lic. nutriciÓn yanalistabiolÓgico 2014. papel del atp. requerimientos de poder reductor. ...

QUÍMICA BIOLÓGICA

LIC. NUTRICIÓNY

ANALISTA BIOLÓGICO

2014

Papel del ATP.

Requerimientos de poder reductor.

Compartimentalización enzimática.

Homeostasis de la glucosa

Regulación del metabolismo: Centros de control de las principales vías metabólicas: glicólisis, ciclo de Krebs, vía pentosa, gluconeogénesis, metabolismo del glucógeno y de lípidos

Encrucijadas metabólicas-Conexiones claves: glucosa-6-fosfato, piruvato y acetil-CoA

Perfil metabólico de los órganos más importantes: cerebro, músculo, tejido adiposo, hígado.

Adaptación metabólica: Ayuno prolongado. Ciclo ayuno-alimentación.

BOLILLA 9INTEGRACIÓN METABÓLICA

LIC. NUTRICIÓN – ANALISTA BIOLÓGICO QCA. BIOLÓGICA

PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN 

INTERRELACIONES METABÓLICAS

integración entre todos los ÓRGANOS

usan y generan combustibles e interactúan

para mantener un equilibrio dinámico adecuado a las diversas situaciones

metabólicas que enfrenta el organismo en el transcurso de la vida

NUTRICION-METABOLISMO

ALIMENTO

NUTRICION CELULAR

BIOSINTESIS Y DEGRADACION

DIGESTION

ABSORCION

MACROMOLECULAS

METABOLISMO

Moléculas Precursoras

MonosacáridosÁcidos grasosAminoácidos

Bases nitrogenadas

Macromoléculas Celulares

PolisacáridosLípidos

ProteínasÁcidos Nucleicos

VIAS ANABOLICAS(Síntesis reductora)

Nutrientes Contenedores

de Energía

CarbohidratosLípidos

Proteínas

VIAS CATABOLICAS (Degradación oxidativa)

Productos finales

carentes de Energía

CO2

H2ONH3

NADHNADPHFADH2

ATP

Energía Química

NAD+

NADP+

FADADP+HPO4

2-

Vías anabólicasdivergentes

Vías catabólicasconvergentes

Acetil-CoA

Acetoacetil-CoA

Ácidos Grasos

Colesterol

RUTAS METABOLICAS

Ejemplo general de convergencia

VITAMINAS MINERALES

ENZIMAS ENERGIA

ATP

VIAS METABOLICAS

PODER REDUCTOR

NADPH

Glucógeno Grasas Proteínas Acidos Nucleicos

Glucosa-6-P Acetil-CoA AminoácidosPurinas yPirimidinas

ATP

NH3

CICLODE KREBS

C.Urea

+

-

Vías que consumen energía (Biosíntesis)

Procesos generadores de energía (Degradación)

Transporte activo

Acidos Nucleicos

Contracción Muscular

PAPEL REGULADOR DEL ATP

Vía Glicolítica Ciclo de Krebs

Desaminación oxidativa de aminoácidos

Biosíntesis de nucleótidos púricos

Ejemplifique en cada caso de que manera el ATP actúa como regulador

Inhibidor alostérico de

enzimas reguladoras

Activador alostérico de la enzima que sintetiza GTP

Inhibidor alostérico de la enzima GDH

BIOSINTESIS

MANTENER REDUCIDO EL GLUTATION REDUCCION DE COENZIMAS: BH4 GLUTAMATO DESHIDROGENASA DEGRADACION DEL HEMO:HEMOOXIGENASA CITOCROMO P450 EN MICROSOMAS

PODER REDUCTOR-NADPH

• ACIDOS GRASOS SATURADOS E INSATURADOS

• COLESTEROL• HORMONAS ESTEROIDEAS• NUCLEOTIDOS

SE SINTETIZA EN VIA PENTOSAS Y EN REACCION DE LA ENZIMA MALICA

a) Ejemplifique con reacciones de 3 vías metabólicas diferentes donde se utilice este compuesto

b) Esquematice reacciones donde se reponga NADPH a partir de la forma oxidada

c) Indique la importancia de ese compuesto en reacciones de detoxificación. (recuerde la importancia del citocromo P450)

2) El NADPH es un agente reductor importante utilizado en rutas anabólicas.

