Rutas Metablicas

BIOQUMICA

QU ES UNA RUTA METABLICA?Sucesin de reacciones qumicas que conducen de un sustrato (donde acta la enzima) inicial a uno o varios productos finales, a travs de una serie de metabolitos intermediarios. Su conjunto da lugar al metabolismo. Sustrato Aa Metabolito Bb Metabolito Cc Producto Dd

Metabolismo

Conjunto de reacciones bioqumicas y procesos fsico-qumicos que ocurren en fsicouna clula y en el organismo.

Rutas Catablicas Anablicas Anfiblicas

Catabolismo

Anabolismo

DIFERENTES RUTASCatablicas

Rutas oxidantes; se libera energa y poder reductor y a la vez se sintetiza ATP. La gluclisis y la beta-oxidacin. Rutas reductoras en las que se consume energa (ATP) y poder reductor. Gluconeognesis y el ciclo de Calvin. Rutas mixtas, catablicas y anablicas, Ciclo de Krebs, que genera energa y poder reductor, y precursores para la biosntesis, ciclo de la urea.Anabolismo y catabolismo son simultneos y a veces sin lmites precisos y requieren de enzimas para poderse llevar a cabo.

Anablicas

Anfiblicas

FACTORES QUE AFECTAN A LA VELOCIDAD DE REACCIN DE LAS RUTAS

MUY IMPORTANTE: EL ATPAdenosn Trifosfato (ATP)Molcula utilizada por todos los organismos vivos para proporcionar energa en las reacciones qumicas. Es uno de los cuatro monmeros utilizados en la sntesis de ARN celular. Es una coenzima de transferencia de grupos fosfato que se enlaza de manera no-covalente a las enzimas noquinasas (co-sustrato). (co-

Las reservas de ATP en el organismo no exceden de unos pocos segundos de consumo. El ATP se produce de forma continua, pero cualquier proceso que bloquee su produccin provoca la muerte rpida.

Debido a la presencia de enlaces ricos en energa (fosfatos), esta molcula se utiliza en los seres vivos para proporcionar la energa que se consume en las reacciones qumicas degradndose a ADP.

DE ATP A ADP: EL INTERCAMBIO DE ENERGA

ALGUNAS MOLCULAS DEL METABOLISMO

Estas molculas se utilizan reducir y oxidar sustancias qumicas en las clulas.

CATABOLISMOParte destructiva del metabolismo. Forma molculas sencillas a partir de molculas ms complejas.

Catabolismo Cuando se destruyen macromolculas se obtiene energa. Pueden producir energa en forma de ATP.

ESQUEMA GENERAL CATABOLISMOGluclisis Fermentacin Respiracin Ciclo de los cidos tricarboxlicos Catabolismo de Lpidos Catabolismo de protidos Catabolismo de aminocidos

CATABOLISMO

GLUCOLISISProceso catablico que parte de la Glucosa-6-Fosfato (G6P) y finaliza en el GlucosaPiruvato. Piruvato. El piruvato pasar al Ciclo de Krebs, como parte de la respiracin aerbica. G6P puede obtenerse fosfatando glucgeno o almidn con ATP.

En puntos clave hay enzimas alostricas.

Consume

molculas de T

En su fase inicial de activacin que c sume energ en f rma e T . Va e la al ( luc sa f sfatada). El piruvato es el inicio de varias rutas anablicas

La siguiente fase es de rendimiento energtico. De -> piruvato

DIAGRAMA GLUCLISIS

CMO SUCEDE TERMODINMICAMENTE?

RESPIRACINConjunto de reacciones bioqumicas que ocurre en la mayora de las clulas, en las que el cido pirvico producido por la gluclisis se desdobla a dixido de carbono y agua y se producen hasta 38 molculas de ATP.

Es un proceso bsico dentro de la nutricin celular. En las clulas eucariotas la respiracin se realiza en las mitocondrias y ocurre en tres etapas

Oxidacin del cido pirvico.

Ciclo de los cidos tricarboxlicos (ciclo de Krebs)

Cadena respiratoria y fosforilacin oxidativa del ADP a ATP.

OXIDACIN DEL CIDO PIRVICOEs el lazo entre la gluclisis y el ciclo de Krebs.

Es un complejo de reacciones catalizado por el piruvato deshidrogenasa localizado en la matriz mitocondrial.

El piruvato se difunde hasta la matriz de la mitocondria, cruzando ambas membranas.

