Introducción al Metabolismo clase PDF

Dra. Pavis  DIGESTIÓN Son las transformaciones que sufren las sustancias alimenticias para convertirse en sustancias mas sencillas que pueden ser absorbidas o asimiladas por el organismo  ABSORCIÓN Es el paso de los nutrientes y del agua, pasan a través de la osmosis desde...

Dra. Pavis  DIGESTIÓN Son las transformaciones que sufren las sustancias alimenticias para convertirse en sustancias mas sencillas que pueden ser absorbidas o asimiladas por el organismo  ABSORCIÓN Es el paso de los nutrientes y del agua, pasan a través de la osmosis desde (el Intestino delgado) del sistema digestivo a las diferentes zonas del sistema circulatorio y linfático Incorporación a la sangre de las sustancias asimiladas resultante de la digestión. La celula es una maquina que necesita energia para realizar sus trabajo METABOLISMO El metabolismo es la suma de todas las transformaciones químicas que se producen en una célula u organismo. Tiene lugar en una serie de reacciones catalizadas enzimáticamente, que constituyen las rutas metabólicas. Todos los organismos necesitan nutrientes que toman del exterior Y energia para realizar funciones vitales Es una cadena de reacciones enzimáticas mediante los cuales las células intercambian materia y energía con su  Metabolismo Del griego: metabole = cambio o transformación METABOLISMO La vida es el recambio continuo de materia con el medio exterior y cesa cuando termina este recambio El metabolismo es este continuo intercambio de materia con el medio, y comprende las reacciones que transforman las sustancias provenientes del entorno en otros compuestos y energía, que son utilizables por la célula. Al mismo tiempo que se realiza la eliminación al medio de sustancias no  Metabolismo y su Finalidad Principalmente tiene dos finalidades OBTENER ENERGIA QUIMICA, utilizable por la célula, que se almacena en forma de ATP. Y que se obtiene por degradación de los nutrientes que se toman del exterior o bien por degradación de otros compuestos que se han fabricado con esos nutrientes y que se almacenan como reserva. FABRICAR SUS PROPIOS COMPUESTOS a partir de los Nutrientes, que serán utilizados para crear sus estructuras o para almacenarlos como reserva  Según la fuente de energía  Fotótrofas: Usan energía solar o luminosa. ejemplo: células vegetales  Quimótrofas: Usan energía química. Ejemplo: gusanos, algas marinas, protozoos Las células del organismo humano son Quimo- heterótrofas  Según la fuente de  Autótrofas:materia Fabrican su propio alimento usan CO2 atmosférico Ejemplo: células vegetales, microorganismos  Heterótrofas: Comen otros seres vivos, usan moléculas complejas como fuente de carbono. proteínas, lípidos e hidratos de carbono ejemplo: células animales y seres humanos  Procesos Metabólicos DESDE EL PUNTO DE VISTA DE ENERGIA  ENDERGONICOS: Aquellos que consumen energía para realizar una reacción en particular  EXERGONICOS: Aquellos que liberan energía hacia el medio exterior, por Ej; la respiración celular  DESDE EL PUNTO DE VISTA DE MATERIA Metabolismo de fragmentación o destrucción de grandes a pequeñas moléculas Se libera energía CATABOLISMO Metabolismo de construcción o síntesis de pequeñas a grandes moléculas. ANABOLISMO Se invierte energía  Rutas metabólicas Es una sucesión de reacciones químicas que conducen de un sustrato inicial a uno o varios productos finales, a través de una serie de metabolitos intermediarios Sustrato A B C Prod. D metabolitos intermediarios B y C  ANABOLICAS CATABOLICAS, ANFIBOLICAS  Características de las ruta metabólicas  Obtener energía química a partir de la energía solar o degradando nutrientes del medioambiente.  Convertir nutrientes en moléculas propias de la célula.  Polimerizar moléculas pequeñas en macromoléculas (proteínas, ácidos nucleicos y polisacáridos).  Sintetizar y degradar biomoléculas necesarias para funciones especificas de la célula.  Regulación de las ruta metabólicas Se dá a tres niveles: 1.Por los enzimas alostéricos, capaces de cambiar la actividad catalítica en respuesta a moduladores estimuladores o inhibidores. 2.Mediante regulación hormonal. 