para un sujeto normal de 70 kg de peso. Se calculaque los hidratos de carbono dan 4 kcal/g; grasas 9 kcal/g y proteínas 4 kcal/g

Las cinco fases de la homeostásis de la glucosa en el hombre

10

0

20

30

40

4 8 12 16 20 24 28 32 2 8 16 24 32 40

Exógena

GlucógenoGluconeogénesis

HORAS DÍAS

I I I I I I I V V

Glu

co

sa

uti

liza

da

(g

/h)

Origen dela GlucosaSanguínea

Tejidos queutilizan Glucosa

PrincipalCombustibledel Cerebro

Exógena

Todos

Glucosa

I

GlucógenoGluconeogénesishepática

Todos excepto elhígado. El músculo yel tejido adiposo enpequeña proporción

Glucosa

I I

GluconeogénesishepáticaGlucógeno

Todos excepto elhígado. El músculoy el tejido adiposo entre II y IV

Glucosa

I I I

Origen dela GlucosaSanguínea

Tejidos queutilizan Glucosa

PrincipalCombustibledel Cerebro

Gluconeogénesishepática y renal

Cerebro, eritrocitos,médula renal. El músculoen pequeña cantidad

Glucosa, cuerposcetónicos

Gluconeogénesishepática y renal

Cerebro en pequeñaproporción, eritrocito,médula renal

Cuerpos cetónicos,Glucosa

IV V

Fase V: Mientras las concentraciones de los cuerpos cetónicos y grasa sea elevadas, la proteólisis estará algo restringida. Después,se utilizara la proteína muscular.

Utilización de los ácidos grasos para la producción de energía

Este proceso tiene lugar principalmente en las mitocondrias yestá relacionado íntimamente con los procesos de producciónde energía a partir de azucares

β-oxidación de ácidos grasos saturados

Los ácidos grasos se oxidan mediante un mecanismo que essimilar, aunque no idéntico, al inverso del proceso de la síntesisdel palmitato. Esto es, se eliminan fragmentos bicarbonados secuencialmente, desde el extremo carboxilo del ácido despuésde pasos de deshidrogenación, hidratación y oxidación para formar un β-cetoácido que es escindido por hidrólisis.Este proceso tiene lugar con el ácido graso unido a CoA

Activación del ácido graso con la CoA: (Acil CoA sintasa)

RCOOH + ATP + CoASH RCOSCoA + AMP+ PPi + H2O

∆G°'=- 0,8 kJ/ mol

PPi + H2O 2Pi ∆G°'=- 33 kJ/ mol

Secuencia de reacciones de la β-oxidación

CH3-(CH2)n-CH2-CH2-C-SCoA + FAD =

O

CH3-(CH2)n-CH=CH-C-SCoA + FADH2=

O

Acil CoA deshidrogenasa

1°

2° CH3-(CH2)n-CH=CH-C-SCoA + H2O=

OEnoil CoA hidratasa

H

CH3-(CH2)n-CH-CH-C-SCoA=

O

-

-OH

* Se forma un doble enlace en el carbono β

αβ

3°CH3-(CH2)n-CH-CH-C-SCoA + NAD+=

O

-

-

H

OH

L-β-hidroxiacil CoA deshidrogenasa

CH3-(CH2)n-C-CH2-C-SCoA +NADH + H+=

O

=

O

4° CH3-(CH2)n-C-CH2-C-SCoA + CoASH=

O

=

OAcetil CoA aciltransferasa

CH3-(CH2)n-C-SCoA + =O

CH3-C-SCoA=

OCiclo de Krebsβ-oxidación

Rendimiento energético de la oxidación del Palmitato (C16):

Ej.: Estequiometría de la oxidación del Palmitato (C16)

