Bioquímica de la coordinación metabólica

1. COORDINACIÓN
METABÓLICA
CAP 23 MATHEWS

2. ESQUEMA DEL METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS

3. ESQUEMA DEL METABOLISMO DE LÍPIDOS

5. ESQUEMA DEL METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS

6. CUESTIONES A TRATAR
• LOS ÓRGANOS Y CÉLULAS:
• QUÉ COMBUSTIBLES UTILIZAN?
• QUÉ COMBUSTIBLES GENERAN?
• CÓMO INTERACTÚAN LOS ÓRGANOS
PARA MANTENER UN EQUILIBRIO
ENERGÉTICO ADECUADO?
• MECANISMOS MOLECULARES DE LA
TRANSDUCCIÓN DE SEÑAL
• FACTORES DE CRECIMIENTO
• HORMONAS
• FACTORES DE TRANSCRIPCIÓN
• RECEPTORES

7. • LAS CONCENTRACIONES DE
METABOLITOS CONSTITUYEN UN
MECANISMO DE CONTROL
INTRACELULAR IMPORTANTE.

8. INTERDEPENDENCIA DE LOS PRINCIPALES
ÓRGANOS
EN EL METABOLISMO DE LOS COMBUSTIBLES
RESERVAS:
• TRIACILGLICEROLES (TEJIDO
ADIPOSO)
• PROTEÍNAS (MÚSCULO)
• GLUCÓGENO (MÚSCULO E HÍGADO).
• LOS PRINCIPALES ÓRGANOS QUE
INTERVIENEN EN EL METABOLISMO DE
LOS COMBUSTIBLES PRESENTAN
DIFERENCIAS EN CUANTO A SUS
CONCENTRACIONES DE ENZIMAS
ESPECÍFICAS
• CADA ÓRGANO ESTÁ ESPECIALIZADO EN
EL ALMACENAMIENTO, USO Y
GENERACIÓN DE DISTINTOS
COMBUSTIBLES.

9. DIVISIÓN METABÓLICA DEL TRABAJO ENTRE
LOS PRINCIPALES ÓRGANOS
CEREBRO
• ES EL MÁS EXIGENTE DE LOS ÓRGANOS
• DEBE GENERAR ATP EN GRANDES
CANTIDADES PARA MANTENER LOS
POTENCIALES DE MEMBRANA QUE SON
ESENCIALES PARA LA TRANSMISIÓN DE
LOS IMPULSOS NERVIOSOS.
• EN CONDICIONES NORMALES UTILIZA
SÓLO GLUCOSA COMO COMBUSTIBLE
• 60% DEL CONSUMO DEL GLUCOSA DEL
HUMANO EN REPOSO
• MUY AEROBIO Y SU METABOLISMO
REQUIERE ALREDEDOR DEL 20% DEL
OXÍGENO TOTAL

10. … CEREBRO
• NO POSEE RESERVAS
• EL APORTE DE OXÍGENO Y DE GLUCOSA NO
PUEDE INTERRUMPIRSE, NI SIQUIERA POR UN
PERÍODO DE TIEMPO BREVE.
• DE LO CONTRARIO SE PRODUCE UNA LESIÓN
CEREBRAL IRREVERSIBLE.
• SIN EMBARGO, DURANTE UN PERÍODO DE
AYUNO, EL CEREBRO PUEDE ADAPTARSE AL
EMPLEO DE CUERPOS CETÓNICOS COMO
FUENTE DE COMBUSTIBLE

11. MÚSCULO
• PUEDE UTILIZAR DIVERSOS
COMBUSTIBLES:
• GLUCOSA
• ÁCIDOS GRASOS
• CUERPOS CETÓNICOS.
• EN EL MÚSCULO EN REPOSO:
• LOS ÁCIDOS GRASOS CONSTITUYEN
LA PRINCIPAL FUENTE DE ENERGÍA
• DURANTE EL EJERCICIO:
• LA FUENTE PRINCIPAL ES LA
GLUCOSA

