integración y regulación del metabolismo - carlos pedroza

128
Universidad Central de Venezuela Facultad de Medicina Escuela “José María Vargas” Cátedra de Bioquímica Br. Carlos Pedroza Integración y Regulación del Metabolismo

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Integración y Regulación del Metabolismo Preparaduría del Tema 14 - Cátedra de Bioquímica Escuela "JM Vargas" de Medicina Facultad de Medicina de la Universidad Central de Venezuela

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Integración Metabólica

Universidad Central de Venezuela

Facultad de Medicina

Escuela “José María Vargas”

Cátedra de Bioquímica

Br. Carlos Pedroza

Integración y Regulación del Metabolismo

Integración Metabólica

Estudiar Metabolismo

Enzimas

2da Ley de la

Termodinámica

Integración Metabólica

Estudiar Metabolismo

Integración Metabólica

CONDICIONES BIOQUÍMICAS

PRIMERA PARTE

Integración Metabólica

Compartimentalización

Isoenzimas Diferentes Control de Síntesis de

la Enzima

Modulación Alostérica Modulación Covalente

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Enzimas

Mecanismos de Regulación

Integración Metabólica

Compartimentalización

Isoenzimas diferentes

Modulación alostérica

Modulación covalente

Control de síntesis de la

enzima

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Mecanismos de Regulación

Integración Metabólica

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Mecanismos de Regulación

Compartamentalización

Isoenzimas diferentes

Modulación alostérica

Modulación covalente

Control de síntesis de la

enzima

Integración Metabólica

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Mecanismos de Regulación

Compartamentalización

Isoenzimas diferentes

Modulación alostérica

Modulación covalente

Control de síntesis de la

enzima

Integración Metabólica

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Mecanismos de Regulación

Compartamentalización

Isoenzimas diferentes

Modulación alostérica

Modulación covalente

Control de síntesis de la

enzima

Integración Metabólica

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Mecanismos de Regulación

Compartamentalización

Isoenzimas diferentes

Modulación alostérica

Modulación covalente

Control de síntesis de la

enzima

Isoenzima de ↑Km Isoenzima de ↓Km

Glucoquinasa (hígado) Hexoquinasa I, II y III

Aminoacil-tRNA Sintetasa

Muscular

Aminoacil-tRNA Sintetasa

Neuronal

Transportador de glucosa

GLUT-2 (hígado)

Transportador de Glucosa

GLUT1 y 3

Lipasa Lipoproteica

(adipocito)

Lipasa Lipoproteica

(muscular y cardíaca)

Glutaminasa renal Glutaminasa hepática

Integración Metabólica

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Mecanismos de Regulación

Compartamentalización

Isoenzimas diferentes

Modulación alostérica

Modulación covalente

Control de síntesis de la

enzima

“Modificación de la actividad enzimática por unión a través de interacciones débiles de una molécula a un sitio diferente al

sitio activo generando un cambio conformacional en la enzima”

Integración Metabólica

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Mecanismos de Regulación “Modificación de la actividad enzimática por unión covalente

de grupos fosfato, grupos adenilil, grupos metilos, etc”.

Isoenzimas diferentes

Modulación alostérica

Modulación covalente

Control de síntesis de la

enzima

Compartamentalización

Integración Metabólica

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Mecanismos de Regulación “Modificación de la actividad enzimática por unión covalente

de grupos fosfato, grupos adenilil, grupos metilos, etc”.

Isoenzimas diferentes

Modulación alostérica

Modulación covalente

Control de síntesis de la

enzima

Compartamentalización

Integración Metabólica

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Mecanismos de Regulación “Modificación de la actividad enzimática por unión covalente

de grupos fosfato, grupos adenilil, grupos metilos, etc”.

