Parcial 2 Unidad - Metabolismo - UNEFM PDF

# UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL FRANCISCO DE MIRANDA UNEFM ## UNIDAD II MORFOFISIOLOGIA I ### Introducción al Metabolismo - Metabolismo: El metabolismo es la suma de todas las reacciones químicas que ocurren en las células. Una idea más completa del metabolismo es la de una actividad celular al...

# UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL FRANCISCO DE MIRANDA UNEFM ## UNIDAD II MORFOFISIOLOGIA I ### Introducción al Metabolismo - Metabolismo: El metabolismo es la suma de todas las reacciones químicas que ocurren en las células. Una idea más completa del metabolismo es la de una actividad celular altamente coordinada, con intencionalidad, con orientación, (vectorial), en la que intervienen multitudes de sistemas enzimáticos y en la cual se intercambia materia y energía con el medio ambiente. ### Funciones específicas: - A. Obtener energía química ya sea de la luz solar o de los alimentos/ - B. Convertir nutrientes en componentes celulares - C. Ensamblar esos componentes en macromoléculas propias de la célula - D. Formar y degradar moléculas requeridas para funciones celulares especializadas. ### Digestión: - Transforma los carbohidratos, lípidos y proteínas en compuestos que se puedan absorber (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos respectivamente). ### Absorción: - Implica el paso de los productos finales de la digestión, juntos con las vitaminas, minerales, agua, entre otros. A través del aparato digestivo a nuestros organismos. ### Fases del Metabolismo: - A. Absorción: Es la fase donde penetran en el protoplasma las sustancias químicas y la energía que se procede del medio ambiente. - B. Transformación: Abarca todos los actos por lo que el protoplasma transforma las especies y la energía absorbida, comprende especialmente: la secreción, la digestión, la asimilación y la desasimilación. - C. Excreción: Elimina especies químicas que no se han incorporado al protoplasma. ### Etapas del Metabolismo: 1. En la primera, las grandes moléculas se degradan en su monómero. Los polisacáridos dan monosacáridos de tipo de la glucosa; los lípidos dan glicerol, ácido graso y otras moléculas y las proteínas dan lugar a los aminoácidos. No se libera energía utilizable durante esta primera etapa. 2. En la segunda etapa, todo ese gran número de pequeñas moléculas formadas en la primera son degradadas a unas cuantas moléculas más sencillas que juegan un papel central en el metabolismo. La tendencia es converger hacia la molécula llamada acetilcoenzima A (acetil CoA). Durante esta segunda etapa se genera una pequeña cantidad de ATP. 3. En la tercera etapa se oxida la molécula de acetil CoA y se convierte en agua y bióxido de carbono. La mayor producción de ATP obtenida de los alimentos se genera en esta tercera etapa. ### División del Metabolismo: Anabolismo y Catabolismo: - El anabolismo: es el proceso metabólico de construcción en los que se obtienen moléculas grandes a partir de otras más pequeñas y se consume energía. Los seres vivos lo utilizan para formar proteínas a partir de aminoácidos, requiriendo energía en forma de ATP generada por el catabolismo. En esta se generan los componentes de la célula. - El catabolismo: es el proceso metabólico de degradación, en lo que las moléculas grandes que proceden de los alimentos o de las propias reservas del organismo, se transforma en otras mas pequeñas. En este proceso se oxidan y producen energía, una parte de esta energía no es utilizada directamente sino que se almacena en moléculas especiales, estas moléculas tienen mucha energía y se utilizan cuando el organismo las necesita. - Los anfibólicos: o rutas mixtas son interconversiones entre intermedios metabólicos situados en el comienzo de las vías anabólicas o al final de las catabólicas. - Energía: Es la capacidad