Sesion 2 - Introduccion al metabolismo

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Docente: Wilberto Effio Q.
Curso: Bioquímica y Toxicología
UNIDAD I: INTRODUCCION A LA BIOQUÍMICA 
AMBIENTAL 
Tema: Introducción al metabolismo - Carbohidratos y Ácidos 
Grasos
LOGRO DE APRENDIZAJE DE LA SESIÓN
Al término de la sesión, el estudiante elabora un organizador explicando las
principales vías metabólicas de degradación del carbono y ácidos grasos,
tomando información relevante de la clase; presentándolo con claridad,
pertinencia y fundamentación.
• Maquinas moleculares muy eficientes.
• Su enorme potencial catalítico requiere un control eficaz, para:
• evitar que la actividad que se realiza se exceda de los límites.
• hacer flexible y permitir adaptarse a situaciones de rápidos cambios
metabólicos
• Su naturaleza ha desarrollado un interesante sistema de control que
supervisa y coordina las actividades catalíticas a diversos niveles.
ENZIMAS
Propiedades de las enzimas:
◦ Velocidad, concentración y tiempo de reacción
◦ Sustrato
◦ pH
◦ Temperatura
◦ Cofactores, vitaminas y hormonas
◦ Inhibidores
CONTROL DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
EFECTO DE LAS CONCENTRACIONES DE SUSTRATO SOBRE LA 
ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
• La velocidad de una reacción enzimática depende de la concentración
de sustrato. La Figura 1 muestra la velocidad de una reacción
enzimática a 6 concentraciones distintas de sustrato.
• Además, la presencia de los productos finales puede hacer que la
reacción sea más lenta, o incluso invertir su sentido (Figura 2 ).
Fig. 1
Fig. 2
MODIFICACIÓN DE LA ACCIÓN ENZIMÁTICA
• El pH que al influir sobre las cargas
eléctricas, podrá alterar la estructura del
centro activo y, por lo tanto, también
influirá sobre la actividad enzimática
• La temperatura elevada desnaturaliza las
moléculas proteicas por lo que los sitios
activos se ven modificados.
• La enzima se satura a cierta concentración
del sustrato.
METABOLISMO 
DEFINICIÓN
• Suma de transformaciones químicas que se producen en una célula u
organismos (vías metabólicas).
• las reacciones enzimáticas están organizadas en las rutas metabólicas.
• Un precursor se convierte en producto a través de intermediarios:
Metabolitos.
• Cada reacción ocasiona un pequeño cambio químico especifico
CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS METABÓLICOS
• CATABOLISMO: Degradación, liberación de energía.
• ANABOLISMO : Síntesis, requieren energía 
CATABOLISMO: 
• Es lo degradación enzimática, mediante reacciones de oxidación, de
moléculas nutritivas relativamente grandes (carbohidratos, lípidos y
proteínas) procedentes del entorno de la célula o de sus propios depósitos
de reservas nutritivas, hasta transformarlas en moléculas simples y
menores, por ejemplo, ácido láctico, ácido acético, CO2 , amoníaco o urea.
El catabolismo va acompañado de liberación de energía libre, la cual se
conserva en el ATP
ANABOLISMO
• Es la síntesis enzimática de componentes celulares relativamente grandes
de la célula, ejemplo: polisacáridos, ácidos nucleicos, proteínas, lípidos a
partir de moléculas precursoras sencillas. Puesto que los procesos
sintéticos provocan un aumento en el tamaño y la complejidad de las
estructuras, se necesita la energía proporcionada por el enlace fosfato del
ATP.
BIOENERGÉTICA
Las células y organismos vivos son sistemas abiertos que intercambian 
materiales y energía con su entorno.
• Aprovechan la energía:
• A partir de la energía solar.
• A partir de componentes químicos de su entorno (nutrientes)
• Utilizan la energía para la producción de un trabajo biológico. 
• Biosíntesis (anabolismo)
• Trabajo mecánico (contracción muscular)
• Gradientes osmóticos (transporte contra gradiente)
• Trabajo eléctrico (transmisión del impulso nervioso)
VIAS METABOLICAS DE 
CARBOHIDTATOS
• GLUCOLISIS
• GLUCONEOGENESIS
• GLUCOGENOGENESIS
• GLUCOGENOLISIS
GLUCOLISIS – ENZIMAS REGULADORAS
 Via por la cual la glucosa es convertida a piruvato.
