Apuntes de Metabolismo Celular y Rutas Metabólicas

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. TEMA 8: METABOLISMO INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO CELULAR Metabolismo: procesos físicos y químicos del cuerpo que convierten o usan energía para poder realizar todas las funciones básicas del cuerpo. —> Son secuencias de reacciones moléculares. CATABOLISMO Y ANABOLISMO Catabolismo: reacción de descomposición donde se libera energía. Anabolismo: reacción de síntesis donde se consume energía. Wut + D2 catabosismo ; [D a REDUCIDOS MSBt NWADH + H + Energia * FADY FABHz + IWABD + Z H + WWABPH OYSBADOS ADP REBWEL BOS ATP HaD Para que se pueda hacer el anabolismo, primero debe pasar el catabolismo.

—> El anabolismo es dependiente del catabolismo, ya que el catabolismo se encarga de oxidar los nutriente y liberar energía. —> La energía liberada del proceso de catabolismo es usada para la reacción de síntesis del anabolismo ya que se consume la energía liberada del proceso del catabolismo.

**se necesita liberar energía para que se posible realizar el proceso de sintetizacion REACCIONES COORDINADAS Se considera que el metabolismo es una actividad o reacción coordinadas ya que cooperan diversos sistemas multienzimaticos; es el proceso que abarca la sima total de todas las reacciones enzimaticas que tienen lugar en la célula y en el participan muchos conjuntos enzimáticos mutuamente relacionados, los cuales permiten el intercambio de materia y energía entre la célula y su entorno.

ENERGÍA DE GIBS EN LAS RUTAS METABOLICAS La energía libre de Gibbs, consiste en un tipo de energía química contenida en los compuestos que participan en una reacción química y expresa la cantidad de energía capaz de generar trabajo durante una reacción a presión y temperatura constantes. La energía libre dfe GIbbs es el cambio de energía libre en un sistema que va de un estado inicial, a un estados final y nos indica la máxima energía utilizable liberada (o absorbida) yendo del estado inicial al estado final). Las reacciones que tienen un ΔG negativo liberan . energía libre y son exergónicas (espontáneas).

Las reacciones con un ΔG positivo (ΔG > 0), por otro lado, requieren de un aporte de energía y son endergónicas. POTENCIAL DE TRANSFERENCIA DE GRUPOS FOSFORILOS Un grupo fosforilo es el ión química o radical que contiene fósforo y oxígeno y desempeña el papel principal en la fosforilación. Los grupos con un alto potencial de transferencia son los que presentan enlaces de alta energía, como por ejemplo el ATP que presenta la capacidad para transferir grupos fosfato. FOSFORILACIÓN A NIVEL DEL SUBSTRATO La fosofrilación es la adición de un grupo fosfato.

En este caso, el grupo fosfato se quita un reactivo intermediario en la ruta metabólica y en la energía libre de la reacción se usa para añadir un tercer fosfato a una molécula de ADP para asó producir ATP. *En las reacción de fosforilación a nivel de sustrato, el grupo fosfato de un reactivo intermediario se transfiere a una molécula de ADP para sintetizar ATP. . Se tiene que liberar mas o 7,3 kcal para que los elementos sintetizar energía. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA La fosforilación oxidativa es la transferencia de electrones de los equivales reeducidos NADH, NADPH, FADH, obtenidos en la glucólisis y en el ciclo de Krebs hasta el oxígeno molecular, acoplado con la síntesis de ATP.

Se obtienen 38 moléculas de ATP mediante fosforilación oxidativa. TEMA 9: METABOLISMO DE LOS GLUCIDOS LA GLUCOLIS La glucólisis es una serie de reacciones que extraen energía de la glucosa al romperla en dos moléculas de tres carbonos llamadas pyruvat. Ocurre en el citosol de una célula que se puede dividir en dos fases principales, una que requiere energía y otra que libera (debajo de la línea puntuada). Fase que REQUIERE energía: La molécula inicial se reordena y se le añaden dos grupos fosfato, causando inestabilidad y pasando a ser una fructosa 1,6 envés de una glucosa; que permite que se divida la molécula en dos mitades y forme azúcares fosfatadas de tres carbonos.

