RESUMEN_MORFOFISIOLOGIA_III

Vista previa del material en texto

1
RESUMEN MORFOFISIOLOGIA III
Semana 1, (A.O. 1)
GENERALIDADES
METABOLISMO
Es el conjunto de todas las reacciones químicas que ocurren en el organismo vivo, a través
de las cuales se produce el intercambio de sustancia, energía e información con el medio.
El funcionamiento adecuado del organismo requiere que sus diferentes partes se encuentren
armónicamente integradas, exigencia que se logra por la acción coordinada de los sistemas
nervioso y endocrino. Este último está constituido por glándulas de secreción interna y células
endocrinas, que forman parte de otros órganos o están distribuidas de forma difusa en el
organismo. Su función reguladora, mediada por sustancias químicas de variada naturaleza
llamadas hormonas, es de carácter humoral y a diferencia de la nerviosa es lenta y duradera.
SISTEMA ENDOCRINO
“conjunto de órganos o células especializadas en la elaboración de mediadores o
mensajeros químicos que afectan otros órganos o tejidos”.
RELACION DEL SISTEMA ENDOCRINO-SISTEMA NERVIOSO-METABOLISMO
El sistema nervioso y el sistema endocrino son sistemas reguladores con que cuenta el
organismo para el control de sus funciones. .
Entre ambos se establecen múltiples relaciones de interdependencia, ejemplos de ellas son la
estimulación del desarrollo y maduración del sistema nervioso por las hormonas tiroideas y la
secreción de las catecolamina, hormonas de la médula suprarrenal, en respuesta a estímulos
nerviosos.
Ya desde el pasado trimestre conocemos como el Sistema Nervioso controla la actividad del
sistema endocrino a través de las relaciones morfofuncionales existentes entre el hipotálamo
y la hipófisis, la cual a su vez dirige o controla la actividad de las restantes glándulas
endocrinas mediante la secreción de sus hormonas.
Finalmente las funciones metabólicas son reguladas o controladas por las acciones
fisiológicas de las hormonas del sistema endocrino.
HORMONAS
2
Las hormonas son sustancias que actúan en pequeñas cantidades, su síntesis y secreción no
son continuas y su vida media muy corta. Son sintetizadas y segregadas por células
específicas- actúan sobre otras células específicas- regulando procesos específicos.
En su mecanismo de acción se produce amplificación de la señal.
Existe una estrecha relación entre la síntesis, la estructura y el mecanismo de acción a
través del cual actúan las hormonas. A continuación observarán la clasificación de las
mismas basada en su estructura.
Aminoacídicas o derivadas de aminoácidos.
Peptídicas y proteínicas.
Y las hormonas esteroideas.
Dentro del primer grupo se encuentran, por ejemplo, las hormonas tiroideas, como la tiroxina y
la triyodotironina y las hormonas de la médula suprarrenal como las catecolamina, dentro de
las que se encuentran la adrenalina y la noradrenalina.
En el segundo grupo las hormonas del páncreas como la insulina y el glucagón, y las
hipofisarias como la oxitocina, la vasopresina y la tirotropina o TSH, entre otras.
Formando parte del tercer grupo se encuentran las hormonas de la corteza suprarrenal, como
el cortisol y la aldosterona y las de las gónadas como los andrógenos y los estrógenos.
Existen diferentes mecanismos de comunicación intercelular, algunos de los cuales son
utilizados por las hormonas para ejercer sus acciones sobre las células diana.
INTERCELULAR
Las características esenciales de los organismos multicelulares son la especialización de sus
células y la cooperación entre ellas, esta cooperación requiere la presencia de formas de
comunicación entre los componentes del organismo. En la imagen que se muestra pueden
apreciar los tres tipos de comunicación intercelular, la directa o de tipo “Gap”, la señalización
por contacto y la comunicación a distancia, cuyas características fundamentales
expresaremos a continuación.
COMUNICACIÓN DIRECTA
Comunicación directa, en la cual dos células vecinas pueden intercambiar información
mediante la unión de sus membranas, lo que permite el paso de señales eléctricas o químicas
• Precursor común
de adrenalina y
noradrenalina es
la fenilalanina.
• El precursor
común de los
glucocorticoides y
mineralocorticoide
s (q son
corticoesteroides)
es el núcleo
esteroideo similar
al colesterol.
3
entre ellas. Como ejemplo de este tipo de unión se encuentran las sinapsis eléctricas, paso de
iones y de los segundos mensajeros que estudiarán en este tema.
SEÑALIZACION POR CONTACTO
Como pueden apreciar en la imagen, en este tipo de comunicación intercelular, dos células
intercambian información a través de moléculas ancladas a la superficie externa de la
membrana celular, este es el tipo de comunicación que se establece entre las células
presentadoras de antígenos y los linfocitos T colaboradores.
COMUNICACIÓN A DISTANCIA
En la comunicación a distancia, existen moléculas que funcionan como verdaderos
mensajeros químicos entre una célula que las produce y otra u otras capaces de recibir el
mensaje. Esto implica la presencia de estructuras que participan en la síntesis de esa
sustancia en la célula emisora y de un elemento receptor especializado para decodificar el
mensaje encerrado en la molécula.
COMUNICACIÓN AUTOCRINOS
En los sistemas de comunicación autocrinos, el mediador liberado al líquido intersticial actúa
sobre receptores ubicados en la misma célula de origen. Este mecanismo autorregula las
funciones celulares, siendo un ejemplo de retroalimentación.
En estos sistemas paracrinos, la molécula de comunicación llega a través del líquido
intersticial a las células vecinas y modifica su función, en estos casos el mediador es captado
y liberado con rapidez lo que produce una respuesta local, un ejemplo de este tipo de
comunicación es la regulación de la secreción de insulina y glucagón por parte de la
somatostatina en el islote pancreático.
A diferencia de los anteriores, este mecanismo se caracteriza porque la molécula de
comunicación que es la hormona pasa a la sangre para alcanzar células muy distantes del
organismo. La selectividad del mensaje está dada por la presencia de receptores específicos
para esa molécula en la célula blanco. .
CICLO DE ACCIÓN HORMONAL
Se denomina así a las diferentes etapas que transcurren para que se produzca la
comunicación mediada por hormonas, y este es un proceso cíclico.
Este ciclo comienza con una señal, que es por lo general un cambio en el medio interno o
externo, cuando esta señal alcanza determinada intensidad se convierte en un estímulo, que
actúa sobre una célula especializada específica.
Esto desencadena la síntesis y liberación de la hormona, que es transportada por la sangre y
reconocida por un receptor que se encuentra en las células dianas.
En estas células se produce una modificación de su metabolismo que conlleva a una
respuesta que contrarresta el estímulo inicial. La hormona tiene una vida media corta ya que
el organismo posee mecanismos para inactivarla y eliminarla.
ESPECIFICIDAD DE LAS HORMONAS
En el ciclo que acabamos de estudiar se ponen de manifiesto tres tipos de especificidades:
La primera está dada por la especificidad de las células que las sintetizan. Esta consiste en
que las hormonas son producidas por células especializadas, que responden a estímulos
específicos.
Existe además especificidad en relación con la célula diana, ya que las hormonas no actúan
sobre cualquier tipo de célula, sino sobre las que tienen receptores específicos para ellas, que
son las denominadas células diana.
Y la especificidad de la respuesta debido a que las hormonas producen respuestas
específicas en cada tejido sobre el que actúan, lo que depende de la especialización celular,
dada por su dotación enzimática.
RECEPTORES HORMONALES
Para que la célula reconozca la hormona, es necesaria la presencia de los receptores.
4
La cantidad que existe de cada uno de ellos en una célula es muy pequeña, correspondiendo a
menos del 0,01 % de la masa celular.
Los receptores son proteínas que tienen un sitio específico por el cual se une la señal o
ligando, esta unión desencadena un cambio en una parte del receptor que produce
modificaciónsobre:
• El paso de iones a través de un canal iónico.
• La actividad catalítica de enzimas.
• La transcripción de determinados genes.
Estas modificaciones producen una respuesta en la célula, que es la regulación de un proceso
ya existente.
Los receptores hormonales se dividen por su localización celular en dos grupos, los de
membrana plasmática y los intracelulares.
Esta localización guarda relación con las características estructurales de las hormonas y su
mecanismo de acción:
RECEPTORES DE MEMBRANA
Los receptores de membrana se unen a hormonas polares y de elevado peso molecular que
no pueden atravesar la membrana plasmática, por lo que ejercen sus efectos reguladores
utilizando el mecanismo de acción hormonal del segundo mensajero. Su característica más
notable es que predomina la modificación de la actividad enzimática, con poca modificación
de la concentración de las enzimas.
Ejemplos de hormonas que se unen a receptores de membrana son la insulina y el glucagón.
Son proteínas o glicoproteínas transmembranales, que tienen tres dominios, uno externo a la
membrana, por el que se une al ligando u hormona, otro que atraviesa la membrana,
denominado dominio transmembranal y el tercero citoplasmático, que es por el que se lleva a
cabo la acción del receptor.
El dominio transmembranal está constituido por una estructura en alfa hélice, cuyos
aminoácidos tienen cadenas laterales hidrofóbicas, lo que les permite mantenerse en
contacto con la matriz lipídica apolar de la membrana.
Hay que señalar que estos receptores no ocupan posiciones fijas en la membrana, sino que
pueden desplazarse a lo largo de la bicapa, para interactuar con proteínas específicas.
También, en algunos casos se asocian dos receptores entre sí, haciendo posible acciones
enzimáticas, como por ejemplo la fosforilación del dominio citoplasmático.
Veamos otra representación de un receptor de membrana.
En esta imagen observamos la forma tridimensional de un receptor de membrana.
En el dominio extracelular se ha unido ya a la hormona para la cual es específico, mientras
que en el dominio citoplasmático está asociado a una proteína que participa en la
transducción de la señal.
Veamos a continuación como se efectúa el mecanismo de acción hormonal del segundo
mensajero.
MECANISMO DEL SEGUNDO MENSAJERO DEL RECEPTOR DE MENBRANA
En este caso la hormona, considerada como primer mensajero, se une al receptor en el
dominio extracelular, provocando un cambio de conformación del mismo que lo hace tener
afinidad por la proteína G, que se encuentra en el lado citoplasmático de la membrana.
La proteína G a su vez activa a la enzima adenil ciclasa, que transforma el ATP en AMP cíclico.
Este AMPc difunde por el citoplasma, y se le considera segundo mensajero.
El AMPc se une a las subunidades reguladoras de la proteína quinaza.
