metabolismo ch

METABOLISMO

Funciones:

• Obtener energía del entorno (nutrimentos)

• Degradar elementos nutritivos exógenos y convertirlos en precursores.

• Sintetizar componentes a partir de precursores.

• Sintetizar y degradar biomoléculas necesarias para funciones especializadas.

RUTAS METABÓLICAS

• Secuencia de reacciones químicas específicas catalizadas por enzimas.

• Reacciones lineales, ramificadas o cíclicas.

• Transforman S en P

E1 E2 E3 E4 E5

S a b c d P

2 tipos de rutas:

• Catabólicas (degradación) liberan energía

• Anabólicas (síntesis) consumen energía

ACETIL CO-A

ACETATO

Ácidos Grasos

Fenilalanina

Piruvato

Leucina

IsoleucinaSerina

Glucosa

Sucrosa

Glucógeno

Alanina

Triglicéridos

Fosfolípidos

CATABOLISMO

(Convergente)

Acetoacetil CoA Mevalonato

Isopentenilpirofosfato

Ácidos Grasos

Carotenoides ColesterolAc.

Biliares

Hormonas Esteroides

Vitamina K

Eicosanoides

Triglicéridos

Fosfolípidos

ANABOLISMO

(DIvergente)

GLUCÓLISIS

Gluco= azúcar lisis= ruptura

• 1º paso de la respiración celular

• Se realiza en el citosol o citoplasma

• Es la ruta para la obtención de la energía de los seres vivos.

GLUCÓLISIS

FASE 1 = Consume 2 ATP (Inversión)

FASE 2 = Produce 4 ATP (Cosecha)

Rendimiento = 2 moléculas ATP

2 Piruvatos

2 NADH

FASE 1

FASE 2

Energía:

PROCESO METABÓLICO

ATP NADH

FADH

Glucólisis 2 2 -

Destinos del Piruvato

Piruvato

Acetil CoA

Oxidadción Completa

CADENA RESPIRATORIA

Lactato

NADH

NAD

Lactato deshidrogenasa

EN PRESENCIA DE O2EN AUSENCIA DE O2

Piruvato des-hidrogenasa

Piruvato des-carboxilasa

Acetaldehído

Etanol

NADH+

NAD

Alcohol des-hidrogenasa

FERMENTACIÓN ALHÓLICA Y LÁCTICA

NADNADH+

CO2

COA-SH

Ciclo de Cori

VÍA AEROBIA DE LA RESPIRACIÓN CELULAR

La vía aerobia consiste en dos grupos de reacciones:

•El ciclo de Krebs•La cadena de transporte de electrones, que va a servir para sintetizar ATP.

Descarboxilación oxidativa del piruvato                                   

PROCESO METABÓLICO

ATP NADH

FADH

Glucólisis 2 2 -

Met. Piruvato - 2 -

Energía:

MITOCONDRIA

Ocurre en su totalidad dentro de las mitocondrias.

Es una vía aerobia porque requiere O2 como aceptor final de electrones.

Participa en diversas reacciones sintéticas de importancia.

Ciclo de Krebs o Ác. Cítrico• Ruta integradora del metabolismo de CH,

Lípidos y Proteínas• Se realiza en la matriz mitocondrial.• En cada vuelta del ciclo se introducen 2C en

forma de Acetil-CoA.

CICLO DE KREBS

Estequiometria del Ciclo de KrebsInversión: Acetil CoA + 3 NAD + FAD + GDP + 2 H20 Cosecha: 2 C02 + 3 NADH + FADH2+ GDP +CoA-SH

PROCESO METABÓLICO

ATP NADH

FADH

Glucólisis 2 2 -

Met. Piruvato - 2 -

Ciclo de Krebs 2 6 2

TOTAL 4 10 2

4 30* 4**

TOTAL ATP 38 ATP’S

-2 ATP’S que la célula gasta para para pasar el NADH y el

FADH a través de la membrana36 ATP’s

* 1 NADH = 3 ATP ** 1 FADH = 2 ATP

Energía:

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Último paso del catabolismo y el proceso en que se

libera la mayor parte de la energía metabólica. Las moléculas de NADH y FADH2 transfieren al O2

los electrones que han obtenido de la oxidación de las moléculas alimenticias.

