integraciÃ³n del metabolismo

7/24/2019 Integracin del Metabolismo

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Integracin del

Metabolismo

Profa. Milagro LenCtedra de Bioqumica, FCV-UCV

Ao lectivo 2014


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Recomendaciones generales

1 Puntual asistencia al horario de dictado de la asignatura

Teora: 9:00 9:45 am (Martes, Mircoles y Viernes)

Prctica: 10:00 am 12:45 pm (Martes, Mircoles y Jueves)

02:00

04:45 pm

2 Prestar atencin y no perturbar el desarrollo del contenido

del tema

3 Repasar todos los das los contenidos impartidos en las

sesiones de teora

4 Preparar y estudiar el contenido de los seminarios a ser

discutidos durante las sesiones prcticas en las Semanas de

Docencia Nro


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UNIDAD 7 INTEGRACION DEL METABOLISMO

OBJETIVO TERMINAL: Explicar la interrelacin entre elmetabolismo de los glcidos, lpidos, aminocidos ynucletidos y la interrelacin de sus mecanismos globales de

regulacin.

I. Explicar la relacin entre el metabolismo de los glcidos, lpidosaminocidos y nucletidos. (1 H)

1. Generalidades de la Integracin Metablica

2. Esquema de las principales rutas metablicas y puntos de regulacin

3. Esquema general de la interrelacin entre las principales rutas metablicas,y conexiones claves


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II. Explicar la interrelacin de los mecanismos globales de regulacin del

metabolismo de glcidos, lpidos, aminocidos y nucletidos. (1 H)

1. Reguladores hormonales del metabolismo: Insulina, Glucagn,Adrenalina, Noradrelina

2. Principales mecanismos de regulacin enzimtica: Alosterismo,Modificacin covalente reversible, Induccin Represin,Compartimentacin


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III. Explicar la interrelacin entre rganos y la regulacin integrada en

las diferentes fases del ciclo ayunoalimentacin y susalteraciones. (6 H)

1. Funciones y contribuciones metablicas de los rganos

2. Ciclo ayuno alimentacin.

3. Interrelacin entre rganos y regulacin integrada de las principalesrutas metablicas en las fases de Alimentacin y Ayuno.

4. Alteraciones del ciclo ayuno alimentacin bajo condicionesfisiolgicas: Ejercicio, Embarazo, Lactancia. Caractersticasmetablicas especficas de los rumiantes y diferencias con los no

rumiantes

5. Alteraciones del ciclo ayuno alimentacin bajo condicionespatolgicas: Obesidad, Diabetes, Enfermedad heptica


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Visin general delmetabolismo energtico


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Alimento

Polisacridos Protenas Lpidos

glucosa aminocidoscidosgrasos

Absorcin

Digestin

Transporte

Metabolismoaminocidos

cidos grasos

glucosa


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Metabolismo: Conjunto de reacciones qumicas (anablicas y

catablicas) que suceden en las clulas de los seres vivos. Puedesubdividirse en las siguientes categoras:

Anabolismo: Conjunto de reacciones bioqumicas de sntesis demolculas complejas a partir de molculas simples, con consumode energa.

Catabolismo: Conjunto de reacciones bioqumicas en donde lasmolculas complejas se degradan a molculas simples liberandoenerga.

Rutas Anfiblicas: Conjunto de reacciones bioqumicas cuyosintermediarios pueden ser punto de partida para la sntesis demolculas mas complejas o productos de la degradacin demolculas ms complejas.

Ruta:Es una secuencia especfica de reacciones.


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Oxaloacetato

Citrato

CO2

CO2

Acetil-CoAPiruvatoGlucosaGlucogeno

Almidn

Sacarosa

Alanina

Serina

Fenilalanina

Leucina

Isoleucina

cidos grasosTriacilgliceroles

Fosfolpidos

Acetoacetil-CoA Cuerpos cetnicos

cidos grasos Triacilgliceroles

FosfolpidosCDP-diacilglicerol

Mevalonato

Isopentenilpirofosfato

Colesterol cidosbiliares

Hormonasesteroideas

steres decolesterol

CATABOLISMO:Rutas convergentes

ANABOLISMO:Rutas divergentesANFIBLICA:

Ciclo de Krebs (Ruta cclica)

Rutas metablicas

Eicosanoides


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Nutrientes:Carbohidratos

ProtenasLpidos

EnergaQumica

Energa calrica y

productos finalesCO2H2ONH3

Molculasprecursoras como

AminocidosAzcares

cidos grasosbases

nitrogenadas

Macromolculas:Protenas

PolisacridosLpidos

cidos nucleicos

Catabolismo

ATPNADH

NADPHFADH2

ADP+PiNAD+

NADP+FAD

Anabolismo

Visin general del metabolismo

10


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Protenas Polisacridos cidos Nucleicos Lpidos

Aminocidos GlucosaBases

PentosasTriacilgliceroles Isoprenoides

cidos grasosGlicerol

ATP NADPH

NADH

Piruvato

Acetil-CoA

O2 H2O CO2 Productos de DesechosUrea

ATP

NADH

FADH2

ATPNH3

NADH

FADH2

Otrasreacciones de

biosntesis

Cuerpos cetnicos

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12


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Glucosa 6 fosfato Lactato

Oxalacetato

Acetil CoA

Alanina

CO2 cidos

grasos

Colesterol Cuerpos

cetnicos

Conexiones clave:

