Metabolismo Anabolismo Catabolismo Carbohidratos Lípidos Ácidos nucleicos Aminoácidos Proteínas Existen dos clases principales de rutas bioquímicas: Vias de las pentosas Glucolisis Gluconeogénesis Glucogénesis Glucogenólisis

1. Metabolismo
• Metabolismo
• Anabolismo
• Catabolismo
• Carbohidratos
• Lípidos
• Ácidos nucleicos
• Aminoácidos Proteínas

2. Metabolismo
El metabolismo, es el conjunto de reacciones químicas de un
ser vivo, es una actividad catalizadas por enzimas, coordinada y
dinámica.
 La mayoría de estas reacciones están organizadas en rutas.
 Cada ruta metabólica está formada por varias reacciones que se
producen secuencialmente.
 Generalmente el producto de una reacción es el sustrato de la
reacción siguiente.
 El metabolismo comienza después de la absorción de los
nutrientes tras el proceso de digestión a la que son sometidos los
alimentos.

3. Existen dos clases principales de rutas
bioquímicas:

4. Catabolismo
 Durante las rutas catabólicas se degradan moléculas grandes
y complejas a productos más pequeños y sencillos.
 Además provee la energía y componentes necesarios para
las reacciones anabólicas.
 También degradan moléculas pequeñas para formar
productos inorgánicos

5. Anabolismo
 En las rutas anabólicas o de biosíntesis, se sintetizan
moléculas complejas a partir de precursores más pequeños.
 Los bloques de construcción (a.a., azúcares y ác.grasos) se
incorporan en moléculas grandes.
 La biosíntesis aumenta el orden y la complejidad, por lo que
requiere un aporte de energía.
 Los procesos de biosíntesis utilizan metabolitos del
catabolismo.

6. Ciclo de
Krebs
Ac. grasos
Las rutas metabólicas pueden ser:
Lineales: Donde el producto de una reacción es el sustrato de la siguiente
Cíclicas: La secuencia forma un ciclo cerrado, por lo que se regeneran los
compuestos intermedios en cada vuelta del ciclo
Espiral: Un mismo conjunto de enzimas se usa en forma repetitiva para
alargar o acortar determinada molécula.
Cada tipo de ruta puede tener puntos de ramificación, donde entran o salen
metabolitos.

7. Funciones del metabolismo
 Obtener energía química (ATP) degradando nutrientes ricos
en energía.
 Sintetizar o degradar biomoléculas requeridas en funciones
celulares especializadas (hormonas, neurotransmisores, etc.)
 Fabricar los componentes celulares
 Polimerizar precursores monoméricos a proteínas, ácidos
nucleicos, polisacáridos, etc.

8. Metabolismo
de los
carbohidratos
• Glucólisis
• Gluconeogénesis
• Glucogénesis
• Glucogenólisis
• Vía de las pentosas

9. Digestión de los carbohidratos
 Los carbohidratos que se ingieran en la dieta en su
mayoría son polisacáridos:
 Almidón
 En menor grado son disacáridos y monosacáridos:
o Lactosa
o Fructosa

10.  A excepción de los monosacáridos, el resto de los polisacáridos deben
ser hidrolizados por las diferentes enzimas del tracto GI.
 La saliva humedece y lubrica el bolo alimenticio, contiene amilasa salival
(ptialina pH6.8), que hidroliza diversos tipos de polisacáridos (5%).
 La amilasa salival convierten del 30-40% de los almidones en maltosa.
 En el intestino delgado el jugo pancreático contiene amilasa pancreática
que rompe los enlace α1-4. (pag. 8)
 Los enterocitos del intestino contienen: lactasa, sacarasa, maltasa, que
descompone los disacáridos en monosacáridos.
 Los monomeros y una pequeña fracción de disacáridos pueden
atravesar la pared intestinal y llegar torrente sanguíneo e ingresar a las
células para ser utilizados en diferentes funciones.
Digestión de los carbohidratos

11. Enzimas que participan
Los monosacáridos son transportados desde el intestino hacia el torrente
sanguíneo a través de:
SGLT: transportadores de glucosa dependiente de sodio
GLUT: transportadores de glucosa
Monosacaridos

