Funciones del metabolismo: • Obtener energía • Convertir los nutrientes en sustancias asimilables por las células • Proporcionar al organismo las moléculas que requiere: – Estructurales – Funcionales
Categorías del metabolismo Anabolismo:
Catabolismo:
• Síntesis • Consume energía y poder reductor • Vías divergentes
• Degradación • Genera energía y poder reductor • Vías convergentes en una común
Vías anfibólicas: ej. Ciclo de Krebs • Produce poder reductor y energía (GTP) • Intermediarios son sustrato para síntesis
Algunas vías metabólicas Anabólicas Síntesis
•Proteínas y aminoácidos
Síntesis de • ác. grasos
•Lípidos
– Triglicéridos – Glicerofosfolípidos
• Colesterol • Gluconeogénesis • Glucogenogénesis
Anfibólica: Ciclo de Krebs
•Carbohidratos:
Catabólicas Degradación • b-oxidación de ác. grasos
- Algunas vías metabólicas: - Acetil CoA: Metabolito central en el metabolismo energético Vías Catabólicas
Glucógeno Grasas Ác. grasos Glucosa
Proteínas Aminoácidos CO2 H2O ATP
Vías Anabólicas
Acetil CoA
Cuerpos cetónicos
Ciclo de Krebs
Cadena respiratoria
Aminoácidos Ác. grasos
Colesterol Esteroides
Proteínas
Acetil CoA
Síntesis de ATP • A nivel de sustrato • En la cadena respiratoria • ATP se produce en las vías catabólicas * • ATP se utiliza en las vías anabólicas * poder reductor formado en las vías catabólicas ATP en la cadena respiratoria
Metabolismo de carbohidratos Glucogenogénesis Dieta: Digestión y absorción
Glucogenólisis
Gluconeogénesis
Metabolismo de carbohidratos • Diferente según el tejido
Eritrocitos
Cerebro
Metabolismo de carbohidratos • Diferente según el tejido
Músculo
Adipocitos
Metabolismo de carbohidratos • Diferente según el tejido
Hepatocitos
GLICÓLISIS
Glicólisis • • • •
OJO: Intermediarios de la glicólisis en vías biosintéticas
Vía catabólica Función principal= obtener energía En el citoplasma Muy conservada, sin grandes cambios en la evolución En todos los tejidos – Única forma de obtener energía para: • • • •
Eritrocitos Cerebro Espermatozoides Médula adrenal Otros carbohidratos se incorporan en diferentes puntos de la glicólisis
Glicólisis Tres tipos de transformaciones: • Degradación del esqueleto de C de la glucosa 1 Glucosa 2 Piruvato
• Fosforilación a nivel de sustrato ADP + Pi ATP
• Formación de poder reductor (transferencia de H al NAD+ NADH )
Glicólisis Dos fases • Fase preparatoria, de inversión: gasta 2 ATP • Fase retributiva: produce 4 ATP y 2 NADH Neto: produce 2 ATP y 2 NADH
Hexoquinasa: - Enzima clave no solo para la glicólisis - La Glucosa-6-P no puede salir de la célula>> - Queda disponible para otras vías metabólicas: - Vía de las pentosas-P - Síntesis de glucógeno
Glicólisis: fase retributiva
Glicólisis: fase retributiva (Mg++)
(Mg++)
Fosforilación a nivel de sustrato
(Mg++, K+)
Regulación de la glicólisis • Regulación para mantener la [ATP] constante en las células (efecto Pasteur) • Regulación: – Endocrina • Hormonas: – Activación de enzimas: fosforilación y defosforilación – Síntesis de enzimas inducibles
– Alostérica • Activadores e inhibidores alostéricos de enzimas clave
– Diferentes isoenzimas según el tejido • Diferentes funciones o necesidades
Regulación de la glicólisis
• Fosfofructoquinasa-1
Regulación de la glicólisis • Fosfofructoquinasa-1 • 2 sitios catalíticos • 2 sitios inhibidores • 2 sitios activadores
• Piruvato Quinasa – Inhibidores alostéricos: • ATP • acetil CoA y ácidos grasos (Son alimentadores del ciclo de Krebs y producirían ATP>> no se necesita más)
Regulación alostérica
Regulación de la glicólisis • Hexoquinasa
(Mg++)
– Inhibidor alostérico: • Glucosa-6-P (Si la G-6-P no entra en glicólisis se acumula y se inhibe esta enzima)