Piruvato


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Glucosa 1 fosfato Fructosa 6 fosfato 6 fosfogluconato

Glucgeno Piruvato Ribosa 5 fosfato

Conexiones clave:

Glucosa

Glucosa 6 fosfato


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Piruvato

Glucosa

Productos netos: 2ATP ; 2NADH y 2piruvato

Gluclisis

ATP ATP

ATP

ATP

ATP

ATP

NADH

NADH


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CH3CCOO

O

CH3CHTPP

OH

CH3CSLipSH

O CH3C SCoA

O

CoASHTPP

Piruvato

deshidrogenasa

CO2

LipS

S

LipSH

SH

FAD

FADH2

NADH+H+

NAD+

Devlin, 2004

Mecanismo del complejo de la Piruvato deshidrogenasa


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Ciclo de Krebs


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Cadena de Transporte de Electronesy Fosforilacin Oxidativa


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38 ATP


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Triacilglicerol

cidos grasos

Acetil-CoA

2 CO2

Alimentacin

Esterificacin Liplisis

Lipognesis -OxidacinCarbohidratosAminocidos

Colesterol

Esteroides

CuerposCetnicos

Ciclo delcido ctrico

Esquema general del metabolismo de los lpidos


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- Oxidacin de los cidos grasos


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Lipognesis


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Visin general del metabolismo de los aminocidos

GluconeognesisCetognesisSntesis de lpidosOxidacin

CetocidoAminocido

PROTENASDE LA DIETA

PROTENASENDOGENAS

Bases

nitrogenadasColinaCreatinaPorfirinasNeurotransmisoresNiacinacidos biliares

Ciertas hormonas

GlutatinOtros pequeos

pptidos NeurotransmisoresPoliaminas

Cetoglutarato L-Glutamato

L-Aspartato Oxalacetato

Urea NH4+

L-GlutaminaSNTESIS

ENDGENA


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Aminocido

NH3 Esqueleto carbonado

Urea

CO2+ H2O Glucosa Acetil-CoA Cuerposcetnicos

Catabolismo de los aminocidos


24/113

Interrelacin de los

mecanismos globales deregulacin del metabolismode glcidos, lpidos,

aminocidos y nucletidos


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Impulso nervioso

Clulasdianas

Impulsonervioso

Contraccin Secrecin

Cambiometablico

SealizacinNeuronal

Sealizacin

Endocrina

Esquema de funcionamiento del sistema neuroendocrino

(Nelson y Cox, 2005)


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Funciones de las hormonas

1. Mantener la Homeostasis calricaLa insulina y el glucagn, mantienen la glicemia dentrode lmites muy estrechos durante los estadospostprandial y ayuno.

2. Responder a una amplia variedad de estmulos externos.

La preparacin para luchar o huir por accin de laAdrenalina y Noradrenalina.

Ciclo ayunoalimentacin, ciclo estral, etc.

3. Seguir diversos programas cclicos y de desarrollo


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Pptido Insulina, glucagn Modificacin proteolticade una prohormona

Catecolamina Adrenalina A partir de la tirosina

Eicosanoide PGE1 Del araquidonato

Receptores de membranaPlasmtica.Segundos mensajeros

Esteroide Testosterona Del colesterol

Vitamina D 1,25-OHcolecalciferol Del colesterol

RetinoideAc. retinoico A partir de Vit.A

Tiroidea Triyodotironina (T3) Tyroglobulina

Oxido ntrico Oxido ntrico Arg + O2

Receptores nucleares.Regulacin transcripcional

Receptor citoslico(Guanilato ciclasa)Segundo mensajero (GMPc)

Tipo Ejemplo Ruta de sntesis Modo de accin


Tipos de hormonas


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Hormonas hidrosolubles

Receptor

Adenilato

ciclasa

Protena Ginactiva

Protena G

activa

GTP GDP

ATPAMPc

Activacin de lasProtenas cinasas A

Segundomensajero

GlucagnPrimermensajero


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Mensajero primario

Segundo mensajero

Enz. 1(I)

Enz. 1(A)

Enz. 2

(I)

Enz. 2

(A)

Enz. 3

(A)

Enz. 3

(I)

Enz. 4

(I)

Enz. 4

(A)

Mltiples dianasde Enz 2

Mltiples dianasde Enz 4

mplificacin cataltica

Cascada enzimtica de Amplificacin


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Hormonas esteroideas


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Reguladores hormonales del metabolismo energtico

Insulina

Glucagn

Adrenalina y Noradrenalina

Hormona de naturaleza proteica secretada por las Clulas del pncreas.

Hormona de naturaleza proteica secretada por las Clulasdel pncreas.

Cuando se liberan de las terminaciones nerviosaspresinpticas actan como neurotransmisores.

Cuando son liberadas por la mdula suprarrenal actan comohormonas.


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Hormonas Pancreticas


Clulas

Clulas

Clulas

Insulina

Glucagon

Somatostatina

Vasossanguneos


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Insulina:Es caracterstica del estado de alimentacin

Estimula el almacenamiento de combustibles en el tejido adiposo y msculo.

