Integración del metabolismo

Visión general del MetabolismoLas rutas metabólicas centrales son comunes a la mayoría de los organismos.Existe un equilibrio entre los procesos anabólicos (síntesis) y catabólicos. Mientras los organismos crecen y se desarrollan, la acción de los procesos anabólicos es mayor y al llegar a la edad adulta se hacen más lentos.En un estado estable, la velocidad de los procesos anabólicos es aproximadamente igual a la de los procesos catabólicos.

Comunicación IntercelularCoordinación

delmetabolismo

SistemaNervioso

SistemaEndocrino

Neurotransmisores Hormonas

Son reconocidas por células específicas (células diana), las cuales responden de forma específica

Segundos Mensajeros

Las reacciones intracelulares de muchas hormonas se producen por los segundos mensajeros (la hormona es el primer mensajero).Actúan modulando enzimas, mediante un dispositivo de amplificación: cascada enzimática.En la cascada enzimática, las enzimas se convierten de sus en sus formas activas o a la inversa.

cAMP

cGMP

Ionescalcio

Inositol

Comunicación Intercelular

HormonasEndocrinas

Hormonasparacrinas

Las células diana se encuentran lejos de las células que segregan las hormonas

Ejercen sus efectos sobre células cercanas

Hormonas y desensibilización

Las células poseen mecanismos de protección para la sobreestimulación por hormonas.

Desensibilización

Regulación por disminución

Algunas enfermedades están asociadas a la insensibilidad de las células diana a las hormonas específicas

Mecanismos de acción hormonal

Las hormonas se unen a los receptores en las células.Las hormonas hidrosolubles se unen a moléculas receptoras en la superficie externa de la membrana plasmática y se desencadena una cascada de fosforilación, directamente o a través de segundos mensajeros.Las hormonas liposolubles penetran en las células y se unen a moléculas receptoras específicas

cAMP

cGMP

Ionescalcio

Inositol trifosfato

Segundos mensajeros

Diacilglicerol

cAMP

Se forma por la adenilato ciclasa en respuesta a una interacción hormona receptor, tras un intermediario: proteínas G (se unen a nucleótidos de guanina).Su síntesis se estimula por glucagón, tirotropina y Adrenalina.La prostaglandina E1 inhibe la adenilato ciclasa

cGMPSe sintetiza a partir del GTP por la guanilato ciclasa.La guanilato ciclasa se activa por el péptido natriurético auricular y enterotoxina bacteriana.El factor natriurético auricular se libera por las células del corazón como respuesta al aumento de volumen sanguíneo. En los túbulos colectores del riñón, la síntesis de cGMP aumenta la eliminación renal de Na+ y agua.La enterotoxina, producidas por bacterias, en las células intestinales, produce diarrea.La guanilato ciclasa posee un gupo prostético hemo y se activa por Ca2+ y NO.

Ciclo del fosfatidilinositol y el calcio

El ciclo del fosfatidilinositol intermedia acciones de hormonas y factores de crecimiento:

Acetilcolina Vasopresina Tirotropina

Hormona delcrecimiento Adrenalina

El fosfatidilinositol-4,5-bisfosfato se fracciona por la fosfolipasa C y se forman el DAG (diacilglicerol) y el IP3 (inositol-1,4,5- trisfosfato). El IF3 se difunde al calciosoma (retículo endoplásmico liso) y se une a un receptor, un canal de calcio.Los iones de calcio participan en la activación de la proteína quinasa

FFOOSSFFAATTIIDDIILLIINNOOCCIITTOOLL

El organismo requiere el control del crecimiento celular y división celular (mitosis).Los factores de crecimiento o citoquinas, regulan el crecimiento, diferenciación y proliferación de muchas células.Citosina. Describe proteinas producidas por celulas formadoras de sangre y por celulas del sistema inmunitarioLos factores de crecimiento se diferencian de las hormonas en que éstas se sintetizan por diversas células en lugar de glándulas especializadas

Factores de crecimientoFactores de crecimiento

epidérmico EGF

Factores de crecimiento

derivados de las plaquetas PDGF

Somatomedinas:Factores de crecimiento

Insulinoide IGF

Interleuquinas

Interferones

Factores de crecimiento

epidérmico EGF

Factores de crecimiento

derivados de las plaquetas PDGF

Son mitógenos: estimuladores de la división celular, para células epiteliales como las de la epidermis y el tubo digestivo. Desencadenan la división celular al unirse a los receptores, que son tirosinas quinasas trasnsmembranas

