BOLILLA 9 INTEGRACION METABOLICA Papel del ATP. Requerimientos de poder reductor. Compartimentalización enzimática. Homeostasis de la glucosa Niveles enzimáticos. Centros de control de las principales vías metabólicas: glicólisis, ciclo de Krebs, vía pentosa, gluconeogénesis, metabolismo del glucógeno, metabolismo de ácidos grasos. Conexiones claves: glucosa-6-fosfato, piruvato y acetil coenzima A. Perfil metabólico de los órganos más importantes: cerebro, músculo, tejido adiposo, hígado. Adaptación metabólica al ayuno prolongado. Ciclo ayuno-alimentación.

NUTRICION-METABOLISMO MACROMOLECULAS ALIMENTO DIGESTION NUTRICION CELULAR ABSORCION METABOLISMO BIOSINTESIS Y DEGRADACION

(Degradación oxidativa) Nutrientes Contenedores de Energía Carbohidratos Lípidos Proteínas VIAS CATABOLICAS (Degradación oxidativa) Productos finales carentes CO2 H2O NH3 NADH NADPH FADH2 ATP Energía Química NAD+ NADP+ FAD ADP+HPO42- Moléculas Precursoras Monosacáridos Ácidos grasos Aminoácidos Bases nitrogenadas Macromoléculas Celulares Polisacáridos Lípidos Proteínas Ácidos Nucleicos VIAS ANABOLICAS (Síntesis reductora)

Catabolismo convergente Anabolismo Divergente RUTAS METABOLICAS Colesterol Acetoacetil-CoA Acetil-CoA Acidos Grasos Catabolismo convergente Anabolismo Divergente

VIAS METABOLICAS ENERGIA ENZIMAS ATP NADPH VITAMINAS MINERALES PODER REDUCTOR ATP VITAMINAS MINERALES NADPH

PAPEL REGULADOR DEL ATP Glucógeno Grasas Proteínas Acidos Nucleicos Purinas y Pirimidinas Aminoácidos Glucosa-6-P Acetil-CoA NH3 CICLO DE KREBS C.Urea Transporte activo Vías que consumen energía (Biosíntesis) + ATP Contracción Muscular Procesos generadores de energía (Degradación) Acidos Nucleicos -

Ejemplifique en cada caso de que manera el ATP actúa como regulador Vía Glicolítica Ciclo de Krebs Desaminación oxidativa de aminoácidos Biosíntesis de nucleótidos púricos

PODER REDUCTOR-NADPH SE SINTETIZA EN VIA PENTOSAS Y EN REACCION DE LA ENZIMA MALICA ACIDOS GRASOS SATURADOS E INSATURADOS COLESTEROL HORMONAS ESTEROIDEAS NUCLEOTIDOS BIOSINTESIS MANTENER REDUCIDO EL GLUTATION REDUCCION DE COENZIMAS: BH4 GLUTAMATO DESHIDROGENASA DEGRADACION DEL HEMO:HEMOOXIGENASA CITOCROMO P450 EN MICROSOMAS

2) El NADPH es un agente reductor importante utilizado en rutas anabólicas. a) Ejemplifique con reacciones de 3 vías metabólicas diferentes donde se utilice este compuesto b) Esquematice reacciones donde se reponga NADPH a partir de la forma oxidada c) Indique la importancia de ese compuesto en reacciones de detoxificación. (recuerde la importancia del citocromo P450)

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

En el metabolismo de los lípidos (Biosíntesis y Degradación) la compartimentalización de ambos procesos permite su regulación. Explique Intermediarios de Vías metabólicas sintetizados en mitocondrias pueden regular vías metabólicas que tienen lugar en citosol. Ejemplifique

HOMEOSTASIS DE LA GLUCOSA LOS NIVELES DE GLUCOSA EN SANGRE SON ESTABLES Glucemia en ayunas, sangre venosa (70-110 mg/dl) 2-3 h MAXIMA GLUCEMIA 30´- 1 h después NIVEL NORMAL PERIODO POSPRANDIAL Sistema regulatorio integrado por hormonas Asegura suministro permanente a los tejidos (SNC ppl/)

PARA EL MANTENIMIENTO DEL NIVEL NORMAL DE GLUCOSA INDIQUE: PROCESOS HIPER- GLUCEMIANTES PROCESOS HIPO- GLUCEMIANTES

LNDIQUE SOBRE QUE VIAS METABÓLICAS INTERVIENEN IAS HORMONAS PARA MANTENER LA HOMEOSTASIS DE GLUCOSA INSULINA GLUCAGON ADRENALINA GLUCOCORTICOIDES (CORTISOL)

REGULACION DEL METABOLISMO Ez. Alostéricas INMEDIATA Modif. Covalente HORMONAS Conc.de Enzimas MEDIATA CITOSOL MEMB.MITOC.INTERNA CPLEJOS. MULTIEZ. COMPARTIMENTALIZACION

Regulación de Enzimas Alostericas Metabolismo de Hidratos de Carbono Metabolismo de Lípidos Metabolismo de Aminoácidos Metabolismo de Nucleótidos

Regulación Covalente Metabolismo de Hidratos de Carbono Metabolismo de Lípidos

Regulación a nivel de la Transcripcion ó de la Traducción Metabolismo de Hidratos de Carbono Glucoquinasa, Glucógeno sintasa, Enzimas de las reacciones irreversibles de la vía glicolítica y enzimas específicas de la gluconeogénesis Metabolismo de Lípidos: Acetil-CoA carboxilasa , HMG-CoA reductasa, Enzima biosíntesis ácido graso y de NADPH Metabolismo de Aminoácidos: Enzimas del Ciclo de la Urea

La síntesis de Glucosa 6-fosfato se considera una encrucijada metabólica, su destino depende de las necesidades de la célula . ¿Cuáles serían los destinos de la misma en un estado de buena nutrición? Célula en división celular Glándula mamaria lactante

QUE VIAS METABOLICAS ESTAN ACTIVAS EN LAS SIGUIENTES SITUACIONES??? Cuando se están consumiendo alimentos ricos en hidratos de carbono Durante una carrera de 100 m? Durante una maratón?