Aumenta la sntesis de protenas, ADN, ARN

Sntesis de glucgeno y TAG

Promueve la Gliclisis heptica

Inhibe la produccin heptica de glucosa

Captacin de aminocidos ramificados por el msculo

Disminuye la liplisis, la protelisis y la glicemia

Regulador primario de la Glicemia

Promueve la captacin de glucosa en las clulas del msculo, corazn,tejido adiposo, cerebro, bazo y leucocitos

Estimula el crecimiento y la diferenciacin celular


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Clula -pancretica Espacio extracelular

Glucosa

Glucosa

Glucosa 6-P

Hexoquinasa I V

[ATP]

GluclisisCKCR y FO

GLUT2

Canal de K+decompuertaregulada porvoltaje

K+

K+

Canal de Ca+2dependiente de voltaje

+ -

+ -+ -+ -+ -+ -

Vm

Despolarizacin

Secrecinde insulina

Ncleo

Grnulosde insulina

[Ca+2]

Ca+2

Nelson y Cox, 2005

Regulacin de la secrecin de insulina


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Efecto metablico Efecto en el metabolismo de glucosa Enzima diana

Glucogenolisis hepaticaGlucogeno fosforilasa

Glucogenognesis hepatica Glucogeno sintasa

Glucolisis hepatica

PFK-1

Gluconeogenesis hepaticaF2,6BPasaPiruvato quinasaPEP carboxiquinasa

Disminucin del depsito deglucosa

Menor uso de glucosa comocombustible

Uso de Aminocidos, gliceroly oxaloacetato para lasntesis de glucosa

Movilizacin de los cidosgrasos del tejido adiposo

Ahorro de glucosa comocombustible en hgado ymsculo

Triacilglicerol lipasaFosforilacin de perilipina

CetognesisFuente energtica alternativapara el cerebro

Acetil-CoA carboxilasa

Nelson y Cox, 2005 (adaptado)

Efectos del glucagn sobre los niveles de glucosa sangunea


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Adrenalina y Noradrenalina

Son caractersticas del estado de ayuno

La degradacin y movilizacin de TAG en el tejido adiposo

Aumentan la concentracin de AMPc en el msculo

Estimulan la glucogenlisis muscular

Inhiben la captacin de glucosa en el msculo

Inhiben la sntesis de glucgeno y la secrecin de insulina

AUMENTAR La concentracin de glucosa en sangre


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Efectos hormonales sobre el metabolismo energtico

Tejido Insulina Glucagn Adrenalina

Msculo

Tejido Adiposo

Hgado

Captacin de glucosa

Glucgeno gnesis

Captacin de glucosa

Lipognesis

Lipognesis

Glucgeno gnesis

Liplisis

Gluconeognesis

Liplisis

Glucgeno gnesis

Glucogenlisis

Liplisis

Glucgeno gnesis

Glucogenlisis

Gluconeognesis

GlucogenlisisSin efecto

Voet et al., 2007


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A. Regulando el nmero de molculas de enzimas

1. Induccin-Represin de la sntesis enzimtica.2. Degradacin de las enzimas.

B. Regulando la eficiencia cataltica de las enzimas1. Disponibilidad de sustratos y cofactores.

-Asociaciones multienzimticas.

2.Regulacin alostrica.

3.Modificacin covalente.

- Compartimentacin.

- Homoalosterismo.

- Heteroalosterismo.

-Zimgenos o proenzimas

-Fosforilacin y desfosforilacin

Control enzimtico


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Control por regulacin del nmero de molculas de enzimas

1. Induccin - Represin de la sntesis enzimtica.

La sntesis de enzimas se produce en respuesta a lasvariaciones de las necesidades metablicas, lo cual permiteque la clula responda a las variaciones del ambiente.

El producto final de una ruta metablica puede inhibir lasntesis de enzimas claves de dicha ruta, en un procesodenominado represin enzimtica.


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2. Hidrlisis o degradacin de las enzimas:

Implica la hidrlisis por enzimas proteolticas, este procesodepende de la ausencia de sustrato y cofactores lo cual vaafectar la conformacin de la enzima hacindola susceptiblea la protelisis.

Control por regulacin del nmero de molculas de enzimas

ENZIMA

Precursores(aminocidos)


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Control por regulacin de la eficiencia cataltica de las enzimas

Consiste en la separacin espacial de enzimas, sustratos ymolculas reguladoras en diferentes regiones o

compartimentos celulares, permitindole a la clula usar deforma eficaz recursos relativamente escasos.

Compartimentacin:

1. Disponibilidad de sustrato y cofactores

Asociaciones multienzimticas:

Son organizaciones de varias enzimas que participan en unamisma va metablica en asociaciones que pueden ser denaturaleza diversa, con el fin de lograr sistemas de mximorendimiento energtico.


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2. Regulacin Alostrica:

Las enzimas alostricas son invariablemente protenas, con mltipleslugares activos, presentan cooperatividad de unin de sustrato(homoalosterismo) y una regulacin de su actividad por otrasmolculas efectoras (heteroalosterismo)

El homoalosterismo permite un control ms estricto a nivel delsustrato, ya que la unin de una molcula de sustrato a uno de lossitios catalticos modifica la estructura de la enzima, aumentando laafinidad de los otros sitios por el sustrato

En el heteroalosterismo los efectores pueden ser inhibidores oactivadores, ya sea que produzcan una disminucin o aumento en laafinidad de la enzima por su sustrato, respectivamente


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Un incremento de la concentracin del producto final de unaruta conduce al descenso en la velocidad de reaccin al inhibirel primer paso de la ruta o un paso temprano dentro de la vaen cuestin.