Fase que LIBERA energía: Aquí cada azúcar de tres carbonos se convierte en otra molécula de tres carbonos, que es el Pyruvat mediante distintas reacciones, que producen ATP y NADH. Que dan como resultado 2 moléculas de NAdH y 2 de ATP, pero como eso ocurre por 2; dan 4 de cada una. 4 moléculas de NADH y 4 ATPs. . FINALIDAD DEL PYRUVAT **El pyruvat depende de la cantidad de oxigeno que le esta llegando a la célula (es decir el tipo de ejercicio) para decidir que vía seguir (fermentación—> acidolactico) o (degradación —> mitocondria) El NAD va a servir para que se oxide y asi cree energía. Como se hace?

Hay una enzima = Glucosa que la degradamos obteniendo Pyruvat, 2 ATP y 2 NADH + 2H2 (NAD reducidos). Luego si tenemos poco 02 (oxigeno) —> Lactate Y si tenemos bastante se fermanta en el mitocondrio. LA FERMENTACIÓN La fermentación sirve para regenerar el NAD+ y hacer que la glucolisis siga pasando con el objetivo de que los 2 ATP sigan activos cuando no tenemos oxigeno que nos ayude a generar esta energía. Es decir con actividad energía muy intensa no se puede aportar suficiente oxigeno al musculo, por lo que fermenta el pyruvat, oxidando NAD reducidos, para formar NAD+ y que se mantengan los 2 ATPs. * La función de la fermentación es regenerar y oxidar el NADH+ (nad reducido). .

En el músculo la glucosis esta regulada más que todo por los niveles de ATP (cantidad de energía almacenada) El hígado no utiliza la glucosa como fuente de energía, el hígado la utiliza de los aminoácidos en cambio los músculos si la utilizan.. Y lo que hace la glucosa en el caso del hígado es regular los niveles de glucosa pero no la utiliza. —> el hígado regula la glucosa, pero no la utiliza. Cuando los niveles de glucosa son altos la insulina (hormona que da el mensaje de mucha glucosa en sangre) envía un mensaje a las pyruvatquinasa y a la fosfofructoquinasa, que se encargan de realizar los cambios.

Estos dos activan el proceso de en el que se elimina el fosfato y activa la enzima para que se convierta en pyruvat. Al realizar el proceso contrario (poner un grupo fosfato) se activa el glucagon. GLUCONEOGÉNESIS La gluconeogénesis es una ruta metabólica anabólica que permite la biosintesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos. ¿Como nuestro cuerpo puede sintetizar glucosa? —> En nuestro cuerpo hay muy pocos texidos que pueden sintetizar glucosa, practicamente el único que lo puede hacer es el hígado. —> ya que la el hígado es el encargado de regular los niveles de glucosa en sangre. La ruta de sintetiz de la glucosa, la GLUCONEOGENESIS.

—> los sustratos que utilizaremos para sintetizar glucosa son: Moléculas de al menos 3 Carbonos, y no se puede sintetizar glucosa a partir de los ácidos grasos. Este proceso de sintetiz comienza con el PYRUVAT (3C), que sintetiza OXOLACETATO (4C) por medio de la PYRUVAT CARBOXILASA (que al reaccionar con la enzima a al OAA (oxalacetato) y con el bicarbonato pierde los ATPs). Luego el OXOLACETATO sintetiza glucosa al unirse a la enzima Phosfoenolpyruvate carboxylasa (PEP) par öj ĞĞ Este proceso es el proceso inv.erso de la glucolisis, solo que sustituyendo las enzimas de los procesos irreversibles y es como subir gradas. ¥É÷¥ >EEE : É :÷* ¥ : 㱻 E- jzg-I.EEE⑦ E É 㱺§. J:# .

ã* U o - m o to n ön ?é X X x vuv fö . La insulina almacena la glucosa en el hígado y activa la glucolisis en el hígado con el fin de transformarla en ADIPOSITOS. En cambio el GLUCAGON la glucogenesis y desativa la glucogenesis *En hígado es el único que puede sintetizar la glucosa porque es el único que tiene fructosa6fosfatasa (la enzima). Las céllas del músculo no tienen moleculas 6 fosfatasa por lo que la glucosa que se sintetiza en el músculo no vuelve a salir, ahí se utiliza o se oxida. Es decir la puede sintetizar pero no la puede transportar. CICLO DE CORI —> Células del músculo y del hígado implicadas.

