integración del metabolismo
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7/24/2019 Integracin del Metabolismo
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Integracin del
Metabolismo
Profa. Milagro LenCtedra de Bioqumica, FCV-UCV
Ao lectivo 2014
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Recomendaciones generales
1 Puntual asistencia al horario de dictado de la asignatura
Teora: 9:00 9:45 am (Martes, Mircoles y Viernes)
Prctica: 10:00 am 12:45 pm (Martes, Mircoles y Jueves)
02:00
04:45 pm
2 Prestar atencin y no perturbar el desarrollo del contenido
del tema
3 Repasar todos los das los contenidos impartidos en las
sesiones de teora
4 Preparar y estudiar el contenido de los seminarios a ser
discutidos durante las sesiones prcticas en las Semanas de
Docencia Nro
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UNIDAD 7 INTEGRACION DEL METABOLISMO
OBJETIVO TERMINAL: Explicar la interrelacin entre elmetabolismo de los glcidos, lpidos, aminocidos ynucletidos y la interrelacin de sus mecanismos globales de
regulacin.
I. Explicar la relacin entre el metabolismo de los glcidos, lpidosaminocidos y nucletidos. (1 H)
1. Generalidades de la Integracin Metablica
2. Esquema de las principales rutas metablicas y puntos de regulacin
3. Esquema general de la interrelacin entre las principales rutas metablicas,y conexiones claves
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II. Explicar la interrelacin de los mecanismos globales de regulacin del
metabolismo de glcidos, lpidos, aminocidos y nucletidos. (1 H)
1. Reguladores hormonales del metabolismo: Insulina, Glucagn,Adrenalina, Noradrelina
2. Principales mecanismos de regulacin enzimtica: Alosterismo,Modificacin covalente reversible, Induccin Represin,Compartimentacin
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III. Explicar la interrelacin entre rganos y la regulacin integrada en
las diferentes fases del ciclo ayuno- alimentacin y susalteraciones. (6 H)
1. Funciones y contribuciones metablicas de los rganos
2. Ciclo ayuno alimentacin.
3. Interrelacin entre rganos y regulacin integrada de las principalesrutas metablicas en las fases de Alimentacin y Ayuno.
4. Alteraciones del ciclo ayuno alimentacin bajo condicionesfisiolgicas: Ejercicio, Embarazo, Lactancia. Caractersticasmetablicas especficas de los rumiantes y diferencias con los no
rumiantes
5. Alteraciones del ciclo ayuno alimentacin bajo condicionespatolgicas: Obesidad, Diabetes, Enfermedad heptica
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Visin general delmetabolismo energtico
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Alimento
Polisacridos Protenas Lpidos
glucosa aminocidoscidosgrasos
Absorcin
Digestin
Transporte
Metabolismoaminocidos
cidos grasos
glucosa
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Metabolismo: Conjunto de reacciones qumicas (anablicas y
catablicas) que suceden en las clulas de los seres vivos. Puedesubdividirse en las siguientes categoras:
Anabolismo: Conjunto de reacciones bioqumicas de sntesis demolculas complejas a partir de molculas simples, con consumode energa.
Catabolismo: Conjunto de reacciones bioqumicas en donde lasmolculas complejas se degradan a molculas simples liberandoenerga.
Rutas Anfiblicas: Conjunto de reacciones bioqumicas cuyosintermediarios pueden ser punto de partida para la sntesis demolculas mas complejas o productos de la degradacin demolculas ms complejas.
Ruta:Es una secuencia especfica de reacciones.
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Oxaloacetato
Citrato
CO2
CO2
Acetil-CoAPiruvatoGlucosaGlucogeno
Almidn
Sacarosa
Alanina
Serina
Fenilalanina
Leucina
Isoleucina
cidos grasosTriacilgliceroles
Fosfolpidos
Acetoacetil-CoA Cuerpos cetnicos
cidos grasos Triacilgliceroles
FosfolpidosCDP-diacilglicerol
Mevalonato
Isopentenilpirofosfato
Colesterol cidosbiliares
Hormonasesteroideas
steres decolesterol
CATABOLISMO:Rutas convergentes
ANABOLISMO:Rutas divergentesANFIBLICA:
Ciclo de Krebs (Ruta cclica)
Rutas metablicas
Eicosanoides
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Nutrientes:Carbohidratos
ProtenasLpidos
EnergaQumica
Energa calrica y
productos finalesCO2H2ONH3
Molculasprecursoras como
AminocidosAzcares
cidos grasosbases
nitrogenadas
Macromolculas:Protenas
PolisacridosLpidos
cidos nucleicos
Catabolismo
ATPNADH
NADPHFADH2
ADP+PiNAD+
NADP+FAD
Anabolismo
Visin general del metabolismo
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Protenas Polisacridos cidos Nucleicos Lpidos
Aminocidos GlucosaBases
PentosasTriacilgliceroles Isoprenoides
cidos grasosGlicerol
ATP NADPH
NADH
Piruvato
Acetil-CoA
O2 H2O CO2 Productos de DesechosUrea
ATP
NADH
FADH2
ATPNH3
NADH
FADH2
Otrasreacciones de
biosntesis
Cuerpos cetnicos
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
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Glucosa 6 fosfato Lactato
