Regulación del Metabolismo Universidad de Carabobo Facultad de Ciencias de la Salud Escuela de Medicina “Dr. Witremundo Torrealba" Departamento de Fisiología y Bioquímica Tema 11: Regulación del Metabolismo Integrantes: Carlos Pérez CI: 19.654.724 Néstor Pernía CI: 19.948.241 Juan Piña CI: 20.297.080 Francisco Pocay CI: 20.067.299 Prof. Martha Pernalete

OBJETIVOS: Nombrar los niveles de regulación del metabolismo. Disponibilidad de sustrato. Modulación de la actividad enzimática. Concentración de enzimas. Regulación hormonal. Interpretar los conceptos de reacción limitante y enzima reguladora de una vía metabólica. Reacción limitante, enzima reguladora de una vía metabólica. Analizar las ventajas que presentan las distintas estrategias de regulación de las vías de metabólicas. Retroinhibición, activación por sustrato, inhibición concertada, secuencial.

OBJETIVOS: 4. Analizar de que manera el organismo puede controlar simultáneamente distintas rutas metabólicas para que respondan a las necesidades del mismo. Mecanismos de regulación hormonal. Tipos de hormonas. Receptores. Segundos mensajeros: AMPc, GMPc, Calcio, diacilgliceridos, fosfoinositicos. Ruta de síntesis y degradación. Papel de las proteínas G. proteínas quinasas, fosfatasas, fosfodiesterasas, calmodulina. Ejemplo de la respuesta de la degradación del glucógeno al glucagon en el hígado. Papel del oxido nítrico. Modificación de la expresión génica.

Metabolismo El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-químicos que ocurren en una célula y en el organismo. Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a escala molecular, y permiten las diversas actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder a estímulos, etc. http://es.wikipedia.org/wiki/Metabolismo

Regulación Del Metabolismo Debido a que el ambiente de los organismos cambia constantemente, las reacciones metabólicas son reguladas para mantener un conjunto de condiciones en la célula, una condición denominada homeostasis. Las Rutas Metabólicas están reguladas a Varios Niveles, desde el interior de la célula y desde el exterior. Regulación Modulación de la actividad Enzimática Disponibilidad [S] Control Hormonal Concentración de las Enzimas

Disponibilidad del Sustrato Es la regulación mas inmediata es a través de la disponibilidad de los sustratos. Es la forma mas sencilla de modificar la actividad de una enzima. Por Lo general las enzimas operan por debajo de su velocidad máxima. Al cambiar la concentración de sustrato [S], variamos la velocidad de la Reacción. A mayor [S], mayor la velocidad de reacción A Menor [S], menor la velocidad de reaccion

Mecanismos que controlan la regulación de [S] En El interior Celular Regulación de La entrada al Interior Celular: La permeabilidad de la membrana plasmática a ciertos compuestos puede estar sujeto a regulación Compartimentación Celular: En las células eucariotas existen compartimientos celulares y puede darse que la enzima se encuentre inaccesible para el sustrato Las membranas de estos compartimientos presentan permeabilidad selectiva es.wikipedia.org/wiki/Célula

Modulación de La actividad Enzimática Las enzimas encargadas de llevar a cabo las reacciones metabólicas pueden cambiar su capacidad catalítica en función de la presencia o ausencia de determinada molécula. La eficiencia de las enzimas reguladoras puede ser controlada por uniones no covalentes de ligando específicos a sitios distintos al centro activo (alosterismo ). La Modulación se da por los fenómenos: Alosterismo Modificaciones Covalente Cooperativismo

Alosterismo La mayoría de las enzimas alostericas son oligomericas y presentan también el fenómeno de cooperatividad. Funcionan a través de la unión reversible, no covalente, de compuestos reguladores denominados moduladores alostericos, los cuales generalmente son metabolitos o cofactores. Bioquimica Mathews

Cooperatividad Las enzimas reguladoras suelen tener subunidades con posibilidad de ejercer interacciones mutuas. Cooperatividad positiva, si la unión del sustrato con el centro activo de una subunidad de la enzima produce un cambio en la conformación, que hacen que la siguiente subunidad se una más rápidamente el sustrato. Cooperatividad negativa, cuando la unión del sustrato con la enzima ocasiona un cambio en la conformación, que hace menos probables la unión adicional al sustrato.