12. Los SGLT se localizan en la
membrana luminal de células
encargadas de la absorción y
reabsorción de nutrientes.
Estas proteínas de transporte
aprovechan la entrada de Na+ (a
favor de un gradiente de
concentración mantenido por la
bomba Na + /K +) del medio
extracelular hacia el medio
Intracelular, por lo que sirve de
cotransporte para el ingreso de
glucosa en contra del gradiente de
concentración, al interior de la célula.
Transportadores de glucosa
dependiente de sodio
10 mEq Na+
160 mEq Na+
Difusión facilitada Glu
Disacaridasas

13. Transportadores de
glucosa
Las proteínas facilitadoras del
transporte de glucosa o GLUT,
permiten el paso de glucosa a la
célula a favor de un gradiente de
concentración.
Existen 13 tipos, que se encuentra
presentan en las células de los
diferentes órganos.

14. Isoformas Monosacáridos que
transporta
Localización
GLUT-1 Glucosa y Galactosa Eritrocito, barreras hematoencefálica, placentaria y de
la retina, astrocito, nefrona
GLUT-2 Glucosa, Fructosa y
Galactosa
Células B pancreáticas, hígado, intestino delgado,
nefrona proximal
GLUT-3 Glucosa y Galactosa Cerebro, placenta, hígado, riñón y corazón
GLUT-4 Glucosa Músculo esquelético y cardíaco, tejido adiposo.
GLUT-5 Fructosa Yeyuno, espermatozoides, riñón, células de la
microglía
GLUT-6 Glucosa Cerebro, bazo y leucocitos
GLUT-7 Glucosa y fructosa intestino delgado, colon, testículo, próstata
GLUT -8 Glucosa Testículos y placenta
GLUT-9 Glucosa Riñón e Hígado
GLUT-10 Glucosa Hígado y Páncreas
GLUT-11 Glucosa Musculo esquelético y corazón
GLUT-12 Glucosa Musculo esquelético, tejido adiposo e intestino
delgado
GLUT-13 Glucosa Cerebro
Transportadores de
glucosa

15. Metabolismo
 El hígado es el órgano esencial en el mantenimiento de la glucemia.
 Mediante un proceso que implica reducir la disponibilidad de la glucosa en
sangre (almacenándola) o aumentando su disponibilidad (degradando las
reservas)
 La regulación de la captación periférica y producción hepática de la glucosa
esta sujeta al efecto hormonal de la insulina y el glucagón.
 Cuando los niveles de glucosa son altos, el páncreas libera insulina
promoviendo la utilización y almacenamiento de glucosa en el hígado.
 Cuando los niveles son bajos el páncreas disminuye la liberación de insulina
y aumenta liberación de glucagón, promoviendo la utilización de la glucosa
hepática.

16.  Como resultado de la absorción intestinal la glucosa, llega al hígado por la
vena porta.
 La glucosa es fosforilada por la glucoquinasa
 La glucosa se metaboliza en el hígado sólo si llega en cierta cantidad
 De lo contrario atraviesa los sinusoides hepáticos y se vierte a la
circulación sistémica para la utilización en los demás tejidos.
Metabolismo

17. Metabolismo

18. Regulación del metabolismo

19.  Glucolisis: Se produce después del consumo de
alimentos cuando la concentración de glucosa es
alta.
↑ Glucosa → 2 Piruvato + 2 NAHD + 2 ATP
 Glucogénesis: Síntesis de glucógeno a partir de
glucosa.
↑ Glucosa → ↑Glucógeno
**NADPH = Nicotinamida Adenina Dinucleótido Fosfato + H

20.  Gluconeogénesis: Formación de nueva glucosa
a partir de precursores con dos o tres carbonos, que
no son glúcidos (carbohidratos).
Piruvato, a.a., lactato, → ↑ Glucosa
 Glucogenólisis: Es la vía por la cual se degrada
glucógeno para la obtención de glucosa de una
forma rápida.
↓ Glucógeno → ↑ Glucosa

21.  Vía de la pentosa: Se presenta cuando se requiere
NADPH y/o nucleótidos.
Glucosa 6-fosfato → Ribulosa 6-fosfato → ↑NADPH + nucleótidos
**NADPH = Nicotinamida Adenina Dinucleótido Fosfato + H