Control por retroaccin o retroalimentacin:

Regulacin Alostrica

A B C D E

Adems de la regulacin dentro de la va puede ocurrir

que el producto de una ruta puede actuar comoinhibidor o activador de enzimas presentes en los pasosiniciales de otra ruta, por ejemplo la regulacin de lasntesis de ribonucletidos


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3. Modificacin covalente:


Algunas enzimas se sintetizan en una forma

catalticamente inactiva, llamada proenzima o zimgeno.Para pasar a la forma activa la proenzima debe sufrir unaprotelisis parcial, en la que pierde un fragmento de sumolcula y vara su conformacin, de tal manera que seorganiza su sitio cataltico.

Zimgenos o proenzimas:


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Algunas enzimas se regulan porla interconversin reversibleentre sus formas activa einactiva. Estos cambios sonproducidos por diversasmodificaciones covalentes. Laactividad de estas enzimaspuede ser controlada por launin reversible de gruposfosforilo (en mamferos) o de

nucletidos (en bacterias) enresiduos especficos de serina ytreonina.

Modificacin covalente reversible:


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Explicar la interrelacin entrerganos y la regulacin integrada

en las diferentes fases del cicloayuno- alimentacin y sus

alteraciones.


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Intestino delgado

Cerebro

Rin

Msculo

esqueltico

Hgado

Tejido Adiposo

Sistema linftico

Vena porta

Pncreas

Msculocardaco


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Utiliza como principal fuente de energa a la glutamina: exgena (durantela alimentacin) o endgena (durante el ayuno).

INTESTINO DELGADO

Digestin y absorcin de nutrientes.

Requieren grandes cantidades de energa para mantener el transporte

activo y la sntesis de lipoprotenas.

Requerimientos energticos:

Funcin:


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Metabolismode lpidos

Sintetiza y esterifica cidosgrasos y forma VLDL. Sntesis decolesterol, cidos y sales biliares.

Sintetiza y exporta cuerposcetnicos

Almacena glucosa en forma deglucgeno, Sintetiza glucosa por

gluconeognesis

Albmina, apoprotenas yfactores de la coagulacin

Neutraliza frmacos y toxinas,elimina bacterias,, recupera Fe+2de la hemoglobina, conversinde NH3en urea

cidos grasos y Cetocidos derivadosde la degradacin de aminocidos

Combustibles

HGADO


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Glucosa 6 fosfato Glucosa sangunea

Glucgeno heptico

Gluclisis

Piruvato

Acetil CoA

CO2

Cadena de RespiratoriaFosforilacin oxidativa

Colesterol

Acidos grasos

TAG, fosfolpidos

Rutas metablicas de la glucosa 6 fosfato en el hgado:

Ribosa 5 fosfato

Nucletidos

NADPH+H+

FADH2

NADH

Ruta de laspentosas fosfato

ATP

DescarboxilacinOxidativa


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Aminocidos Aminocidosen sangre

Protenas hepticas

Piruvato Acetil CoA

Ciclo

deKrebs

CO2

Cadena RespiratoriaFosforilacin oxidativa

Acidos grasos

Lpidos

Metabolismo de aminocidos en el hgadoProtenastisulares

Porfirinas, hormonas,nucletidos

Glucosa

NH3 Urea

Cetocidos

Ciclo dela urea

Gluconeognesis

ATP


52/113

cidos grasosLipoprotenas plasmticas

Lpidos hepticos

-Oxidacin

Acetil CoA

C K

CO2

Cadena de electronesFosforilacin oxidativa

Colesterol

Sales

biliares

Metabolismo de cidos grasos en el hgado:

Cuerpos cetnicos(van a los tejidos

extrahepticos)

FADH2, NADH+H+

cidos grasos en sangre

Hormonasesteroideas


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CEREBRO

rgano altamente aerobio, requiere el 20% del oxgeno total consumido

Funciones

Principalmente utiliza glucosa como fuente de energa para mantener lospotenciales de membrana para la transmisin del impulso nervioso.Utiliza cuerpos cetnicos como fuente de energa slo durante el ayunoprolongado.

Requerimientos energticos

Controla y coordina el metabolismo.

Procesa la informacin sensorial

Controla y coordina elmovimiento,

comportamiento, funcionescorporales homeostticas

Responsable de la cognicin,las emociones, la memoria y

el aprendizaje


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Requerimientos energticos del Cerebro

En alimentacin

En ayuno prolongado

CO2

ADP + Pi

Cuerpos cetnicos

Glucosa sangunea

ATP

CO2


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RIONES

Regulacin del contenido de agua del

cuerpo.

Filtracin del plasma sanguneo,eliminando productos hidrosolublesde desecho.

Reabsorcin de electrolitos, azcaresy aminocidos del filtrado.

Regulacin del pH sanguneo.

