INTEGRACIÓN Y CONTROL DE LOS PROCESOS METABOLICOS
Papel regulador del ATP.Requerimientos de poder reductor. Compartimentalización enzimática.
Niveles enzimáticos: Enzimas inducibles.
Centros de control de la principales vías metabólicas: Glicolítica, Ciclo de Krebs, Pentosa fosfato, Gluconeogénesis,
Glucógenolisis, Glucogenogénesis, lipogénesis, lipólisis. Conexiones claves: glucosa-6-fosfato, piruvato y acetil CoA.
Perfil metabólico de los órganos más importantes: CEREBRO MÚSCULO, TEJIDO ADIPOSO, HÍGADO
Ciclo Ayuno-Alimentación: Adaptaciones metabólicas. Estado absortivo. Estado postabsortivo. Ayuno prolongado.Otras adaptaciones metabólicas (carrera corta, maratón).
• EL METABOLISMO POSEE UNA ESTRUCTURA COHERENTE Y CON ASPECTOS COMUNES, AÚN CON LA GRAN CANTIDAD DE REACCIONES QUE SE PRODUCEN EN LOS ORGANISMOS VIVOS.
• GRAN NUMERO DE REACCIONES POCAS CLASES DE REACCIONES CON MECANISMOS DE REGULACION SIMILARES
• LAS VIAS METABÓLICAS ESTAN INTERRELACIONADAS ASEGURANDO ASÍ UN COMPORTAMIENTO FUNCIONAL, UNITARIO DEL ORGANISMO.
• COMPUESTOS DE MUY DISTINTO ORIGEN Y NATURALEZA PUEDEN LLEGAR A FORMAR LOS MISMOS METABOLITOS Y ALCANZAR IGUAL DESTINO.
• TAMBIEN A PARTIR DEL MISMO COMPUESTO PUEDEN ORIGINARSE SUSTANCIAS MUY DIVERSAS.
EJEMPLO GENERAL DE CONVERGENCIA
• PARA QUE TODO FUNCIONE ARMÓNICAMENTE
EL ORGANISMO POSEE DISPOSITIVOS DE CONTROL
ASI SE ASEGURA QUE EL FLUJO METABÓLICO SE
REALICE EN LA DIRECCIÓN Y CANTIDAD ADECUADA
ESTO ES LO QUE SE DENOMINA REGULACIÓN
METABÓLICA
• LA ESTRATEGIA BÁSICA DEL METABOLISMO ES
OBTENER:
ENERGÍA Y PODER REDUCTOR DESDE EL ENTORNO
LOS PRECURSORES FUNDAMENTALES PARA LA
BIOSÍNTESIS DE SUS MACROMOLÉCULAS
«EL ATP ES LA UNIDAD BIOLÓGICA
UNIVERSAL DE ENERGÍA»
EL GRAN POTENCIAL PARA TRANSFERIR
ENLACES FOSFATO DE ALTA ENERGÍA
CAPACITA AL ATP PARA SER UTILIZADO PARA
DISTINTOS TIPOS DE ENERGÍA:
- CONTRACCIÓN MUSCULAR
- TRANSPORTE ACTIVO
-AMPLIFICACION DE SEÑALES
- BIOSÍNTESIS
PAPEL REGULADOR DEL ATPSE GENERA POR LA OXIDACIÓN DE COMBUSTIBLES
Glucógeno Grasas Proteínas Acidos Nucleicos
Glucosa-6-P Aminoácidos Purinas yPirimidinas
ATP
NH3
CICLODE KREBS
Ciclo Urea
+
-
Vías que consumen energía (Biosíntesis)
Procesos generadores de energía (Degradación)
Ácidos Grasos
Acetil-CoA
• NADH Y FADH2
transfieren su poder reductor a la cadena respiratoria, para finalmente dar ATP por fosforilación oxidativa
• LA GLICÓLISIS ANAERÓBICA genera solamente ATP
• NADPH es el principal dador de electrones para las BIOSÍNTESIS reductoras
• La VÍA DE LAS PENTOSAS suministra el NADPH necesario
LAS BIOMOLÉCULAS SE CONTRUYEN A PARTIR DE UNA SERIE
RELATIVAMENTE PEQUEÑA DE PRECURSORES
LAS VIAS METABÓLICAS QUE GENERAN ATP Y NADPH
PRODUCEN TAMBIEN PRECURSORES PARA LA BIOSÍNTESIS DE
MOLÉCULAS MAS COMPLEJAS.