Es necesario aclarar que la proteína quinaza posee 4 subunidades, dos catalíticas y dos
reguladoras que cuando se encuentran unidas, la enzima es inactiva.
La unión del AMP cíclico a las subunidades reguladoras hace que se separen y activen sus
5
subunidades catalíticas, que son las que producen la fosforilación de otras enzimas,
modificando su actividad y provocando una respuesta metabólica.
RECEPTORES INTRACELULARES
Los receptores intracelulares localizados en el citoplasma o el núcleo se unen a hormonas
apolares, que por su estructura y solubilidad pueden atravesar la membrana plasmática. Estas
hormonas actúan a través del mecanismo de inducción de la síntesis proteica, por tanto
modifican la cantidad de las enzimas presentes en las células para producir una respuesta
metabólica. Este es el caso de las esteroideas y sus derivados y las hormonas tiroideas.
MECANISMO DE INDUCCION ENZIMATICA
Como ya se ha dicho, este mecanismo es utilizado por hormonas apolares, que como se
observa atraviesan la membrana plasmática y se unen al receptor intracelular, formando el
complejo hormona receptor.
Este viaja al núcleo, donde interacciona con el ADN nuclear, regulando la transcripción y en
consecuencia la síntesis proteica.
Esto modifica la cantidad de enzimas, provocando la regulación del metabolismo celular.
CONCLUCIONES
 Existe una estrecha relación de los sistemas nervioso y endocrino para la regulación de
las funciones vitales.
 Las hormonas tienen un ciclo general de acción, donde se dan tres tipos de
especificidades:
La de la célula que la secreta.
La de la célula diana.
Y la de la respuesta metabólica.
 La localización del receptor determina el mecanismo de acción de la hormona.
 Las hormonas cuyos receptores se localizan en la membrana plasmática actúan por
mecanismo de segundos mensajeros.
 Las hormonas cuyos receptores son intracelulares actúan por el mecanismo de
inducción de la síntesis proteica.
 Las hormonas que actúan por el mecanismo de segundos mensajeros, modifican la
actividad de las enzimas, mientras que las que actúan por inducción enzimática,
modifican su cantidad.
Las hormonas producidas por las glándulas o células endocrinas ejercen sus acciones
generales sobre el metabolismo activando procesos de degradación hasta los componentes
más simples de las grasas, proteínas y glúcidos presentes en la dieta o también activando
procesos biosintéticos en diferentes tejidos a partir de sus precursores.
SEMANA 1 (A.O. 2)
6
METABOLISMO DE LOS GLUCIDOS
En la diapositiva que están observando se relacionan los principales glúcidos de la dieta.
Debido a la abundancia de estos nutrientes en una alimentación normal, su metabolismo
aporta la mayor cantidad de energía diaria.
La glucosa es el componente fundamental de todos ellos.
El almidón, el glucógeno y la celulosa son homopolisacáridos constituidos por glucosa,
abundantes en alimentos como la harina de maíz y de trigo, el arroz y los vegetales entre otros.
Se recomienda la ingestión de polisacáridos en lugar de azúcares refinados, ya que su
absorción intestinal es más lenta y además el consumo de fibras no digeribles como la
celulosa y otros polisacáridos, que aunque no se digieren y por lo tanto no se absorben,
aumentan el bolo fecal, disminuyendo la incidencia de enfermedades del colon y también la
absorción de colesterol, lo que disminuye su concentración plasmática.
INCORPORACIÓN INTRACELULAR DE LA GLUCOSA
La glucosa se incorpora a las células mediante transporte facilitado, en el que participan
proteínas transportadoras específicas, las proteínas transmembranales GLUT 1 a la GLUT 5.
Es de interés que conozcan que la proteína transportadora que se encuentra en los tejidos
muscular y adiposo es la GLUT 4; está incorporada a la membrana de vesículas intracelulares
y pasa a formar parte de la membrana plasmática al fusionarse con la misma en presencia de
insulina.
Esto explica la necesidad de la insulina para la entrada de la glucosa a estas células y su
importante papel en el control de la glicemia.
También explica que el resto de los tejidos no necesiten de insulina para la entrada de la
glucosa.
FOSFORILACIÓN INICIAL DE LOS MONOSACÁRIDOS
Después de incorporada a las células, la primera reacción que experimentan los
monosacáridos es su fosforilación inicial, catalizada por enzimas denominadas
fosfotransferasas, en presencia de ATP como donador del grupo fosfato.
Existen varias fosfotransferasas, con especificidad distinta para el sustrato y para el tipo de
enlace que forman.
Un ejemplo de ellas es la hexoquinasa, que se encuentra en todos los tejidos y cataliza la
fosforilación de varias hexosas como la glucosa, la manosa, la galactosa y la fructosa, aunque
su acción mas importante es la transformación de la glucosa en glucosa 6 fosfato; la
hexoquinasa es inhibida por el producto de su acción, es decir por la glucosa 6 fosfato.
La alta afinidad de la hexoquinasa cerebral por la glucosa, permite que este órgano incorpore
glucosa para su fosforilación, aún cuando ésta se encuentre en muy bajas concentraciones
sanguíneas.
7
TIPOS DE FOSFOTRANSFERAS
HEXOQUINASA GLUCOQUINASA
• En todos los tejidos
• Fosforila varias hexosas
• Alta afinidad por elsustrato (baja Km)
• No inducida por la insulina
• Inhibida por la glucosa 6 P
• Sólo en el hígado
• Específica para la glucosa
• Baja afinidad por la glucosa (alta Km)
• Inducida por la insulina
• No es inhibida por la glucosa 6 P
IMPORTANCIA DE LA FOSFORILACIÓN INICIAL DE LOS MONOSACÁRIDOS
Son los mismos:
1. Una vez fosforilados no pueden salir de la célula.
2. Son metabólicamente más activos.
3. Tienen un potencial energético mas elevado y
4. Son sustratos obligados para la mayoría de las enzimas de las diferentes vías
metabólicas en las que participan.
Para LEER:
La importancia de la fosforilación inicial es que para que la glucosa u otro monosacárido,
pueda seguir cualquier vía metabólica debe permanecer dentro de la célula, ya que una vez
fosforilados, no son reconocidos por su transportador, además de ser metabólicamente más
activos y poseer un potencial energético más elevado.
(TIENEN QUE SALIR LAS TRES PRIMERAS)
Una vez fosforilada la glucosa puede seguir diferentes vías metabólicas en dependencia de
las necesidades del organismo, ya sea la síntesis de glucógeno después de una dieta
abundante en glúcidos o la vía glicolítica cuando se necesita energía metabólica, por ejemplo
para el ejercicio físico.
(SALE LA CUARTA)
EL GLUCÓGENO COMO RESERVA ENERGÉTICA
La reserva energética constituye una ventaja importante para la supervivencia. Disponer de
ella determina que podamos alimentarnos de forma discontinua, y utilizarla cuando sea
necesario.
El compuesto glucídico que cumple con esta función de almacén de energía en los animales
es el glucógeno, este es capaz de conservar aproximadamente 600 Kcal. en el hígado humano
aún después del ayuno de una noche.
Es necesario recordar que el glucógeno es un homopolisacárido que tiene como precursor a la
glucosa, se almacena en el hígado y en el músculo en forma de inclusiones citoplasmáticas
denominadas gránulos de glucógeno.
VENTAJAS DEL ALMACENAMIENTO DE GLUCOSA EN FORMA DE GLUCÓGENO
Esta forma de almacenamiento tiene gran importancia biológica ya que:
Las moléculas de glucógeno son grandes, no difunden y por tanto disminuye la presión
osmótica, lo que favorece su almacenamiento hepático.
Su estructura ramificada favorece su mayor empaquetamiento y por tanto que se almacene
mayor cantidad de energía en un menor volumen.
8
Las ramificaciones aportan mayor cantidad de extremos reductores los cuales constituyen el
sitio de acción para las principales enzimas que lo metabolizan.
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA GLUCOGÉNESIS
La glucogénesis es el proceso de síntesis de glucógeno a partir de la glucosa 6 fosfato. En la
diapositiva pueden observar sus características generales, esta ocurre en el citoplasma de
todas las células del organismo pero es especialmente relevante en el hígado y en los
músculos.
Se lleva a cabo por adición secuencial de moléculas de glucosa, es decir es un proceso
gradual.
Los precursores deben estar en forma activada, en este caso la glucosa debe convertirse en
UDP glucosa, que es la donadora de residuos glucosilo.
La síntesis esta acoplada a la hidrólisis del pirofosfato.
GLUCOGÉNESIS REACCIÓN DE LA FOSFOGLUCOMUTASA
¿Cómo ocurre este proceso?
La glucosa 6 fosfato producto de la fosforilación inicial, por acción de la enzima
fosfoglucomutasa, se convierte en glucosa 1 fosfato.
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA GLUCOGÉNESIS
La glucosa 1 fosfato reacciona posteriormente con el UTP para formar UDP glucosa más
pirofosfato, esta reacción es catalizada por la enzima glucosa 1 fosfato uridil transferasa.
La hidrólisis posterior del pirofosfato por una pirofosfatasa favorece energéticamente el
proceso.
LA PROTEÍNA GLUCOGENINA EN LA SÍNTESIS DE GLUCÓGENO
En la síntesis de glucógeno intervienen varias enzimas pero la más importante es la
glucógeno sintetasa capaz de alargar una cadena preexistente que tenga al menos 7
moléculas de glucosa; es por esto que para comenzar la síntesis del glucógeno hace falta la
proteína glucogenina que funciona como primer o cebador aportando el extremo a partir del
cual comienza su acción la glucógeno sintetasa. Esta proteína se separa solo después que el
gránulo de glucógeno ha alcanzado determinado tamaño.
ACCIÓN DE LA GLUCÓGENO SINTETASA
En esta diapositiva se representa la formación de los enlaces alfa 1-4 glicosídicos
por la acción de la enzima glucógeno sintetasa.
ACCIÓN DE LA GLUCÓGENO SINTETASA
Observa como se va alargando la molécula de glucógeno por la adición de residuos de
glucosa.
ACCIÓN DE LA ENZIMA RAMIFICANTE
Este polisacárido es ramificado y se precisa de otra enzima, cuya actividad consiste en
transferir un oligosacárido de unas 6 a 7 unidades de glucosa, desde el extremo 4 de la hebra
en crecimiento hacia un resto de glucosa mediante un enlace glicosídico alfa 1-6. Esta recibe
el nombre de enzima ramificante.
