bioquÍmica de la contracciÓn muscular

BIOQUÍMICA DE LA BIOQUÍMICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULARCONTRACCIÓN MUSCULAR

Prof. Dr. Marcelo O. LucentiniProf. Dr. Marcelo O. Lucentini

BIOQUÍMICA DE LA BIOQUÍMICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULARCONTRACCIÓN MUSCULAR

Objetivos docentes:Objetivos docentes: Repasar la organización estructural Repasar la organización estructural

de la fibra muscular; de la fibra muscular; Caracterizar las proteínas musculares Caracterizar las proteínas musculares contráctiles y destacar su participación contráctiles y destacar su participación

en la contracción muscular; en la contracción muscular; Estudiar el ciclo de contracción-relajación, Estudiar el ciclo de contracción-relajación,

desde el punto de vista bioquímico;desde el punto de vista bioquímico; Regulación; importancia del calcio.Regulación; importancia del calcio.

BIOQUÍMICA DE LA BIOQUÍMICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULARCONTRACCIÓN MUSCULAR

El El músculo músculo es el principal transductor es el principal transductor bioquímico que convierte la energía bioquímico que convierte la energía potencial (potencial (químicaquímica) en energía ) en energía cinética (cinética (mecánicamecánica).).

BIOQUÍMICA DE LA BIOQUÍMICA DE LA CONTRACCIÓN MUSCULARCONTRACCIÓN MUSCULAR

CREATINA FOSFOCREATINACREATINA FOSFOCREATINA

GLÚCIDOSGLÚCIDOS LÍPIDOSLÍPIDOS

PROTEÍNASPROTEÍNAS

ATP

GLUCÓGENOLISIS

GLUCÓLISIS

BETA-OXIDACIÓN

CETÓLISIS

CATABOLISMO PROTEICO

ORGANIZACIÓN MUSCULAR:ORGANIZACIÓN MUSCULAR:

MÚSCULO

FASCÍCULO

FIBRA MUSCULAR

MÍOFIBRILLA

MÍOFILAMENTOS

FIBRA MUSCULAR:FIBRA MUSCULAR: Unidad estructural y funcional del músculo estriado. Unidad estructural y funcional del músculo estriado.

Constituída por:Constituída por: Sarcolema;Sarcolema; Sarcoplasma;Sarcoplasma; Retículo Sarcoplasmático;Retículo Sarcoplasmático; Gránulos de glucógeno;Gránulos de glucógeno; Lípidos;Lípidos; Mioglobina;Mioglobina; Fosfocreatina;Fosfocreatina; Proteínas contráctiles.Proteínas contráctiles.

ORGANIZACIÓN MUSCULAR:ORGANIZACIÓN MUSCULAR: El El sarcómerosarcómero es la unidad funcional del músculo y es la unidad funcional del músculo y

está comprendido entre dos líneas Z…está comprendido entre dos líneas Z…

Míofibrilla

2 µm

DISPOSICIÓN DE LOS FILAMENTOS EN EL MÚSCULO ESTRIADO:

Músculo relajado

Músculo contraído

Las bandas H e I se acortan

Los sarcómeros se acortan con la

contracción

ORGANIZACIÓN MUSCULAR:ORGANIZACIÓN MUSCULAR:

Las Las míofibrillasmíofibrillas, vistas con , vistas con microscopia electrónicamicroscopia electrónica, están , están constituídas por 2 clases de constituídas por 2 clases de míofilamentos: míofilamentos: gruesosgruesos y y finosfinos..

Filamentos Filamentos

finosfinosFilamentos Filamentos

gruesosgruesos

ORGANIZACIÓN MUSCULAR:ORGANIZACIÓN MUSCULAR:

Los Los filamentos gruesosfilamentos gruesos, confinados a , confinados a la banda A, se componen la banda A, se componen principalmente de principalmente de miosinamiosina. .

ORGANIZACIÓN MUSCULAR:ORGANIZACIÓN MUSCULAR:

Los Los filamentos delgadosfilamentos delgados se ubican se ubican sobre la banda I y se extienden hasta sobre la banda I y se extienden hasta la banda A, pero no abarcan la zona la banda A, pero no abarcan la zona H. H.

Poseen: Poseen: actinaactina, , tropomiosinatropomiosina y y troponinatroponina

ORGANIZACIÓN MUSCULAR:ORGANIZACIÓN MUSCULAR:

PROTEÍNAS CONSTITUYENTES DE PROTEÍNAS CONSTITUYENTES DE LAS MÍOFIBRILLAS: LAS MÍOFIBRILLAS:

Miosina;Miosina; Actina;Actina;

Tropomiosina;Tropomiosina; Troponina;Troponina;

- actinina, armazón estructural - actinina, armazón estructural básico de la línea M…básico de la línea M…

MÍOFILAMENTOS GRUESOS:MÍOFILAMENTOS GRUESOS:

D: 100 D: 100 Å y L: 1,5 Å y L: 1,5 mm Constituído x 400 moléculas Constituído x 400 moléculas

de de miosinamiosina;; 6 cadenas polipeptídicas 6 cadenas polipeptídicas

helicoidales enrolladashelicoidales enrolladas(2 pesadas y 4 livianas);(2 pesadas y 4 livianas);

Cuello;Cuello; Cabeza.Cabeza.

