2. PREGUNTAS DE CONTROL
1. ¿Qué es una hormona? Clasificación.
2. ¿Qué hormonas actúan a través de
receptores localizados en la superficie
celular y por qué?
Jameson, JL. Harrison´s Endocrinology. 3rd Edition.
McGraw-Hill Education. 2013. 560 p.
3. ¿Qué rol metabólico tiene la insulina?
Lo que sabemos…
Insulina
Del latín insula, isla
Islotes de
Langerhans
Control de la glucemia
Nelson DL, Cox MM. Lenhinger Principles of Biochemestry. 5th Edition. 2008. 1294 p.
4. Sumario
1. Perspectiva general del metabolismo
2. Metabolismo específico de tejidos
3. Integración y regulación hormonal del metabolismo
6. Perspectiva general del metabolismo
Reacciones químicas acopladas
Interrelación de vías metabólicas
Diferentes mecanismos de regulación
Procesos que garantizan la subsistencia celular.
Metabolismo
8. Perspectiva general del metabolismo
Trifosfato de adenosina (ATP)
Moneda de cambio
del organismo
Hall JE. Tratado de Fisiología Médica. 13ra Edición. Elsevier. 2016. 2924 p.
9. Perspectiva general del metabolismo
Principales rutas metabólicas
Rutas centrales Ciclo de Krebs o Ciclo del ácido cítrico
Cadena transportadora de electrones (CTE) + Fosforilación oxidativa
Carbohidratos Glucólisis
Síntesis y degradación del glucógeno
Fermentación láctica
Gluconeogénesis
Vía de las Pentosas Fosfato
Lípidos Síntesis y degradación (β-oxidación) de ácidos grasos
Síntesis y degradación (lipólisis) de triacilglicéridos
Síntesis y degradación de cuerpos cetónicos
Compuestos nitrogenados Síntesis y degradación de aminoácidos
Síntesis de nucleótidos
Ciclo de la urea
10. Metabolismo específico de tejidos
Hígado
Órgano central del metabolismo
Procesamiento y distribución de
nutrientes
Flexibilidad metabólica
Destinos de la Glucosa-6-P
Carbohidratos
11. Metabolismo específico de tejidos
Hígado
Síntesis proteica (la mayoría de las
proteías plasmáticas)
Síntesis de nucleótidos y porfirinas
Ciclo de la urea
Aminoácidos
12. Metabolismo específico de tejidos
Hígado
β-oxidación de ácidos grasos, AG
(combustible primario en el hígado)
Síntesis de colesterol y triacilglicéridos,
TAG (VLDL)
Síntesis de cuerpos cetónicos
13. Metabolismo específico de tejidos
Tejido adiposo blanco
Síntesis de TAG a partir de Glc y AG
(principal reserva energética)
Lipólisis por acción de TAG lipasa
β-oxidación de AG
Síntesis de AG (minoritaria)
Adipocito
Nelson DL, Cox MM. Lenhinger Principles of
Biochemestry. 5th Edition. 2008. 1294 p.
14. Metabolismo específico de tejidos
Acción de la proteína desacopladora
UCP1 (termogenina)
Tejido adiposo pardo o marrón
Termogénesis
15. Metabolismo específico de tejidos
Músculo esquelético
Especializado en producir ATP
No exporta glucosa
Metabolismo en función del grado
de actividad física
16. Metabolismo específico de tejidos
Músculo esquelético
Cooperación hígado-músculo
Ciclo de Cori
Ciclo de de la alanina
17. Músculo cardíaco
Metabolismo específico de tejidos
Actividad continua
Abundancia de mitocondrias
Metabolismo aeróbico permanente
Síntesis de ATP por fosforilación oxidativa
Prácticamente no tiene reservas energéticas
Cardiomiocito
18. Metabolismo específico de tejidos
Cerebro
Glucosa como único combustible
Metabolismo respiratorio muy activo
(20% del consumo total de O2)
Consume cuerpos cetónicos en ayuno
Generación de impulsos nerviosos
Neuronas
19. Metabolismo específico de tejidos
TABLA RESUMEN DEL PERFIL METABÓLICO DE LOS PRINCIPALES TEJIDOS DEL ORGANISMO
Tejido
Combustible
almacenado
Combustible primario
Combustibles
exportados
Hígado
Glucógeno
TAG
Aminoácidos, Glc, AG
AG, Glc, Cuerpos
cetónicos
Tejido adiposo TAG AG AG, glicerol
Músculo esquelético,
reposo
Glucógeno AG Ninguno
Músculo esquelético,
ejercicio
Ninguno Glc Lactato, alanina
Músculo cardíaco Ninguno AG Ninguno
Cerebro Ninguno Glc, Cuerpos cetónicos (ayuno) Ninguno
20. Preguntas de comprobación
1) ¿Por qué afirmamos que la molécula de ATP es la moneda de
cambio del metabolismo energético?
