ASPECTOS GENERALES DEL METABOLISMO INTERMEDIO

Los organismos vivos interaccionan con su entorno

Las interacciones metablicas que se dan en todo ser vivo, as como su comunicacin al exterior, permiten mantener su homeostasis. El organismo humano no puede sustraerse a estos dos componentes esenciales de su funcionamiento, dado que como un sistema termodinmico abierto y flexible, requiere el intercambio de materia y energa con su entorno. La comprensin de estos conceptos fundamentales, es indispensable para el estudio del Metabolismo Intermedio

Q.F.B.Graciela Quintero Flores, M.C.

Conceptos de Metabolismo Intermedio

Metabolismo Intermedio puede definirse como: la suma de todas las reacciones qumicas efectuadas en las clulas una actividad celular altamente coordinada, sistemtica, intencionada, en la que intervienen multitud de sistemas enzimticos que conducen al intercambio de materia y energa con el medio ambiente

Funciones especficas del Metabolismo Intermedio1.

2.3.

4.

Al metabolismo Intermedio se le han asignado 4 funciones especficas: Obtener energa qumica para los organismos vivos, ya sea de la luz solar o alimentos Convertir nutrientes en componentes celulares (degradacin metablica) Ensamblar esos componentes en macromolculas propias de la clula Formar y degradar molculas requeridas para funciones celulares especializadas

Ciclo del Dixido de Carbono y el oxgeno entre los dominios autotrfico y heterotrfico.

Ciclo del Nitrgeno en la Bisfera.

Diferencias entre Anabolismo y Catabolismo

Rutas Metablicas

Localizacin celular de los procesos metablicos

Las reacciones metablicas ocurren en organelos subcelulares como ncleo, mitocondria, retculo endoplsmico (liso y rugoso), membrana celular, citoplasma, lisosomas, peroxisomas, etc. Esta organizacin celular es ventajosa porque permite el funcionamiento simultneo de vas metablicas diferentes, protege al organismo de la autodigestin, y permite un mejor control de cada proceso. Prcticamente cada organelo subcelular est comprometido en determinados procesos, que en conjunto realizan el metabolismo intermedio de esa clula

Funciones Metablicas de los diferentes organelos

Interrelaciones generales del metabolismo de los nutrientes

Metabolismo de Carbohidratos: Panorama General

Metabolismo de los triacilgliceroles: Panorama General

Panorama General del Metabolismo de los Nutrientes en el humano

Ubicacin de las Vas Metablicas: Interrelacin entre organelos celulares.

Interrelacin entre rganos. Estado Posprandial

Interrelacin entre rganos. Ayuno.

REGULACIN METABLICA

Es comprensible que la realizacin de los miles de reacciones bioqumicas que se realizan en cada clula deben obedecer mecanismos de control muy finos y precisos para mantener la vida. La Regulacin Metablica se realiza a dos niveles interrelacionados entre s como dos partes de un todo: regulacin enzimtica (control de ciertas enzimas llamadas regulatorias) regulacin en el organismo integrado (se refiere a la regulacin mediante seales inter-rganos y tejidos, y equivale a la regulacin hormonal )

MECANISMOS GENERALES DE REGULACIN ENZIMTICA

Mecanismos genticos que aumentan o disminuyen la expresin del gene que tiene la informacin para esa enzima (Induccin, Represin-Desrepresin Las enzimas pueden ser activadas o inactivadas IRREVERSIBLEMENTE por protelisis Las enzimas pueden ser activadas o inactivadas REVERSIBLEMENTE por modificacin covalente Las enzimas pueden ser reguladas por moduladores alostricos La velocidad de degradacin de las enzimas por proteasas en los lisosomas o proteasomas en el citosol determina la vida media de dichas enzimas

