Estrategias metabólicas: glucosa, ácidos grasos y ciclo de Krebs, Apuntes de Enzimas y Metabolismo

¡Descarga Estrategias metabólicas: glucosa, ácidos grasos y ciclo de Krebs y más Apuntes en PDF de Enzimas y Metabolismo solo en Docsity! Integración metabólica digestiva. La estrategia básica del metabolismo, es formar ATP, poder reductor y precursores para la biosíntesis; conocer en forma clara y precisa las vías metabólicas involucradas (Gluconeogenesis, glucogenogenesis, glucolisis, glucogenolisis, síntesis y degradación de ácidos grasos, ciclo de krebs, cetogenesis, catabolismo de ácidos grasos, síntesis de proteínas, proteólisis y síntesis de urea). En un determinado momento, no todas estas vías ocurren simultáneamente en todos los tejidos, esto va a depender del estado nutricional y hormonal del individuo. Estas moléculas tienen varios orígenes y destinos diferentes; La glucosa que ingresa dentro de la célula, se fosforila rápidamente a glucosa -6 fosfato, la cual puede almacenarse como glucógeno, degradarse en vía Piruvato, o convertirse en ribosa 5 fosfato. Cuando la glucosa 6 fosfato y el ATP abundan, se forma glucógeno, por el contrario, cuando se requiere ATP o elementos carbonados para biosíntesis, la glucosa 6 fosfato se Integración metabólica digestiva. Conexiones claves del metabolismo. Glucosa 6 - P Piruvato. Acetil – CoA. GLUCOSA. Glucosa - 1 P. Glucosa - 6 P. 6- Fosfogluconato. Fructosa 6 P. Glucógeno. Ribosa - 5 P. Piruvato. degrada por la vía glucolitica; así es como la conversión de glucosa 6 fosfato en Piruvato, puede ser un proceso tanto anabólico como catabólico. El tercer destino principal de la glucosa 6 fosfato, es transformarse a través de las vías de las pentosas y suministrar NADH 3 para la biosíntesis y ribosa 5 fosfato para la síntesis de nucleótidos. La glucosa 6 fosfato, puede formarse por movilización de glucógeno o puede sintetizarse por la vía gluconeogenica a partir de Piruvato y aminoácidos glucogénicos. El bajo nivel de glucosa en sangre, estimula la glucogenolisis y la gluconeogenesis en hígado y en riñón; estos órganos se distinguen por tener glucosa 6 Fosfatasa, que posibilita la liberación de glucosa hacia la sangre. El Piruvato, deriva fundamentalmente de la glucosa 6-Fosfato, el lactato y la alanina, el lactato, es la forma reducida del Piruvato, la fácil reducción del Piruvato, catalizada por la deshidrogenasa, sirve para generar NAD oxidado, el cual a su vez permite que la glucolisis pueda proseguir en condicionas anaeróbicas. El lactato que se forma en los tejidos activos, como el musculo en contracción, se oxida seguidamente a Piruvato, principalmente en el hígado. Otra reacción fácilmente reversible en el citosol, es la transaminacion del piruvato a alanina; por esta vía, varios aminoácidos pueden entrar en las rutas centrales, inversamente, por esta vía pueden sintetizarse varios aminoácidos a partir de precursores glusidicos, así pues la transaminacion, constituye la principal conexión entre el metabolismo de aminoácidos y azucares. Un tercer destino del piruvato es su carboxilacion a Oxaloacetato en el interior de la mitocondria. Esta reacción y la posterior conversión de oxaloacetato a fosfoenol piruvato, Glucosa 6-p. Piruvato. Oxaloacetato. Lactato. Alanina. Acetil – coA. 3-hidroxi-3-metil glutaril-CoA. C- cetogenicos. Colesterol. AA- cetogenicos. Ácidos grasos. Co2.  Secreción de hormonas gastrointestinales.  Activación de nervios parasimpáticos.  Otras. Es decir, que la secreción de insulina, está en relación directa a la abundancia de energía, y es justamente la insulina la que desempeña una función primordial en el almacenamiento de la energía. Entonces, recordemos que estamos en un periodo de saciedad, en un periodo de pos ingesta de alimentos, y en un periodo pos absortivo. Entonces, vamos a ver qué pasa en cada órgano luego de absorber estos nutrientes, y recordemos que en este momento, la insulina va a estar elevada, por lo tanto, van a estar activadas las vías anabólicas, las vías de síntesis y de reserva de nutrientes para cuando el organismo este en periodo de no ingesta de alimentos o en periodos de ayuno. Ya sabemos que el intestino utiliza algunos aminoácidos como fuente de energía y que la glucosa y los aminoácidos, llegan al hígado vía vena porta. Entonces, ¿Qué pasa en el hígado con estos nutrientes? La glucosa la puede almacenar en forma de glucógeno a partir de la vía glucogenogenica, puede también, convertir la glucosa en piruvato por glucolisis y el piruvato obtenido puede ser activado a dióxido de carbono en el ciclo de krebs o puede ser transformado en citrato, y va a ir a la síntesis de lípidos o lipogenesis. Además, una parte de la glucosa va a la síntesis de ribosa 5 fosfato para