El ciclo de cori se da cuando hacemos una actividad física intensa y no hay oxígeno suficiente; por lo que tanto en el hígado como en los músculos se genera lactat; esta creación de lactate se da como medio para generar ATP. En el músculo, la glucosa es convertida en pyruvat , pérdiendo dos ATPs y reutilizado EL NADH —> este lactate del músculo sale a la sangre y de la sangre se va al hígado; en el hígado el lactate se convierte en pyruvat (este pyruvat sintetiza la glucosa) la cual se lleva a la sangre para poder darle glucosa nuevamente. *El lactate es un sustarto que esta hecho para sintetizar glucosa en el momento que no hay más oxigeno.

*Estas células no se pueden quedar sin glucosa ya que es la única energía que tienen. —> En reposo el GLUCOGENO dura únicamente 48 horas, en cambio el tejido ADIPOSO dura mucho. . —> NO PODEMOS SINTETIZAR GLUCOSA A PARTIR DE LOS ÁCIDOS GRASOS. EL CAT (Ciclo de Krebs o Ciclo de ácido tricarboxilicos) El ciclo de Krebs es una ruta metabolica, donde es liberada energía almacenada a través de la oxidación del aceitil-CoA. GLOCOLISIS GIUEOSA PYRUVAS wn CITO BLASMA QAA PYRWWAT- D H ALETIL- C A funiona s i Han oisonol wn MITWEONBRIA aN CAT copeais nsuof OAA = Oxalacetato El ciclo de Krebs es una ruta anfibolica, lo que quiere decir que participa en procesos de síntesis y oxidación. .

= BESEERBDKIACIÓN DŞIBATIVA El CoA tiene funcion de transportar ácidos grasos. Ö NADH+ H nad+ i malato fumavasa FADHz ^ FADo succinat ^ ATDWATP = AC - C O A ( 2 C ) ETIL DA 4 C z AL 6 C ) SUSTRATOC NADT C NADH+ H coz i a- C e t o g u l a r a t o ( S C ) C - C o A HS NADH+ H cor Succinil- C o A 4 e Cuando llegamos aca los dos carbonos del Aceitil-CoA, ya los oxidamos y desechado. **El cerebro es el tejido del cerebro que es dependiente de glucosa. ^ BTB ^ NABH X ENERGIA EN LA CELULA INHIBE LAS RUTAS n ADP V = ENERGIA FAVOREGE LAS RUTAS EJERCICIO DE RENDIMIENTO DE OXIDACIÓN DE GLUCOSA BENEFICIOS DE OXIDAR LA GLUCOSA CON Y SIN OXIGENO Y COMPARALOS.

1 NADH = 2,5 ATP 1 FADH = 1,5 ATP 1 GTP = 1 ATP GLUC hay 2 ATP 2 NADH = 2 NADH X 2,5 = 5 ATP TOTAL = 7 ATP PYRUVAT hay 2 NADH = 2 NADH X 2,5 = 5 ATP EN EL CAT hay 3 NAD 1 FADH 1 GTP Que estan multiplacados x 2 6 NAD 2 FADH 2 GTP 6 NAD X 2,5 = 15 2 FADH X 1,5 = 3 2 GTP X 1 = 2 TOTAL= 20 ATP . TOTAL DE TODO 7 ATP —> GLU 5 ATP —> PYRU 20 ATP —> CAT = 32 ATP CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Esta cadena pasa en el mitocondrio, concretamente en las mebranas tilacoidales. Las cadenas de transporte de electrones, . son unos complejos enzimáticos que lo que hacen en ceder electrones en estos complejos, pasando de complejo a complejo los electrones (los ceden).

Los electrones van haciendo como un camino en el que van tirando electrones hasta generar un gradiente químico. Un gradiente químico es cuando una sustancia puede moverse del lado en que esta más concentrada hacia el lado en que su concentración es menor. En el complejo 1 se aprovecha la entrada de electrones y su energía para agarrar los protones que hay en el mitocondrio y poder llevarlos hacia afuera (por lo que la concentración de protones dentro del mitocondrio es mucho menor a la de afuera). Lo que quiere decir que cada vez que los electrones pasan por los complejos 1, 3 y 4 , extraen protones de del mitocondrio transportándoos a contragradiente, por lo que igual pierden energía.