CITOCROMO P-450 reductasa (Fe-S)

CITOCROMO P-450(ox) + NADPH + O2 + RH

CITOCROMO P-450 (red) + R-OH + H-OH + NADP+

- Hidroxilación de esteroides en Corteza suprarrenal

- Hidroxilación de xenobióticos: Barbitúricos fármacos, carcinógenos ambientales

Lípidos 3-Cetoacil-ACP reductasaAcetoacil-ACP + NADPH 3-OH Butiril-ACP + NADP+

Reacción de la Fenilalanina hidroxilasa

Dihidropterina reductasaH2-biopterina + NADPH H4-biopterina + NADP+

Reacción de la Ribonucleótido reductasa

Tiorredoxina reductasaTiorredoxina (S-S) + NADPH Tiorredoxina (SH2) + NADP+

Biosíntesis de Colesterol

Hidroximetil glutaril-CoA reductasaHMG-CoA + 2 NADPH + 2H+

Mevalonato + CoA-SH + 2NADP+

1) Vía de las Pentosas Glucosa-6-Fosfato deshidrogenasa Glucosa-6-P + NADP+ 6-P-gluconolactona +NADPH

6-fosfogluconato deshidrogenasa6-Fosfogluconato + NADP+ + Mg++ Ribulosa 5-fosfato CO2 +NADPH

2) Enzima málica

L-malato + NADP+ + H2O Piruvato + NADPH+ H+ +HCO3-

COMPARTIMENTALIZACION

CitosolGlicólisis Metabolismo del glucógenoVía de las pentosas fosfato Síntesis de ácidos grasos Matriz mitocondrial

Ciclo del ácido cítricoFosforilación oxidativa b-oxidación de los ácidos grasos Formación de cuerpos cetónicos

Interrelación entre ambos compartimientos GluconeogénesisSíntesis de la urea

En el metabolismo de los lípidos (Biosíntesis y Degradación) la compartimentalización de ambos procesos permite su regulación. Explique

Intermediarios de Vías metabólicas sintetizados en mitocondrias pueden regular vías metabólicas que tienen lugar en citosol. Ejemplifique

- Acción de malonil-CoA sobre acilcarnitina transferasa I

- -Intermediarios: Citrato (mitoc) inhibe …………….. De la Vía Glicolítica (citosol)

Regulación del metabolismo

REGULACION DE ENZIMAS

COMPARTIMENTALIZACION

ACTIVIDAD

CANTIDAD

DE ENZIMA(LENTA)

- [SUSTRATO]

- MODULADORES ALOSTERICOS

- MODIFICACION COVALENTE

VELOCIDAD DE SÍNTESIS

• TRANSCRIPCION

• TRADUCCIONVELOCIDAD DE DEGRADACIÓN

(RÁPIDA)

CITOSOL

MITOCONDRIA

PEROXISOMA

RETIC. ENDOPLASM.

LISOSOMA

Regulación de Enzimas Alostericas:

• Metabolismo de Hidratos de Carbono

• Metabolismo de Lípidos

• Metabolismo de Aminoácidos

• Metabolismo de Nucleótidos

Vía Glicolítica:

Hexoquinasa (-) Glucosa 6 P y ATP (+)Glucosa

Fosfofructoquinasa (-) ATP, NADH, Citrato y AG de cadena larga y (+) ADP ó AMP

Piruvato quinasa(-) ATP y (+) Fruc-1,6-bis-P

Gluconeogénesis:

Piruvato carboxilasa: (+) Acetil-CoA

Fructosa-1,6 bisfosfatasa: (-) AMP y ADP

Ciclo de Krebs

Citrato SintasaIsocitrato Deshidrogenasa (-) ATP y NADH y (+) ADPa-cetogltarato deshidrogenasa

INDIQ

UE ENZIMAS R

EGULADORAS EN

CADA UNO D

E LOS METABOLIS

MO:

Lípidos

Acetil-CoA carboxilasa: (+) Citrato ; (-) Palmitoil-CoA (-) A.G. poliinsaturados

Aminoácidos

Glutamato deshidrogenasa (-) ATP y NADH

Nucleótidos Pirimidínicos

Aspartato transcarbamilasa (-) CTP

Metabolismo de Hidratos de Carbono

Metabolismo de Lípidos

Regulación Covalente

METABOLISMO DE HIDRATOS DE CARBONO

Piruvato quinasa (Se activa x desfosforilación)

Piruvato Deshidrogenasa (Se activa x desfosforilación)

Glucógeno fosforilasa (Se activa x fosforilación)

Glucógeno Sintasa (Se activa x desfosforilación)

METABOLISMO DE LIPIDOS

Lipasa Hormona Sensible (Se activa x fosforilación)

acetil-CoA Carboxilasa (Se activa x desfosforilación)

