2. ¿ QUE ES METABOLISMO?
• El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que tienen
lugar en las células del cuerpo para convertir los alimentos en
energía. Nuestro cuerpo necesita esta energía para todo lo que
hacemos, desde movernos hasta pensar o crecer.
3. • Hay unas proteínas específicas en el cuerpo que controlan las
reacciones químicas del metabolismo. Miles de reacciones
metabólicas ocurren al mismo tiempo, todas ellas reguladas por el
cuerpo, para que nuestras células se mantengan sanas y funcionen
bien.
4. ¿Cómo actúa el metabolismo?.
Después de ingerir alimentos, nuestro sistema digestivo utiliza enzimas para:
• degradar (descomponer) las proteínas en aminoácidos
• convertir las grasas en ácidos grasos
• transformar los hidratos de carbono en azúcares simples (por ejemplo, glucosa)
El cuerpo puede utilizar el azúcar, los aminoácidos y los ácidos grasos como fuentes
de energía cuando lo necesita.
Estos compuestos son absorbidos por la sangre, que los transporta a las células.
5. Después de que entren en las células, otras enzimas actúan para
acelerar o regular las reacciones químicas encargadas de
"metabolizar” estos compuestos.
Durante estos procesos, la energía de estos compuestos se puede
liberar para que el cuerpo la utilice o bien almacenarse en los
tejidos corporales, sobre todo en el hígado, en los músculos y en la
grasa corporal.
• El metabolismo es una especie de malabarismo en el que suceden
simultáneamente dos clases de actividades:
• construcción de tejidos corporales y reservas de energía (llamado
anabolismo)
• descomposición de tejidos corporales y de reservas de energía con
el fin de obtener más combustible para las funciones corporales
(llamado catabolismo)
6. Anabolismo y catabolismo.
Anabolismo y catabolismo son las partes en las que se divide el
metabolismo.
El anabolismo es una reacción de síntesis donde se consume
energía.
El catabolismo es una reacción de descomposición donde se
libera energía.
Aunque son dos procesos distintos, funcionan de manera
coordinada.
7. ¿Qué es catabolismo?.
• El catabolismo es el proceso de degradación de nutrientes
complejos en sustancias simples para la obtención de energía para
el organismo.
• Este término proviene del griego katos (“hacia abajo”) y ballein
(“lanzar”), ya que va desde lo más complejo y de mayor tamaño,
hacia lo más simple y más pequeño.
• Requiere un pequeño aporte energético de parte del organismo
pero se libera energía química que el organismo almacena en
forma de ATP (Adenosín Trifosfato) para emplear en otros procesos
inmediatos.
8. Funciones del catabolismo
• Descomponer los alimento orgánicos.
• Sacar energía química de alimento
descompuestos para ser utilizada por el
cuerpo.
• Nutre el cuerpo utilizando tejidos cuando hay
insuficiencia de alimentos.
9. Etapas del catabolismo.
• Las grandes moléculas orgánicas, como las proteínas, polisacáridos
o lípidos, son degradadas a aminoácidos, monosacáridos y ácidos
grasos, respectivamente.
• Las moléculas pequeñas son llevadas a las células y se transforman
en moléculas aún más simples, liberando energía durante el
proceso.
• Finalmente, se oxidan las coenzimas en la cadena transportadora
de electrones.
10. Anabolismo.
• El anabolismo es una de las dos partes en las que se divide el metabolismo, que
también es conocido con el nombre de biosíntesis.
• El anabolismo es una reacción química constructiva donde se sintetizan
moléculas complejas a partir de otras más simples que pueden ser orgánicas o
inorgánicas. Así las moléculas pueden crecer y renovarse, o ser almacenadas
como reservas de energía.
• Este proceso metabólico de construcción,donde se consume energía para
obtener moléculas grandes a partir de otras más pequeñas, es posible gracias al
aporte de energía del adenosín trifosfato (ATP).
• En estas reacciones, los compuestos más oxidados se reducen. A través del
anabolismo, los seres vivos pueden formar proteínas a partir de aminoácidos y
así mantener los tejidos corporales.
11. Funciones del anabolismo.
• Aumentar la masa muscular.