Se segregan por las plaquetas sanguíneas durante las reacciones de coagulación. Estimulan la mitosis de fibroblastos y otras células durante la cicatrización de heridas y síntesis de colágeno en los fibroblastos

Fibroblastos

Somatomedinas:Factores de crecimiento

Insulinoide IGF

Interleuquina-2

Interferones

Intermedian las acciones promotoras del crecimiento de la hormona del crecimiento. Se producen en el hígado y células tisulares y se segregan por el hígado al torrente sanguíneo. Estimulan en menor grado, los mismos procesos metabólicos que la insulina

Regulan el sistema inmunitario, además estimula el crecimiento y diferenciación celular. Se segrega por células T y estimulan la división celular, de modo que se producen numerosas células T idénticas para que participen en reacciones inmunitarias

Se producen en respuesta a estímulos como antígenos, mitógenos, infecciones víricas y determinados tumores. Los interferones de tipo II, que producen los linfocitos T, inhiben el crecimiento de células cancerosas. Los factores de necrosis tumoral son tóxicos para las células tumorales, suprimiendo su división celular

Mecanismo de las hormonas esteroideas y tiroideas

Se transportan en sangre.Proteínas que las transportan: trascortina, proteína de unión de andrógenos, proteína de unión de hormonas sexuales y albúmina. Globulina de unión de hormonas tiroideas y prealbúmina de unión de hormonas tiroideasAl llegar a la célula se disocian de las proteínas transportadoras y se difunden a través de la membrana y se unen a los receptores intracelulares

Hormonas esteroideas y tiroideas

Cambios en la expresión de los

genes

Mecanismo de las hormonas esteroideas y tiroideas

En el núcleo cada complejo hormona receptor se une a segmentos de ADN: elementos de respuesta de Hormonas; al unirse a través de los dominios dedos de zinc del receptor, aumenta o disminuye la transmisión de un gen específico

En el núcleo, la hormona tiroidea inicia una transcripción de genes que desempeñan funciones fundamentales en los procesos celulares como los que codifican la hormona del crecimiento y la Na+-K+ ATPasaEn las mitocondrias, estimula el consumo de oxígeno y aumentan la oxidación de ácidos grasos

División del TrabajoTubo

digestivoDigestión de nutrientes: hidratos de carbono, lípidos y proteínas, para su absorción por losenterocitos y transporte a la linfa y sangreLos enterocitos requieren energía para mantener el transporte activo y síntesis de lipoproteínasLa mayoría de la energía la aporta la glutamina, que se obtiene de la proteína degradada del alimentoEn ayunas, se requiere de la glutamina de la sangre arterial. Se forma Δ1-pirrolina-5-carboxilato y luego se convierte en prolina. Otros productos son: lactato, citrato, ornitina y citrulina. Se envían al hígado y se utilizan para sintetizar glucosa y almacenar glucógeno

El tubo digestivo produce una variedad de hormonas proteicas:Insulina, grelina(Ghr), peptido YY (PYY), colecistocinina (CCK) y un peptido similar al glucagon(GLP-1).La grelina producida por las celulas del estomago y del intestino delgado estimula el apetito, mientras que los otros promueven la saciedad

Hígado

Participa en el metabolismo de los hidratos de carbono, lípidos y aminoácidos

Controla y regula la composición química de la sangre y sintetiza varias proteínas plasmáticas

Reduce las fluctuaciones de la disponibilidad de los nutrientes que producen las variaciones alimentarias, la alimentación y el ayuno intermitentes

Función protectora en el procesado de moléculas ajenas

Músculo

Especializado en realizar trabajo mecánico intermitente

Las fuentes de energía que proporcionan ATP para la contracción muscular dependen de la actividad muscular y estado físico de la persona

El músculo cardiaco debe contraerse continuamente para mantener el flujo Sanguíneo y utiliza glucosa en el estado de alimentación y ácidos grasos en estado de ayuno. También puede utilizar cuerpos cetónicos, piruvato y lactato, pero en menor medida

Durante ayuno e inanición prolongada, parte de la proteína del músculo liso se degrada para proporcionar aminoácidos al hígado para la gluconeogénesis

Su función es principalmente el almacenamiento de energía en forma de triacilgliceroles