MÍOFILAMENTOS FINOS:MÍOFILAMENTOS FINOS:

D: 70 D: 70 Å y L: 1,6 Å y L: 1,6 mm Constituído por al Constituído por al

menos 3 proteínas:menos 3 proteínas: ActinaActina (Principal) (Principal) TroponinaTroponina TropomiosinaTropomiosina Otras: Otras: Nebulina -TitinaNebulina -Titina

Tropomiosina Troponina Actina G

CADENA DE ACTINA

FILAMENTO FINO

TROPOMIOSINA:TROPOMIOSINA:

La La tropomiosinatropomiosina es una proteína es una proteína fibrosa que, en forma de dímeros fibrosa que, en forma de dímeros alargados, se sitúa sobre el surco de alargados, se sitúa sobre el surco de la hélice de actina F o cerca de éste. la hélice de actina F o cerca de éste.

TROPOMIOSINA:TROPOMIOSINA:

La La tropomiosinatropomiosina tiene sitios tiene sitios específicos de unión a la actina, que específicos de unión a la actina, que a su vez, permitirán su unión a la a su vez, permitirán su unión a la miosina.miosina.

TROPOMIOSINA:TROPOMIOSINA:

Unidas a la tropomiosina existen tres Unidas a la tropomiosina existen tres proteínas denominadas proteínas denominadas troponinas I, troponinas I, C y TC y T; el conjunto de estas cuatro ; el conjunto de estas cuatro proteínas inhibe la unión de las proteínas inhibe la unión de las cabezas de miosina a la actina a cabezas de miosina a la actina a menos que haya catión calcio a menos que haya catión calcio a concentraciones en torno a 10-concentraciones en torno a 10-77 M. M.

TROPONINAS Y SUS FUNCIONES:TROPONINAS Y SUS FUNCIONES:

La La troponina-Ttroponina-T se une a la se une a la tropomiosina y a la TpI y a la Tp-C;tropomiosina y a la TpI y a la Tp-C;

La La troponina-Itroponina-I inhibe la interacción inhibe la interacción actina-F-miosina, la ATPasa y actina-F-miosina, la ATPasa y también, se une a TpI y TpC;también, se une a TpI y TpC;

La La troponina-Ctroponina-C se une al calcio y es se une al calcio y es estructural y funcionalmente análoga estructural y funcionalmente análoga al a calmodulina. al a calmodulina.

TROPONINAS:TROPONINAS:

TITINA Y NEBULINA:TITINA Y NEBULINA:

ORGANIZACIÓN MUSCULAR:ORGANIZACIÓN MUSCULAR:

INTERACCIÓN ACTINA-MIOSINA:INTERACCIÓN ACTINA-MIOSINA:

S1S1

MECANISMO MOLECULAR DE LA MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR:CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR:

La La contracción muscularcontracción muscular consiste en consiste en la unión y separación cíclicas entre el la unión y separación cíclicas entre el fragmento fragmento S1S1 de la cabeza de de la cabeza de miosina y los filamentos de actina F.miosina y los filamentos de actina F.

S1

MECANISMO MOLECULAR DE LA MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR:CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR:

El modelo deEl modelo de filamentos deslizantesfilamentos deslizantes y y puentes cruzadospuentes cruzados es la base de la es la base de la

contracción muscular…contracción muscular…

MECANISMO MOLECULAR DE LA MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR:CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR:

Los Los puentes cruzadospuentes cruzados surgen a surgen a intervalos de 14 nm a lo largo de los intervalos de 14 nm a lo largo de los filamentos gruesos.filamentos gruesos.

Los dos polos de los filamentos Los dos polos de los filamentos gruesos están separados por un gruesos están separados por un segmento de 10 nm denominado segmento de 10 nm denominado banda M.banda M. M

MECANISMO MOLECULAR DE LA MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR:CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR:

MECANISMO MOLECULAR DE LA MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR:CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR:

1. Neurona Motora;1. Neurona Motora; 2. Acetilcolina;2. Acetilcolina;

3. Aumento de la conductancia al sodio 3. Aumento de la conductancia al sodio en la placa terminal; en la placa terminal;

4. Generación de potencial de acción y 4. Generación de potencial de acción y despolarización a través de las líneas Z;despolarización a través de las líneas Z;

5. Liberación de calcio; quedan expuestos 5. Liberación de calcio; quedan expuestos sitios de unión actina-miosina;sitios de unión actina-miosina;

6. Fijación de calcio a la troponina C.6. Fijación de calcio a la troponina C.

MECANISMO MOLECULAR DE LA MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR:CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR:

7. El cambio conformacional se 7. El cambio conformacional se traslada a las traslada a las troponinas I y Ttroponinas I y T;;

8. En su posición de reposo, la 8. En su posición de reposo, la tropomiosinatropomiosina bloquea los sitios de la bloquea los sitios de la actina en los cuales se fija la miosina actina en los cuales se fija la miosina e impide la formación de puentes e impide la formación de puentes transversales;transversales;

MECANISMO MOLECULAR DE LA MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR:CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR:

9. Se produce un desplazamiento de 9. Se produce un desplazamiento de la hebra de la hebra de tropomiosinatropomiosina en el surco en el surco helicoidal del filamento de actina;helicoidal del filamento de actina;

10. Quedan expuestos los 10. Quedan expuestos los sitios de sitios de actinaactina;;

MECANISMO MOLECULAR DE LA MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR:CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR:

“Efecto de remo”

11. La interacción 11. La interacción actina-miosinaactina-miosina provoca un provoca un deslizamiento del filamento delgado hacia el deslizamiento del filamento delgado hacia el

centro del sarcómero. centro del sarcómero.

