Integración del Metabolismo

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VISIÓN GENERAL DEL 
METABOLISMO ENERGÉTICO
PRINCIPALES RUTAS METABÓLICAS Y 
PUNTOS DE REGULACIÓN
Alimento
Polisacáridos Proteínas Lípidos
Glucosa Aminoácidos Ácidos grasos
Digestión
Absorción
Transporte
Metabolismo
METABOLISMO:
Conjunto de reacciones químicas (anabólicas y catabólicas) que
suceden en las células de los seres vivos
Puede subdividirse en las siguientes categorías:
• CATABOLISMO: Conjunto de reacciones bioquímicas en
donde las moléculas complejas se degradan a moléculas
simples liberando energía
• ANABOLISMO: Conjunto de reacciones bioquímicas de
síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas
simples, con consumo de energía
RUTAS ANFIBÓLICAS: Ejm ciclo del acido citrico
Conjunto de reacciones bioquímicas cuyos intermediarios pueden
ser punto de partida para la síntesis de moléculas mas complejas o
productos de la degradación de moléculas más complejas
RUTA: Es una secuencia específica de reacciones
ESTRATEGIA BÁSICA DEL METABOLISMO
OBTENER:
Energía (ATP)
Coenzimas reducidas
Moléculas precursoras
PARA: Biosíntesis de moléculas complejas
EN HOMEOSTASIS
Oxaloacetato
Citrato
CO2
CO2
Acetil-CoAPiruvatoGlucosaGlucogeno
Almidón
Sacarosa
Alanina
Serina
Fenilalanina
Leucina
Isoleucina
Ácidos grasosTriacilgliceroles
Fosfolípidos
Acetoacetil-CoA
Cuerpos cetónicos
Ácidos grasos Triacilgliceroles
FosfolípidosCDP-diacilglicerol
Mevalonato
Isopentenil 
pirofosfato
Colesterol Ácidos 
biliares
Hormonas 
esteroideas
Ésteres de 
colesterol
CATABOLISMO:
Rutas convergentes
ANABOLISMO:
Rutas divergentes
ANFIBÓLICA:
Ciclo de Krebs
(Ruta cíclica)
RUTAS METABÓLICAS
Eicosanoides
NUTRIENTES:
- Carbohidratos
- Proteínas
- Lípidos
Energía Química
Energía calórica y 
productos finales
- CO2 
- H2O - NH3
MOLÉCULAS 
PRECURSORAS
- Aminoácidos
- Azúcares
- Ácidos grasos
- Bases nitrogenadas
MACROMOLÉCULAS:
- Proteínas
- Polisacáridos
- Lípidos
- Ácidos nucleicos
Catabolismo
VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO
Anabolismo
GLUCÓLISIS
GLUCONEOGÉNESIS
Se realiza en 
células hepáticas
PRECURSORES DE GLUCOSA EN LA 
GLUCONEOGÉNESIS 
RUTA DE LAS PENTOSAS FOSFATO
RUTA DE LAS PENTOSAS FOSFATO
CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO
O
CH3 – C – COO¯
OH
CH3 – CH – TPP
CH3 – C – S – Lip – SH
O CH3 – C  SCoA
CoASH
TPP
Piruvato 
deshidrogenasa
CO2
Lip
S
S
FAD
FADH2
NADH+H+
NAD+
MECANISMO DEL COMPLEJO DE 
LA PIRUVATO DESHIDROGENASA
Lip
SH
SH
O
CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES
Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
38 ATP
Triacilglicerol
Ácidos grasos
Acetil-CoA
2 CO2
Alimentación
ESTERIFICACIÓN Lipólisis
LIPOGÉNESIS β-Oxidación
Carbohidratos 
Aminoácidos
COLESTEROL