Cada cido pirvico reacciona con la coenzima A, desdoblndose en CO2 y un grupo acetilo de dos carbonos que se une inmediatamente a la coenzima A formando acetil coenzima A que entrar al ciclo de Krebs.

CADENA RESPIRATORIA

GLUCOLISIS Y ACIDO LCTICOHay una utilizacin de la glucosa que se encuentra en el citoplasma de la clula muscular, bien libre o almacenada en forma de glucgeno. No hay una utilizacin del oxgeno en esta serie de reacciones qumicas, en las que partiendo de la glucosa se llegan a formar 2 molculas de cido pirvico y energa (ATP).

Cuando las necesidades energticas son bajas, se produce una continuidad entre los procesos anaerbico lctico y aerbico, de forma que la mayor parte del cido pirvico que se produce entra en la va aerbica.

La capacidad de metabolizar molculas de glucosa a cido pirvico es mucho mayor que la capacidad de metabolizar cido pirvico a travs del metabolismo aerbico que tiene lugar en el interior de la mitocondria (ciclo de Krebs).

GLUCOLISIS Y CIDO LCTICOCuando la necesidad de obtener energa para la contraccin muscular es elevada aumenta de forma importante la utilizacin de la glucosa por la va anaerbica y hay un aumento significativo en la formacin de cido pirvico. pirvico.

Como consecuencia de ello hay una sobreproduccin de cido pirvico y este exceso de cido pirvico es convertido en cido lctico.

CIDO LCTICO A NIVEL INTRACELULARNeutralizacin

El cido lctico es neutralizado, principalmente debido al bicarbonato, al fosfato y a las proteinas intramusculares.

Energa aerbica

Parece que puede haber una entrada de Lactato en la mitocondria y de esta forma ser un combustible de la cadena respiratoria.

Cuando disminuye el pH intracelular (debido al aumento de cido lctico), hay un bloqueo enzimtico, principalmente de la fosfofructoquinasa, con lo que la Bloqueo de la gluclisis anaerbica deja de tener lugar. gluclisis

CIDO LCTICO A NIVEL EXTRACELULAREl exceso de cido lctico que se va generando en la clula muscular y que no puede ser neutralizado, sale al espacio extracelular gracias a la actuacin del transportador MCT1.

El cido lctico es reducido a lactato y sale al espacio intersticial.

El lactato a travs del espacio intersticial alcanza la sangre, siendo de esta forma distribuido de forma rpida a todo el organismo.Lactato circulante en la sangre, es captado por diferentes clulas -principalmente musculares-, que son capaces de convertirlo en piruvato y de esta forma entra en el ciclo de Krebs para convertirse en una fuente de energa aerbica.

El cido lctico es producido por las fibras musculares que se activan al alcanzar altas intensidades de trabajo, por lo que fibras oxidativas que forman parte del msculo metabolizan parte del lactato producido.

ESQUEMA CIDO LCTICO

GLUCOGENOLISIS

GlucogenlisisProceso catablico llevado a cabo en el citosol que consiste en la remocin de un monmero de glucosa de un glucgeno mediante fosforlisis para producirglucosa 1 fosfato, que despus se convertir en glucosa 6 fosfato. Es antagnica de la glucognesis, estimulada por el glucagon en el hgado, epinefrina y adrenalina en el msculo e inhibida por la insulina. Requiere un grupo especfico de enzimas citosolticas: la glucgeno fosforilasa que segmenta secuencialmente los enlaces glucosdicos, la enzima desramificadora, que hidroliza los enlaces 1,6 del glucgeno.

GLUCOGENLISIS

B-OXIDACIN

-oxidacinProceso catablico de los cidos grasos en el cual sufren remocin mediante la oxidacin de un par de Cada paso comporta cuatro reacciones: tomos de carbono La ruta es cclica, cada sucesivamente en cada Oxidacin por FAD paso termina con la ciclo del proceso, hasta que Hidratacin formacin de una acil-CoA el cido graso se acortada en dos carbonos. Oxidacin por NAD+ descomponga por completo en forma de molculas acilTilisis CoA, oxidados en la mitocondria para formar ATP.

B-OXIDACIN

REACCIONES DE LA B-OXIDACINReaccin 1: Deshidrogenacin inicial. Reaccin catalizada por una acil-CoA deshidrogenasa. acil Reaccin ligada a la formacin de FAD. Formacin de enoil CoA y un doble enlace entre los carbonos 2 y 3

Reacciones 2: Hidratacin. Hidratacin del doble enlace en una reaccin catalizada por la enoil CoA hidratasa. hidratasa. Se genera la formacin de -hidroxiacil CoA. CoA.