Oxalacetato
Acetil CoA
Alanina
CO2 cidos
grasos
Colesterol Cuerpos
cetnicos
Conexiones clave:
Piruvato
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Glucosa 1 fosfato Fructosa 6 fosfato 6 fosfogluconato
Glucgeno Piruvato Ribosa 5 fosfato
Conexiones clave:
Glucosa
Glucosa 6 fosfato
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Piruvato
Glucosa
Productos netos: 2ATP ; 2NADH y 2piruvato
Gluclisis
ATP ATP
ATP
ATP
ATP
ATP
NADH
NADH
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CH3CCOO
O
CH3CHTPP
OH
CH3CSLipSH
O CH3C SCoA
O
CoASHTPP
Piruvato
deshidrogenasa
CO2
LipS
S
LipSH
SH
FAD
FADH2
NADH+H+
NAD+
Devlin, 2004
Mecanismo del complejo de la Piruvato deshidrogenasa
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Ciclo de Krebs
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Cadena de Transporte de Electronesy Fosforilacin Oxidativa
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38 ATP
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Triacilglicerol
cidos grasos
Acetil-CoA
2 CO2
Alimentacin
Esterificacin Liplisis
Lipognesis -OxidacinCarbohidratosAminocidos
Colesterol
Esteroides
CuerposCetnicos
Ciclo delcido ctrico
Esquema general del metabolismo de los lpidos
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- Oxidacin de los cidos grasos
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Lipognesis
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Visin general del metabolismo de los aminocidos
GluconeognesisCetognesisSntesis de lpidosOxidacin
CetocidoAminocido
PROTENASDE LA DIETA
PROTENASENDOGENAS
Bases
nitrogenadasColinaCreatinaPorfirinasNeurotransmisoresNiacinacidos biliares
Ciertas hormonas
GlutatinOtros pequeos
pptidos NeurotransmisoresPoliaminas
Cetoglutarato L-Glutamato
L-Aspartato Oxalacetato
Urea NH4+
L-GlutaminaSNTESIS
ENDGENA
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Aminocido
NH3 Esqueleto carbonado
Urea
CO2+ H2O Glucosa Acetil-CoA Cuerposcetnicos
Catabolismo de los aminocidos
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Interrelacin de los
mecanismos globales deregulacin del metabolismode glcidos, lpidos,
aminocidos y nucletidos
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Impulso nervioso
Clulasdianas
Impulsonervioso
Contraccin Secrecin
Cambiometablico
SealizacinNeuronal
Sealizacin
Endocrina
Esquema de funcionamiento del sistema neuroendocrino
(Nelson y Cox, 2005)
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Funciones de las hormonas
1. Mantener la Homeostasis calricaLa insulina y el glucagn, mantienen la glicemia dentrode lmites muy estrechos durante los estadospostprandial y ayuno.
2. Responder a una amplia variedad de estmulos externos.
La preparacin para luchar o huir por accin de laAdrenalina y Noradrenalina.
Ciclo ayunoalimentacin, ciclo estral, etc.
3. Seguir diversos programas cclicos y de desarrollo
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Pptido Insulina, glucagn Modificacin proteolticade una prohormona
Catecolamina Adrenalina A partir de la tirosina
Eicosanoide PGE1 Del araquidonato
Receptores de membranaPlasmtica.Segundos mensajeros
Esteroide Testosterona Del colesterol
Vitamina D 1,25-OHcolecalciferol Del colesterol
RetinoideAc. retinoico A partir de Vit.A
Tiroidea Triyodotironina (T3) Tyroglobulina
Oxido ntrico Oxido ntrico Arg + O2
Receptores nucleares.Regulacin transcripcional
Receptor citoslico(Guanilato ciclasa)Segundo mensajero (GMPc)
Tipo Ejemplo Ruta de sntesis Modo de accin
(Nelson y Cox, 2005)
Tipos de hormonas
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Hormonas hidrosolubles
Receptor
Adenilato
ciclasa
Protena Ginactiva
Protena G
activa
GTP GDP
ATPAMPc
Activacin de lasProtenas cinasas A
Segundomensajero
GlucagnPrimermensajero
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Mensajero primario
Segundo mensajero
Enz. 1(I)
Enz. 1(A)
Enz. 2
(I)
Enz. 2
(A)
Enz. 3
(A)
Enz. 3
(I)
Enz. 4
(I)
Enz. 4
(A)
Mltiples dianasde Enz 2
Mltiples dianasde Enz 4
mplificacin cataltica
Cascada enzimtica de Amplificacin
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Hormonas esteroideas
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Reguladores hormonales del metabolismo energtico
Insulina
Glucagn
Adrenalina y Noradrenalina
Hormona de naturaleza proteica secretada por las Clulas del pncreas.
Hormona de naturaleza proteica secretada por las Clulasdel pncreas.
Cuando se liberan de las terminaciones nerviosaspresinpticas actan como neurotransmisores.
Cuando son liberadas por la mdula suprarrenal actan comohormonas.
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Hormonas Pancreticas
(Nelson y Cox, 2005)
Clulas
Clulas
Clulas
Insulina
Glucagon
Somatostatina
Vasossanguneos
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Insulina:Es caracterstica del estado de alimentacin
Estimula el almacenamiento de combustibles en el tejido adiposo y msculo.