Funciones

Requerimientos energticosGlucosa (en alimentacin)

cidos grasos (en ayuno prolongado)


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En actividad aerbica:

En actividad anaerbica:

Fosfocreatina

Actividad intensa:

Creatina

Contraccin muscular

Lactato

CO2

ADP + Pi

Glucgeno muscular

cidos grasosCuerpos cetnicosGlucosa sangunea

ATP

Funcin: Trabajo mecnico



57/113

Fosfocreatina

Creatina

Contraccin muscular

CO2

ADP + Pi

cidos grasosCuerpos cetnicosGlucosa sangunea

ATP

rgano completamente aerbicoContiene numerosas mitocondrias, stas ocupan 40% del citoplasma

Msculo cardaco

Funcin: Bombear la sangre, por contraccin, a

travs del sistema circulatorio.



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Clula adiposa

Glucosa

(Hgado, dieta)

Glucosa

Glicerol 3P

Triacilgliceroles

Lipasa sensible ahormonas

Glicerol

Glicerol

cidos grasos

Albmina-cido graso

VLDL

(Hgado)

cidos grasos

Acil CoA graso

Quilomicrones

(Dieta)

Funcin:

Almacenar y liberar cidosgrasos de acuerdo con sudemanda como combustible.


59/113

TEJIDO SANGUINEO

Glucosa (en los eritrocitos ocurre gliclisis anaerbica)

Funcin

Requerimientos energticos

Transportar oxgeno, CO2, metabolitos, nutrientes,sustancias de defensa, reparacin y desecho


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CICLO AYUNO-ALIMENTACIN

Los animales consumen cantidades variables decombustible para cubrir la demanda metablicay almacenar el exceso que luego ser utilizadodurante los periodos de no alimentacin.

Mantener una constante disponibilidad decombustibles oxidables en la sangre

(homeostasis calrica)


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Ingestin variable de molculas combustibles

Almacn decombustibles

DemandaMetablica

variable

CO2 + H2O + urea

ADP + Pi

ATP

O2

Ciclo Ayuno - alimentacin


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Estado inicial al llegar nutrientes provenientes del intestino

Mxima absorcin de nutrientes desde el intestino (2 horasdespus de recibir alimento)

Inmediatamente al cesar la captacin de combustible por el

intestino (4 a 12 horas despus de recibir alimento)

No se recibe absolutamente ningn nutriente por el intestino(Despus de 12 horas)

Ms de tres das sin recibir alimento

Alimentacin:

Ayuno temprano:

Ayuno prolongado:

Inanicin:

Renutricin:

Fases del Ciclo Ayuno - Alimentacin


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Estado de alimentacin

Sntesis delipoprotenas

Glucogenognesis (sntesis de glucgeno)

Gluclisis

Va de las Pentosas fosfato

Lipognesis heptica

Sntesis proteica

Rutas hepticas activas:


64/113

Utilizacin de molculas

combustibles en estado dealimentacin


65/113

Intestino

GlucosaAminocidos

Venaporta Aminocidos

Sntesisprotenas

Glucosa Glucgeno

Piruvato

GrasaLactato

Urea

CO2+ H2O

Sntesisprotenas

Glucgeno

GrasaCO2+ H2O

GrasaQuilomicron

VLDL

Hgado

Cerebro

Tejido adiposo

Tejido muscular

Vasos linfticos

Eritrocito

Insulina


66/113

Glucosa, aminocidos yTriacilgliceroles disponibles por el

hgado.

stado de alimentacin


67/113

Destino de la glucosa en estado de alimentacin

Oxidacin Almacenamiento

Gliclisis Glucogenognesis

LipognesisRuta de las pentosas fosfato


68/113

Destino de los aminocidos en estado de alimenacin


En los enterocitos yhepatocitos

Lipognesis

Sntesis de protenas y compuestos nitrogenadosen todos los tejidos


69/113

Destino de los TAG en estado de alimentacin


Por el msculo En el tejido adiposo


70/113

Principales mecanismos deregulacin metablica


71/113

Glucosa sangunea

Regulacin hormonal en el estado de alimentacin

Insulina:

Sntesis de glucgeno, TAG, protenas, ADN, ARN

Gliclisis heptica

Entrada de glucosa en las clulas del msculo, Corazn,tejido adiposo, cerebro, bazo y leucocitos

Gluconeognesis, Liplisis, Degradacin de protenas


72/113

Control metabolismo heptico porefectores alostricos en el estado

de alimentacin

Glucosa


73/113

Glucosa

Glucosa 6P Glucosa 1P Glucgeno

Fructosa 6PUDP-glucosa

F2,6bP

Fructosa 1,6bP

Gliceraldehdo 3P

1,3 Bifosfoglicerato

Fosfoenolpiruvato

Piruvato

Piruvato

Acetil CoA

CO2

Grasa

Acil CoA decadena larga

cidos grasos

Malonil CoA

Acetil CoA

Citrato

Citrato

Acil grasocarnitina (+)

(-)

(+)

6

(+)(-)

(-)

1

2

34

5(+)

7

8

1. Glucogeno fosforilasa4. F1,6bPasa8. Acilcarnitina transferasa I

Enzimas activadas:2. Glucogeno sintetasa3. PFK15. Piruvato quinasa6. PDH7. Acetil-CoA carboxilasa

Enzimas inactivadas:

(+)