Su acción facilita la actividad de la glucógeno sintetasa pues le aporta los extremos 4 no
reductores necesarios para la misma. Al mismo tiempo la acción de la sintetasa facilita la de
la ramificante pues al alargarse la hebra esta puede obtener el oligosacárido necesario para
transferirlo.
ACCIÓN DE LA ENZIMA GLUCÓGENO FOSFORILASA
La glucogenolisis es el proceso de degradación del glucógeno. En la diapositiva se muestra la
acción de la enzima glucógeno fosforilasa, que es la enzima fundamental de este proceso,
actúa rompiendo los enlaces alfa 1-4 glucosídicos en cada uno de los múltiples extremos
reductores del polisacárido.
Observe que su acción se detiene cuando faltan 4 residuos de glucosa para llegar al punto de
ramificación.
9
ACCIÓN DE LA ENZIMA DESRAMIFICANTE
La glucógeno fosforilasa no actúa sobre los enlaces alfa 1-6 presentes en los puntos de
ramificación del glucógeno, por lo cual no es capaz de provocar su degradación completa, su
acción se detiene 4 residuos de glucosa antes de alcanzar un punto de ramificación, es
preciso entonces la acción de otra enzima denominada desramificante, que es la que actúa
sobre este tipo de enlace, de manera que es la acción concertada de ambas enzimas la que
produce la degradación completa del glucógeno.
Como producto principal se obtiene glucosa 1 fosfato que por acción de la fosfoglucomutasa
se convierte en glucosa 6 fosfato.
ENZIMAS QUE PARTICIPAN EN LA GLUCOGENOLISIS
A modo de resumen podemos plantear que en la glucogenolisis participan dos enzimas:
La glucógeno fosforilasa, que cataliza la fosforolisis de los enlaces alfa 1-4 glicosídicos y la
enzima desramificante, que elimina las ramificaciones por los enlaces alfa 1-6 glicosídicos.
REGULACIÓN DE LA GLUCOGÉNESIS Y LA GLUCOGENOLISIS
La regulación del metabolismo del glucógeno se ejecuta a través de las dos enzimas; la
glucógeno sintetasa que participa en su síntesis, y la glucógeno fosforilasa en la degradación.
La glucógeno sintetasa tiene dos formas:
Glucógeno sintetasa I (independiente de la presencia de glucosa 6 fosfato para su acción),
que no está fosforilada y es activa, y la glucógeno sintetasa D (dependiente de la presencia de
glucosa 6 fosfato para su acción), que está fosforilada y es menos activa.
La otra enzima, la glucógeno fosforilasa, también tiene dos formas:
Glucógeno fosforilasa b, menos activa, que no está fosforilada y la glucógeno fosforilasa a,
activa, que está fosforilada.
Tanto la glucógeno sintetasa como la glucógeno fosforilasa se regulan por el mecanismo de
modificación covalente estudiado en el primer trimestre.
Las hormonas adrenalina y glucagón activan las proteín quinazas que fosforilan ambas
enzimas, provocando activación de la glucógeno fosforilasa, estimulando la degradación del
glucógeno; mientras que la glucógeno sintetasa disminuye su actividad, lo que inhibe la
síntesis de glucógeno.
La hormona insulina provoca la desfosforilación de las enzimas, en consecuencia la
glucógeno fosforilasa se hace menos activa, y la glucógeno sintetasa se activa, lo que
favorece la síntesis de glucógeno.
Es decir que hormonas como la adrenalina y el glucagón favorecen la degradación del
glucógeno, mientras que la insulina estimula su síntesis.
REGULACIÓNDE LA GLUCOGÉNESIS Y LA GLUCOGENOLISIS
La importancia biológica del glucógeno hepático y el muscular es diferente.
El glucógeno hepático mantiene la concentración de glucosa en sangre en los períodos
interalimentarios. Esto es posible ya que en el hígado existe la enzima glucosa 6 fosfatasa
que hidroliza la glucosa 6 fosfato y la convierte en glucosa libre, que sale del hígado para
mantener la glicemia, mientras que el glucógeno muscular, se utiliza como fuente de energía
para la contracción ya que el músculo carece de dicha enzima.
El hígado puede almacenar hasta el 10 por ciento de su peso seco, mientras que el músculo
solo puede almacenar un 1 ó 2 por ciento, sin embargo dada la cantidad de masa muscular
total del organismo, se almacena mayor cantidad en los músculos.
REACCIÓN DE LA GLUCOSA 6 FOSFATASA
Para que la glucosa pueda pasar a la sangre tiene que perder su grupo fosfato.
En el hígado, el riñón y el intestino, existe una enzima que cataliza la separación del grupo
fosfato, la glucosa 6 fosfatasa.
10
GLUCOGENOSIS
Existen enfermedades por alteraciones en el metabolismo del glucógeno, entre las que se
encuentran las glucogenosis, se conocen más de doce tipos y la mayoría de ellas afectan el
hígado, pero pueden afectar también músculo y corazón.
La más común es la Glucogenosis tipo I o enfermedad de Von Gierke, que es causada por el
déficit de la enzima glucosa 6 fosfatasa hepática. Esta enfermedad se trasmite de forma
autosómica recesiva, las manifestaciones clínicas incluyen, entre otras, hipoglicemia, ya que
la ausencia de la glucosa 6 fosfatasa impide que la glucosa salga del hígado para mantener la
glicemia, aumento de volumen del hígado, acidemia láctica, hiperuricemia y gota. Deben
profundizar en su libro de texto acerca de las consecuencias de esta enfermedad, así como
en los otros tipos de glucogenosis.
GLICÓLISIS
A continuación estudiaremos otra vía metabólica de gran importancia, la glicólisis, también
conocida como vía de Embden-Meyerhof-Parnas.
La glicólisis es el proceso mediante el cual la glucosa se degrada hasta ácido pirúvico.
Es un proceso catabólico que aporta al organismo energía y se lleva a cabo en el citoplasma
soluble de las células de la mayoría de los tejidos.
ETAPAS DE LA GLUCÓLISIS
Ocurre en dos etapas:
Una primera etapa desde glucosa hasta las dos triosas fosfatadas.
Y una segunda etapa desde el 3 fosfogliceraldehído hasta el ácido pirúvico.
Veamos a continuación las reacciones de la primera etapa.
REACCIÓN DE LA GLUCOSA FOSFATO ISOMERASA
Esta enzima cataliza la conversión de la glucosa 6 fosfato en fructosa 6 fosfato.
REACCIÓN DE LA FOSFOFRUCTOQUINASA
La reacción donde se forma fructosa 1-6 bisfosfato, es irreversible, catalizada por la enzima
fosfofructoquinasa que participa en la regulación de la vía, esta es una enzima alostérica, que
tiene como efectores positivos o activadores al AMP, a la fructosa 2, 6 bisfosfato y al fosfato,
y como efectores alostéricos negativos o inhibidores al ATP y al ácido cítrico, también bajos
valores de pH pueden inhibir la enzima.
REACCIÓN DE LA ALDOLASA
La primera etapa termina con la formación de las dos triosas fosfatadas, que pueden
interconvertirse y el equilibrio se desplaza en dependencia de la intensidad de la glicólisis.
Observa que la enzima aldolasa divide la fructosa 1-6 bisfosfato en dos triosas: el fosfato de
dihidroxiacetona y el 3 fosfo gliceraldehído.
Ambos compuestos son interconvertibles mediante la acción de otra enzima.
Si hay necesidad de energía, el fosfato de dihidroxiacetona se convierte en 3 fosfo
gliceraldehído, que sigue la glicólisis, mientras que si hay suficiente energía, se desplaza hacia
la formación de fosfodihidroxiacetona, que se dirige hacia la síntesis de triacilglicéridos.
REACCIÓN DE LA ENZIMA 3 P GLICERALDEHÍDO DESHIDROGENASA
En la primera reacción ocurre una oxidación catalizada por la enzima 3 fosfogliceraldehído
deshidrogenasa que tiene como cofactor al NAD oxidado.
Observen que el ácido1-3 difosfoglicérico, posee un enlace rico en energía, que se aprovecha
en la reacción siguiente en la síntesis de ATP, este proceso se denomina fosforilación a nivel
de sustrato, que no es mas que la formación de ATP o equivalentes a partir de la energía
liberada directamente de un sustrato.
REACCIÓN DE LA GLICEROQUINASA
Como se observa en la diapositiva, en esta reacción se convierte el ácido 1-3 bisfosfoglicérico
en ácido 3 fosfoglicérico, catalizada por la enzima gliceroquinasa.
En esta reacción ocurre una fosforilación a nivel de sustrato.
11
REACCIÓN DE LA PIRÚVICO QUINASA
La última reacción de la glicólisis es la formación de acido pirúvico a partir del ácido fosfoenol
pirúvico, reacción irreversible catalizada por la enzima pirúvico quinaza, donde se sintetiza una
molécula de ATP por el mecanismo de fosforilación a nivel de sustrato.
En su estudio independiente deben precisar de las reacciones de la glicólisis; en aquellas que
se consume ATP, en las oxidativas porque se reducen cofactores que posteriormente pasaran
a la respiración celular donde se sintetiza ATP, al igual que en las que ocurre fosforilación a
nivel de sustrato; ello les ayudará a comprender con más facilidad el balance energético.
Así mismo deben puntualizar las reacciones irreversibles porque este conocimiento facilitará
la comprensión de la gluconeogénesis, proceso que estudiaremos mas adelante.
DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA DEL ÁCIDO PIRÚVICO
En caso de que existan condiciones aeróbicas el ácido pirúvico se descarboxila y se convierte
en acetil coenzima A que va hacia la respiración celular.
GLICÓLISIS ANAERÓBICA REACCIÓN DE LA DESHIDROGENASA LÁCTICA
Si existen condiciones de anaerobiosis el ácido pirúvico se convierte en ácido láctico, con lo
cual el rendimiento energético de la vía es menor, como estudiaremos posteriormente.
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA VÍA GLUCOLÍTICA
• Se produce mediante cambios graduales.
• Ocurre en el citoplasma soluble.
• Se produce una degradación parcial.
• Los metabolitos intermediarios están fosforilados.
RENDIMIENTO ENERGÉTICO DE LA GLICÓLISIS
El rendimiento energético de la vía glicolítica depende de las condiciones en que se efectúa;
en la glicólisis aeróbica se obtienen 7 ATP, mientras que en la anaeróbica se obtienen
solamente 2 ATP, debido a que los dos NAD reducidos que se obtienen en la reacción
catalizada por la enzima 3 fosfogliceraldehído deshidrogenasa, en la glicólisis anaeróbica no
pueden incorporarse a la respiración celular, que como se observa en la diapositiva, aportan 5
ATP.