Aumenta la sntesis de protenas, ADN, ARN
Sntesis de glucgeno y TAG
Promueve la Gliclisis heptica
Inhibe la produccin heptica de glucosa
Captacin de aminocidos ramificados por el msculo
Disminuye la liplisis, la protelisis y la glicemia
Regulador primario de la Glicemia
Promueve la captacin de glucosa en las clulas del msculo, corazn,tejido adiposo, cerebro, bazo y leucocitos
Estimula el crecimiento y la diferenciacin celular
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Clula -pancretica Espacio extracelular
Glucosa
Glucosa
Glucosa 6-P
Hexoquinasa I V
[ATP]
GluclisisCKCR y FO
GLUT2
Canal de K+decompuertaregulada porvoltaje
K+
K+
Canal de Ca+2dependiente de voltaje
+ -
+ -+ -+ -+ -+ -
Vm
Despolarizacin
Secrecinde insulina
Ncleo
Grnulosde insulina
[Ca+2]
Ca+2
Nelson y Cox, 2005
Regulacin de la secrecin de insulina
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Efecto metablico Efecto en el metabolismo de glucosa Enzima diana
Glucogenolisis hepaticaGlucogeno fosforilasa
Glucogenognesis hepatica Glucogeno sintasa
Glucolisis hepatica
PFK-1
Gluconeogenesis hepaticaF2,6BPasaPiruvato quinasaPEP carboxiquinasa
Disminucin del depsito deglucosa
Menor uso de glucosa comocombustible
Uso de Aminocidos, gliceroly oxaloacetato para lasntesis de glucosa
Movilizacin de los cidosgrasos del tejido adiposo
Ahorro de glucosa comocombustible en hgado ymsculo
Triacilglicerol lipasaFosforilacin de perilipina
CetognesisFuente energtica alternativapara el cerebro
Acetil-CoA carboxilasa
Nelson y Cox, 2005 (adaptado)
Efectos del glucagn sobre los niveles de glucosa sangunea
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Adrenalina y Noradrenalina
Son caractersticas del estado de ayuno
La degradacin y movilizacin de TAG en el tejido adiposo
Aumentan la concentracin de AMPc en el msculo
Estimulan la glucogenlisis muscular
Inhiben la captacin de glucosa en el msculo
Inhiben la sntesis de glucgeno y la secrecin de insulina
AUMENTAR La concentracin de glucosa en sangre
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Efectos hormonales sobre el metabolismo energtico
Tejido Insulina Glucagn Adrenalina
Msculo
Tejido Adiposo
Hgado
Captacin de glucosa
Glucgeno gnesis
Captacin de glucosa
Lipognesis
Lipognesis
Glucgeno gnesis
Liplisis
Gluconeognesis
Liplisis
Glucgeno gnesis
Glucogenlisis
Liplisis
Glucgeno gnesis
Glucogenlisis
Gluconeognesis
GlucogenlisisSin efecto
Voet et al., 2007
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A. Regulando el nmero de molculas de enzimas
1. Induccin-Represin de la sntesis enzimtica.2. Degradacin de las enzimas.
B. Regulando la eficiencia cataltica de las enzimas1. Disponibilidad de sustratos y cofactores.
-Asociaciones multienzimticas.
2.Regulacin alostrica.
3.Modificacin covalente.
- Compartimentacin.
- Homoalosterismo.
- Heteroalosterismo.
-Zimgenos o proenzimas
-Fosforilacin y desfosforilacin
Control enzimtico
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Control por regulacin del nmero de molculas de enzimas
1. Induccin - Represin de la sntesis enzimtica.
La sntesis de enzimas se produce en respuesta a lasvariaciones de las necesidades metablicas, lo cual permiteque la clula responda a las variaciones del ambiente.
El producto final de una ruta metablica puede inhibir lasntesis de enzimas claves de dicha ruta, en un procesodenominado represin enzimtica.
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2. Hidrlisis o degradacin de las enzimas:
Implica la hidrlisis por enzimas proteolticas, este procesodepende de la ausencia de sustrato y cofactores lo cual vaafectar la conformacin de la enzima hacindola susceptiblea la protelisis.
Control por regulacin del nmero de molculas de enzimas
ENZIMA
Precursores(aminocidos)
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Control por regulacin de la eficiencia cataltica de las enzimas
Consiste en la separacin espacial de enzimas, sustratos ymolculas reguladoras en diferentes regiones o
compartimentos celulares, permitindole a la clula usar deforma eficaz recursos relativamente escasos.
Compartimentacin:
1. Disponibilidad de sustrato y cofactores
Asociaciones multienzimticas:
Son organizaciones de varias enzimas que participan en unamisma va metablica en asociaciones que pueden ser denaturaleza diversa, con el fin de lograr sistemas de mximorendimiento energtico.
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Control por regulacin de la eficiencia cataltica de las enzimas
2. Regulacin Alostrica:
Las enzimas alostricas son invariablemente protenas, con mltipleslugares activos, presentan cooperatividad de unin de sustrato(homoalosterismo) y una regulacin de su actividad por otrasmolculas efectoras (heteroalosterismo)
El homoalosterismo permite un control ms estricto a nivel delsustrato, ya que la unin de una molcula de sustrato a uno de lossitios catalticos modifica la estructura de la enzima, aumentando laafinidad de los otros sitios por el sustrato
En el heteroalosterismo los efectores pueden ser inhibidores oactivadores, ya sea que produzcan una disminucin o aumento en laafinidad de la enzima por su sustrato, respectivamente
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Un incremento de la concentracin del producto final de unaruta conduce al descenso en la velocidad de reaccin al inhibirel primer paso de la ruta o un paso temprano dentro de la vaen cuestin.
