METABOLISMO CELULARPARTE 2FACULTAD DE MEDICINA Y CIENCIAS DE LA SALUD ESCUELA DE ENFERMERIA*Docente UAP: Mg. LUIS CLEVER ARIAS CAYCHO

Mitocondria

GLUCOLISISSe produce en el citoplasma celular.Consiste en una serie de diez reacciones,Cada una catalizada por una enzima determinadaPermite transformar una molcula de glucosa en dos molculas de un compuesto de tres carbonos, el cido pirvico.

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Se necesita energa (dos molculas de ATP) que servirn para fosforilar la glucosa y la fructosa. Al final de esta fase se obtienen, dos molculas de PGAL, ya que la molcula de DHAP (dihidroxiacetona-fosfato), se transforma en PGAL. Gliceraldehido 3 fosfato y dihidroxiacetona fosfato

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Segunda fase:afecta a las dos molculas de PGALSe forman 4 ATP y dos molculas de NADH. Se produce una ganancia neta de dos molculas de ATP.

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UTILIZACION DE LA GLUCOSA SANGUINEAPOR LOS TEJIDOS Membrana celular de las clulas musculares (Glut 4) y los adipocitosSe almacena Glucosa Glucosael Glucgeno

Glucosa-1-P

InsulinaGlucosa-6-PGluclisis

Glucosa Glucosa

Membrana Celular de clulas hepticas (No Insulina)EstimulacinInduccin de novo

de la biosntesis deGlucoquinasaHexoquinasa

Enzima ConstitutivaHexoquinasa

Enzima ConstitutivaGlucoquinasa

Enzima Inducida

DESTINO DE LOS CARBOHIDRATOS DE LA DIETA1. Gliclisis Anaerbica (Lctato)

2. Gliclisis Aerbica (PiruvatoAcetil CoA)

3. Vas Catablicas Alternativas: - Va de las Pentosas- Va del Acido D-Glucornico

4. Glucgenesis - Glucogenlisis

5. Neoglucognesis

6. Distribucin de Glucosa a diferentes tejidos.

7. Controlar la homeostasis de la Glucosa

GLUCOLISIS

VIA DE EMBDEN - MEYERHOFF - PARNASIMPORTANCIA:Es un proceso en el cual la Glucosa es transformadaenzimticamente en dos Piruvatos.

1. Es una secuencia primaria del metabolismo de la Glucosa en todas las clulas.

2. Es una va oxidativa que no requiere de oxgeno: - Gliclisis Anaerbica.

3. En ambas rutas: - Aerbica o Anaerbica. - Se genera energa : ATP.

ETAPAS DE LA GLICOLISISLa Gluclisis la podemos dividir en tres etapas:

I. ETAPA DE PREPARACION O DE ACTIVACION:

D-Glucosa + 2 ATP D-Fructosa 1,6 Bi P + 2 ADP

II. ETAPA DE PARTICION (Ruptura de la hexosa bifosfato)

D-Fructosa 1, 6 Bi P 2 D-Gliceraldhido 3 P

III. ETAPA DE OXIDO-REDUCCION Y FOSFORILACION

2 D-Gliceraldhido 3 P + 4 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ 2 Piruvato + 4 ATP + 2 NADH + 2 H+

SUMA: D-Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ 2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+

BALANCE ENERGETICO EN LA GLICOLISISREACCIN Cambio del ATP

GlucosaGlucosa 6 P - 1 Fructosa 6-PFructosa 1,6 BiP - 12 (1,3 BiP Glicerato)2 (3 P Glicerato) + 22 (Fosfoenol Piruvato)2 (Piruvato) + 2 Neto + 2

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Glucosa

F 1,6 BiP

G 3P DHG 3P DHAP Fosfato de Glicerol Acil Gliceroles NADH + H+ NAD+Hexosa Piruvato Acetil CoASntesis de Acil Gliceroles

GlicolisisAl final del proceso la molcula de glucosa queda transformada en dos molculas de cido pirvico, es en estas molculas donde se encuentra en estos momentos la mayor parte de la energa contenida en la glucosa

La glucolisis se produce en la mayora de las clulas vivas, tanto en procariotas como en las eucariotas.

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GlicolisisCambios sufridos por la molcula de glucosa hasta transformarse en dos molculas de cido pirvico.