de realizar trabajo, de producir una modificación en la materia, puede adoptar la forma de calor, luz, electricidad y movimiento. ### Rutas Metabólicas: - Es una secuencia ordenada de reacciones en las que el producto final de una de las reacciones es el sustrato inicial de la siguiente (como la glucolisis o glicolisis). - En bioquímica, una ruta metabólica o vía metabólica 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. Por ejemplo, en la ruta metabólica que incluye la secuencia de reacciones: A → B C→D→ E → A es el sustrato inicial, E es el producto final, y B, C, D son los metabolitos intermediarios de la ruta metabólica. ### Tipos de rutas metabólicas: 1. Rutas catabólicas: Son rutas oxidativas en las que se libera energía y poder reductor y a la vez se sintetiza ATP. Por ejemplo, la glucólisis y la beta-oxidación. En conjunto forman el catabolismo. 2. Rutas anabólicas: Son rutas reductoras en las que se consume energía (ATP) y poder reductor. Por ejemplo, gluconeogénesis y el ciclo de Calvin. En conjunto forman el anabolismo. 3. Rutas anfibólicas: Son rutas mixtas, catabólicas y anabólicas, como el ciclo de Krebs, que genera energía y poder reductor, y precursores para la biosíntesis. ### Intermediario Metabólico: - Son una serie de vías metabólicas centrales que sirven para la síntesis, degradación y conversión de metabolitos importantes, así como para la conversión de energía. ### Glicólisis - La glucólisis o glicolisis (del griego glycos, azúcar y lysis, ruptura; ruptura del azúcar), es la vía metabólica encargada de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía para la célula. Consiste en 10 reacciones enzimáticas consecutivas que convierten a la glucosa en dos moléculas de piruvato, el cual es capaz de seguir otras vías metabólicas y así continuar entregando energía al organismo. ### Función - Importancia: - Su función es producir moléculas que generan energía como el ATP y el NADH, formar moléculas que participan como fuente de energía celular en la respiración aeróbica (presencia de oxigeno) y en la fermentación (ausencia de oxigeno). ### / Características: | - A. También se llama Ruta de Embden-Meyerhof. - B. Ocurre en el citosol. - C. No necesita de oxígeno. - D. Su sustrato inicial es 1 molécula de glucosa (6C). - E. Su molécula final son 2 de piruvato (ácido pirúvico, 3C). - F. Es una ruta Anfibólica. - Ruta Anfibólica: La glicolisis se considera una vía metabólica anfibólica, es decir, catabólica y anabólica al mismo tiempo. ### Reacciones del Proceso Glucolitico: - La Glucolisis se comienza con 1 molécula de Glucosa (6C) y luego le va ocurriendo las 10 reacciones hasta el producto final. 1. 1ra Reacción: Fosforilación de la Glucosa que pasa a ser Glucosa-6-fosfato, irreversible, a través de la enzima Hexoquinasa, consumiendo 1 ATP y liberando 1 ADP. 2. 2da Reacción: Isomerización de la Glucosa-6-fosfato de manera reversible, que consiste en reorganizar la molécula para formar la Fructosa-6-fosfato, a través de la enzima Fosfoglucosaisomerasa, sin consumo de energía. 3. 3ra Reacción: Fosforilación de la Fructosa-6-fosfato de manera irreversible con gasto de 1 ATP y liberación de 1 ADP, pasando a ser Fructosa-1,6-bifosfato, por la enzima Fosfofructoquinasa. 4. 4ta Reacción: Escisión (división) de la Fructosa-1,6-bifosfato en dos triosas la Dihidroxiacetona fosfato y la Gliceraldehído-3-fosfato. Esto es reversible, no se consume energía y es por medio de la enzima Aldolasa. Aquí se puede considerar que se obtienen dos Gliceraldehidos-3-fosfato porque por medio de la enzima Isomerasa la Dihidroxiacetona fosfato pasa a ser Gliceraldehido-3-fosfato. Por lo que a partir de aquí el número de moléculas que intervienen se duplica. Allí contenemos entonces una 5ta Reacción. 5. A PARTIR DE AQUÍ LOS PRODUCTOS OBTENIDOS HAY QUE MULTIPLICARLOS POR DOS 6. 