Diferencia metabólica en el hígado y músculo en situación de “ataque o huída”: Durante una situación de “ataque o de huída” la adrenalina pone en marcha la degradación de glucógeno en el hígado, corazón y músculo esquelético. El producto final de la degradación del glucógeno en el hígado es la glucosa. En cambio, el producto final en el músculo esquelético es el piruvato. a)- ¿ Por qué se observan diferentes productos de degradación del glucógeno en los dos tejidos? b)- ¿ Cuál es la ventaja para el organismo en una situación de “ataque o huída” de tener estas rutas específicas para la degradación del glucógeno?  

PROCEDENCIAS DEL PIRUVATO VIA GLICOLITICA AMINOACIDOS 4

Procedencia de la Acetil-CoA Hidratos de Carbono Aminoácidos PIRUVATO ACETIL-CoA b-Oxidación de ácidos grasos Cuerpos cetónicos 3

Esquema General de la movilización de Triglicéridos en el Tejido Adiposo TRIACILGLICERIDOS GLICEROL + AC. GRASOS Lipasas HIGADO HIGADO, MUSCULO, ETC b-oxidación NADH FADH2 Gluconeogénesis Glicólisis Acetil- CoA Cadena Respiratoria C.Krebs ATP

ACIDOS GRASOS DE NUMERO IMPAR DE ATOMOS DE CARBONO Que beneficios tiene la utilización de ácidos grasos de número impar frente a los de número par de átomos de carbonos. Que vitamina es necesaria para que puedan degradarse los últimos tres carbonos.

Síntesis y degradación de trigliceridos en TEJIDO ADIPOSO Glucosa (Del hígado) VLDL (Del hígado) Glucosa Acidos grasos Glicerol-3-P Acil-CoA TRIGLICERIDOS Glicerol Acidos grasos Complejos ác. graso- albúmina HIGADO Glicerol

Tejido adiposo: El tejido adiposo tiene un metabolismo dinámico, llevando a cabo biosíntesis de triglicéridos en periodos de prevalencia de sustratos y degradando los mismos en situación de ayuno. Con respecto al proceso de degradación explique: Cuál ó cuales son los estímulos que puede recibir el tejido adiposo para activar la enzima clave para la lipólisis ¿Que productos se liberan a sangre y cual/cuales son su/sus destinos? ¿Enumere situaciones metabólicas: fisiológicas ó patológicas que activen este proceso

Metabolismo de los monosacaridos en el Hígado Glucosa y fructosa DIETA Glucógeno Vía Pentosas Glucosa-6-P Glucogenolisis Glucosa en Sangre V. Glicolítica PIRUVATO Síntesis de Acidos grasos C. de Krebs Acetil-CoA

Metabolismo de los Acidos Grasos en el HÍGADO Lipoproteínas plasmáticas Esteri f Lipidos hepaticos Acidos grasos (unidos Albúmina) llegan de la sangre DIETA Acidos grasos b-oxidación NADH, FADH2 HMG-CoA ACETIL-CoA CO2 ATP, Ciclo Krebs H2O Cuerpos cetónicos Colesterol

Metabolismo de los Aminoácidos en el Hígado Nucleótidos Hormonas Porfirinas Proteínas plasmáticas Proteinas hepáticas Proteínas tisulares Aminoácidos DIETA Aminoácidos en el hígado Aminoácidos en sangre Aminoácidos Proteínas musculares DEGRADACION NH3 Urea Glucógeno en músculo PIRUVATO Glucosa CICLO KREBS ATP Lipidos Acetil-CoA Acidos grasos

Metabolismo en el Músculo Glucogeno muscular Actividad intensa Lactato Actividad ligera o reposo Acidos grasos Cuerpos cetonicos Glucosa en sangre CO2 Fosfocreatina ATP Creatina ADP+Pi ATP Actividad intensa - CICLO DE CORI - CICLO GLU-ALA Contracción muscular Glicólisis >>>C.Krebs

Fuentes de energía en Cerebro AYUNO, DIABETES CO2 Cuerpos cetónicos Glucosa ADP+Pi ATP Dieta normal - Transporte electrogénico por la Na+ K+ ATPasa - Metabolismo celular

ESTADOS METABOLICOS CICLO AYUNO-ALIMENTACION Control Hormonal Estado Principales combustibles usados Curso temporal POSPRANDIAL 0 – 4 hs INSULINA La mayoría de los tejidos utilizan GLUCOSA captación glucosa por tejidos periféricos glucógeno,TG,sintesis proteínas CEREBRO:GLUCOSA MUSCULO HIGADO ACIDOS GRASOS AYUNO 4 – 12 hs GLUCAGON Y ADREN. Se estimula la rotura de glucogeno hepático y TG GLUCAGON Y ADREN. CEREBRO:GLUCOSA y algunos C.CETÓNICOS MUSCULO: AC. GRASOS. y algunos C.CETONICOS INANICION (a) 12 hs – 16 días Hidrólisis TG y Cetogenesis CORTISOL Rotura de proteína muscular (aminoácidos p/gluconeogenesis CEREBRO:utiliza >C.CETONICOS < GLUCOSA MUSCULO: solo AC. GRASOS INANICION (b) > 16 días GLUCAGON Y ADREN.