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INTEGRACIÓN Y CONTROL DE LOS PROCESOS METABOLICOS Papel regulador del ATP. Requerimientos de poder reductor. Compartimentalización enzimática. Niveles.

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1 INTEGRACIÓN Y CONTROL DE LOS PROCESOS METABOLICOS Papel regulador del ATP. Requerimientos de poder reductor. Compartimentalización enzimática. Niveles enzimáticos: Enzimas inducibles. Centros de control de la principales vías metabólicas: Glicolítica, Ciclo de Krebs, Pentosa fosfato, Gluconeogénesis, Glucógenolisis, Glucogenogénesis, lipogénesis, lipólisis. Conexiones claves: glucosa-6-fosfato, piruvato y acetil CoA. Perfil metabólico de los órganos más importantes: CEREBRO MÚSCULO, TEJIDO ADIPOSO, HÍGADO Ciclo Ayuno-Alimentación: Adaptaciones metabólicas. Estado absortivo. Estado postabsortivo. Ayuno prolongado. Otras adaptaciones metabólicas (carrera corta, maratón).

2 EL METABOLISMO POSEE UNA ESTRUCTURA COHERENTE Y CON ASPECTOS COMUNES, AÚN CON LA GRAN CANTIDAD DE REACCIONES QUE SE PRODUCEN EN LOS ORGANISMOS VIVOS. GRAN NUMERO DE REACCIONES POCAS CLASES DE REACCIONES CON MECANISMOS DE REGULACION SIMILARES LAS VIAS METABÓLICAS ESTAN INTERRELACIONADAS ASEGURANDO ASÍ UN COMPORTAMIENTO FUNCIONAL, UNITARIO DEL ORGANISMO. COMPUESTOS DE MUY DISTINTO ORIGEN Y NATURALEZA PUEDEN LLEGAR A FORMAR LOS MISMOS METABOLITOS Y ALCANZAR IGUAL DESTINO. TAMBIEN A PARTIR DEL MISMO COMPUESTO PUEDEN ORIGINARSE SUSTANCIAS MUY DIVERSAS.

3 EJEMPLO GENERAL DE CONVERGENCIA

4 PARA QUE TODO FUNCIONE ARMÓNICAMENTE EL ORGANISMO POSEE DISPOSITIVOS DE CONTROL ASI SE ASEGURA QUE EL FLUJO METABÓLICO SE REALICE EN LA DIRECCIÓN Y CANTIDAD ADECUADA ESTO ES LO QUE SE DENOMINA REGULACIÓN METABÓLICA LA ESTRATEGIA BÁSICA DEL METABOLISMO ES OBTENER: ENERGÍA Y PODER REDUCTOR DESDE EL ENTORNO LOS PRECURSORES FUNDAMENTALES PARA LA BIOSÍNTESIS DE SUS MACROMOLÉCULAS

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7 «EL ATP ES LA UNIDAD BIOLÓGICA UNIVERSAL DE ENERGÍA» EL GRAN POTENCIAL PARA TRANSFERIR ENLACES FOSFATO DE ALTA ENERGÍA CAPACITA AL ATP PARA SER UTILIZADO PARA DISTINTOS TIPOS DE ENERGÍA: - CONTRACCIÓN MUSCULAR - TRANSPORTE ACTIVO -AMPLIFICACION DE SEÑALES - BIOSÍNTESIS

8 PAPEL REGULADOR DEL ATP SE GENERA POR LA OXIDACIÓN DE COMBUSTIBLES GlucógenoGrasasProteínasAcidos Nucleicos Glucosa-6-P Aminoácidos Purinas y Pirimidinas ATP NH 3 CICLO DE KREBS Ciclo Urea + - Vías que consumen energía (Biosíntesis) Procesos generadores de energía (Degradación) Ácidos Grasos Acetil-CoA

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10 NADH Y FADH 2 transfieren su poder reductor a la cadena respiratoria, para finalmente dar ATP por fosforilación oxidativa LA GLICÓLISIS ANAERÓBICA genera solamente ATP NADPH es el principal dador de electrones para las BIOSÍNTESIS reductoras La VÍA DE LAS PENTOSAS suministra el NADPH necesario