3.Por regulación de la concentración de un enzima en la célula  Intermediario metabólico y Metabolismo intermediario La mayor parte de la células y los organismos tienen en común una serie de vías metabólicas centrales que sirven para la síntesis, conversión y degradación de metabolitos importantes, así como de energía. Conjunto de reacciones químicas implicadas en la biotransformación de las moléculas de nutrientes para producir bloques utilizados por las células para construir diversas estructuras. Compuestos intermediarios claves: Acetil CoA Succinil CoA  Importancia del metabolismo  El metabolismo es importante porque es el regulador del cuerpo.  El metabolismo de un organismo determina que sustancias encontrará nutritivas y cuáles encontrará tóxicas.  Mantener constantes los parámetros fisiológicos como temperatura, pH, glicemia entre otros, para mantener la HOMEOSTASIS  REQUERIDA LA ENERGIA DE LA GLUCOSA GLUCOGE NO GLUCOGENOLI GLUCOGENOGENE SIS (INGESTA DE 1.Punto de Partida SIS ALIMENTOS) R. PENTOSAS FOSFATOS GLUCOS NADH/R6P GLUCONEOGENE A GLICOLIS 2. Puede Venir de otra Reacc, por SIS (Higado) Ello puede tener varios destinos. IS 5.PIRUVATO Se puede sintetizar de nuevo a glucosa PIRUVAT 4. O2 convertirse en,O 3. O2 convertirse en, LACTATO ACETIL (Ciclo de Krebs)  QUE ES LA GLUCOSA Es una vía de CONVERSION DE ENERGIA Es una ALDOSA MONOSACARIDO (C6H12O6) TRANSPORTADORES SGLT: COMO SU NOMBRE LO SUGIERE, son proteínas que Es una HEXOSA (6 Átomos de Carbono efectúan un transporte acoplado, en el que ingresan conjuntamente a la célula sodio y glucosa o galactosa, en algunos casos. Se localizan en la membrana luminal (SGLT 1, SGLT 2 y SGLT 3 de las células epiteliales encargadas de la absorción (intestino delgado) y la reabsorción (túbulo contorneado proximal) de nutrientes. TRANSPORTADORES GLUT Se han identificado trece de ellos, LOS TRANSPORTADORES GLUT, están encargados del ´ingreso de los monosacáridos a todas las células del enumerados desde GLUT 1 hasta organismo. GLUT 13 G L I C O L I S I S  Glicolisis La glucolisis es la ruta por medio de la cual los azucares de seis átomos de carbono se desdoblan, dando lugar a un compuesto de tres átomos de carbono, el piruvato. Durante este proceso, parte de la energía potencial almacenada en la estructura de hexosa se libera y se utiliza para la síntesis de ATP a partir de ADP  GLICOLISIS ES UNIVERSAL Está presente en todas las formas de vida actuales. Es la primera parte del metabolismo energético y en las células eucariotas ocurre en el citoplasma.  l. ersa El sustrato Inicial: LA GLUCOSA niv El Producto: PIRUVATO t aU g en o u i n a R ca e Ox Permite la síntesis de la nueva glucosa en u ól i s d Es tab nica cia la GLUCONEOGENESIS e n Ca ergó sibl use PERMITE la incorporación de r A Ex eve en Monosacáridos: Manosa, Fructuosa, r I r ur r e c Galactosa. O Transformaciones quimicas en la Glucolisis: Degradación – Fosforilación – Transferencia de electrones Funciones: Generación de Molec. De alta energía y de Piruvato Reacciones Revesibles e Irreversibles en la Ruta Glucolítica Tipos de reacciones en la Glucolisis  Primera fase  Las cinco primeras reacciones constituyen una fase de inversión de energía, en la que se sintetizan azúcares-fosfato a costa de la conversión de ATP en ADP, y el sustrato de seis carbonos se desdobla en dos azúcares-fosfato de tres carbonos. ATP ADP Glucosa G-3-P En esta etapa la glucosa es fosforilada mediante un ATP, esta reacción es catalizada por la Hexoquinasa dando lugar a la Glucosa 6P HEXOQUINASA. Isomeracion de la Glucosa 6 Fosfato Esta reacción es la isomerización reversible de la aldosa, la glucosa-6-fosfato, a la correspondiente cetosa, la fructosa- 6-fosfato, mediante la presencia de la enzima Fosfoglucoisomerasa. Glucosa Fosfato Isomerasa Mg ++ CI S EN OL CONVERSION DE UNA Aldosa C1 a Cetosa en el C2 La enzima Fosfofructoquinasa (PFK1), realiza una segunda fosforilación ayudada de un ATP, para producir un derivado de hexosa fosforilado en los carbonos 1 y 6 llamada fructosa-1,6- bisfosfato. PFK 1 PFK 1 : Esta enzima esta controlada por ATP Por Citrato La enzima Aldolasa, produce el desdoblamiento del azúcar, es decir el compuesto de seis carbonos, fructosa-1,6-bisfosfato produce dos intermediarios de tres carbonos:(GAP) y (DHAP). CONDENSACION ALDOLICA La enzima Triosa