Control por retroaccin o retroalimentacin:
Regulacin Alostrica
A B C D E
Adems de la regulacin dentro de la va puede ocurrir
que el producto de una ruta puede actuar comoinhibidor o activador de enzimas presentes en los pasosiniciales de otra ruta, por ejemplo la regulacin de lasntesis de ribonucletidos
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3. Modificacin covalente:
Control por regulacin de la eficiencia cataltica de las enzimas
Algunas enzimas se sintetizan en una forma
catalticamente inactiva, llamada proenzima o zimgeno.Para pasar a la forma activa la proenzima debe sufrir unaprotelisis parcial, en la que pierde un fragmento de sumolcula y vara su conformacin, de tal manera que seorganiza su sitio cataltico.
Zimgenos o proenzimas:
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Algunas enzimas se regulan porla interconversin reversibleentre sus formas activa einactiva. Estos cambios sonproducidos por diversasmodificaciones covalentes. Laactividad de estas enzimaspuede ser controlada por launin reversible de gruposfosforilo (en mamferos) o de
nucletidos (en bacterias) enresiduos especficos de serina ytreonina.
Modificacin covalente reversible:
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Explicar la interrelacin entrerganos y la regulacin integrada
en las diferentes fases del cicloayuno- alimentacin y sus
alteraciones.
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Intestino delgado
Cerebro
Rin
Msculo
esqueltico
Hgado
Tejido Adiposo
Sistema linftico
Vena porta
Pncreas
Msculocardaco
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Utiliza como principal fuente de energa a la glutamina: exgena (durantela alimentacin) o endgena (durante el ayuno).
INTESTINO DELGADO
Digestin y absorcin de nutrientes.
Requieren grandes cantidades de energa para mantener el transporte
activo y la sntesis de lipoprotenas.
Requerimientos energticos:
Funcin:
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Metabolismode lpidos
Sintetiza y esterifica cidosgrasos y forma VLDL. Sntesis decolesterol, cidos y sales biliares.
Sintetiza y exporta cuerposcetnicos
Almacena glucosa en forma deglucgeno, Sintetiza glucosa por
gluconeognesis
Albmina, apoprotenas yfactores de la coagulacin
Neutraliza frmacos y toxinas,elimina bacterias,, recupera Fe+2de la hemoglobina, conversinde NH3en urea
cidos grasos y Cetocidos derivadosde la degradacin de aminocidos
Combustibles
HGADO
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Glucosa 6 fosfato Glucosa sangunea
Glucgeno heptico
Gluclisis
Piruvato
Acetil CoA
CO2
Cadena de RespiratoriaFosforilacin oxidativa
Colesterol
Acidos grasos
TAG, fosfolpidos
Rutas metablicas de la glucosa 6 fosfato en el hgado:
Ribosa 5 fosfato
Nucletidos
NADPH+H+
FADH2
NADH
Ruta de laspentosas fosfato
ATP
DescarboxilacinOxidativa
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Aminocidos Aminocidosen sangre
Protenas hepticas
Piruvato Acetil CoA
Ciclo
deKrebs
CO2
Cadena RespiratoriaFosforilacin oxidativa
Acidos grasos
Lpidos
Metabolismo de aminocidos en el hgadoProtenastisulares
Porfirinas, hormonas,nucletidos
Glucosa
NH3 Urea
Cetocidos
Ciclo dela urea
Gluconeognesis
ATP
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cidos grasosLipoprotenas plasmticas
Lpidos hepticos
-Oxidacin
Acetil CoA
C K
CO2
Cadena de electronesFosforilacin oxidativa
Colesterol
Sales
biliares
Metabolismo de cidos grasos en el hgado:
Cuerpos cetnicos(van a los tejidos
extrahepticos)
FADH2, NADH+H+
cidos grasos en sangre
Hormonasesteroideas
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CEREBRO
rgano altamente aerobio, requiere el 20% del oxgeno total consumido
Funciones
Principalmente utiliza glucosa como fuente de energa para mantener lospotenciales de membrana para la transmisin del impulso nervioso.Utiliza cuerpos cetnicos como fuente de energa slo durante el ayunoprolongado.
Requerimientos energticos
Controla y coordina el metabolismo.
Procesa la informacin sensorial
Controla y coordina elmovimiento,
comportamiento, funcionescorporales homeostticas
Responsable de la cognicin,las emociones, la memoria y
el aprendizaje
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Requerimientos energticos del Cerebro
En alimentacin
En ayuno prolongado
CO2
ADP + Pi
Cuerpos cetnicos
Glucosa sangunea
ATP
CO2
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RIONES
Regulacin del contenido de agua del
cuerpo.
Filtracin del plasma sanguneo,eliminando productos hidrosolublesde desecho.
Reabsorcin de electrolitos, azcaresy aminocidos del filtrado.
Regulacin del pH sanguneo.
Funciones
Requerimientos energticosGlucosa (en alimentacin)
cidos grasos (en ayuno prolongado)
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En actividad aerbica:
En actividad anaerbica:
Fosfocreatina
Actividad intensa:
Creatina
Contraccin muscular
Lactato
CO2
ADP + Pi
Glucgeno muscular
cidos grasosCuerpos cetnicosGlucosa sangunea
ATP
Funcin: Trabajo mecnico
Requerimientos energticos:
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Fosfocreatina
Creatina
Contraccin muscular
CO2
ADP + Pi
cidos grasosCuerpos cetnicosGlucosa sangunea
ATP
rgano completamente aerbicoContiene numerosas mitocondrias, stas ocupan 40% del citoplasma
Msculo cardaco
Funcin: Bombear la sangre, por contraccin, a
travs del sistema circulatorio.