la síntesis de nucleótidos y a la síntesis de poder reductor, de NAD 3 reducido para la utilización en vías de biosíntesis. En cuanto a las proteínas dietarías, van a ser absorbidas a nivel intestinal y las células intestinales van a usar algunos aminoácidos como fuente de energía. El hígado capta los aminoácidos absorbidos y vehiculizados por el torrente circulatorio pero los deja pasar a través de él a menos que la concentración de aminoácidos sea lo suficientemente alta. Esto es especialmente importante si tomamos en cuenta que los aminoácidos esenciales, son necesarios en todos los tejidos corporales para la síntesis de proteínas. El hígado utiliza aminoácidos para el transporte de ácidos grasos, vitaminas y minerales. El hígado puede catabolizar aminoácidos, de hecho, los aminoácidos son el combustible utilizado preferentemente por este tejido para satisfacer sus requerimientos energéticos. Pero, los valores de KM, para cada uno de los aminoácidos correspondientes a las enzimas involucradas en el catabolismo, son lo suficientemente altos y por lo tanto los aminoácidos deberán estar presentes en exceso notable antes de que el catabolismo se active. Es evidente entonces, que el exceso de aminoácidos, puede ser metabolizado según necesidades:  Pueden ser oxidados completamente a CO2 Y H2O, para proveer energía necesaria.  O puede ser utilizado para desaminacion. El grupo amino va a ser desviado al ciclo de la urea, y su utilización como sustrato para lipogenesis. ¿Qué pasa con el aporte de grasa? Debemos diferenciar entre las grasas endógenas y las grasas exógenas; una vez absorbidas las grasas, en la célula intestinal, se forma la lipoproteína del quilomicrón, y allí se transporta hacia los tejidos a través del sistema linfático, atraviesa el conducto torácico y llega a la sangre. Tenemos una enzima, la lipoprotein lipasa en el endotelio vascular, que es la enzima que hidroliza los triglicéridos del quilomicrón en ácidos grasos y glicerol. Los ácidos grasos son tomados por el tejido adiposo, dentro del tejido adiposo se terifican con glicerol y se almacenan como triglicéridos, y el glicerol vuelve al hígado que puede ser utilizado en caso de necesitar glucosa, puede ser utilizado en la vía de la gluconeogenesis. En el caso del cerebro, la glucosa es prácticamente el único combustible utilizado, este órgano consume aproximadamente 120 g de glucosa por día, que es el 60% de la glucosa consumida por el organismo en estado de reposo. En el caso del musculo, el musculo va a recibir la glucosa y puede reservarla en forma de glucógeno. Por último, el eritrocito. El eritrocito realiza glucolisis anaeróbica también, entonces, lo que va a estar enviando es lactato al hígado. Estos serian los principales efectos metabólicos que se producen en el periodo de saciedad. Estado de ayuno. “Abstinencia de toda la comida y bebida desde las doce de la noche antecedente” –según el diccionario español. El metabolismo prefiere definir el ayuno como “Acto de abstenerse de todo tipo de comida y en algunos casos de ingesta de líquidos, por un periodo de tiempo”. Ayuno corto o fisiológico: Periodo entre ingesta que puede ir de entre 4 horas o por ejemplo cuando dormimos, que se produce un ayuno de aproximadamente 8 horas. Ayuno prolongado: Más allá de los periodos entre ingestas o más allá de ese periodo de 8 horas durante la noche. Durante el periodo de ayuno, a diferencia del periodo de saciedad, vamos a tener una menor relación de concentración insulina/glucagon. Esto quiere decir que la insulina va a estar disminuida y la concentración de glucagon va a estar elevada. Señales estimulantes de la secreción  Glucemia.  Ejercicio agotador. Si el ayuno se prolonga, se hace indispensable la gluconeogenesis a partir de aminoácidos y glicerol. A la no llegada de nutrientes desde el intestino, se suma ahora, que se ha consumido todo el glucógeno hepático, por lo tanto, aquellos tejidos que necesitan glucosa, van a depender de la gluconeogenesis hepática, realizada a partir de lactato, glicerol y alanina. De modo que, los ciclos de cori y de alanina son ahora muy importantes. Sin embargo, estos ciclos no producen una síntesis neta de glucosa, sino que la glucosa sintetizada por el hígado a partir de lactato y alanina, solo reemplazara la que fue metabolizada y convertida en estos productos por los tejidos periféricos. Mientras tanto, el cerebro oxida completamente glucosa a dióxido de carbono y agua. Por esto, en el ayuno prolongado es indispensable que se realice una síntesis neta de glucosa a partir de alguna otra fuente de hidratos de carbono. El glicerol obtenido por los subproductos de la lipolisis del tejido adiposo, es uno de los sustratos utilizados para la síntesis de glucosa en