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 velocidad (100m)Corta distancia (10seg)

Carreras de larga distanciaMaratónGlucagón, A y NA glucemia glucagón/ insulina

pH sanguíneo

Carrera de 1000m : el ATP proviene de la fosforilación oxidativa

La oxidación de AG hace caer la combustión de azúcares en el ciclo de Krebs y la Fosforilación oxidativa, así se ahorra Glu

Almacenamiento,movilización yuso decombustiblesen distintostejidos y endiferentessituaciones