Requerimientos energticos:
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Clula adiposa
Glucosa
(Hgado, dieta)
Glucosa
Glicerol 3P
Triacilgliceroles
Lipasa sensible ahormonas
Glicerol
Glicerol
cidos grasos
Albmina-cido graso
VLDL
(Hgado)
cidos grasos
Acil CoA graso
Quilomicrones
(Dieta)
Funcin:
Almacenar y liberar cidosgrasos de acuerdo con sudemanda como combustible.
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TEJIDO SANGUINEO
Glucosa (en los eritrocitos ocurre gliclisis anaerbica)
Funcin
Requerimientos energticos
Transportar oxgeno, CO2, metabolitos, nutrientes,sustancias de defensa, reparacin y desecho
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CICLO AYUNO-ALIMENTACIN
Los animales consumen cantidades variables decombustible para cubrir la demanda metablicay almacenar el exceso que luego ser utilizadodurante los periodos de no alimentacin.
Mantener una constante disponibilidad decombustibles oxidables en la sangre
(homeostasis calrica)
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Ingestin variable de molculas combustibles
Almacn decombustibles
DemandaMetablica
variable
CO2 + H2O + urea
ADP + Pi
ATP
O2
Ciclo Ayuno - alimentacin
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Estado inicial al llegar nutrientes provenientes del intestino
Mxima absorcin de nutrientes desde el intestino (2 horasdespus de recibir alimento)
Inmediatamente al cesar la captacin de combustible por el
intestino (4 a 12 horas despus de recibir alimento)
No se recibe absolutamente ningn nutriente por el intestino(Despus de 12 horas)
Ms de tres das sin recibir alimento
Alimentacin:
Ayuno temprano:
Ayuno prolongado:
Inanicin:
Renutricin:
Fases del Ciclo Ayuno - Alimentacin
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Estado de alimentacin
Sntesis delipoprotenas
Glucogenognesis (sntesis de glucgeno)
Gluclisis
Va de las Pentosas fosfato
Lipognesis heptica
Sntesis proteica
Rutas hepticas activas:
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Utilizacin de molculas
combustibles en estado dealimentacin
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
65/113
Intestino
GlucosaAminocidos
Venaporta Aminocidos
Sntesisprotenas
Glucosa Glucgeno
Piruvato
GrasaLactato
Urea
CO2+ H2O
Sntesisprotenas
Glucgeno
GrasaCO2+ H2O
GrasaQuilomicron
VLDL
Hgado
Cerebro
Tejido adiposo
Tejido muscular
Vasos linfticos
Eritrocito
Insulina
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
66/113
Glucosa, aminocidos yTriacilgliceroles disponibles por el
hgado.
stado de alimentacin
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
67/113
Destino de la glucosa en estado de alimentacin
Oxidacin Almacenamiento
Gliclisis Glucogenognesis
LipognesisRuta de las pentosas fosfato
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
68/113
Destino de los aminocidos en estado de alimenacin
Oxidacin Almacenamiento
En los enterocitos yhepatocitos
Lipognesis
Sntesis de protenas y compuestos nitrogenadosen todos los tejidos
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
69/113
Destino de los TAG en estado de alimentacin
Oxidacin Almacenamiento
Por el msculo En el tejido adiposo
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
70/113
Principales mecanismos deregulacin metablica
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
71/113
Glucosa sangunea
Regulacin hormonal en el estado de alimentacin
Insulina:
Sntesis de glucgeno, TAG, protenas, ADN, ARN
Gliclisis heptica
Entrada de glucosa en las clulas del msculo, Corazn,tejido adiposo, cerebro, bazo y leucocitos
Gluconeognesis, Liplisis, Degradacin de protenas
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
72/113
Control metabolismo heptico porefectores alostricos en el estado
de alimentacin
Glucosa
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
73/113
Glucosa
Glucosa 6P Glucosa 1P Glucgeno
Fructosa 6PUDP-glucosa
F2,6bP
Fructosa 1,6bP
Gliceraldehdo 3P
1,3 Bifosfoglicerato
Fosfoenolpiruvato
Piruvato
Piruvato
Acetil CoA
CO2
Grasa
Acil CoA decadena larga
cidos grasos
Malonil CoA
Acetil CoA
Citrato
Citrato
Acil grasocarnitina (+)
(-)
(+)
6
(+)(-)
(-)
1
2
34
5(+)