Modificación Covalente Muchas enzimas reguladoras, además de las interacciones alostéricas, están controladas por modificación covalente. La modificación consiste en La adición o separación de un grupo funcional por la acción de enzimas como Protein quinasa Normalmente el grupo suele ser un fosfato en el ciclo fosforilación-defosforilación Bioquimica Mathews http://es.wikipedia.org/wiki/Prote%C3%ADna_quinasa

Concentración de Enzimas uno de los principales mecanismos reguladores se basa en la alteración de la cantidad absoluta de enzima en la célula. Se denomina inducción al aumento de la concentración de la enzima por aumento en su síntesis y represión a su disminución por disminuir la síntesis. La concentración de la enzima es la resultante entre las velocidades que llevan a su síntesis y a su degradación.

Regulación Hormonal La coordinación del metabolismo entre las distintas células que conforman nuestro organismo es medida a través del control hormonal Las hormonas actúan como señales que ocasionan cambio en la actividad de las enzimas reguladoras a cualquiera de los niveles de regulación Esto produce una modificación del flujo metabólico

REACCIÓN LIMITANTE. VIA METABOLICA Suele ubicarse al inicio de la vía metabólica. Posee menor velocidad de reacción, lo que determina que su actividad controle la rapidez de la vía metabólica. Representa los puntos de control del metabolismo. Catalizada por enzimas sujetas a regulación. Actividad - Velocidad de la vía. Sustrato Producto VIA METABOLICA

A D E B C Z a B Z REACCIÓN LIMITANTE. Disminuye síntesis Enzima Enzima Enzima Enzima B C Z Enzima a B Z Disminuye síntesis Disminuye conversión

ENZIMA REGULADORA DE UNA VÍA METABÓLICA http://www.bioygeo.info/AnimacionesBio1.htm#Metabolismo

RETROINHIBICIÓN. Inhibición por producto o feed-back El producto final de la vía inhibe la actividad de la enzima reguladora. http://www.bioygeo.info/AnimacionesBio1.htm#Metabolismo

RETROINHIBICIÓN C D A B

ACTIVACIÓN POR SUSTRATO. Las vías metabólicas requieren de la activación por sustrato para estas realizar su reacción o regulación metabólica. Puede modificar la actividad enzimática. La activación varia la velocidad de reacción.

INHIBICIÓN CONCERTADA Requiere la presencia de todos los productos finales de las vías en que se ramifica la vía principal para inhibir el paso limitante. D E F K L A B C J G H I

INHIBICIÓN SECUENCIAL El producto final de la vía inhibe a la enzima que cataliza la primera reacción posterior a la ramificación, y es el ultimo metabolito común el que inhibe a la primera reacción común de ambas vías. D E F A B C J K L v v G H I

Mecanismos de respuesta hormonal Los receptores son proteínas wwww.google.com.ver/image/receptoredehormonas

En el interior Celular En la Membrana Plasmática Tipos de Receptores En el interior Celular En la Membrana Plasmática Tipo Canal Iónico Acoplados a proteínas G Con Actividad Catalítica Guía de estudios de bioquímica Prof. Magnolia.

Clasificación de las hormonas Grupo I Grupo II Tipos Esteroides, yodotironinas, calcitriol, retinoles. Poli péptidos, proteínas, glicoproteínas, catecolaminas. Solubilidad Lipofilicas Hidrosolubles Proteínas Transportadoras Si No Vida media plasmática Larga (horas a días) Corta (minutos) Receptor Intracelular Membrana Plasmática Mediador Complejo Receptor-Hormona Segundos Mensajeros (cAMP, cGMP, Ca, etc.)