6ta Reacción: Oxidación y Fosforilación del Gliceraldehido-3-fosfaro que se transforma en Ácido 1,3-bifosfoglicerico, de manera reversible, consumiéndose aquí 1 NAD+ (como son 2 moléculas son 2 NAD+) y liberando NADH, por la enzima Gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa. 7. 7ma Reacción: Desfosforilación del Ácido 1,3-bifosfoglicerico pasando a ser Ácido 3-Fosfoglicerico. Aquí se usa 1 ADP generando 1 ATP (x2), esto es reversible, por la enzima fosfoglicerato quinasa. 8. 8va Reacción: Isomerización del Ácido 3-fosfoglicerico, en el que el grupo fosfato cambia su posición del C3 al C2, de manera reversible, pasando a ser Ácido 2-fosfoglicerico, sin gasto de energía, por la enzima Fosfoglicerato Mutasa (Mutasa). 9. 9na Reacción: Formación de un doble enlace por la perdida de un H+ y un grupo -OH en el Ácido 2-fosfoglicerico pasando a ser Ácido Fosfoenol Pirúvico. Sin consumo de energía, por la enzima Enolasa. 10. 10ma Reacción: Desfosforilación del Ácido Fosfoenol Pirúvico de manera reversible usando 1 ADP generando 1 ATP (x2), por la enzima Piruvato quinasa, produciendo así el producto final que es el Ácido Pirúvico (x2). ### Rendimiento Energético: - Calculando el rendimiento energético de la oxidación de una molécula de glucosa en la glucolisis: - Balance global de la Glucolisis: - Entró a la Glucolisis - 1 Molécula de Glucosa, 2 ADP y 2NAD+ - Cada NADH citoplasmático que - producirá 3 ATP. - Salió de la Glucolisis - 2 Moléculas de Piruvato, 2 ATP y 2NADH - entre en la cadena respiratoria mitocondrial ### 13: Ruta Pentosa-Fosfato - La ruta predominante del catabolismo de la glucosa es la glucólisis. - La ruta de las pentosas fosfato: Es una vía alternativa del catabolismo de la glucosa. Conocida también como vía del fosfogluconato. En esta ruta la glucosa se oxida, y se obtiene energía, pero NO en forma de ATP, tampoco hay consumo de energía. Esta ruta se realiza en el citoplasma. Es la fuente principal de NADPH (nicotinamín adenín dinucleótido fosfato reducido) citoplasmático en células Eucarióticas. ### Características: - A. Tiene lugar en el citoplasma. - B. Consiste en reacciones de oxidación irreversibles e interconversiones reversibles. - C. Más complejo que la glucolisis. - D. No se produce en el musculo esquelético. - Las finalidades de esta ruta son: - A. Obtener el poder reductor en el citoplasma, en forma de NADPH + H+, indispensable para reacciones anabólicas, además es un antioxidante muy potente en algunas células (Ejemplo los eritrocitos). - B. Proporcionar pentosas (Ribosa) a las células, necesaria para la síntesis de nucleótidos (base de los ácidos nucleicos) y gran cantidad de cofactores enzimáticos (coenzimas). - Se divide en dos fases: - Fase Oxidativa: Donde se produce NADPH + H+. - Fase NO oxidativa: Donde se producen diversos monosacáridos, siendo uno de los más importantes las Pentosas (Ribosa). ### Fase Oxidativa: 1. 1er Paso: se oxida la Glucosa-6-fosfato a Ribulosa-5-fosfato y CO2, con reducción del NADP+ a NADPH. Por cada mol de Glucosa 6-fosfato se produce: 1. Dos moles de NADPH + H+. 2. Uno de CO2. 3. Uno de Ribulosa-5-fosfato. - Consta de tres reacciones: 1. Una molécula de glucosa-6-fosfato sufre una oxidación (Redox) mediante la glucosa-6 Fosfato deshidrogenasa, originando 6-fosfogluconolactona. 2. La 6-fosfogluconolactona ocurre una reacción de hidrolisis mediante la Lactonasa dando como resultado 6-fosfogluconato 3. El 6-fosfogluconato sufre una descarboxilación oxidativa por la 6-fosfogluconato deshidrogenasa originando RIBULOSA-5- FOSFATO. - En esta fase se genera el poder reductor formándose DOS moléculas de NADHP + H+, una en el primer paso y la otra en el último catalizado por la enzima 6-fosfogluconato deshidrogenasa. - La Ribulosa 5-fosfato (producida en la fase oxidativa) pueda ser convertida en: - A. Ribosa 5-fosfato, necesaria para la síntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos 0 - B. En intermediarios de la glicólisis, como la: fructosa-6-fosfato y el Gliceraldehído 3-fosfato. - C. La vía de las pentosas-fosfato NO es un ciclo aislado y repetitivo, está integrado a la glicólisis. ### Fase No Oxidativa: - 2do Paso: parte de la Ribulosa-5-fosfato se convierte en otros azúcares de cinco carbonos, incluyendo la Ribosa-5-fosfato. - Consiste en una serie de reorganizaciones moleculares entre distintos monosacáridos caracterizado por la transferencia de fragmentos de dos o tres átomos de carbono de un monosacárido a otro. - En esta fase participan enzimas como Isomerasas, Epimerasas y otras enzimas que son las encargadas de transferir los segmentos de carbono como las Transcetolasas y las Transaldolasas. El monosacárido que siempre cede el fragmento es una cetosa y el aceptor es una aldosa. ### La Transaldolasas: - Son enzimas que en una reacción reversible transfiere segmentos de tres carbonos de una cetosa a una aldosa. ### La Transcetolasas: - Son enzimas que en una reacción reversible transfieren segmentos de dos carbonos de una cetosa a una aldosa ### 3er Paso: - Se convierten 3 moléculas de Pentosas (5C) en: 2 Hexosas y 1 Triosa ### Las enzimas Transaldolasas y la Transcetolasas: - Establecen comunicación entre la Ruta Pentosas-fosfato y la glicólisis. ### La Transcetolasa: - Son enzimas que en una reacción reversible transfieren segmentos de dos carbonos de una cetosa a una aldosa dando origen a dos intermediarios de la glicólisis: la Fructosa 6-fosfato (6C) y el Gliceraldehído 3-fosfato (3C). - La Xilulosa-5-fosfato (5C) reacciona con Ribosa-5-fosfato (5C), la enzima transcetolasa transfiere un segmento de dos carbonos generando gliceraldehido-3-fosfato y sedoheptulosa-7-fosfato (7C), la enzima necesita pirofosfato de tiamina como coenzima. ### La Transaldolasa: - Son enzimas que en una reacción reversible transfiere segmentos de tres carbonos de una cetosa a una aldosa. - Al conectar la ruta pentosa-fosfato con la glicólisis, la Sedoheptulosa 7-fosfato (7C) y el Gliceraldehído 3-fosfato (3C) se convierten en: Eritrosa 4-fosfato (4C) y Fructosa 6-fosfato (6C). - La Transaldolasa transfiere una unidad de 3 C al Gliceraldehido-3-fosfato (3C), para formar: Eritrosa-4-fosfato (4C) y Fructosa-6-fosfato (6C). - En el proceso final de la secuencia de reacciones, la transcetolasa actúa sobre otra molécula de Xilulosa-5-fosfato, transfiriendo un fragmento de 2 Cala Eritrosa-4-fosfato y formándose: Gliceraldehido-3-fosfato (3C) y Fructosa-6-fosfato (6C). - La diferencia entre NAD+ y NADP+, es que las enzimas asociadas al par NAD+/NADH cumplen función principal de oxidar sustratos, mientras que las enzimas que actúan en una dirección reductora utilizan el par NADP+/NADPH. - EI NADPH se utiliza en la biosíntesis (reductora) de ácidos grasos. - Los tejidos ricos en ácidos grasos (adiposo, glándulas mamarias, glándulas suprarrenales y el hígado), contienen alto contenido de enzimas de la ruta pentosa-fosfato. - La acumulación de H2O2 también lleva a oxidación de la hemoglobina a metahemoglobina que también debilita la membrana plasmática. La vía de las Pentosas fosfato en los eritrocitos es la única vía para que estas células produzcan NADPH. ### Respiración Celular: - Es un conjunto de reacciones desde Glucolisis hasta Cadena Respiratoria, pasando por Ciclo de Krebs, donde se va a obtener ATP y CO2. Ocurre en la Mitocondria en tres fases: - Oxidación del Piruvato (del piruvato a Acetil CoA). - Ciclo de Krebs. - Cadena y fosforilación Oxidativa. ### Respiración Aeróbica: - Se necesita de presencia o consumo de oxígeno. Es propia de las células eucariotas. ### Respiración Anaeróbica: - No se necesita presencia de oxigeno se actúa sin gasto de oxígeno. Es propia de las células procariotas ### Historia Resumida del Ciclo de Krebs: - Esta es una ruta que se realizó muchos años atrás, donde el cientifico Krebs se dedicó a investigar y estudiar todas las reacciones metabólicas que ocurren en el organismo y en el año 1937 planteo que habían reacciones metabólicas que consumian compuestos y que a su vez producían compuestos de ATP. Los primeros compuestos que se estudiaron fueron el aminoácido malato y el compuesto de lactato, y él veía como una fosforilación se realizaba en presencia de oxígeno y otros en ausencia de oxígeno. 