22. ¿Como se mantiene los niveles normales de glucosa después de
horas de las alimentación?
•Después de la ingesta del alimento, ↑ la
glucosa, esto provoca la liberación de insulina,
que permite que los niveles de glucosa lleguen
a un nivel normal.
•Si el individuo no se vuelve a alimentar los
niveles de glucosa se van a mantener estables
dentro de los limites normales.
•Atreves de dos rutas:
•Glucogenólisis: El glucógeno muscular y
hepático se degradan, produciendo glucosa,
cuando el glucógeno hepático disminuye a un
punto critico, existe una segunda vía.
•Gluconeogénesis: Durante el ayuno esta vía
es activa, sin embargo la liberación de insulina
después de la ingesta de comida inhibe la
gluconeogénesis.
Liberación de insulina

23. Glucemia Asociación Americana
de Endocrinólogos
Clínicos (AACE)
Asociación Americana
de Diabetes (ADA)
Ayunas 110 mg/dL 70-130 mg/dL
Postprandial < 140 mg/dL < 180 mg/dL
Hb-A1c < 6.5% < 7%
Glucosa en sangre

24. Glucolisis
Degradación de glucosa

25. Glucolisis
 La glucólisis es una secuencia de diez reacciones
catalizadas por enzimas, con las que la glucosa se
convierte en 2 moléculas de piruvato (ácido de 3C).
 Se acompaña de la conversión neta de dos moléculas de
ADP en dos moléculas de ATP y la producción de dos
moléculas de NADH.

26.  Se puede dividir en dos etapas: la etapa de hexosa y la etapa de
triosa.
Así, la glicólisis tiene un rendimiento neto de dos moléculas de ATP
por molécula de glucosa.
Glucolisis
Sin embargo, la ganancia neta de energía en la glicólisis se debe
principalmente a la producción de NADH

27. 1
2
3
5
6
7
8
9
10
Ganancia neta
• 4 ATP – 2 ATP= 2 ATP
• 2 NADH
• 2 Piruvato
1 El grupo fosforilo del ATP se transfiere al átomo de oxígeno en el C-6
de la glucosa
2 Conversión de glucosa 6-fosfato (una aldosa) en fructosa 6-fosfato
(una cetosa)
3 Transferencia de un grupo fosforilo, de ATP al grupo hidroxilo de C-1
en la fructosa 6-fosfato
4 Ruptura de la hexosa en dos se fosfato triosas: Gliceraldehído 3-
fosfato (C4-C6) y Dihidroxiacetona fosfato (C1 - C3).
5 La dihidroxiacetona fosfato, se convierte en glicaraldehído 3-fosfato
(de cetosa a aldosa)
4
6 Oxidación del gliceraldehído 3-fosfato y reducción del NAD a
NADH.
7 Transferencia de grupo fosforilo, del 1,3-bifosfoglicerato, rico en
energía, al ADP, generando ATP y 3-fosfoglicerato.
8 Transferencia de un grupo fosforilo del 3-fosfoglicerato
una parte a otra en la molécula para formar 2-fosfoglicerato
9 El 2-fosfoglicerato se deshidrata para formar fosfoenolpiruvato.
10 Transferencia del grupo fosforilo del fosfoenolpiruvato al ADP

28. Función de piruvato
El metabolismo posterior del piruvato suele tomar una de cuatro rutas:
1. El piruvato se convierte en acetil-CoA por la piruvato deshidrogenasa.
La acetil-CoA se puede usar en varias rutas metabólicas: se oxida totalmente a CO2
en el ciclo del ácido cítrico o de Krebs (en presencia de oxígeno).
2. El piruvato se puede carboxilar y producir oxalacetato.
El oxalacetato es uno de los compuestos intermedios en el ciclo de Krebs, y en la
síntesis de la glucosa (gluconeogénesis)
3. En algunas especies (levaduras), se puede reducir piruvato para formar
etanol, bajo condiciones anaeróbicas.
4. En algunas especies el piruvato se puede reducir a lactato.
El lactato se puede transportar a células que lo regresan a piruvato para su entrada
en alguna de las demás rutas (anaeróbica – ciclo de cori)
Glucolisis

29. a) El piruvato se oxida y forma el grupo
acetilo de la acetil-CoA, que puede
entrar al ciclo del ácido cítrico para
seguir oxidándose (aeróbico).
b) El piruvato se puede convertir en
oxalacetato, que puede ser un
precursor en la gluconeogénesis.
c)Ciertos microorganismos fermentan la
glucosa para formar etanol
(anaeróbico).
d) El piruvato forma lactato, en
músculos que se ejercitan con vigor, en
los glóbulos rojos. El piruvato entra a
otras rutas anabólicas.

30. Ciclo de Krebs

31. Gluconeogénesis
Formación de glucosa

32. Gluconeogénesis
 Formación de nueva glucosa
 Es la ruta principal en la síntesis de glucosa a partir
de precursores con dos o tres carbonos, que no
son carbohidratos.
 Bajo condiciones de ayuno prolongado, la
gluconeogénesis suministra casi toda la glucosa al
organismo.
 Aporta energía a tejidos nobles, como el tejido
nervioso (cerebro).

33.  Todos los organismos tienen una ruta de biosíntesis de
glucosa, o gluconeogénesis.
 Generalmente la glucosa se almacena en forma de
glucógeno en animales, y como almidón en las plantas.
 En condiciones normales glucógeno y el almidón se pueden
degradar intracelularmente para liberar monómeros de glucosa.
Sin embargo NO siempre hay disponible la glucosa de
fuentes externas o de reservas intracelulares.
 Los grandes mamíferos que no han comido durante 16 a 24
horas han agotado sus reservas de glucógeno en el hígado.
 Ciertos tejidos, en especial de hígado y riñones, pueden
sintetizar glucosa a partir de precursores simples, como
lactato.

34.  Durante el ejercicio, los músculos convierten a la
glucosa en piruvato y lactato, que van al hígado y son
convertidos en glucosa.
Lo más conveniente es considerar que el piruvato es el punto inicial para
la síntesis de glucosa, donde muchos de los compuestos intermedios y de
las enzimas son idénticos.

35.  La síntesis de una molécula de glucosa a partir de
dos de piruvato requiere cuatro moléculas de ATP y
dos de GTP (en animales), así como dos moléculas
de NADH.
 La ecuación neta para la gluconeogénesis es

36. Enolasa
Fosfoglicerato mutasa
Fosfoglicerato quinasa
Gliceraldehído fosfato
deshidrogenasa
Aldosa
Fructosa 1,6-
bifosfato
Fosfos-
fructoquinasa-1
Fosfohexosa isomerasa
Hexoquinasa Glucosa 6-fosfatasa
Triosa fosfato
isomerasa
Triosa fosfato
isomerasa
Fosfoenolpiruvato
carboxinasa
Piruvato
carboxinasa
Piruvato
cinasa
Sus reacciones son muy
parecidas a las de la vía de la
glucolisis, en ocasiones se ha
llegado a considerar la vía
inversa de la glucolisis, sin
embargo:
 Existen tres reacciones
metabólicamente irreversibles de
la glucólisis.
 Esas reacciones son catalizadas
por diferentes enzimas.
1

37. Consumo de energía
Gluconeogénesis se consumen 6 ATP
(4ATP Y 2GTP) y 2 NADH
x 2
x 2
2 x
2 x
2 x
x 22 x
La síntesis de la glucosa requiere
energía, y su degradación
libera energía.
1
2
1
Enolasa
2
3
Fosfoglicerato mutasa
Fosfoglicerato cinasa
4
5
Gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa6
7
Triosa fosfato isomerasa
8
8
9

38.  Durante el ayuno la liberación prolongada de glucagón en el páncreas
↗ cAMP intracelular, que da lugar a una mayor transcripción del gen
PEPCK en el hígado, y mayor síntesis de PEPCK (fosfoenolpiruvato
carboxicinasa).
 El aumento de esta provoca una mayor conversión de oxalacetato en
fosfosenolpiruvato.
** La insulina, por su parte inhibe la
transcripción del gen, reduciendo la
rapidez de síntesis de PEPCK.
La glucosa 6-fosfatasa sólo se encuentra
en células del hígado, riñones e intestino
delgado, así que sólo esos tejidos pueden
sintetizar glucosa libre.
Regulación

