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