Palmitoil-SCoA + 7 CoA-SH+ 7 FAD + 7 NAD+ + 7 H2O

8 Acetil-SCoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+

Reacción Producción de ATP

Activación de Palmitato a Palmitoil-SCoA - 2

Oxidación de 8 Acetil-SCoA 8x12= 96

Oxidación de 7 FADH2 7x2= 14

Oxidación de 7 NADH 7x3= 21

Resultado: Palmitato (C16) CO2 + H2O + 129 ATP

Resultado: Glucosa (C6) CO2 + H2O + 38 ATP

R-CH2-CH2-CH2-C-S-transportador =

O

R-CH2-CH=CH-C-S-transportador =

O

R-CH2-CH(OH)-CH2-C-S-transportador=

O

R-CH2-C-CH2-C-S-transportador=

O

=

O

R-CH2-C-S-transportador=

O

+ NADPH

- H2O

+ NADPH

HCO3-

Malonil-CoA

Acetil-CoA

Acetil-CoA

+ FAD

+ H2O

+ NAD+

Config.L Configuración D

Comparación entre la β-oxidación y la biosíntesis de ácidos grasos

β-oxidaciónLugar: Mitocondria

Transportador: CoAEquiv. ATP: 7FADH2 + 7NADH - 2ATP(Palmitato, C16) + 33 ATP equivalente

BiosíntesisLugar: CitoplasmaTransportador: ACPEquiv. ATP: 14NADPH + 7ATP(Palmitato) - 49 ATP equiv.

+ ATP

El Acetil-CoA como intermediario clave entre el metabolismode las grasas y el de los hidratos de carbono

Hidrato de carbono

Piruvato

Piruvato

Acetil-CoA

Acil carnitina Acil carnitina

Acil CoA

Ácidos grasos

Ciclo deKrebs

Citrato Citrato

Acetil-CoA

OxalacetatoCuerposCetónicos

Glu

có

lisisC

eto

gén

esis

Sín

tesi

s

β-oxidación

TrigliceridosGlicerol

FORMACIÓN DE LOS CUERPOS CETÓNICOS

El lugar primario de la formación de cuerpos cetónicoses el hígado y en menor grado el riñón.

Formación de acetoacetato:

CH3-C-SCoA=

O

2 HSCoA CH2-C-SCoA=O

CH3-C-=

O

+

CH2-C-SCoA=

O

CH3-C-=

O

CH2-C-SCoA=

O

CH3-C-=O

+ + H2O

CH2-C-CH2-C-SCoA-OH

HO-C-=

O

=

O

+ HSCoA

-CH3

La síntesis de cuerpos cetónicos ocurre cuando la concentración de Acetil CoA es elevada.

Acetil CoA acetiltransferasa

Hidroximetilglutaril CoA sintasa

Precursor del colesterol

CH2-C-CH2-C-SCoA-

OH

HO-C-=

O

=

O

-CH3

CH2-C-CH3HO-C-=

O

=

O

CH3-C-SCoA=O

+

Ácido acetoacético

Formación del β-hidroxibutirato y acetona:

CH2-C-CH3HO-C-=

O

=

O

+ NADH + H+ CH2-CH-CH3HO-C-=

O

-

OH

+ NAD+

Ácido β-hidroxiburico

Hidroximetilglutaril CoA liasa

β-hidroxibutirato deshidrogenasa

CH2-CH-CH3HO-C-=

O

-

OH

+ H2O CH3H3C-C-=

O

+ H2CO3

Acetona

Espontánea

UTILIZACIÓN DE LOS CUERPOS CETÓNICOS

La producción de acetoacetato y de β-hidroxibutirato es un proceso normal y continuo en el cuerpo humano. Diversos tejidos, especialmente el músculo cardíaco y el esquelético, absorben en forma activa estas sustancias utilizandolas como fuente de energía,pero el hígado es incapaz de aprovecharlos.

Acetoacetato + Succinil CoA Acetoacetil CoA + Succinato

Luego el Acetoacetil CoA es transformado en Acetil CoA, yposteriormente este es oxidado en el ciclo de Krebs

Catabolismo deCatabolismo de

ProteínasProteínas

Prof. Italo Chiffelle G. Prof. Italo Chiffelle G.

