Perfiles metabólicos

Integración del
metabolismo
Estrategias importantes del catabolismo
1. El ATP es la unidad biológica universal de
energía. La hidrólisis del ATP cambia el cociente de equilibrio
por un factor de 108. La secuencia de reacciones
termodinámicas desfavorable puede resultar muy favorable si
se acopla a la hidrólisis de un número suficiente de moléculas
de ATP.
2. El ATP se genera por la degradación de
moléculas combustibles como la glucosa, los
ácidos grasos y los aminoácidos. Acetil-CoA, ciclo del
ácido cítrico, NADH, FADH2, cadena respiratoria, O2, bombeo
de protones, síntesis de ATP, fosforilación oxidante.
Estrategias importantes del catabolismo
3. El NADPH es el principal donador de electrones
en la biosíntesis reductora. Vía de las pentosas fosfato,
enzima málica.
4. Las biomoléculas se construyen a partir de una
serie pequeña de precursores. Las vías metabólicas
centrales tienen el doble papel catabólico y anabólico.
5. Las vías biosintéticas y de degradación casi
siempre son diferentes. Contribuye en gran medida al
control del metabolismo.
Mecanismos frecuentes en la regulación
metabólica
1. Interacciones alostéricas. El flujo de moléculas en la
mayoría de las vías metabólicas está determinado
principalmente por la cantidad y actividad de ciertas enzimas y
no por la cantidad de sustrato disponible. Etapa limitante o
comprometida de una vía metabólica.
2.
Modificación
covalente.
Las
modificaciones
covalentes usualmente duran más tiempo (segundos a
minutos) que las interacciones alostéricas reversibles
(milisegundos a segundos).
Mecanismos frecuentes en la regulación
metabólica
3. Niveles de enzimas. Las velocidades de síntesis y
degradación de algunas enzimas regulatorias está sujeta a
factores hormonales.
4. Compartamentalización. Regulación del flujo a
través de la membrana interna mitocondrial.
5. Especialización metabólica de los órganos.
Los órganos tienen funciones metabólicas específicas.
Síntesis de aminoácidos y nucleótidos
Degradación de aminoácidos
Principales vías y puntos de control
1. Glicólisis. Regeneración del NAD+. Propósitos y
ecuación de la vía. Fosfofructocinasa-1, F2,6BP.
2. Ciclo del ácido cítrico y fosforilación oxidante.
Control respiratorio, citrato sintasa, isocitrato deshidrogenasa
y -cetoglutarato deshidrogenasa. Piruvato deshidrogenasa.
Vía anfibólica.
3. Vía de las pentosas fosfato. Propósito de la vía.
Fase oxidante y no oxidante.
Inhibidores:
ATP (3)
NADH (3)
Acetil-CoA (1)
Succinil-CoA (2)
Citrato (1)
Estimuladores:
NaD+ (1)
CoA (1)
AMP (1)
Ca2+ (3)
ADP (2)
↑ ATP
E1
E1
Principales vías y puntos de control
4. Gluconeogénesis. Precursores. Piruvato carboxilasa.
Regulación recíproca. F2,6BP.
5.
Síntesis
y
degradación
del
glucógeno.
Regulación coordinada por una cascada de amplificación
hormonal.
6. Síntesis y degradación de ácidos grasos.
Acetil-CoA carboxilasa,
transferasa I.
malonil-CoA,
carnitina
acil
↓ [glucosa] en sangre

↑ secreción de glucagon

↑ Actividad adenilato ciclasa
↑ [AMPc]

↑Actividad Proteína cinasa A (PKA)

↑ FBPasa-2 e inactivación de PFK-2

↓ [F2,6 BP]

↓ PFK-1 y ↑ FBPasa-1

↑Gluconeogénesis ↓Glicólisis
Origen y destino de moléculas
clave
• Glucosa 6-fosfato
• Piruvato
• Acetil-CoA
Perfiles metabólicos
• Cerebro: Dependencia de glucosa (120 g/día. 420
kcal). GLUT3, KM = 1.6 mM. Almacenes de
combustible. Cuerpos cetónicos.
• Músculo esquelético: Glucosa, ácidos grasos y
cuerpos cetónicos. Glucógeno (1,200 kcal). En el
músculo en reposo el perfil es diferente, usa
preferentemente ácidos grasos. Fosfocreatina.
• Músculo cardíaco: Funciona casi exclusivamente
en condiciones aeróbicas. No tiene glucógeno. El
principal combustible son los ácidos grasos. Puede
usar también cuerpos cetónicos y lactato.
Perfiles metabólicos
• Tejido adiposo: Los 15 kg (135,000 kcal) de TG
constituyen un gran depósito de combustible. En el
hígado los ácidos grasos se esterifican con glicerol
fosfato y forman TG, que se transportan al tejido
adiposo en las VLDL. La células del tejido adiposo
necesitan glucosa para sintetizar TG.
• Riñón: El responsable de la homeostasis de los
líquidos y fluidos corporales. El plasma sanguíneo
se filtra 60 veces cada día. Diferentes compuestos
(glucosa, aa) y el agua se reabsorben. Constituye
el 0.5% de la masa corporal y consume 10% del
oxígeno. NaK ATPasa. Gluconeogénesis.
Perfiles metabólicos
• Hígado: Su actividad es esencial para suministrar
combustibles al cerebro, músculo y otros órganos
periféricos. CHOS, glucosa 6-fosfato: demanda
interna de energía, glucógeno, acetil-CoA, ácidos
grasos, colesterol y sales biliares. Vía de las
pentosas
fosfato,
liberación
de
glucosa.
Metabolismo de lípidos (síntesis o degradación de
ácidos grasos) y aminoácidos (síntesis de
proteínas). Usa cetoácidos para suplir sus
necesidades energéticas.
Cambios metabólicos durante ayuno
↑Secreción de glucagon (señala el estado de ayuno).
↑ liberación de glucosa hepática.
Los niveles de glucosa se mantienen >80 mg/dL por:
1) Movilización de glucógeno y la liberación de
glucosa por el hígado.
2) Liberación de AG del tejido adiposo.
3) Cambio de combustible utilizado por el músculo e
hígado, de glucosa a ácidos grasos. Fuentes de
carbono para GN: glicerol y aa de proteínas.
Adaptaciones metabólicas al ayuno
prolongado
1a. Prioridad: suministrar glucosa a los
tejidos que dependen por completo de ella.
2a. Prioridad: Preservar las proteínas.
Cambio de combustible utilizado (de
glucosa a AG y cuerpos cetónicos).