Isoenzimas diferentes

Modulación alostérica

Modulación covalente

Control de síntesis de la

enzima

Compartamentalización

Activas fosforiladas Activas desfosforiladas

Piruvato carboxilasa HMG-CoA reductasa

Fructosa-2,6-bifosfatasa Fosfofructoquinasa I y II

Glucógeno fosforilasa Piruvato quinasa l

Fosforilasa quinasa Piruvato deshidrogenasa

Triacilglicérido lipasa Glucógeno sintasa

Acetil-CoA Carboxilasa

Integración Metabólica

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Mecanismos de Regulación

Compartamentalización

Isoenzimas diferentes

Modulación alostérica

Modulación covalente

Control de síntesis de la

enzima

Inducidas por insulina Inducidas por cortisol

Glucoquinasa Proteasas

Piruvato quinasa Arginasa

Ácido graso sintasa Argininosuccinasa

Argininosuccinato sintetasa

Acetil-CoA carboxilasa Glucosa 6-fosfatasa

PEP carboxiquinasa

Integración Metabólica

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Mecanismos de Regulación

Compartamentalización

Isoenzimas diferentes

Modulación alostérica

Modulación covalente

Control de síntesis de la

enzima

Integración Metabólica

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

2da Ley de la Termodinámica

Integración Metabólica

Hora de la

Comida

4 horas

después

6 horas

después

24 horas

después

1-24 días

después

Período

Absortivo

Período

Post-absortivo

Ayuno

nocturno

Ayuno

intermedio a

prolongado

Insulina Glucagon

Períodos Metabólicos

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Regulación Paracrina A↓

Células

Somastotatina

Células

Glucagon

Células

Insulina

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Células

Somastotatina

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Insulina

Células β Insulina

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Insulina

Células β Insulina

Ruta Ras, Raf, MAPK →

Receptor tirosina-quinasa →

Regulación de la expresión

Activación de PKB y

fosfoproteínas fosfatasas

(Ppasas)

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Insulina Ruta Ras, Raf, MAPK

P

P P

INSULINA

P

P

RTK

-S-

S-

Tyr

Tyr

T

K

-S-

S-

T

K

Tyr

Tyr

P PTB IRS-

1

Tyr m-

Sos

S

H

2

S

H

3

GR

B2 Ras

Cys

GT

P

P P P

P MEK

MAPK P

Raf

Ser

MAPK

MEK fosforila y activa a MAPK.

Medio Extracelular

Citosol

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Insulina Activación de PKB y PPasas

P

P

P

P

-S-S-

Tyr

Tyr

TK

-S-S-

TK

Tyr

Tyr

P PTB IRS-1 Tyr SH2 PI3K

P

PKB/ISPK

PDK1

P

PPasa

(inactiva)

Ser

Tre P Ser

Tre

PPasa

(activa)

INSULINA

RTK

Medio Extracelular

Citosol

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Glucagon

Células α Glucagon

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Glucagon

Células α Glucagon

Ruta del AMPc → Receptor

acoplado a Proteína G → PKA

Ruta del Inositol trifosfato →

Receptor acoplado a Proteína G

→ PKC

Fosforilando e inhibiendo a la

Fosfoproteína fosfatasa-1 (PP-1)

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Glucagon Ruta del AMPc

R R

C PKA

C PKA

Proteína Kinasa A (PKA)

(activa)

GSβ

GSγ

Hormona

Receptor

Rs

GSα GTP

Adenilato

Ciclasa

(activa)

+ ATP

AMPc

PPi

Pi

Pi

AMPc AMPc

C

PKA

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Glucagon Ruta del AMPc

Gqβ

Gqγ

Hormona

Receptor

Rq

Gqα GTP

Fosfolipasa

C

(activa)

+ PIP2

IP3

DAG

PKC activa

Retículo

sarco/endoplasmático liso

IP3

Ca2+ Ca2+

Ca2+

Ca2+ Ca2+

Ca2+

Ca2+

Ca2+ Ca2+ DAG Ca2+

PPasa

(inactiva)

Ser

Tre

P Ser

Tre

PPasa

(activa)

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Cortisol

Inducción Genética

→ Control de la

Síntesis de Enzimas

Zona Fasciculada y

Reticular

PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Cortisol PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Inducidas por cortisol

Proteasas

Arginasa

Argininosuccinasa

Argininosuccinato sintetasa

Glucosa 6-fosfatasa

PEP carboxiquinasa

Integración Metabólica

Cortisol PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Integración Metabólica

Glucosa en Sangre PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Glicemia normal 60-110 mg/dL

Riesgo de Coma

<60 mg/dL

Integración Metabólica

ATP/ADP y NADH/NAD+ PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Enzimas Regulatorias PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Carbohidratos Lípidos Aminoácidos

