INTEGRACIÓN METABÓLICA

METABOLISMOS ESTUDIADOSMETABOLISMOS ESTUDIADOS

INTERCONEXIONES INTERCONEXIONES COMPARTIMIENTOS ESTANCOSCOMPARTIMIENTOS ESTANCOS

CAMINOS CAMINOS COMUNESCOMUNESCAMINOS CAMINOS COMUNESCOMUNES

METABOLISMOINTERMEDIO

CON FLUJO DE METABOLITOS

REGULADO

Las tres Las tres grandes grandes

encrucijadas encrucijadas metabólicasmetabólicas

ATPATP G6PG6P

ATP o esqueletos para biosíntesisATP o esqueletos para biosíntesis

NADPH o PP (flexible) NADPH o PP (flexible)

ENCRUCIJADASENCRUCIJADAS

Glc-6-PGlc-6-P PiruvatoPiruvatoGLUCÓLISIS GLUCÓLISIS Glc LIBREGlc LIBREGLUCOGENOGÉNESISGLUCOGENOGÉNESISPENTOSAS- PATOPENTOSAS- PATO

Acetil-CoAAcetil-CoAOxalacetatoOxalacetatoGluconeogénesisGluconeogénesisLactatoLactatoAlaninaAlanina

Acetil-coAAcetil-coA

• Síntesis de proteínas, T3 y T4, Síntesis de proteínas, T3 y T4, catecolaminas (Dopamina, Nadr, catecolaminas (Dopamina, Nadr, Adr), de melanina, de fenolesAdr), de melanina, de fenoles

• Oxid.total a CO2, H2O y EOxid.total a CO2, H2O y E• Form. de Glc y CCet.Form. de Glc y CCet.

TirosinaTirosina• Síntesis de proteínas, creatina, Síntesis de proteínas, creatina,

glutatión, hemo, purinas.glutatión, hemo, purinas.• Conjug. c/ács. BiliaresConjug. c/ács. Biliares• Form.Ác.hipúrico, formilo, Form.Ác.hipúrico, formilo,

piruvatopiruvato• Conversión en serinaConversión en serina• TransaminaciónTransaminación

• KrebsKrebs• Síntesis de AGSíntesis de AG• Síntesis de colesterolSíntesis de colesterol• Síntesis de Cpos CetónicSíntesis de Cpos Cetónic• AcetilacionesAcetilaciones

GlicinaGlicina

FUNCIÓN ARMÓNICA

CANTIDADES ADECUADAS DE METABOLITOS

SE CONFORMAN SE CONFORMAN REDES METABÓLICASREDES METABÓLICAS

MECANISMOS DE MECANISMOS DE REGULACIÓNREGULACIÓN

MECANISMOS DE REGULACIÓN

1 – [S] y [P]2 – [ENZIMAS] (Todas las de la vía)3 – CONTROL DEL NIVEL DE ACTIVIDAD DE LAS ENZIMAS

A.A. Modulación de Enzs preexistentesModulación de Enzs preexistentes

B.B. Aumento o disminución del N° de Aumento o disminución del N° de moléculas de la Enzmoléculas de la Enz

A.A.Modulación de Enzs preexistentesModulación de Enzs preexistentes• [S] si es = o < a su K[S] si es = o < a su KMM

• Metabolitos regulatorios (efectores alostéricos + ó -)Metabolitos regulatorios (efectores alostéricos + ó -)• Modificaciones covalentes (fosforilaciones)Modificaciones covalentes (fosforilaciones)

B. B. Aumento o disminución del N° de moléculas de la Aumento o disminución del N° de moléculas de la EnzEnz

• Síntesis de proteínas (transcripción, traducción)Síntesis de proteínas (transcripción, traducción)• Degradación de proteínas (vida media)Degradación de proteínas (vida media)

Control a nivel de ENZIMAS

GENERALIDADES S/MECANISMOS DE REGULACIÓN

A.A. ETAPAS LIMITANTES p/flujo de metabolitosETAPAS LIMITANTES p/flujo de metabolitos

B.B. 11rasras Etapas, Bifurcaciones, Reaccs. fuertemente Etapas, Bifurcaciones, Reaccs. fuertemente desplazadas en 1 sentidodesplazadas en 1 sentido

C.C. Retroalimentación (“feedback”) s/Enzs Retroalimentación (“feedback”) s/Enzs “Clave”“Clave”

D.D. Existencia de Isoenzimas Existencia de Isoenzimas c/diferentes c/diferentes propiedades catalíticas y localizaciones celularespropiedades catalíticas y localizaciones celulares

Experiencias en SISTEMAS COMPLEJOS muestran que el comportamiento global Experiencias en SISTEMAS COMPLEJOS muestran que el comportamiento global de la vía depende de la contribución de todas las reacciones.de la vía depende de la contribución de todas las reacciones.

