METABOLISMO INTERMEDIO
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METABOLISMO INTERMEDIO
DRA. Janete Ramírez ViverosMPSS
Conjunto de reacciones químicas implicadas en la biotransformación de las moléculas de nutrientes para
producir bloques utilizados por las células para construir diversas estructuras.
CONCEPTOS
Metabolismo Intermedio:
El anabolismo es el responsable de: La fabricación de los componentes celulares y tejidos
corporales y por tanto del crecimiento. El almacenamiento de energía mediante enlaces químicos en
moléculas orgánicas (ATP).
También llamado biosíntesis es una de las dos partes del metabolismo, encargada de la síntesis o bioformación de
moléculas orgánicas (biomoléculas) más complejas a partir de otras más sencillas o de los nutrientes, con
requerimiento de energía (reacciones endergónicas).Ejemplo, gluconeogénesis y el ciclo de Calvin.
ANABOLISMO
CATABOLISMO
El catabolismo (gr. kata, "hacia abajo") es la parte del metabolismo que consiste en la transformación de biomoléculas complejas en moléculas sencillas y en el almacenamiento de la energía química desprendida en
forma de enlaces de fosfato y de moléculas de ATP, mediante la destrucción de las moléculas que contienen gran cantidad de energía en
los enlaces covalentes que la forman, en reacciones químicas exotérmicas.
Ejemplo de rutas catabólicas: la glucólisis y la beta-oxidación.
Son rutas mixtas, catabólicas y anabólicas, como el ciclo de Krebs, que genera energía y poder reductor, y
precursores para biosíntesis
Rutas anfibólicas.
VIAS METABOLICAS
Glucólisis
Glucogénesis
Glucogenólisis
Gluconeogénesis
B- Oxidación
Ciclo de krebs
Cetogénesis
RUTA REACTIVO INICIAL
PRODUCTO FINAL
LOCALIZACIÓN CELULAR
TIPO DE CELULA Y FINALIDAD
Glucólisis Glucosa Piruvato Citoplasma Todo tipo de células (Procariotas y eucariotas, animales o vegetales).
Es el procedimiento básico de obtención de energía.
GlucogenólisisGlucógeno Glucosa Citoplasma Células animales (especialmente hepáticas
y musculares).Obtención de glucosa.
Gluconeogénesis
LactatoPiruvatoGlicerina
Algunos aa ...
Glucosa Mitocondria Citoplasma
Células animales.Síntesis de glucosa a partir de precursores
no glucídicos de 3 y 4 carbonos en órganos
que requieren un continuo aporte de glucosa.
Glucogenogénesis
Glucosa Glucógeno Citoplasma Células animales (especialmente hepáticas y de la corteza renal).
Formación de glucógeno cuando hay exceso de glucosa.
RUTA REACTIVO INICIAL
PRODUCTO FINAL
LOCALIZACIÓN CELULAR
TIPO DE CELULA Y FINALIDAD
Ciclo de Krebs Oxalacetato Oxalacetato Matriz Mitocondrial
Metabolismo aerobio.Es la ruta final de degradación de los combustibles metabólicos y sus intermediariossirven de precursores en el anabolismo. Oxida completamente el grupo acetil hastaCO2.
B- Oxidación Ácidos Grasos Acetil CoA Matriz Mitocondrial
Todas las células eucariotas y las procariotas que tengan capacidad de realizar unmetabolismo aerobio.El acetil-CoA es la molécula en la que converge la degradación de muchas biomoléculasantes de incorporarse al ciclo de Krebs.
GLUCÓLISIS
La glucólisis o glicolisis (del griego glycos, azúcar y lysis, ruptura), es la vía metabólica encargada de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía
para la célula, hasta oxidarse a piruvato o lactato.
HORMONA ESTIMULANTE. InsulinaHORMONA INHIBIDORA. Glucagón, Catecolaminas
Este proceso se lleva a cabo en: Citoplasma, Citosol
1. La generación de moléculas de alta energía (ATP y NADH) como fuente de energía celular en procesos de respiración aeróbica (presencia de oxígeno) y fermentación (ausencia de oxígeno).
2. La generación de piruvato que pasará al ciclo de Krebs, como parte de la respiración aeróbica.
3. La producción de intermediarios de 6 y 3 carbonos que pueden ser utilizados en otros procesos celulares
FUNCIONES
SUSTRATO PRODUCTO ENZIMA
GLUCOSA GLUCOSA 6-P GLUCOSINASA
FRUCTOSA 6-P FRUCTOSA 1,6 BIFOSFATO FOSFOFRUCTOSA TIPO1
FOSFOENOL PIRUVATO (FEP)
PIRUVATO PIRUVATO CINASA
PFK (Fosfofructoquinasa). Es el centro de control más importante.