Tipos de receptores de hormonas Receptores intracelulares de las hormonas del grupo I Receptores de membrana del grupo II wwww.google.com.ver/image/receptoredehormonas

Segundos Mensajeros cAMP cGMP Mathews Bioquímica 3era Edición

Segundos Mensajeros Diacilgliceridos (DAG) Guía de estudios de bioquímica Prof. Magnolia.

Segundos Mensajeros Calcio fosfatidilinositidos Bioquímica Harper.

Proteína G Son transductores de señales que llevan información desde el receptor hasta una o más proteínas efectoras. wwww.google.com.ver/image/proteinG

Proteína Quinasas Es una enzima que modifica otras proteínas (sustratos), mediante fosforilación, y por tanto activándolas o desactivándolas. wwww.google.com.ver/image/proteina545qui

Fosfatasa Otro medio de controlar la acción hormonal es la regulación de las reacciones de Desfosforilación de proteínas. wwww.google.com.ver/image/fostas.

Fosfodiesterasas Son enzimas hidrolasas que catalizan la ruptura de los enlaces fosfodiéster. wwww.google.com.ver/imagen/phosp,fdies

Calmodulina El termino con que se le conoce ahora a la proteína reguladora dependiente del calcio, el cambio conformacional de la calmodulina le confiere la propiedad para activar o inactivar enzimas. wwww.google.com.ver/image/proteinG

Degradación del glucógeno El glucagón promueve la degradación del glucógeno en glucosa, que pasa a la sangre. Por ende, la hipoglucemia -una baja concentración de glucosa en sangre- resulta el estímulo dominante para la secreción de glucagón.

wwww.google.com.ver/image/Glucoge

El Oxido Nítrico Esta molécula funciona o actúa como un neurotransmisor e interviene en la respuesta Inmune. Oxido nítrico (NO)

Modificación de la expresión Génica La expresión génica es el proceso por medio del cual todos los organismos procariotas y eucariotas transforman la información codificada en los ácidos nucleicos en las proteínas necesarias para su desarrollo y funcionamiento. En todos los organismos, inclusive los eucariotas, el contenido del  ADN de todas sus células es idéntico. Esto quiere decir que contienen toda la información necesaria para la síntesis de todas las proteínas. wwww.google.com.ver/ikdgdjkfkjdn ,modgen

Resumen El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-químicos que ocurren en una célula y en el organismo. Las Rutas Metabólicas están reguladas a Varios Niveles, desde el interior de la célula y desde el exterior Mecanismos que controlan la regulación de [S] En El interior Celular se dividen en dos Regulación de La entrada al Interior Celular y Compartimentación Celular. Las enzimas encargadas de llevar a cabo las reacciones metabólicas pueden cambiar su capacidad catalítica en función de la presencia o ausencia de determinada molécula. La coordinación del metabolismo entre las distintas células que conforman nuestro organismo es medida a través del control hormonal. Las Reacciones Químicas están organizadas en formas de vías metabólicas a través de intermediarios o metabolitos comunes Las vías metabólicas requieren de la activación por sustrato para estas realizar su reacción o regulación metabólica

Resumen La Inhibición Concertada Requiere la presencia de todos los productos finales de las vías en que se ramifica la vía principal para inhibir el paso limitante Los Receptores hormonales son proteínas y la interacción hormona receptor puede ser comparada en algunos aspectos con la interacción enzima sustrato Las proteínas G son transductores de señales que llevan información desde el receptor hasta una o más proteínas efectoras. El glucagón promueve la degradación del glucógeno en glucosa, que pasa a la sangre por ende, la hipoglucemia -una baja concentración de glucosa en sangre-resulta el estímulo dominante para la secreción de glucagón. La expresión génica es el proceso por medio del cual todos los organismos procariotas y eucariotas transforman la información codificada en los ácidos nucleicos en las proteínas necesarias para su desarrollo y funcionamiento

Bibliografía. Murray, Granner, Mayes Rodwell. Bioquímica de Harper (1992). 12 a v a. edición. MATHEWS, Christopher y VAN HOLDE, K.E (2010). Bioquímica. Lenhiger. Principios de Bioquímica. 4ta Edición. Guía de estudios de bioquímica Prof. Magnolia.

Gracias!