Hexoquinasa

Fosfofructoquinasa-1

Piruvato Quinasa

Piruvato Carboxilasa

PEP carboxiquinasa

Fructosa-1,6-bifosfatasa

Piruvato Deshidrogenasa

Glucógeno sintasa

Glucógeno fosforilasa

Acetil-CoA carboxilasa

Complejo ácido-graso sintasa

HMG CoA reductasa

Triglicérido lipasa

Carnitina Acil Transferasa

Glutamato Deshidrogenasa

Carbamoil-P Sintetasa I

Arginosuccinato sintetasa

Arginosuccinato liasa

Arginasa

Integración Metabólica

Ciclo de Krebs PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Integración Metabólica

Ciclo de Krebs PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Integración Metabólica

Ciclo de Krebs PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Integración Metabólica

Ciclo de la Urea PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Ciclo de la Urea PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Ciclo de la Urea PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Metabolismo de Aminoácidos PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Metabolismo de Aminoácidos PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Integración Metabólica

Metabolismo de Aminoácidos PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Metabolismo de Aminoácidos PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Metabolismo de Aminoácidos PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Neoglucogénesis PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Integración Metabólica

Vía de las Pentosas y Enzima Málica PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

Vía de las Pentosas y Enzima Málica PRIMERA PARTE – Condiciones Bioquímicas

Integración Metabólica

No Insulinodependientes Insulinodependientes Reguladores de la Glicemia

Eritrocitos Corazón Intestino delgado

Sistema Nervioso Músculo Hígado

Médula suprarrenal Tejido adiposo Riñón

Páncreas

Glut-1 y Glut-3 Glut-4 Glut-2

Transportador Km Afinidad ¿Insulino-

dependiente? ¿Cuándo está activo?

