Capítulo 6
Metabolismo celular
Metabolismo
Conjunto de reacciones químicas
que intervienen en la obtención de
energía y en su utilización por parte
de los seres vivos.
CATABOLISMO
Procesos de
Se produce
una
Son
reacciones
Energía
Degradación
ANABOLISMO
Síntesis
Hidrogenación
Deshidrogenación
Oxidativas
Exergónicas
Reductivas
Endergónicas
Los humanos pueden trasformar la E química en:
• Energía química: Biosíntesis, almacenamiento
de energía
• Energía eléctrica: impulso nervioso
• Energía mecánica: movimientos musculares
• Energía calórica: mantenimiento de la Tº
corporal
Reacciones químicas condicionadas
por las leyes de la termodinámica
Termodinámica: estudio de los intercambios de energía que
tienen lugar en un sistema
1era Ley: La energía puede transferirse y transformarse,
pero no puede ser creada.
2da Ley: En un sistema aislado, el desorden DEBE aumentar
luego de un proceso dado.
.
Termodinámica
1º Ley: La energía no se crea ni se
destruye, solo se transforma
2º Ley: Es imposible la conversión total
de calor en trabajo, siempre se disipa
parte del mismo.
Reacciones Catabólicas
«Oxidativas»
Procesos de degradación de
moléculas complejas para obtener
moléculas simples y liberar Energía
Reacciones Anabólicas o
Reductivas
Procesos de síntesis de moléculas
complejas a partir de moléculas
simples utilizando Energía
Reacciones
Catabólicas
Anabólicas
Proceso de
Degradación
Síntesis
Es una
Deshidrogenación
Hidrogenación
Son
reacciones
Oxidativas
Reductivas
Energía
Liberan: son
exergónicas
Requieren: son
endergónicas
Metabolismo de los hidratos de carbono
Oxidación de la glucosa
 Glucólisis anaeróbica (no
oxígeno dependiente)
 Respiración celular: Ciclo de
Krebs y Cadena respiratoria
(Aeróbica)
Glucólisis anaeróbica
(No dependiente del O2)
• Proceso citoplasmático para la obtención de
ATP
• El aceptor de los H+ de este proceso
oxidativo no es el O2 sino la coenzima NAD+
• Se produce en el citoplasma de todas las
células
PRIMERA FASE
1º)
GLUCOSA
ATP
GLUCOSA -6-P
ADP + P
Fosforilación IRREVERSIBLE en el músculo
Hexoquinasa: En hígado y músculo, cofactores Mg++
o Mn++, se inhibe por producto.
Glucoquinasa: no inhibe por producto, sólo en
hígado y páncreas, se activa cuando [glucosa]
GLUCOSA-6-P
GLUCOSA + P
Reversible SOLAMENTE en el Hígado =
Glucosa-6-Fosfatasa, enzima que
desfosforila de esa forma la glucosa
vuelve al torrente circulatorio
1º)
GLUCOSA-6-P
FRUCTOSA-6-P
Enzima: FOSFOHEXOSA
ISOMERASA
2º)
FRUCTOSA-6-P
+ ATP
FRUCTOSA-1,6-diP
ADP + P
FOSFOFRUCTOQUINASA (FFQ):
 Punto de control más importante: regula la
velocidad de la glucólisis
 Inmadura en niños !!
 Es inhibida por  ATP y ácidos grasos
3º)
Dihidroxiacetona-1-P
FRUCTOSA-1,6-diP
Gliceraldehìdo-3-P
Es una reacción reversible en la cual se produce la
ruptura de la molécula de fructosa.
Enzima:
FRUCTOSA-1,6-DIFOSFATOALDOLASA
A medida que se va produciendo la
reacción de ruptura,
la Dihidroxiacetona-1-P se va
transformando en Gliceraldehìdo-3-P
Dihidroxi acetona-1-P
Gliceraldehìdo-3-P
Enzima: FOSFOTRIOSAISOMERASA
SEGUNDA FASE
4º)
Gliceraldehìdo-3-P + Pi + NAD+
1,3 Di-P-Glicerato + NADH
(1,3 DPG)
Enzima: GLICERALDEHIDO-3-PDESHIDROGENASA
 Se forma NADH (oxidación)
 Se incorpora Pi, compuesto de alta energía.
5º)
1,3 DiP-Glicerato + ADP
3-P-Glicerato + ATP
Enzima: FOSFOGLICERATOQUINASA
- Reacción reversible
- Se conserva la energía de oxidación
como ATP
6º)
3-P-Glicerato
2-P-Glicerato
Enzima:
FOSFOGLICERATOMUTASA
Necesita Mg++
7º)
2-P-Glicerato
FOSFOENOLPIRUVATO + H2O
Enzima: ENOLASA
Se forma un compuesto de alta energía
Es una deshidratación
Se necesita Mg++ o Mn++
8º)
FOSFOENOLPIRUVATO + ADP
ÁCIDOPIRÚVICO +
Enzima:




ATP
PIRUVATOQUINASA
Reacción muy exergónica  IRREVERSIBLE
La enzima se inhibe por  ATP, A.G. y AcetilCoA
Necesita Mg o Mn y también K
Forma compuesto de alta
Balance energético
Glucosa
2 Ác. Pirúvico + 2 NADH + 4 ATP
Pero en pasos 1 y 3 se gastaron 2 ATP
Ganancia neta = 2 ATP
Glucosa
2 Ác. Pirúvico + 2 NADH + 2 ATP
Tan simple… tan complicado…
Continuación del catabolismo de la GLUCOSA (Con O2)
Ácido Pirúvico + NAD + CoA
AcetilCoA + NADH + CO2
Enzima: PIRUVATODESHIDROGENASA





Oxidación = NADH
En matriz mitocondrial
Irreversible!
Inhibe por ATP, AcetilCoA y NADH
Activada por aumento ADP y Ca
Respiración celular


Conjunto de reacciones químicas en
MITOCONDRIA
C6H12O6 + 6
O2
6 H2O + 6CO2+ 38 ATP
Respiración celular


1º: Ciclo de Krebs. Degrada grupo acetilo
en CO2 y H2O. En matriz mitocondrial.
2º: Cadena respiratoria. En cresta
mitocondrial.
Ciclo de Krebs
1) proceso metabólico que se realiza
en la matriz mitocondrial
2) comienza a partir de la AcetilcoenzimaA
3) por cada AcetilcoenzimaA se obtienen:
3 NADH 1 FADH
1 GTP
4) por cada Glucosa se obtienen
6 NADH 2 FADH
2 GTP
Cadena respiratoria
Cadena respiratoria




Fosforilación oxidativa:
E + ADP + Pi
ATP
«El aceptor final de los hidrogeniones es el
O2» = Proceso AERÓBICO
NADH = 3 ATP
FADH = 2 ATP
Balance energético
(total del catabolismo de la Glucosa)
ATP GTP NADH FADH
Glucolisis
anaeróbica
2
-
2
Ác pirúvico a
AcCoA
-
-
2
Cliclo de Krebs
-
2
6
2
Total
2
2
10
2
X3
X2
= 38
Glucógenolisis
Glucógenolisis


Degradación del glucógeno en músculos e
hígado para obtener glucosa-6-P
Proceso catabólico en citosol
Glucógeno + Pi
Glucosa-1-P + glucógeno (1 glucosa menos)

Enzima: Glucógeno fosforilasa
Glucógenolisis





La enzima glucógeno fosforilasa no es
quinasa! = no gasta ATP
Inhibe por [Glucosa]
Punto de control entre depósito y la
utilización de glucosa
Se activa por adrenalina
Se activa cuando Ca en contracción
muscular
Glucógenolisis

Proceso catabólico en citosol
Glucosa-1-P
Glucosa-6-P


Enzima: fosfoglucomutasa
Cofactor Mg++
Glucógenolisis en el músculo


Glucosa No va a torrente sanguíneo
Estimulado por:
 Adrenalina
y Noradrenalina
 ACTH Hormona Adrenocorticotrofina
 TSH Hormona Tiroide estimulante
 Glucagon
 Calcio: la contracción muscular y la
glucógenolisis se activan a través del
calcio asegurando sincronización
Glucógenolisis en el hígado


Glucosa puede ir a torrente sanguíneo
Estimulado por:
 Adrenalina
y Noradrenalina
 ACTH Hormona Adrenocorticotrofina
 TSH Hormona Tiroide estimulante
 Glucagon
 Calcio: la contracción muscular y la
glucógenolisis se activan a través del
calcio asegurando sincronización
Glucógenogenesis

Se agregan moléculas de glucosa al
glucógeno
glucosa-6-P + Glucógeno
Glucógeno (1 glucosa +)

Enzima: Glucógeno sintetasa. Se activa con
hormona INSULINA
CONVERSIÓN DE Ác.PIRÚVICO EN Ác.LÁCTICO
Ácido Pirúvico + NADH
Ácido láctico + NAD
Enzima: LÁCTICO DESHIDROGENASA ( LDH )
 Escasez de O2 ej: durante ejercicio
 Es una reducción donde el NADH se oxida
 El ÁCIDO LÁCTICO difunde a los tejidos y a la
sangre como desecho (lavado).
 En el Hígado se transforma en GLUCOSA
cuando la actividad muscular es elevada.
Remoción del Ácido láctico



Cuando en célula hay [ác. Láctico] se
producen reacciones químicas en la
mitocondria.
El trabajo regenerativo estimula la
remoción del Ác. Láctico
Fosfoenolpiruvato puede formar glucosa
(Neoglucogénesis)
ÁCIDO LÁCTICO + NAD
ACIDO PIRÚVICO + NADH
ACIDO PIRÚVICO
Piruvatocarboxilasa
+ ATP y CO2
OXALACETATO
+ NADH
MALATO
MALATO
En el citoplasma:
MALATO
OXALACETATO
Se pierde CO2
Se gasta un GTP
FOSFOENOLPIRUVATO
INCORPORACIÓN DE OTROS
GLÚCIDOS A LA GLUCÓLISIS