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Metabolismo de los carbohidratos

DESTINOS METABOLICOS DEL PIRUVATOOxalacetato Lactato

Malato PIRUVATO Acetil CoA

Alanina

Acetato EtanolAcetaldehdoComplejoPiruvatoEnzimaMlicaPiruvatoCarboxilasaLactatoDeshidrogenasaAcetaldehdoDeshidrogenasaAlcoholDeshidrogenasaPiruvato DescarboxilasaALTTransaminasaLevadurasMsculoEritrocitos

COMPLEJO DE LA PIRUVATO DESHIDROGENASAPiruvato + CoA SH + NAD+Acetil CoA + CO2 + NADH + H+PIRUVATO DESHIDROGENASAPIRUVATO DESHIDROGENASA:Peso Molecular: 7 - 8.5 x 106 daltons (Complejo: E1, E2, E3)TIPO1. Piruvato Deshidrogenasa (E1)2. Dehidrolipoamida Acetiltransferasa (E2)3. Dehidrolipoamida Deshidrogenasa (E3)PM

154,000

52,000

110,000COENZIMASTPP

Lipoamida (Acido Lipoico)CoASHFAD+NAD+

COMPLEJO PIRUVICO DESHIDROGENASAPiruvatoCO2H+

TPP ICH3-CH-OH

HETPPTPPH+FADFADH2NADH H+NAD+DihidrolipoamidaDHE3PirvicoDHE1Acetil CoACH3-CO-S-CoAHS-CoADihidrolipoamidaAcetil transferasaAcetil Dihidro Lipo Lipo amida amida

E2

Lipoamida

POSICION CENTRAL DEL CICLO DE KREBSEN EL METABOLISMO INTERMEDIARIOCarbohidratosLipidosAminocidosPorfirinasPirimidinasCarbohidratosLpidosAminocidos

NitrgenoCICLODEKREBSANABOLISMOCATABOLISMO NADH + H+ NAD+ FADH2 FAD+H2O

1/2 O2 Cadena respiratoriaADP + PiATP

DEFICIENCIA DEL COMPLEJOPIRUVICO DESHIDROGENASAPREGUNTA: QU PODEMOS ENCONTRAR EN EL TORRENTESANGUNEO? RESPUESTA: Valores incrementados de: Lactato 10.20 mM Piruvato 0.79 mM, Alanina 1.84 mMPREGUNTA: QUE TIPO DE TRATAMIENTO PODEMOS BRINDARLE?RESPUESTA:25 mg de Tiamina / Kg de peso al daReduce el valor de Lactato en plasma a 5.9 mM Un nio, hijo de padres sin parentesco naci a termino despus de una gestacin de un parto normal. A los dos meses de edad fue trasladado al hospital porque no ganaba peso y era hipotnico, una muestra de sangre revel deficiencia de Pirvico Deshidrogenasa

ESTRUCTURA Y FUNCIONFue BENDA, en 1,897, quien las denomin mitocondrias :(mitos=hilo, chondros=grnulos).Su tamao, nmero y forma son muy variables. En los hepatocitos , se calcula que pueden contar hasta 2500 mitocondrias, que ocupan una gran parte importante del volumen de la clula (20%).

MITOCONDRIA VISTA AL MICROSCOPIO ELECTRNICO DE BARRIDO

Organela generadora de energa

1. EL CARBONO DE LOS ALIMENTOS DEGRADADOS SE INCORPORAN AL ACETIL COA. 2.El ciclo de Kbres continua el proceso de oxidacin, generando equivalentes de reduccin. 3. Los transportadores electrnicos reducidos sereoxidan, generando ATP

Respiracin celularLa respiracin es un proceso en el cual la clula adquiere energa para llevar a cabo sus funciones. En la respiracin, las molculas se oxidan para liberar energa.La oxidacin es la prdida de electrones y la reduccin es la ganancia.Para que se realice la respiracin es necesario que existan compuestos energticos como la glucosa, misma que proviene de los alimentos. La respiracin es el medio por el cual el oxgeno libera la energa qumica de alimentos como la glucosa.*

RESPIRACINCuando la glucosa se oxida, sus enlaces se transforman y ocurre lo siguiente:C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2Oglucosa + oxgeno dixido de carbono + agua + energa

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RESPIRACINLa energa que se produce se almacena en de ATP cada una de ellas est formada por una base nitrogenada (adenina), (ribosa) y tres grupos de fosfato. Cuando la molcula de ATP se rompe, ocurre una liberacin de energa.*

Respiracin celularEn el proceso respiratorio tambin intervienen coenzimas como el NAD (nicotinamida adenn dinucletido) para aceptar a los electrones liberados que despus sern transferidos a otras molculas.La oxidacin de la glucosa se lleva a cabo en dos etapas, que son:Gluclisis Respiracin

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RESPIRACION CELULAREl proceso de oxidacin de la glucosa por medio de la respiracin se presenta en dos formas distintas: como proceso anaerbico y aerbico.