fosfato isomerasa, convierte uno de los productos, la dihidroxiacetona fosfato en gliceraldehido-3- fosfato. TRIOSA FOSFATO ISOMERASA  Segunda fase Las cinco últimas reacciones corresponden a una fase de generación de energía, en esta fase, las triosas- fosfato se convierten en compuestos ricos en energía, que transfieren fosfato al ADP, dando lugar a la síntesis de ATP. ADP ATP G-3-P PIRUVATO (X2) (X2) NAD+ NADH+H  Esta reacción la cataliza la Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa, para producir 1,3-Bifosfoglicerato y una molécula de NADH (dinucleótido de nicotinamida y adenina) y H+. El fosfato se ha introducido sin utilizar ATP, sino aprovechando la energía producida por la reacción redox. GLICERALDEHIDO DESHIDROGENASA En esta etapa el 1,3-bisfosfoglicerato transfiere su grupo acil- fosfato al ADP produciéndose la formación de ATP. La reacción es catalizada por la Fosfoglicerato quinasa. FOSFORILACION DEL ADP. Preparación para la síntesis del siguiente compuesto de alta energía El 3-fosfoglicerato se isomeriza a través de la enzima Fosfoglicerato mutasa, transformándose en el 2- fosfoglicerato En esta reacción ocurre una deshidratación simple del 3- fosfoglicerato para dar el fosfoenolpiruvato bajo la acción de la enzima Enolasa. PEP: Metabolito de alto contenido energético  10. Segunda fosforilación a nivel de sustrato Desfosforilación del Fosfoenolpiruvato, obteniéndose piruvato y ATP. Reacción irreversible mediada por la Piruvato quinasa.  El rendimiento neto de la glicolisis en términos de ATP e  Regulación de la glucólisis La glucólisis se regula enzimáticamente en los tres puntos irreversibles de esta ruta, esto es: En la primera reacción (G -- >G-6P), por medio de la Hexoquinasa, En la tercera reacción (F-6P --> F-1,6-BP) por medio de la PFK1 y En la decima Reaccion (PEP --> Piruvato) por la Piruvatoquinasa.  1. La Hexoquinasa Es un punto de regulación poco importante, ya que se inhibe cuando hay mucho G-6P en músculo. Es un punto poco importante ya que el G- 6P se utiliza para otras vías. Isoformas de la Hexoquinasa HQ: Inhibe G-6P HQ: Activa ATP AMP ATP 2. La PFK1 es la enzima principal de la regulación de la glucólisis, si está ACTIVA cataliza muchas reacciones y se obtiene más Fructosa 1,6 bifosfato, lo que permitirá a las enzimas siguientes transformar mucho piruvato. Si está INHIBIDA, se obtienen bajas concentraciones de producto y por lo tanto se obtiene poco piruvato. Esta enzima es controlada por regulación alostérica mediante: Por un lado se activa gracias a niveles energéticos elevados de ADP y AMP, inhibiéndose en abundancia de ATP y citrato, y por otro se activa en presencia de un metabolito generado por la PFK2 La lógica de la inhibición y activación son las siguientes: ATP: inhibe esta enzima pues si hay una alta concentración de ATP entonces la célula no necesita generar más. Citrato: si hay una alta concentración de citrato entonces, se está llevando a cabo el ciclo del ácido cítrico (o ciclo de Krebs) y este ciclo aporta mucha energía, entonces no se necesita realizar glucólisis para obtener más ATP, ni piruvato. AMP, ADP: la baja concentración de estas moléculas implica que hay una carencia de ATP, por lo que es 3. La piruvatoquinasa en el hígado se inhibe en presencia de ATP y Acetil Coenzima-A (A-CoA), y se activa gracias de nuevo ante la F-2,6-BP. Presenta Isoformas; L y M. L Inhibicion por glucagón PQ: Inhibe: ATP, A-CoA - Activa: F-2,6-BP  Funciones que cumplen los grupos fosfatos  Hacer de la glucosa un metabolito mas reactivo  Evita la perdida de sustrato energético para la célula  Reduce la activación y aumenta la especificidad de las reacciones enzimáticas   Importancia de la glicolisis en: rfiles metabólicos de distintos órganos y tejidos  Importancia de la glicolisis en: 1. Glicólisis en el Eritrocito 3. 2. ¿QUE ES EL PIRUVATO? Es un metabolito intermedio(Metabolito que se obtiene a partir de la glucosa en la glucólisis. piruvato) Es un compuesto muy importante para la célula ya que es un sustrato clave para la producción de energía y de la síntesis de glucosa (neoglucogénesis). fórmula molecular CH3COCOO-.  Piruvato Deshidrogenasa Lactato Deshidrogenasa Reduce Descarboxila ACETALDEHIDO Reduce OXIDADO