ESTEROIDES
CUERPOS
CETÓNICOS
Ciclo del 
ácido cítrico
ESQUEMA GENERAL METABOLISMO DE LOS LÍPIDOS
ESQUEMA DEL TRANSPORTE DE LÍPIDOS
Β- OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
LIPOGÉNESIS
• Gluconeogénesis
• Cetogénesis
• Síntesis de lípidos
• Oxidación
Aminoácido
PROTEÍNAS 
DE LA DIETA
PROTEÍNAS 
ENDOGENAS • Bases nitrogenadas
• Colina
• Creatina
• Porfirinas
• Neurotransmisores
• Ácidos biliares
• Ciertas hormonas
• Glutatión
• Otros pequeños
Péptidos
• Neurotransmisores
• Poliaminas
Cetoglutarato L-Glutamato
Cetoácido
L-Aspartato Oxaloacetato
Urea
NH4+ L-Glutamina
SÍNTESIS
Desaminación directa
Desaminación 
oxidativa
VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO DE LOS 
AMINOÁCIDOS
Aminoácido
NH3 Esqueleto carbonado
Urea
CO2 + H2O Glucosa Acetil-CoA Cuerpos
cetónicos
CATABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS
CONEXIONES CLAVE EN EL METABOLISMO
Glucosa 1 fosfato Fructosa 6 fosfato 6 fosfogluconato
Glucógeno Piruvato Ribosa 5 fosfato
GLUCOSA
Glucosa 6 fosfato
CONEXIONES CLAVE
Glucosa 6 fosfato Lactato
Oxalacetato
Acetil CoA
Alanina
CO2 Ácidos 
grasos
Colesterol Cuerpos 
cetónicos
Piruvato
CONEXIONES CLAVE
VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO
O2 H2O CO2 Productos de DesechosUrea
1
3
4
5
6
7
8 9
10
11
12
2
CATABOLISMO
ANABOLISMO
Interrelación de los 
mecanismos globales de 
regulación del metabolismo: 
Glúcidos
Lípidos
Aminoácidos
Nucleótidos
a) Reguladores hormonales
- Insulina
- Glucagón
- Adrenalina
- Noradrenalina
b) Mecanismos de regulación enzimatica:
- Alosterismo
- Modificación covalente reversible
- Inducción-represión
- Compartimentación
MECANISMO DE CONTROL METABÓLICO
Impulso nervioso
Células 
dianas
Impulso 
nervioso
Contracción
Secreción
Cambio 
metabólico
Señalización 
Neuronal
ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA 
NEUROENDOCRINO
(Nelson y Cox, 2005)
Señalización
Endocrina
1. MANTENER LA HOMEOSTASIS CALÓRICA
La insulina y el glucagón, mantienen la glicemia
dentro de límites muy estrechos durante los estados
postprandial y ayuno.
2. RESPONDER A UNA AMPLIA VARIEDAD DE
ESTÍMULOS EXTERNOS
La preparación para “luchar o huir” por acción de la
Adrenalina y Noradrenalina.
3. SEGUIR DIVERSOS PROGRAMAS CÍCLICOS Y DE
DESARROLLO
Ciclo ayuno – alimentación, ciclo estral, etc
FUNCIONES DE LAS HORMONAS
Receptores de membrana
Plasmática.
Segundos mensajeros
Péptido Insulina, glucagón
Modificación
proteolítica de una
prohormona
Catecolamina a A partir de la tirosina
Eicosanoide PGE1 Del araquidonato
Esteroide Testosterona Del colesterol
Vitamina D 1,25-OHcolecalciferol Del colesterol
Retinoide Ac. retinoico A partir de Vit.A
Tiroidea Triyodotironina (T3) Tyroglobulina
Oxido nítrico Oxido nítrico Arg + O2
Receptores nucleares. 