Glut-1 Baja Alta No Activo siempre

Glut-2 Alta Baja No Activo sólo en período absortivo

Glut-3 Baja Alta No Activo siempre

Glut-4 Baja Alta Sí Activo sólo en período absortivo

Integración Metabólica

IDA AL BURGER KING

SEGUNDA PARTE

Integración Metabólica

Anatomía de una Hamburguesa SEGUNDA PARTE – Ida al Burger King

Proteínas Carbohidratos Lípidos Calorías

71g 151g 90g 1670

Integración Metabólica

SEGUNDA PARTE – Ida al Burger King

Cavidad oral

Amilasa salival

Integración Metabólica

SEGUNDA PARTE – Ida al Burger King

Estómago

Pepsinógeno y Enteropeptidasa

Factor intrínseco

Nucleasa

Integración Metabólica

SEGUNDA PARTE – Ida al Burger King

Duodeno

Amilasa pancreática, sacarasa, maltasa, lactasa

Colecistoquinina y Secretina

Lipasa pancreática, Fosfolipasa A2, Colesterol

esterasa

Enteropeptidasa, tripsinógeno,

quimiotripsinógeno, procarboxipeptidasa,

proelastasa

Aminopeptidasa, dipeptidasa, tripeptidasa

Ribonucleasa y Desoxirribonucleasa

Integración Metabólica

SEGUNDA PARTE – Ida al Burger King

Duodeno

Integración Metabólica

SEGUNDA PARTE – Ida al Burger King

Yeyuno

20% → Hígado

Enterocito → QM

Pool de aminoácidos

Integración Metabólica

SEGUNDA PARTE – Ida al Burger King Yeyuno

Integración Metabólica

Integración Metabólica

SEGUNDA PARTE – Ida al Burger King Yeyuno

Integración Metabólica

SEGUNDA PARTE – Ida al Burger King Yeyuno

Integración Metabólica

SEGUNDA PARTE – Ida al Burger King

Íleon

Sales Biliares

Vitamina B12

Integración Metabólica

Íleon

Integración Metabólica

Íleon

Integración Metabólica

Íleon

Integración Metabólica

TITANIC D TERCERA PARTE

Integración Metabólica

Act

ivac

ión

e I

nac

tiva

ció

n d

e V

ías

Met

abó

lica

s en

Per

íod

o A

bso

rtiv

o

Leyenda

Activada

Inactivada

Carb

oh

idra

tos *Captación de Glucosa

*Glicólisis

*Ciclo de Krebs

*Neoglucogénesis

*Glucogenogénesis

*Glucogenólisis L

ípid

os

*Síntesis de Ácidos Grasos

*β-Oxidación de Ácidos Grasos

*Síntesis de Colesterol

*Captación de AG, TG, QM y VLDL

*Lipólisis

*Cetogénesis Hepática

Am

ino

ácid

os *Recuperación de NH4

+ y α-cetoácidos

*Síntesis de Proteínas

*Proteólisis y catabolismo de aminoácidos

TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

Captación de Glucosa Condiciones Bioquímicas Efectos

Altas concentraciones de glucosa en sangre

Todos los transportadores de glucosa están

activos y las células captan glucosa

Todas las isoformas de la hexoquinasa (I, II,

III y IV) están activas

Condiciones Bioquímicas – Anatómicas Efectos

Circulación porto-cava El hígado recibe 100% sangre portal → en un

solo paso remueve 20% de la glucosa.

Las hexoquinasas I, II y III son inhibidas

por producto (Glucosa-6-P), la

glucoquinasa no.

Los tejidos captan glucosa hasta un límite →

El hígado capta todo el excedente de glucosa.

TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

Glicólisis Condiciones Bioquímicas Efectos

Condiciones antes expuestas Formación de Glucosa-6-P

Presencia de Insulina

Se induce la expresión genética de

Glucoquinasa y Piruvato quinasa.

Se promueve la defosforilación de la

Fosfofructoquinasa I, de la enzima dual

PFKII/F2,6BiPasa, de Piruvato quinasa L

y la Piruvato DH.

Defosforilación de la enzima dual →

Fosfofructoquinasa II activa

Producción de F-2,6-P → (MA+) de la

Fosfofructoquinasa I

TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

Ciclo de Krebs Condiciones Bioquímicas Efectos

Inactivación de la β-oxidación de AG

Menor producción de NADH+ y de ATP →

Reduce relaciones ATP/ADP y

NADH+/NAD+.

Bajos niveles de ATP (MA-) y altos de ADP

y AMP (MA+)

Activan → Piruvato DH, Citrato sintasa,

Isocitrato DH y α-cetoglutarato DH.

Baja relación NADH+/NAD+ mitocondrial

Activa → Piruvato DH, Isocitrato DH, α-

cetoglutarato DH y Malato DH

mitocondrial (sentido oxalacetato).

Inactivación de la Neoglucogénesis Se evita la “fuga” de oxalacetato

TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

Neoglucogénesis Condiciones Bioquímicas Efectos

Presencia de Insulina Se promueve la defosforilación de la enzima

dual y de la PEP carboxiquinasa

Defosforilación de la enzima dual

Fosfofructoquinasa II activa

Fosforilación de F-6-P → F-2,6-P.

(MA-) de la Fructosa-1,6-bisfosfatasa.

Defosforilación de la enzima dual

Fructosa-2,6-bifosfatasa inactiva.

No puede catalizar

F-2,6-P → F-6-P

Inactivación de la β-oxidación de AG

Menor producción de NADH+ y de ATP →

Reduce relaciones ATP/ADP y

NADH+/NAD+

Y rápida remoción del oxalacetato por la

citrato sintasa Se promueve la acción de la malato DH

mitocondrial (en sentido oxalacetato →

ciclo de Krebs) Bajas relaciones de ATP/ADP y

NADH+/NAD+

TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

Síntesis de Glucógeno Hepático

Condiciones Bioquímicas Efectos

Condiciones antes expuestas Formación de glucosa-6-P.

Presencia de Insulina

Se promueve la defosforilación y activación de la

Glucógeno sintasa

Se promueve la inactivación de PKA y GSK3

Inactivación de PKA y GSK3 Se evita la fosforilación e inactivación de la

glucógeno sintasa.

TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

Glucogenólisis Hepática Condiciones Bioquímicas Efectos

Presencia de Insulina

Se promueve la defosforilación e inactivación de

la Glucógeno fosforilasa y de la Fosforilasa b

quinasa.

Fosforilasa b quinasa defosforilada e inactiva Se evita la defosforilación y activación de la

Glucógeno fosforilasa.

Altos niveles de glucosa

(MA-) de la Glucógeno fosforilasa hepática

para hacerla susceptible a fosfoproteínas-

fosfatasas que la inactivan.

TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

Act

ivac

ión

e I

nac

tiva

ció

n d

e V

ías

Met

abó

lica

s en

Per

íod

o A

bso

rtiv

o

Leyenda

Activada

Inactivada

Carb

oh

idra

tos *Captación de Glucosa

*Glicólisis

*Ciclo de Krebs

*Neoglucogénesis

*Glucogenogénesis

*Glucogenólisis L

ípid

os

*Síntesis de Ácidos Grasos

*β-Oxidación de Ácidos Grasos

*Síntesis de Colesterol

*Captación de AG, TG, QM y VLDL

*Lipólisis

*Cetogénesis Hepática

Am

ino

ácid

os *Recuperación de NH4

+ y α-cetoácidos

*Síntesis de Proteínas

*Proteólisis y catabolismo de aminoácidos

TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

Síntesis de Ácidos Grasos Condiciones Bioquímicas Efectos

Vías glicolítica y descarboxilación oxidativa

del piruvato → Activas Generación de suficiente Acetil-CoA.

Presencia de Insulina

Se promueve la defosforilación y activación de la

Acetil-CoA carboxilasa → Producción de

Malonil-CoA.

Se induce la expresión genética del Complejo

Ácido Graso Sintasa.

Vías de las pentosas y ciclo citrato-malato

(enzima málica) → Activas

Generación de suficiente NADPH+, cofactor

de la Ácido Graso sintasa

TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

β-Oxidación de Ácidos Grasos Condiciones Bioquímicas Efectos

Presencia de Malonil-CoA Malonil-CoA → (MA-) de la Carnitina-acil-

transferasa I.

Carnitina Acil Transferasa I → Inhibida Se bloquea la entrada de ácidos grasos activados

(Acil-CoA) a la mitocondria.

TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

Síntesis de Colesterol Condiciones Bioquímicas Efectos

Vías glicolítica y descarboxilación oxidativa

del piruvato → Activas Generación de suficiente Acetil-CoA

Presencia de Insulina

Se promueve la defosforilación y activación de la

HMG-CoA reductasa

Se promueve la defosforilación e inactivación de

la HMG-CoA reductasa quinasa

HMG-CoA reductasa quinasa inactiva Se evita la fosforilación e inactivación de la

HMG-CoA reductasa

TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

Captación de AG, TG, QM y VLDL

Condiciones Bioquímicas Efectos

Altos niveles de QM y VLDL en la sangre Todas las LLP están activas

Presencia de Insulina Se activa la LLP dependiente de insulina →

Tejido adiposo.

TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

Captación de AG, TG, QM y VLDL TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

Captación de AG, TG, QM y VLDL TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