Y al momento en el que la ATPasa abre la puerta estas entran con muuucha fuerza por esta más cargados que al interior. El NADH+H que obtenemos en el ciclo de Krebbs se acerca hasta el complejo 1 dejandole 2 de sus electrones, haciendo. Que en un momento sus electrones oxiden y sintetizen protones. El agua es el producto sale de la caden ade transporte de electrones, que es el mecanismo que tenemos para neutralizar los protones y electrones (2 protones, 2 electrones = 1 hidrogeo y un oxigeno). Los electrones del FAD van del complejo 2 (dond deja 2 de sus electrones) al complejo 3, pero en el complejo 2 no se obtienen protones, por lo que el FAD solo obtine 6 protones.

El nadh obtienen en total unos 10 protones. —> siempre ne fads obtiene menos protones que el NADH . Cuando no tenemos oxígeno que es el que recupera todos los electrones al final de la cadena para sintetizas agua, lo que pasa es que la cadena de transporte de electrones se oxida (se para y dejan de pasar por lo cpmplejos) por lo que la cantidad de fad y nadh+h aumenta ( ya que la cadena no agarra sus electrones), lo que hace que se active el ciclo de krebbs. METABOLISMO DEL GLUCOGENO El glucógeno es la principal fuente de energía durante el ayudo o entre comidas y se almacena más que todo en el hígado y en los músculos esqueléticos.

Las dos vía de metabolismo del glucógeno son la glucogenólisis (descomposición de glucógeno) y la glucogénesis (síntesis de glucógeno), estas vías proceden en función de las necesidades energéticas de las células, generalmente moderadas por reguladores hormonales y alostéricos. TEMA 10: METABOLISMO DE LOS LÍPIDOS El metabolismo de los lípidos es el procesamiento de los lípidos para el uso de energía , el almacenamiento de energía y la producción de componentes estructurales y la utilización de las grasas de fuentes dietéticas o de las reservas de las grasas del cuerpo. Que son digeridos por la ENZIMA LIPASA en el tracto intestinal.

TRIACILGLICEROL: 3 Acidos grasos y 1 glicerol PROCESO: 1) Primero los lípidos son digeridos por las enzimas lipasas en el tracto intestinal y absorbidas a través de la membrana celular. 2) Los ácidos grasos libres se resintetizan en triacilgliceroles en los enterocitos. 3) Los componentes lipídicos se vuelven a empaquetar en quilomicornes y se transportan por todo el cuerpo para su uso o almacenamiento. —> Dentro de las células DIANA, los ácidos grasos se sintetizan a partir de moléculas de Acetil-CoA y los triacilgliceroles pueden sintetizarse a partir de los ácidos grasos y de un esqueleto de glicerol.

—> A la inversa, la descomposición de triacilgliceroles libera ácidos grasos libres, que se someten a la beta oxidación, generando importantes cantidades de energía para el organismo. . LIPOLISIS La LIPASA es la enzima que regula las reacciones. . Es importante por es un enlace muy “caro” energeticamente ya que pasa de ATP a AMP y ademas cataliza el CoA.

Lo que obtenemos por cada vuelta obtenemos de la Lipolisis es: 1 FADH2 (fad reducido) y 1 NADH+H+ (NAD reducidp) y 1 Acetil-CoA La Translocasa es una proteina dentro del mitocondrio que es transportadora y la carnitrina es un transportador que se encarga de trasladar el acido graso dentro del mitocondrio y lo hace despues de sintetizar el CoA. *los acidos grasos tienen un numero par de carbonos . BETAOXIDACIÓN - La beta oxidacion es un proceso que va dando vueltas, son 5 reacciones que se van repitiendo y en cada vuelta , se repiten las 5 reacciones y se oxidan 2 carbonos (2 carbonos x cada vuelta con 5 reacciones). *los números de vueltas dependen del número de carbonos del sustrato.