39.  Los sustratos principales para la síntesis de la glucosa 6-fosfato
son el piruvato.
En los mamíferos:
 Lactato
 Aminoácidos
 Alanina: Después de su conversión en piruvato.
 Glicerina, después de su conversión a dihidroxiacetona fosfato.
Bacterias, protistas, hongos, plantas
 La acetil-CoA se convierte en oxaloacetato en el ciclo del
glioxilato.
Precursores de la
gluconeogénesis

40.  Los aminoácidos no entran directamente a la vía gluconeogénica,
primero deben convertirse en intermediarios del ciclo de Krebs y
posteriormente en la gluconeogénesis.
Aminoácidos Glucogénicos
**Estos aminoácidos proviene de la degradación de proteínas estructurales del músculo
principalmente, una vez que están en forma de aminoácidos entran a la circulación y llega
al hígado, para posteriormente integrarse al ciclo de Krebs.

41. Glucogénesis
Formación de glucógeno

42. La glucosa en los animales se almacena en forma de
glucógeno.
La mayor parte del glucógeno en los vertebrados se
encuentra en las células musculares y hepáticas.
Las enzimas necesarias para degradar el glucógeno
también se encuentran en las células musculares y
hepáticas.
Glucógeno
** La síntesis y la degradación
del glucógeno son principalmente una
forma de almacenar glucosa 6-fosfato
hasta que la célula la necesite.

43. Glucogénesis
 La glucogénesis es la ruta metabólica (anabólica) por la que
se sintetiza glucógeno a partir de un precursor más simple,
la glucosa-6-fosfato.
 Se lleva a cabo principalmente en el hígado, y en menor
medida en el músculo.

44. La glucogénesis es estimulada por la insulina, secretada por las
células β pancreáticas y es inhibida por el glucagón, secretado por
las células α pancreáticas, este ultimo estimula la ruta catabólica
llamada glucogenólisis.

45.  Se requieren tres reacciones separadas, catalizadas por
enzimas, para incorporar una molécula de glucosa 6-fosfato al
glucógeno.
Síntesis del glucógeno
La fosfosglucomutasa transfiere el fosfato del
C-6 al C1.
Un grupo UMP del UTP se transfiere al fosfato que
está en el C-1 formando un UDP, con liberación de
pirofosfato.

46. Síntesis del glucógeno
Se libera un pirofosfato del UTP, que es un
equivalente del ATP.
La síntesis de glucógeno es una reacción de
polimerización (agregación de glucosa). La
glucógeno sintasa, cataliza el alargamiento del
glucógeno.
Cada glucógeno contiene al menos
50 000 residuos de glucosa

47. La amilo-(1,4 → 1,6)-transglucosilasa, cataliza la formación de
ramas en el glucógeno, por eso a esta enzima se le llama también
enzima ramificadora
** Estas ramas forman muchos sitios para adicionar o eliminar residuos de glucosa, y
así contribuyen a la rapidez con que se puede sintetizar o degradar el glucógeno.

48. Glucogenólisis
Degradación de glucógeno

49. Glucogenólisis
 Los residuos de glucosa en el glucógeno son
liberados o movilizados por acción de enzimas
llamadas polisacárido fosforilasas.
 Estas enzimas catalizan la eliminación sucesiva de
residuos de glucosa de los extremos del glucógeno,
siempre que los monómeros estén unidos por
enlaces a-(1 → 4).

50.  Las polisacárido fosforilasas catalizan una reacción de
fosforólisis donde la ruptura de un enlace produce ésteres de
fosfato, por lo que el primer producto de la descomposición del
polisacárido es glucosa 1-fosfato, y no glucosa libre.
Reacción
La glucosa 1-fosfato, que se convierte
rápidamente en glucosa 6-fosfato, gracias
a la fosfosglucomutasa.

51.  El producto de la degradación del glucógeno es glucosa 1-fosfato, que
se convierte rápidamente en glucosa 6-fosfato.
La glucógeno fosforilasa no
consume ATP.
La glucógeno fosforilasa se detiene a cuatro residuos de
glucosa de un punto de ramificación.
 La dextrina límite puede seguir
La glucanotransferasa cataliza la reubicación de una
cadena de tres residuos de glucosa, desde una rama
hasta un extremo libre con hidroxilo 4.

