INTEGRACIÓN Y CONTROL DE LOS PROCESOS METABOLICOS Papel regulador del ATP.

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 E INTENSIDAD 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

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 ATPSE GENERA POR LA OXIDACIÓN DE COMBUSTIBLES Glucógeno Grasas Proteínas Acidos Nucleicos Purinas y Pirimidinas Aminoácidos Ácidos Grasos Glucosa-6-P NH3 Ciclo Urea Acetil-CoA CICLO DE KREBS + Vías que consumen energía (Biosíntesis) ATP - Procesos generadores de energía (Degradación)

10. NADH Y FADH2 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 [SUSTRATO] MODULADORES ALOSTERICOS MODIFICACION COVALENTE ACTIVIDAD (RÁPIDA) REGULACION DE ENZIMAS VELOCIDAD DE SÍNTESIS • TRANSCRIPCION • TRADUCCION VELOCIDAD DE DEGRADACIÓN LOS NIVELES DE ENZIMAS (LENTA) ESPECIALIZACIONES METABÓLICAS DE LOS ÓRGANOS CITOSOL COMPARTIMENTALIZACION MITOCONDRIA

14. INTEGRACION METABOLICA Citosol Glicólisis 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

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

17. Destinos de PIRUVATO y de ACETIL-CoA Otros monosacáridos Glucosa-6-fosfato Lactato PIRUVATO C.K. Alanina CO2 Oxalacetato CO2 Biosíntesis Acidos grasos ACETIL-CoA 3-Hidroxi-3metil-glutaril-CoA (HMG-CoA) Degradación Ciclo Krebs Aminoácidos cetogénicos Cuerpos cetónicos Colesterol CO2

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

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

21. Ciclo del acido citrico Metabolismo de los Ácidos Grasos en el HÍGADO Lipoproteínas plasmáticas Lípidos hepáticos Es ter i f DIETA Acidos grasos Acidos grasos libres en la sangre NADH, FADH2 b-oxidación Tejido Adiposo ACETIL-CoA HMG-CoA CO2 ATP + H2O Cuerpos cetónicos Colesterol Ayuno

22. Metabolismo de los Aminoácidos en el Hígado El hígado prefiere como combustible los cetoácidos derivados de la degradación de aac. antes que la glucosa Nucleótidos Hormonas Porfirinas Proteinas hepáticas Proteínas plasmáticas Proteínas tisulares Aminoácidos DIETA Aminoácidos en el hígado Aminoácidos en sangre Aminoácidos Proteínas musculares DEGRADACION NH3 Urea Glucógeno en el músculo PIRUVATO Glucosa CICLO KREBS ATP Acidos grasos Lipidos Acetil-CoA

23. Metabolismo en el Músculo Sin Glu-6-fosfatasa No hay gluconeogénesis Glucogeno muscular Actividad ligera o reposo Lactato Hígado Ciclo de Cori Glucosa en sangre Ácidos grasos Cuerpos cetónicos Combustible de reserva CO2 Fosfocreatina ATP Creatina Combustibles ADP+Pi ATP Actividad intensa (Carrera 100 mts) Maratón: (2hs)  ATP de AG Glucagón/insulina + AG de TA  ahorro de glucosa Contracción muscular - CICLO DE CORI - CICLO GLU-ALA Hígado Glicólisis anaeróbica >>> C. Krebs Para sacar NH3 Para Actividad media (1000 mts)  ATP de fosfosrilación oxidativa

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

25. Fuentes de energía en Cerebro 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 CO2 Cuerpos cetónicos 120g de Glu/día Glucosa ADP+Pi ATP Dieta normal Combustible - Transporte electrónico Por la Na+ K+ ATPasa - Metabolismo celular

26. PERFILES METABÓLICOS DE LOS ÓRGANOS MÁS IMPORTANTES

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

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

30. Utilización de combustibles en estado de nutrición

33. Cinética de combustibles en ayuno temprano

34. Glutaminólisis

38. Carreras de larga distancia Maratón Glucagón, A y NA glucemia  glucagón/ insulina AG + Glucógeno La oxidación de AG hace caer la combustión de azúcares en el ciclo de Krebs y la Fosforilación oxidativa, así se ahorra Glu Ciclo de Cori pH sanguíneo Carrera de 1000m : el ATP proviene de la fosforilación oxidativa E Glucólisis anaeróbica ATP almacenado Creatina fosfato Carreras de velocidad Corta distancia (10seg) 100m

39. LA OBTENCIÓN DE ATP POR: • Creatina- P es más lenta y se consume rápido. • La glicólisis aeróbica proporciona ATP más lentamente que la anaeróbica. • Del glucógeno muscular se obtiene lactato  ATP, proceso más lento que el de creatina- P. • Fosforilación oxidativa es más lenta que por la glicólisis.

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