• Glucoquinasa En hígado – No es inhibida por su producto
Regulación alostérica Diferentes isoenzimas Regulación hormonal: enzimas inducibles
Regulación de la glicólisis • Hexoquinasa:
Diferentes isoenzimas
– Todas las células – afinidad (Km 0,1mM) – actividad inc en ayunas (4mM)
• Glucoquinasa: – Hígado Regulación hormonal – afinidad (Km 10mM) – Sólo tiene actividad cuando [glucosa] Hígado no compite con las demás células por la glucosa cuando hay escasez
– Su síntesis se aumenta por insulina
Glucógeno: reserva de glucosa
Después de la glicólisis: Destino del piruvato y el NADH: • Descarboxilación oxidativa y ciclo de Krebs: O2 + energía
• Fermentación: O2
– Alcohólica – Láctica
Fermentación
•Fermentación:
O2
• En condiciones anaeróbicas • Permite recuperación del NAD+ Se puede seguir obteniendo ATP
•Fermentación etílica:
Ocurre en: – Levaduras – Otros microorganismos – Algunas plantas NO en animales superiores Esta enzima SÍ la tenemos: para la desintoxicación del alcohol
O2
•Fermentación láctica: Ocurre en: – Eritrocitos • No tienen mitocondrias!
• El ácido láctico se transporta fuera de las células • y acidifica la sangre acidosis láctica Arratonamientos: • Músculo esquelético – ejercicio intenso: • [ácido láctico] pH no puede seguir • [lactato] acumulado cristalización (“agujetas”) • Recuperación: lactato-sangre-hígado-gluconeogénesis-glucosa… C. de Cori
•Fermentación láctica: Destino del lactato: • Ciclo de Cori • Hígado
O2
• Eritrocitos • Músculos
Ejemplo de cooperación metabólica entre el músculo esquelético y el hígado La acumulación de lactato y la disminución del pH disminuyen eficiencia muscular • Después de un periodo de actividad intensa la respiración profunda continúa para la fosforilación oxidativa y producción de ATP • ATP se usa en gluconeogénesis • Produce glucosa a partir de lactato
Destino del lactato: • Algunas células pueden usar el lactato como combustible: • vuelven a transformar el lactato en piruvato Ciclo de Krebs mucha energía • Ej. corazón • Actividad muscular continua y rítmica • Metabolismo aeróbico • Pequeñas cantidades de glucógeno y fosfocreatina
Descarboxilación oxidativa
•Descarboxilación oxidativa • En la matriz mitocondrial • Irreversible
ATP
O2
Complejo Piruvato DH 5 coenzimas
Cadena respiratoria
Ciclo de Krebs
•Descarboxilación oxidativa
O2
Complejo Piruvato DH incluye: • 5 coenzimas • 3 enzimas catalíticas Inhiben y activan a las • enzimas reguladoras: enzimas catalíticas por – PirDH Quinasa – PirDH Fosfatasa
fosforilación y defosforilación
Insulina, Ca++ intracelular NADH, acetil CoA Si acetil CoA por degradación de grasas complejo
•Descarboxilación oxidativa Deficiencia de piruvato deshidrogenasa: • Causa más común de acidosis láctica (no fisiológica) • El encéfalo depende del ciclo de Krebs para obtener energía • Desde formas graves fulminantes hasta leves como ataxia episódica • No hay tratamiento pero la dieta cetogénica (baja en carbohidratos) es beneficiosa: – glicólisis --- Piruvato – degradación de grasa, ác. grasos --- acetil CoA sin necesidad de la enzima Pir DH
¿Por qué la falta de oxígeno inhibe esta vía y activa la fermentación? • Si no hay O2, el NADH no se puede volver a oxidar a NAD en la cadena respiratoria y se acumula • NADH inhibe la PiruvatoDH PERO ADEMÁS: • Si no hay O2 no se produce ATP en la cadena respiratoria y se acumulan el ADP o el AMP: • ADP y AMP activan la glicólisis • El piruvato producido se desvía a la fermentación
Efecto Pasteur Pasteur demostró en levaduras: Que se consume +++ glucosa en condiciones anaeróbicas que en condiciones aeróbicas………….? • ATP producido / 1 glucosa: en anaerobiosis