Metabolismo Celular: Procesos Clave y Rutas Bioquímicas

Holigoproteínas Fibrosas: colágenos, queratina, elastina, fibroínas. Holigoproteínas Globulares: prolaminas, glutaminas, albuminas, hormonas, enzimas.

Enzimas: OXIDOREDUCTASAS, TRANSFERASAS, HIDROLASAS, LIASAS, ISOMERASAS, LIGASAS.

Glucólisis: Fase Preparatoria y Fase Rentable

1. Inversión del ATP: de glucosa a glucosa-6-fosfato, la glucosa es fosforilada mediante un ATP; esta reacción es catalizada por la hexokinasa.
2. Isomerización de la glucosa-6-fosfato: es la isomerización reversible de la aldosa, la glucosa-6-fosfato, a la correspondiente cetosa, la fructosa-6-fosfato, mediante la presencia de la enzima fosfoglucoisomerasa; es una reacción fácilmente reversible.
3. Segunda inversión del ATP: la enzima fosfofructoquinasa-1 realiza una segunda fosforilación ayudada de un ATP para producir luego una fructosa-1,6-bifosfato.
4. Fragmentación en dos triosas fosfatos: la enzima aldolasa produce el desdoblamiento del azúcar, es decir, el compuesto de 6 carbonos, fructosa-1,6-bifosfato, produce dos intermediarios de tres carbonos (GAP) y (DHAP).
5. Isomerización de la dihidroxiacetona fosfato: la enzima triosa fosfato isomerasa convierte uno de los productos en gliceraldehído-3-fosfato.
6. Generación del primer compuesto de alta energía: esta reacción es catalizada por la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa, para producir 1,3-bifosfoglicerato y una molécula de NADH.
7. Primera fosforilación a nivel de sustrato: en esta etapa, el 1,3-bifosfoglicerato transfiere su grupo acil-fosfato al ADP, produciéndose la formación de ATP; la reacción es catalizada por la fosfoglicerato quinasa.
8. Preparación para síntesis del siguiente compuesto de alta energía: el 3-fosfoglicerato se isomeriza a través de la enzima fosfoglicerato mutasa, transformándose en el 2-fosfoglicerato.
9. Síntesis del segundo compuesto de alta energía: ocurre una deshidratación simple del 3-fosfoglicerato para dar el fosfoenolpiruvato bajo la acción de la enzima enolasa.
10. Segunda fosforilación a nivel de sustrato: desfosforilación del fosfoenolpiruvato, obteniéndose piruvato y ATP. Reacción irreversible mediada por la piruvato quinasa.

Ciclo de Krebs: Pasos

1. Formación de citrato: acetil-CoA con el oxaloacetato (citrato sintetasa).
2. Formación de isocitrato: vía cis-aconitato (isomerasa).
3. Oxidación de isocitrato: a alfa-cetoglutarato y CO2 (isocitrato deshidrogenasa, primera formación de NADH).
4. Oxidación de alfa-cetoglutarato: a Succinil-CoA y CO2 (alfa-cetoglutarato deshidrogenasa, segunda formación de NADH).
5. Conversión de Succinil-CoA a Succinato: (succinil-CoA sintetasa, formación de ATP).
6. Oxidación de Succinato: a Fumarato (succinato deshidrogenasa, formación de FADH).
7. Hidratación de Fumarato: a Malato (hidrolasa).
8. Oxidación de Malato: a Oxaloacetato (malato deshidrogenasa, tercera formación de NADH).

Es una serie de reacciones químicas que requieren de la presencia de O2. En condiciones anaeróbicas no hay formación de Acetil-CoA ni ciclo de Krebs; el piruvato pasa a fermentación láctica y fermentación alcohólica. En condiciones aeróbicas, el piruvato ingresa a la matriz mitocondrial y es convertido en Acetil-CoA, entrando al ciclo de Krebs. El objetivo del ciclo de Krebs es obtener energía en forma de NADH, FADH y ATP.

Regulación del Ciclo de Krebs: cuando se forma mucho Acetil-CoA, se va al hígado y se transforma en cuerpos cetónicos: acetona, acetoacetato, β-hidroxibutirato; estos se pueden volver a Acetil-CoA.

Ciclo de la Urea

1. CO2 + NH4: (carbonil-P-sintetasa) = carbonil fosfato.
2. Carbonil fosfato + ornitina: (ornitina transcarbamilasa) = citrulina.
3. Citrulina + aspartato: (arginosuccinato sintetasa) = arginosuccinato.
4. Arginosuccinato libera fumarato: (arginosuccinasa) = arginina.
5. Arginina + H2O: (arginasa) = ornitina = urea, que se elimina por el riñón.