Metabolismo de Hidratos de Carbono Glucoquinasa, Glucógeno sintasa, Enzimas de

las reacciones irreversibles de la vía glicolítica y enzimas específicas de la gluconeogénesis

Metabolismo de Lípidos: Acetil-CoA carboxilasa , HMG-CoA reductasa, Enzima biosíntesis ácido graso y de NADPH

Metabolismo de Aminoácidos: Enzimas del Ciclo de la Urea

Regulación a nivel de la Transcripcion ó de la Traducción

Encrucijadas metabólicas

GLUCOSA-6-P

PIRUVATO

ACETIL-CoA

GLUCOSA-6-FOSFATO

GLUCONEOGENESIS GLUCOGENOLISIS

GLUCOGENOGENESIS

GLUCOSA

SANGUINEA

VIA DE LAS PENTOSAS

VIA GLICOLITICA

Hígado

Destinos de metabólicos de la Glucosa-6-P

1. ¿Cuáles serían los destinos de la misma en un estado de buena nutrición?

2.Célula en división celular

3.Glándula mamaria lactante

La síntesis de Glucosa 6-fosfato se considera una encrucijada metabólica, su destino depende de las necesidades de la célula

1. Glucogenogénesis.

2. Via Pentosas p/síntesis de ribosa-5-fosfato

3. Síntesis de ácidos grasos

Origen y destinos metabólicos del Piruvato

Glucosa-6-fosfato

Oxalacetato

PIRUVATO

Lactato

Alanina

ACETIL-CoA

C.K. CO2

CO2

Otros monosacáridos

VIA GLICOLITICA

AMINOACIDOS

PROCEDENCIAS DEL PIRUVATO

Fuente exógena (Almidón, Glucosa, fructosa, galactosa)

• VIA GLICOLITICA Fuente endogéna (glucógeno)

Por transaminación (alanina)• AMINOACIDOS Durante la

Degradación (serina,triptofano)

Origen y destinos metabólicos del Acetil-CoA

3-Hidroxi-3metil-glutaril-CoA(HMG-CoA)

ColesterolCuerpos cetónicos

CO2

Acidos grasos

CicloKrebs

Biosíntesis

Degradación

Aminoácidos cetogénicos

PIRUVATO

ACETIL-CoA

CO2

Procedencia de la Acetil-CoA

ACETIL-CoA

AminoácidosPIRUVATO

b-Oxidación de ácidos grasos

Cuerpos cetónicos

Hidratos de Carbono

HOMEOSTASIS DE LA GLUCOSA

LOS NIVELES DE GLUCOSA EN SANGRE SON ESTABLES

Glucemia en ayunas, sangre venosa

(70-110 mg/dl)

PERIODO POSPRANDIAL

MAXIMA GLUCEMIA

30´- 1 h después

NIVEL NORMAL

2-3 h

Sistema regulatorio integrado por hormonas

Asegura suministro permanente a los tejidos (SNC ppl/)

PARA EL MANTENIMIENTO DEL NIVEL NORMAL DE GLUCOSA INDIQUE:

PROCESOS HIPER- GLUCEMIANTES

PROCESOS HIPO- GLUCEMIANTES

Ingesta de H.de C, Glucogenólisis,Gluconeogénesis

AyunoGlucogenogénesis,GlucolisisConversión de glucosa en lípido

GLUCAGON

ADRENALINA

GLUCOCORTICOIDES

(CORTISOL)

LNDIQUE SOBRE QUE VIAS METABÓLICAS INTERVIENEN IAS HORMONAS PARA MANTENER

LA HOMEOSTASIS DE GLUCOSA

HIPOGLUCEMIANTE

HIPERGLUCEMIANTE

HIPERGLUCEMIANTE

HIPERGLUCEMIANTE

INSULINA

- Inhibe: Glucogenólisis, gluconeogénesis, - Activa: Glucogenogénesis, lipogénesis, GLUT 4, Glucoquinasa, Vías de Utilización de Glucosa