MECANISMO MOLECULAR DE LA MECANISMO MOLECULAR DE LA CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR:CONTRACCIÓN NEUROMUSCULAR:

LaLa tensióntensión desarrollada durante la desarrollada durante la contracción muscular es proporcional contracción muscular es proporcional a la superposición de los filamentos, a la superposición de los filamentos, así como al número de puentes así como al número de puentes cruzados que se forman... cruzados que se forman...

UNIÓN-SEPARACIÓN CÍCLICA DE UNIÓN-SEPARACIÓN CÍCLICA DE ACTINA Y MIOSINA:ACTINA Y MIOSINA:

1. En la fase de 1. En la fase de relajación muscularrelajación muscular, , el S-1 de la cabeza de miosina, el S-1 de la cabeza de miosina, hidroliza el ATP a ADP y Pi, que hidroliza el ATP a ADP y Pi, que permanecen unidos.permanecen unidos.

ATP-MIOSINA ADP-Pi-MIOSINAATP-MIOSINA ADP-Pi-MIOSINA

HH22OO

UNIÓN-SEPARACIÓN CÍCLICA DE UNIÓN-SEPARACIÓN CÍCLICA DE ACTINA Y MIOSINA:ACTINA Y MIOSINA:

2. Cuando la 2. Cuando la contracción muscularcontracción muscular es es estimulada, la actina queda expuesta estimulada, la actina queda expuesta y el S-1 de la cabeza de miosina se y el S-1 de la cabeza de miosina se une a ella. une a ella.

ADP-Pi-MIOSINA ACTINA-MIOSINA-ADP-PiADP-Pi-MIOSINA ACTINA-MIOSINA-ADP-Pi

ACTINA

UNIÓN-SEPARACIÓN CÍCLICA DE UNIÓN-SEPARACIÓN CÍCLICA DE ACTINA Y MIOSINA:ACTINA Y MIOSINA:

3. La formación del complejo 3. La formación del complejo promueve la liberación de Pi, lo cual promueve la liberación de Pi, lo cual origina el origina el impulso de activaciónimpulso de activación..

ACTINA-MIOSINA-ADP-PiACTINA-MIOSINA-ADP-Pi

ACTINA-MIOSINA + ADP + PiACTINA-MIOSINA + ADP + Pi

UNIÓN-SEPARACIÓN CÍCLICA DE UNIÓN-SEPARACIÓN CÍCLICA DE ACTINA Y MIOSINA:ACTINA Y MIOSINA:

4. Otra molécula de ATP se une al 4. Otra molécula de ATP se une al S-1 de la cabeza de la miosina, S-1 de la cabeza de la miosina, formando un complejo formando un complejo actina-actina-miosina-ATPmiosina-ATP..

ACTINA-MIOSINAACTINA-MIOSINA

ACTINA-MIOSINA-ATPACTINA-MIOSINA-ATP

UNIÓN-SEPARACIÓN CÍCLICA DE UNIÓN-SEPARACIÓN CÍCLICA DE ACTINA Y MIOSINA:ACTINA Y MIOSINA:

5. El complejo miosina-ATP tiene 5. El complejo miosina-ATP tiene poca afinidad por la actina, la cual es poca afinidad por la actina, la cual es liberada (relajación).liberada (relajación).

ACTINA-MIOSINA-ATPACTINA-MIOSINA-ATP

ATP-MIOSINAATP-MIOSINAACTINA

UNIÓN-SEPARACIÓN CÍCLICA DE UNIÓN-SEPARACIÓN CÍCLICA DE ACTINA Y MIOSINA:ACTINA Y MIOSINA:

ATP-MIOSINA ADP-Pi-MIOSINA

ACTINA-MIOSINA-ADP-Pi

ACTINA-MIOSINA

ACTINA-MIOSINA-ATP

1

2 ACTINA

3 ADP + Pi4ATP

ACTINA 5

H2O

CALCIO Y CONTRACCIÓN MUSCULAR:CALCIO Y CONTRACCIÓN MUSCULAR:

Sarcolema Túbulo TSarcolema Túbulo T

CisternaCa++

Ca++

Sarcómero

Ca++

Cisterna

Calsecuestrina

Ca++

Ca++ATPasa

Canal libera-

dorReceptor de

dihidropiridina

METABOLISMO DE LA FIBRA METABOLISMO DE LA FIBRA MUSCULARMUSCULAR

Lic. Sofía CastiñeyrasLic. Sofía Castiñeyras

PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR:PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR:

RESISTENCIA

POTENCIA

FUERZA

PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR:PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR:

La La fuerzafuerza de un músculo queda de un músculo queda determinada principalmente por su determinada principalmente por su tamaño, con una fuerza contráctil máxima tamaño, con una fuerza contráctil máxima de 3 a 4 kg/cmde 3 a 4 kg/cm22 de la superficie de la superficie transversal del músculo.transversal del músculo.

PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR:PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR:

La La potenciapotencia de la contracción de la contracción muscular es una medida de la muscular es una medida de la cantidad de trabajo realizado en la cantidad de trabajo realizado en la unidad de tiempo.unidad de tiempo.

PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR:PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR:

La La resistenciaresistencia depende de la cantidad de depende de la cantidad de glucógeno que se ha almacenado en el glucógeno que se ha almacenado en el músculo antes del ejercicio.músculo antes del ejercicio.

La resistencia mejora con una dieta La resistencia mejora con una dieta rica en glúcidos… rica en glúcidos…

PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR:PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR:

Cuando los atletas corren a velocidades Cuando los atletas corren a velocidades típicas de carrera de maratón, su típicas de carrera de maratón, su resistenciaresistencia es aproximadamente: es aproximadamente:

Dieta rica en glúcidos: 240´ Dieta rica en glúcidos: 240´ Dieta mixta: 120´Dieta mixta: 120´

Dieta rica en grasa: 85´ Dieta rica en grasa: 85´

PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR:PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR:

Sistema de la fosfocreatinaSistema de la fosfocreatina:: Creatina + ATP Fosfocreatina + ADPCreatina + ATP Fosfocreatina + ADP

Se utiliza para actividades físicas de Se utiliza para actividades físicas de intensidad máxima y corta duraciónintensidad máxima y corta duración;;

Los fosfágenos pueden proporcionar la Los fosfágenos pueden proporcionar la potencia muscular máxima durante 8 a 10 potencia muscular máxima durante 8 a 10 segundos, casi lo suficiente para una segundos, casi lo suficiente para una carrera de 100 metros.carrera de 100 metros.

PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR:PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR:

Sistema de los fosfágenosSistema de los fosfágenos casi casi exclusivamente:exclusivamente:

100 metros llanos; saltos; levantamiento 100 metros llanos; saltos; levantamiento de pesas; buceode pesas; buceo

Sistema de los fosfágenos y del Sistema de los fosfágenos y del glucógeno-lactato:glucógeno-lactato:

200 metros llanos; basket; beisbol; hockey 200 metros llanos; basket; beisbol; hockey sobre hielo.sobre hielo.

PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR:PROPIEDADES DE LA FIBRA MUSCULAR:

Sistema del glucógeno-lactato Sistema del glucógeno-lactato principalmente:principalmente:

400 metros llanos; 100 metros natación; 400 metros llanos; 100 metros natación; tenis; fútbol.tenis; fútbol.

Sistema del glucógeno-lactato y Sistema del glucógeno-lactato y aeróbico:aeróbico:

800 m llanos; 200 m natación; 1500 800 m llanos; 200 m natación; 1500 patinando; boxeo; 200 m remos; carrera patinando; boxeo; 200 m remos; carrera

de 1500 m; carrera de 2 km; de 1500 m; carrera de 2 km; 400 m de natación. 400 m de natación.

RECUPERACIÓN DEL RECUPERACIÓN DEL GLUCÓGENO MUSCULAR:GLUCÓGENO MUSCULAR:

Contenido en glucógeno muscularContenido en glucógeno muscular (g/kg de músculo)(g/kg de músculo)

Horas de recuperación0 480

Dieta rica en glúcidos

METABOLISMO MUSCULAR:METABOLISMO MUSCULAR:

El metabolismo del músculo en El metabolismo del músculo en actividad puede responder a:actividad puede responder a:

A. ESFUERZO MÁXIMOA. ESFUERZO MÁXIMO(ejercicio muy intenso y breve)(ejercicio muy intenso y breve)

B. ESFUERZO SUBMÁXIMOB. ESFUERZO SUBMÁXIMO(ejercicio que se mantiene por (ejercicio que se mantiene por

periodos prolongados)periodos prolongados)

METABOLISMO MUSCULAR:METABOLISMO MUSCULAR:

ESFUERZO MÁXIMO:ESFUERZO MÁXIMO: PRODUCCIÓN PRODUCCIÓN ANEROBIAANEROBIA DE ATP DE ATP

ESFUERZO SUBMÁXIMO:ESFUERZO SUBMÁXIMO: PRODUCCIÓN PRODUCCIÓN AEROBIAAEROBIA DE ATPDE ATP

Para realizar un trabajo muy intenso, Para realizar un trabajo muy intenso, de corta duración, el músculo utiliza de corta duración, el músculo utiliza sus reservas de ATP por sus reservas de ATP por consumo de consumo de sus reservas de fosfocreatinasus reservas de fosfocreatina y por y por degradación anaeróbica de su propio degradación anaeróbica de su propio glucógenoglucógeno……

METABOLISMO MUSCULAR:METABOLISMO MUSCULAR:

METABOLISMO MUSCULAR:METABOLISMO MUSCULAR:

ESFUERZO MÁXIMO:ESFUERZO MÁXIMO: En la etapa inicial, el ATP es En la etapa inicial, el ATP es generado por las reservas de generado por las reservas de fosfocreatinafosfocreatina (-10.3 kcal/mol). (-10.3 kcal/mol).