74/113

Control metabolismo heptico por

modificacin covalente reversible en elestado de alimentacin


75/113

Glucosa

Glucosa 6-P

Fructosa 6-P

Fructosa 1,6-bP

Gliceraldehdo 3-P

Fosfoenolpiruvato

Oxaloacetato

Aspartato Aspartato

Oxaloacetato

Piruvato

Piruvato

AlaninaLactato

Acetil-CoA Citrato

Citrato

Acetil-CoA

Malonil-CoA

CO2

CK

Acil-CoA CL

Acidos grasos

TAG

GlucogenoGlucosa 1-PUDP-Glucosa

Fructosa 2,6-bP

4

4. Piruvato quinasa3. F2,6 bPasa/PFK2

2. Glucogeno sintasa1. Glucogeno fosforilasa

1

2

5

5. Piruvato DHasa 6. Acertil-CoA carboxilasa

6HMG-CoA

Mevalonato

Colesterol

7

8

7. HMG-CoA reductasa

8. Glicerol aciltransferasa

Enzimas activadas:


3

Fosfatidilcolina

9

9. Fosfocolina citidiltransferasa

3. PFK2/F2,6 bPasa


76/113

Control metabolismo heptico porinduccin en alimentacin


77/113

Glucosa

Glucosa 6-P

Fructosa 6-P

Fructosa 1,6-bP

Gliceraldehdo 3-P

Fosfoenolpiruvato

Piruvato

Piruvato

AlaninaLactato

Acetil-CoA Citrato

Citrato

Acetil-CoA

Malonil-CoA

CO2

CK

Acil-CoA CL

Acidos grasos

AGIS

Ribulos 5P6fosfogluconato

4

4. Piruvato quinasa3. 6-Fosfogluconato DHasa

1. Glucoquinasa

2. Glucosa 6P DHasa

1

2

5

5. Citrato Liasa

6. Acertil-CoA carboxilasa

6HMG-CoA

Mevalonato

Colesterol

7

8


8. Acido graso sintetasa

Enzimas inducidas:

3

9. 9Desaturasa

9


78/113

Estado de ayuno temprano

Muy baja utilizacin de AA como fuente de energia

La [Glucosa] sangunea

La Insulina

y el glucagn

Movilizacin del glucgeno via AMPc

Lipognesis est restringida

Incrementan los niveles de glucosa en sangre

Se activan el ciclo de Cori y el Ciclo de la Alanina

Gluconeognesis: Lactato, piruvato y alanina son sustratospara la sntesis de glucosa

l l d


79/113

El Ciclo de Cori

Msculo

Glucosa

2 Piruvato

2 Lactato

Glucosa

2 Lactato

2 Piruvato

HgadoSangre

2 ATP


80/113

Protena

Glutamato

-cetoglutarato

Piruvato

Alanina

Glucosa Glucogeno

Alanina

Piruvato

Glucosa

-cetoglutarato

Glutamato

NH3

Urea



81/113


IntestinoVenaporta

Glucosa

Glucgeno

Lactato

Alanina

CO2+ H2O

Piruvato

Hgado

Cerebro

Tejido adiposo

Tejido muscular

Vasos linfticos

Glucagn

Clulas

Eritrocito

Lactato

AYUNO PROLONGADO


82/113

AYUNO PROLONGADO

Gluconeognesis (lactato, glicerol, alanina)= hgadoGluclisis aerbica (cerebro)Gluclisis anaerbica (eritrocito)

Protelisis muscular con liberacin de alanina, glutamina,glicina, piruvato, -cetoglutarato, valina e isoleucina

LiplisisOxidacin de cidos grasos (msculo esqueltico y cardiaco)

Cetognesis

Interrupcin de la protelisisAgotamiento de los depsitos grasos

Protelisis muscular


83/113

Intestino

Venaporta

Aminocidos

Glucosa

Protena

Alanina

Glicerol

LactatoUrea

CO2+ H2O

Protena

TAG

CO2+ H2O

Hgado

Cerebro

Tejido adiposoTejido muscular

Vasoslinfticos

Eritrocito

Glucagn

Estado de ayuno prolongado

Clulas

Cuerposcetnicos

Alanina

Aminocidos

cidosgrasos

Glicerol

Glutamina

Lactato

Alanina


84/113

Control metabolismo heptico por efectores

alostricos en el estado de ayuno


85/113

Glucosa

Glucosa 6-P

Fructosa 6-P

Fructosa 1,6-bP

Gliceraldehdo 3-P

Fosfoenolpiruvato

Oxaloacetato

Aspartato Aspartato

Oxaloacetato

Piruvato

Piruvato

Alanina

Lactato

Acetil-CoA Citrato

Citrato

Acetil-CoA

Malonil-CoA

CO2

CK

Acil-carnitina

Acil-CoACL

Acidos grasos

TAG

GlucogenoGlucosa 1-P

2. Piruvato DHasa1. Piruvato Carboxilasa


(-)

Enzimas inactivadas:Enzimas activadas:

(-)

(+)