2 años más en base a las investigaciones de Krebs pudieron completar completamente las reacciones que se daban en el ciclo de Krebs que son 8 pero no fue hasta 30 años después que fueron totalmente aceptadas por la comunidad científica. - El ciclo de Krebs es una vía Anfibólica porque es catabólica (consume) y anabólica (produce), aparte de consumir compuestos también es capaz de producir compuestos que son utilizados en otras rutas metabólicas. ### Rendimiento Energético del Ciclo de Krebs: - Se produce: 3 NADH, 1 FADH y 1 GTP + 1 CO2 X cada molécula de Acetil CoA que entre al ciclo de Krebs. Como la molécula de Glucosa en la glucolisis produjo 2 Piruvato y esos pituvatos se transforman en 2 Acetil CoA entonces ese rendimiento debe ser el doble, porque para oxidar una molécula completa de Glucosa se deben dar 2 vueltas al ciclo de Krebs, lo que quiere decir que el rendimiento real del ciclo de Krebs es: 6 NADH, 2 FADH y 2 GTP + 2 CO2. 1 GTP = 1 ATP ### Función del Ciclo de Krebs: - Transforma restos compuestos (NADH y FADH) para que entren en la cadena respiratoria. Agente Reductor. ### Ciclo de Krebs: - El primer compuesto que se necesita para el ciclo es el Acetil-CoA (2C) HC-CO-SCOA y el segundo es el Oxalacetato (4C). ### Reacción 1: - Es cuando al Oxalacetato (4C) se le adiciona el Acetil-CoA (2C) con liberación del CoA por medio de la enzima Citrato Sintasa, formando un compuesto de 6C Ilamado Citrato agregándole un H2O. ### Reacción 2a: - Esta reacción se considera intermediaria, es cuando al Citrato le ocurre una isomerización y una deshidratación por medio de la enzima Aconitasa pasando a ser cis-Aconitato. ### Reacción 2b: - Es cuando luego de la isomerización y deshidratación formando el cis-Aconitato a su vez ocurre un proceso de hidratación generando un H2O y creando así el Isocitrato (6C), a través de la enzima Aconitasa. ### Reacción 3a: - Es considerado al igual que la 2a una reacción intermediaria, donde el Isocitrato sufre una deshidrogenación (Oxidación), la 1ra del ciclo de Krebs, donde entra un NAD+ y sale un NADH + H+. A través de la enzima Isocitrato deshidrogenasa, pasando a ser Oxalosuccinato (6C). ### Reacción 3b: - Es donde el Oxalosuccinato resultado de la 1ra deshidrogenación sufre una descarboxilación al ingresar un H+ pasando a ser un compuesto de 5C llamado a-Cetoglutarato(5C), a través de la enzima Isocitrato deshidrogenasa. ### Reacción 4: - Es cuando al a-Cetoglutarato(5C) le ocurren tres eventos, una deshidrogenación (2da del ciclo por medio del NAD+ produciendo un NADH), un proceso de descarboxilación y ganando (el succinil) una Coenzima A (CoASH). Quedando ahora como Succinil-CoA(4C) por medio de la enzima a-Cetoglutarato deshidrogenasa. ### Reacción 5: - En esta reacción al Succinil-CoA (4C) sufre una tiolisis(formación de compuestos de alta energía) donde primero se libera la Coenzima A (CoASH) y segundo ingresa un GDP + Pi (ADP + Pi) y se produce el único GTP (ATP) del ciclo de Krebs, quedando ahora como Succinato(4C) a través de la enzima Succinato tiosinasa. ### Reacción 6: - Aquí al Succinato (4C) le ocurre una deshidrogenación (la 3ra del ciclo) pero esta vez ocurre es con un FAD y se forma un FADH2, quedando ahora como Fumarato (4C), a través de la enzima Succinato deshidrogenasa. ### Reacción 7: - En esta al Fumarato (4C) se le agrega H2O se hidrata el compuesto pasando ahora a ser Malato(4C), a