 Ocurre en el citosol
 Se obtiene ATP, NADH y PIRUVATO
• HEXOCINAS ES INHIBIDA POR SU PRODUCTO GLUCOSA 6-FOSFATO
• FOSFOFRUCTOCINASA (PFK-1)
• PIRUVATO CINASA
GLUCOSA
HEXOCINASA
GLUCOCINASA
GLUCOSA-6-P FRUCTOSA-6-P
FOSFOGLUCOSA
ISOMERASA FOSFOFRUCTOCINASA
PFK-1
FRUCTOSA 1,6 BIFOSFATO
*
GLICERALDEHIDO
3-FOSFATO
DIHIDROXIACETONA
FOSFATO
TRIOSA 
FOSFATO
ISOMERASA
ALDOLASA
GLICERALDEHIDO
3-FOSFATO DESHIDROGENASA
1,3 BIFOSFOGLICERATO
FOSFOGLICERATO
CINASA
3-FOSFOGLICERATO2-FOSFOGLICERATOFOSFOENOLPIRUVATO
PIRUVATO
PIRUVATO
CINASA
ENOLASA
FOSFOGLICERATO
MUTASA
GLUCOGENOLISIS
• OCURRE PRINCIPALMENTE EN EL HIGADO
• PROCESO MEDIANTE EL CUAL SE SINTETIZA GLUCOSA A PARTIR DE
COMPUESTOS NO CARBOHIDRATOS
• LACTATO
• AMINOACIDOS: ALANINA
• GLICEROL
• ACIDOS GRASOS
BALANCE TOTAL ENERGETICO
 Vía anabólica muy costosa desde el punto de vista energético:
 Por cada molécula de glucosa que se forme a partir de piruvato se requieren dos
moléculas de ATP
1. Piruvato+HCO3-+ATP—oxaloacetato+ADP+Pi+H
2. 3-fosfoglicerato +ATP--- 1,3-difosfoglicerato+ADP+Pi+H
 Se necesito un enlace rico-energético proveniente del GTP en la reacción:
1. Oxalacetato+GTP-----PEP+CO2+GDP+Pi
 Se gasto una molécula de NADH+ + H+ n la reacción:
1. 1,3 difosfoglicerato+NADH + H+----- gliceraldehido-3-fosfato+NADH+Pi
El balance total de inversión en la síntesis de una molécula de glucosa es: ( 2
MOLECULAS DE PIRUVATO)
 4 moléculas de ATP,2 moléculas de GTP Y 2 moléculas de NADH + H+
GLUCOGENOGENESIS
 Es un polímero ramificado
 Es la forma principal de almacenamiento de glucosa.
 El glucógeno se sintetiza a partir de glucosa 
 Los principales tejidos de almacén es el hígado y musculo.
GLUCOSA SANGUINEA
GLUCOSA
GLUCOSA-6-P
PIRUVATO
CO2 + H2O
LACTATO
GLUCOSA-1-P
GLUCOGENO
UDP-GLUCOSA
ATP
UTPPPi
2Pi
UDP
SINTESIS Y DEGRADACION DE GLUCOGENO
HEXOCINASA O 
GLUCOCINASA
FOSFOGLUCOMUTASA
UDP-GLUCOSA
PIROFOSFORILADA
GLUCOGENO SINTASA
RAMIFICANTE
TRANSFERENCIA
FOSFORILASA
DESRAMIFICANTE
TRANSFERENCIA
GLUCOSA 6 FOSFATASA
LACTATO DESHIDROGENASA
SINTESIS DE GLUCOGENO
UDP-GLUCOSA ES EL PRECURSOR DE LA SINTESIS DE GLUCOGENO.
I. La glucosa entra a las células y es fosforilada a glucosa-6-P por la
hexocinasa o glucocinasa (higado)
II. La fosfoglucomutasa convierte la glucosa 6-P a glucosa-1-P
III. Glucosa-1-P reacciona con UTP, formando UDP-glucosa esta
reacción es catalizada por UDP-glucosa pirofosforilasa, liberándose
pirofosfato inorgánico de esta reacción.
ACCION DE LA GLUCOGENO SINTETASA
I. La glucógeno sintetasa es la enzima reguladora de la síntesis de
glucógeno.
II. Transfiere residuos de glucosa desde el UDP-glucosas a las partes
finales no reducidas del molde de glucógeno (GLUCOGENINA)
MEMBRANA CELULAR
GLUCOSA
GLUCOSA
GLUCOSA-6-P
GLUCOSA-1-P
GLUCOGENO
HEXOCINASA
GLUCOCINASA (HIGADO)
FOSFOGLUCOMUTASA
UTP
UDP-GLUCOSA PIROFOSFORILASA
UDP-GLUCOSA
GLUCOGENO SINTETASA
4:6 TRANSFERASA RAMIFICANTE
GLUCOLISIS
VIA DE PENTOSAS
OTRAS VIAS
PROTEOGLICANOS
GLICOPROTEINAS
UDP-GLUCORATO
FOSFORILASA
DESRAMIFICANTE
TRANSFERENCIA
GLUCOSA 6 FOSFATASA
GLUCOSA
Es la degradación del glucógeno y produce glucosa 1-P, su enzima
clave es la Fosforilasa.
 La glucosa es removida de las partes no reducidas.
 El glucógeno de hígado es usado para mantener los niveles de glucosa
en estados de ayuno o de ejercicio.