Inhibe : Glucogenogénesis

Activa: Glucogenólisis,Gluconeogénesis

Inhibe :Vías de Utilizac, Glucosa (tej.extraH.)Activa:Gluconeogénesis

Metabolismo de los monosacaridos en el Hígado

Glucosa-6-P

Glucosa y fructosa

DIETA

V. Glicolítica

PIRUVATO

Acetil-CoA C. de Krebs

Glucosa en Sangre

Vía Pentosas

Glucógeno

Glucogenolisis

Síntesis de Acidos grasos

Ciclo Krebs

Metabolismo de los Acidos Grasos en el HÍGADO

Lipoproteínasplasmáticas

Acidos grasos (unidos Albúmina) llegan de la sangre

NADH, FADH2b-oxidación

ACETIL-CoA

ATP, H2O

CO2

Lipidos hepaticos

Acidos grasos

HMG-CoA

DIETA

Esteri f

Colesterol Cuerpos cetónicos

C.CETONICOS

Metabolismo de los Aminoácidos en el Hígado

Proteinas hepáticas

NucleótidosHemoproteínas

Proteínas plasmáticas

Aminoácidos en el hígado Aminoácidos

en sangre

Proteínas tisulares

NH3 Urea

Glucógeno en músculo Glucosa

Acidos grasosLipidos

ATP

DEGRADACION

PIRUVATO

Acetil-CoA

CICLO KREBS

Aminoácidos

DIETA

Aminoácidos Proteínas musculares

TEJIDOS EXTRAHEPATICOS

Síntesis y degradación de trigliceridos en TEJIDO ADIPOSO

Glucosa (sanguínea)

VLDL (Del hígado)Y QUILOM.(DIETA)

Glucosa Acidos grasos

Glicerol-3-P Acil-CoA

TRIGLICERIDOS

Glicerol Acidos grasos

GlicerolComplejos ác. graso-albúmina

HIGADO

TRIACILGLICERIDOS

GLICEROL + AC. GRASOS

Lipasas

HIGADO HIGADO, MUSCULO, ETC

Gluconeogénesis Glicólisis

Acetil- CoA

NADH FADH2

Cadena Respiratoria

ATP C.Krebs

Esquema General de la movilización de Triglicéridos en el Tejido Adiposo

b-oxidación

Metabolismo en el Músculo

GlucogenoMuscular y glucosa sanguinea

Lactato

Acidos grasosCuerpos cetonicosGlucosa en sangre

ADP+Pi ATP

Contracciónmuscular

Fosfocreatina

Creatina

Actividad intensa

ATP

Glicólisis- CICLO DE CORI

- CICLO GLU-ALA

Actividad intensa

Actividad ligera o reposo

CO2

Fuentes de energía en Cerebro

Cuerpos cetónicos CO2

Glucosa

ADP+Pi ATP

- Transporte electrogénico por la Na+ K+ ATPasa- Metabolismo celular

Dieta normal

AYUNO, DIABETES

ESTADOS METABOLICOS CICLO AYUNO-ALIMENTACION

Estado Curso temporal

POSPRANDIAL

Principales combustibles usados

Control Hormonal

0 – 4 hs La mayoría de los tejidos utilizan GLUCOSA

captación glucosa portejidos periféricos glucógeno,TG,sintesis 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 rotura de glucogeno hepático y TG

Hidrólisis TG y Cetogenesis

4 – 12 hs

12 hs – 16 días

> 16 días

CEREBRO:GLUCOSA

MUSCULOHIGADO

ACIDOS GRASOS

INSULINA

GLUCAGON Y ADREN.

GLUCAGON Y ADREN.

Rotura de proteína muscular(aminoácidos p/gluconeogenesis

CORTISOL

GLUCAGON Y ADREN.

PROBLEMAS

QUE VIAS METABOLICAS ESTAN ACTIVAS EN LAS SIGUIENTES SITUACIONES???

· A) Cuando se están consumiendo alimentos ricos en hidratos de carbono

· B)Durante una carrera de 100 m?

· C)Durante una maratón?

ACIDOS GRASOS DE NUMERO IMPAR DE ATOMOS DE CARBONO Que beneficios tiene la utilización de ácidos

grasos de número impar frente a los de número par de átomos de carbono?

Que vitaminas son necesarias para que puedan degradarse los últimos tres carbonos?

TEJIDO ADIPOSO: El tejido adiposo tiene un metabolismo dinámico, llevando a cabo biosíntesis de triglicéridos en periodos de prevalencia de sustratos y degradando los mismos en situación de ayuno. Con respecto al proceso de degradación explique:

A)Cuál ó cuales son los estímulos que puede recibir el tejido adiposo para activar la enzima clave para la lipólisis?

B)¿Que productos se liberan a sangre y cual/cuales son su/sus destinos?

C)¿Enumere situaciones metabólicas: fisiológicas ó patológicas que activen este proceso

a)- ¿ Por qué se observan diferentes productos de degradación del glucógeno en los dos tejidos?

b)- ¿ Cuál es la ventaja para el organismo en una situación de “ataque o huída” de tener estas rutas específicas para la degradación del glucógeno?

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS