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LIC. NUTRICIÓN 2015 LIC. NUTRICIÓN QCA. BIOLÓGICA PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN Papel regulador del ATP Requerimiento de poder reductor en procesos de biosíntesis Regulación enzimática. Regulación del metabolismo- Puntos de control de las principales vías metabólicas: glicólisis, ciclo de Krebs, vía de las pentosas, gluconeogénesis, metabolismo del glucógeno y de lípidos Encrucijadas metabólicas-Conexiones claves: Glucosa-6-fosfato, Piruvato y Acetil-CoA Perfil metabólico de los órganos más importantes: hígado, músculo, tejido adiposo, cerebro. Homeostasis de la glucosa: Ciclo ayuno-alimentación, nutrición normal. Adaptaciones metabólicas al ayuno, ayuno prolongado, inanición y en el ejercicio. INTERRELACIONES METABÓLICAS integración entre todos los ÓRGANOS usan y generan combustibles e interactúan para mantener un equilibrio dinámico adecuado a las diversas situaciones metabólicas que enfrenta el organismo en el transcurso de la vida ALIMENTO NUTRICION CELULAR MACROMOLECULAS DIGESTION ABSORCION METABOLISMO BIOSINTESIS Y DEGRADACION Nutrientes Contenedores de Energía Carbohidratos Lípidos Proteínas VIAS CATABOLICAS (Degradación oxidativa) NAD+ NADP+ FAD ADP+HPO42- Macromoléculas Celulares Polisacáridos Lípidos Proteínas Ácidos Nucleicos Productos finales carentes de Energía CO2 H2O NH3 NADH NADPH Energía Química FADH2 ATP Moléculas Precursoras VIAS ANABOLICAS (Síntesis reductora) Monosacáridos Ácidos grasos Aminoácidos Bases nitrogenadas RUTAS METABOLICAS Colesterol AcetilCoA AcetoacetilCoA Ácidos Grasos Vías catabólicas convergentes Vías anabólicas divergentes Ejemplo general de convergencia BLANCO A. y BLANCO G., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 9a edic. VIAS METABOLICAS ENZIMAS VITAMINAS MINERALES ENERGIA ATP PODER REDUCTOR NADPH Glucógeno Glucosa-6-P Grasas Proteínas Acetil-CoA Acidos Nucleicos Purinas y Pirimidinas Aminoácidos NH3 C.Urea CICLO DE KREBS Transporte activo Contracción Muscular Acidos Nucleicos ATP + Vías que consumen energía (Biosíntesis) - Procesos generadores de energía (Degradación) Vía Glicolítica Ciclo de Krebs Desaminación oxidativa de aminoácidos Inhibidor alostérico de enzimas reguladoras Inhibidor alostérico de la enzima GDH Biosíntesis de nucleótidos púricos Activador alostérico de la enzima que sintetiza GTP SE SINTETIZA EN VIA PENTOSAS Y EN REACCION DE LA ENZIMA MALICA BIOSINTESIS •ACIDOS GRASOS SATURADOS E INSATURADOS •COLESTEROL •HORMONAS ESTEROIDEAS •NUCLEOTIDOS MANTENER REDUCIDO EL GLUTATION REDUCCION DE COENZIMAS: BH4 GLUTAMATO DESHIDROGENASA DEGRADACION DEL HEMO:HEMOOXIGENASA CITOCROMO P450 EN MICROSOMAS Lípidos 3-Cetoacil-ACP reductasa 1)Biosíntesis Vía de las de Pentosas + Colesterol Acetoacil-ACP + NADPH 3-OH Butiril-ACP + NADP Glucosa-6-Fosfato deshidrogenasa CITOCROMO P-450 reductasa (Fe-S) a) Ejemplifique conHidroximetil reacciones de 3 vías +NADPH Glucosa-6-P + 6-P-gluconolactona glutaril-CoA reductasa CITOCROMO P-450(ox) + hidroxilasa NADPH + O2 + RH metabólicas diferentes donde se utilice este + Reacción de la Fenilalanina HMG-CoA + 2 NADPH + 2H compuesto 6-fosfogluconato deshidrogenasa + + +P-450 ++ (red) CITOCROMO + R-OH + H-OH + NADP 6-Fosfogluconato + NADP Mg Ribulosa 5-fosfato CO + NADPH 2 Dihidropterina reductasa NADP+ b) Esquematice reacciones donde se reponga + + H2-biopterina + NADPH H -biopterina + NADP Mevalonato + CoA-SH + 2NADP 4 NADPH a de en la Corteza forma suprarrenal oxidada -Hidroxilación departir esteroides c) Indique la importancia de ese compuesto en 2) Enzima málica