GLUCOSA
FOSFOENOLPIRUVATO 2-FOSFOGLICERATO 3-FOSFOGLICERATO
1,3 BIFOSFOGLICERATO
GLUCOSA-6-P
2 Mol. PIRUVATO2 Mol. ATP
2 Mol. De NADH (Dinucleótido De Nicotinamida)
DIHIDROXIACETONAFOSFATO
FRUCTOSA 1,6 BIFOSFATO
FRUCTOSA-6-P
GLICERALDEHIDO3-FOSFATO
HEXOCINASAGLUCOCINASA FOSFOGLUCOSA
ISOMERASA FOSFOFRUCTOQUINASAPFK-1
ALDOLASA
TRIOSA FOSFATO
ISOMERASA
GLICERALDEHIDO3-FOSFATO DESHIDROGENASA
FOSFOGLICERATOCINASA
FOSFOGLICERATOMUTASA
PIRUVATOCINASA
ENOLASA
*
*
*
VALORES NORMALES
Hipoglucemia Menor de 60 mg/dl
Glucosa Disponible 60 – 80 mg/dl
Normoglucemia 80 – 110 mg/dl
Hiperglucemia Mayor a 110 mg/dl
Neuroglucopenia Menor de 40 mg/dl
GLUCONEOGÉNESIS
Es la ruta anabólica por la que tiene lugar la síntesis de nueva glucosa a partir de precursores no glucosídicos (lactato,
piruvato, glicerol y algunos aminoácidos).
HORMONA ESTIMULANTE. Glucagón, CatecolaminasHORMONA INHIBIDORA. Insulina
Este proceso se lleva a cabo en: Hígado, Riñón e Intestinos
SUSTRATO PRODUCTO ENZIMA
PIRUVATO MITOCONDRIAL
(Principal punto de entrada de inicio)
PIRUVATO CARBOXILASA OXALACETATO
OXALACETATO FOSFOENOL PIRUVATO CARBOXICINASA
FOSFOENOL PIRUVATO
FRUCTOSA 1, 6 DIFOSFATO
FRUCTOSA 1,6 DIFOSFATASA
FRUCTOSA 6 FOSFATO
GLUCOSA 6 FOSFATO GLUCOSA 6 FOSFATASA GLUCOSA
Piruvato. Se localiza en cortisolOxalacetato. Se localiza en Mitocondria
GLUCOSA
FOSFOENOLPIRUVATO 2-FOSFOGLICERATO 3-FOSFOGLICERATO
1,3 BIFOSFOGLICERATO
GLUCOSA-6-P
PIRUVATODIHIDROXIACETONA
FOSFATO
FRUCTOSA 1,6 BIFOSFATO
FRUCTOSA-6-P
GLICERALDEHIDO3-FOSFATO
FOSFOGLUCOSAISOMERASA
ALDOLASA
TRIOSA FOSFATO
ISOMERASA
GLICERALDEHIDO3-FOSFATO DESHIDROGENASA
FOSFOGLICERATOCINASA
FOSFOGLICERATOMUTASAENOLASA
**
*
LACTATO
OXALACETATO
PIRUVATO*CARBOXILASA
MALATO
OXALACETATO
FOSFOENOLPIRUVATOCARBOXICINASA
FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATASAENZIMA CLAVE
GLUCOSA 6-FOSFATASA
GLUCOGENOGÉNESIS
También conocida como Glucogénesis es la ruta anabolica por la que tiene lugar la síntesis de glucógeno (también llamado
glicógeno) a partir de un precursor más simple, la glucosa-6-fosfato.
Esta vía sirve de Almacén para luego ocuparla.
HORMONA ESTIMULANTE. Insulina, Cortisol, Tiroideas,HORMONA INHIBIDORA. Catecolaminas, Glucagón.
Este proceso se lleva a cabo en: Principalmente en Hígado, y en menor
medida en Musculo.
ENZIMA CLAVE… GLUCOGENO SINTETAZA
GLUCOGENO Es un polimero ramificado Es la forma principal de almacenamiento de glucosa. El glucogeno se sintetiza a partir de glucosa Los principales tejidos de almacen es el higado y musculo.
I. UDP-GLUCOSA ES EL PRECURSOR DE LA SINTESIS DE GLUCOGENO.
I. La glucosa entra a las celulas y es fosforilada a glucosa-6-P por la hexocinasa o glucocinasa (higado)
II. La fosfoglucomutasa convierte la glucosa 6-P a glucosa-1-P
III. Glucosa-1-P reacciona con UTP, formando UDP-glucosa esta reaccion es catalizada por UDP-glucosa pirofosforilasa, liberandose pirofosfato inorganico de esta reaccion.