• Formar los componentes y tejidos celulares del
crecimiento.
• Almacenar energía.
12. Etapas del anabolismo.
• En la primera etapa se producen precursores, como los
aminoácidos, monosacáridos y otros.
• Luego, los precursores se activan, utilizando energía del adenosín
trifosfato (ATP).
• En la tercera etapa, se producen moléculas más complejas, como
las proteínas, polisacáridos, lípidos y ácidos nucleicos.
15. • La glucólisis o glicólisis es la principal ruta de catabolismo de
glucosa
• cuyo objetivo final consiste en la obtención de energía en forma
de ATP y poder reductor en forma de NADH, a partir de este
carbohidrato.
• consiste en la oxidación completa de dicho monosacárido y, por sí
sola, representa una vía anaeróbica para la obtención de energía.
16. • Esta ruta, dilucidada por completo en la década de 1930 por
Gustav Embden y Otto Meyerhof mientras estudiaban el consumo
de glucosa en las células del músculo esquelético
17. • Se trata de una de las principales rutas metabólicas, pues ocurre,
con sus diferencias, en todos los organismos vivos que existen
• unicelulares o multicelulares, procariotas o eucariotas
• se piensa que es una cadena de reacciones muy conservada
evolutivamente en la naturaleza.
18. • la glucólisis consiste en la oxidación de la glucosa, de 6 átomos de
carbono, hasta piruvato, que tiene tres átomos de carbono; con la
concomitante producción de ATP y NADH, útiles para las células
desde el punto de vista metabólico y sintético.
20. • Dato curioso existen algunos organismos y tipos
de células que dependen exclusivamente de esta
ruta para subsistir.
21. Como se compone……
Se compone de 2 faces
- Una fase que requiere energía
En esta fase la molécula inicial de glucosa se reordena y se le añaden 2
grupos de fosfatos
-fase que libera la energía
n esta fase, cada azúcar de tres carbonos se convierte en otra molécula
de tres carbonos, piruvato , mediante una serie de reacciones. Estas
reacciones producen dos moléculas de ATP y una de NADH
25. El piruvato es una molécula importante que está presente en la intersección
de múltiples vías bioquímicas. Se encuentra comúnmente como uno de los
productos finales de la glucólisis, que luego se transporta a las
mitocondrias para participar en el ciclo del ácido cítrico.
En ausencia de oxígeno, o cuando la demanda de oxígeno supera la
oferta, el piruvato puede someterse a fermentación para producir lactato.
Tanto el piruvato como el lactato también se pueden usar para regenerar
glucosa. El piruvato también puede participar en la síntesis anabólica de
ácidos grasos y aminoácidos. También existe una creciente evidencia de
que puede influir directamente en la actividad nuclear y las modificaciones
epigenéticas, formando la interfaz entre el genoma y el estado metabólico
de la célula.
26. El Ciclo de Krebs o Ciclo del Acido Cítrico es la vía final de oxidación en común tanto para carbohidratos,
lipidos y proteinas. La Glucosa, acidos grasos y aminoacidos tienen como producto final el Acetil-CoA o algún
intermediario de este ciclo.
El Ciclo de Krebs es tambien parte fundamental de procesos como la Glucolisis, Gluconeogenesis,
Lipogenesis e inclusive la interconversion de aminoacidos.
El Ciclo de Krebs es el proceso de oxidacion del Acetil-CoA. Su finalidad es la produccion de NADH y FADH2.
Compuestos necesarios para la produccion de ATP en la cadena respiratoria.
36. ¿Qué es gluconeogénesis?
La gluconeogénesis, es la formación de moléculas nuevas de glucosa a partir de
precursores que no son carbohidratos, ocurre principalmente en el hígado.
Estos precursores son
• El lactato
• El piruvato
• El glicerol y determinados cetoácidos
Entre las comidas se mantienen concentraciones sanguíneas adecuadas de glucosa
por medio de la hidrólisis del glucógeno hepático.
Cuando se agota el glucógeno hepático la vía de la gluconeogénesis proporciona al
organismo la cantidad de glucosa adecuada. El cerebro y los eritrocitos dependen
exclusivamente de la glucosa como fu ente de energía.