Reacción de la Ribonucleótido reductasa (recuerde la reacciones de detoxificación. ++H O -Hidroxilación de xenobióticos: Barbitúricos fármacos, carcinógenos L-malato + NADP Piruvato + NADPH+ H+ +HCO3 importancia del2 citocromo P450) Tiorredoxina reductasa ambientales Tiorredoxina (S-S) + NADPH Tiorredoxina (SH2) + NADP+ 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 -Acción de malonil-CoA sobre acilcarnitina transferasa I Intermediarios de Vías metabólicas sintetizados en mitocondrias pueden regular vías metabólicas que tienen lugar --Intermediarios: Citrato (mitoc) inhibe …………….. De en citosol. Ejemplifique la Vía Glicolítica (citosol) ACTIVIDAD DE LA ENZIMA (RÁPIDA) REGULACION DE ENZIMAS - [SUSTRATO] - MODULADORES ALOSTERICOS - MODIFICACION COVALENTE VELOCIDAD DE SÍNTESIS CANTIDAD DE ENZIMA (LENTA) • TRANSCRIPCION • TRADUCCION VELOCIDAD DE DEGRADACIÓN CITOSOL COMPARTIMENTALIZACION MITOCONDRIA PEROXISOMA RETIC. ENDOPLASM. LISOSOMA VÍA GLICOLÍTICA: Hexoquinasa LÍPIDOS (-) Glucosa 6 P y ATP (+)Glucosa Fosfofructoquinasa (-) ATP, NADH, Citrato y AG de • Metabolismo Hidratos cadenade larga y (+) ADP ó de AMP Acetil-CoA carboxilasa: (+) Citrato ; (-) Palmitoil-CoA Carbono Piruvato quinasa(-) ATP y (+) Fruc-1,6-bis-P (-) A.G. poliinsaturados GLUCONEOGÉNESIS: AMINOÁCIDOS Piruvato carboxilasa: (+) Acetil-CoA • Metabolismo de Lípidos Fructosa-1,6 bisfosfatasa: (-) AMP y ADP Glutamato deshidrogenasa (-) ATP y NADH CICLO DE KREBS: • Metabolismo de Aminoácidos NUCLEÓTIDOS PIRIMIDÍNICOS Citrato Sintasa Isocitrato Deshidrogenasa (-) ATP y NADH y (+) ADP Aspartato transcarbamilasa (-) CTP • Metabolismo de Nucleótidos alfa-cetogltarato deshidrogenasa METABOLISMO DE Metabolismo de deLIPIDOS Carbono METABOLISMO DE Hidratos HIDRATOS DE CARBONO Piruvato quinasa (Se activa x desfosforilación) Lipasa Hormona Sensible (Se activa x fosforilación) Piruvato Deshidrogenasa (Se activa x desfosforilación) Metabolismo de Lípidos acetil-CoAfosforilasa Carboxilasa activa x desfosforilación) Glucógeno (Se(Se activa x fosforilación) Glucógeno Sintasa (Se activa x desfosforilación) 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 GLUCOSA-6-P PIRUVATO ACETIL-CoA GLUCONEOGENESIS GLUCOSA Hígado SANGUINEA GLUCOGENOGENESIS GLUCOGENOLISIS GLUCOSA-6-FOSFATO VIA DE LAS PENTOSAS VIA GLICOLITICA 1. ¿Cuáles serían los destinos de la misma 1. Glucogenogénesis. en un estado de buena nutrición? enPentosas una célula división ? 2. 2.Via para en la síntesis de celular Ribosa-5-fosfato 3. en la glándula mamaria lactante ? 3. Síntesis de ácidos grasos Otros monosacáridos Glucosa-6-fosfato Lactato PIRUVATO C.K. Oxalacetato Alanina CO2 CO2 ACETIL-CoA VIA GLICOLITICA • VIA GLICOLITICA AMINOACIDOS • AMINOACIDOS Fuente exógena (Almidón, Glucosa, fructosa, galactosa) Fuente endogéna (glucógeno) Por transaminación (alanina) Durante la Degradación (serina,triptofano) Origen y destinos metabólicos del Acetil-CoA PIRUVATO CO2 Biosíntesis 3-Hidroxi-3metil-glutarilCoA (HMG-CoA) Colesterol ACETIL-CoA Ciclo Krebs Cuerpos cetónicos CO2 Acidos grasos Degradación Aminoácidos cetogénicos Hidratos de Carbono Aminoácidos PIRUVATO ACETIL-CoA b-Oxidación de ácidos grasos Cuerpos cetónicos LIC. NUTRICIÓN QCA. BIOLÓGICA PROGRAMA ANALITICO Y/O DE EXAMEN Papel regulador del ATP Requerimiento de poder reductor en procesos de biosíntesis Regulación enzimática. Regulación del metabolismo- Puntos de control de las principales vías metabólicas: glicólisis, ciclo de Krebs, vía de las pentosas, gluconeogénesis, metabolismo del glucógeno y de lípidos Encrucijadas metabólicas-Conexiones claves: Glucosa-6-fosfato, Piruvato y Acetil-CoA Perfil metabólico de los órganos más importantes: hígado, músculo, tejido adiposo, cerebro. Homeostasis de la glucosa: Ciclo ayuno-alimentación, nutrición normal. Adaptaciones metabólicas al ayuno, ayuno prolongado, inanición y en el ejercicio. 