Metabolismo Celular

METABOLISMO DE LOS HIDRATOS DE CARBONO
1. El metabolismo de los hidratos de carbono es una de las principales rutas del metabolismo celular. Entre los azúcares utilizados como fuente de energía para la célula, destaca uno principalmente, la glucosa.
  1. La glucogenólisis comprende las reacciones de degradación.
  2. la glucogenogénesis incluye las vías de síntesis a partir de la glucosa.
  3. DIGESTIÓN DE AZÚCARES DE LA DIETA
    1. Se pueden dividir en dos grandes grupos, hidratos de carbono no digeribles e hidratos de carbono digeribles.
      1. El almidón es el principal hidrato de carbono de la dieta.
    2. Enzimas digestivas de azúcares y productos obtenidos
      1. La amilasa hidroliza el almidón originando maltosas, maltotriosas y a -dextrinas, que se hidrolizarán dando moléculas de glucosa por acción de la maltasa y de la isomaltasa.
      2. Existen diversos transportadores a nivel intestinal que facilitan la asimilación de los monosacáridos.
    3. LA GLUCÓLlSIS
      1. Es una de las rutas degradativas más importantes del organismo ya que procesa la glucosa, también es útil para hidrolizar otros monosacáridos.
        La fase preparativa: implica la transformación y escisión de la glucosa en dos triosas fosfato, el gliceraldehído-3-fosfato y la dihidroxiacetona fosfato, entre las cuales existe un equilibrio.
        La fase de rendimiento energético: implica la transformación de la molécula de gliceraldehído-3-fosfato en piruvato, liberan energía.
      2. Las diez reacciones de la glucólisis
      3. En la ruta de la glucólisis existen tres pasos importantes de regulación que se corresponden con las tres reaciones irreversibles.
        1._hexoquinasa 2._ fosfofructoquinasa 3._ piruvato quinasa.
2. LA GLUCONEOGÉNESIS
  1. La gluconeogénesis es la ruta que se utiliza para sintetizar moléculas de glucosa, principalmente en las células hepáticas.
    1. Las reacciones alternativa
      1. Síntesis de fosfoenolpiruvato: cataliza la conversión del oxalacetato en fosfoenolpiruvato.
      2. Conversión de la fructosa: se elimina el grupo fosfato en posición 1 de la fructosa por acción de la enzima fructosa.
      3. Formación de glucosa: se libera el grupo fosfato en posición 6 de la glucosa por acción de la glucosa-6-fosfatasa.
  2. La descarboxiladón oxidativa del piruvato
    1. tiene lugar en el interior de la mitocondria. Su funcion es de obtener una cantidad de ATP
      1. • Piruvato descarboxilasa: produce la eliminación del átomo de carbono del piruvato.
      2. • Dihidrolipoil transacetilasa: emplea dos lipoamidas como cofactores enzimaticos
      3. • Dihidrolipoil deshidrogenasa:regeneración de las lipoamidas de la dihidrolipoil transacetilasa
    2. LA RUTA DE LAS PENTOSAS FOSFATO
      1. obtención de poder reductor -para utilizar en las biosíntesis reductoras- y la generación de diversos monosacáridos.
3. EL METABOLISMO DEL GLUCÓGENO
  1. El glucógeno sirve como una reserva de energía a corto plazo.
  2. El metabolismo del glucógeno comprende dos rutas: la de síntesis conocida como glucogenogénesis y la ruta degradativa conocida como glucogenólisis
    1. Glucogenogénesis: La síntesis de glucógeno se produce normalmente después de la ingestión, sobre todo si la dieta es rica en carbohidratos
    2. Glucogenólisis: Es la degradación de glucógeno
RUTAS CENTRALES DEL METABOLISMO INTERMEDIARIO
1. El ciclo de Krebs se considera anfibólico y tiene lugar en la matriz mitocondrial.
2. El ciclo de Krebs, la cadena transportadora de energía y la fosforilación oxidativa son rutas clave en la producción de energía dentro de la célula
3. EL CICLO DE KREBS
  1. E1ciclo de Krebs desempeña un papel crucial como nexo entre las distintas rutas metabólicas y a través de sus intermediarios, proporciona precursores para muchas rutas biosintéticas.
  3. Regulación del ciclo de Krebs
    1. El ciclo de Krebs está fuertemente regulado, principalmente por el estado energético de la célula (a través de la relación NADH + H+j NAD+ mitocondrial) y por la disponibilidad de sustrato.
    2. Reacciones anapleróticas y carácter anfibólico
      1. son rutas que convergen en el ciclo de Krebs y permiten reponer los intermediarios del ciclo para que éste siga funcionando
      2. Los inte rmediarios del ciclo de Krebs intervienen como precursores de diversas rutas biosintéticas, destacando el citrato, la succinil CoA, el oxalacetato y el a-cetoglutarato.
4. Complejos y transporte electrónico
  1. La cadena transportado ra de electrones aprovecha los electrones del NADH + H+ y del FADH2, para crear un gradiente electroquímico, generando una fuerza protón-motriz.