EJEMPLOS DE INTERCONEXIONES

La mayoría de los mamíferos no pueden transformar lípidos en Glucidos.Tanto los lípidos como los Glucidos cuando se oxidan proporcionan Acetil CoA pero los Glucidos requieren menos energía que los lípidos para oxidarse.

Excepción Excepción

      

3.) Opción de Utilización de Substrato

El sustrato de nutrientes se puede utilizar para una variedad de necesidades orgánicas

Sitios de acción Sitios de acción de:de:

1 = Insulina1 = Insulina

2= Glucagón2= Glucagón

3= Adrenalina3= Adrenalina

4= 4= GlucocorticoidesGlucocorticoides

5= STH5= STH

11

1

2

1

2

3

4

5

1

2

3

4

5

Integración metabólica en estado post-

absortivo

Integración metabólica en estado post-

absortivo

Integración metabólica en el ayunoIntegración metabólica en el ayuno

La caída del cociente insulina/glucagón cociente insulina/glucagón dirige el metabolismo celular de órganos y tejidos, y su perfecta interconexión e integración, asegurando el suministro

continuo de glucosa al cerebro.En ayuno, sólo pequeña parte del

acetilCoAacetilCoA de la b-oxidación entra en el ciclo del ácido cítrico para su completa

oxidación. El destino principal es la formación hepática de CCetónicosformación hepática de CCetónicos que se

liberan a sangre y se captan en tejidos p/producir energía.

Integración metabólica en

estado de realimentación

Integración metabólica en

estado de realimentación

Metabolismo en músculo esquelético

Músculo esquelético en animal alimentado

Músculo esquelético durante el ayunoLos números indican vías importantes en metabolismo de grasas o proteínas

Metabolismo en tejido adiposo

Tejido adiposo en animal alimentado

Tejido adiposo durante el ayunoLos números indican vías importantes en metabolismo de grasas o proteínas

Metabolismo hepático Metabolismo hepático durante el ayuno.durante el ayuno.

Metabolismo hepático en Metabolismo hepático en el animal alimentadoel animal alimentado

Metabolismo del cerebro en Metabolismo del cerebro en animal alimentadoanimal alimentado

Metabolismo del cerebro Metabolismo del cerebro durante el ayunodurante el ayuno

Relaciones metabólicas entre tejidos y órganos en el animal alimentado

Relaciones metabólicas entre tejidos y órganos en el animal alimentado

Relaciones metabolicas entre tejidos y órganos en el ayuno

Relaciones metabolicas entre tejidos y órganos en el ayuno

CEREBRO: Transp. Iones para mantener el potencial CEREBRO: Transp. Iones para mantener el potencial de membrana; de membrana;

Sistema de recepción de estímulos de interior y Sistema de recepción de estímulos de interior y exterior y envía señales a los otros órganos.exterior y envía señales a los otros órganos.

SISTEMA LINFÁTICO : lleva lípidos desde SISTEMA LINFÁTICO : lleva lípidos desde el intestino al hígadoel intestino al hígado

SISTEMA LINFÁTICO : lleva lípidos desde SISTEMA LINFÁTICO : lleva lípidos desde el intestino al hígadoel intestino al hígado

TEJIDO ADIPOSO: sintetiza, TEJIDO ADIPOSO: sintetiza, almacena y moviliza TAGalmacena y moviliza TAG

TEJIDO ADIPOSO: sintetiza, TEJIDO ADIPOSO: sintetiza, almacena y moviliza TAGalmacena y moviliza TAG

MÚSCULO ESQUELÉTICO: Usa ATP para MÚSCULO ESQUELÉTICO: Usa ATP para realizar trabajo mecánicorealizar trabajo mecánico

MÚSCULO ESQUELÉTICO: Usa ATP para MÚSCULO ESQUELÉTICO: Usa ATP para realizar trabajo mecánicorealizar trabajo mecánico

PANCREAS: secreta insulina y glucagón en PANCREAS: secreta insulina y glucagón en respuesta a cambios en la glucemiarespuesta a cambios en la glucemia

HÍGADO: procesa, glúcidos, proteínas de la dieta. HÍGADO: procesa, glúcidos, proteínas de la dieta. Sintetiza y distribuye lípidos, Ccetónicos y glucosa Sintetiza y distribuye lípidos, Ccetónicos y glucosa

para otros tejidos. Convierte el exceso de N en Ureapara otros tejidos. Convierte el exceso de N en Urea

VENA PORTA: lleva NUTRIENTES desde el VENA PORTA: lleva NUTRIENTES desde el intestino al hígadointestino al hígado

VENA PORTA: lleva NUTRIENTES desde el VENA PORTA: lleva NUTRIENTES desde el intestino al hígadointestino al hígado