RENDIMIENTO ENERGÉTICO DE LA OXIDACIÓN TOTAL DE LA GLUCOSA
En la oxidación total de la glucosa hasta dióxido de carbono y agua, participan la glicólisis
aeróbica, la descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico y el ciclo de Krebs.
Deben notar que el alto rendimiento energético guarda relación con el hecho de que la glucosa
(hexosa), se divide en la vía glicolítica en dos triosas, por lo cual se multiplica por dos la
energía obtenida a partir de dicha etapa de la vía.
RESUMEN DE LA GLICÓLISIS
Es muy importante que precises en los aspectos esenciales de la glicólisis:
Su metabolito inicial es la glucosa.
Su metabolito final en presencia de oxígeno (glicólisis aeróbica) es el ácido pirúvico, pero en
ausencia de oxígeno (glicólisis anaeróbica) es el ácido láctico.
La enzima reguladora en ambas condiciones es la fosfofructoquinasa 1.
Su localización celular es el citoplasma soluble, mientras que se localiza en todos los tejidos.
LA GLUCONEOGÉNESIS
La gluconeogénesis es un proceso de síntesis de glucosa a partir de compuestos no
glucídicos. Sus metabolitos iniciales o precursores son los aminoácidos, el ácido láctico, el
glicerol y cualquiera de los metabolitos intermediarios del ciclo de Krebs.
Solamente se realiza en el hígado, específicamente en el citoplasma y la matriz mitocondrial.
Tiene gran importancia biológica ya que en estado de ayuno el organismo puede sintetizar
glucosa a partir de sustancias de las cuales dispone con relativa facilidad, y reutilizar el ácido
láctico producido por unaactividad física intensa.
La mayoría de las reacciones de la gluconeogénesis son catalizadas por las mismas
12
enzimas de la glicólisis con excepción de las reacciones irreversibles que son:
1. De glucosa a glucosa 6 fosfato.
2. De fructosa a fructosa 1-6 bisfosfato.
3. De ácido fosfoenol pirúvico a ácido pirúvico.
Estas reacciones son sustituidas por rodeos metabólicos, que debes estudiar en tu libro de
texto.
En la diapositiva se observa el rodeo metabólico correspondiente a la transformación de
fructosa a fructosa 1-6 bisfosfato, por la importancia que tienen las enzimas que catalizan
estas reacciones en la regulación de la glicólisis y la gluconeogénesis.
REGULACIÓN DE LA GLICÓLISIS Y LA GLUCONEOGÉNESIS
Los sitios de regulación de ambos procesos son esencialmente los mismos, coinciden con los
pasos irreversibles y por ende están catalizados por enzimas diferentes, ello contribuye a la
eficacia del proceso ya que existe una respuesta contraria ante un mismo estímulo.
En la regulación intervienen también mecanismos covalentes dependientes de hormonas, así
el glucagón en el hígado inhibe la glicólisis y activa la gluconeogenesis, efecto contrario
realiza la insulina.
Ambos procesos resultan regulados por el nivel energético de la célula y por la concentración
de metabolitos como el citrato, así elevados niveles de ATP inhiben la fosfofructoquinasa 1 y
por tanto disminuyen la glicólisis, por otro lado estimulan a la bisfosfofructofosfatasa 1
activando la gluconeogénesis, es decir altos niveles de ATP inhiben la glicólisis y activan la
gluconeogenesis.
Efecto contrario realiza una concentración elevada de ADP.
CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL METABOLISMO DE LAS HEXOSAS
• Se incorporan a la vía glicolítica mediante reacciones particulares que sólo difieren en
la formación de las dos triosas fosfatadas.
• Sufren transformaciones similares luego de su incorporación a la vía glicolítica.
• Similar rendimiento energético.
Existen otras vías a través de las cuales otras hexosas como la fructosa, la manosa y la
galactosa pueden convertirse en alguno de los metabolitos intermediarios de la vía glicolítica
y por tanto continuar en la misma hasta su degradación.
En esta diapositiva se resumen las características generales del metabolismo de estas
hexosas.
INCORPORACIÓN DE LA GALACTOSA A LA GLICÓLISIS
 En el caso particular de la galactosa, intervienen dos enzimas, la primera de ellas, la
galactoquinasa la convierte en galactosa 1 fosfato.
 Y la segunda, catalizada por la galactosa 1 fosfato uridil transferasa, la convierte en
glucosa 1 fosfato.
Cuando se presenta deficiencia en una de estas enzimas se produce una enfermedad
denominada galactosemia.
GALACTOSEMIA
Deficiencia de galactosa 1 P uridil
transferasa.
• Es una enfermedad grave.
• Presenta cataratas, retraso mental, aminoaciduria.
• Hepatomegalia e ictericia.
• Se acumula galactosa 1 P, que es tóxico para el hígado y SNC.
Si la deficiencia es de la enzima galactosa 1 fosfato uridil transferasa se produce la
galactosemia clásica, cuyas manifestaciones clínicas son: cataratas, retraso mental,
hepatomegalia, y subíctero.
13
La galactosemia producida por deficiencia de la enzima galactoquinasa, es menos frecuente y
debes estudiarla por tu libro de texto.
El cuadro clínico de estos pacientes mejora si se les elimina de la dieta la galactosa. El azúcar
de la leche materna, la lactosa, esta compuesta por glucosa y galactosa, por lo que a estos
pacientes se le suspende la misma.
CICLO DE LAS PENTOSAS
A continuación estudiaremos otra vía metabólica de la glucosa denominada ciclo de las
pentosas.
Es también llamada vía de oxidación directa de la glucosa y vía del fosfogluconato.
Consta de dos etapas, una oxidativa y otra no oxidativa.
La oxidativa va de glucosa 6 fosfato a ribulosa 5 fosfato.
La no oxidativa es de ribulosa 5 fosfato a fructosa 6 fosfato, que puede convertirse en glucosa
6 fosfato y de esta manera se conforma un ciclo. Esta etapa se caracteriza por una serie de
reacciones de interconversión de monosacáridos.
FASE OXIDATIVA DEL CICLO DE LAS PENTOSAS
En la diapositiva se observa la fase oxidativa del ciclo, destacándose la formación de
NADPH.H+, que se utiliza en procesos biosintéticos.
IMPORTANCIA BIOLÓGICA DEL CICLO DE LAS PENTOSAS
El ciclo de las pentosas tiene gran importancia biológica como fuente de energía en forma de
NADPH.H+ en algunos tejidos como el eritrocito, el tejido adiposo y el cristalino.
La ribosa 5 fosfato se utiliza para la síntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos y además
permite la interconversión de monosacáridos de diferente número de átomos de carbono para
su incorporación al metabolismo.
DESTINOS METABÓLICOS DE LA GLUCOSA 6 P
Como habrás podido darte cuenta la glucosa 6 fosfato, es un compuesto central en el
metabolismo de los glúcidos, ya que participa en la integración de muchas de sus vías,
constituyendo un ejemplo clásico de metabolito de encrucijada, lo que puedes observar en el
esquema que te mostramos.
Una vez fosforilada la glucosa puede seguir diferentes vías metabólicas en dependencia de
las necesidades del organismo, así puede ir a la síntesis de glucógeno después de una dieta
abundante en glúcidos o puede seguir la vía glicolítica cuando se necesita energía metabólica
por ejemplo para el ejercicio físico.
En algunos tejidos se incorpora al ciclo de las pentosas y en el hígado puede desfosforilarse
para salir a la sangre y mantener la glicemia.
CONCLUCIONES.
En condiciones normales los glúcidos constituyen la principal fuente de energía en el hombre.
La fosforilación inicial de la glucosa tiene un gran significado metabólico, ya que permite su
permanencia dentro de las células para poder incorporarse a diferentes vías metabólicas.
El almacenamiento de glucosa en forma de glucógeno, es una forma superior de
supervivencia ya que permite reservar la energía para cuando es necesaria para la célula.
La significación biológica del glucógeno hepático y muscular es diferente, el primero sirve
para el mantenimiento de la glicemia, mientras que el segundo es reserva inmediata para la
contracción muscular.
La glicólisis es una vía central del metabolismo de los glúcidos, y constituye una importante
fuente de energía para la célula, aunque en algunos tejidos resulta importante el ciclo de las
pentosas.
La gluconeogénesis, es importante en situaciones como el ayuno donde el organismo
necesita obtener glucosa, ya que la misma se forma a partir de precursores de los cuales
puede disponer con relativa facilidad.
El déficit de algunas de las enzimas de las diferentes vías metabólicas de los glúcidos
14
provoca enfermedades como la galactosemia.
90
La obesidad constituye un problema de salud y a la vez un factor de riesgo de diferentes
patologías; en la misma pueden influir factores genéticos, neurógenos, psicógenos,
hormonales y metabólicos, siendo dentro de estos últimos el metabolismo de los lípidos uno
de los más afectados. Las vías metabólicas de los lípidos serán el motivo de nuestra próxima
actividad orientadora.
SEMANA 2 (A.O. 3)
Metabolismo de los triacilglicéridos
15
LIPOGÉNESIS
La lipogénesis es el proceso de síntesis de los triacilglicéridos.
En la diapositiva se muestra la estructura de un triacilglicérido, formado por una molécula de
glicerina a la que se le esterifican tres moléculas de ácidos grasos.
Estos lípidos cumplen la función de almacenamiento de energía, lo que es posible por sus
características estructurales, como el carácter hidrofóbico, que permite que se almacenen en
forma compacta y anhidra en el tejido adiposo y por el alto rendimiento energético que tienen
sus constituyentes principales, los ácidos grasos cuando se degradan.
En la síntesis de los triacilglicéridos participan precursores lipídicos como los ácidos grasos y
el glicerol y no lipídicos como los glúcidos y los aminoácidos, obtenidos de la dieta.
PRECURSORES DE LA LIPOGÉNESIS
LIPIDICOS ácidos grasos y el glicerol
NO LIPIDICOS glúcidos y aminoácidos
Ambos tipos de precursores pueden incorporarse a la lipogénesismediante su transformación
previa en acetil CoA y en el caso de los glúcidos pueden hacerlo además a través del
glicerofosfato proveniente de la fosfodihidroxiacetona.
PRECURSORES INMEDIATOS DE LA LIPOGÉNESIS
Los precursores para la síntesis de los triacilglicéridos tienen que previamente activarse.