FOSFOCREATINA + ADPFOSFOCREATINA + ADP

CREATINA + ATPCREATINA + ATPCPKCPK

METABOLISMO MUSCULAR:METABOLISMO MUSCULAR:

Luego, ocurre la Luego, ocurre la regeneración del ATPregeneración del ATP::

2 ADP 2 ADP ATPATP + AMP + AMP

Las reservas de fosfocreatina y ATP Las reservas de fosfocreatina y ATP en el músculo son limitadas y sólo en el músculo son limitadas y sólo pueden proveer energía durante un pueden proveer energía durante un tiempo muy breve…tiempo muy breve…

METABOLISMO MUSCULAR:METABOLISMO MUSCULAR:

La degradación de glucógeno La degradación de glucógeno muscular es una importante fuente muscular es una importante fuente

de sustrato utilizable de sustrato utilizable anaeróbicamenteanaeróbicamente… …

METABOLISMO MUSCULAR:METABOLISMO MUSCULAR:

ESFUERZO SUBMÁXIMO: ESFUERZO SUBMÁXIMO:

Cuando el ejercicio es de menor Cuando el ejercicio es de menor intensidad, el aporte de Ointensidad, el aporte de O22 puede ser puede ser suficiente para generar por suficiente para generar por fosforilación oxidativa el ATP fosforilación oxidativa el ATP requerido…requerido…

REGULACIÓN DE LA GLUCÓGENOLISISREGULACIÓN DE LA GLUCÓGENOLISIS

Adrenalina (Hígado y Músculo)

ATP AMPc 5´AMP

PQAi PQAa

Proteína G

Adenilciclasa

GTP

Fosfodies-terasa

R

+

REGULACIÓN DE LA GLUCÓGENOLISIS:REGULACIÓN DE LA GLUCÓGENOLISIS:

FUNCIONES DE LA FUNCIONES DE LA PROTEÍNQUINASA A ACTIVA:PROTEÍNQUINASA A ACTIVA:

Desencadenar la cascada Desencadenar la cascada de la glucógenolisis; de la glucógenolisis;

Desactivar la Desactivar la glucógeno sintetasa;glucógeno sintetasa;

Activar un inhibidor de fosfatasa. Activar un inhibidor de fosfatasa.

GLUCÓGENOLISIS:GLUCÓGENOLISIS:

fosforilasa + glucantransferasa

Enzima desramificante

METABOLISMO MUSCULAR:METABOLISMO MUSCULAR:

GLUCÓLISIS:GLUCÓLISIS:

¿Qué es la glucólisis?:¿Qué es la glucólisis?: La La glucólisisglucólisis es la degradación de la es la degradación de la

glucosa con fines energéticos…glucosa con fines energéticos…

¿¿CCuál es su localización tisular?:uál es su localización tisular?: Se Se realiza realiza en ten todos los tejidos…odos los tejidos…

¿Cuál es su localización celular?:¿Cuál es su localización celular?: El El citosolcitosol (fracción soluble (fracción soluble

del citoplasma) del citoplasma)

GLUCÓLISIS:GLUCÓLISIS:

GLUCOSA GLUCOSA 6 PGLUCOSA GLUCOSA 6 P

FRUCTOSA 6 PFRUCTOSA 6 P

FRUCTOSA 1,6 di PFRUCTOSA 1,6 di P

GLICERALDEHÍDO 3 P + DIHIDROXIACETONA PGLICERALDEHÍDO 3 P + DIHIDROXIACETONA P

1,3 DPG1,3 DPG

3 PG 2 PG PEP PIRUVATO 3 PG 2 PG PEP PIRUVATO

LACTATOLACTATO

HEXO/GLUCOQUINASAHEXO/GLUCOQUINASA

FOSFOFRUCTOQUINASA 1FOSFOFRUCTOQUINASA 1

PQPQ

GLUCÓLISIS EN AEROBIOSIS:GLUCÓLISIS EN AEROBIOSIS:

GLUCOSA PIRUVATOGLUCOSA PIRUVATO

ACETILCOAACETILCOA

NADHNADH22, FADH, FADH22 CICLO DE KREBS CICLO DE KREBS

CADENA RESPIRATORIA ATPCADENA RESPIRATORIA ATP

mitocondria

METABOLISMO MUSCULAR:METABOLISMO MUSCULAR:

La glucólisis alcanza gran actividad La glucólisis alcanza gran actividad hasta consumir los depósitos de hasta consumir los depósitos de glucógeno del músculo…glucógeno del músculo…

La acumulación de lactato desciende La acumulación de lactato desciende el pH local (6.6) y la el pH local (6.6) y la fosfofructoquinasa será más sensible fosfofructoquinasa será más sensible a inhibición y se reducirá de la a inhibición y se reducirá de la actividad glucolítica.actividad glucolítica.