Ciclo de Cori

En el músculo, el glucógeno se transforma en glucosa a través de la glucólisis anaerobia (entrega 2 ATP), formando un piruvato y después lactato. Este lactato viaja por la sangre, llega al hígado y se vuelve a convertir en piruvato; el piruvato se convierte nuevamente en glucosa por medio de la gluconeogénesis, consumiendo 6 ATP, y se reserva como glucógeno nuevamente.

Rutas Metabólicas de Lípidos

El ácido graso, al activarse, queda como Acetil-CoA; como tal, no entra a la mitocondria. Se le agrega carnitina, que es añadida por la proteína llamada aciltransferasa 1, liberando la coenzima Acetil-CoA, formando acilcarnitina, que entra a la mitocondria. La aciltransferasa 2 libera la carnitina y vuelve a juntar el acil con la coenzima A, formando el Acetil-CoA.

Etapas en la Oxidación de Ácidos Grasos:

1. B-oxidación: produce unidades activadas de 2 carbonos, Acetil-CoA.
2. Cada molécula de Acetil-CoA se oxida en el ciclo de Krebs, produciéndose 3 NADH, 1 FADH y 1 ATP.
3. Los coenzimas reducidos se reoxidan en la cadena respiratoria, produciendo una gran cantidad de ATP.

Cetogénesis:

En condiciones de ayuno, el hígado forma cuerpos cetónicos (en la matriz mitocondrial) a partir de la Acetil-CoA, mediante la oxidación de ácidos grasos. Los cuerpos cetónicos se transportan por la sangre a otros tejidos que los oxidarán para producir energía. Un exceso de cuerpos en la sangre causa acidosis.

Metabolismo de los Aminoácidos:

Los aminoácidos procedentes de la dieta o del recambio intracelular que no se emplean para la síntesis de proteínas deben ser degradados. El hígado es el órgano principal de la degradación en mamíferos, y también se producen en tejidos como el tejido muscular.

Esquema: Los aminoácidos se dividen en NH4 y esqueletos carbonados. El NH4 inicia la biosíntesis con el carbonilfosfato para iniciar el ciclo de la urea y formar urea; los esqueletos carbonados forman α-cetoácidos para entrar al ciclo de Krebs, formar oxaloacetato y, finalmente, glucosa (por gluconeogénesis).

Biosíntesis de Aminoácidos:

Los precursores provienen de glucólisis, ciclo de Krebs y ruta de fosfato de pentosa.

Adaptación Metabólica con Alimentación:

El páncreas libera insulina, llegando al cerebro, músculos, etc.

Adaptaciones Metabólicas:

El páncreas libera glucosa como glucagón, que tengo de reserva para que vaya al cerebro y podamos funcionar.

Concentración en Sangre de Metabolitos Durante el Ayuno:

Los ácidos grasos se mantienen. La glucosa disminuye porque se consume y los cuerpos cetónicos aumentan la concentración porque, a medida que tengo glucosa, la voy sacando a circulación.

Metabolismo de Lípidos:

Se pueden transformar en ácidos grasos que se deben oxidar para empezar la B-oxidación (para obtener energía) o convertirse en glicerol, que se va a glucólisis cuando requiere energía rápida o gluconeogénesis cuando requiero formar glucosa.

La triacilglicerol lipasa es la enzima presente en los adipocitos; su función es movilizar las grasas de triacilglicerol a diacilglicerol para luego pasar a monoacilglicerol (ácidos grasos y glicerol) (hormona epinefrina y el glucagón).

La acil-CoA carboxilasa une Acetil-CoA para formar un ácido graso grande; ocurre en el citoplasma y es anabólico. Para formar un ácido graso cualquiera en el citoplasma, debo partir con 4C, uniendo 2 Acetil-CoA por acil-CoA carboxilasa, y luego se va uniendo por el complejo ácido graso sintetasa.

La enzima que participa en la síntesis de ácidos grasos es la acil-CoA carboxilasa, y se regula por producto (ácidos grasos), sustrato (Acetil-CoA), e inhibidor (por cualquiera de estos presentes).

Acil-Graso Sintetasa: complejo enzimático que ayuda a la síntesis o biosíntesis de ácidos grasos.

Lipoproteínas: los lípidos son insolubles en agua (sangre), se transportan en complejos lipoproteínas. QUILOMICRONES: circulan en el sistema gástrico, transportan los triglicéridos secretados por el intestino a los tejidos por la sangre. VLDL: viajan a través de la sangre, son de muy baja densidad y se sintetizan en el hígado. LDL: baja densidad, deposita grasas en las arterias (colesterol malo), circula por la sangre. HDL: alta densidad, evita la acumulación de colesterol en la sangre (colesterol bueno), transporta colesterol desde los tejidos hacia el hígado, retira el colesterol de las arterias y lo lleva de vuelta al hígado.