Bioquímico, Dr.Bioquímico, Dr.

Proteína dela dieta

ProteínaEndógena

CH COOH

H2N

R

C COOH

O

R

Purinas y pirimidinas,hemo, neurotransmisores

Neurotransmisores,poliaminas, etc

GLUCOSA

CO2 + H2O

Transaminación,desaminación-oxidativa

Descarboxilación-oxidativa

Gluconeogénesis

Ciclo deKrebs

CO2

[NH3 ]

Urea, glutamina

Metabolismo global de los aminoácidos proteicos

Asparragina

Aspartato

OXALACETATO

ACETOACETATO ACETOACETIL CoA ACETIL CoA

Leucina

α-CetoadipatoLisina

Fumarato

Fumarilacetoacetato

Fenilalanina

Tirosina

Hidroxiprolina

PIRUVATO

Alanina

Triptófano

Cisteína

Serina

Glicina

Treonina

α-Cetobutirato

Metionina

Propionil CoA

ValinaIsoleucina

SUCCINIL CoA

α-CETOGLUTARATO

Arginina Ornitina Prolina

Histidina

Semialdehídos del ácido γ-glutámico

Glutamato

Diagrama de flujo de la degradación oxidativa de los aminoácidos proteinógenicos según producto final.

CETOGÉNICO

GLUCOGÉNICO

* Los aminoácidos subrayados son tanto glucogénicos como cetogénicos

Oxalacetato

Fumarato

Succinato

Succinil CoA

α-Cetoglutarato

Isocitrato

Citrato

Piruvato

Acetil CoA

AlaninaCisteínaGlicinaHidroxiprolinaSerinaTreoninaTriptofano

ArgininaGlutamatoGlutaminaHistidinaProlina

IsoleucinaMetioninaValina

FenilalaninaTirosina

AsparraginaAspartato

Relación entre los aminoácidos glucogénicos y el ciclo de Krebs.

CoA

CoACO2

CoA

CO2

CoA

Aminoácidos esenciales que deben estar presente en la dieta de losmamíferos para asegurar su normal crecimiento son: Ala, Leu, Ile, Met, Phe, Trp, Lys, Arg (infantes) y His (infantes).

REACCIONES GENERALES DE LOS AMINOÁCIDOS

CH2-CH-C-OHHO-C-=

O

=

O

-NH2

CH2-CH2-CH-C-OHHO-C-=O

=

O

-NH2

+ CH2-CH2-C-C-OHHO-C-=

O=

O

=

O

CH2-C-C-OHHO-C-=

O

=

O

=

O

+

Aspartato transaminasa

Transaminación: Reacciones en las cuales los aminoácidospierden su grupo amino (-NH2), reacción que es catalizadapor las transaminasas o más correctamente aminotransferasa

α-cetoglutaratoAsp

GlutamatoOxalacetato

Siempre el α-cetoglutarato es el cetoácido aceptor del grupo amino,generandose glutamato

Desaminación oxidativa: A diferencia de la transaminación,la desaminación oxidativa da lugar a la eliminación del grupoamino en forma de amoníaco libre

Glutamato + NAD(P)+ + H2O

NH3α-cetoglutarato NAD(P)H H++++

Glutamato deshidrogenasa

NAD(P)H H++ + ½ O2 NAD(P)+ H2O+

REACCIÓN GLOBAL:

½ O2++Glutamato α-cetoglutarato NH3

Los electrones transferidos al NAD(P)H se ceden al O2 en lacadena de transporte de electrones:

Ciclo de la Alanina-glucosa

La alanina es cuantitativamente el aminoácido más importantecaptado por el hígado desde los tejidos periféricos, especialmente del músculo esquelético. La alanina constituye menos del 10% dela proteína muscular y, sin embargo, significa más del 30% del Nα-amínico que dicha fuente proporciona al hígado.

HÍGADO MÚSCULO

Glucosa Glucosa

P-enolpiruvato

Piruvato

ALANINA ALANINA

PiruvatoGlu

α-cgNH3 Urea