través de la enzima Fumarasa. ### Reacción 8: - Esta es la última reacción del ciclo donde al Malato (4C) le ocurre una deshidrogenación (la 4ta y última del ciclo, 3ra por NAD+) por medio del ingreso de un NAD+ formándose un NADH + H+. Transformándose ahora en el compuesto inicial del ciclo el Oxalacetato (4C), por medio de la enzima Malato deshidrogenasa. - Por eso es un ciclo porque se comienza con un compuesto (Oxalacetato) y se culmina con el mismo compuesto (Oxalacetato). ### Glucogenolisis - La glucogenólisis es un proceso catabólico llevado a cabo en el citosol que consiste en la remoción de una molécula de glucosa de una molécula de glucógeno mediantefosforilación para producir glucosa 1 fosfato, que después se convertirá en glucosa 6 fosfato, intermediario de la glucólisis. Síntesis de glucosa a partir de glucogeno. Es antagónica de la glucogenogénesis. Estimulada por el glucagón en el hígado, epinefrina (adrenalina) en el músculo e inhibida por la insulina. - Precisa de la acción combinada de tres enzimas diferentes: - A. Glucógeno fosforilasa. - B. Enzima desramificante del glucógeno. - C. Fosfoglucomutasa. ### mecanismo de la glucogenolisis, - Se encarga de efectuar la Fosforólisis, que consiste en la salida secuencial de restos de glucosa-1P. Rompe enlaces (1-4). Deja aprox. cuatro residuos de glucosa a cada lado de las ramificaciones a(1-6). - EL COFACTOR ES EL FOSFATO DE PRIDOXAL (PLP). ### Acción de la enzima desramificante del glucógeno: - Es bifuncional, pues presenta dos actividades: - Trisacaridotransferasa (1-4).: De los cuatro residuos de glucosa que quedaron en la cadena, transfiere tres residuos a otro extremo no reductor del glucógeno y los une mediante enlaces a(1-4). - α(1-6) glucosidasa: Hidroliza el resto de glucosa unido en a(1-6), originando glucosa pura, pues rompe más no fosforila. Es una reacción prácticamente irreversible. ### Acción de la fosfoglucomutasa: - Isomeriza a la glucosa-1P en glucosa-6P. El hígado por tener la enzima glucosa-6-fosfatasa, convierte a la glucosa-6P en glucosa pura, para enviarla a otros tejidos. ### desordenes caracterizados por la deficiencia de las enzimas que intervienen en la glucogenolisis ### Enfermedad de Cori: - La glucogenosis tipo III, es una enfermedad congénita que pertenece al grupo de las glucogenosis, trastornos en los que está alterado el metabolismo del glucógeno. Está provocada por una deficiencia en la enzimaamilo-1,6-glucosidasa. - En esta enfermedad el glucógeno es de estructura anómala, tiene cadenas externas muy cortas y no puede seguir degradándose, por lo que se acumula en hígado y músculo. Al no poder degradarse fácilmente, se producen síntomas de hipoglucemia e intolerancia al ejercicio. ### Enfermedad de Pompe: - La glucogenosis tipo II, es una rara enfermedades por depósito lisosomal, hereditaria autosómica recesiva, causada por una disfunción de la enzima Glucosil Transferasa a(1-4) ácida lisosómica, también denominada maltasa ácida. Provoca una acumulación creciente de glucógeno en el lisosoma, que afecta, principalmente, al tejido muscular. En niños destaca por producir insuficiencia cardíaca al acumularse en el músculo cardíaco, causando cardiomegalia. ### Glucogenogenesis - La glucogenogénesis es la ruta anabólica por la que tiene lugar la síntesis de glucógeno (también llamado glicógeno) a partir de un precursor más simple, la glucosa-6-fosfato. Se lleva a cabo principalmente en el hígado, y en menor medida en el músculo, es activado por insulina en respuesta a los altos niveles de glucosa, que pueden ser (por ejemplo) posteriores a la ingesta de alimentos con carbohidratos. - Se requiere de dos elementos: - Molécula de UDP-glucosa: Es la forma activa de la glucosa que se necesita para incorporarse a una molécula de glucógeno en formación. - Se necesitan tres ezimas: + UDP-glucosa pirofosfatasa. + Glucógeno