7
8
1. Glucogeno fosforilasa4. F1,6bPasa8. Acilcarnitina transferasa I
Enzimas activadas:2. Glucogeno sintetasa3. PFK15. Piruvato quinasa6. PDH7. Acetil-CoA carboxilasa
Enzimas inactivadas:
(+)
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
74/113
Control metabolismo heptico por
modificacin covalente reversible en elestado de alimentacin
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
75/113
Glucosa
Glucosa 6-P
Fructosa 6-P
Fructosa 1,6-bP
Gliceraldehdo 3-P
Fosfoenolpiruvato
Oxaloacetato
Aspartato Aspartato
Oxaloacetato
Piruvato
Piruvato
AlaninaLactato
Acetil-CoA Citrato
Citrato
Acetil-CoA
Malonil-CoA
CO2
CK
Acil-CoA CL
Acidos grasos
TAG
GlucogenoGlucosa 1-PUDP-Glucosa
Fructosa 2,6-bP
4
4. Piruvato quinasa3. F2,6 bPasa/PFK2
2. Glucogeno sintasa1. Glucogeno fosforilasa
1
2
5
5. Piruvato DHasa 6. Acertil-CoA carboxilasa
6HMG-CoA
Mevalonato
Colesterol
7
8
7. HMG-CoA reductasa
8. Glicerol aciltransferasa
Enzimas activadas:
Enzimas inactivadas:
3
Fosfatidilcolina
9
9. Fosfocolina citidiltransferasa
3. PFK2/F2,6 bPasa
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
76/113
Control metabolismo heptico porinduccin en alimentacin
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
77/113
Glucosa
Glucosa 6-P
Fructosa 6-P
Fructosa 1,6-bP
Gliceraldehdo 3-P
Fosfoenolpiruvato
Piruvato
Piruvato
AlaninaLactato
Acetil-CoA Citrato
Citrato
Acetil-CoA
Malonil-CoA
CO2
CK
Acil-CoA CL
Acidos grasos
AGIS
Ribulos 5P6fosfogluconato
4
4. Piruvato quinasa3. 6-Fosfogluconato DHasa
1. Glucoquinasa
2. Glucosa 6P DHasa
1
2
5
5. Citrato Liasa
6. Acertil-CoA carboxilasa
6HMG-CoA
Mevalonato
Colesterol
7
8
7. HMG-CoA reductasa
8. Acido graso sintetasa
Enzimas inducidas:
3
9. 9Desaturasa
9
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
78/113
Estado de ayuno temprano
Muy baja utilizacin de AA como fuente de energia
La [Glucosa] sangunea
La Insulina
y el glucagn
Movilizacin del glucgeno via AMPc
Lipognesis est restringida
Incrementan los niveles de glucosa en sangre
Se activan el ciclo de Cori y el Ciclo de la Alanina
Gluconeognesis: Lactato, piruvato y alanina son sustratospara la sntesis de glucosa
l l d
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
79/113
El Ciclo de Cori
Msculo
Glucosa
2 Piruvato
2 Lactato
Glucosa
2 Lactato
2 Piruvato
HgadoSangre
2 ATP
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
80/113
Protena
Glutamato
-cetoglutarato
Piruvato
Alanina
Glucosa Glucogeno
Alanina
Piruvato
Glucosa
-cetoglutarato
Glutamato
NH3
Urea
Estado de ayuno temprano
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
81/113
Estado de ayuno temprano
IntestinoVenaporta
Glucosa
Glucgeno
Lactato
Alanina
CO2+ H2O
Piruvato
Hgado
Cerebro
Tejido adiposo
Tejido muscular
Vasos linfticos
Glucagn
Clulas
Eritrocito
Lactato
AYUNO PROLONGADO
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
82/113
AYUNO PROLONGADO
Gluconeognesis (lactato, glicerol, alanina)= hgadoGluclisis aerbica (cerebro)Gluclisis anaerbica (eritrocito)
Protelisis muscular con liberacin de alanina, glutamina,glicina, piruvato, -cetoglutarato, valina e isoleucina
LiplisisOxidacin de cidos grasos (msculo esqueltico y cardiaco)
Cetognesis
Interrupcin de la protelisisAgotamiento de los depsitos grasos
Protelisis muscular
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
83/113
Intestino
Venaporta
Aminocidos
Glucosa
Protena
Alanina
Glicerol
LactatoUrea
CO2+ H2O
Protena
TAG
CO2+ H2O
Hgado
Cerebro
Tejido adiposoTejido muscular
Vasoslinfticos
Eritrocito
Glucagn
Estado de ayuno prolongado
Clulas
Cuerposcetnicos
Alanina
Aminocidos
cidosgrasos
Glicerol
Glutamina
Lactato
Alanina
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
84/113
Control metabolismo heptico por efectores
alostricos en el estado de ayuno
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
85/113
Glucosa
Glucosa 6-P
Fructosa 6-P
Fructosa 1,6-bP
Gliceraldehdo 3-P
Fosfoenolpiruvato
Oxaloacetato
Aspartato Aspartato
Oxaloacetato
Piruvato
Piruvato
Alanina
Lactato
Acetil-CoA Citrato
Citrato
Acetil-CoA
Malonil-CoA
CO2
CK
Acil-carnitina
Acil-CoACL
Acidos grasos
TAG
GlucogenoGlucosa 1-P
2. Piruvato DHasa1. Piruvato Carboxilasa