REACCIONES DE LA B-OXIDACINReaccin 3: Deshidrogenacin. Deshidrogenacin. Reaccin catalizada por 3-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa. 3-hidroxiacil Convierte el grupo hidroxilo del carbono 3 en un grupo ceto. ceto. Generacin de NADH y cetoacil-CoA cetoacil-

Reacciones 4: Escisin o Tilisis. Tilisis. Escinsin del cetoacil CoA en una reaccin catalizada por la tiolasa. tiolasa. Formacin de acetil- CoA y acil -CoA, acortado este ltimo en dos tomos de acetilCoA, carbono.

TABLA RESUMEN REACCIONES BOXIDACIN

CETOGNESIS Es el proceso metablico por el cual se forman en el hgado los cuerpos cetnicos (acetoacetato, acetona y betahidroxibutirato) por la oxidacin ( -oxidacin) metablica de los cidos grasos. Se estimula esta ruta cuando se produce una mala utilizacin deficitaria de los hidratos de carbono. La cetognesis se produce fundamentalmente en el hgado, debido a las elevadas concentraciones de HMG-CoA sintasa en tejido. Los cuerpos cetnicos se transportan desde el hgado a los tejidos, donde el cetoacetato y el hidroxibutirato pueden reconvertirse de nuevo en acetil-CoA para la generacin de energa.

ANABOLISMOParte constructiva del metabolismo. Se forman molculas complejas a partir de molculas ms sencillas.

Anabolismo Requiere aporte de energa en forma de ATP generado del catabolismo. Biosntesis enzimtica de los componentes moleculares de las clulas.

ESQUEMA GENERAL ANABOLISMO

Fotosntesis (plantas) Quimiosntesis Sntesis de aminocidos Sntesis de glcidos Sntesis de lpidos Sntesis de nucleticos Gluconeognesis

SNTESIS DE AMINOCIDOSEl hgado es el sitio principal de metabolismo del nitrgeno en el cuerpo

Aspartato tambin puede derivarse de asparragina a travs de la accin de asparaginasa. La importancia asparaginasa. de aspartato como precursor de ornitina para el ciclo de la urea es se describe en el metabolismo de nitrgeno .

El glutamato es sintetizado a partir de su distribuido ampliamente -ceto cido precursor por una simple transaminacin. transaminacin. Como se seala en el metabolismo de nitrgeno, el glutamato dehidrogenasa desempea un papel central en la homeostasis global de nitrgeno. nitrgeno.

SNTESIS AMINOCIDOSEl ciclo de la glucosa-alanina se glucosautiliza sobre para eliminar el nitrgeno al mismo tiempo que reabastece su suministro de energa. La oxidacin de la glucosa produce piruvato que puede experimentar transaminacin a alanina. alanina. Esta reaccin es catalizada por la alanina transaminasa, ALT (la ALT se llamaba glutamato piruvato transaminasa srica, SGPT). Dentro del hgado la alanina se convierte de nuevo a piruvato que es entonces una fuente de tomos de carbono para la gluconeognesis. La glucosa recin formada puede entonces entrar a la sangre para ser entregada de nuevo al msculo. El grupo amino transportado desde el msculo al hgado en forma de alanina es convertido a urea en el ciclo de la urea y es excretado.

El azufre para la sntesis de la cistena viene del aminocido esencial metionina. Una condensacin de metionina. ATP y metionina catalizados por la metionina adenosiltransferasa produce S-adenosilmetionina (SAM o AdoMet). AdoMet).

CICLO DE LA UREACorresponde a la va metablica usada para eliminar los desechos nitrogenados del organismo. Los diversos compuestos pueden entrar por casi cualquier parte del ciclo, y el producto final de desecho es la urea.

La mayora del ciclo de la urea es citosolico, pero la ornitina transcarboxilasa es intramitocondrial. En el ciclo principal, el nitrgeno entra por medio del amonio (NH4) y mediante la Carbomil-P sintetasa forma Carboamil-P NH3. Este compuesto se une a la ornitina y mediante la ornitina trans carboxilasa forma Citrulina, luego argininasuccinato al unirse un aspartato (via la argininasuccinato sintetasa). Este ltimo compuesto se descompone en fumarato y arginina. Esta se degrada en Urea, la cual se elimina a los riones y en ornitina, para reiniciar el ciclo.