12. … MÚSCULO
• AL INICIO DEL PERÍODO DE EJERCICIO: LA GLUCOSA PROCEDE DE LA MOVILIZACIÓN DE LAS
RESERVAS DE GLUCÓGENO DEL MÚSCULO.
• AL AGOTARSE LAS RESERVAS DE GLUCÓGENO, EL COMBUSTIBLE DOMINANTES SON LOS
ÁCIDOS GRASOS.
• EL MÚSCULO ESQUELÉTICO ALMACENA APROXIMADAMENTE 75% DEL GLUCÓGENO TOTAL
EN EL SER HUMANO, Y LA MAYOR PARTE DEL RESTANTE SE ALMACENA EN EL HÍGADO.
• LA GLUCOSA LIBERADA DEL GLUCÓGENO MUSCULAR NO PUEDE LIBERARSE POR LA CÉLULA
PARA SU USO POR OTROS TEJIDOS.
• EL MÚSCULO CARECE DE LA ENZIMA GLUCOSA-6-FOSFATASA, POR LO QUE LA GLUCOSA FOSFATO
DERIVADA DEL GLUCÓGENO NO PUEDE CONVERTIRSE EN GLUCOSA Y LIBERARSE POR LA CÉLULA.

13. CICLO DE CORI
• EL CICLO DE CORI ES LA
CIRCULACIÓN CÍCLICA DE LA
GLUCOSA, COMO COMBUSTIBLE
PARA LA ACTIVIDAD MUSCULAR, Y EL
LACTATO ENTRE EL MÚSCULO Y EL
HÍGADO

14. …MUSCULO
• OTRA FUENTE DE ENERGÍA FÁCILMENTE MOVILIZABLE ES SUS PROPIAS
PROTEÍNAS.
• SIN EMBARGO, LA DEGRADACIÓN PROTEICA SE REGULA DE MANERA QUE SE
REDUZCA AL MÍNIMO EL CATABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS, EXCEPTO EN LA
INANICIÓN.

15. CICLO DE CAHILL O CICLO GLUCOSA-
ALANINA
• OCURRE EN EL MÚSCULO CUANDO LOS AMINOÁCIDOS SE DEGRADAN
PARA SER COMBUSTIBLE, NORMALMENTE PROVENIENTES DEL
MÚSCULO MISMO CUANDO SE ESTÁ EN UN ESTADO DE INANICIÓN
• LOS GRUPOS AMINO SON RECOGIDOS COMO GLUTAMATO A TRAVÉS DE
UNA TRANSAMINACIÓN. EL GLUTAMATO ENTONCES ENTREGA SU
GRUPO Α-AMINO AL PIRUVATO, REACCIÓN MEDIADA POR LA ALANINA
AMINOTRANSFERASA.
• LA ALANINA FORMADA PASA A LA SANGRE Y DE AHÍ AL HÍGADO.
• EN LOS HEPATOCITOS, LA ALANINA AMINOTRANSFERASA PASA EL
GRUPO AMINO DE LA ALANINA AL Α-CETOGLUTARATO, FORMANDO
NUEVAMENTE PIRUVATO Y GLUTAMATO.
• AQUÍ EL GLUTAMATO PUEDE DESVIARSE AL CICLO DE LA UREA POR LA
GLUTAMATO DESHIDROGENASA, LIBERANDO AMONIO (NH+4).
• POR EL OTRO LADO EN EL HÍGADO, EL PIRUVATO A TRAVÉS DE LA
GLUCONEOGÉNESIS REFORMA GLUCOSA LA CUAL REGRESA POR LA
SANGRE HASTA EL MÚSCULO DONDE ESTA LISTA PARA ENTRAR A LA
GLUCOLISIS Y SERVIR DE COMBUSTIBLE, O BIEN, ALMACENARSE COMO
GLUCÓGENO MUSCULAR.