37. Reacciones de la gluconeogénesis
La secuencia de reacciones de la gluconeogénesis es, en gran medida, la inversa
de la glucólisis.
Sin embargo, es importante recordar que tres reacciones glucolíticas (las
reacciones catalizadas por la hexocinasa, la PFK-I y la cinasa de piruvato) son
irreversibles.
En la gluconeogénesis, para evitar estos obstáculos, se utilizan reacciones
alternativas catalizadas por enzimas diferentes. Después se resumen las
reacciones únicas de la gluconeogénesis.
38. Metabolismo de los carbohidratos: gluconeogénesis
y glucólisis
En la gluconeogénesis, que tiene lugar cuando la concentración sanguínea de
azúcar es baja y está agotado el glucógeno hepático, se invierten 7 de las 10
reacciones de la glucólisis.
Tres reacciones glucolíticas irreversibles se evitan mediante otras reacciones.
Los principales sustratos de la gluconeogénesis Son determinados aminoácidos
Al contrario que las reacciones de la glucólisis, que sólo ocurren en e l
citoplasma, varias reacciones de la gluconeogénesis suceden dentro de las
mitocondrias (las reacciones catalizadas por la carboxilasa de piruvato y, en
algunas especies, la carboxicinasa de PEP) y la reacción catalizada por la
glucosa-6-fosfatasa en el retículo endoplásmico
39. Las reacciones de circunvalación de la
gluconeogénesis
• Síntesis de PEP
La síntesis de PEP a partir de piruvato requiere dos enzimas: la carboxilasa de
piruvato y la carboxicinasa de PEP.
• La coenzima biotina, que actúa como transportador de CO2, está unida de manera
covalente a la enzima a través del grupo amino de la cadena lateral de un residuo
de lisina
• La carboxicinasa de PEP se encuentra dentro de las mitocondrias de algunas
especies y en el citoplasma de otras. En el ser humano, esta actividad enzimática
se encuentra en ambos compartimientos.
40.
41.
42. 2. Conversión de la fructosa-l,6-difosfato en fructosa-6-fosfato. La reacción
irreversible de la glucólisis catalizada por la PFK-I se evita por la
fructosa1,6-difosfatasa:
Esta reacción exergónica (t:.Go' = -16.7 kJ/mol) es también irreversible en
condiciones celulares. El ATP no se regenera, y también se produce fosfato
inorgánico (P). La fructosa-l ,6-difosfatasa es una enzima alostérica
3. Formación de glucosa a partir de glucosa-6-fosfato. La glucosa-6-fosfatasa,
que sólo se encuentra en el hígado y el riñón, cataliza la hidrólisis
irreversible de la glucosa-6-fosfato para formar glucosa y Pi' A continuación,
la glucosa se libera en el torrente sanguíneo.
Están reguladas de forma coordinada (un activador de la enzima que cataliza
la reacción directa sirve como inhibidor de la enzima que cataliza la reacción
inversa
43. Sustratos de la gluconeogénesis
• Glucosa
• Piruvato
• Lactato
• Glucosa 6-fosfato.
45. Determinados tejidos NECESITAN un aporte
CONTINUO de glucosa:
Cerebro: depende de glucosa como combustible
primario
Eritrocito: utiliza glucosa como únicocombustible
46. Lasreservas directas de glucosa solo son suficientes para cubrirlas
necesidades de un día!!!: períodos más largos de ayuno implican la
necesidadde sistemas alternativos de obtener glucosa
GLUCONEOGENESIS: síntesis de glucosa a partir de precursores que no sean
hidratos de carbono:
LACTATO:músculo esquelético activo cuando
Glicolisis>fosforilación oxidativa
AMINOACIDOS:degradaciónde proteínas de ladieta o
proteínas de músculo esquelético.
GLICEROL:hidrólisistriacilglicéridosen células adiposas.
47. síntesis de glucosa a partir de
piruvato.
•Cualquier metabolito que
pueda ser convertidoa
piruvato u oxalacetato puede
ser un precursorde
•L
os precursores
gluconeogénicos se convierten a
glucosa
piruvato, o bien entran en la
ruta por conversión a
oxalacetato o dihidroxiacetona
fosfato
51. • Otros azúcares diferentes de la glucosa son importantes en los
vertebrados. Los más notables son la fructosa, la galactosa y la manosa.