SNTESIS DE LPIDOSLa va de sntesis de los cidos grasos ocurre en el citoplasma, mientras que su oxidacin sucede en la mitocondria. La sntesis de las grasas involucra la oxidacin de NADPH.

La acetil-CoA en la sntesis de la grasa esta temporalmente unida al complejo enzimtico como malonil-CoA. La enzima que cataliza esta reaccin, la acetil.Coa carboxilasa (ACC), es el sitio ms importante de la regulacin de la sntesis de cidos grasos. Como otras enzimas que transfieren CO2 a sustratos, la ACC requiere como co-factor a la biotina.

SNTESIS DE TRIACILGLICRIDOS

GLUCONEOGNESISEn lo organismos es imprescindible asegurar los niveles adecuados de glucosa. Es fundamental la Gluconeognesis porque sintetiza glucosa a partir de: cido lctico, aminocidos o algn metabolito del ciclo de Krebs.

Ocurre en el hgado y en parte en el rin

No es exactamente inversa a la gluclisis. Algunas enzimas son glucolticas y gluconeognicas pero la Gluconeognesis posee enzimas especficas.

ENZIMAS GLUCONEOGNICASFosfoenolpiruvato-carboxiquinasa (PEPCK). En condiciones de ayuno los niveles de esta enzima aumentan y disminuye en estados ricos en glcidos. Fructosa 1,6 bisfosfatasa. Cataliza la formacin de fructosa 6 fosfato a partir de fructosa 1,6 bisfosfato. Glucosa 6 fosfatasa. Cataliza glucosa a partir de glucosa 6 fosfato.

GLUCONEOGNESIS

BALANCE DE ENERGA2 cido pirvico + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 6 H2O 2GDP + 6Pi + 2NAD + 2H+ Glucosa + 4ADP +

La sntesis de glucosa es costosa para la clula en un sentido energtico. Se consumen seis grupos fosfato de energa elevada (4 ATP). 2 GTP. 2 NADH (como si fueran 5 ATP)

Piruvirato

Si la gluclisis pudiera actuar en sentido inverso, 2 NADH el gasto de energa sera 2 ATP mucho menor:

ANFIBOLISMO: CICLO DE KREBS

Ciclo de KrebsForma parte de la respiracin celular en todas las clulas aerbicas. Es parte de la va catablica que realiza la oxidacin de glcidos, cidos grasos y aminocidos hasta producir CO2, liberando energa en forma utilizable (poder reductor y GTP). Proporciona precursores para muchas biomolculas, como ciertos aminocidos.

DETALLES DEL CICLO DE KREBS

La mayora de las vas catablicas y anablicas convergen en el ciclo de Krebs.

El rendimiento de un ciclo es (por cada molcula de piruvato): 1 GTP, 3 NADH, 1 FADH2, 2CO2.

Cada NADH, cuando se oxida en la cadena respiratoria, originar 2,5 molculas de ATP mientras que el FADH2 dar lugar a 1,5 ATP.

El ciclo de Krebs siempre es seguido por la fosforilacin oxidativa.

El ciclo de Krebs no utiliza directamente O2, pero lo requiere al estar acoplado a la fosforilacin oxidativa.

Muchas de las enzimas del ciclo de Krebs son reguladas por unin alostrica del ATP, que es un producto de la va y un indicador del nivel energtico de la clula.

EN RESUMEN: METABOLISMO CELULAR

CONCLUSIONESCatabolismo y anabolismo sumamente importantes para la vida. ATP alto contenido energtico. Gluclisis y gluconeognesis complejas y convergen en el ciclo de Krebs. Ciclo de Krebs eslabn para muchas rutas metablicas. Energa para la clula.

REFERENCIAS

http://www.muscleblog.com.ar/anabolismo-y-catabolismo/ http://www.monografias.com/trabajos10/vasanab/vasanab.shtml http://es.wikipedia.org/wiki/Ruta_metablica http://www.educa.madrid.org/web/ies.rayuela.mostoles/deptos/dbi ogeo/recursos/Apuntes/ApuntesBioBach2/4FisioCelular/Metabolismo.htm#I442Nut http://www.coenzima.com/adenosina_trifosfato_atp http://www.biolaster.com/rendimiento_deportivo/utilidad_acido_lact ico http://themedicalbiochemistrypage.org/spanish/lipid-synthesissp.html http://themedicalbiochemistrypage.org/spanish/amino-acidmetabolism-sp.html