52.  El glucógeno es un almacén de glucosa para cuando es
necesaria (ayuno o en casos de “huida”).
 En los músculos, el glucógeno proporciona combustible para la
contracción muscular.
 En el hígado el glucógeno se convierte en glucosa que sale de
las células hepáticas y entra al torrente sanguíneo para su
transporte a otros tejidos donde se requiera.
 Tanto la movilización como la síntesis de glucógeno están
reguladas por hormonas. Las principales hormonas que
controlan el metabolismo del glucógeno en los mamíferos
son:
 Insulina
 Glucagón
 Epinefrina (adrenalina)
Regulación

53.  Insulina: Proteína sintetizada por las células β del páncreas, se secreta
cuando aumenta la concentración de la glucosa en la sangre.
Diabetes tipo 1: las células beta producen poca o
ninguna insulina. Sin la insulina suficiente, la glucosa
se acumula en la sangre en lugar de entrar en las
células.
Insulino dependientes
Diabetes tipo 2: los adipocitos, hepatocitos y células
musculares no responden de manera correcta a
insulina, provocando un aumento de glucosa en
sangre.
Resistencia a la insulina.
Insulina: aumenta la tasa de transporte de glucosa a
los músculos y tejido adiposo a través del transportador
GLUT 4, y estimula la síntesis de glucógeno en el
hígado.

54. Tratamiento farmacológico y
sus mecanismo de acción.
 Sulfonilureas: Estimulan la secreción de insulina por parte de las
células beta pancreáticas.
 Primera generación (tolbutamida, acetohexamida, clorpropamida)
 Segunda generación (glibenclamida, glipicida, gliquidona y gliclacida).
 Biguanidas: Reduce la producción hepática de glucosa (disminuye la
gluconeogénesis y la glucogenólisis). Aumenta la actividad del GLUT-4.
 Metformina

55.  Inhibidores de las alfa-glucoxidasas intestinales: Las alfa-
glucosidasas son enzimas encargadas de la degradación de los
carbohidratos hasta monosacáridos, si se inhibe se inhibe la absorción de
los sacaridos.
 Rosiglitazona
 Insulina exogena: Insulinas humanas biosintéticas, que se obtienen
mediante técnicas de recombinación genética.

56.  Glucagón: Es una hormona de 29 a.a., que la segregan las células α
del páncreas como respuesta a baja concentración de glucosa en la
sangre.
 El glucagón estimula la degradación del glucógeno, y son las células
hepáticas las que presentan una alta cantidad de receptores de
glucagón.

57.  Las glándulas suprarrenales liberan epinefrina y norepinefrina, como
respuesta a señales de respuesta a pelear o huir.
 La epinefrina estimula la descomposición de glucógeno en glucosa 1-
fosfato que se convierte en glucosa 6-fosfato.
 La epinefrina se une a receptores α o β-adrenérgicos esta unión activa la
ruta de señalización de segundos mensajeros.
Inhibe los
receptores
de insulina

58.  La epinefrina dispara una respuesta a una necesidad
repentina de energía, en tanto que el glucagón y la
insulina actúan durante mayores periodos para
mantener una concentración constante de glucosa en
la sangre.

59. Vías de las
pentosas

60. Vías de las pentosas-P
La ruta de las pentosas fosfato, se presenta cuando
se requieren cantidades importantes NADPH y de
nucleótidos, y permite a las células convertir la
glucosa-6-fosfato en:
 Ribosa-5-fosfato (utilizada en la síntesis de ARN y ADN)
 Ribulosa 5-fosfato
 Xilulosa 5-fosfato
 NADPH
La ruta completa tiene dos etapas:
 Oxidante
 No oxidante
Las células en división rápida requieren tanto
ribosa 5-fosfato y NADPH.

61. Oxidante: Se produce NADPH cuando se convierte la
glucosa 6-fosfato en ribulosa 5-fosfato.
**La glucosa 6-fosfato deshidrogenasa es inhibida
de manera alostérica por el NADPH.

62. No oxidante: Usa la pentosa fosfato formada en la etapa oxidante y la
proporciona a la ruta de la glucólisis. La ribulosa 5-fosfato se convierte en