Junto con la glucosa, estas moléculas son los azúcares que se encuentran
con mayor frecuencia en los oligosacáridos yen los polisacáridos. Son
también fuentes importantes de energía. En la Figura 8.15 se presentan
las reacciones por medio de las cuales estos azúcares se convierten en
intermediarios glucolíticos. Enseguida se discute el metabolismo de la
fructosa, un componente importante de la alimentación del ser humano.
53. • Las fuentes alimentarias de fructosa son las frutas, la miel, la sacarosa y el
jarabe de maíz con grandes cantidades de fructosa (también llamado
simplemente alta fructosa), un edulcorante de bajo costo utilizado en una
gran variedad de alimentos y de bebidas procesados.
54.
55. • La fructosa entra en la vía glucolítica por dos caminos. La fructocinasa de las
células hepáticas convierte la fructosa en fructosa-fosfato que luego se divide en
DHAP y gliceraldehído. En los músculos y en el tejido adiposo. la fructosa es
fosforilada por la hexocinasa para formar el intermediario glucolítico fructosa-6-
fosfato. La galactosa se convierte en galactosa-I-fosfato, que luego reacciona con
UDP-glucosa para formar UDP-galactosa. Esta última es convertida en su
epímero, UDP-glucosa, el sustrato para la síntesis de glucógeno. La manosa es
fosforilada por la hexocinasa para formar manosa-6-fosfato. que luego se
isomeriza a fructosa-6-fosfato.
56. • La fructosa, la segunda fuente de carbohidratos en la alimentación
humana (sólo detrás de la glucosa), puede entrar en la vía glucolítica por
dos caminos. En el hígado, la fructosa se convierte en fructosa-l-fosfato
por medio de la fructocinasa: Fructosa Fructosa-1-fosfato Cuando la
fructosa-I-fosfato penetra en la vía glucolítica,
57. • Cuando la fructosa-I-fosfato penetra en la vía glucolítica, Plimero se divide
en fosfato de dihidroxiacetona (DHAP) y gliceraldehído por conducto de la
aldolasa de fructosa-I-fosfato. Luego el DHAP se convierte en
gliceraldehído-3-fosfato por medio de la triosa fosfato isomerasa. El
gliceraldehído-3-fosfato se genera a partir de gliceraldehído y de ATP por
la cinasa de gliceraldehído.
58. • La conversión de la fructosa-l-fosfato en intermediarios glucolíticos evita
dos pasos reguladores (las reacciones catalizadas por la hexocinasa y por
la PFK-l); de esta forma, en comparación con lo que ocurre con la glucosa,
la entrada de la fructosa en la vía glucolítica es esencialmente no
regulada. En los músculos y en el tejido adiposo, la fructosa se convierte
en el intermediario glucolítico fructosa-6-fosfato por conducto de la
hexocinasa. Debido a que las hexocinasas tienen baja afinidad por la
fructosa, esta reacción tiene una importancia menor a no ser que el
consumo de fructosa sea excepcionalmente elevado.
60. • La síntesis de glucógeno ocurre después de una comida, cuando la
concentración sanguínea de glucosa se eleva. Se sabe desde hace mucho
tiempo que justo después de ingerir una comida con carbohidratos ocurre
la glucogénesis hepática. La síntesis de glucógeno a partir de glucosa-6-
fosfato implica la siguiente serie de reacciones.