4. Acertil-CoA carboxilasa
(-)
Enzimas inactivadas:Enzimas activadas:
(-)
(+)
Cuerposcetnicos
Tejido adiposo
NADH
(-)1 2
3. Piruvato quinasa
3
4
5
5. Isocitrato DHasaCG DHasa
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
86/113
Control metabolismo heptico por
modificacin covalente reversible en elestado de ayuno
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
87/113
Glucosa
Glucosa 6-P
Fructosa 6-P
Fructosa 1,6-bP
Gliceraldehdo 3-P
Fosfoenolpiruvato
Oxaloacetato
Aspartato Aspartato
Oxaloacetato
Piruvato
Piruvato
Alanina
Lactato
Acetil-CoA Citrato
Citrato
Acetil-CoA
Malonil-CoA
CO2
CK
Acil-carnitina
Acil-CoA CL
Acidos grasos
TAG
GlucogenoGlucosa 1-PUDP-Glucosa
Tejido adiposoFructosa 2,6-bP
4
4. Piruvato quinasa3. F2,6bPasa/PFK2
2. Glucogeno sintasa
1. Glucogeno fosforilasa
2
1
5
5. Piruvato DHasa
6. Acertil-CoA carboxilasa
6HMG-CoA
Mevalonato
Colesterol
7
8
7. HMG-CoA reductasa
8. Glicerol aciltransferasa
Enzimas inactivadas:
Enzimas activadas:
3
3. PFK2/F2,6 bPasa
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
88/113
Regulacin por Induccin enAyuno Prolongado
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
89/113
AspartatoAspartato
Oxalacetato
Fosfoenolpiruvato
Fructosa 1,6-bP
Fructosa 6-P
Glucosa 6-P
Glucosa
Oxalacetato
Piruvato -Cetoglutarato
Piruvato Aminocidos
Lactato
1
1
2
3
41. Aminotransferasas
2. Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa3. Fructosa 1, 6 bifosfatasa4. Glucosa 6-Fosfatasa
Enzimas inducibles:
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
90/113
ESTADO DE RENUTRICIN
El glucgeno heptico comienza a formarsedirectamente a partir de glucosa
Contina la Gluconeognesis heptica
Se activa la Glucogenognesis a partir de glucosa 6fosfato, lactato y aminocidos
Despus de algunas horas se restablecen lasrelaciones metablicas propias del estado dealimentacin
Disminuye la gluconeognesis
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
91/113
Intestino
GlucosaAminocidos
Venaporta Aminocidos
Sntesisprotenas
Glucosa
Glucgeno
Piruvato
Lactato
Urea
CO2+ H2O
Sntesisprotenas
Glucgeno
GrasaCO2+ H2O
GrasaQuilomicron
Hgado
Cerebro
Tejido adiposo
Tejido muscular
Vasos linfticos
Eritrocito
Insulina
PAPEL CENTRAL DE LA INSULINA Y EL GLUCAGN EN LA
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
92/113
[Glucosa] baja
sensor de
[glucosa]
[Glucosa] alta
Glucagn
PAPEL CENTRAL DE LA INSULINA Y EL GLUCAGN EN LAHOMEOSTASIS CALRICA
Insulina
Glucosa Glucgeno
Glicemia
Glicemia
LactatoGlicerolAlanina
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
93/113
Alteraciones Fisiolgicas
del
Ciclo del Ayuno Alimentacin
Ejercicio Anaerbico Ejercicio Aerbico
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
94/113
Ejercicio Anaerbico Ejercicio Aerbico
Intenso y de corta duracin
Poca cooperacin entre rganos
Combustibles:
*Reservas de Fosfocreatina*Reservas de glucgeno
Principales rutas:*Glucogenlisis muscular*Gluclisis anaerbica
Moderado y de larga duracin
Mayor cooperacin entre rganos
Combustibles:
*Fosfocreatina *Glucgeno*Acidos grasos *Cuerpos cetnicos
Principales rutas:*Glucogenlisis muscular*Gluclisis aerbica *Liplisis
*-Oxidacin *Cetognesis
Interrelaciones metablicas de los tejidos
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
95/113
Glucgeno
Glucosa
Glucgeno
TAG
CO2+ H2O
Hgado
Tejido adiposoTejido muscular
Cuerposcetnicos
Lactato
Lactato
cidosgrasos
Glicerol
Interrelaciones metablicas de los tejidosdurante el ejercicio aerbico
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
96/113
ProgesteronaEstradiol
Lactgenoplacentario
TAG
cidosgrasos
Insulino-resistente
Glucgeno
Glucosa Glucosa
Lactato
Cuerpos
cetnicos
Protenas
Aminocidos
Tejido adiposoTejido muscular CO2
SntesisEnerga
Feto
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
97/113
Intestino
GlucosaAminocidos
Venaporta Aminocidos
Glucosa
Grasa
Grasa
Grasa
Hgado
Mama
Tejido adiposo
Vasos linfticos
Insulina
Lactosa
Protena
TAG
cidosgrasos
Sistema Digestivo de los Rumiantes
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
98/113
Juanex Del Pino. Ilustraciones cientificas. Editorial Santillana.