Mediar la formación de ATP

Requiere: ADP, Pi, O2 y NADH y FADH

Los niveles de ADP regulan la fosforilación oxidativa

La disponibilidad de ADP estimula la velocidad de la fosforilación oxidativa.

SISTEMAS DE TRANSFERENCIA DE

ELECTRONES

• Requiere de una cadena de transporte de electrones, oxigeno molecular y ATP sintasa.

• Ocurre en la membrana mitocondrial interna.

CADENA RESPIRATORIA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES• El transporte de

electrones desde los reductores al oxigeno provee la energía para traslocar protones del interior al exterior de la membrana interna, ocasionando una fuerza motriz de protones

• El transporte exergonico del exterior al interior sustenta la generación de ATP.

Cadena Transportadora de electrones•Consiste en cuatro complejos

independientes (I,II,III y IV)

•Complejo I: NADH-CoQ reductasa

•Complejo II: Succinato-CoQ reductasa

•Complejo III: CoQH2- citocromo c reductasa

•Complejo IV: Citocromo c oxidasa.

•La CoQ transporta electrones de los complejos I y II al III

•El citocromo C del complejo III al IV

Vía de transporte

También se llama Desviación de Hexosa Monofosfato o Vía del 6-fosfoglucanato.

Es una ruta de degradación con función de biosíntesis:

proporciona NADPH Ribosa 5-fosfato

Degradar glucosa o pentosas, hasta CO2 y agua.

Esta vía se encuentra en el citosol celular

COLATERAL DE LAS PENTOSAS

NADPH

RUTAS METABOLICAS QUE LO USAN

Síntesis Destoxificación

Biosíntesis de ácidos grasos Biosíntesis del colesterol Biosíntesis de neurotransmisores Biosíntesis de nucleótidos

Reducción de glutamato oxidado

Citocromo p-450 monooxigenasa

Funciones y órganos donde actúa pentosa - fosfato

Es independiente de las mitocondrias y tiene una finalidad distinta a la de la obtención de energía.

Esta vía metabólica se compone de dos fases, una primera oxidativa y otra de interconversión de azucares.

COLATERAL DE LAS PENTOSAS

GLUCOGÈNESISGLUCÓGENO:• Reserva de glucosa en los

animales, se almacena principalmente en hígado y músculo

• Polímero altamente ramificado de la D-glucosa alfa.

• Enlace glucosídico primario: alfa (1-4)

• Despues de 8 a 10 residuos glucosídicos se encuentra una ramifiación que contiene un enlace: alfa (1-6)

Función del glucógeno

• El glucógeno se almacena y utiliza principalmente en el hígado (1/3 parte) y en el músculo esquelético (2/3 partes).

• El glucógeno muscular, tiene como función mantener una reserva energética necesaria para el proceso de contracción de este tejido.

• La función del glucógeno hepático, es aportar directamente glucosa a la sangre y facilitar el aprovechamiento con el resto de los tejidos.

• Cuando disminuye la concentración intracelular de ATP en el músculo, por que este se consumió durante la contracción, el glucógeno se degrada para producir energía.

Almacenamiento de glucógeno

• En el músculo el glucógeno se almacena en una concentración de 1% y se agota después de ejercicio vigoroso y concentrado.

• En el hígado se alcanza a almacenar en un 6%, y este se agota después de 12 a 18 horas de ayuno.

Estructura del glucógeno• Esta formado por cadenas lineales con uniones 1-

4 alfa, con ramificaciones en donde existen enlaces 1-6 alfa.

• El modelo más aceptado es el de la estructura multiramificada e irregular.

• El peso molecular del glucógeno varia entre 1 x 106 y 1 x 109.

Glucogénesis• La formación de

glucógeno se lleva a cabo por la adición de residuos activados de glucosa a una cadena preexistente del polisacárido, la cual se llama “semilla”.

(Glucosa)n + P1 (glucosa)n-1 + α-D-glucosa 1-fosfato

GLUCOGENÓLISISGLUCÓGENO FOSFORILASA

La glucógeno fosforilasa cataliza el primer paso de la glucogenólisis:

• Utiliza Pi para romper el enlace α-1,4 para dar glucosa 1-fosfato.

