Bioquimica Introduccion Al Metabolismo Humano

UNIVERSIDAD DE ORIENTE HOSPITAL UNIVERSITARIO DR MANUEL NUEZ TOVAR DEPARTMENTE DE MEDICINA INTERNA

UNIVERSIDAD DE ORIENTEHOSPITAL UNIVERSITARIO DR MANUEL NUEZ TOVARDEPARTAMENTO DE MEDICINA INTERNABIOQUIMICAINTRODUCCION AL METABOLISMO HUMANO

Residente 2do ao:Dra. Ritmery Lpez

Adjunta: Dra Mariangelica Valera Maturn, Marzo de 2015CONCEPTOS GENERALES NUTRICIONNutriente: producto qumico procedente del exterior de laclulay que sta necesita para realizar sus funciones vitales. Es tomado por la misma y transformado en constituyente celular a travs de un proceso metablico de biosntesis (Anabolismo)o, bien, es degradado para la obtencin de otras molculas y de energa.

CLASIFICACIN DE NUTRIENTES

Segn su importancia:Nutrientes esenciales: No son vitales para el organismo y que, bajo determinadas condiciones, se sintetizan a travs de molculas precursoras (generalmente, nutrientes esenciales). Estas son producidas por el metabolismo. No esenciales: Los que son vitales para el organismo, dado que no los puede sintetizar. Es decir, son las sustancias que de forma ineludible se tienen que obtener del medio ambiente. Estos incluyen Ac. grasos esenciales, Aa esenciales, algunas vitaminas.CLASIFICACIN DE NUTRIENTES

B. Segn su cantidad:Macronutrientes (hidratos de carbono, protenas y grasas): Estos nutrientes participan como sustratos en los procesos metablicos.Micronutrientes (minerales y vitaminas): Estos participan en el metabolismo como reguladores de los procesos energticos, pero no como sustratos.

CLASIFICACIN DE NUTRIENTESC. Segn su funcin:Energticos: Sirven de sustrato metablico para obtener energa. Por ej: lpidos y los glcidos.Plsticos o estructurales: forman la estructura del organismo. Tambin permiten su crecimiento. Por ej. Protenas, glcidos, ciertos lpidos (colesterol), y algunos minerales como Ca. y fsforo.Reguladores: Controlan las reacciones qumicas del metabolismo. Por ej.: Vit.

CARBOHIDRATOSSon azcares integrados por monosacridos. Son clasificados por el nmero de unidades de azcar: monosacridos (tales como la glucosa, la fructosa y la galactosa), disacridos (tales como la sacarosa, lactosa y maltosa) y polisacridos (tales como el almidn, el glucgeno y la celulosa). Brindan energa por ms tiempo que las grasasProtenas

Son compuestos orgnicos que consiste en Aa. unidos por enlaces peptdicos. El organismo no puede fabricar alguno de los Aa (Aa esenciales). Las protenas crean enzimas, queratina, energa, anticuerpos, aumenta el sistema inmune y ayudan al crecimiento y desarrollo celular. Ellas son degradadas por la pepsina, hasta Aa. libres, durante la digestin.

GRASASUna molcula de glicerina con tres cidos grasos unidos. Conectadas solo por enlaces sencillos (Ac. grasos saturados) o por enlaces dobles y sencillos (Ac. grasos insaturados).

ELEMENTOS NUTRICIONALES

COMPONENTES INORGANICOS El AGUA (H2O) Es una sustancia vital formada por 2 tomos de Hidrgeno y 1 de Oxgeno.Los elementos inorgnicosactan comoelectrolitos inicos. Los de mayor importancia son Na, K, Ca,Mg,Cloruroyfosfato, y el ion orgnicoBicarbonato.Ellos mantienen la presin osmtica y Ph.COMPUESTOS ORGANICOSEstoscompuestos abarcan(protenas, lpidos y carbohidratos) contienen, en su mayora, carbono y nitrgeno, mientras que la mayora del oxgeno y del hidrgeno estn presentes en el agua.ENZIMASSon molculasde naturalezaproteicay estructural quecatalizanreacciones qumicas, siempre que seantermodinmicamente posibles.En estas reacciones las enzimas actan como molculas denominadas sustratos, y se convierten en molculas diferentes ( producto).COENZIMASon pequeas molculas orgnicas que transportan grupos qumicos de una enzima a otra.Debido a que sufren una modificacin qumica como consecuencia de la actividad enzimtica, es til considerar a las coenzimas como una clase especial de sustratos.

COFACTORAlgunas enzimas no precisan componente adicional para mostrar su actividad. Sin embargo, hay enzimas que requieren su unin con molculas no proteicas (cofactores)para poder ejercer su actividad.Estos pueden ser compuestos inorgnicos, o compuestos orgnicos

CLASIFICACION DE COFACTORSe clasifica en funcin de la fuerza con que se unen a una enzima Cofactores dbilmente ligados denominados coenzimas Cofactores fuertemente unidos denominados grupos prostticos. Una enzima inactiva, sin el cofactor se llama una apoenzima, mientras que la enzima completa con cofactor es la holoenzima.

VITAMINASSon sustancias orgnicas con estructuras qumicas diversas, las cuales el organismo no es capaz de sintetizar, por lo que necesita su aporte exgeno.Resultan esenciales para el mantenimiento de las funciones metablicas normales, aunque en cantidades pequeas.CLASIFICACION DE LAS VITAMINASSegn su solubilidad: si lo son en agua hidrosolubles o si lo son en lpidos liposolubles.Hay 13 vitaminas que se clasifican en dos grupos: (9) hidrosolubles (8 del complejo B y 1 de la vitamina C) y (4) liposolubles (A, D, E y K).

LIPOSOLUBLEVitamina A (Retinol) Vitamina D (Calciferol)Vitamina E (Tocoferol) Vitamina K (Fitomenadiona)HIDROSOLUBLE : B1 (tiamina), B2 (riboflavina), B3 (niacina o cido nicotnico), B5 (cido pantotnico), B6 (piridoxina), B8 (biotina), B9 (Ac. flico), B12 (cianocobalamina) y vitamina C (Ac. ascrbico)

REGULACIN DE LA ACTIVIDAD ENZIMTICA

La existencia de mltiples vas metablicas exige un control de las mismas a fin de que no se produzca un colapso metablico.La regulacin de las vas se consigue regulando a los catalizadores de las reacciones , es decir a las enzimas.MECANISMOS DE REGULACIN DE LAACTIVIDAD ENZIMTICAPOR CANTIDAD. REGULACIN DE LA EXPRESIN REGULACIN DE LA VIDA MEDIA. POR MODIFICACIN. COVALENTE. NO COVALENTE. MODULADORES ALOSTRICOS POSITIVOS . NEGATIVOS.MECANISMO DE REGULACION ENZIMATICA.

RUTAS METABOLICASEs una sucesin dereacciones qumicasque conducen de unsustratoinicial a uno o variosproductos finales, a travs de una serie demetabolitos intermediarios.

METABOLISMOConjunto de reacciones bioqumicas y procesos fsico- qumicos que ocurren en una clula del organismo.

CATABOLISMO.ANABOLISMO.

DIFERENTES RUTAS METABOLICASAnabolismo y catabolismo son simultneos y a veces sin lmites precisos y requieren de enzimas para poderse llevar a cabo.

FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE LAS RUTAS

ATP(Adenosn Trifosfato) Molcula utilizada por todos los organismos para proporcionar energa en las reacciones qumicas. Es uno de los 4 monmeros utilizados en la sntesis de ARN celular. Es una coenzima de transferencia de grupos fosfato que se enlaza de manera no-covalente a las enzimas quinasas (co-sustrato). Debido a la presencia de enlaces ricos en energa (fosfatos), esta molcula se utiliza en los seres vivos para proporcionar la energa que se consume en las rx qumicas degradndose a ADP. ALGUNAS MOLECULAS DEL METABOLISMO

Estas molculas se utilizan reducir y oxidar sustancias qumicas en las clulas. Gluclisis La glucolisis es la ruta por medio de la cual los azucares de seis tomos de carbono (que son dulces) se desdoblan, dando lugar a un compuesto de tres tomos de carbono, el piruvato.

Durante este proceso, parte de la energa potencial almacenada en la estructura de hexosa se libera y se utiliza para la sntesis de ATP a partir de ADP

Est presente en todas las formas de vida actuales. Es la primera parte del metabolismo energtico y en las clulas eucariotas ocurre en el citoplasma.

Primera faseLas cinco primeras reacciones constituyen una fase de inversin de energa, en la que se sintetizan azcares-fosfato a costa de la conversin de ATP en ADP, y el sustrato de seis carbonos se desdobla en dos azcares-fosfato de tres carbonos. 1. Primera inversin del ATPEn esta etapa la glucosa es fosforilada mediante un ATP, esta reaccin es catalizada por la hexoquinasa

ATP :

2. Isomerizacin de la glucosa-6-fosfatoEsta reaccin es la isomerizacin 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 reaccin fcilmente reversible, cuya direccin depender de la concentracin de producto y sustrato para regularla.