La forma activa de los ácidos grasos es la acetil CoA y la forma activa del glicerol es el glicerol
3 fosfato. Ambos son los precursores inmediatos de la lipogénesis; este proceso consta de
dos etapas, la síntesis de ácidos grasos y la síntesis de triacilglicéridos a partir de sus
precursores ya formados.
SÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOS
Acetil CoA
Tejido adiposo Citoplasma soluble
e hígado
Ácido palmítico
Alargamiento y desaturación microsomal.
Ácidos grasos insaturados
Comenzaremos por el estudio de la síntesis de ácidos grasos.
En la misma se sintetiza ácido palmítico, a partir de acetil CoA. Este proceso se localiza en el
citoplasma.
Los otros tipos de ácidos grasos se forman en procesos complementarios de alargamiento y
desaturación microsomal, a partir del ácido palmítico.
TRANSPORTE DE ACETIL CoA AL CITOPLASMA
La acetil CoA que se utiliza en la biosíntesis de ácidos grasos se forma fundamentalmente a
partir de la descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico, que ocurre en las mitocondrias y
como ya conocen la membrana interna de la misma es impermeable a este compuesto por lo
que se requiere de mecanismos de transporte de la acetil CoA de la mitocondria al citoplasma
que es donde ocurre la síntesis de ácidos grasos.
Existen varios mecanismos, pero el más importante cuantitativamente es el que utiliza el
ácido cítrico como mediador.
El acetil CoA reacciona en la matriz mitocondrial con el ácido oxalacético, formando el ácido
cítrico por la acción de la citrato sintetasa.
Esta constituye la primera reacción del ciclo de Krebs.
16
TRANSPORTE DE ACETIL CoA AL CITOPLASMA
La acetil CoA que se utiliza en la biosíntesis de ácidos grasos se forma fundamentalmente a
partir de la descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico, que ocurre en las mitocondrias y
como ya conocen la membrana interna de la misma es impermeable a este compuesto por lo
que se requiere de mecanismos de transporte de la acetil CoA de la mitocondria al citoplasma
que es donde ocurre la síntesis de ácidos grasos.
Existen varios mecanismos, pero el más importante cuantitativamente es el que utiliza el
ácido cítrico como mediador.
El acetil CoA reacciona en la matriz mitocondrial con el ácido oxalacético, formando el ácido
cítrico por la acción de la citrato sintetasa.
Esta constituye la primera reacción del ciclo de Krebs.
ETAPAS DE LA SÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOS
La síntesis de ácidos grasos ocurre en dos etapas:
1. Conversión de acetil CoA en malonil CoA, catalizada por la enzima acetil CoA
carboxilasa.
2. Formación de ácido palmítico a partir de malonil CoA por la acción de la enzima ácido
graso sintetasa.
REACCIÓN DE LA ACETIL CoA CARBOXILASA
Primera etapa.
La conversión de acetil CoA en malonil CoA es una reacción irreversible, constituye la etapa
limitante de la biosíntesis de ácidos grasos y está sujeta a mecanismos de control.
En la reacción global que están observando la acetil CoA reacciona con el CO2 para formar
malonil CoA con gasto de energía. Esta molécula está activada, incorporando a la estructura
del ácido graso en formación dos átomos de carbono.
La enzima acetil CoA carboxilasa que cataliza esta reacción es una enzima multifuncional,
está formada por dos subunidades idénticas cada una de las cuales es una cadena
polipeptídica que tiene tres dominios catalíticos y un sitio alostérico.
Para su activación es necesaria su polimerización, el ácido cítrico es un activador alostérico
que favorece esta polimerización, mientras que el palmitil CoA y otros acil CoA de cadena
larga son inhibidores.
ESTRUCTURA DE LA SINTETASA DE ÁCIDOS GRASOS
El proceso de síntesis del ácido palmítico es catalizado por la ácido graso sintetasa, que es la
mayor enzima multifuncional conocida, está constituida por dos subunidades idénticas que se
disponen en sentido contrario, cada una de las cuales posee 7 centros activos o sitios
catalíticos.
Además posee una proteína no enzimática denominada proteína transportadora de grupos
acilos (PTA) que es esencial para que la sintetasa de ácidos grasos pueda realizar su acción.
los centros activos de la enzima están distribuidos en tres dominios:
En el primer dominio ocurre el alargamiento de la cadena del ácido graso, y en el segundo
dominio las reacciones de reducción correspondientes. Finalmente, en el tercer dominio se
libera el ácido palmítico sintetizado.
SINTESIS DE ÁCIDOS GRASOS
Esto ocurre mediante una serie de reacciones que se repiten para la adición de fragmentos
bicarbonados aportados por el malonil CoA al ácido graso en crecimiento, hasta la formación
del palmitil PTA que mediante la tioesterasa es liberado como ácido palmítico.
REACCIÓN GENERAL DE LA SÍNTESIS DEL ÁCIDO PALMÍTICO
En la diapositiva se observa la reacción general de la síntesis del ácido palmítico.
En ella una molécula de acetil CoA y 7 de malonil CoA se condensan en reacciones sucesivas,
en las que se liberan 7 carboxilos en forma de CO2, y se utilizan los hidrógenos aportados por
el NADPH. El producto final es el ácido palmítico de 16 átomos de carbono.
17
Agregar subíndice para el CO2.
FUENTES DE NADPH.H+ PARA LA SÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOS
Para sintetizar el ácido palmítico se requieren 14 moléculas de NADPH, las mismas provienen
de dos fuentes fundamentales, que son:
• El ciclo de las pentosas.
• La reacción catalizada por la enzima málica. Ambas reacciones se localizan en el
citosol. Es significativo desde el punto de vista funcional, que los tejidos donde el
ciclo de las pentosas es muy activo como el hígado, el tejido adiposo, y la glándula
mamaria durante la lactancia, son también especializados en la lipogénesis.
SÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOS ALARGAMIENTO
Se forma ácido Palmítico Se forman ácidos grasos de más de 16
átomos de carbono.
Se localiza en el citoplasma Se localiza en el retículo endoplasmático o
mitocondrias.
Utiliza malonil CoA y NADPH.H+
En el proceso estudiado anteriormente, se forma solamente ácido palmítico que debe
activarse a palmitil CoA antes de incorporarse al alargamiento, la desaturación o cualquier
otro destino metabólico que conduzca a la formación de los otros tipos de ácidos grasos.
se observan las semejanzas y diferencias entre la biosíntesis de ácidos grasos y los procesos
complementarios de alargamiento y desaturación.
El alargamiento ocurre en el retículo endoplasmático fundamentalmente, denominado
alargamiento microsomal o en las mitocondrias.
La secuencia de reacciones en el alargamiento microsomal ocurre de manera semejante a la
biosíntesis citoplasmática, la fuente de fragmentos bicarbonatos es el malonil CoA y los
hidrógenos son aportados por el NADPH, sin embargo los compuestos intermediarios en lugar
de estar unidos al PTA son activados y transportados por la CoA. El sistema catalítico lo
constituyen 4 enzimas unidas al retículo endoplasmático denominado sistema microsomal de
alargamiento o elongasa.
En el humano no se pueden sintetizar ácidos grasos que presenten insaturaciones entre los
últimos 6 átomos de carbono, por ausencia de las enzimas requeridas. Estos son los llamados
ácidos grasos esenciales que deben incorporarse a través de la dieta, ya que tienen gran
importancia biológica.
IMPORTANCIA DE LOS ÁCIDOS GRASOS ESENCIALES
CONSERVACIÓN DE LA FLUIDEZ DE LAS MEMBRANAS
REDUCCIÓN DEL COLESTEROL PLASMÁTICO
PRECURSORES DE PROSTAGLANDINAS, TROMBOXANOS Y LEUCOTRIENOS
Se observa la importancia de estos ácidos grasos esenciales por ejemplo el contenido de
ácidos grasos insaturados de los fosfolípidos de las membranas es muy necesario para
conservar su fluidez.
Proporción alta de ácidos grasos polinsaturados/saturados en la alimentación es un factor
importante en la reducción del colesterol plasmático y por tanto en la prevención de las
enfermedades cardiovasculares. Algunosson precursores de eicosanoides, compuestos de
elevada actividad biológica constituidos por las Prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos.
ESQUEMA GENERAL
DE LA LIPOGÉNESIS
18
BIOSÍNTESIS
ÁCIDOS GRASOS DIETA FOSFATO
DEDIHIDROXIACETONA
ÁCIL CoA GLICEROL 3 FOSFATO
TRIACILGLICÉRIDOS
Hasta aquí hemos orientado el estudio de la síntesis de ácidos grasos, estos conjuntamente
con los provenientes de la dieta, pueden incorporarse a la síntesis de triacilglicéridos.
Los precursores inmediatos de esta síntesis son el glicerol 3 fosfato y los ácidos grasos
activados.
ACTIVACIÓN DEL GLICEROL EN LA SÍNTESIS DE TRIACILGLICÉRIDO.
En la diapositiva se observa la reacción catalizada por la enzima glicerofosfato
deshidrogenasa, donde se sintetiza el L alfa glicerofosfato, forma activa del glicerol a partir de
la fosfodihidroxiacetona proveniente de la glicólisis.
Hay que tener en cuenta que esta es la única forma de que dispone el tejido adiposo para
obtener este precursor, por lo cual no puede sintetizar triacilglicéridos si no dispone de
suficiente glucosa para mantener activa la vía glucolítica. Esta particularidad se ha utilizado en
algunas dietas para disminuir la obesidad.
ACTIVACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
La activación de los ácidos grasos consiste en su transformación en tioésteres de la
coenzima A en reacción catalizada por las enzimas acil CoA sintetasas o tioquinasas, que
utilizan ATP.
SÍNTESIS DE TRIACILGLICÉRIDOS
PRIMERA ETAPA
Una vez sintetizados los dos precursores, pasaremos a la síntesis de los triacilglicéridos.
La formación de los triacilglicéridos ocurre en 2 etapas, en la diapositiva observan la primera,
donde se combinan 2 moléculas de acil CoA con el glicerol 3 fosfato para formar el ácido
fosfatídico, esto ocurre en dos reacciones catalizadas por las enzimas glicerol 3 fosfato acil
transferasa y la lisofosfátido acil transferasa.
SÍNTESIS DE TRIACILGLICÉRIDOS
SEGUNDA ETAPA
Ahora observamos la segunda etapa, donde el ácido fosfatídico es transformado por la
fosfatídico fosfatasa en 1-2 diacil glicerol.
Finalmente una nueva molécula de acil CoA se esterifica con el diacil glicerol para formar un
triacilglicérido, reacción catalizada por la diacilglicerol acil transferasa.