este tipo de ayuno. Es muy importante tener claro que los ácidos grasos no pueden ser utilizados en los animales para la obtención de glucosa, ya que el acetil CoA obtenido por el catabolismo de los ácidos grasos, no puede ser obtenido en intermediarios de 3 carbonos de la gluconeogenesis. Sin embargo, las proteínas, especialmente las del musculo esquelético, aportan mayoritariamente los carbonos necesarios para la síntesis neta de glucosa. Así las proteínas son hidrolizadas dentro de las células musculares para producir aminoácidos. La mayoría de ellos, no son eliminados al torrente circulatorio, sino metabolizados dentro de la misma célula. Solo tres de estos aminoácidos, como es la alanina, la glutamina y la glicina, son liberados en grandes cantidades a la circulación general, de donde pueden ser captados por el riñón y el hígado, que se encargaran de la síntesis neta de glucosa. La alanina, es cuantitativamente el sustrato más importante para la gluconeogenesis en estas condiciones. Como puede verse en el ejemplo, la glutamina liberada a sangre después de la hidrólisis muscular, es transformada en alanina por el epitelio intestinal y volcada nuevamente en la circulación general, llegando de nuevo al hígado. Es importante tener en cuenta, que tanto musculo como riñón, oxidan preferentemente ácidos grasos, dejando la glucosa disponible para otros tejidos. Es evidente, que la gluconeogenesis hepática a partir de aminoácidos en el ayuno prolongado, está estrechamente ligada a la síntesis de urea, puesto que los aminoácidos transferirán su grupo amino a un alfa cetoacido, antes de ser utilizado como sustrato para la síntesis de glucosa. Ese aminoácido eliminado, tendrá como último destino, la síntesis de urea. Por lo tanto, una activa gluconeogenesis, será acompañada por un aumento en la actividad de la síntesis de la urea. Como puede esperarse, la intervención del tejido adiposo en el ayuno prolongado es trascendental. Recordemos que justamente esos triglicéridos en el tejido adiposo, constituyen la reserva energética más importante del organismo. En el ayuno prolongado, la relación insulina/glucagon es muy baja, por lo cual la glucolisis está muy activada. Esto trae aparejado, un aumento en la concentración de ácidos grasos en sangre, que serán utilizados en lugar de glucosa, por muchos tejidos tales como el musculo, el corazón, en los cuales la oxidación de ácidos grasos inhibe la glucolisis. Por su parte, el cerebro no puede utilizar ácidos grasos como fuente de energía, puesto que ellos no pueden atravesar la barrera hematoencefalica. En contraste, en el hígado, la oxidación de ácidos grasos provee la mayor parte del ATP necesario para la gluconeogenesis. Como hemos visto al estudiar la beta oxidación en el hígado, una cantidad de acetil-CoA, es oxidado completamente en el ciclo de Krebs, y el resto es convertido en cuerpos cetonicos en las mitocondrias hepáticas. Estos cuerpos cetonicos son liberados a la circulación y pueden servir como fuente de energía para aquellos tejidos que cuentan con las enzimas necesarias para introducirlos en el ciclo de krebs, produciendo un ahorro notable de glucosa. Es importante remarcar que los cuerpos cetonicos, si pueden atravesar la barrera hematoencefalica, constituyendo un combustible alternativo para el cerebro cuando están presentes en condiciones suficientemente altas. Debemos tener en cuenta que los cuerpos cetonicos son incapaces de reemplazar totalmente a la glucosa como combustible del cerebro. La presencia de los cuerpos cetonicos en cantidades considerables, disminuye notablemente la proteólisis del musculo esquelético, de modo que mientras se mantenga elevada la concentración de los mismos en sangre, habrá menos necesidad de glucosa y de aminoácidos gluconeogenicos y por consiguiente, menos necesidad de utilizar el tejido muscular como fuente de aminoácidos. Trabajo en conjunto de: Hígado, musculo, intestino y tejido adiposo aseguran el aporte de glucosa para el cerebro. Realimentación: En los primeros momentos, después de la realimentación, la glucosa, no es retenida por el hígado, por lo tanto, la síntesis de glucógeno, así como la glucolisis no se restablecen inmediatamente, sino que este tejido continua realizando gluconeogenesis durante unas pocas horas después de la realimentación. Las grasas absorbidas son metabolizadas tal como eran en un individuo bien alimentado. Es la gluconeogenesis hepática la que provee glucosa 6 fosfato para sintetizar glucógeno; esta gluconeogenesis hepáticas se produce a través de productos como lactato, obtenido por el metabolismo de la glucosa en tejidos periféricos o a partir de aminoácidos específicos absorbidos en el intestino, provenientes de los alimentos ingeridos.