3. Segunda inversin de ATPLa enzima fosfofructoquinasa (PFK1), realiza una segunda fosforilacin ayudada de un ATP, para producir un derivado de hexosa fosforilado en los carbonos 1 y 6 llamada fructosa-1,6-bisfosfato.

4. Fragmentacin en dos triosa fosfatosLa enzima aldolasa, produce el desdoblamiento del azcar, es decir el compuesto de seis carbonos, fructosa-1,6-bisfosfato produce dos intermediarios de tres carbonos.(GAP) y (DHAP).

5. Isomerizacin de la dihidroxiacetona fosfatoLa enzima triosa fosfato isomerasa, convierte uno de los productos, la dihidroxiacetona fosfato en gliceraldehido-3-fosfato.

Segunda faseLas cinco ltimas reacciones corresponden a una fase de generacin de energa, en esta fase, las triosas-fosfato se convierten en compuestos ricos en energa, que transfieren fosfato al ADP, dando lugar a la sntesis de ATP. 6. Generacin del primer compuesto de alta energaEsta reaccin la cataliza la gliceraldehdo-3-fosfato deshidrogenasa, para producir 1,3-Bifosfoglicerato y una molcula de NADH (dinucletido de nicotinamida y adenina) y H+. El fosfato se ha introducido sin utilizar ATP, sino aprovechando la energa producida por la reaccin redox.

7. Primera fosforilacin a nivel de sustratoEn esta etapa el 1,3-bisfosfoglicerato transfiere su grupo acil-fosfato al ADP producindose la formacin de ATP. La reaccin es catalizada por la fosfoglicerato quinasa.

8. Preparacin para la sntesis del siguiente compuesto de alta energaEl 3-fosfoglicerato se isomeriza a travs de la enzima fosfoglicerato mutasa, transformndose en el 2-fosfoglicerato

9. Sntesis del segundo compuesto de alta energaEn esta reaccin ocurre una deshidratacin simple del 3-fosfoglicerato para dar el fosfoenolpiruvato bajo la accin de la enzima enolasa.

10. Segunda fosforilacin a nivel de sustratoDesfosforilacin del Fosfoenolpiruvato, obtenindose piruvato y ATP. Reaccin irreversible mediada por la Piruvato quinasa.

Regulacin de la gluclisisLa gluclisis se regula enzimticamente en los tres puntos irreversibles de esta ruta, esto es, en la primera reaccin (G -- >G-6P), por medio de la Hexoquinasa; en la tercera reaccin (F-6P --> F-1,6-BP) por medio de la PFK1 y en el ltimo paso (PEP --> Piruvato) por la Piruvatoquinasa.

1. La hexoquinasa es un punto de regulacin poco importante, ya que se inhibe cuando hay mucho G-6P en msculo. Es un punto poco importante ya que el G-6P se utiliza para otras vas.

HQ: Inhibe G-6P2. La PFK1 es la enzima principal de la regulacin de la gluclisis, si est activa cataliza muchas reacciones y se obtiene ms Fructosa 1,6 bifosfato, lo que permitir a las enzimas siguientes transformar mucho piruvato. Si est inhibida, se obtienen bajas concentraciones de producto y por lo tanto se obtiene poco piruvato.

Esta enzima es controlada por regulacin alostrica mediante: Por un lado se activa gracias a niveles energticos elevados de ADP y AMP, inhibindose en abundancia de ATP y citrato, y por otro se activa en presencia de un metabolito generado por la PFK2 que es la Fructosa-2,6-Bisfosfato (F-2,6-BP)La lgica de la inhibicin y activacin son las siguientes:ATP: inhibe esta enzima pues si hay una alta concentracin de ATP entonces la clula no necesita generar ms.

Citrato: si hay una alta concentracin de citrato entonces, se est llevando a cabo el ciclo del cido ctrico (o ciclo de Krebs) y este ciclo aporta mucha energa, entonces no se necesita realizar gluclisis para obtener ms ATP, ni piruvato.

AMP, ADP: la baja concentracin de estas molculas implica que hay una carencia de ATP, por lo que es necesario realizar gluclisis, para generar piruvato y energa.

PFK1: Inhibe: ATP - Activa: ADP, AMP y F-2,6-BP.

3. La piruvatoquinasa en el hgado se inhibe en presencia de ATP y Acetil Coenzima-A (A-CoA), y se activa gracias de nuevo ante la F-2,6-BP.