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. Gluconeogénesis ----Precursores de Glucosa Lactato y Alanina de músculo Glucosa y fructosa Glicerol de tej.adip. y Aa glucogénicos de la dieta DIETA Glucógeno Vía Pentosas Glucosa-6-P Glucosa-6-fosfatasa Glucogenolisis V.Vía Glicolítica Glucosa en Sangre PIRUVATO Síntesis de Acidos grasos Acetil-CoA C. de Krebs Tejido Adiposo DIETA E s Lipidos hepaticos t e Acidos grasos r i f b-oxidación NADH, HMG-CoA Lipoproteínas Plasmáticas (VLDL) Acidos grasos (unidos Albúmina) llegan de la sangre FADH2 ACETIL-CoA Ayuno Colesterol Cuerpos cetónicos CO2 Ciclo Krebs ATP, H2O El hígado prefiere como combustible los cetoácidos derivados de la degradación de Aa antes que la glucosa Nucleótidos Hemoproteínas Proteinas hepáticas Aminoácidos Aminoácidos en el hígado DIETA Proteínas plasmáticas Proteínas tisulares Aminoácidos en sangre Aminoácidos DEGRADACION Proteínas C.CETONICOS NH3 Urea musculares Glucógeno PIRUVATO Glucosa en músculo CICLO KREBS Lipidos Acidos grasos Acetil-CoA ATP Glucosa (sanguínea) El nivel de glucosa en las células adiposas es el factor que determina la liberación de AG al plasma VLDL (Del hígado) Y QUILOM.(DIETA) Glucosa Glicerol-3-P Acidos grasos Acil-CoA TRIGLICERIDOS TEJIDOS Glicerol Acidos grasos EXTRAHEPATICOS Glicerol HIGADO Complejos ác. grasoalbúmina TRIACILGLICERIDOS Lipasas GLICEROL + AC. GRASOS HIGADO Gluconeogénesis HIGADO, MUSCULO, ETC NADH FADH2 Glicólisis Cadena Respiratoria ATP b-oxidación Acetil- CoA C.Krebs Actividad intensa Glucogeno Muscular y glucosa sanguinea Lactato Actividad ligera o reposo Combustibles: Acidos grasos Cuerpos cetonicos Glucosa en sangre ADP+Pi ATP -CICLO Glu-Ala Para sacar NH3 CO2 Combustible de reserva Fosfocreatina ATP Creatina Actividad intensa HÍGADO: -CICLO DE CORI Hígado (Ciclo de Cori) Glicólisis anaeróbica >>> C. Krebs Contracción muscular Glicólisis Para Actividad media ATP de fosfosrilación oxidativa AYUNO prolongado , DIABETES Cuerpos cetónicos CO2 Combustible único Glucosa ADP+Pi DIETA NORMAL ATP -Transporte electrogénico por la Na+ K+ ATPasa - Metabolismo celular Los AG no atraviesan la barrera hematoencefálica, circulan por sangre unidos a albúmina no sirven de combustible. En estado de reposo utiliza el 60% de la glucosa total consumida por el organismo. LOS NIVELES DE GLUCOSA EN SANGRE SON ESTABLES Glucemia en ayunas, sangre venosa (70-110 mg/dl) PERIODO POSPRANDIAL MAXIMA GLUCEMIA 2-3 h NIVEL NORMAL 30´- 1 h después Sistema regulatorio integrado por hormonas Asegura suministro de Glucosa permanente a los tejidos (SNC ppl/) PROCESOS HIPERGLUCEMIANTES PROCESOS HIPOGLUCEMIANTES Ingesta de H.de C Glucogenólisis Gluconeogénesis Ayuno Glucogenogénesis Glucolisis Conversión de glucosa en lípidos -Inhibe: Glucogenólisis, gluconeogénesis INSULINA Activa: Vías de Utilización de Glucosa, Glucogenogénesis, Lipogénesis, HIPOGLUCEMIANTE GLUT 4, Glucoquinasa GLUCAGON ADRENALINA GLUCOCORTICOIDES (CORTISOL) Inhibe : Glucogenogénesis HIPERGLUCEMIANTE Activa: Glucogenólisis, Gluconeogénesis HIPERGLUCEMIANTE Inhibe :Vías de Utilizac, Glucosa (tej. extrahepát.) HIPERGLUCEMIANTE Activa: Gluconeogénesis Estado Curso temporal POSPRANDIAL AYUNO 0 – 4 hs 4 – 12 hs Principales combustibles usados La mayoría de los tejidos utilizan GLUCOSA 12 hs – 16 días INSULINA