Este proceso es regulado fundamentalmente a nivel de la biosíntesis de ácidos grasos.
Los puntos principales de regulación son la acetil CoA carboxilasa y la sintetasa de ácidos
grasos.
REGULACIÓN DE LA LIPOGÉNESIS
El aumento de fuentes carbonadas y un potencial energético elevado favorecen el proceso
porque aumentan los niveles de ácido cítrico que es un activador de la acetil CoA carboxilasa.
19
La insulina estimula la fosfoproteín fosfatasa, que desfosforila a la acetil CoA carboxilasa
activándola, además induce su síntesis, lo que conlleva a un aumento de la síntesis de ácidos
grasos.
Por otra parte el glucagón y la adrenalina tienen el efecto contrario, ya que activan la proteín
quinaza, que fosforila la acetil CoA carboxilasa, inhibiéndola.
La acción de la enzima sintetasa de ácidos grasos en la regulación de la lipogénesis se
muestra en esta diapositiva.
La ácido graso sintetasa es regulada alostéricamente, tiene como activador al NADPH y
como inhibidores al NADP+ y al palmitil COA.
La insulina induce su síntesis y por tanto aumenta la síntesis de triacilglicéridos.
A continuación estudiaremos el proceso de degradación de los triacilglicéridos, llamado
lipólisis.
LIPOLISIS
.
En este proceso se degradan de forma gradual los triacilglicéridos en sus componentes:
glicerol y ácidos grasos, estos últimos hasta CO2 Y H2O.
Como se observa en el esquema, en el tejido adiposo los triacilglicéridos por acción de lipasas
se separan en glicerol y ácidos grasos.
El glicerol difunde a la sangre y es transportado a diferentes tejidos sobre todo al hígado
donde es precursor de la gluconeogénesis.
Los ácidos grasos en su mayoría sufren el proceso de beta oxidación.
La beta oxidación de ácidos grasos, es el proceso donde estos se degradan hasta acetil CoA,
la que posteriormente pasa a la respiración celular. Este proceso ocurre en las mitocondrias
donde también ocurre la respiración celular.
IMPORTANCIA BIOLÓGICA
DE LA LIPÓLISIS
Es un proceso de gran importancia biológica, ya que muchos tejidos como el hígado, el
músculo esquelético y cardíaco utilizan preferentemente los ácidos grasos como fuente de
energía e incluso el cerebro en condiciones especiales como el ayuno utiliza los cuerpos
cetónicos provenientes de la degradación de ácidos grasos como fuente de energía.
MECANISMO DE LA CARNITINA
Es necesario recordar que para que los ácidos grasos sigan cualquier vía metabólica tienen
que activarse previamente y que este proceso de activación ya estudiado ocurre en el
citoplasma, por lo que se requiere de un mecanismo de transporte de los acil CoA a través de
la membrana mitocondrial, este es el mecanismo de la carnitina.
La carnitina se une a los acil CoA, formándose la acil carnitina que atraviesa la membrana y
una vez en el interior de la mitocondria se separa en sus componentes, profundiza en tu libro
de texto en este mecanismo.
BETA OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS
En la beta oxidación los acil COA son oxidados mediante ciclos repetitivos de reacciones que
provocan la liberación secuencial de fragmentos de 2 carbonos en forma de acetil CoA. Cada
ciclo consiste en una deshidrogenación dependiente de FAD+, una hidratación, otra
deshidrogenación dependiente de NAD+,y por último una tiolisis hasta que cada acil CoA
queda transformado en unidades de acetil CoA, las cuales se incorporan al ciclo de Krebs
donde serán totalmente oxidados.
REGULACIÓN DE LA LIPÓLISIS
La regulación de la lipólisis se produce en primer lugar a nivel de la primera hidrólisis de los
triacilglicéridos en el tejido adiposo catalizada por la lipasa hormono sensible, controlada por
20
mecanismos de regulación covalente.
La adrenalina y el glucagón favorecen la fosforilación de las enzimas y por tanto la activan,
aumentando la lipólisis, la insulina tiene una acción opuesta.
REGULACIÓN DE LA BETA OXIDACIÓN
La regulación de la beta oxidación se realiza controlando el paso de grupos acilos hacia la
matriz mitocondrial, el malonil CoA es un inhibidor de la enzima carnitina palmitil transferasa,
eso evita que en condiciones en que esté favorecida la síntesis de ácidos grasos éstos pasen
a las mitocondrias para su degradación.
La insulina activa la síntesis de malonil CoA, por lo que inhibe la entrada de ácidos grasos a la
matriz mitocondrial, con lo cual disminuye la beta oxidación.
El efecto contrario lo realizan el glucagón y la adrenalina.
La beta oxidación aporta al metabolismo gran cantidad de energía, lo que depende del número
de átomos de carbono que posea el ácido graso.
RENDIMIENTO ENERGÉTICO
DE LA BETA OXIDACIÓN
El número de vueltas de la beta oxidación que debe dar un ácido graso, depende de su número
de átomos de carbono según la siguiente fórmula:
_n_ _ 1
2
Donde n es igual al número de átomos de carbono.
En cada vuelta se forma 1 FADH2 que rinde en la respiración celular 1.5 ATP, un NADH.H+ que
rinde 2.5 ATP, lo que hace un total de 4 ATP.
Poner número de ATP por vuelta en FAD y NADH.H
En la imagen se representa de forma esquemática la estructura del ácido palmítico de 16
átomos de carbono.
Como se observa, en cada vuelta se separan dos átomos de carbono que corresponden a la
estructura de la Acetil CoA.
Este tiene que dar 7 vueltas de beta oxidación.
Cada vuelta aporta 1 FADH2 que rinde 1.5 ATP, un NADH.H+ que rinde 2.5 ATP, en total son 4
ATP, que multiplicados por 7 hacen un total de 28 ATP.
Por cada acetil CoA que pasa al ciclo de Krebs se forman 10 ATP, a partir del ácido palmítico
se forman 8 acetil CoA, lo que hace un total de 80 ATP.
Sumando los 28 + 80 el rendimiento total del ácido palmítico es de 108 ATP, lo que demuestra
el elevado rendimiento energético de los ácidos grasos cuando se oxidan totalmente hasta
CO2 y agua. Poner rendimiento
Beta oxidación 28Ciclo de Krebs 80 Total 108
CONCLUSIONES
1. El proceso de lipogénesises una forma eficiente de almacenamiento de energía y se
produce principalmente en el hígado y el tejido adiposo.
2. Los ácidos grasos esenciales presentan insaturaciones en los últimos 6 átomos de
carbono y no pueden sintetizarse en el organismo, por lo que es necesaria su ingestión
en la dieta.
3. La beta oxidación de los ac. Grasos permite la utilización de los mismos como fuente
de energía y se produce en las mitocondrias en estrecha relación con la respiración
celular.
4. La lipogénesis y la lipólisis son procesos sometidos a una estricta regulación; el
predominio de uno u otro depende de las necesidades de la célula.
21
SEMANA 3 (A.O. 4)
TRANSPORTE DE LIPIDOS
CONCEPTO
Las lipoproteínas son estructuras supramoleculares formadas por la agregación de diferentes
tipos de lípidos con proteínas globulares específicas llamadas apoproteínas.
CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DE LAS LIPOPROTEÍNAS
Aunque existen variaciones estructurales entre los diferentes tipos de lipoproteínas, hay una
22
regularidad en la disposición de sus componentes, poseen un núcleo central de lípidos no
anfipáticos como triglicéridos y ésteres del colesterol, alrededor de este núcleo se encuentran
apoproteínas y lípidos anfipáticos del tipo del colesterol libre y fosfolípidos, orientados con las
porciones polares hacia el exterior en monocapas que están en contacto con el medio acuoso.
La organización estructural de las lipoproteínas se mantiene mediante interacciones débiles
entre sus componentes.
LIPOPROTEÍNA
La estructura de las lipoproteínas se mantiene debido a las proteínas que forman parte de las
mismas, que reciben el nombre de apoproteínas o también de apolipoproteínas.
Existen al menos 7 tipos, distribuidas entre las diferentes lipoproteínas plasmáticas y todas
están constituidas por una sola unidad globular, excepto la apo II que es un dímero.
Sus funciones son variadas y algunas contribuyen a la solubilidad de los lípidos, otras
modifican la actividad de enzimas específicas durante el intercambio de lípidos entre las
lipoproteínas.
Otras sirven de señales de reconocimiento molecular, de las lipoproteínas con los receptores
celulares.
Se denominan con letras mayúsculas A, B, C, etc.
Particular interés presenta la apoproteína B-100, por ser una de las proteínas más grandes
conocidas, con 4 536 aminoácidos, lo que conlleva a que se presenten con relativa frecuencia
mutaciones que alteran su secuencia de aminoácidos.
CLASIFICACIÓN SEGÚN DENSIDAD
Teniendo en cuenta su densidad las lipoproteínas se clasifican en:
1. Quilomicrones.
2. VLDL (lipoproteínas de muy baja densidad).
3. IDL (lipoproteínas de densidad intermedia).
4. LDL (lipoproteínas de baja densidad).
5. HDL (lipoproteínas de alta densidad).
Por su movilidad electroforética se clasifican en lipoproteínas alfa, beta y, prebeta.
Se ha descrito un tipo adicional cuya concentración elevada en el plasma se asocia con un
mayor riesgo de aterosclerosis, la lipoproteína a, una variante de las LDL.
COMPOSICIÓN DE LAS LIPOPROTEÍNAS
Están observando en la diapositiva un cuadro con la composición de las lipoproteínas.
Como se observa, la proporción en peso de proteínas aumenta desde los quilomicrones hasta
las HDL.
Los quilomicrones y las VLDL son las lipoproteínas más ricas en triacilglicéridos, mientras que
en las LDL abunda el colesterol. En su estudio independiente deben profundizar en la relación
existente entre el contenido de colesterol de las LDL y el riesgo aterogénico, siguiendo las
orientaciones del CD de la asignatura.
METABOLISMO DE LAS LIPOPROTEÍNAS
Los principales tejidos donde se sintetizan las lipoproteínas son el hígado y el intestino.
Los quilomicrones se forman en el intestino, son ricos en triacilglicéridos exógenos y una vez
que se incorporan a la sangre, sus triacilglicéridos son hidrolizados por la acción de la lipasa
lipoproteica. Se transfieren algunos componentes de la superficie de los quilomicrones a las
HDL, formándose los quilomicrones remanentes, que son captados por los receptores
hepáticos.