Captación de AG, TG, QM y VLDL TERCERA PARTE – Titanic 3D

1) Receptores LRP

2) Receptores LDL

Integración Metabólica

TERCERA PARTE – Titanic 3D Captación de AG, TG, QM y VLDL

Integración Metabólica

TERCERA PARTE – Titanic 3D Captación de AG, TG, QM y VLDL

Integración Metabólica

TERCERA PARTE – Titanic 3D Captación de AG, TG, QM y VLDL

Integración Metabólica

Lipólisis Condiciones Bioquímicas Efectos

Presencia de Insulina Se promueve la defosforilación e inactivación de

la Triacilglicérido lipasa y perilipinas

TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

TERCERA PARTE – Titanic 3D Lipólisis

Integración Metabólica

Cetogénesis Hepática Condiciones Bioquímicas Efectos

β-oxidación → Inactiva Menor producción de Acetil-CoA

Ciclo citrato-malato activo Salida del Acetil-CoA

Menor producción de Acetil-CoA

No hay Acetil-CoA mitocondrial suficiente

para la cetogénesis hepática

Acetil-CoA → Ciclo de Krebs

Salida del Acetil-CoA

Lipógenesis → Activa

TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

Act

ivac

ión

e I

nac

tiva

ció

n d

e V

ías

Met

abó

lica

s en

Per

íod

o A

bso

rtiv

o

Leyenda

Activada

Inactivada

Carb

oh

idra

tos *Captación de Glucosa

*Glicólisis

*Ciclo de Krebs

*Neoglucogénesis

*Glucogenogénesis

*Glucogenólisis L

ípid

os

*Síntesis de Ácidos Grasos

*β-Oxidación de Ácidos Grasos

*Síntesis de Colesterol

*Captación de AG, TG, QM y VLDL

*Lipólisis

*Cetogénesis Hepática

Am

ino

ácid

os *Recuperación de NH4

+ y α-cetoácidos

*Síntesis de Proteínas

*Proteólisis y catabolismo de aminoácidos

TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

Recuperación de NH4+ y α-

cetoácidos Condiciones Bioquímicas Efectos

Altos niveles de NADPH+ y la alta relación

GTP/GDP

Se favorece la reacción de la glutamato-DH

hacia la formación de glutamato

α-cetoglutarato + NADPH++ H+ +NH4+ Glutamato + NADP+

TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

TERCERA PARTE – Titanic 3D Recuperación de NH4

+ y α-cetoácidos

Integración Metabólica

TERCERA PARTE – Titanic 3D Recuperación de NH4

+ y α-cetoácidos

Integración Metabólica

Proteólisis y catabolismo de aminoácidos

Condiciones Bioquímicas Efectos

Ausencia de Cortisol No se induce en músculo las proteasas que

degradan proteína muscular a aminoácidos.

Bajos niveles de Arginina (MA+), glutamato y

Acetil-CoA → no se activa la N-acetil-

glutamato sintetasa

No se produce N-Acetil-glutamato, quien es el

modulador alostérico positivo (MA+) de la

Carbamoil-fosfato sintetasa I. Ésta es la

enzima clave del ciclo de la urea, que resulta

inactivada.

Ausencia de Cortisol

No se induce en hígado enzimas del ciclo de la

urea → la Argininosuccinato sintetasa y la

Arginasa.

TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

Recuperación de NH4+ y α-cetoácidos

TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

Síntesis de Proteínas Condiciones Bioquímicas Efectos

Presencia de Insulina y Factores de

crecimiento

Se induce la síntesis de factores

transcripcionales que además promueven la

síntesis de numerosas proteínas.

TERCERA PARTE – Titanic 3D

Integración Metabólica

ESTUDIAMOS BIOQUÍMICA

CUARTA PARTE

Integración Metabólica

Leyenda

Sistema Nervioso Central

Eritrocitos

Corazón

Activada

Inactivada Act

ivac

ión

e I

nac

tiva

ció

n d

e V

ías

Met

abó

lica

s en

Po

st-A

bso

rtiv

o

Carb

oh

idra

tos *Captación de Glucosa

*Glicólisis

*Ciclo de Krebs

*Neoglucogénesis

*Glucogenogénesis

*Glucogenólisis L

ípid

os

*Síntesis de Ácidos Grasos

*β-Oxidación de Ácidos Grasos

*Síntesis de Colesterol

*Captación de AG, TG, QM y VLDL

*Lipólisis

*Cetogénesis Hepática

Am

ino

ácid

os *Recuperación de NH4

+ y α-cetoácidos

*Síntesis de Proteínas

*Proteólisis y catabolismo de aminoácidos

CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Captación de Glucosa Condiciones Bioquímicas Efectos

Bajas concentraciones de Glucosa en Sangre

La glucosa sólo es captada en tejidos no-

insulinodependientes

La glucosa sólo es fosforilada en tejidos no-

insulinodependientes

Presencia de Cortisol Se induce la expresión genética de la glucosa-

6-fofatasa en hígado

Expresión de la glucosa-6-fofatasa en

hígado

Se favorece la liberación hepática de glucosa

a la sangre

CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Glicólisis Condiciones Bioquímicas Efectos

Presencia de Glucagon y Adrenalina

Se promueve la fosforilación de la

Fosfofructoquinasa I, la enzima dual

PFKII/F2,6BiPasa, la Piruvato quinasa L y

la Piruvato DH.

Fosforilación de la enzima dual →

Fructosa 2,6 Bifosfatasa activa

Se cataliza la reacción

F-2,6-P → F-6-P

Ausencia de la F-2,6-P (MA+) Inactivación de la Fosfofructoquinasa I

Generación de altos niveles de AG libres y

Acetil-CoA en hepatocito

(MA-) de la Piruvato quinasa L y la Piruvato

deshidrogenasa

CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Ciclo de Krebs Condiciones Bioquímicas Efectos

β-oxidación de AG → Activa Aumento de las relaciones ATP/ADP y

NADH+/NAD+

Altos niveles de ATP y NADH+ (MA-) y bajos

de ADP y AMP y de NAD+ (MA+)

Inactivan a la Piruvato DH, a la Citrato

sintasa, a la Isocitrato DH y a la

α-cetoglutarato DH.