61. • 1. Síntesis de glucosa-l-fosfato. La glucosa-6-fosfato se convierte de forma
reversible en glucosa-I-fosfato a través de la fosfoglucomutasa, una
enzima que contiene un grupo fosfato unido a un residuo de serina
reactivo:
• El grupo fosfato de la enzima se transfiere a la glucosa-6-fosfato,
formando glucosa-l ,6-difosfato. Al formarse la glucosa-l-fosfato, el grupo
fosfato unido a C-6 se transfiere al residuo de serina de la enzima
62. • 2. Síntesis de UDP-glucosa. La formación de los enlaces glucosídicos es un proceso
endergónico. La formación de productos derivados del azúcar con un buen grupo
saliente proporciona la fuerza impulsora para la mayoría de las reacciones de
transferencia de azúcares. Por esta razón, la síntesis de un nuc!eótido-azúcar es una
reacción común que precede a la transferencia de azúcar y a los procesos de
polimerización. El difosfato de uridina-glucosa (UDP-glucosa) es más reactiva que la
glucosa y se mantiene de forma más segura en el sitio activo de las enzimas que
catalizan las reacciones de transferencia (denominadas transferasas de glucosilo). Debido
a que el UDP-glucosa contiene dos enlaces fosfato, es una molécula muy reactiva. La
formación de UDP-glucosa, cuyo valor de ⧋ G ° es cercano a cero, es una reacción
reversible catalizada por la pirofosforilasa de UDP-glucosa
63. Sin embargo, la reacción se completa debido a que el pirofosfato (PP) es
hidrolizado de inmediato y de forma irreversible por la pirofosforilasa con una
pérdida grande de energía libre (⧋ G ° = - 33.5 kJ/mol):
64. (a) La enzima sintasa de
glucógeno rompe el
enlace éster del UDP-
glucosa y forma un enlace
glucosídico 0' entre la
glucosa y la cadena
creciente de glucógeno.
(b) La enzima ramificante es
la causal de la síntesis de
enlaces en el glucógeno.
65. • 3. Síntesis de glucógeno a partir de UDP-glucosa. La formación de glucógeno a partir de
UDP-glucosa requiere dos enzimas: (a) de la sintasa de glucógeno, que cataliza la
transferencia del grupo glucosilo del UDP-glucosa a los extremos no reductores del
glucógeno (Fig. 8.16a), y (b) de la amilo-a-(1 ,4--71 ,6)- glucosil transferasa (enzima
ramificante), que crea los enlaces a( 1,6) para las ramificaciones de la molécula (Fig.
8.l6b). La síntesis de glucógeno requiere de un tetrasacárido preexistente formado por
cuatro residuos glucosilo con enlaces a( 1,4). El primero de estos residuos se une a un
residuo de tirosina específico en una proteína "cebadora" que recibe el nombre de
glucogenina. Después, la sintasa de glucógeno y una enzima ramificante extienden la
cadena de glucógeno. En el citoplasma de las células hepáticas y en las musculares de
animales bien alimentados pueden observarse gránulos grandes de glucógeno, cada uno
formado por una sola molécula de glucógeno muy ramificada. Las enzimas causales de la
síntesis y de la degradación del glucógeno recubren cada gránulo.
67. es el procedimiento a
través el cual se
degrada el glucógeno
en el organismo, con la
finalidad de producir
glucosa de una manera
rápida.
68. COMO SE GENERA A LA
GLUCOGENOLISIS
En el proceso de
glucogenólisis participan
tres enzimas (proteínas
producidas por las células
cuyas funciones tienen que
ver con la regulación de
las reacciones químicas del
organismo).
69. 1-fosfato a través del
glucógeno.
Por medio de una acción de
fosforilación, es decir, de la
introducción de un grupo de
fosfato en la molécula, la
enzima glucógeno fosforilasa
se encarga de separar las
glucosas de la estructura
lineal, hasta llegar al punto
en el que alcanza a cuatro
residuos de glucosa.
70. Hormonas reguladoras de la
glucogenólisis
Cuando hay bajos niveles de glucosa en
la sangre, existen dos hormonas que
actúan en el organismo estimulando la
aparición de la enzima glucógeno
fosforilasa, que es la primera que actúa
sobre el glucógeno.
Estas dos hormonas se llaman glucagón
y adrenalina
71. Se produce en;
En el hígado
Cuando la
glucogenólisis se
produce en el
hígado, se libera
glucosa a la
sangre, proceso
asociado al
mantenimiento de
un valor aceptado
de la glicemia
(nivel de azúcar
en la sangre).
72. en los músculos
En el caso de la
glucogenólisis que se
genera en el ámbito
muscular, ésta es de
vital importancia
porque permite que
los músculos reciban
energía cuando el
organismo está
realizando una
actividad intensa,
por ejemplo, una
rutina muy exigente
de ejercicios físicos.