• La reacción catalizada por la glucogeno fosforilasa se puede escribir:

Esta degradación prosigue hasta que quedan cuatro unidades glucosilo en cada cadena antes de cada punto de ramificación.

• Estructura resultante: dextrina límite.

El paso siguiente es catalizado por Fosfoglucomutasa:

• GLUCOSA 1 FOSFATO GLUCOSA 6P

Glucosa 6-fosfato + H20 glucosa + Pi

• En el hígado, la glucosa 6-fosfato producida es hidrolizada por la glucosa 6-fosfatasa dando glucosa libre:

• NO SE UTILIZA NI SE NO SE UTILIZA NI SE FORMA ATP EN LA FORMA ATP EN LA GLUCOGENOLISISGLUCOGENOLISIS

Metabolismo del glucogeno• (Los depósitos de glucógeno muscular y hepático

desempeñan papeles completamente diferentes)

Reservas principales de glucógeno

Función

Músculo esquelético Combustible de reserva (ATP) para la contracción muscular

Hígado Conservar las concentraciones sanguíneas de glucosa (ayuno)

• En el hígado de un animal bien nutrido se hallan abundantes gránulos de glucógeno que están ausentes en el hígado del animal tras 24 horas de ayuno.

• El ejercicio intenso produce la misma perdida de gránulos de glucógeno

REGULACION DE LA GUCOGENOLISIS

• El glucagon estimula la degradación de glucogeno en el hígado.

• Las células α pancreáticas liberan glucagon a la sangre en respuesta a niveles bajos de glucosa sanguínea.

• El glucagon moviliza el glucogeno hepático (estimular la glucogenolisis) para asegurar un nivel adecuado de glucosa en sangre para satisfacer las necesidades de los tejidos dependientes de glucosa en periodos de bajo aporte alimenticio (ayuno).

• La liberación del glucagon por parte del páncreas disminuye cuando aumenta la glucosa en sangre.

• La adrenalina estimula la degradación de glucogeno en el hígado

• Esta hormona prepara al cuerpo para la huida o lucha y es liberada por la medula adrenal.

• Esto permite que los tejidos a los que se acude para combatir la situación de estrés, dispongan de mayor cantidad de glucosa en la sangre.

• La adrenalina también estimula la degradación de glucogeno en el corazón y músculo esquelético.

• El papel de la adrenalina en el metabolismo de glucogenolisis en estos músculos es proporcionar mas glucosa 6-fosfato disponible para la glucólisis.

• El ATP generado por la glucólisis se utiliza para atender la demanda metabólica impuesta para hacer frente a la situación de estrés que provoco la liberación de adrenalina.

GLUCOGÉNESIS Y GLUCOGENÓLISIS

GLUCONEOGENESIS

Glicerol: Se libera durante la hidrólisis de los triacilgliceroles

en el tejido adiposo y pasa por la sangre hacia el hígado.

Se fosforila por la acción de la cinasa del glicerol hasta fosfato de glicerol, al que oxida la deshidrogenasa de glicerol hasta fosfato de dihidroxiacetona, que es un intermediario de la glucólisis.

Lactato:El músculo esquelético en actividad, las células que

carecen de mitocondrias y los eritrocitos, descargan lactato hacia la sangre.

Durante el ciclo de Cori la glucosa transportada en la sangre se convierte, en el músculo esquelético activo, en lactato que se difunde hacia la sangre, se restablece en 48hr

El hígado capta este lactato sanguíneo y lo convierte en glucosa, a la que devuelve hacia la circulación.

Aminoácidos:Los aminoácidos derivados de la hidrólisis de

las proteínas tisulares son las fuentes principales de glucosa durante el ayuno.

Los cetoácidos alfa, como oxalacetato y cetoglutarato alfa, se derivan del metabolismo de los aminoácidos glucogénicos.

Reacción neta

+

2 PIRUVATOS + 4ATP + 2 GTP + 2 NADH + 2 H + 2 H2O

GLUCOSA + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi + 2 NAD

GASTO ENERGÉTICO6 ATP