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RESPIRACIN CELULARCuando no hay oxgeno el cido pirvico puede convertirse en etanol (alcohol etlico) o en cido lctico.Las levaduras son organismos de respiracin anaerobia, que tienen la capacidad de descomponer el azcar a fin de formar alcohol etlico y dixido de carbono.De cido pirvico a cido lctico. El cido lctico se produce en las clulas musculares de los vertebrados despus de haber hecho ejercicios muy intensos.

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RESPIRACIN CELULARLa respiracin anaerbica produce solamente dos ATP por cada molcula de glucosa.Los atletas al ejercitarse demasiado, aun respirando intensamente, no logran satisfacer la demanda de oxgeno que los msculos requieren, que al no contar con oxgeno, buscan otra energia para seguir funcionando y recurren al cido pirvico, que se transforma en cido lctico.Este ac lactico reduce la capacidad de contraccin del msculo, no trabaja eficientemente y eso se traduce en una sensacin de fatiga muscular, que posteriormente desaparece.*

RESPIRACION CELULARProceso aerobio: respiracin aerobiaLos mecnicos consisten en la entrada de aire a los pulmones por medio de las vas respiratorias y tambin en la salida de aire, ya utilizado, del organismo. En el hombre, los fenmenos mecnicos estn integrados por la inspiracin de oxgeno y la espiracin de dixido de carbono. Los fenmenos qumicos los realiza la clula. Para ello, utiliza el oxgeno del aire y la energa qumica de los alimentos. De esta manera el organismo obtiene energa

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RESPIRACIN CELULARLos fenmenos qumicos consisten en la oxidacin del alimento para la obtencin de energa. Estos procesos se llevan a cabo en las mitocondrias.La glucosa al combinarse con oxgeno ocasiona que el cido pirvico se oxide y se convierta en dixido de carbono y agua; a este proceso se le conoce propiamente como respiracin.

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RESPIRACION CELULARLas molculas de cido pirvico que se originaron en la gluclisis se convierten a travs de procesos qumicos en cidos tricarboxlicos; stos empiezan un proceso conocido como ciclo de Krebs, mismo que implica una serie de reacciones qumicas para dar lugar al dixido de carbono y ATP.Como del ciclo de Krebs an sobran electrones cargados de energa, ocurren nuevos procesos qumicos; a stos se les conoce como cadena transportadora de electrones, cuyo resultado final es la formacin de ms ATP.

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RESPIRACION CELULAREn la respiracin aerobia despus de largos y complejos procesos qumicos se habrn formado en total 36 molculas de ATP.

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CICLO DE KREBSEn este ciclo se consigue la oxidacin total de los dos tomos de carbono del resto acetilo, que se eliminan en forma de CO2; los electrones de alta energa obtenidos en las sucesivas oxidaciones se utilizan para formar NADH Y FADH2, que luego entrarn en la cadena respiratoria

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Ciclo de KrebsEl producto ms importante de la degradacin de los carburantes metablicos es el acetil-CoA, (cido actico activado con el coenzima A), que contina su proceso de oxidacin hasta convertirse en CO2 y H2O ,mediante un conjunto de reacciones que constituyen el ciclo de Kreb punto central donde confluyen todas las rutas catablicas de la respiracin aerobia. Este ciclo se realiza en la matriz de la mitocondria

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El ciclo de Krebs genera coenzimas reducidas que ingresan a la Cadena Respiratoria.La cadena est ordenada segn su potencial dexido - reduccin.

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CICLO

DE

KREBS E N Z I M A S

1. Citrato Sintetasa

2. Aconitasa

3. Isoctrico DH

4. a-Cetoglutarato DH

5. Succinil CoA Sintetasa

6. Succinato DH

7. Fumarasa

8. Malato DH

Acetil CoACitratoIsocitratoMalatoa-ceto-GlutaratoFumaratoSuccinatoSuccinil CoAOxalacetato

FUNCIONES DEL CICLO DE KREBS1. Es la fuente de la mayora de las coenzimas reducidas que hacen posible que la Cadena Respiratoria produzca ATP.

2. Produce la mayor parte de dixido de carbono fabricado en los tejidos humanos.

3. Convierte los intermediarios en precursores de cidos grasos.

4. Proporciona precursores para la sntesis de protenas y cidos nucleicos.

ROLES DEL CICLO DE KREBS1. Anfiblico: Catabolismo * Oxida Carbohidratos, Lpidos y Aminocidos. Anabolismo * Sntesis de Aminocidos por Transaminacin.* Transformacin de diferentes sustratos en Glucosa* Biosntesis de Porfirinas* Citrato: Fuente de carbonos para procesos biosintticos: Acidos grasos y esteroles.