16. CORAZÓN
• SU METABOLISMO DIFIERE DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO EN TRES ASPECTOS:
• HAY POCA VARIACIÓN DEL TRABAJO REALIZADO
• ES UN TEJIDO COMPLETAMENTE AEROBIO, MIENTRAS QUE EL MÚSCULO ESQUELÉTICO PUEDE
FUNCIONAR DE FORMA ANAEROBIA DURANTE PERÍODOS LIMITADOS
• EL CORAZÓN CONTIENE UNAS RESERVAS ENERGÉTICAS ÍNFIMAS EN FORMA DE GLUCÓGENO O
LÍPIDOS,
• EL APORTE DE OXÍGENO Y DE COMBUSTIBLES PROCEDENTES DE LA SANGRE DEBE SER
CONTINUO PARA SATISFACER LAS DEMANDAS ENERGÉTICAS ILIMITADAS DEL CORAZÓN.
• UTILIZA DIVERSOS COMBUSTIBLES:
• PRINCIPALMENTE ÁCIDOS GRASOS
• TAMBIÉN GLUCOSA, LACTATO Y CUERPOS CETÓNICOS.

17. TEJIDO ADIPOSO
• EL TEJIDO ADIPOSO CONSTITUYE EL PRINCIPAL DEPÓSITO DE COMBUSTIBLE
DE UN ANIMAL.
• EL ADIPOCITO ESTÁ DISEÑADO PARA LA SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN CONTINUA
DE TRIACILGLICEROLES
• LA DEGRADACIÓN SE CONTROLA EN GRAN PARTE MEDIANTE LA ACTIVACIÓN
DE LA LIPASA SENSIBLE A LAS HORMONAS.

18. HÍGADO
• LA FUNCIÓN PRINCIPAL DEL HÍGADO ES LA SÍNTESIS DE
COMBUSTIBLES PARA SU USO POR OTROS ÓRGANOS.
• EL HÍGADO ES UNA LOCALIZACIÓN PRINCIPAL DE LA SÍNTESIS DE LOS
ÁCIDOS GRASOS.
• TAMBIÉN PRODUCE GLUCOSA, TANTO A PARTIR DE SUS PROPIAS
RESERVAS DE GLUCÓGENO COMO A PARTIR DE LA GLUCONEOGÉNESIS;
PARA ESTA ÚLTIMA UTILIZA EL LACTATO Y LA ALANINA PROCEDENTES DEL
MÚSCULO, EL GLICEROL DEL TEJIDO ADIPOSO Y LOS AMINOÁCIDOS QUE
NO SON NECESARIOS PARA LA SÍNTESIS PROTEICA.
• LOS CUERPOS CETÓNICOS TAMBIÉN SE FORMAN EN GRAN PARTE EN EL
HÍGADO

19. HÍGADO REGULA LA GLUCOSA
• UNA FUNCIÓN IMPORTANTE DEL HÍGADO ES LA DE AMORTIGUAR LAS
CONCENTRACIONES DE GLUCOSA EN SANGRE.
• ESTO MEDIANTE LA GLUCOKINASA
• ES CAPAZ DE RESPONDER A LAS CONCENTRACIONES ELEVADAS DE GLUCOSA EN
SANGRE MEDIANTE UN AUMENTO DE LA CAPTACIÓN Y FOSFORILACIÓN DE LA
GLUCOSA, QUE FINALMENTE DA LUGAR A SU DEPÓSITO EN FORMA DE GLUCÓGENO.
• ADEMÁS, HAY OTRA REGULACIÓN HORMONAL DE LA GLUCOSA . (INSULINA-
GLUCAGÓN)
• EL HÍGADO DETECTA TAMBIÉN EL ESTADO DE AYUNO Y AUMENTA LA SÍNTESIS Y LA
EXPORTACIÓN DE GLUCOSA CUANDO LAS CONCENTRACIONES DE GLUCOSA EN
SANGRE SON BAJAS.

20. COMBUSTIBLES UTILIZADOS POR EL HÍGADO
• PARA SATISFACER SUS NECESIDADES ENERGÉTICAS INTERNAS, EL HÍGADO
PUEDE UTILIZAR DIVERSOS TIPOS DE COMBUSTIBLE COMO:
• GLUCOSA
• ÁCIDOS GRASOS
• AMINOÁCIDOS.