Regulación transcripcional
TIPO EJEMPLO RUTA DE SÍNTESIS MODO DE ACCIÓN
Receptor citosólico
(Guanilato ciclasa)
Segundo mensajero (GMPc)
TIPOS DE HORMONAS
Receptor
Adenilato 
ciclasa
Proteína G
inactiva
Proteína G
activa
GTP GDP
ATP
AMPc
Activación de las 
Proteínas cinasas A
Segundo 
mensajero
Glucagón
Primer
mensajero
HORMONAS HIDROSOLUBLES
Mensajero primario
Segundo mensajero
Enz. 1
(I)
Enz. 1 
(A)
Enz. 2
(I)
Enz. 2
(A)
Enz. 3
(A)
Enz. 3
(I)
Enz. 4
(I)
Enz. 4
(A)
Múltiples dianas 
de Enz 2
Múltiples dianas
de Enz 4
AMPLIFICACIÓN 
CATALÍTICA
CASCADA ENZIMÁTICA DE AMPLIFICACIÓN
HORMONAS ESTEROIDEAS
Células  Glucagon
Células  Insulina
Células 
Somatostatina
Vasos
sanguíneos
HORMONAS PANCREÁTICAS
(Nelson y Cox, 2005)
INSULINA
Hormona de naturaleza proteica secretada por las Células 
del páncreas
GLUCAGÓN
Hormona de naturaleza proteica secretada por las Células 
del páncreas
ADRENALINA Y NORADRENALINA
Cuando se liberan de las terminaciones nerviosas presinápticas
actúan como neurotransmisores. Cuando son liberadas por la
médula suprarrenal actúan como hormonas
REGULADORES HORMONALES DEL 
METABOLISMO ENERGÉTICO
Estimula el almacenamiento de combustibles en tejido adiposo y músculo.
Además de la síntesis de proteínas al:
REGULADOR PRIMARIO DE LA GLICEMIA
• Promueve captación de glucosa en células del músculo,
corazón, tejido adiposo, cerebro, bazo y leucocitos
• Inhibe la producción hepática de glucosa
• Promueve la Glucólisis hepática
ESTIMULA CRECIMIENTO Y DIFERENCIACIÓN CELULAR
• Aumenta la síntesis de proteínas, ADN, ARN
• Síntesis de glucógeno y TAG
• Captación de aminoácidos ramificados por el músculo
DISMINUYE la Gluconeogénesis, Lipólisis, Degradación de proteínas 
(proteólisis) y la Concentración de glucosa en sangre (glicemia)
INSULINA 
Glucosa 6-P
Glucólisis 
CK
CR y FO
[ATP]
Célula -pancreática ESPACIO
EXTRACELULAR
Glucosa
Glucosa
Hexoquinasa IV
GLUT2
Canal de K+
de compuerta 
regulada por 
voltaje
K+
K+
Canal de Ca+2 
dependiente de voltaje

Vm
+ -
+ -
+ -
+ -
+ -
+ -
Despolarización
Secreción 
de insulina
NÚCLEO
Gránulos
de insulina
Ca+2
[Ca+2]
Nelson y Cox, 2005
Regulación de la secreción de insulina
Característico del estado de ayuno
Estimula la liberación de la glucosa del hígado y la degradación de 
combustible al:
AUMENTAR
• Degradacion de glucogeno del higado
• Gluconeogenesis hepatica
• Degradacion de TAG en el tejido adiposo
• La concentraciónde glucosa en sangre
POR EL CONTRARIO
• Inhibe la síntesis de glucogeno
• Inhibe la síntesis de acidos grasos y la glucolisis
GLUCAGÓN 
EFECTO METABÓLICO
EFECTO EN EL METABOLISMO 
DE GLUCOSA
ENZIMA DIANA
Glucogenolisis hepatica
Glucogenogénesis hepatica
Glucogeno fosforilasa
Glucogeno sintasa
Glucolisis hepatica PFK-1
Gluconeogenesis hepatica
F2,6BPasa
Piruvato quinasa
PEP carboxiquinasa
Disminución del depósito de
glucosa