Almacenan la grasa proveniente del alimento y del metabolismo del hígado o degradan la grasa almacenada para aportar ácidos grasos y glicerol a la CirculaciónSecreta hormonas llamadas adipocinas. Entre ellas se encuentra: La leptina y la adinopecyina

Tejido Adiposo

Dirige en última instancia los procesos metabólicos

Cerebro

La información sensorial se integra en varias áreas del cerebro y dirige las motoneuronas que inervan músculos y glándulas

No proporciona energía a otros tejidos, utiliza glucosa como combustible. Almacena muy poco glucógeno por lo que es dependiente del aporte continuo de glucosa en sangre.Durante inanición prolongada, puede adaptarse y utilizar cuerpos cetónicos

El hipotálamo e hipófisis controlan la mayor parte de la actividad hormonal

Filtración del plasma sanguíneo y eliminación de productos de desecho

Riñón

Reabsorción de electrolitos, azúcares y aminoácidos del filtrado

Las pequeñas cantidades de glucosa que se forman por gluconeogénesis sólo se utiliza en determinadas células del riñón. La gluconeogénesis aumenta durante la inanición y la acidosis

Regulación del pH sanguíneo

Utiliza glutamina y glutamato para generar amoniaco, en la regulación del pH y el esqueleto carbonado se puede utilizar como fuente de energía

Ciclo Alimentación-Ayuno

Estado posprandial

Estado depostabsorción

Se produce tras digerirse y absorberse una comida. Concentraciones de nutrientes elevada por encima de la fase de ayuno

Tras el ayuno, las concentraciones de nutrientes son bajas

Fase de alimentación

El alimento se impulsa a través del tubo digestivo mediante contracciones musculares. El alimento se degrada y los productos de la digestión se absorben por el intestino delgado y se transportan en la sangre y linfa.El sistema nervioso controla las contracciones musculares y la secreción de estructuras digestivas.Se emplean hormonas como gastrina, secretina y colecistoquidina, que estimulan secreción de enzimas o ayudas digestivas como el bicarbonato y la bilis

Estado posprandial

inicial

Los azúcares y aminoácidos se absorben y transportan al hígado por la sangre portal. La mayoría de moléculas lipídicas se transportan en forma de quilomicrones que los transportan a los tejidos; las moléculas de glicerol son captadas por el hígado. Se estimulan las células ß del páncreas para liberar insulina, que estimula glucogénesis, síntesis de grasas y lipogénesis

Efectos opuestos de la insulina yel glucagón en las concentraciones sanguíneas de glucosa. Insulina: estimula procesos anabólicos (síntesis de grasas, glucogénesis, síntesis de proteínas) cuando hay concentraciones altas de glucosaGlucagón: estimula glucogenólisis, degradación de proteínas y lipólisis.

Estado de postabsorción

inicial

Se libera glucagón, para evitar hipoglucemia, estimulando glucogenólisis y gluconeogénesis y Lipólisis. Si se prolonga el ayuno, varias estrategias mantienen las concentraciones de glucosa. La noradrenalina estimula aumento demovilización de ácidos grasos que representan una alternativa de glucosa. Durante inanición, se emplean ácidos grasos y cuerpos cetónicos, además de la gluconeogénesis y se utilizan aminoácidos del músculo

Diabetes

Insípida o nefrogénica

Mellitus

Síntesis inadecuada de vasopresina que provoca eliminación de grandes cantidades de orina no concentrada

Síntesis inadecuada o ausente de insulina.Poliuria, polidipsia y polifagia

Diabetes InsípidaDiabetes Insípida• La diabetes insípida es una condición que resulta de

la producción insuficiente de la hormona antidiurética (ADH), una hormona que ayuda a que los riñones y el cuerpo conserven la cantidad correcta de agua. Normalmente, la hormona antidiurética controla la producción de orina en los riñones.

Síntomas:• Sed excesiva. • Producción excesiva de orina. • Deshidratación.

NNOORRMMAALL

DDIIAABBEETTEESS

TTIIPPOO

II

DDIIAABBEETTEESS

TTIIPPOO

IIII

Receptor de Insulina

De la familia de receptores celulares de varios polipéptidos anabólicos: EGF, FDGP e IGF-I:

tienen un dominio externosegmento transmembranadominio catalítico citoplásmico con actividad

tirosina quinasa

La actividad tirosina quinasa inicia una cascada de fosforilación que modula ciertas proteínas Intracelulares

Estimula la adquisición celular de nutrientes y señales promotoras del crecimiento