Dando 8 Aceitil-CoAs. Y estos 8 Acetil-CoA van directo hasta es ciclo de Krebs CUERPOS CETONICOS Los cuerpos cetonicos son compuestos químicos producidos por la cetogénesis en las mitocondrias de las células del hígado y su función es suministrar energía al cerebro. Los cuerpos cetonicos se sintetizan degradando ácidos grasos. El proceso de sintetisis de cuerpos cetonicos tiene lugar en el hígado (la hace el hígados) . Se agarran Acetil-Coa, se condensan las moléculas de AcetilCoA y da como resultado Acetoacetate (OAA).

Como no hay suficiente OAA se activa la sintesis de cuerpos cetonicos para seguir produciendo atp **Los cuerpos cetonicos tiene la utilidad de servir de combustible para el cerebro (que es el mayor consumidor de glucosa). **Los animales no pueden convertir los ácidos grasos en glucosa. **El Acetil-CoA no se puede convertir en Pyruvat ni en OAA (Oxalacetate) TEMA 11: METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS El hígado es el sitio principal del metabolismo de los aminoácidos. No hay reservas de aminoácidos, es decir que no hay ningún lugar (tejido o etc) que reserve o guarde proteína o aminoácidos.

A diferencia de los glúcidos y lípidos también tienen átomos de nitrógeno, por lo que al catalizarlo el metabolismo tiene que ver que hacer con este nitrógeno. —> El catabolismo tiene que ver dos cosas: 1) Cómo hacer la síntesis de los aminoácidos 2) Qué hacer con el nitrógeno **Los áminoácidos nos sirven para sintetizar proteínas, por lo que hay una parte que siempre se queda intacta y se utiliza para sintetizar proteinas. **Otra parte es convertida en glucosa o se va al ciclo de la urea (proceso para sintetisis de aminoácidos). ¿QUÉ HACEMOS CON EL NITROGENO? El nitrógeno debe ser reducido a AMONIO para incorporarse a las proteínas *La vitamina B6 es la coenzima que transporta nitrogeno.

¿CÓMO CONVERTIMOS EL NITROGENO EN AMONIO? 1) TRANSAMINACIÓN La transaminación consiste en transferir el grupo amino de una aminoácido a un cetoácido, en la mayoria de los casos el a -cetoglutárico se transforma en ácido glutámico. *Esta reacción es catalizada por las transaminasas. Procedimiento: Agarramos el grupo amino del AA, lo convertimos en pyruvat. Y su grupo amino se lo damos a cetogluterato que se convierte en un AA que es el Ac. Glutamico. Alanina CAAT MHz a - c e t o g l u t e r a t o e RENSAMINACION BESIZYMIIWACIÓN Pyruvate cGa lutc amiicd o o LAAI NHz ÄMOIID 4 t EH . 2) DESAMINACIÓN: lo que quiere decir es sacar/quitar el grupo amino.

Desaminamos sobre todo el ácido glutamico (al cual si le quitamos un carbono . queda un esqueleto carbonado) este sufre una oxidación y se libera el grupo amino en forma de amoniaco (NH4), que puede ser usado en nuevas transaminaciones. **El amonio que se produce NO puede quedar suelto. Por lo que el amonio lo convertimos en urea, y lo hace el hígado mediante el ciclo de urea.

amonio AMINOACIDOS RAMIFICADOS (VALINA, LEUSINA E ISOLEUCINA) El hígado sintetiza muchos de los AA y también se encarga de catalizarlos y esto pasa también porque el hígado no viene de los lípidos sino que vive de los esqueletos carbonados del higado, pero hay 3 AAs que pasan de largo y se van directo al músculo (valina, leusina y isoleucina). Lo que hacemos con estos tres AAs es convertirlos en Alanina, para salir a la sangre y poder ser sintetizada por el hígado.

VALLNA LEUCINA IŞOLEUCIIĄ GLUCOGENO GIUCO SANGRS E II GLUCOSII M L PYRUVAT BYRUVAT ^ HIGABO A CETOACIDO AMINO LIH4 + J ALANINA L LAT CIELO BE KREBS ATP SANGRE MUSCULO ALANINA ^ U GLUTAMR ATO E NHHT D AMONIO CICLO DE LA UREA El ciclo de la urea esta intervenido por múltiples AAs y pasa unicamente en el hígado. Y lo que hace es agarrar el amonio para convertirlo en urea y la urea ya la puede soltar el la sangre. . El primer paso es: Unir el aminio con el CO2 formando una molécula de carbamoylphosphate y esta molécula es la que entra en el ciclo de la urea.