captación glucosa por tejidos periféricos glucógeno,TG,sintesis proteínas CEREBRO:GLUCOSA GLUCAGON Y ADREN. MUSCULO HIGADO INANICION (a) Control Hormonal ACIDOS GRASOS CEREBRO:GLUCOSA y algunos C.CETÓNICOS MUSCULO: AC. GRASOS. y algunos C.CETONICOS Se estimula la rotura de glucogeno hepático y TG GLUCAGON Y ADREN. Hidrólisis TG y Cetogenesis CORTISOL Rotura de proteína muscular (aminoácidos p/gluconeogenesis CEREBRO:utiliza >C.CETONICOS < GLUCOSA INANICION (b) > 16 días MUSCULO: solo AC. GRASOS GLUCAGON Y ADREN. Estados de la homeostacia de la Glucosa BUENA NUTRICIÓN AYUNO TEMPRANO AYUNO AVANZADO Cuando se están consumiendo alimentos ricos en hidratos de carbono Durante una carrera de 100 m? Durante una maratón? Glucogenogénesis Lipogénesis Vía de las pentosas Glicólisis en hígado Glucogenolísis Glucogenolisis Lipólisis, beta-oxidación de ácidos grasos -Los Queácidos beneficios la utilización de ácidos grasostiene de número par no aportan grasos de número impar frente a los de carbonos para la gluconeogénesis número par de átomos de carbonos. -Los ácidos grasos de número impar producen Succinil-CoA que puede ingresar al C-K y luego aQue vitaminas son necesarias para que la Gluconeogénesis. puedan degradarse los últimos tres carbonos. -Biotina y Vitamina B12. -Hormonal: Adrenalina ó Glucagón Cuál ó cuales son los estímulos que puede recibir el tejido adiposo para activar la -Se libera clave Glicerol y Acidos grasos de cadena larga enzima para la lipólisis ¿Que productos se liberan a sangre y -El glicerol en hígado: Gluconeogénesis cual/cuales son su/sus destinos? ¿Enumere situaciones metabólicas: -Acidos grasos:óMúsculo y otros tejidos comoeste fuente fisiológicas patológicas que activen de energía proceso -Ayuno prolongado, diabetes no tratada a) Hígado: Organo encargado de mantener la glucemia, libera glucosa a sangre a)- ¿ Por qué se observan diferentes productos de b)Músculo: Utiliza la glucosa como fuente de degradación del glucógeno en los dos tejidos? energía b)- ¿ Cuál es la ventaja para el organismo en una -Mantener los“ataque niveles normales de estas glucosa situación de o huída” de tener rutasen específicas para la degradación del glucógeno? sangre -Disponer de fuente de energía para la contracción muscular Cuerpos Cetónicos en el Ayuno LEHNINGER, A.L., "Principios de Bioquímica", Ed. Omega, 4ª ed. (2008) Formación y exportación de Cuerpos Cetónicos desde el Hígado Diabetes no tratada Dieta estricta Ayuno Gluconeogénesis Ciclo de krebs Cetogénesis Acetoacetato y de D-3-Hidroxibutirato en sangre pH sanguíneo provoca ACIDOSIS ó CETOSIS El hígado es el principal tejido para la síntesis de novo de ácidos grasos. El consumo excesivo de sacarosa activa esta síntesis debido a que la ingesta energética de la dieta supera las necesidades del organismo. Estos ácidos grasos servirán para la síntesis de triglicéridos que serán transportados por las VLDL hacia tejido adiposo y tejido muscular. Explique el mecanismo por el cuál el excesivo consumo de sacarosa conduce a un aumento del depósito de grasas en tejido adiposo. REGULACION DE LA BIOSINTESIS de Ac. GRASOS Citrato Insulina Citrato liasa + + - Acetil-CoA Ac. Grasos de cadena larga Acetil-CoA carboxilasa Malonil-CoA Carnitina Aciltransferasa I (Degradación de Agrasos) - Palmitoil-CoA - Glucagón, Adrenalina Acidos grasos Carbohidratos GLICOLISIS Piruvato Acil-CoA SÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOS CITOSOL Piruvato Acil-CoA Acil-Carnitina b-oxidación Cuerpos cetónicos Acetil-CoA Acetil-CoA Cetogénesis Citrato MITOCONDRIA Citrato Oxalacetato BIBLIOGRAFÍA