Fructosa

Galactosa
Fructosa



> // transforma en glucosa
Glucosa se libera de la C^ pasa a la sangre
Fructosa restante en hígado pasa a fructosa-6-P
para ir a ruta glucolítica
Galactosa

Galactosa + ATP


Galactoquinasa
Galactosa-1-P

Galactosa-1-P
Glucosa-1-P
Una enz epimerasa
Metabolismo de los lípidos
Lipólisis

Quemar grasas
Metabolismo de los lípidos
Lipólisis
Metabolismo de los lípidos
Lipólisis
Metabolismo de los lípidos
Lipólisis

Degradación de TGC
en tejido adiposo y
músculo. Los ác.
grasos se degradan
para obtener E en
todas las C^ pero
No en tejido cerebral
(sólo Gluc).
Metabolismo de los lípidos
Adipocito
Triglicéridos
L.H.S
L.P.L
Glicerol
Ácidos grasos
(Activada por
ayuno,
catecolaminas,
glucagon, ACTH,
STH)
Glicerol
(Activada por
insulina y glucosa)
+ Ác. Grasos
Se une a Albúmina
Lipólisis

Enz: Lipasa hormono sensible (LHS)


Activa: adrenalina y noradrenalina, glucagon,
hormona de crecimiento (efecto más lento),
ACTH, hormonas tiroideas y glucocorticoides,
Ayuno
Inhibida: Insulina
Lipólisis


Los ác. Grasos de cadena corta y media
ingresan a la matriz mitocondrial sin
transportador.
Los de cadena larga necesitan
transportador: Carnitina.
¿Qué es la carnitina?




Betahidroxi-gama-trietil-amonio. Amina
cuaternaria= lisina + metionina
Sustancia orgánica que se S! en hígado y
riñón e ingerida con alimentación.
Ampliamente distribuida en organismo,
más abundante en músculo.
NO usar como suplemento!!
ẞ oxidación



Cuando el ác. Graso en matriz mitocondrial,
se produce un proceso donde la cadena
carbonada se va cortando cada 2 C.
Se obtienen acetilos que van formando
AcetilCoenzimaA.
ACoA se unen a ác. oxalacético y va al ciclo
de Krebs
cadena respiratoria
S! ATP
ẞ oxidación



1 Glucosa = 38 ATP
1 Ác. Esteárico (20 C)
= 146 ATP
Los lípidos sólo dan E
en forma AERÓBICA!
Cetoacidosis



Ante catabolismo exagerado de lípidos por
inanición, diabetes o alimentación exclusiva
de grasas.
Se forman cuerpos cetónicos (ác.
Acetoacético, acetona, ác.
Betahidroxibutírico). Pudiendo difundir a
sangre y tejidos y producir acidosis.
Acetona es volátil da aliento a fruta en
descomposición.
Cetoacidosis

Acidosis metabólica:






Nauseas
Vómitos
Dolor abdominal
Deshidratación
Respiración rápida.
Puede ser letal.
Lipogénesis

S! TGC a partir de ác. grasos y glicerol

Dentro de los adipocitos y otros tejidos.

Lipogénesis

Lipólisis
Enz: LPL Lipoproteínlipasa estimulada x
insulina
Biosíntesis de ácidos grasos


En citoplasma de hígado, riñón, cerebro,
tejido adiposo, pulmón y glándula
mamaria.
Precursor AcetilCoA
de mitocondria)
Citrato (para salir
En
citosol
CITRATO + CoA
ACoA + Oxalacetato
La ACoA se carbolxilan con CO2 y forma
MalonilCoA (3C)
AcetilCoA + CO2
MalonilCoA
La MalonilCoA se une a AcetilCoA, pierde 1 C
y queda formadfa un ác. graso de 4 C. Usa
H+ del NADPH
Biosíntesis del Colesterol



Precursor AcetilCoA, se produce en hígado
(75% del total y 25% exógeno)
Se inhibe con ayuno y la aparición de
colesterol exógeno (dieta).
Se acelera ante dieta rica en grasas.
Metabolismo de proteínas
Proteólisis

Las C^ tienen un límite en la [∏ ] en
citosol. Si es superada
Los aa se trasforman en urea va a orina
 Se metabolizan para dar E (AcetilCoA)
 Se trasforma a grasas


Cuando hay depleción glucogénica o dieta
baja en HdC los tejidos obtienen glucosa por
proteólisis = «destrucción de la masa
muscular» para obtener aa neoglucogénicos.
Proteólisis
1 gr de ∏ da < ATP que 1 gr de glucosa
 97% del ATP se obtiene en mitocondria
por glucólisis aeróbica, Ác. grasos y aa
(sólo importantes para S!∏).
 ∏
E < 3% del total en el organismo
normal.

FIN
GRACIAS!!!!!

Estudien!!!!!