Las VLDL se sintetizan en el hígado, son ricas en triacilglicéridos endógenos, y bajo la acción
de la lipasa lipoproteica se transforman en IDL y luego en LDL, disminuyendo su contenido en
triacilglicéridos y aumentando relativamente el de colesterol, por lo que las LDL transportan
fundamentalmente colesterol.
23
En la imagen se muestra una representación de las LDL y sus receptores.
Estas lipoproteínas son captadas por los tejidos mediante receptores específicos por su
apoproteína principal, la B-100.
Esto reviste especial importancia clínica, pues se presentan defectos del receptor o de la
secuencia de aminoácidos de la apoproteína B-100, lo que impide el reconocimiento de dichas
moléculas, siendo esta la causa molecular de la enfermedad conocida como
hipercolesterolemia familiar.
La captación de colesterol por las células se realiza por el mecanismo de endocitosis mediada
por receptor.
Se forma entonces un endosoma, que por la acción de la bomba de protones, disminuye el pH
y provoca la separación de los receptores, que se incorporan a la membrana plasmática.
A continuación por acción de las enzimas lisosomales, se degradan las LDL en sus
componentes, liberándose colesterol, que produce en la célula los siguientes efectos
metabólicos:
Inhibición de la enzima HMG CoA reductasa, lo que interrumpe la síntesis del colesterol
intracelular.
Inhibición de la síntesis de los receptores de LDL, lo que impide la entrada de colesterol a la
célula y
Activación de la enzima que esterifica el colesterol con un ácido graso.
METABOLISMO DE LIPOPROTEÍNAS
.
transporte de colesterol desde los tejidos al hígado.
El colesterol libre procedente de las VLDL y de los quilomicrones, así como el exceso de
colesterol libre de los tejidos extrahepáticos son captados por las HDL y esterificados por la
acción de la enzima LCAT (lecitina colesterol acil transferasa), que se encuentra unida a esta
lipoproteína, y es llevado posteriormente al hígado para su metabolización.
Las concentraciones elevadas de colesterol de las VLDL, IDL y LDL se asocian con un mayor
riesgo aterogénico, lo contrario sucede con las concentraciones de HDL.
Otra forma de transporte de lípidos son los cuerpos cetónicos, cuyo metabolismo
estudiaremos.
HÍGADO MITOCONDRIAS
.
METABOLITO INICIAL: CETOGÉNESIS
ACETIL CoA
ÁCIDO BETA HIDROXIBUTÍRICO
ÁCIDO ACETILACÉTICO ACETONA
24
La cetogénesis es el proceso de síntesis de cuerpos cetónicos.
Se localiza tisularmente en el hígado y celularmente en las mitocondrias, donde también
ocurre la beta oxidación de ácidos grasos, por lo que ambos procesos se encuentran
funcionalmente relacionados.
La acetil CoA proveniente de la beta oxidación puede convertirse en dos ácidos carboxílicos
relativamente fuertes que son el ácido acetil acético y el beta hidroxibutírico, estos y la
acetona constituyen los cuerpos cetónicos.
La concentración normal de cuerpos cetónicos en sangre es de 0.2 mmol/L, y se denomina
cetonemia normal.
CETOGÉNESIS
En esta reacción de la cetogénesis se condensan 2 moléculas de acetil CoA, formándose
acetoacetil CoA, la enzima que cataliza esta reacción es la beta ceto tiolasa.
En esta reacción observa que se condensa la acetoacetil CoA con una molécula de acetil CoA,
dando lugar al 3 hidroxi 3 metil glutaril CoA, llamado comúnmente beta hidroxi beta metil
glutaril CoA, conocida como HMG CoA.
La enzima que cataliza esta reacción es la HMG CoA sintetasa.
En la siguiente reacción, el HMG CoA, por acción de la enzima HMG CoA liasa se convierte en
ácido acetil acético, liberándose acetil CoA.
Como se observa, se ha formado el primer cuerpo cetónico, el ácido acetil acético.
A continuación parte del ácido acetilacético es convertido en ácido beta hidroxi butírico por la
acción de una enzima de la membrana mitocondrial interna denominada beta hidroxibutírico
deshidrogenasa, que utiliza como coenzima al NADH.H+.
El ácido beta hidroxi butírico es otro cuerpo cetónico.
El ácido acetil acético se descarboxila espontáneamente formándosela acetona, que es el
último de los cuerpos cetónicos que se produce.
TEJIDOS
EXTRAHEPÁTICOS
MITOCONDRIAS
METABOLITO INICIAL:
CUERPOS CETÓNICOS
CETOLISIS
FUENTE DE ENERGÍA:
PROVEE DE ENERGÍA A LOS
TEJIDOS DURANTE EL AYUNO
La cetolisis es el proceso donde se degradan los cuerpos cetónicos, este proceso ocurre en
las mitocondrias de las células de los tejidos extrahepáticos ya que el hígado no contiene
enzimas para su degradación.
Tiene una gran importancia biológica ya que algunos tejidos como el músculo cardíaco y la
corteza renal utilizan preferentemente los cuerpos cetónicos como fuente de energía, en lugar
de la glucosa.
Durante las primeras etapas del ayuno hay una utilización importante de los cuerpos
cetónicos por el músculo esquelético y a partir de los 3 días, los mismos son utilizados por el
SNC.
CETOLISIS
La cetolisis ocurre de la siguiente manera: el ácido beta hidróxibutirico se transforma en ácido
25
acetil acético por la enzima beta hidroxibutírico deshidrogenasa.
Este a su vez por acción de la enzima tioforasa se convierte en aceto acetil CoA, y finalmente
esta última se convierte en dos moléculas de acetil CoA por acción de la enzima tiolasa.
La acetona, se elimina a través de la respiración.
REGULACIÓN DE LA CETOGÉNESIS
La actividad cetogénica del hígado está regulada en primer lugar por:
La liberación de los ácidos grasos del tejido adiposo por acción de la lipasa hormono sensible,
que depende de la proporción insulina/glucagón y donde los propios cuerpos cetónicos
estimulan la producción de glucagón por el páncreas.
Y en segundo lugar por la regulación de la beta oxidación, dependiente de la concentración de
malonil CoA, debido a su efecto inhibidor sobre la entrada de los ácidos grasos a la matriz
mitocondrial.
Cuando predomina la beta oxidación sobre la biosíntesis de ácidos grasos, predomina la
cetogénesis.
El fallo de estos mecanismos de regulación provoca el estado de cetosis.
DIABETES
MELLITUS
DESCOMPENSADA CAUSASDE CETOSIS
AYUNO
PROLONGADO
DIETA RICA EN GRASAS Y
DEFICIENTE EN GLÚCIDOS
Esta se produce cuando la síntesis de cuerpos cetónicos es mayor que la capacidad de los
tejidos extrahepáticos para degradarlos.
Las causas de cetosis son: dieta rica en grasas y deficiente en glúcidos, ayuno prolongado y
diabetes mellitus descompensada.
El aumento de la síntesis de cuerpos cetónicos está relacionado con la disminución de la
actividad del ciclo de Krebs, que no puede asimilar toda la acetil CoA que se forma en
determinadas condiciones metabólicas.
En este caso se produce cetosis que se caracteriza por: hipercetonemia, que es el aumento de
la concentración de cuerpos cetónicos en sangre, cetonuria, que es la eliminación de cuerpos
cetónicos por la orina, aliento cetónico y acidosis metabólica.
26
En todos estos casos hay una deficiencia de glucosa en el interior de las células, que trae
como consecuencia que se obtenga energía a partir de los ácidos grasos por beta oxidación
cuyo metabolito final es la acetil CoA, que debe ir al ciclo de Krebs.
Para que esto suceda debe estar garantizado el suministro de ácido oxalacético, que se forma
a partir del ácido pirúvico proveniente de la glicólisis.
Como ya explicamos hay deficiencia intracelular de glucosa, se deprime la glicólisis por lo que
no se forma ácido pirúvico, ni ácido oxalacético y la acetil CoA, al no poder incorporarse al
ciclo de Krebs pasa a la síntesis de cuerpos cetónicos, cuya intensidad sobrepasa la
capacidad de los tejidos extrahepáticos para degradarlos y se produce la cetosis.
Como se habrán percatado la causa metabólica común que tiene la cetosis es una deficiencia
en el metabolismo de la glucosa, que impide su utilización como fuente de energía por las
células, ya sea por ausencia de insulina como en el caso de la diabetes, o porque no se ingiera
adecuadamente como en las otras dos causas de dieta excesiva en grasas o ayuno
prolongado.
CETOSIS DIABÉTICA y CETOSIS POR AYUNO
Es preciso que profundices estos aspectos en tu libro de texto y te percates de que la cetosis
del diabético es mas intensa que la del ayuno ya que en la diabetes el cerebro no utiliza los
cuerpos cetónicos debido a que la entrada de glucosa a este tejido no depende de la insulina,
mientras que en el ayuno el cerebro se adapta y utiliza los cuerpos cetónicos, lo que hace que
disminuya la intensidad de la cetosis en este caso.
LA ACETIL CoA COMO COMPUESTO INTEGRADOR DE LOS LÍPIDOS
Como es conocido la acetil CoA es un metabolito de encrucijada que puede formarse en las
mitocondrias a partir de los glúcidos, aminoácidos y los ácidos grasos, y puede seguir
diferentes vías metabólicas por ejemplo incorporarse al ciclo de Krebs y oxidarse totalmente,
o seguir hacia la síntesis de ciertos lípidos o formar cuerpos cetónicos.
CONCLUSIONES.
Los principales órganos donde se sintetizan las lipoproteínas son el intestino y el hígado.
Las lipoproteínas son la forma en que se transportan los lípidos en sangre y se diferencian por
la naturaleza y proporción de la fracción lipídica y sus apoproteínas.
Los cuerpos cetónicos se sintetizan en el hígado y se degradan en los tejidos extrahepáticos,
ya que el hígado carece de las enzimas necesarias.
La regulación del metabolismo de los cuerpos cetónicos se efectúa a nivel de la cetogénesis;
depende de la liberación de los ácidos grasos del tejido adiposo y su degradación en la beta
oxidación.
Las causas de cetosis son el ayuno prolongado, la diabetes mellitus descompensada y la dieta
pobre en glúcidos y rica en grasas, provocadas por deficiencia en el metabolismo de los
glúcidos.
.La ingestión de proteínas es necesaria ya que las mismas cumplen múltiples funciones, entre
las que se encuentra aportar el nitrógeno metabólicamente útil contenido en sus aminoácidos.