Favorecen la reacción en sentido de malato

(neoglucogénico) de la Malato DH

mitocondrial

Neoglucogénesis → inactivada “Consumo” del oxalacetato, sustrato de la

Citrato Sintasa

CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Síntesis de Glucógeno Hepático

Condiciones Bioquímicas Efectos

Presencia de Glucagon y de Adrenalina

Se promueve la fosforilación e inactivación de la

Glucógeno sintasa

Se promueve la fosforilación y activación del

Inhibidor-1 de la Fosfoproteína-fosfatasa

Inhibidor-1 de la Fosfoproteína-fosfatasa

(PP1-Inh) → Activo

Se evita que la Fosfoproteína-fosfatasa

defosforile y active a la Glucógeno sintasa.

CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Glucogenólisis Hepática Condiciones Bioquímicas Efectos

Presencia de Glucagon y la Adrenalina Se promueve la fosforilación y activación de la

Fosforilasa b quinasa

Fosforilasa b quinasa → Activa Fosforilación y activación de la Glucógeno

fosforilasa que pasa a su forma “a”

Bajos niveles de glucosa No se promueve la inactivación de la

Glucógeno fosforilasa hepática.

CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

¿Neoglucogénesis?

CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Leyenda

Sistema Nervioso Central

Eritrocitos

Corazón

Activada

Inactivada Act

ivac

ión

e I

nac

tiva

ció

n d

e V

ías

Met

abó

lica

s en

Po

st-A

bso

rtiv

o

Carb

oh

idra

tos *Captación de Glucosa

*Glicólisis

*Ciclo de Krebs

*Neoglucogénesis

*Glucogenogénesis

*Glucogenólisis L

ípid

os

*Síntesis de Ácidos Grasos

*β-Oxidación de Ácidos Grasos

*Síntesis de Colesterol

*Captación de AG, TG, QM y VLDL

*Lipólisis

*Cetogénesis Hepática

Am

ino

ácid

os *Recuperación de NH4

+ y α-cetoácidos

*Síntesis de Proteínas

*Proteólisis y catabolismo de aminoácidos

CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Síntesis de Ácidos Grasos Condiciones Bioquímicas Efectos

Presencia de Glucagon y la Adrenalina Se promueve la fosforilación e inactivación de la

Acetil-CoA carboxilasa

Acetil-CoA carboxilasa → Inhibida No se produce Malonil-CoA

Baja actividad de la vías de las pentosas y del

ciclo citrato-malato (enzima málica)

No se genera suficiente NADPH+ para la

síntesis de AG.

CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

β-Oxidación de Ácidos Grasos Condiciones Bioquímicas Efectos

Inhibición de la Acetil-CoA carboxilasa No hay producción de Malonil CoA

Ausencia de Malonil CoA Se desinhibe la Carnitina Acil Transferasa I

Carnitina Acil Transferasa I → Desinhibida Se promueve la entrada de ácidos grasos

activados (Acil-CoA) a la mitocondria.

CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Síntesis de Colesterol Condiciones Bioquímicas Efectos

Presencia de Glucagon y la Adrenalina

Se promueve la fosforilación e inactivación de la

HMG-CoA reductasa.

Se promueve la fosforilación y activación de la

de la HMG-CoA reductasa quinasa

HMG-CoA reductasa quinasa → Activa Fosforilación e inactivación de la HMG-CoA

reductasa

CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Captación de AG, TG, QM y VLDL

Condiciones Bioquímicas Efectos

Bajos niveles de VLDL Existe una distribución exclusiva de TG

proveniente del VLDL al Corazón Ausencia de Insulina

No quedan QM en el período de ayuno

Integración Metabólica

CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Captación de AG, TG, QM y VLDL CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Lipólisis Condiciones Bioquímicas Efectos

Presencia de Glucagon y Adrenalina Se promueve la fosforilación y activación de la

Triacilglicérido lipasa y perilipinas.

CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Lipólisis CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

¿Cetogénesis?

CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Leyenda

Sistema Nervioso Central

Eritrocitos

Corazón

Activada

Inactivada Act

ivac

ión

e I

nac

tiva

ció

n d

e V

ías

Met

abó

lica

s en

Po

st-A

bso

rtiv

o

Carb

oh

idra

tos *Captación de Glucosa

*Glicólisis

*Ciclo de Krebs

*Neoglucogénesis

*Glucogenogénesis

*Glucogenólisis L

ípid

os

*Síntesis de Ácidos Grasos

*β-Oxidación de Ácidos Grasos

*Síntesis de Colesterol

*Captación de AG, TG, QM y VLDL

*Lipólisis

*Cetogénesis Hepática

Am

ino

ácid

os *Recuperación de NH4

+ y α-cetoácidos

*Síntesis de Proteínas

*Proteólisis y catabolismo de aminoácidos

CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Recuperación de NH4+ y α-

cetoácidos Condiciones Bioquímicas Efectos

Bajos niveles de NADPH+ y la baja relación

GTP/GDP

Se favorece la reacción de la Glutamato DH

hacia la formación de α-cetoglutarato

CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

CUARTA PARTE – Estudio Recuperación de NH4

+ y α-cetoácidos

Integración Metabólica

CUARTA PARTE – Estudio Recuperación de NH4

+ y α-cetoácidos

Integración Metabólica

CUARTA PARTE – Estudio Recuperación de NH4

+ y α-cetoácidos

Integración Metabólica

CUARTA PARTE – Estudio Recuperación de NH4

+ y α-cetoácidos

Integración Metabólica

Proteólisis y catabolismo de aminoácidos

Condiciones Bioquímicas Efectos

Presencia de Cortisol

Se induce en músculo las proteasas que

degradan proteína muscular a aminoácidos.

Se induce en hígado enzimas del ciclo de la

urea → la Argininosuccinato sintetasa y la

Arginasa

Altos niveles de Arginina (MA+), glutamato y

Acetil-CoA → se activa la N-acetil-glutamato

sintetasa

Se produce N-Acetil-glutamato, quien es el

modulador alostérico positivo (MA+) de la

Carbamoil-fosfato sintetasa I. Ésta es la

enzima clave del ciclo de la urea, que resulta

activada.

CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Proteólisis y catabolismo de aminoácidos CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Proteólisis y catabolismo de aminoácidos CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Proteólisis y catabolismo de aminoácidos CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Proteólisis y catabolismo de aminoácidos CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Síntesis de Proteínas Condiciones Bioquímicas Efectos

Ausencia de Insulina y demás Factores de

Crecimiento

No se induce la síntesis de factores

transcripcionales que a su vez promueven la

síntesis de proteínas

CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

INVASIÓN ZOMBIE

QUINTA PARTE

Integración Metabólica

Neoglucogénesis Condiciones Bioquímicas Efectos

Presencia de Glucagon Se promueve la fosforilación de la enzima dual

y de la PEP carboxiquinasa.

Fosforilación de la enzima dual →

Fructosa 2,6 Bifosfatasa activa

Se cataliza la reacción F-2,6-P → F-6-P

y se inactiva a la Fosfofructoquinasa I

Alta relación NADH+/NAD+ mitocondrial

Se promueve la reacción de la malato-DH

mitocondrial hacia la formación de malato a

partir de oxalacetato

Presencia de Cortisol

Se induce la expresión genética de la Piruvato

carboxilasa, la PEP carboxiquinasa y de la

Glucosa-6-fosfatasa

QUINTA PARTE – Invasión Zombie

Integración Metabólica

SALIDA

SEXTA PARTE

Integración Metabólica

Cetogénesis Hepática Condiciones Bioquímicas Efectos

Saturación del Ciclo de Krebs Acumulación del Acetil-CoA procedente de la

β-oxidación Inactivación de la citrato sintasa

Acetil CoA acumulado Es utilizado para la síntesis de cuerpos

cetónicos.

SEXTA PARTE – Salida

Integración Metabólica

Cetogénesis CUARTA PARTE – Estudio

Integración Metabólica

Integración Metabólica

LLEGADA

SÉPTIMA PARTE

Integración Metabólica