Menor uso de glucosa como 
combustible
Uso de Aminoácidos, glicerol 
y oxaloacetato para la 
síntesis de glucosa
 Movilización de los ácidos 
grasos del tejido adiposo
Ahorro de glucosa como
combustible en hígado y
músculo
 Triacilglicerol lipasa 
Fosforilación de perilipina
 Cetogénesis
Fuente energética alternativa 
para el cerebro
 Acetil-CoA carboxilasa
Nelson y Cox, 2005 (adaptado)
EFECTOS DEL GLUCAGÓN SOBRE LOS 
NIVELES DE GLUCOSA SANGUÍNEA
Son hormonas características del estado de ayuno
AUMENTAR
• La concentración de AMPc en el músculo
• Estimulan la glucogenólisis muscular
• La degradación y movilización de TAG en el tejido adiposo
• La concentración de glucosa en sangre
INHIBEN
• La captación de glucosa en el músculo
• La síntesis de glucógeno y la secreción de insulina
ADRENALINA Y NORADRENALINA 
TEJIDO INSULINA GLUCAGÓN ADRENALINA
Músculo
Tejido
Adiposo
Hígado
Captación de glucosa
Glucógeno génesis
Captación de glucosa
Lipogénesis 
Lipólisis
Glucógeno génesis 
Lipogénesis 
Gluconeogénesis
Lipólisis
Glucógeno génesis 
Glucogenólisis
Lipólisis
Glucógeno génesis 
Glucogenólisis 
Gluconeogénesis
GlucogenólisisSin efecto
Voet et al., 2007
EFECTOS HORMONALES SOBRE 
EL METABOLISMO ENERGÉTICO
Insulina Glucagón
Adrenalina
Cortisol
Insulina vs hormonas contrarreguladoras
CONTROL ENZIMÁTICO 
1) Regulando el número de moléculas de enzimas
a. Inducción-Represión de la síntesis enzimática
b. Degradación de las enzimas
2) Regulando la eficiencia catalítica de las enzimas
a. Disponibilidad de sustratos y cofactores
- Compartimentación
- Asociaciones multienzimáticas
b. Regulación alostérica
- Homoalosterismo.
- Heteroalosterismo
c. Modificación covalente
- Zimógenos o proenzimas
- Fosforilación y desfosforilación
1. INDUCCIÓN - REPRESIÓN DE LA SÍNTESIS ENZIMÁTICA:
- La síntesis de enzimas se produce en respuesta a las variaciones de
las necesidades metabólicas, lo cual permite que la célula responda a
las variaciones del ambiente.
- El producto final de una ruta metabólica puede inhibir la síntesis de
enzimas claves de dicha ruta, en un proceso denominado represión
enzimática.
CONTROL POR REGULACIÓN DEL NÚMERO 
DE MOLÉCULAS DE ENZIMAS
2. HIDRÓLISIS O DEGRADACIÓN DE ENZIMAS:
- Hidrólisis por enzimas proteolíticas, este
proceso depende de la ausencia de sustrato
y cofactores lo cual afectara la conformación
de la enzima haciéndola susceptible a la
proteólisis
• Compartimentación:
Separación espacial de enzimas, sustratos y moléculas
reguladoras en diferentes regiones o compartimentos
celulares, permitiéndole a la célula usar de forma eficaz
recursos relativamente escasos.
• Asociaciones multienzimáticas:
Son organizaciones de varias enzimas que participan en
una misma vía metabólica en asociaciones que pueden
ser de naturaleza diversa, con el fin de lograr sistemas
de máximo rendimiento energético.