METABOLISMO MUSCULAR:METABOLISMO MUSCULAR:

La La tasa máxima de captación de tasa máxima de captación de oxígenooxígeno (VO (VO22 max) establece la max) establece la relación que existe entre la cantidad relación que existe entre la cantidad de Ode O22 que la sangre libera y los que la sangre libera y los músculos pueden utilizar por unidad músculos pueden utilizar por unidad de tiempo.de tiempo.

40-50 ml de O40-50 ml de O22/min/kg de /min/kg de peso corporal peso corporal

GLUCÓLISIS EN ANAEROBIOSIS:GLUCÓLISIS EN ANAEROBIOSIS:

GLUCOSA PIRUVATOGLUCOSA PIRUVATO

LACTATOLACTATO

HÍGADO: PIRUVATOHÍGADO: PIRUVATO

GLUCOSAGLUCOSA

CICLO DE CORI

LIPASA HORMONO-SENSIBLE: LIPASA HORMONO-SENSIBLE: regulaciónregulación

Adrenalina, NoradrenalinaAdrenalina, Noradrenalina

ATP AMPc 5´AMP

PQAi PQAa

LHSa LHSi

Proteína G

Adenilciclasa

TAG

DAG

H2O

AGL

GTP

Fosfodies-terasa

R

+

BETA-OXIDACIÓN:BETA-OXIDACIÓN:

DEFINICIÓNDEFINICIÓN:: Es la degradación de los ácidos Es la degradación de los ácidos grasos con la finalidad de obtener grasos con la finalidad de obtener

energíaenergía químicaquímica…… LOCALIZACIÓN TISULARLOCALIZACIÓN TISULAR::

Hígado, riñón, tejido adiposo, Hígado, riñón, tejido adiposo, músculo esquelético; corazón; músculo esquelético; corazón; suprarrenales.suprarrenales.

LOCALIZACIÓN CELULARLOCALIZACIÓN CELULAR:: Matriz mitocondrial.Matriz mitocondrial.

BETA OXIDACIÓN:BETA OXIDACIÓN:

1.1. ACTIVACIÓN DEL ÁCIDO GRASOACTIVACIÓN DEL ÁCIDO GRASO::Membrana externa mitocondrialMembrana externa mitocondrial

CO.OH + ATP + CoA.SH CO.OH + ATP + CoA.SH

CO.S.CoA + AMP + PPi CO.S.CoA + AMP + PPi 2 Pi 2 Pi

Tíoquinasa

H2OAcil CoA

Pirofosfatasa

2. ENTRADA DEL ÁCIDO GRASO 2. ENTRADA DEL ÁCIDO GRASO ACTIVADO A LA MITOCONDRIA:ACTIVADO A LA MITOCONDRIA:

Acil CoAAcil CoA + CARNITINA + CARNITINA

CoA.SHCoA.SH + + ACILCARNITINAACILCARNITINA

AcilCoA + CARNITINA

CoA.SH

CAT 1

CAT 2Matriz

mitocondrial

Membrana Interna Mitocondrial

Parte externa

Parte Interna

Malonil CoA- Ext.

3. BETA OXIDACIÓN:3. BETA OXIDACIÓN:

CHCH22-CH-CH22-CO.S.-CO.S.CoACoA H HH H C C CO.S.C C CO.S.CoACoA

OOH H H H C C CO.S.C C CO.S.CoACoA H H HH

FAD

FADH2

H2O

-enoil CoA

hidroxiacilCoA

Acil-CoAdeshidrogenasa

hidratasa

BETA OXIDACIÓN:BETA OXIDACIÓN:

OOH H H H C C CO.S.C C CO.S.CoACoA

H H HH O O

C CHC CH22 CO.S. CO.S.CoACoA

COS.COA + CHCOS.COA + CH3 3 COSCOA COSCOA

NAD+

NADH2

CoA.SH

hidroxiacilCoA

-cetoacilCoA

n-2Acetil CoA Acil CoA

BETA OXIDACIÓN:BETA OXIDACIÓN: BALANCE ENERGÉTICO DEL PALMITATOBALANCE ENERGÉTICO DEL PALMITATO

1*v 16 C 1*v 16 C acetil CoAacetil CoA 2*v 14 C acetil CoA2*v 14 C acetil CoA 3*v 12 C acetil CoA3*v 12 C acetil CoA 4*v 10 C acetil CoA4*v 10 C acetil CoA 5*v 8 C acetil CoA5*v 8 C acetil CoA 6*v 4 C acetil CoA6*v 4 C acetil CoA 7*v acetil CoA acetil CoA7*v acetil CoA acetil CoA

¿Cuántos ATP se ganan por oxidación ¿Cuántos ATP se ganan por oxidación del palmitato (16 C)?:del palmitato (16 C)?:

Son necesarias 7 vueltas para oxidar Son necesarias 7 vueltas para oxidar completamente al ácido graso;completamente al ácido graso;