sintasa. + Enzima ramificante del glucógeno. ### importancia del glucógeno en la mayoría de los tejidos, especialmente en el muscular - Gracias a la capacidad de almacenamiento de glucógeno, se reducen al máximo los cambios de presión osmótica que la glucosa libre podría ocasionar tanto en el interior de la célula como en el medio extracelular. - Cuando el organismo o la célula requieren de un aporte energético de emergencia, como en los casos de tensión o alerta, el glucógeno se degrada nuevamente a glucosa, que queda disponible para el metabolismo energético. - En el hígado la conversión de glucosa almacenada en forma de glucógeno a glucosa libre en sangre, está regulada por la hormona glucagón y adrenalina. El glucógeno hepático es la principal fuente de glucosa sanguínea, sobre todo entre comidas. El glucógeno contenido en los músculos es para abastecer de energía el proceso de contracción muscular. - El glucógeno se almacena dentro de vacuolas en el citoplasma de las células que lo utilizan para la glucólisis. Estas vacuolas contienen las enzimas necesarias para la hidrólisis de glucógeno a glucosa. ### Gluconeogenesis - El nombre génesis proviene del griego γένεσις (/guénesis/), 'nacimiento, creación, origen'. - Es una ruta metabólica anabólica que permite la biosíntesis de glucosa a partir de precursores no glucídicos. Incluye la utilización de varios aminoácidos, lactato, piruvato, glicerol y cualquiera de los intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos (o ciclo de Krebs) como fuentes de carbono para la vía metabólica. - Todos los aminoácidos, excepto la leucina y la lisina, pueden suministrar carbono para la síntesis de glucosa. Los Ácidos grasos de cadena par no proporcionan carbonos para la síntesis de glucosa, pues el resultado de su ẞ-oxidación (Acetil-CoA) no es un sustrato gluconeogénico; mientras que los ácidos grasos de cadena impar proporcionarán un esqueleto de carbonos que derivarán en Acetil-CoA y Succinil-CoA (que sí es un sustrato gluconeogénico por ser un intermediario del ciclo de Krebs). - La gluconeogénesis tiene lugar casi exclusivamente en el hígado (10% en los riñones). Es un proceso clave pues permite a los organismos superiores obtener glucosa en estados metabólicos como el ayuno. - La gluconeogénesis en hígado y riñón ayuda a mantener el nivel de glucosa necesario en sangre para que cerebro y músculos puedan extraer la suficiente glucosa para atender a sus demandas energéticas. ### Importancia biológica - A. Cerebro: Utiliza glucosa como combustible primario. - B. Eritrocito: Requiere de glucosa como único combustible. - C. Músculo esquelético: Requiere de glucosa para realizar esfuerzos prolongados. - D. Consumo de glucosa: - E. Cerebro: 120g/día. ### Ciclo de Cori - El ciclo de Cori es la circulación cíclica de la glucosa y el lactato entre el músculo y el hígado. - Las células musculares se alimentan principalmente de glucosa de sus reservas glucogénicas y sobre todo de la que llega a través de la circulación sanguínea procedente del hígado. Durante el trabajo muscular, en presencia de una gran actividad glucogenolítica anaerobia, se producen grandes cantidades de lactato, que difunde a la sangre para ser llevado al hígado. Ello es debido a que las células musculares carecen de la enzima glucosa-6-fosfatasa, por lo que la glucosa fosforilada no puede salir a la circulación. El lactato en el hígado es convertido nuevamente en glucosa por gluconeogénesis, retornando a la circulación para ser llevada de vuelta al músculo. ### Glucosa Fermentation - Objetivos del ciclo de Cori: 1. Permitir la obtención rápida de energía en el mismo músculo en condiciones de intensidad y baja concentración de oxígeno. 