2) ¿ En qué nos basamos para designar al hígado como órgano
central del metabolismo de los mamíferos?
3) ¿Qué tejido especializado permite a algunos animales la
hibernación, y por qué?
Curiosidad Los eritrocitos carecen de mitocondrias y, por tanto, en todo
momento dependen por completo de la glucólisis anaeróbica y de
la vía de la pentosa fosfato.
21. Integración y regulación hormonal del metabolismo
Integración Regulación
COORDINACIÓN DE LAS
FUNCIONES
AJUSTE DE LA INTENSIDAD
RESPUESTA A CAMBIOS
SIMULTANEIDAD Y
EFICIENCIA
FUNCIONAMIENTO
JERARQUIZADO
VÍNCULO DE LAS VÍAS
METABÓLICAS
(COMUNICACIÓN
INTERCELULAR)
22. Integración y regulación hormonal del metabolismo
Vínculo entre las vías metabólicas
Metabolitos comunes o de encrucijada
Disponibilidad de cofactores (NAD/NADH)
Reguladores alostéricos (ATP/ADP+P)
Vínculos energéticos (Respiración celular)
Piruvato
Glc-6P
Acetil-CoA
Oxaloacetato
Cardellá Rosales L. Bioquímica humana,
Editorial Ciencias Médicas. 2007. 332p.
23. Integración y regulación hormonal del metabolismo
Mecanismos generales de regulación
Especialización metabólica
Compartimentalización
Regulación enzimática
Regulación hormonal
24. Integración y regulación hormonal del metabolismo
Alosterismo
x AMP
Modificación
covalente:
fosforilación
Regulación enzimática: actividad
de la glucógeno fosforilasa
25. Integración y regulación hormonal del metabolismo
Regulación enzimática: cantidad de enzima
Activación de factores de transcripción
Unión a regiones específicas del ADN
Represión o inducción de la expresión
del gen codificante
Disminución o incremento de la
concentración de enzima
26. Integración y regulación hormonal del metabolismo
Nelson DL, Cox MM. Lenhinger Principles of
Biochemestry. 5th Edition. 2008. 1294 p.
Transmisión de señales
Coordinación del metabolismo entre
órganos distantes
Optimización de reservas energéticas
Sistema neuroendocrino
27. Integración y regulación hormonal del metabolismo
Sistema jerárquico de
las señales
neurohormonales
28. Integración y regulación hormonal del metabolismo
Regulación hormonal
Moléculas biológicamente activas
Estructura química variada
Cantidades pequeñas → amplificación
Crecimiento, desarrollo, metabolismo
Hormonas
Koolman J., Roehm KH. Color Atlas of Biochemistry. 2nd Edition. Thieme. 2005. 476 p.