g
Digestin de Carbohidratos
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
99/113
No poseen amilasa salival
En el rumen:Enzimas segregadas por los microorganismos provocanhidrlisis extracelular de los polisacridos:
Celulosa, hemicelulosa, pectina
glucosa
celobiosa, maltosa
Enzimas intracelulares de los microorganismos degradan laglucosa hasta piruvato
Digestin de Carbohidratos
d d l h d l l ( )
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
100/113
Los microorganismos degradan el piruvato hasta Acidos Grasos Voltiles (AGV):
PiruvatoCH3-CO-COOH
cido oxalacticoHOOC-CH2-CO-COOH
cidoFrmicoHCOOH
metanoCH4
cido lcticoCH3-CHOH-COOH
cido acrlicoCH2=CH-COOH
cido propinicoCH3-CH2-COOH
2HCO2
cido succnicoHOOC-CH2-CH2-COOH
cido propinicoCH3-CH2-COOH
H2O
H2 CO2
4H
+cido
ActicoCH3-COOH
CO2 + H2
cido butricoCH3-CH2- CH2-COOH
CH3-COOH
H2O
60-80% de los requerimientos energticos de los rumiantes son cubiertos
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
101/113
por los AGV absorbidos y en parte metabolizados por la mucosa ruminal
AcetatoHidroxibutirato Acetil-CoAEnerga (Ciclo de Krebs)Lipognesis
Propionato Glucognico
Aporta el 10% produccin diaria de glucosa
Sustratos: lactato (50%)glicerol, alanina y propionato (10-30%)glutamato y aspartato
La produccin diaria de glucosa es 85 a 90 % del
total cuando se emplean dietas ricas en fibraSustratos: propionato (2555%), lactato (515%),aminocidos (>30%) y glicerol.(540%)
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
102/113
Mnima actividad citratoliasa impide la utilizacin de acetil-CoAmitocondrial en la lipognesis
Sntesis de lpidos en tejido adiposo y glndula mamaria en lactacin apartir de acetato y -hidroxibutirato.
Diferencias metablica entre rumiantes y no-rumiantes:
Un casi continuo pasaje, absorcin y metabolismo de nutrientes
Una activa y casi continua gluconeognesis
La composicin de los cidos grasos del tejido adiposo de losrumiantes es muy poco afectada por la composicin de la grasa de ladieta.
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
103/113
Alteraciones del ciclo
ayuno
alimentacin bajocondiciones patolgicas
Obesidad
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
104/113
Obesidad
Estado
prediabtico
Causa: Ausencia de Ayuno
No utilizacin del combustible almacenado
Acumulo
de grasa
hiperinsulinemia
n receptores de insulina(edo. Insulino resistente)
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
105/113
IntestinoGlucosaAmino
cidos
Venaporta Aminocidos
Glucosa
Grasa
Lactato
Grasa
Grasa QuilomicronVLDL
Hgado
Tejido adiposo
Vasos linfticosEritrocito
Insulina
Alteraciones Metabolicas Diabetes Tipo I
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
106/113
Insulina es baja
Glucgenolisis yGluconeognesis estnaumentadas
Liplisis incontroladaconduce a excesos decetonas y cetoacidosis.
Severa protelisis detejidos corporales
Hipertigliceridemia Clula diabtica Tipo I
po insulinodependiente
Alteraciones Metablicas en Diabetes Tipo I
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
107/113
Alteraciones Metablicas en Diabetes Tipo I
Bajos niveles de Insulina (a pesar de la alta [glucosa] en sangre)
GlucoNeognesis
No utilizacin glucosaHiperglicemia, Glucosrea
Protelisis
Liplisis
Altas concentraciones VLDLHiperquilomicronemia
Cetognesis
Lipoproteina lipasa (depende de la insulina)
pH, Polirea, Polidipsia, Hipovolemia
Balance nitrogenado negativo
cidos Grasos
Cetoacidsis
CO2+ H2O
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
108/113
IntestinoGlucosaAminocidos
Venaporta Amino
cidos
Glucosa
Glucgeno
Grasa
Lactato
Grasa
Grasa
Quilomicron(Se acumula)
VLDL(Se acumulan)
Cerebro
Tejido adiposoTejido muscular
Vasos linfticos
Glucagn
Glucosa(Se acumula)
EritrocitoAlanina
cidos grasos(Se acumulan)
Cuerpos cetnicos(Se acumulan)
Alteraciones Metabolicas durante
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
109/113
la Diabetes Tipo II insulino-resistente
La Insulino-resistencia, nosignificafaltade insulina
El 90% de los pacientes sonobesos
La Cetoacidosis es rara (no hayliplisis incontrolada en el
tejido adiposo)
Clula diabtica Tipo II
Alteraciones Metablicas en la Diabetes Tipo II
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
110/113
p
Hay produccin de Insulina,
Resistencia a la insulina
No utilizacin glucosa Hiperglicemia(Tejidos no responden) GlucosreaPolirea
Polidipsia
VLDL (hipertrigliceridemia)lipognesis heptica(Rpida tasa de sintesis de novode AG y VLDL)
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
111/113
IntestinoGlucosaAminocidos
Venaporta Aminocidos
GlucosaGlucgeno
Piruvato
GrasaLactato
Urea
CO2+ H2O
Grasa
Grasa
Quilomicrones(Se acumulan)
VLDL(Se acumulan)
Hgado
Cerebro
Tejido adiposo
Tejido muscular
Vasos linfticos
Eritrocito
Insulina
Glucosa(Se acumula)
Enfermedad Heptica
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
112/113
Enfermedad Hepticadesarreglos
metablicosenfermedadOrgano vital en el metabolismo
Sntesis de cuerpos cetnicos
hipoglicemiaGluconeognesis
alteraciones neurolgicas
[AAar] sangreCatabolismo AA aromticos
Sntesis urea coma (txico SNC)NH3en sangre
Sntesis de neurotransmisores
-
7/24/2019 Integracin del Metabolismo
113/113
Intestino
Aminocidos
Venaporta
Aminocidos
+NH4(Se acumula)
AminocidosAromticos(Se acumulan)
Protena
Hgado
Cerebro
Aminocidos
+NH4