INTESTINO DELGADO: absorbe nutrientes de la INTESTINO DELGADO: absorbe nutrientes de la dieta, los mueve a la sangre o al sistema linfáticodieta, los mueve a la sangre o al sistema linfáticoINTESTINO DELGADO: absorbe nutrientes de la INTESTINO DELGADO: absorbe nutrientes de la

dieta, los mueve a la sangre o al sistema linfáticodieta, los mueve a la sangre o al sistema linfático

Principales reguladores de las víasVía

Principales enzimas reguladoras

Activador Inhibidor Efecto hormonal Observaciones

Cíclico del Acido Citrico Citrato sintasaATP, acil-CoA de cadena larga

Regulado sobre todo pos las necesidades de ATP y, por tanto, por el suministro de NAD+

Glucolisis Fosfofructuosinasa

AMP, Fructuosa 2,6 bifosfato en hígado, fructuosa 1,6-bifosfato en el músculo

Citrato (acidos Grasos, cuerpos cetónicos), ATP, cAmp

Glucagón â Inducida por la Insulina

Oxidación del Piruvato Piruvato Deshidrogenasa CoA, NAD, ADP, piruvatoAcetil-CoA, NADH, ATP (ácidos grasos, Cuerpos cetónicos)ADP

Insulina á (en el tejido adiposo)

También importante en la regulación del acido cítrico

Piruvato Carboxilasa Acetil-CoA ADP Glucagón (?)Inducida por glucocorticoides, glucagón, cAMP, Reprimida por insulina

Fosfoenolpiruvato Carboxilasa cAMP (?)

Fructuosa 1,6 - Bisfosfatasa cAMP

AMP, Fructuosa 2,6 bifosfato en el higado,la fructuosa 1,6 bifosfato en el músculo

Glucagón

Glucogenogenesis Glucógeno SintasaFosforilasa (en el hígado) cAMP, CA2+ (en el músculo)

Insulina á, Glucagón (hígado)â, Adrenalinaâ

Induida por insulina

Glucogenólisis Fosforilasa cAMP, Ca2+ (Músculo)Insulina â, Glucagón (hígado)á, Adrenalina á

Vía del Fosfato de PentosaGlucosa - 6 - Fosfato Deshidrogenasa

NADP+ NADPH Induida por insulina

Lipogénesis Acetil-CoA Carboxilasa Citratoacil-CoA de cadena larga cAMP

Insulinaá, Glucagón (higado) â

Induida por insulina

Sintesis del colesterol HMG-CoA ReductasaColesterol, cAMP, mevalonato, ácidos biliares

Insulina á, Glucagón (hígado) â

Inhibida por ciertos fármacos; por ejemplo: Lovastatina

Gluconeogénesis

Características Principales y únicas del metabolismo de los órganos más importantes

Función Principal Vías Principales Sustratos PrincipalesProductos principales

Servicio de los demás órganos y tejidos

La mayor parte representados incluso la gluconeogenesis; oxidación β, cetogenesis; formación de lipoproteinas, formación de urea, ácido urico, ácidos biliares, sintesis de colesterol, lipogenesis *

Acidos grasos libres, glucosa (bien alimentado), lactato, glicerol, fructuosa, aminoacidos (Etanol)

Glucosa, VLDL (triacilglicerol), HDL, cuerpos cetónicos, Urea, Ácido úrico, acidos biliares, proteinas plasmáticas (Acetato)Coordinación del Sistema

nerviosoGlucólisis, metabolismo de los Aminoacidos

Glucosa, aminoacidos, cuerpos cetónicos (en inanición). En el neonato ácidos grasos poliinsaturados

Lactato

Bombeo de la sangre Vías aerobias; por ejemplo, oxidación β y el ciclo del ácido cítrico

Ácidos grasos libres, lactato, cuerpos cetónicos, triacilglicerol de VLDL y del quilomicrón, algo de glucosa

Almacenamiento y degradación del triacilglicerol

Esterificación de los ácidos y lipólisis; lipogenesis

Glucosa, Triacilglicerol de lipoproteinas

Acidos grasos libres

Contracción rápida Movimiento rápido

Contracción SostenidaMovimiento sostenido

Excresión y gluconeogenesis

Gluconeogenesis Ácidos grasos libres, lactato, glicerol

Glucosa

Transporte de O2 Glucolisis, Vía del fosfato de pentosa. Carecen de mitocondrias y, por tanto, no existe oxidación β ni ciclo del ácido cítrico

Glucosa Lactato

Glucolisis, Vías aerobias; por ejemplo, oxidación β y el ciclo del

ácido cítrico

Glucosa, Cuerpos Cetónicos, Triacilglicerol de VLDL y

quilomicrones, ácidos grasos libres

Lactato

Tejido Adiposo

Riñón

Eritrocitos

Musculo

Organo

Hígado

Encéfalo

Corazón

Tomenselo en serio….

No, en serio….