II. ACION DE LA GLUCOGENO SINTETASAI. La glucogeno sintetasa es la enzima
reguladora de la sintesis de glucogeno.II. Transfiere residuos de glucosa desde el
UDP-glucosas a las partes finales no reducidas del molde de glucogeno (GLUCOGENINA)
MEMBRANA CELULAR
GLUCOSA
GLUCOSA
GLUCOSA-6-P
GLUCOSA-1-P
GLUCOGENO
HEXOCINASAGLUCOCINASA (HIGADO)
FOSFOGLUCOMUTASA
UTP
UDP-GLUCOSA PIROFOSFORILASA
UDP-GLUCOSA
GLUCOGENOS SINTETASA4:6 TRANSFERASARAMIFICANTE
GLUCOLISIS
VIA DE PENTOSAS
OTRAS VIAS
PROTEOGLICANOSGLICOPROTEINASUDP-GLUCORATO
FOSFORILASADESRAMIFICANTETRANSFERENCIA
GLUCOSA 6 FOSFATASA
GLUCOSA
GLUCOGENOLISIS
Degradación del glucógeno para producir glucosa fosforilada.Proceso catabólico levado a cabo en el citosol que consiste en la remoción de un
monómero de glucosa de un glucógeno mediante fosforólisis para producir glucosa 1 fosfato, que después se convertirá en glucosa 6 fosfato, el segundo
paso de la glucólisis. Es antagónica de la glucogénesis.
HORMONA ESTIMULANTE. Catecolaminas, Glucagón. HORMONA INHIBIDORA. Insulina, Cortisol, Tiroideas.
Este proceso se lleva a cabo en: Citosol
ENZIMA CLAVE… FOSFORILAZA A
GLUCOGENO
GLUCOSA -1P
GLUCOSA -6P
HIGADO
MUSCULOPIRUVATO LACTATO
CO2 + AGUA
GLUCOSA
GLUCOSATORRENTE SANGUINEO
FOSFORILASA
FOSFOGLUCOMUTASA
GLUCOSA -6 FOSFATASA
LACTATO DESHIDROGENASA
LACTATO
LACTATO
PIRUVATO
GLUCONEOGENESIS
Ciclo de KrebsCiclo del ácido cítrico Ó
Ciclo de los ácidos tricarboxílicos
Ruta metabólica, es decir, una sucesión de reacciones químicas, que forma parte de la respiración celular en todas las células aeróbicas. En organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es parte de la vía catabólica que realiza la oxidación de glúcidos,
ácidos grasos y aminoácidos hasta producir CO2, liberando energía en forma utilizable (poder reductor y GTP).
El ciclo de Krebs también proporciona precursores para muchas biomoléculas, como ciertos aminoácidos. Por ello se considera una vía anfibólica, es decir,
catabólica y anabólica al mismo tiempo
Este proceso se lleva a cabo en: Matriz Mitocondrial en eucariota
El acetil-CoA (Acetil Coenzima A) es el principal precursor del ciclo
Molécula Enzima Tipo de reacciónReactivos/Coenzimas
Productos/Coenzima
I. Citrato 1. Aconitasa Deshidratación H2O
II. cis-Aconitato 2. Aconitasa Hidratación H2O
III. Isocitrato3. Isocitrato
deshidrogenasaOxidación NAD+ NADH + H+
IV. Oxalosuccinato4. Isocitrato
deshidrogenasaDescarboxilación
V. α-cetoglutarato5. α-cetoglutaratodeshidrogenasa
Descarboxilación oxidativa
NAD+ +CoA-SH
NADH + H+
+ CO2
VI. Succinil-CoA6. Succinil-CoA
sintetasaHidrólisis
GDP+ Pi
GTP +CoA-SH
VII. Succinato7. Succinato
deshidrogenasaOxidación FAD FADH2
VIII. Fumarato 8. Fumarato Hidratasa Adición (H2O) H2O
IX. L-Malato9. Malato
deshidrogenasaOxidación NAD+ NADH + H+
X. Oxaloacetato 10. Citrato sintasa Condensación
1. El paso final es la oxidación del ciclo de Krebs, produciendo un acetil-CoA y un CO2.
2. El acetil-CoA reacciona con una molécula de oxaloacetato (4 carbonos) para formar citrato (6 carbonos), mediante una reacción de condensación.
3. A través de una serie de reacciones, el citrato se convierte de nuevo en oxaloacetato.
4. Durante estas reacciones, se substraen 2 átomos de carbono del citrato (6C) para dar oxalacetato (4C); dichos átomos de carbono se liberan en forma de CO2
5. El ciclo consume netamente 1 acetil-CoA y produce 2 CO2. También consume 3 NAD+ y 1 FAD, produciendo 3 NADH + 3 H+ y 1 FADH2.