1. DISPONIBILIDAD DE SUSTRATO Y COFACTORES
CONTROL POR REGULACIÓN DE LA EFICIENCIA 
CATALÍTICA DE LAS ENZIMAS
Las enzimas alostéricas son invariablemente proteínas, con
múltiples lugares activos, presentan cooperatividad de unión
de sustrato (homoalosterismo) y una regulación de su
actividad por otras moléculas efectoras (heteroalosterismo)
El homoalosterismo permite un control más estricto a nivel del
sustrato, ya que la unión de una molécula de sustrato a uno
de los sitios catalíticos modifica la estructura de la enzima,
aumentando la afinidad de los otros sitios por el sustrato
En el heteroalosterismo los efectores pueden ser inhibidores
o activadores, ya sea que produzcan una disminución o
aumento en la afinidad de la enzima por su sustrato
2. REGULACIÓN ALOSTÉRICA:
CONTROL POR REGULACIÓN DE LA EFICIENCIA 
CATALÍTICA DE LAS ENZIMAS
Algunas enzimas se sintetizan en una forma catalíticamente 
inactiva, llamada proenzima o zimógeno. Para pasar a la 
forma activa la proenzima debe sufrir una proteólisis parcial, 
en la que pierde un fragmento de su molécula y varía su 
conformación, de tal manera que se organiza su sitio 
catalítico.
3. MODIFICACIÓN COVALENTE:
CONTROL POR REGULACIÓN DE LA EFICIENCIA 
CATALÍTICA DE LAS ENZIMAS
Zimógenos o proenzimas
Un incremento de la concentración del producto final de 
una ruta conduce al descenso en la velocidad de 
reacción al inhibir el primer paso de la ruta o un paso 
temprano dentro de la vía en cuestión.
A B C D E
‒
Además de la regulación dentro de la vía puede ocurrir
que el producto de una ruta puede actuar como inhibidor 
o activador de enzimas en los pasos iniciales de otra ruta, 
por ejemplo la regulación de síntesis de ribonucleótidos
REGULACIÓN ALOSTÉRICA
CONTROL POR RETROACCIÓN O RETROALIMENTACIÓN:
- Algunas enzimas se regulan
por la interconversión reversible
entre sus formas activa e inactiva.
- Estos cambios son producidos 
por diversas modificaciones 
covalentes. 
- La actividad de estas enzimas 
puede ser controlada por la unión 
reversible de grupos fosforilo 
(mamíferos) o de nucleótidos 
(bacterias) en residuos
específicos de serina y treonina.
MODIFICACIÓN COVALENTE 
REVERSIBLE:
INTERRELACIÓN ENTRE ÓRGANOS
Y LA REGULACIÓN INTEGRADA EN LAS 
DIFERENTES FASES DEL CICLO AYUNO -
ALIMENTACIÓN Y SUS ALTERACIONES
- Requieren grandes cantidades de energía para mantener el
transporte activo y la síntesis de lipoproteínas.
- Utiliza como principal fuente de energía a la glutamina: exógena
(durante la alimentación) o endógena (durante el ayuno).
- Digestión y absorción de nutrientes.
INTESTINO DELGADO
REQUERIMIENTOS ENERGÉTICOS:
FUNCIÓN:
HÍGADO
METABOLISMO DE LÍPIDOS
- Sintetiza y esterifica ácidos grasos y forma VLDL
- Síntesis de colesterol, ácidos y sales biliares
- Sintetiza y exporta cuerpos cetónicos
METABOLISMO DE PROTEÍNAS
- Plasmáticas (Albúmina, 
apoproteínas y factores de la 
coagulación)
DESINTOXICA LA SANGRE
- Neutraliza fármacos y toxinas 
- Elimina bacterias
- Recupera Fe+2 de la hemoglobina
- Conversión de NH3 en urea
COMBUSTIBLES
- Ácidos grasos y Cetoácidos derivados de la degradación de aminoácidos
- Suministra nutrientes a diferentes órganos (cerebro, músculos y periféricos)