POR EJEMPLO:
FOSFATO DE DIHIDROXIACETONA GLICÓLISIS GLICEROL
TG
SUCCINIL.COA CK PORFIRINAS (HEM)
R-5P + NADPH NUCLEÓTIDOS
LAS VIAS BIOSINTÉTICAS Y DEGRADATIVAS SON CASI SIEMPRE
DIFERENTES
SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN ACIDOS GRASOS
GLUCÓGENO
ESTO POSIBILITA QUE AMBOS MECANISMOS SEAN
TERMODINÁMICAMENTE FAVORABLES.
UNA BIOSÍNTESIS SE HACE EXERGÓNICA CUANDO SE ACOPLA LA
HIDRÓLISIS DE ATP
PIRUVATO GLUCOSA GLUCONEOGÉNESIS +++ CONSUMO
DE ATP
GLUCOSA PIRUVATO GLUCÓLISIS ----- CONSUMO
DE ATP
REGULACION METABOLICA
REGULACION DE ENZIMAS
COMPARTIMENTALIZACION
ACTIVIDAD
LOS NIVELES DE ENZIMAS
(LENTA)
[SUSTRATO]
MODULADORES ALOSTERICOS
MODIFICACION COVALENTE
VELOCIDAD DE SÍNTESIS
• TRANSCRIPCION
•TRADUCCION
VELOCIDAD DE DEGRADACIÓN
CITOSOL
MITOCONDRIA
ESPECIALIZACIONES METABÓLICAS DE LOS ÓRGANOS
(RÁPIDA)
INTEGRACION METABOLICA
CitosolGlicólisis Vía de las pentosas fosfato Síntesis de ácidos grasos
Matriz mitocondrialCiclo del ácido cítricoFosforilación oxidativa -oxidación de los ácidos grasos Formación de cuerpos cetónicos
Interrelación entre ambos compartimientos GluconeogénesisSíntesis de la urea
ENCRUCIJADAS METABOLICAS
• GLUCOSA-6-P
• PIRUVATO
• ACETIL-CoA
GLUCOSA-6-FOSFATO
GLUCONEOGENESIS GLUCOGENOLISIS
GLUCOGENOGENESIS
GLUCOSA
SANGUINEA
VIA DE LAS PENTOSAS
VIA GLICOLITICA
Hígado
Destinos de PIRUVATO y de ACETIL-CoA
Glucosa-6-fosfato
3-Hidroxi-3metil-glutaril-CoA
(HMG-CoA)
Oxalacetato
Colesterol Cuerpos cetónicos
PIRUVATO
Lactato
Alanina
ACETIL-CoA
CO2
Acidos grasos
CicloKrebs
Biosíntesis
Degradación
C.K. CO2
CO2
Aminoácidos cetogénicos
Otros monosacáridos
VIA FINAL COMÚN
CONVERGENCIA METABÓLICA
Transaminación Lactato
AlaninaAac glucogénicos
Aac cetogénicos
PERFILES METABÓLICOS DE LOS ÓRGANOS MAS IMPORTANTES
-CADA TEJIDO Y CADA ÓRGANO TIENE UNA FUNCIÓN ESPECIALIZADA QUE SE PONE DE MANIFIESTO EN SU ACTIVIDAD METABÓLICA.
-TEJIDO MUSCULAR UTILIZA ENERGÍA METABÓLICA PARA PRODUCIR MOVIMIENTO.
-TEJIDO ADIPOSO ALMACENA Y LIBERA GRASAS USADAS COMO COMBUSTIBLE
-CEREBRO BOMBEA IONES PARA PRODUCIR SEÑALES ELÉCTRICAS.
-HÍGADO PAPEL CENTRAL PROCESA Y DISTRIBUYE METABOLITOS A LOS OTROS ÓRGANOS A TRAVÉS DE LA SANGRE.