Lo que se hace en el ciclo de la urea es que se condensan dos nitrogenos , uno que viene del amonio y otro nitrogeno que viene del Ácido Aspartico. En la arginina estan ambos nitrigenos, tanto el que viene de amonio y del acido aspartico y de la arginina es que sale la urea. También se sintetiza el FUMERAT en el ciclo de la urea, que es un intermediario del Ciclo de Krebs, por lo que el ciclo de la urea y el ciclo de krebs estan conectados. Y sirve para que el Ciclo de Krebs tenga más aminoácidos que son los que estimulan una mayor producción de ACETIL-CoA, o de esqueleto carbonatado. Todos los AA que estan en color rosa son AA a partir de los cuales podemos sintetizar glucosa.

Encambio los amarillos son aquellos que no pueden sintetizar glucosa. *La Leucina y la Lysina son los único AA que no son glucogeonesis TEMA 12: INTERRELACIONES METABOLICAS RELACION POSTPRANDIAL (después de comer) Cuando comemos aumenta la glucosa y disminuye la insulina y el glucagon. Lego el glut 2 transporta la glucosa al hígado, y los AA`s ramificados se van al músculo. En el músculo llega la glucosa . gracias al glut 4 (ya que hay insulina) y la guardamos en forma de glucogeo y proteínas ramificadas. Y el músculo utiliza ácidos grasos para la energía.

Los acidos grasos vienen de los QM y de los VLDL, que salen de la glucolisis *la glucosa es el substrato del cerebro por excelencia (transportadores glut 1 y glut 3) . RELACIONES POSTABSORTIVAS (en ayuno) En ayuno cuando los niveles de glucosa comienzan a bajar, baja la insulina y sube el glucagon. Se activa la señal y el tejido adiposo blanco comienza a liberar ácidos grasos porque se activa la Lipasa y se trancan los triagliceridos.

En el hígado se activa por el glucagon la degradación del glucogeno y la sintetis de glucosa (por medio del oxalacetate) que hace que se acumule Acetil-CoA Cuando sube el glucagon (en ayunas) ((y bajan los niveles de glucosa e insulina)) —> se activa la Lipasa y se trancan los Triacilgliceridos (TAG) , de los que conseguimos 1 glicerol y 3 ácidos grasos, los cuales son usados en la Beta Oxidación —> que producen Acetil-CoA —> y el Acetil-CoA es utilizado en el Ciclo de Krebs, el cual mediante el Oxalacetato (OAA) ayuda a producir glucosa —> una vez no hay suficiente Oxalacetato (OAA) y se acumula más Acetil-CoA —> se activan los cuerpos cetonicos que sintetizan ácidos grasos (AcetilCoA) para poder seguir enviando glucosa al cerebro.

CUANDO HACEMOS DEPORTE - MÚSCULO Los convustibles o sustratos para el músculo son la glucosa, los aminoácidos, el ATP, los ácidos grasos. El músculo cuando arrancha a hacer ejercicio utiliza ATP, y después lo tiene que regenerar, pero esto depende de la intensidad con la que hacemos el ejercicio..

—> El primer sustrato que utiliza para regenerar el ATP es la creatina (Fosfo-Creatina) ((pero la fosfo-creatina se acaba rápido)) y —> cuando se acaba la Fosfo-Creatina se comienza la fermentación láctica —> metabolismo anaerobico (glucosa—> que se convierte en pyruvat (por medio de la glicolisis)—> y después (por medio de la fermentación láctica) se convierte en lactate) —> pero llega un momento en el que se acaba la glucosa —> por lo que pasamos a hacer la beta-oxidación (que es la degradación de Trigliceridos) para que se no gaste tan rápido la glucosa.

*La producción de ATP condicionara la velocidad, dependiendo el sustrato que utilizamos *Y también depende de la intensidad que sustrato usamos. . DE ACETIL-COA NO SE PUEDE HACER OXALACETATO