2. Evitar la acidosis láctica en el músculo. - El ciclo de Cori relaciona distintas rutas metabólicas como la glucólisis, la glucogenólisis, la gluconeogénesis y la fermentación láctica, y ha sido especialmente descrito en el contexto del metabolismo animal y humano, donde hay una extensa regulación endocrina (hormonal). Es una ruta que busca mantener la actividad muscular durante trabajo intenso gracias a la producción de energía (ATP) a partir del consumo de glucosa en condiciones anaeróbicas (sin oxígeno), pero a expensas de un gasto considerable de energía a nivel hepático. ### Fases del ciclo de Cori - El ciclo de Cori es un circuito metabólico que representa una intersección entre varias rutas metabólicas muy relacionadas: la glucólisis, la fermentación láctica, la glucogenólisis y la gluconeogénesis. - El mismo puede analizarse en dos fases, una que tiene lugar en el músculo esquelético y otra que se lleva a cabo en el hígado, con la mediación del sistema circulatorio para el transporte de metabolitos de un lado hacia el otro. - Muchos autores consideran que, puesto que en este ciclo se consume más energía de la que se produce, simplemente consiste en un "traslado" de la carga metabólica de un tejido a otro: se produce ATP en el músculo y se consume en el hígado. ### Fase 1: Músculo esquelético - En presencia de oxígeno suficiente, la contracción y actividad muscular es mantenida por la energía (ATP) producida por la vía glucolítica y la respiración celular (ciclo de Krebs y cadena transportadora de electrones). El mantenimiento de esta actividad es sostenido por la glucosa derivada de la glucogenólisis hepática o muscular o de la gluconeogénesis, ambas rutas activadas hormonalmente. - La actividad física intensa en nuestros músculos aumenta considerablemente las demandas de ATP y, por lo tanto, de glucosa para su producción. Tarde o temprano esto se traduce también en un déficit de producción de ATP por la vía normal de respiración celular, por lo que se activan las rutas alternas. - Esta fase del ciclo que ocurre en el músculo se resume en: 1. La glucosa derivada del glucógeno o de la vía gluconeogénica es oxidada por glicólisis anaeróbica hasta piruvato, ATP y NADH. 2. El piruvato es transformado en lactato 28 por la enzima lactato deshidrogenasa, utilizando al mismo tiempo una molécula de NADH por cada molécula de piruvato, convirtiéndola en NAD+ (que permite que siga funcionando la vía glucolítica). 3. El lactato se acumula en el músculo y esta acumulación se traduce luego en su transporte por el torrente sanguíneo hacia el hígado. 4. A este nivel cada célula produce 2 moléculas de piruvato, 2 de ATP y 2 de NADH por cada molécula de glucosa que consume. Sin embargo, las 2 moléculas de NADH son empleadas durante la conversión de las 2 moléculas de piruvato en 2 moléculas de lactato. ### Fase 2: Tejido hepático - El hígado es el principal sitio de síntesis de glucógeno para el almacenamiento de glucosa y, además, es el sitio donde tiene lugar la gluconeogénesis (síntesis de glucosa) para mantener las demandas de glucosa de tejidos como el muscular, el sanguíneo y el cerebral en determinadas circunstancias. - Durante esta fase del ciclo de Cori, el lactato que llega al hígado es utilizado para producir nuevas moléculas de glucosa a través de la gluconeogénesis ### 1. - La enzima lactato deshidrogenasa, en el citosol de las células hepáticas, convierte el lactato derivado del músculo en piruvato, que se considera el primer sustrato gluconeogénico. ### 2. - El piruvato ingresa a la mitocondria y es empleado como sustrato de la enzima piruvato carboxilasa, que lo convierte en oxalacetato. ### 3. - El oxalacetato es reducido a malato por una enzima mitocondrial conocida como NAD malato deshidrogenasa. ### 4. - El malato abandona la mitocondria y es oxidado nuevamente a oxalacetato por una isoforma citosólica de la enzima NAD malato deshidrogenasa. ### 5. - En el citosol de las células hepáticas, el oxalacetato es descarboxilado para producir