2. Anaplerticos:Se producen reacciones de relleno.Ejemplo: Oxalacetato puede rellenar el Ciclo.

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METABOLITOS QUE ENTRAN Y SALEN DEL CICLO DE KREBSSntesis de UreaAminocidosNucletido de PirimidinaCarbohidratos(Glucosa) CO2 PiruvatoAspartato Acetil CoA Oxalacetato

Malato Citrato

Fumarato Isocitrato

Succinatoa Cetoglutarato

Succinil CoAEsteroideAcido Graso

Glutamato

Aminocidos NucletidosAlgunos Aminocidos Algunos Acidos GrasosSuccinil CoA + Glicina Porfirinas

PRINCIPALES DE LA CADENA DE TRANSPORTE ELECTRONICO

234242

24

TranslocasaFoF! ATPasa

FOSFORILACION OXIDATIVAEn la fosforilacin oxidativa el potencial de transferencia de electrones del NADH y del FADH2, se convierte en potencial de transferencia de fosfato al ATP. En tres pasos de la cadena respiratoria, se produce una mayor liberacin de energa.

Uno es el de la FMN a Co-Q, otro es el paso del citocromo b al citocromo c, y otro el paso del citocromo a al a3. En cada uno de estos pasos la energa se utiliza para fosforilar un ADP, dando ATP.

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FOSFORILACION OXIDATIVAHasta hace poco se crea que la fosforilacin se produca de forma enzimtica en estos puntos de la cadena de transporte electrnica mediante intermediarios. No se pudieron aislar estos compuestos ni las enzimas que intervenan.

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FOSFORILACON OXIDATIVAUna teora que puede explicarlo es la 'Quimiosmtica'. La fosforilacin incluye procesos qumicos y de transporte a travs de una membrana de permeabilidad selectiva, y ocurren dos procesos fundamentales: un gradiente de protones a travs de la membrana interna de la mitocondria, y una liberacin de energa almacenada en el gradiente y su captura para formar ATP a partir de ADP y grupos fosfato (P):

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FOSFORILACIN OXIDATIVA.

La transferencia de electrones a a nivel de la cadena respiratoria est acoplada a la sntesis de ATP a partir de ADP +Pi.La fosforilacin lo realiza la ATP sintetasa mitocondrial.

CICLO DEL ATP - ADPCATABOLISMOATPADPCO2 H2OTRABAJOMECANICOTRABAJO DE TRANSP.TRABAJODE BIOSINT.PiPiPi

ATPEnerga osmtica de transporteEnerga elctrica Transmisin nerviosaContraccin muscularCirculacinEnerga metablicaConstruccin de nuevos tejidosEl ATP es la moneda entre las diferentes formas de trabajo biolgico

Sntesis del ATPLas clulas requieren energa para mltiples trabajos:

Sintetizar y degradar compuestos Transporte a travs de las membranas (activo, contra el gradiente de concentracin). Endocitocis y exocitosis. Movimientos celulares. Divisin celular Transporte de seales entre el exterior e interior celular

DIFERENCIAS MORFOLOGICAS ENTRE MITOCONDRIAS EN REPOSO YACTIVAS

RESPUESTA: Una Dieta baja de Carbohidratos.Una Dieta Cetognica. A los 5 meses el Lactato haba aumentado a 6.9 mM de manera que se increment la dosis de Tiamina a 50 mg/Kg de peso. Despus de algunos meses el Lactato en plasma aumento a 9 mM y a los 9 meses se incremento la dosis de tiamina a 100 mg /kg de peso por da.

Como consecuencia, los niveles de Lactato bajaron a 3 mM y la concentracin de Alanina a 0.33 mM.PREGUNTA: QUE TIPO DE DIETA SERIA RECOMENDABLE PARA ESTE PACIENTE

PRODUCCION DE ATPAPARTIR DE LA OXIDACION DE GLUCOSA POR GLICOLISIS,CICLO DE KREBS Y FOSFORILACION OXIDATIVA Equivalentes de ATP Glucosa Equivalentes de ATP 2ATP 2 NADH + H+ 5 2 Piruvato 2 NADH + H+ 5 2 Acetil CoA

6 NADH + H+ 15 2 GTP 2 FADH23

4 ATP 28Fosforilacin Fosforilacin a nivel oxidativade Sustrato

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