Por cada vuelta al ciclo se ganan 5 ATPs Por cada vuelta al ciclo se ganan 5 ATPs por reoxidación, en cadena respiratoria, por reoxidación, en cadena respiratoria,

del NADH del NADH22 y del FADH y del FADH2 2 ;; Como se dan 7 vueltas para la degradación, Como se dan 7 vueltas para la degradación,

en total se ganan 35 ATPs; en total se ganan 35 ATPs; Se obtienen 8 moléculas de acetil CoA;Se obtienen 8 moléculas de acetil CoA;

Por cada molécula de acetil CoA que entra Por cada molécula de acetil CoA que entra al CTC, se ganan 12 ATPs (8 x 12= 96);al CTC, se ganan 12 ATPs (8 x 12= 96);

35 (siete ciclos) + 96 ATP = 131 ATP;35 (siete ciclos) + 96 ATP = 131 ATP; 131 – 1 ATP (gastado en la 131 – 1 ATP (gastado en la activaciónactivación

del ácido grasodel ácido graso) = 130 ATPs;) = 130 ATPs; La oxidación del palmitato, generará La oxidación del palmitato, generará

130 moléculas de ATP por la 130 moléculas de ATP por la beta oxidación… beta oxidación…

BALANCE ENERGÉTICO DE LA BETA-BALANCE ENERGÉTICO DE LA BETA-OXIDACIÓN:OXIDACIÓN:

CETÓLISIS:CETÓLISIS:

DEFINICIÓN:DEFINICIÓN: Es la Es la degradación de cuerpos degradación de cuerpos cetónicoscetónicos, con fines energéticos…, con fines energéticos…

LOCALIZACIÓN TISULAR:LOCALIZACIÓN TISULAR: Músculo esquelético, cardíaco Músculo esquelético, cardíaco

y riñón y riñón LOCALIZACIÓN CELULAR;LOCALIZACIÓN CELULAR; MATRIZ MITOCONDRIALMATRIZ MITOCONDRIAL

CETÓLISIS:CETÓLISIS:

OH OOH OHH33C-C-CHC-C-CH22-CO.OH H-CO.OH H33C-C-CHC-C-CH22- CO.OH- CO.OH HH

O O HH33C-CO.S.C-CO.S.CoA HCoA H33C-C-CHC-C-CH22-CO.S.CoA-CO.S.CoA ++HH33C-CO.S.CoAC-CO.S.CoA Acetil CoAAcetil CoA

Succinil CoA

SuccinatoCTC

Acetoacetil CoA

Acetoacetato

-hidroxibutirato

NAD+ NADH2

Tíoferasa

dhg

Tíolasa

Mitocondria:

MUCHAS GRACIAS!!!MUCHAS GRACIAS!!!

DIFUSIÓN FACILITADA DE DIFUSIÓN FACILITADA DE LA GLUCOSA: LA GLUCOSA:

GLUGLU

OHHO

OHHO

El transporte ocurre sin rotación de la molécula de glucosa…

Múltiples grupos proteicos se unen a los grupos OH- de la

glucosa.

OHHO

GLUTRANSPORTADOR DE

GLUCOSA GLUT 4

DIFUSIÓN FACILITADA DE DIFUSIÓN FACILITADA DE LA GLUCOSA: LA GLUCOSA:

GLUT-4GLUT-4:: presentes en presentes en músculomúsculo y y adipocitos;adipocitos;

Son insulino-dependientes; Son insulino-dependientes; Se almacenan en vesículas Se almacenan en vesículas

intracelulares que, en presencia de intracelulares que, en presencia de insulina, se fusionan con la insulina, se fusionan con la membrana celular, aumentando su membrana celular, aumentando su número y la captación de glucosanúmero y la captación de glucosa……

DESTINOS DE LA GLUCOSA DESTINOS DE LA GLUCOSA EN EL MÚSCULO: EN EL MÚSCULO:

GLUCOSAGLUCOSA

GLUCOSA 6 PGLUCOSA 6 P

GLUCÓGENO GLUCÓGENO GLUCÓLISIS GLUCÓLISIS

ALMACENAMIENTO ENERGÍA

Hexoquinasa

BALANCE ENERGÉTICO BALANCE ENERGÉTICO DE LA GLUCÓLISIS: DE LA GLUCÓLISIS:

GLUCOSA + 2 Pi + 2 ADPGLUCOSA + 2 Pi + 2 ADP

2 LACTATO + 2 ATP + 2 H2 LACTATO + 2 ATP + 2 H22OO ( (OO22))2 PIRUVATO + 2 ATP + 2 NADH2 PIRUVATO + 2 ATP + 2 NADH2 2

+ 2 H+ 2 H22O O

REGULACIÓN DE LA GLUCÓLISIS:REGULACIÓN DE LA GLUCÓLISIS:

La La glucólisisglucólisis puede ser puede ser regulada por: regulada por:

1.1. Concentración de glucosa Concentración de glucosa intracelular;intracelular;

2.2. Estado energético celular;Estado energético celular;3.3. Regulación alostérica;Regulación alostérica;4.4. Regulación hormonal…Regulación hormonal…

REGULACIÓN DE LA GLUCÓLISIS:REGULACIÓN DE LA GLUCÓLISIS:

1. 1. Concentración de glucosa Concentración de glucosa intracelularintracelular::