Cuerposcetnicos

Tejido adiposo

NADH

(-)1 2

3. Piruvato quinasa

3

4

5

5. Isocitrato DHasaCG DHasa


86/113

Control metabolismo heptico por

modificacin covalente reversible en elestado de ayuno


87/113

Glucosa

Glucosa 6-P

Fructosa 6-P

Fructosa 1,6-bP

Gliceraldehdo 3-P

Fosfoenolpiruvato

Oxaloacetato

Aspartato Aspartato

Oxaloacetato

Piruvato

Piruvato

Alanina

Lactato

Acetil-CoA Citrato

Citrato

Acetil-CoA

Malonil-CoA

CO2

CK

Acil-carnitina

Acil-CoA CL

Acidos grasos

TAG

GlucogenoGlucosa 1-PUDP-Glucosa

Tejido adiposoFructosa 2,6-bP

4

4. Piruvato quinasa3. F2,6bPasa/PFK2

2. Glucogeno sintasa

1. Glucogeno fosforilasa

2

1

5

5. Piruvato DHasa


6HMG-CoA

Mevalonato

Colesterol

7

8


8. Glicerol aciltransferasa


Enzimas activadas:

3

3. PFK2/F2,6 bPasa


88/113

Regulacin por Induccin enAyuno Prolongado


89/113

AspartatoAspartato

Oxalacetato

Fosfoenolpiruvato

Fructosa 1,6-bP

Fructosa 6-P

Glucosa 6-P

Glucosa

Oxalacetato

Piruvato -Cetoglutarato

Piruvato Aminocidos

Lactato

1

1

2

3

41. Aminotransferasas

2. Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa3. Fructosa 1, 6 bifosfatasa4. Glucosa 6-Fosfatasa

Enzimas inducibles:


90/113

ESTADO DE RENUTRICIN

El glucgeno heptico comienza a formarsedirectamente a partir de glucosa

Contina la Gluconeognesis heptica

Se activa la Glucogenognesis a partir de glucosa 6fosfato, lactato y aminocidos

Despus de algunas horas se restablecen lasrelaciones metablicas propias del estado dealimentacin

Disminuye la gluconeognesis


91/113

Intestino

GlucosaAminocidos


Sntesisprotenas

Glucosa

Glucgeno

Piruvato

Lactato

Urea

CO2+ H2O

Sntesisprotenas

Glucgeno

GrasaCO2+ H2O

GrasaQuilomicron

Hgado

Cerebro

Tejido adiposo

Tejido muscular

Vasos linfticos

Eritrocito

Insulina

PAPEL CENTRAL DE LA INSULINA Y EL GLUCAGN EN LA


92/113

[Glucosa] baja

sensor de

[glucosa]

[Glucosa] alta

Glucagn

PAPEL CENTRAL DE LA INSULINA Y EL GLUCAGN EN LAHOMEOSTASIS CALRICA

Insulina

Glucosa Glucgeno

Glicemia

Glicemia

LactatoGlicerolAlanina


93/113

Alteraciones Fisiolgicas

del

Ciclo del Ayuno Alimentacin

Ejercicio Anaerbico Ejercicio Aerbico


94/113

Ejercicio Anaerbico Ejercicio Aerbico

Intenso y de corta duracin

Poca cooperacin entre rganos

Combustibles:

*Reservas de Fosfocreatina*Reservas de glucgeno

Principales rutas:*Glucogenlisis muscular*Gluclisis anaerbica

Moderado y de larga duracin

Mayor cooperacin entre rganos

Combustibles:

*Fosfocreatina *Glucgeno*Acidos grasos *Cuerpos cetnicos

Principales rutas:*Glucogenlisis muscular*Gluclisis aerbica *Liplisis

*-Oxidacin *Cetognesis

Interrelaciones metablicas de los tejidos


95/113

Glucgeno

Glucosa

Glucgeno

TAG

CO2+ H2O

Hgado


Cuerposcetnicos

Lactato

Lactato

cidosgrasos

Glicerol

Interrelaciones metablicas de los tejidosdurante el ejercicio aerbico


96/113

ProgesteronaEstradiol

Lactgenoplacentario

TAG

cidosgrasos

Insulino-resistente

Glucgeno

Glucosa Glucosa

Lactato

Cuerpos

cetnicos

Protenas

Aminocidos

Tejido adiposoTejido muscular CO2

SntesisEnerga

Feto


97/113

Intestino

GlucosaAminocidos


Glucosa

Grasa

Grasa

Grasa

Hgado

Mama

Tejido adiposo

Vasos linfticos

Insulina

Lactosa

Protena

TAG

cidosgrasos

Sistema Digestivo de los Rumiantes


98/113

Juanex Del Pino. Ilustraciones cientificas. Editorial Santillana.

g

Digestin de Carbohidratos


99/113

No poseen amilasa salival

En el rumen:Enzimas segregadas por los microorganismos provocanhidrlisis extracelular de los polisacridos:

Celulosa, hemicelulosa, pectina

glucosa

celobiosa, maltosa

Enzimas intracelulares de los microorganismos degradan laglucosa hasta piruvato

Digestin de Carbohidratos

d d l h d l l ( )


100/113

Los microorganismos degradan el piruvato hasta Acidos Grasos Voltiles (AGV):