    1. • El complejo 1,transporta los electrones del NADH a la ubiquinona.
    2. El complejo II, nzima del ciclo de Krebs unida a membrana, que pasa los electrones del FADH2 a la ubiquinona.
    3. El complejo III, acopla la transferencia de electrones desde la ubiquinona al citocromo c.
    4. El complejo IV, transporte electrónico de la respiración y conduce a los electrones desde el citocromo c hasta el último aceptor de los electrones, el oxígeno, que se reduce a agua.
5. LAS LANZADERAS DE NADH + H+
  1. La membrana interna mitocondrial es impermeable el NADH + H+. Para que los electrones puedan atravesarla tienen que emplear un mecanismo indirecto denominado lanzaderas.
    1. Lanzadera gLiceroL-3-fosfato
      1. reoxida el NADH + H+ originando glicerol-3- fosfato.
    2. Lanzadera aspartato-malato
      1. introduce los electrones fijados en el NADH + H+ durante la glucólisis.
METABOLISMO DE LOS LíPIDOS
1. La emulsión de las grasas ingeridas
  1. Previamente a la digestión enzimática debe producirse la emulsión de las grasas a partir de las sales biliares, las cuales facilitan la digestión.
  2. Enzimas digestivas y productos que generan
    1. Los triacilglicéridos son digeridos por la lipasa pancreática hasta formar compuestos anfipáticos, que pueden atravesar las membranas del enterocito.
2. LlPOPROTEíNAS
  1. sirven para transportar los distintos lípidos por el organismo, y también colaboran en el transporte de aminoácidos.
  2. Lipólisis
    1. mecanismo de movilización de los lípidos almacenados como reservorio de energía.
    2. La lipólisis está regulada a nivel hormonal, siendo favorecida por el glucagón y la adrenalina
3. Degradación de ácidos grasos
  1. La oxidación de los ácidos grasos implica: la activación del ácido graso, el transporte a la mitocondria mediado por carnitina y su degradación mediante la B-Oxidacion.
  2. La activación de los ácidos grasos la realiza la acil CoA sintetasa en la membrana externa de la mitocondria.
  3. 1. Al final, todos los productos originados en la B-oxidación se aprovechan en la mitocondria para rendir más energía
  4. La biosíntesis de ácidos grasos
    1. La glucosa ingerida en exceso se convierte en ácidos grasos y éstos en triacilglicéridos.
    2. Para proceder a la síntesis de ácidos grasos se requiere poder reductor (NADPH + H+) y moléculas de malonil CoA.
4. CUERPOS CETÓNICOS
  1. Los cuerpos cetónicos, acetoacetato, hidroxibutirato y acetona, son sustancias que se producen a partir de acetil CoA en las mitocondrias del tejido hepático, sirven como fuente de energía para el corazón, el músculo y otros tejidos.
  2. Cetogénesis
    1. es el proceso de formación de los cuerpos cetónicos, sirve para la síntesis de los cuerpos cetorucos y también se utiliza para la biosíntesis de colesterol.
  3. Utilización de los cuerpos cetónicos
    1. son utilizados por diversos tejidos para producir energía. La utilización de los cuerpos cetónicos como sustituto de la glucosa favorece un ahorro de glucosa.
5. BIOSíNTESIS DE LíPIDOS
  1. abarca gran cantidad de rutas y procesos metabólicos.
    1. La biosíntesis de los acilglicéridos
      1. La síntesis de los triacilglicéridos se origina en el retículo endoplásmico
      2. El proceso de síntesis del ácido fosfatídico se puede dividir en diversas etapas:
        • Síntesis de glicero l-3-fosfato • Activación de los ácidos grasos • Transferen cia de lo s ácidos grasos activados
  2. La biosíntesis del colesterol
    1. La síntesis de colesterol tiene lugar en el citoplasma a partir de moléculas de acetil CoA, y se puede dividir en tres fases.
      1. • Primera etapa: síntesis de los isoprenos activados a partir de acetil CoA. Esta fase comienza con un mecanismo análogo a la síntesis de cuerpos cetónicos
      2. • Segunda etapa: condensación de seis moléculas de isoprenos activados para formar escualeno: Generacion del escualeno.
      3. • Tercera etapa: cielación del escualeno a lanosterol y conversión final a colesterol . La formación del núcleo esteroideo a partir del escualeno comienza con la formación del epóxido de escualeno.
METABOLISMO DE LOS COMPUESTOS NITROGENADOS
1. El metabolismo de los compuestos nitrogenados abarca principalmente el metabolismo de las bases nitrogenadas, de los nucleótidos, de las porfirinas y de los aminoácidos.
  1. lA DEGRADACiÓN DE PROTEíNAS
    1. permite obtener los aminoácidos en forma libre y reciclar los aminoácidos de proteínas que ya no son útiles para el organismo y generar nuevas proteínas.