21. SANGRE
• TODOS LOS ÓRGANOS QUE HEMOS CONSIDERADO ESTÁN CONECTADOS
MEDIANTE EL TORRENTE SANGUÍNEO
• TRANSPORTA LO QUE PARA UN ÓRGANO PUEDEN SER UN PRODUCTO DE
DESECHO PERO PARA OTRO ES UN COMBUSTIBLE
• LA SANGRE TRANSPORTA TAMBIÉN EL OXÍGENO DE LOS PULMONES A LOS
TEJIDOS, LO QUE PERMITE QUE SE PRODUZCAN LAS RUTAS OXIDATIVAS Y LA
POSTERIOR ELIMINACIÓN DE CO2
• LA RUTA MÁS IMPORTANTE ES LA GLUCÓLISIS QUE TIENE LUGAR EN EL
ERITROCITO.

24. REGULACIÓN HORMONAL DEL
METABOLISMO
DE LOS COMBUSTIBLES
• ES UNA IMPORTANCIA PRIMORDIAL
EL MANTENIMIENTO DE LAS
CONCENTRACIONES SANGUÍNEAS
DE GLUCOSA DENTRO DE UNOS
LÍMITES BASTANTE ESTRECHOS
• LAS CONCENTRACIONES
SANGUÍNEAS DE GLUCOSA VARÍAN
EN FUNCIÓN DEL ESTADO
NUTRICIONAL.

25. HORMONAS QUE REGULAN EL
METABOLISMO DE LOS COMBUSTIBLES
• INSULINA: QUE IMPULSA LA UTILIZACIÓN DE LA GLUCOSA POR PARTE DE LOS
TEJIDOS
• GLUCAGÓN Y ADRENALINA: QUE AUMENTAN LA CONCENTRACIÓN DE
GLUCOSA EN SANGRE.

26. INSULINA
• SINTETIZADA POR LA CÉLULAS ΒETA DEL
PÁNCREAS.
• ES SEGREGADA EN RESPUESTA A
CONCENTRACIONES ALTAS DE GLUCOSA
EN SANGRE.

27. FUNCIONES DE LA INSULINA
• CAPTACIÓN DE SUSTRATOS
COMBUSTIBLES EN ALGUNAS
CÉLULAS (GLUCOSA)
• ALMACENAMIENTO DE
COMBUSTIBLES (LÍPIDOS Y
GLUCÓGENO)
• BIOSÍNTESIS DE MACROMOLÉCULAS
(ÁCIDOSNUCLEICOS Y PROTEÍNAS).

28. … INSULINA
ACCIONES BIOQUÍMICAS ACCIONES FISIOLÓGICAS

29. GLUCAGÓN
• SE SINTETIZA EN LAS CÉLUAS A DEL PÁNCREAS
• SE LIBERA EN RESPUESTA A CONCENTRACIONES
BAJAS DE GLUCOSA EN SANGRE
• AUMENTA LAS CONCENTRACIONES DE AMP
CÍCLICO EN LAS CÉLULAS HEPÁTICAS
• LAS CASCADAS METABÓLICAS RESULTANTES
IMPULSAN LA GLUCOGENÓLISIS E INHIBEN LA
SÍNTESIS DE GLUCÓGENO.
• ADEMÁS, AL ACTIVAR LA HIDRÓLISIS DE LA
FRUCTOSA-2,6-BISFOSFATO EL CAMP INHIBE LA
GLUCÓLISIS Y ACTIVA LA GLUCONEOGÉNESIS.