La imagen muestra dos niños portadores de una desnutrición proteico calórica, consecuencia
de una dieta inadecuada, frecuente en África y en países del tercer mundo.
El metabolismo de los aminoácidos y algunos tipos de desnutrición serán estudiados en la
próxima actividad orientadora.
27
Semana 4
METABOLISMO DE LOS AMINOACIDOS
Entre los compuestos nitrogenados se encuentran los aminoácidos, los nucleótidos, los
ácidos nucleicos y las proteínas.
La presencia del nitrógeno en estos compuestos les confiere importantes capacidades
funcionales y la posibilidad de participar de un modo destacado en las transformaciones
biológicas de dichas biomoléculas.
Con los alimentos ingresan a nuestro organismo una gran variedad de compuestos
nitrogenados, sin embargo es necesario enfatizar que son los aminoácidos contenidos en las
proteínas, los que aportan la mayor parte del nitrógeno metabólicamente útil.
Aunque los compuestos nitrogenados de bajo peso molecular, muestran una gran diversidad
estructural y funcional, el estudio de su metabolismo en conjunto, se justifica por las
28
estrechas relaciones que se establecen entre ellos.
A continuación explicaremos el ciclo del nitrógeno en la naturaleza.
CICLO DEL NITRÓGENO EN LA NATURALEZA
El nitrógeno es muy abundante en la atmósfera, donde se encuentra como nitrógeno
molecular, formando el 79% del aire, en los suelos se halla en forma de nitratos, amonìaco y
otros derivados producto de la disolución de minerales y de la descomposición de los
organismos vivos.
Los animales no son capaces de utilizar estas formas de nitrógeno para sintetizar sus
biomoléculas nitrogenadas ya que carecen de los sistemas enzimáticos capaces de llevar a
cabo las reacciones correspondientes.
Las plantas absorben el amoniaco y los nitratos del suelo y sintetizan a partir de ellos los
aminoácidos y otros compuestos nitrogenados de bajo peso molecular.
Entre las plantas, las leguminosas como los frijoles tienen una destacada participación en la
incorporación del nitrógeno inorgánico al mundo orgánico. De lo anterior se deduce que los
animales dependen de las plantas para adquirir el nitrógeno metabólicamente útil,
fundamentalmente aminoácidos. A partir de estos compuestos se pueden sintetizar casi
todas las biomoléculasde nuestro organismo.
Al morir tanto los animales como las plantas sufren un proceso de descomposición mediante
el cual los compuestos nitrogenados son degradados y convertidos en formas inorgánicas
como el amoníaco, así cierra el ciclo del nitrógeno.
.
El pool de aminoácidos está constituido por los aminoácidos libres en los diferentes líquidos
corporales como el intersticial, el plasma y la linfa entre otros, existiendo un continuo
intercambio entre estos a través de las distintas barreras, membranas celulares, capilares y
otras.
La cantidad y concentración de cada uno de los aminoácidos del pool es biológicamente
constante, ya que sus variaciones se producen dentro de límites más o menos estrechos.
La constancia del pool refleja un equilibrio dinámico entre los procesos que le aportan y le
sustraen aminoácidos.
Los procesos que aportan aminoácidos son:
La absorción intestinal.
El catabolismo de proteínas hísticas y
La síntesis de aminoácidos.
Y los que sustraen son:
La síntesis de proteínas.
La síntesis de otros compuestos nitrogenados y
El catabolismo de aminoácidos.
A continuación explicaremos en que consisten cada uno de estos procesos.
ABSORCIÓN INTESTINAL
.La absorción intestinal constituye la fuente principal de ingreso de nitrógeno
metabólicamente útil al organismo, la composición y cuantía de este aporte depende de la
dieta, generalmente una dieta balanceada aporta al pool entre 70 y 100 gramos de
aminoácidos al día.
CATABOLISMO DE PROTEÍNAS HÍSTICAS
ACTIVADO POR:
29
• GLUCAGÓN
• GLUCOCORTICOIDES
ENZIMAS PROTEOLÍTICAS:
INHIBIDO POR:
• AMINOÁCIDOS
• INSULINA
NO LISOSOMALES LISOSOMALES:
CATEPSINAS
PRESENTES EN LOS
PROTEOSOMAS
Otro proceso que aporta aminoácidos al pool es el catabolismo de proteínas hísticas, que
consiste en la degradación de las proteínas de nuestro propio organismo, catalizado por
enzimas proteolíticas, muchas se localizan en los lisosomas y se han denominado
genéricamente catepsinas. En el citosol se ha detectado un complejo supramolecular de
aproximadamente 1 000 000 D, denominado proteosoma que provee una vía no lisosomal
para la degradación de proteínas intracelulares.
El catabolismo de proteínas hísticas está sometido a regulación, resulta inhibido por
diferentes aminoácidos y por la insulina, el glucagón y los glucocorticoides aceleran este
proceso. Esta posibilidad de regulación tiene poder adaptativo en situaciones tales como el
ayuno, la fiebre y otros. El catabolismo de proteínas hísticas aporta alrededor de 140 gramos
de aminoácidos diariamente al pool en un individuo normal.
SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS
La síntesis de aminoácidos ocurre a partir de sustancias precursoras provenientes de las vías
metabólicas de glúcidos fundamentalmente, aunque este proceso aporta aminoácidos al pool,
tiene limitaciones, ya que como veremos posteriormente, nuestro organismo no es capaz de
sintetizar todos los aminoácidos sino sólo algunos de ellos.
Ahora pasaremos a estudiar los procesos que sustraen aminoácidos del pool.
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
La síntesis de proteínas sustrae aminoácidos del pool. Este proceso está sujeto a una estricta
regulación genética, para que se efectúe la misma es necesario que todos los aminoácidos
que componen las proteínas estén presentes en el pool en cantidades adecuadas. Otro de los
procesos que sustraen aminoácidos del pool lo constituye la síntesis de otros compuestos
nitrogenados, como los nucleótidos y grupos hemo, que tienen como precursores a los
aminoácidos.
CATABOLISMO DE LOS AMINOACIDOS
El catabolismo de aminoácidos es otro de los procesos que sustrae aminoácidos del pool,
representa la vía de degradación de dichos compuestos con función fundamentalmente
energética.
Se utilizan cada día unos 70 gramos con estos fines, lo que cubre el 20% de las necesidades
calóricas de un adulto normal. Este aporte puede incrementarse durante el ayuno y también de
acuerdo con la composición de la dieta y el estado metabólico del organismo.
30
A continuación comenzaremos el estudio del metabolismo general de los aminoácidos.
METABOLISMO GENERAL DE AMINOÁCIDOS
Por reacciones metabólicas generales de los aminoácidos se entienden aquellas que son
comunes a muchos de ellos o constituyen etapas significativas en el metabolismo de algunos
de estos compuestos, estas son la desaminación, la transaminación y la descarboxilación.
A continuación comenzaremos el estudio de cada una de ellas.
DESAMINACIÓN
La desaminación es un proceso metabólico, en el cual, a partir de un aminoácido, se obtiene el
cetoácido correspondiente y amoníaco. Cuando las enzimas que participan en este proceso
requieren de cofactores de óxido-reducción, la reacción catalizada recibe el nombre de
desaminación oxidativa.
REACCIÓN DE LA L-GLUTÁMICO DESHIDROGENASA
La principal enzima que cataliza la desaminación oxidativa es la L-glutámico deshidrogenasa,
que como su nombre lo indica es específica para el ácido glutámico, se localiza en la matriz
mitocondrial y su actividad resulta regulada por varios moduladores; es activada por el ADP, el
GDP y algunos aminoácidos, mientras que el ATP, el GTP, el NADH y el fosfato de piridoxal la
inhiben.
El NADH.H+ que se produce en la reacción puede ser reoxidado en la cadena respiratoria con
el consiguiente rendimiento energético.
Aunque la enzima es específica para el ácido glutámico, se considera una enzima central y
clave en el metabolismo de los aminoácidos ya que como veremos, el grupo amino de otros
aminoácidos puede ser incorporado al ácido glutámico y luego separarse en forma de
amoníaco, por lo que esta enzima contribuye a la desaminación de otros aminoácidos.
TRANSAMINACIÓN
Otra reacción general es la transaminación, que consiste en la transferencia de un grupo
amino, desde un aminoácido hasta un cetoácido, de modo que se obtienen, como productos,
el cetoácido correspondiente al aminoácido inicial y el aminoácido correspondiente al
cetoácido inicial.
Es importante señalar que en la transaminación no se obtiene amoníaco libre, ya que el grupo
amino no se elimina sino que se transfiere del aminoácido al cetoácido correspondiente. Las
enzimas que catalizan estas reacciones se denominan transaminasas o aminotransferasas.
Las transaminasas utilizan como cofactor al fosfato de piridoxal, que actúa como
transportador del grupo amino entre los sustratos, alternando entre su forma aldehídica,
piridoxal, y su forma aminada, piridoxamina.
Este compuesto es una vitamina del complejo B.
IMPORTANCIA CLÍNICA DE LAS TRANSAMINASAS
Las transaminasas, como la mayoría de las enzimas son intracelulares y su actividad en el
plasma es muy baja en condiciones normales, sin embargo, cuando ocurre lisis y muerte
celular por cualquier causa, su concentración en el plasma aumenta, detectándose una
actividad considerable. Este hecho permite que se emplee la determinación de la actividad de
estas enzimas en plasma para diagnosticar y seguir la evolución de ciertas afecciones que
transcurren con daño celular, específicamente en aquellas enfermedades que afectan órganos
ricos en estas enzimas.
En las enfermedades hepáticas como la hepatitis viral y la cirrosis, hay un aumento
considerable de la TGP, mientras que en el infarto del miocardio se eleva la TGO.
TRANSDESAMINACIÓN
Las reacciones de transaminación permiten transportar los grupos amino de diferentes
aminoácidos hacia el ácido alfa ceto glutárico, formándose ácido glutámico, que es
31
desaminado entonces por la L glutámico deshidrogenasa, único sistema eficiente de
separación del grupo amino de distintos aminoácidos en forma de amoníaco.
Este proceso, donde se combinan la transaminación y la desaminación se denomina
transdesaminación.
Finalmente, estudiaremos la descarboxilación, otra de las reacciones generales de los
aminoácidos.
DESCARBOXILACIÓN
La descarboxilación es el proceso de separación del grupo carboxilo de los aminoácidos en
forma de CO2.
Esta da lugar a diferentes aminas, algunas de las cuales tienen gran importancia metabólica,
tal es el caso de la tiramina, derivada de la tirosina