 Es regulado por glucagón y epinefrina en hígado (ampc).
 Musculo-epinefrina (via ampc y calcio-ip3)
GLUCOGENOLISIS
VIAS METABOLICAS DE LOS
ÁCIDOS GRASOS
• LIPOLISIS
• ESTERIFICACION
• LIPOGENESIS
GENERALIDADES
La estructura de un ácido graso consiste en una larga cadena hidrocarbonada
terminada en un grupo carboxilo.
• Funciones metabólicas:
1º. Forman parte de estructuras más complejas, tales como
los fosfolípidos y los glucolípidos, moléculas que estructuran la
membrana celular, debido a su carácter anfipático.
2º. Se unen a proteínas, facilitando su inserción en la bicapa lipídica de la
membrana celular.
3º. Los ácidos grasos son usados comocombustible metabólico de
reserva. Para esta función se almacenan
como triacilgliceroles (abreviadamente triglicéridos, también denominadas
“grasas neutras”), que son triésteres del glicerol.
TIPOS DE METABOLISMO
Se oxidan en la mitocondria (Ruta Metabólica)
• Son depósitos de energía altamente concentrados ya que su rendimiento
de oxidación es alrededor de 9 kcal/g a diferencia de los carbohidratos es
de 4 kcal/g.
• LIPOLISIS: Hidrólisis de los triglicéridos para liberar ácidos grasos y
glicerol
• ESTERIFICACION: Síntesis de triglicéridos a partir de ácidos grasos (
acetil-CoA) y glicerol 3-P
• LIPOGENESIS: síntesis de ácidos grasos a partir de malonil-CoA y acetil -
CoA
GLUCOSA
PIRUVATO LACTATOALANINA
ACETIL CoAOXALACETATO
CITOSOL
MITOCONDRIA
HEXOCINASA
PFK-1
PIRUVATO CINASA
LACTATO DESHIDROGENASA
ALANINA
AMINOTRANSFERASA
PIRUVATO DESHIDROGENASAPIRUVATO CARBOXILASA
CITRATO
PIRUVATO
OXALACETATO ACETIL Co A
CITRATO
CITRATO
PIRUVATO DESHIDROGENASA
PIRUVATO
CARBOXILASA
CITRATO LIASA
OAA ACETIL Co AMALATO
MALONIL Co A PALMITATO
FA Co A
HIGADO
VLDL
Apo B-100
CITRATO LIASAMALATO
DESHIDROGENASA
ACETIL Co A
CARBOXILASA 
SINTETASA DE 
ACIDOS GRASOS
ACIL Co A
SINTASA
TORRENTE
SANGUINEO
TEJIDO
ADIPOSO
Transportador de citrato
CITOSOL
LIPOLISIS
• TRANSFORMACION DE TRIGLICERIDOS A ACIDOS GRASOS Y
GLICEROL.
• ESTIMULADA POR: GLUGAGON, CATECOLAMINAS, GH, HORMONAS
TIROIDEAS, CORTISOL
• ACIDOS GRASOS Y GLICEROL SON LIBERADOS AL TORRENTE
SANGUINEO.
TRIGLICERIDOS
GLICEROL + ácidos grasos
Dihidroxiacetona
fosfato
L- glicerol 3-P
LIPOLISIS
Lipasas
Adrenalina 
Noradrenalina
Glucagón
adrenocortritopa
Glicerol quinasa
Insulina
Glicerol fosfato deshidrogenasa
Torrente sanguíneo 
Formación de triglicéridos
• LOS TRIGLICERIDOS ALMACENATOS EN TEJIDO ADIPOSO REPRESENTAN
UNA FUENTE DE ENERGIA
• ESTE ALMACENAJE ES REGULADO POR INSULINA
• ESTIMULA LA SECRECION DE LA LIPOTROTEIN LIPASA POR EL
TEJIDO ADIPOSO
• FAVORECE LA ENTRADA DE GLUCOSA AL TEJIDO ADIPOSO POR
LA PRESENCIA DE LOS GLUT 4
• TEJIDO ADIPOSO NO USA EL GLICEROL RESULTANTE DE LA HIDRÓLISIS DE
LOS TG, PORQUE CARECE DE LA GLICEROL CINASA
ESTERIFICACION
ESTERIFICACION EN TEJIDOADIPOSO
HIGADO
TG
VLDL
Apo B-100
TEJIDO ADIPOSO
V
A
S
O
S
INTESTINO
QUILOMICRONES
TG
VLDL
QUILOCRICRONES
GLUCOSA
GLICEROL 3 P
GLUCOLISIS
LIPOPROTEIN LIPASA
LPL
CII
+
GLICEROL + FA
TORRENTE
SANGUINEO
FA
FA Co A
TG
TG
Todo gran avance de la ciencia es el resultado de una nueva audacia de 
la imaginación.
Anónimo
GRACIAS…