PQ: Inhibe: ATP, A-CoA - Activa: F-2,6-BPCONTROL HORMONAL DEL METABOLISMO DE CARBOHIDRATOSInsulina:Disminuye el nivel de glucosa.Ayuda a aumentar la absorcin de glucosa por las clulas.Aumenta la sntesis de glicgeno, cidos grasos, y protenas.Estimula la gliclisis.

Glucagn:Aumenta los niveles de glucosa en la sangre.Activa la de glicgeno en el hgado.Epinefrina:Aumenta el nivel de glucosa en la sangre.Estimula la de glicgeno en los msculos.

Incretinas.

Metabolismo de los CarbohidratosLa Glucoquinasa garantiza que la concentracin de glucosa en sangre se equilibre rpidamente, reduciendo al mnimo la hiperglicemia durante el periodo de absorcin de los carbohidratos.

El resultado final es que el hgado solo utiliza la glucosa a una velocidad significativa cuando los niveles de glicemia sanguneo son muy elevados.

Metabolismo de los CarbohidratosEstado Post Absortivo o Ayunas:La disminucin de la glicemia desencadena un aumento de la secrecin pancretica de glucagn a la sangre e inhibicin de la secrecin de insulina.

Una de las primeras funciones del glucagn es estimular la degradacin del glucgeno heptico. (glucogenolisis).

El glucgeno heptico puede satisfacer las necesidades de glucosa durante solo 10 a 18 horas en ausencia de ingesta diettica de carbohidratos.

Durante el ayuno prolongado se agotan las reservas hepticas de glucgeno y se forma glucosa a partir de precursores como lactato, piruvato, glicerol y cetoacidos alfa.Metabolismo de los CarbohidratosEn el estado de ayuno, la actividad de las enzimas reguladoras gluconeogenicos estn relacionadas tambin con el suministro de cidos grasos al hgado.

El glucagn promueve la lipolisis en el tejido adiposo, lo que conlleva a un aumento de los cidos grasos en el plasma.

Ocurre una mayor oxidacin de cidos grasos por el hgado, lo que conlleva a su vez a un incremento de la concentracin de acetil-CoA y ATP en el hepatocito.

Cetoacidosis Diabetica La insulina determina disminucin de la glucemia a travs del estmulo de su captacin por las clulas. Por medio de esta accin promueve la glucgenognesis, lipognesis y gluclisis.

Las hormonas antagonistas, glucagon y adrenalina determinan glucgenolisis (liberacin de glucosa a partir del glucgeno) y liplisis.

Los corticoides inducen gluconeognesis (sntesis de glucosa a partir de aminocidos, glicerol, cidos lctico o pirvico); la somatotrofina inhibe la captacin celular de glucosa y la gluclisis.ShockLa integridad y el desarrollo normal de las diferentes funciones celulares, rganos, sistemas y en ltimo trmino del cuerpo humano, dependen de su capacidad de generar energa, fundamentalmente con la glucolisis. Se realiza en presencia de O2 (metabolismo aerobio) y se genera acetyl-CoA, que entra en el ciclo de Krebs producindose CO2 y agua con liberacin de energa. En ausencia de O2 (metabolismo anaerobio) se genera cido lctico con liberacin de slo 2 moles de ATP por cada mol de glucosa. La utilizacin de ste es por tanto decisiva para el correcto funcionamiento celular.Acidosis LacticaSe debe a la exagerada produccin y deficiente catabolizacin o excrecin del cido lctico. El cido lctico es un producto de la gluclisis formado por va indirecta a partir de la reduccin del cido pirvico que es pricipal metabolito derivado del consumo celular de la glucosa.

La mayor parte del cido pirvico se utiliza para intervenir en el ciclo de Krebs, otra parte, no catabolizada, es transformada en cido lctico por medio de su reduccin y se acumula porque no puede ser oxidado en forma directa. A su vez este ltimo puede oxidarse para reconstituir el cido pirvico y esta es la nica va para su metabolizacin

El rin oxida este cido a pirvico y adems excreta directamente sin metabolizar, otra parte del primero. Toda circunstancia que disminuya el aporte de oxgeno a los tejidos como la insuficiencia respiratoria, insuficiencia cardaca, anemia y shock inhiben el ciclo de Krebs.

Cardiopata isqumicaEl metabolismo del miocardio es fundamentalmente aerobio y la funcin de la circulacin coronaria es cubrir las necesidades metablicas del mismo.Obtiene Energa contrctil a travs de un proceso de fosforilacin oxidativa.Los sustratos metablicos que puede utilizar el miocardio como fuente de energa son:cidos Grasos libres, glucosa, lactato, piruvato y aminocidos.