La glucólisis es favorecida en La glucólisis es favorecida en situaciones de situaciones de saciedadsaciedad; ; dietas dietas hiperglucídicashiperglucídicas y ante un aumento y ante un aumento de la glucógenolisis muscular, de la glucógenolisis muscular, como ocurre en el como ocurre en el ejercicioejercicio… …

ATP/ADP:

NADH2/NAD+:

ACETILCoA/CoA:

GLUCÓLISIS

2.2. REGULACIÓN POR ESTADO REGULACIÓN POR ESTADO ENERGÉTICO CELULAR:ENERGÉTICO CELULAR:

3. REGULACIÓN ALOSTÉRICA 3. REGULACIÓN ALOSTÉRICA DE LA GLUCÓLISIS: DE LA GLUCÓLISIS:

EnzimaEnzima:: Modulador negativoModulador negativo:: positivopositivo::

- Hexoquinasa- Hexoquinasa Glucosa 6 PGlucosa 6 P ----------------------

- FFQ1 - FFQ1 ATP, CitratoATP, Citrato AMP,ADPAMP,ADP - - Piruvato quinasaPiruvato quinasa ATP,Citrato ATP,Citrato Fr 1-6 di PFr 1-6 di P

FRUCTOSA 2-6 FRUCTOSA 2-6 di Pdi P

FOSFOFRUCTOQUINASA 1FOSFOFRUCTOQUINASA 1

FRUCTOSA 1-6 FRUCTOSA 1-6 didi P P

PIRUVATO QUINASAPIRUVATO QUINASA

PEP + ADP PEP + ADP PIRUVATOPIRUVATO + ATP + ATP

3. REGULACIÓN ALOSTÉRICA:3. REGULACIÓN ALOSTÉRICA:

4. REGULACIÓN HORMONAL:4. REGULACIÓN HORMONAL:

GLUCAGON/INSULINA

AUMENTO CAPTACIÓN DE GLUCOSA

(GLUT 4)AUMENTO DE LA

GLUCÓLISISAUMENTO DE LA

GLUCOGENOGÉNESIS

CETOGÉNESIS:CETOGÉNESIS:

DEFINICIÓN:DEFINICIÓN: Es la Es la síntesis de cuerpos cetónicos, a síntesis de cuerpos cetónicos, a

partir de un aumento en la oxidación de partir de un aumento en la oxidación de ácidos grasosácidos grasos; ellos son: el ; ellos son: el acetoacetatoacetoacetato; ; el el betahidroxibutiratobetahidroxibutirato y la y la acetonaacetona……

LOCALIZACIÓN TISULAR:LOCALIZACIÓN TISULAR: HígadoHígado (Exclusivamente) (Exclusivamente) LOCALIZACIÓN CELULAR:LOCALIZACIÓN CELULAR:

Matriz mitocondrialMatriz mitocondrial FINALIDAD:FINALIDAD:

Exportar energía química..Exportar energía química..

MUCHAS GRACIAS!!!!MUCHAS GRACIAS!!!!

GLUCÓGENOLISIS MUSCULAR:GLUCÓGENOLISIS MUSCULAR:

O.O.PP O. O.PP OH OH OH OH OH OH OHOH

AMP AMPFosforilasa a

Fosforilasa b2H2O 2Pi Fosforilasa b

(menos activa)2 AMP

Forma activa

Forma inactiva

2ATP 2ADP 2 AMP

fosfatasa

quinasa

REGULACIÓN DE LA GLUCÓGENOLISIS: REGULACIÓN DE LA GLUCÓGENOLISIS:

PQAaPQAa

Fosforilasa b Fosforilasa b Fosforilasa b Fosforilasa b quinasa inactiva quinasa activaquinasa inactiva quinasa activa

Fosforilasa b Fosforilasa aFosforilasa b Fosforilasa a

OH

O.P

2ATP2ADPO.P

O.P OH

ATP ADP

OH

Ca++

(músculo)

SÍNTESIS DE GLUCÓGENO:SÍNTESIS DE GLUCÓGENO:

Glucógeno sintetasa

Enlace alfa 1-6

Enzima ramificante

REGULACIÓN DE LA GLUCOGENOGÉNESIS:REGULACIÓN DE LA GLUCOGENOGÉNESIS:

fosfatasafosfatasa GLUCÓGENO GLUCÓGENOGLUCÓGENO GLUCÓGENO SINTETASA SINTETASASINTETASA SINTETASA INACTIVA ACTIVAINACTIVA ACTIVA quinasaquinasa

O.P OH

ADP ATP

H2O Pi

INHIBICIÓN DE LA GLUCOGENOGÉNESIS:INHIBICIÓN DE LA GLUCOGENOGÉNESIS:

ADRENALINA, NORADRENALINAADRENALINA, NORADRENALINA

PROTEINQUINASA APROTEINQUINASA A

INHIBIDOR DE INHIBIDOR DE INHIBIDOR DE INHIBIDOR DE FOSFATASA i FOSFATASA aFOSFATASA i FOSFATASA a

GLUCOGENO GLUCOGENOGLUCOGENO GLUCOGENO SINTETASAa SINTETASAiSINTETASAa SINTETASAi

ATP ADP

ATP ADP OH O. P