30. GLUCAGÓN
ACCIONES BIOQUÍMICAS ACCIONES FISIOLÓGICAS

31. ADRENALINA
• LAS CATECOLAMINAS ADRENALINA Y NORADRENALINA, CUANDO SE LIBERAN
DE LAS TERMINACIONES NERVIOSAS PRESINÁPTICAS, ACTÚAN COMO
NEUROTRANSMISORES
• CUANDO SE LIBERAN POR LA MÉDULA SUPRARRENAL EN RESPUESTA A LAS
CONCENTRACIONES BAJAS DE GLUCOSA EN SANGRE, LA ADRENALINA
INTERACTÚA CON SISTEMAS DE SEGUNDOS MENSAJEROS EN MUCHOS
TEJIDOS, CON EFECTOS DIVERSOS.

32. ADRENALINA
ACCIONES BIOQUÍMICAS ACCIONES FISIOLÓGICAS

35. RESPUESTAS AL ESTRÉS
METABÓLICO

36. INANICIÓN
• LA RESERVA DE GLUCÓGENO SE
ACABA EN POCAS HORAS.
• ES FUNDAMENTAL PARA EL
CEREBRO MANTENER EL NIVEL DEL
GLUCOSA EN SANGRE, EL
ORGANISMO SE ADPTA UTILIZANDO
OTROS TIPOS DE COMBUSTIBLE.
• TG (TEJIDO ADIPOSO)
• PROTEÍNAS (MÚSCULO)

37. CETOGÉNESIS
• ES UN PROCESO METABÓLICO POR EL CUAL SE PRODUCEN LOS
CUERPOS CETÓNICOS COMO RESULTADO DEL CATABOLISMO DE
LOS ÁCIDOS GRASOS.
• LOS ÁCIDOS GRASOS SON ENZIMÁTICAMENTE DESCOMPUESTOS
EN LA Β-OXIDACIÓN PARA FORMAR ACETIL-COA.
• SI LA CANTIDAD DE ACETIL-COA GENERADA EN EL PROCESO DE
OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS ES SUPERIOR A LA
CAPACIDAD DE PROCESAMIENTO DEL CICLO DE KREBS, O SI LA
ACTIVIDAD EN ESTE PROCESO ES BAJA DADA LA POCA CANTIDAD
DE ELEMENTOS INTERMEDIOS COMO EL OXALOACETATO, EL
ACETIL-COA SE USA PARA LA BIOSÍNTESIS DE LOS CUERPOS
CETÓNICOS VÍA ACETIL-COA Y Β-HIDROXI-Β-METILGLUTARIL-COA
(HMG-COA).

38. CUERPOS CETÓNICOS

40. DIABETES
• EL ESTÍMULO HORMONAL PARA LA UTILIZACIÓN DE LA GLUCOSA, ES DECIR, LA
INSULINA, ES DEFICIENTE.
• LAS CONSECUENCIAS DEL DÉFICIT DE INSULINA SON COMPARABLES A LAS DE
LA INANICIÓN.
• LA GLUCOSA SE ENCUENTRA ELEVADA EN SANGRE PERO NO PUEDE ACCEDER
A LOS TEJIDOS.

41. • LA DIABETES MELLITUS PUEDE CONSIDERARSE REALMENTE UNA “INANICIÓN
EN MEDIO DE LA ABUNDANCIA”.
• EL FRACASO DE LA INSULINA PARA ACTUAR NORMALMENTE PRIVA A LAS
CÉLULAS DE NUTRIENTES Y PROMUEVE UNAS RESPUESTAS METABÓLICAS
SIMILARES A LAS DEL AYUNO
• LAS CÉLULAS HEPÁTICAS INTENTAN GENERAR MÁS GLUCOSA MEDIANTE LA
ESTIMULACIÓN DE LA GLUCONEOGÉNESIS.
• LA MAYOR PARTE DE LOS SUSTRATOS PROCEDEN DE LOS AMINOÁCIDOS, QUE
A SU VEZ PROCEDEN EN GRAN PARTE DE LA DEGRADACIÓN DE LAS
PROTEÍNAS MUSCULARES.
• LA GLUCOSA NO PUEDE REUTILIZARSE PARA VOLVER A SINTETIZAR
AMINOÁCIDOS O ÁCIDOS GRASOS, POR LO QUE LOS DIABÉTICOS PUEDEN
PERDER MUCHO PESO.