30. La insulina es una hormona anabólica por excelencia
Respuesta a una hiperglicemia
Efecto global: ↓ glucemia
↑↑ captación de Glc
↑ síntesis de glucógeno
↑ glucólisis
↑ síntesis de AG
↑ síntesis de TAG
↑ Pentosas fosfato
Acetil-CoA
NADPH
31. Integración y regulación hormonal del metabolismo
Glucagón, hormona
del hambre
Respuesta a una hipoglicemia
Producida por células α del páncreas
Provoca ↑ glucemia x 2 vías:
↑ glucogenólisis
↑ gluconeogénesis
↑ movilización de AG – Tejido adiposo
Hígado
32. Integración y regulación hormonal del metabolismo
Adrenalina, hormona del estrés
Reacción de lucha o huida
Liberada por la médula adrenal
Incrementa ritmo cardíaco y presión arterial
Efectos metabólicos:
Hígado: ↑ glucogenólisis, ↑ gluconeogénesis
Músculo: ↑ glucólisis, ↑ glucogenólisis
Tejido adiposo: ↑ movilización de AG
⊙ Glucagón
⨂ Insulina
33. Hormonas tiroideas: T3 y T4
Integración y regulación hormonal del metabolismo
Efectos
metabólicos
↑ Tasa metabólica basal
↑ Número de mitocondrias
↑ Respiración celular
↑ Termogénesis (interacción con UCP´s)
↑Gluconeogénesis y glucogenólisis
↑Lipólisis y degradación de colesterol
Fase activa
Fase
inactiva
Gardner DG, Shoback D. Greenspan Endocrinología Básica y Clínica. 9th Edition. McGraw-Hill. 2012. 897 p.
34. Integración y regulación hormonal del metabolismo
Prolactina
Producida por la adenohipófisis
Síntesis (lactogénesis) y secreción de leche
Efectos metabólicos:
Células lactotropas
↑ Síntesis de acetil-CoA carboxilasa
↑ Síntesis de lactosa-sintetasa
↑ Síntesis de aminoácidos y proteínas (caseína)
35. Hiperglucemia y cetoacidosis
El hambre en la abundancia
Adipocitos y músculo no incorporan Glc
(GLUT-4 sensible a insulina)
↑Lipólisis y ↑ Glucogenólisis
↑Gluconeogénesis
↑ Quilomicrones, VLDL
(riesgo aterosclerosis)
↑ ↑ Cetogénesis (↓ pH sanguíneo)
⊙ Glucagón
La diabetes es un defecto en la producción o acción de la insulina
36. Preguntas de comprobación
1)¿Qué mecanismos controlan la actividad enzimática?
2)¿Cómo se modifica el metabolismo glucídico del
hígado en presencia del glucagón?
3)Describa el ciclo hormonal de la insulina.
38. Conclusiones
El funcionamiento de los mamíferos como organismos pluricelulares requiere
de mecanismos de integración y regulación metabólicas que le permitan
adaptarse a los cambios frecuentes del ambiente. Estos mecanismos pueden
ser muy variados pero tienen en común que las enzimas son sus principales
efectores. La coordinación adecuada de las funciones metabólicas tienen como
fundamento la comunicación intercelular y el componente primario de esa
comunicación es el sistema neuroendocrino.
39. Bibliografía
Cardellá Rosales L. Bioquímica humana. Editorial Ciencias Médicas. La Habana. Cuba. 2007. 332 p.
Gardner DG, Shoback D. Greenspan Endocrinología Básica y Clínica. 9th Edition. McGraw-Hill. USA.
2012. 897 p.
Hall JE. Guyton y Hall Tratado de Fisiología Médica. 13ra Edición. Elsevier. 2016. 2924 p.
Jameson JL. Harrison´s Endocrinology. 3rd Edition. McGraw-Hill Education. USA. 2013. 560 p.
Koolman J., Roehm KH. Color Atlas of Biochemistry. 2nd Edition. Thieme. 2005. 476 p.
Nelson DL, Cox MM. Lenhinger Princiles of Biochemistry. Fifth Edition. W. H. Freeman and
Company. Nueva York. USA. 2008. 1294 p.
40. Orientación del seminario
Seleccionen una de las condiciones/enfermedades expuestas a continuación
y preparen una presentación de 10-15 diapositivas que incluya:
Adaptaciones o modificaciones fundamentales
Rutas metabólicas y enzimas implicadas
Metabolitos que ↑ o ↓ su concentración
Implicaciones para el organismo
Ayuno prolongado
Cáncer
Ejercicio físico
Obesidad
Embarazo
Déficit enzimático