11 LAS BIOMOLÉCULAS SE CONTRUYEN A PARTIR DE UNA SERIE RELATIVAMENTE PEQUEÑA DE PRECURSORES LAS VIAS METABÓLICAS QUE GENERAN ATP Y NADPH PRODUCEN TAMBIEN PRECURSORES PARA LA BIOSÍNTESIS DE MOLÉCULAS MAS COMPLEJAS. POR EJEMPLO: FOSFATO DE DIHIDROXIACETONA GLICÓLISIS GLICEROL TG SUCCINIL.COA CK PORFIRINAS (HEM) R-5P + NADPH NUCLEÓTIDOS

12 LAS VIAS BIOSINTÉTICAS Y DEGRADATIVAS SON CASI SIEMPRE DIFERENTES SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN ACIDOS GRASOS GLUCÓGENO ESTO POSIBILITA QUE AMBOS MECANISMOS SEAN TERMODINÁMICAMENTE FAVORABLES. UNA BIOSÍNTESIS SE HACE EXERGÓNICA CUANDO SE ACOPLA LA HIDRÓLISIS DE ATP PIRUVATO GLUCOSA GLUCONEOGÉNESIS +++ CONSUMO DE ATP GLUCOSA PIRUVATO GLUCÓLISIS CONSUMO DE ATP

13 REGULACION METABOLICA REGULACION DE ENZIMAS COMPARTIMENTALIZACION ACTIVIDAD LOS NIVELES DE ENZIMAS (LENTA) [ SUSTRATO] MODULADORES ALOSTERICOS MODIFICACION COVALENTE VELOCIDAD DE SÍNTESIS TRANSCRIPCION TRADUCCION VELOCIDAD DE DEGRADACIÓN CITOSOL MITOCONDRIA ESPECIALIZACIONES METABÓLICAS DE LOS ÓRGANOS (RÁPIDA)

14 INTEGRACION METABOLICA Citosol Glicólisis Vía de las pentosas fosfato Síntesis de ácidos grasos Matriz mitocondrial Ciclo del ácido cítrico Fosforilación oxidativa -oxidación de los ácidos grasos Formación de cuerpos cetónicos Interrelación entre ambos compartimientos Gluconeogénesis Síntesis de la urea

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16 ENCRUCIJADAS METABOLICAS GLUCOSA-6-P PIRUVATO ACETIL-CoA GLUCOSA-6-FOSFATO GLUCONEOGENESIS GLUCOGENOLISIS GLUCOGENOGENESIS GLUCOSA SANGUINEA VIA DE LAS PENTOSAS VIA GLICOLITICA Hígado

17 Destinos de PIRUVATO y de ACETIL-CoA Glucosa-6-fosfato 3-Hidroxi-3metil-glutaril- CoA (HMG-CoA) Oxalacetato Colesterol Cuerpos cetónicos PIRUVATO Lactato Alanina ACETIL-CoA CO 2 Acidos grasos Ciclo Krebs Biosíntesis Degradación C.K. CO 2 Aminoácidos cetogénicos Otros monosacáridos

18 VIA FINAL COMÚN CONVERGENCIA METABÓLICA Transaminación Lactato Alanina Aac glucogénicos Aac cetogénicos

19 PERFILES METABÓLICOS DE LOS ÓRGANOS MAS IMPORTANTES -CADA TEJIDO Y CADA ÓRGANO TIENE UNA FUNCIÓN ESPECIALIZADA QUE SE PONE DE MANIFIESTO EN SU ACTIVIDAD METABÓLICA. -TEJIDO MUSCULAR UTILIZA ENERGÍA METABÓLICA PARA PRODUCIR MOVIMIENTO. -TEJIDO ADIPOSO ALMACENA Y LIBERA GRASAS USADAS COMO COMBUSTIBLE -CEREBRO BOMBEA IONES PARA PRODUCIR SEÑALES ELÉCTRICAS. -HÍGADO PAPEL CENTRAL PROCESA Y DISTRIBUYE METABOLITOS A LOS OTROS ÓRGANOS A TRAVÉS DE LA SANGRE.