Metabolismo de los monosacaridos en el Hígado
Glucosa-6-PGlucosa
DIETA
V. Glicolítica
PIRUVATO
Acetil-CoA C. de Krebs
Glucosa en Sangre
R.Pentosas
Glucógeno
Glucogenolisis
Síntesis de Acidos grasos
Precursores de Glucosa lactato y alanina de músculo, glicerol del TA y aac. glucogénicos de la dieta
Regulación del metabolismo lipídico VLDL
Activación de Adenilato Ciclasa
Glucosa-6-fosfatasa
Ciclo del acido citrico
Metabolismo de los Ácidos Grasos en el HÍGADO
Lipoproteínasplasmáticas
Acidos grasos libres en la sangre
NADH, FADH2-oxidación
ACETIL-CoA
ATP + H2OCO2
Lípidos hepáticos
Acidos grasos
HMG-CoA
DIETA
Ester i f
Colesterol Cuerpos cetónicos Ayuno
Tejido Adiposo
Metabolismo de los Aminoácidos en el Hígado
Proteinas hepáticasNucleótidos Hormonas Porfirinas
Proteínas plasmáticas
Aminoácidos en el hígado
Aminoácidos
en sangre
Proteínas tisulares
NH3 UreaGlucógeno en el músculo Glucosa
Acidos grasos
Lipidos
ATP
DEGRADACION
PIRUVATO
Acetil-CoA
CICLO KREBS
AminoácidosDIETA
Aminoácidos Proteínas musculares
El hígado prefiere como combustible los cetoácidos derivados de la degradación de aac. antes que la glucosa
Metabolismo en el Músculo
Actividad ligerao reposo
Glucogenomuscular Lactato
Glucosa en sangreÁcidos grasosCuerpos cetónicos
CO2
ADP+Pi ATP
Contracciónmuscular
Fosfocreatina
Creatina
Maratón: (2hs) ATP de AG Glucagón/insulina + AG de TA ahorro de glucosa
ATP
Glicólisis anaeróbica >>> C. Krebs
- CICLO DE CORI
- CICLO GLU-ALA
Actividad intensa(Carrera 100 mts)
Combustibles
Hígado
Hígado
Combustible de reserva
Sin Glu-6-fosfatasaNo hay gluconeogénesis
Ciclo de Cori
Para sacar NH3 Para Actividad media (1000 mts) ATP de fosfosrilación oxidativa
Síntesis y degradación de triglicéridos en TEJIDO ADIPOSO
Glucosa (Del hígado)
VLDL - QM
GlucosaAcidos grasos
Glicerol-3-fosfato Acil-CoA
grasosTRIGLICERIDOS
Glicerol Acidos grasos
Glicerol Complejos ácido graso-albúminaHIGADO
GLUCOSA
GLICEROL-3-P
TRIGLICERIDOS
El nivel de glucosa en las células adiposas es el factor que determina la liberación de AG al plasma
Insulina
+ LPL- LHS
Lipólisis activada por LHS yGlucagón
Lipogénesis
Fuentes de energía en Cerebro
Cuerpos cetónicos CO2
Glucosa
ADP+Pi ATP
- Transporte electrónicoPor la Na+ K+ ATPasa- Metabolismo celular
Dieta normal
120g de Glu/día
En estado de reposo utiliza el
60% de la glucosa total consumida
por el organismo.
Los AG no atraviesan la
barrera hematoencefálica,
circulan por sangre unidos a albúmina no
sirven de combustible.
Ayuno prolongado
Combustible
PERFILES METABÓLICOS DE LOS ÓRGANOS MÁS IMPORTANTES
Adrenalina y Noradrenalina degradan glucógeno mayor actividad sobre músculo
(-)
(+)
ESTADOS DE HOMEOSTASIA DE LA GLUCOSA
Estado Curso temporal
POSTPRANDIAL
Principales combustibles usados
Control Hormonal
0 – 4 hs La mayoría de los tejidos utiliza GLUCOSA captación glucosa por
tejidos periféricos glucógeno, TG, síntesis 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 glucogenolisis hepática y TG
Hidrólisis TG y Cetogénesis
4 – 12 hs
12 hs – 16 días
> 16 días
CEREBRO: GLUCOSA
MUSCULOHIGADO
ACIDOS GRASOS
INSULINA
GLUCAGON Y ADREN.
GLUCAGON Y ADREN.
Degradación de proteína muscular(aac p/gluconeogénesis)
CORTISOL
GLUCAGON Y ADREN.
Utilización de combustibles en estado de nutrición
Cinética de combustibles en ayuno temprano
Glutaminólisis
E Glucólisis anaeróbicaATP almacenadoCreatina fosfato
Ciclo de Cori
Carreras de velocidadCorta distancia
Carreras de larga distanciaMaratónGlucagón, A y NA glucemia glucagón/ insulina
Almacenamiento,movilización yuso decombustiblesen distintostejidos y endiferentessituaciones
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