    2. Enzimas digestivas de las proteínas
      1. El proceso digestivo de las proteínas se ve favorecido por la desnaturalización.
      2. La digestión de las proteínas comienza en el estómago, continúa de forma importante a nivel intestinal y finaliza dentro del enterocito.
      3. Recambio proteico
        El recambio proteico hace referencia a la degradación intracelular de las proteínas, destacando los mecanismos de proteólisis lisosómica y del proteosoma.
2. LA DEGRADACiÓN DE AMINOÁCIDOS
  1. EIproceso de degradación de los aminoácidos implica dos fases: la eliminación del nitrógeno y la eliminación del esqueleto carbonado.
    1. la primera la determina el grupo amino, que debe ser eliminado de la estructura del aminoácido y transportado de forma segura hasta su eliminación del organismo
    2. la segunda implica la eliminación o aprovechamiento del resto del aminoácido, es decir, el esqueleto carbonado.
  2. Transaminacion
    1. son enzimas muy importantes en la degradación y también en la síntesis de aminoácidos.
    2. El ciclo de la urea
      1. Las reacciones bioquímicas del ciclo se producen en la mitocondria y en el citosol, siendo la ornitina la molécula que ensambla todo los compuestos para la posterior eliminación.
        El ciclo de la urea sólo se da íntegramente en el tejido hepatico
        . Ciclo de la urea. Se destaca la localización celular del ciclo de la urea entre la mitocondria y el citoplasma
      2. El destino del esqueleto carbonado
        Los aminoácidos glucogénicos originan en su degradación compuestos (piruvato, oxalacetato...) que fácilmente se transforman en glucosa
        • Glucogénicos: los aminoácidos que, al degradarse, producen piruvato o compuestos intermediarios del ciclo de Krebs.
        • Cetogénicos: los aminoácidos que se convierten en acctil CoA o acetoacetoo Pueden desviarse fácilmente a la formación de cuerpos cetónicos
3. LA BIOSíNTESIS DE AMINOÁCIDOS
  1. pueden ser sintetizados por un número pequeño de organismos, principalmente las bacterias y las plantas
  2. La fijación del nitrógeno
    1. La mayoría de los organismos aprovechan el nit rógeno en forma de NH3 o NH;
      1. • La formación de carbamoíl-fosfato; sirve para el ciclo de la urea y la síntesis de arginina y participa en la síntesis de pirimidinas.
      2. • La formación de glutamato, que fija nitrógeno procedente del NH¡; o por la acción de la glutamato sintasa (GS), que transfiere el grupo amino de la glutamina
      3. • La formación de glutamina; este proceso lo realiza la glutamina sintetasa
      4. • La formación de asparagina; mediante la asparagina sintetasa, que cataliza la fijación de nitrógeno al aspartato originando la correspondiente amida,
  3. Familias de aminoácidos
    1. Existen numerosas patologías relacionadas con la síntesis y la degradación de aminoácidos.
  4. Función precursora de los aminoácidos
    1. Los aminoácidos tienen un papel muy importante como base para la síntesis de proteínas, si bien tienen otras muchas utilidades y funciones.
      1. Síntesis de porfirinas: parte de aminoácidos diferentes según se trate de animales o bacterias y plantas.
      2. Síntesis de creatina y creatinina: La crea tina es un nutriente esencial para los músculos, formado a partir de glicina y arginina en el hígado.
      3. Derivados de aminoácidos. A partir de los aminoácidos se obtienen multitud de pequeñas moléculas de gran importancia para el funcionamiento correcto de los organismos
        Derivados del triptófano, Derivados del glutámico, Derivados de la tirosina,
    2. EL METABOLISMO DE LOS NUCLEÓTIDOS
      1. Estos compuestos son de gran importancia como sillares para la formación de los ácidos nucleicos, moléculas imprescindibles para el almacenamiento y transmisión de la información genética de un organismo
        Existen dos mecanismos para obtener nucleótidos: la síntesis de novo y las rutas de salvamento.
4. La degradación de los nucleótidos
  1. Una gran variedad de enzimas hidrolizan los n ucleótidos a nucleósidos para que puedan ser absorbidos por la mucosa intestinal.
  2. En cuanto a la degradación metabólica, sobre los ácidos nucleicos actúan endonucleasas y exonucleasas para generar nucléotidos.
  3. El ácido úrico es el compuesto final de la degradación de las bases púricas en el hombre.
  5. Rutas de salvamento
    1. Las rutas de salvamento permiten reciclar bases nitrogenadas que iban a ser degradadas y sintetizar nucleótidos.
    2. Síntesis de novo
      1. En la síntesis de novo de nucleótidos se requiere energía y diversos aminoácidos.
        En la síntesis de los nucleótidos de purina se origina un primer nucleótido que es el IMP, del que derivan los demás nucleótidos de purina
      2. Biosíntesis de desoxirribonucleótidos
        Los desoxirribonucleótidos se forman habitualmente a partir de los nucleótidos difosfato mediante la actuación de la NDP reductasa.
Bibliografías
1. Feduchi R. Bioquímica conceptos esenciales. 1ª Ed. Panamericana; 2011

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