20 Metabolismo de los monosacaridos en el Hígado Glucosa-6-P Glucosa DIETA V. Glicolítica PIRUVATO Acetil-CoA C. de Krebs Glucosa en Sangre R.Pentosas Glucógeno Glucogenolisis Síntesis de Acidos grasos Precursores de Glucosa lactato y alanina de músculo, glicerol del TA y aac. glucogénicos de la dieta Regulación del metabolismo lipídico VLDL Activación de Adenilato Ciclasa Glucosa-6-fosfatasa

21 Ciclo del acido citrico Metabolismo de los Ácidos Grasos en el HÍGADO Lipoproteínas plasmáticas Acidos grasos libres en la sangre NADH, FADH 2 -oxidación ACETIL-CoA ATP +H2OH2O CO 2 Lípidos hepáticos Acidos grasos HMG-CoA DIETA EsterifEsterif Colesterol Cuerpos cetónicos Ayuno Tejido Adiposo

22 Metabolismo de los Aminoácidos en el Hígado Proteinas hepáticas Nucleótidos Hormonas Porfirinas Proteínas plasmáticas Aminoácidos en el hígado Aminoácidos en sangre Proteínas tisulares NH 3 Urea Glucógeno en el músculo Glucosa Acidos grasos Lipidos ATP DEGRADACION PIRUVATO Acetil-CoA CICLO KREBS Aminoácidos DIETA Aminoácidos Proteínas musculares El hígado prefiere como combustible los cetoácidos derivados de la degradación de aac. antes que la glucosa

23 Metabolismo en el Músculo Actividad ligera o reposo Glucogeno muscular Lactato Glucosa en sangre Ácidos grasos Cuerpos cetónicos CO 2 ADP+PiATP Contracción muscular Fosfocreatina Creatina Maratón: (2hs) ATP de AG Glucagón/insulina + AG de TA ahorro de glucosa ATP Glicólisis anaeróbica >>> C. Krebs - CICLO DE CORI - CICLO GLU-ALA Actividad intensa (Carrera 100 mts) Combustibles Hígado Combustible de reserva Sin Glu-6-fosfatasa No hay gluconeogénesis Ciclo de Cori Para sacar NH3 Para Actividad media (1000 mts) ATP de fosfosrilación oxidativa

24 Síntesis y degradación de triglicéridos en TEJIDO ADIPOSO Glucosa (Del hígado) VLDL - QM Glucosa Acidos grasos Glicerol- 3-fosfato Acil-CoA grasos TRIGLICERIDOS Glicerol Acidos grasos GlicerolComplejos ácido graso-albúmina HIGADO GLUCOSA GLICEROL-3-P TRIGLICERIDOS El nivel de glucosa en las células adiposas es el factor que determina la liberación de AG al plasma Insulina + LPL - LHS Lipólisis activada por LHS y Glucagón Lipogénesis

25 Fuentes de energía en Cerebro Cuerpos cetónicos CO 2 Glucosa ADP+PiATP - Transporte electrónico Por la Na+ K+ ATPasa - Metabolismo celular Dieta normal 120g de Glu/día En estado de reposo utiliza el 60% de la glucosa total consumida por el organismo. Los AG no atraviesan la barrera hematoencefálica, circulan por sangre unidos a albúmina no sirven de combustible. Ayuno prolongado Combustible

26 PERFILES METABÓLICOS DE LOS ÓRGANOS MÁS IMPORTANTES

27 Adrenalina y Noradrenalina degradan glucógeno mayor actividad sobre músculo (-) (+)

28 ESTADOS DE HOMEOSTASIA DE LA GLUCOSA Estado Curso temporal POSTPRANDIAL Principales combustibles usados Control Hormonal 0 – 4 hs La mayoría de los tejidos utiliza GLUCOSA captación glucosa por tejidos periféricos glucógeno, TG, síntesis proteínas AYUNO INANICION (a) CEREBRO: GLUCOSA y algunos C.CETÓNICOS MUSCULO: AC. GRASOS. y algunos C.CETONICOS INANICION (b) CEREBRO: utiliza >C.CETONICOS < GLUCOSA MUSCULO: solo AC. GRASOS Se estimula la glucogenolisis hepática y TG Hidrólisis TG y Cetogénesis 4 – 12 hs 12 hs – 16 días > 16 días CEREBRO: GLUCOSA MUSCULO HIGADO ACIDOS GRASOS INSULINA GLUCAGON Y ADREN. Degradación de proteína muscular (aac p/gluconeogénesis) CORTISOL GLUCAGON Y ADREN.

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30 Utilización de combustibles en estado de nutrición

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33 Cinética de combustibles en ayuno temprano

34 Glutaminólisis

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38 E Glucólisis anaeróbica ATP almacenado Creatina fosfato Ciclo de Cori Carreras de velocidad Corta distancia Carreras de larga distancia Maratón Glucagón, A y NA glucemia glucagón/ insulina

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43 Almacenamiento, movilización y uso de combustibles en distintos tejidos y en diferentes situaciones

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