PiruvatoCH3-CO-COOH

cido oxalacticoHOOC-CH2-CO-COOH

cidoFrmicoHCOOH

metanoCH4

cido lcticoCH3-CHOH-COOH

cido acrlicoCH2=CH-COOH

cido propinicoCH3-CH2-COOH

2HCO2

cido succnicoHOOC-CH2-CH2-COOH

cido propinicoCH3-CH2-COOH

H2O

H2 CO2

4H

+cido

ActicoCH3-COOH

CO2 + H2

cido butricoCH3-CH2- CH2-COOH

CH3-COOH

H2O

60-80% de los requerimientos energticos de los rumiantes son cubiertos


101/113

por los AGV absorbidos y en parte metabolizados por la mucosa ruminal

AcetatoHidroxibutirato Acetil-CoAEnerga (Ciclo de Krebs)Lipognesis

Propionato Glucognico

Aporta el 10% produccin diaria de glucosa

Sustratos: lactato (50%)glicerol, alanina y propionato (10-30%)glutamato y aspartato

La produccin diaria de glucosa es 85 a 90 % del

total cuando se emplean dietas ricas en fibraSustratos: propionato (2555%), lactato (515%),aminocidos (>30%) y glicerol.(540%)


102/113

Mnima actividad citratoliasa impide la utilizacin de acetil-CoAmitocondrial en la lipognesis

Sntesis de lpidos en tejido adiposo y glndula mamaria en lactacin apartir de acetato y -hidroxibutirato.

Diferencias metablica entre rumiantes y no-rumiantes:

Un casi continuo pasaje, absorcin y metabolismo de nutrientes

Una activa y casi continua gluconeognesis

La composicin de los cidos grasos del tejido adiposo de losrumiantes es muy poco afectada por la composicin de la grasa de ladieta.


103/113

Alteraciones del ciclo

ayuno

alimentacin bajocondiciones patolgicas

Obesidad


104/113

Obesidad

Estado

prediabtico

Causa: Ausencia de Ayuno

No utilizacin del combustible almacenado

Acumulo

de grasa

hiperinsulinemia

n receptores de insulina(edo. Insulino resistente)


105/113

IntestinoGlucosaAmino

cidos


Glucosa

Grasa

Lactato

Grasa

Grasa QuilomicronVLDL

Hgado

Tejido adiposo

Vasos linfticosEritrocito

Insulina

Alteraciones Metabolicas Diabetes Tipo I


106/113

Insulina es baja

Glucgenolisis yGluconeognesis estnaumentadas

Liplisis incontroladaconduce a excesos decetonas y cetoacidosis.

Severa protelisis detejidos corporales

Hipertigliceridemia Clula diabtica Tipo I

po insulinodependiente

Alteraciones Metablicas en Diabetes Tipo I


107/113

Alteraciones Metablicas en Diabetes Tipo I

Bajos niveles de Insulina (a pesar de la alta [glucosa] en sangre)

GlucoNeognesis

No utilizacin glucosaHiperglicemia, Glucosrea

Protelisis

Liplisis

Altas concentraciones VLDLHiperquilomicronemia

Cetognesis

Lipoproteina lipasa (depende de la insulina)

pH, Polirea, Polidipsia, Hipovolemia

Balance nitrogenado negativo

cidos Grasos

Cetoacidsis

CO2+ H2O


108/113

IntestinoGlucosaAminocidos

Venaporta Amino

cidos

Glucosa

Glucgeno

Grasa

Lactato

Grasa

Grasa

Quilomicron(Se acumula)

VLDL(Se acumulan)

Cerebro


Vasos linfticos

Glucagn

Glucosa(Se acumula)

EritrocitoAlanina

cidos grasos(Se acumulan)

Cuerpos cetnicos(Se acumulan)

Alteraciones Metabolicas durante


109/113

la Diabetes Tipo II insulino-resistente

La Insulino-resistencia, nosignificafaltade insulina

El 90% de los pacientes sonobesos

La Cetoacidosis es rara (no hayliplisis incontrolada en el

tejido adiposo)

Clula diabtica Tipo II

Alteraciones Metablicas en la Diabetes Tipo II


110/113

p

Hay produccin de Insulina,

Resistencia a la insulina

No utilizacin glucosa Hiperglicemia(Tejidos no responden) GlucosreaPolirea

Polidipsia

VLDL (hipertrigliceridemia)lipognesis heptica(Rpida tasa de sintesis de novode AG y VLDL)


111/113

IntestinoGlucosaAminocidos


GlucosaGlucgeno

Piruvato

GrasaLactato

Urea

CO2+ H2O

Grasa

Grasa

Quilomicrones(Se acumulan)

VLDL(Se acumulan)

Hgado

Cerebro

Tejido adiposo

Tejido muscular

Vasos linfticos

Eritrocito

Insulina

Glucosa(Se acumula)

Enfermedad Heptica


112/113

Enfermedad Hepticadesarreglos

metablicosenfermedadOrgano vital en el metabolismo

Sntesis de cuerpos cetnicos

hipoglicemiaGluconeognesis

alteraciones neurolgicas

[AAar] sangreCatabolismo AA aromticos

Sntesis urea coma (txico SNC)NH3en sangre

Sntesis de neurotransmisores


113/113

Intestino

Aminocidos

Venaporta

Aminocidos

+NH4(Se acumula)

AminocidosAromticos(Se acumulan)

Protena

Hgado

Cerebro

Aminocidos

+NH4

integraciÃ³n del metabolismo

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