6. El rendimiento de un ciclo es (por cada molécula de piruvato): 1 GTP, 4 NADH +4H+, 1 FADH2, 3CO2. (1 NADH + H+ y 1 CO2 proceden de la descarboxilación oxidativa del piruvato a acetil-CoA)
7. Cada NADH, cuando se oxide en la cadena respiratoria, originará 2,5 moléculas de ATP (3 x 2,5 = 7,5), mientras que el FADH2 dará lugar a 1,5 ATP. Por tanto, 7,5 + 1,5 + 1 GTP = 10 ATP por cada acetil-CoA que ingresa en el ciclo de Krebs.
8. Cada molécula de glucosa produce (vía glucólisis) dos moléculas de piruvato, que a su vez producen dos acetil-CoA, por lo que por cada molécula de glucosa en el ciclo de Krebs se produce: 4CO2, 2 GTP, 6 NADH + 6H + , 2 FADH2; total 32 ATP.
B - OXIDACION
Proceso catabólico de los ácidos grasos en el cual sufren remoción, mediante la oxidación, de un par de átomos de
carbono sucesivamente en cada ciclo del proceso, hasta que el ácido graso se descomponga por completo en forma de
moléculas acetil-CoA, oxidados en la mitocondria para generar energía (ATP).
Es decir, formación de Acetil Co A por medio de Triglicéridos.
HORMONA ESTIMULANTE. Catecolaminas, Glucagón., Cortisol, HORMONA INHIBIDORA. Insulina, Tiroideas.
Este proceso se lleva a cabo en: Matriz Mitocondrial
ENZIMA CLAVE… ACIL CARNITIN TRANSFERASA I I
La β-oxidación de ácidos grasos consta de cuatro reacciones recurrentes:1. Oxidación por FAD2. Hidratación3. Oxidación por NAD+
4. Tiólisis
El resultado de dichas reacciones son unidades de dos carbonos en forma de acetil-CoA, molécula que pueden ingresar en el ciclo de Krebs, y coenzimas reducidos (NADH y FADH2) que pueden ingresar en la cadena respiratoria.
No obstante, antes de que produzca la oxidación, los ácidos grasos deben activarse con coenzima A y atravesar la membrana mitocondrial interna, que es impermeable a ellos
HIDROXIL ACIL Co A
FA ACIL Co A
FA ENOIL Co A
CETO ACIL Co A
ACETIL Co A CUERPOS CETONICOS
CK
ACIL Co ADESHIDROGENASA
ENOIL Co A HIDROXILASA
HIDROXI ACIL Co A DESHIDROGENASA
CETO TIOLASA
CETOGÉNESIS
Proceso metabólico por el cual se producen los cuerpos cetónicos como resultado del catabolismo de los ácidos
grasos, por aumento de Acetil Co A.Útil para los tejidos que necesitan mayor cantidad de
energía (Cerebro, corazón y músculo)
HORMONA ESTIMULANTE. Glucagón., Cortisol, HORMONA INHIBIDORA. Insulina, Tiroideas.
Este proceso se lleva a cabo en: HígadoSe libera en: Orina
ENZIMA CLAVE… ACIL CARNITIN TRANSFERASA I y I I
TIOESTEROLASA
Los tres cuerpos cetónicos son:
1. Acetoacetato, el cual, si no es oxidado a una forma útil de energía, es la fuente de los otros dos cuerpos cetónicos siguientes.
2. Acetona, el cual no es usado como fuente de energía, es exhalado o excretado como desecho.
3. Betahidroxibutirato, el cual no es, en sentido técnico, una cetona de acuerdo a la nomenclatura IUPAC.
ACETIL Co A + ACETIL Co A
ACETO ACETIL CoA
TIOLASA
ACETIL CoA
HMG Co A
HMG Co A SINTETASA
HMG Co A LIASA
ACETOACETATO ACETIL CO A3- HIDROXIBUTIRATO
ACETONA
HIDROXIBUTIRATO DESHIDROGENASA
ESPONTANEA
FORMACION DE CUERPOS CETÓNICOS
HIGADO MITOCONDRIATORRENTESANGUINEO
TEJIDOS PERIFERICOS
ACETOACETATO
ACETONA 3 HIBROXIBUTIRATO
PULMON
ACETOACETATO
3 HIDROXIBUTIRATO
ACETOACETATO +SUCCINATO
TIOTRANSFERASA
ACETOACETIL Co A
ACETIL Co A
CK
CUERPOS CETONICOS