Medios Enzimticos de Regulacin Metablica

Enzimas Regulatorias o clave: su ubicacin y caractersticas Funcionalidad de las enzimas clave, depende de: su cantidad, su actividad, la disponibilidad de sustratos y condiciones del medio. Mecanismos que regulan la CANTIDAD de la enzima regulatoria: Expresin de los genes de la(s) enzima regulatoria, en respuesta a los cambios del medio celular o demanda metablica: Induccin, RepresinDesrepresin Recambio Enzimtico Cascadas Enzimticas: Muchas enzimas pueden ser irreversiblemente activadas o inactivadas por enzimas proteolticas (p. ej. Enzimas digestivas o cascadas de la coagulacin sangunea) Mecanismos que regulan la ACTIVIDAD de la enzima regulatoria: Regulacin alostrica Modificacin covalente (muchas enzimas pueden ser reversiblemente activadas o inactivadas por la adicin covalente de grupos qumicos) Ajuste de las condiciones del medio celular

Mecanismos Genticos

Represin Desrepresin: Producto final como seal represora (u otro metabolito). Se une a protenas reguladoras que bloquean al sitio O (opern), e inhiben la lectura de una informacin gentica, lo que disminuye la sntesis de una protena o enzima regulatoria. Cuando disminuye la seal represora, ocurre la Desrepresin. Induccin: Sustrato u otro metabolito como Inductores. Se une a protenas represoras inactivndolas, lo que activa al sitio O y permite la transcripcin de la informacin.

Modelo del Operon (Jacobs y Monod)

Operon 1 Represin enzimtica

Operon 2- Induccin enzimtica

Recambio Enzimtico

Depende de las velocidades de sntesis y degradacin de la enzima regulatoria: (Kdeg/Ks) Kdeg y Ks pueden ser afectadas por: -Factores fisiolgicos -Factores nutricionales -Factores hormonales -Condiciones del medio Ejemplos: Arginasa Heptica: aumenta Ks al aumentar la dieta protica y disminuye Kdeg en animales hambrientos. Triptofano oxigenasa: Glucocorticoides aumentan su Ks y en presencia de triptofano, disminuye su Kdeg.

Regulacin de la Cantidad de una Enzima Regulatoria:

Cascadas Enzimticas

Mecanismos Enzimticos que regulan la ACTIVIDAD de la enzima regulatoria:

REGULACION ALOSTRICA: Efectores alostricos positivos y negativos Caractersticas de las Enzimas alostricas: Cooperatividad Comportamiento cintico: enzimas K y V Inhibicin por retroaccin: Producto final Sistema de asas mltiples REGULACION POR MODIFICACION COVALENTE Unin covalente de grupos fosfato u otros grupos qumicos Enzimas Convertidoras CONDICIONES DEL MEDIO CELULAR ORGANIZACIN DE COMPLEJOS ENZIMTICOS. COMPARTIMENTALIZACION.

Diferencia en el comportamiento cintico entreenzimas catalticas y enzimas alostricas.

Inhibicin por Retroalimentacin: Regulaciones Especficas

Inhibicin por Retroalimentacin: Asas Mltiples

Regulacin de la actividad enzimtica Modificacin Covalente por fosforilacin

Modificacin Covalente(otras formas)

Las protenas enzimticas tambin pueden modificarse por Acetilacin en residuos de Lisina, mediante la participacin de Enzimas Convertidoras. En otros casos, la entrada de A.G. largos: (mirstico que se une a NH2 terminal y palmtico que se une a residuos de cistena) tambin modifican covalentemente una enzima. Ciertas protenas se activan por interaccin con RNA (adenoribosilacin) Modificacin por asociacin a otras protenas. (Ej: Calmodulina que se activa por iones Ca++, y modifica la conformacin de otras protenas como proten-quinasas)

Envo de seales entre rganos y tejidos Neurotransmisores y hormonas

S. Nervioso: transmite sus seales elctricamente por vas nerviosas bien definidas, y solo utiliza sustancias qumicas (neurotransmisores) para la comunicacin de clula a clula (receptores especficos)S. Endocrino: utiliza sangre generalmente para enviar sus seales (hormonas) a sus tejidos blanco (receptores especficos)

Neurotransmisores y hormonas (diferencias)

PropiedadVa de transmisin Accin

S. neuronalnervios paracrina

S. endocrinosangre Endocrina (principal) (paracrina, autocrina, neurocrina) Lento (seg, hrs) Larga (seg, hrs) Mltiples y diseminados

Tiempo de respuesta (velocidad) Duracin de la seal Tejidos blancoCoordinacin

Rpida (