METABOLISMO DE GLÚCIDOS
- Almacena glucosa en forma de glucógeno
- Sintetiza glucosa por gluconeogénesis
Glucosa 6 fosfato Glucosa sanguínea
Glucógeno hepático
Glucólisis
Piruvato
Acetil CoA
CO2
Colesterol
Acidos grasos
TAG, fosfolípidos
Ribosa 5 fosfato
Nucleótidos
NADPH+H+
FADH2
NADH
Ruta de las 
pentosas fosfato
ATP
Descarboxilación 
Oxidativa
RUTAS METABÓLICAS DE LA GLUCOSA 6 
FOSFATO EN EL HÍGADO:
Cadena Respiratoria
Fosforilación oxidativa
Aminoácidos Aminoácidos 
en sangre
PROTEÍNAS HEPÁTICAS
Piruvato Acetil CoA
Ciclo 
de 
Krebs
CO2
Lípidos
Cadena Respiratoria 
Fosforilación oxidativa
Cuerpos cetónicos
Proteínas
tisulares
Porfirinas, hormonas, 
nucleótidos
Glucosa
NH3 Urea
Cetoácidos
Ciclo de
la urea
Gluconeogénesis
ATP
METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS EN EL HÍGADO
Glucosa
β-Oxidación
Acetil CoA
C K
CO2
Cadena de electrones
Fosforilación oxidativa
Colesterol
Sales
biliares
Cuerpos cetónicos
(van a los tejidos 
extrahepáticos)
FADH2,
NADH+H+
Lípidos hepáticos
Ácidos grasos
Hormonas 
esteroideas
METABOLISMO DE ÁCIDOS GRASOS EN HÍGADO
Lipoproteínas plasmáticas
Ácidos grasos en sangre
CK: Ciclo de Krebs
CEREBRO
- Principalmenteutiliza glucosa como fuente de energía para mantener 
los potenciales de membrana para latransmisión del impulso nervioso
- Utiliza cuerpos cetónicos como fuente de energía sólo durante el ayuno 
prolongado
- Órgano altamente aerobio, requiere 20% del oxígeno total consumido
- Procesa la información sensorial
- Controla y coordina movimiento, comportamiento, 
funciones corporales homeostáticas
- Responsable de la cognición, emociones, memoria 
y aprendizaje
- Controla y coordina el metabolismo.
REQUERIMIENTOS ENERGÉTICOS:
FUNCIÓN:
2
ADP + Pi
En ayuno prolongado
Cuerpos cetónicos
En alimentación
Glucosa sanguínea
ATP
CO
REQUERIMIENTOS ENERGÉTICOS 
DEL CEREBRO
RIÑONES
- Glucosa (en alimentación)
- Ácidos grasos (en ayuno prolongado)
- Filtración del plasma sanguíneo, eliminando 
productos hidrosolubles de desecho.
- Reabsorción de electrolitos, azúcares y 
aminoácidos del filtrado
- Regulación del pH sanguíneo
- Regulación del contenido de agua del cuerpo
REQUERIMIENTOS ENERGÉTICOS:
FUNCIÓN:
MÚSCULO ESQUELÉTICO
- Principales combustibles: Glucosa, fosfocreatina, 
ácidos grasos, cuerpos cetónicos
- Tiene reserva de glucógeno y de fosfato de creatina
- Intercambia lactato y alanuna por glucosa con el hígado 
(Ciclo de Cori y Ciclo de la alanina)
- Trabajo mecánico
REQUERIMIENTOS ENERGÉTICOS:
FUNCIÓN:
En actividad aeróbica:
Fosfocreatina
Actividad intensa:
Creatina
Contracción muscular
Lactato
CO2
ADP + Pi ATP
En actividad anaeróbica:
Glucógeno muscular
Ácidos grasos
Cuerpos cetónicos
Glucosa sanguínea
MÚSCULO ESQUELÉTICO
MÚSCULO CARDÍACO
- Glucosa en la fase de alimentación, ácidos grasos en el ayuno. Puede 
también utilizar cuerpos cetónicos, lactato y piruvato
- Es completamente aeróbico
- Tiene una pequeña reserva de energía en forma de fosfato de creatina
- Bombear la sangre, por contracción, a través 
del sistema circulatorio
- Órgano completamente aeróbico
- Contiene numerosas mitocondrias, éstas 
ocupan ≈ 40% del citoplasma
REQUERIMIENTOS ENERGÉTICOS:
FUNCIÓN:
En actividad aeróbica:
Fosfocreatina
Actividad intensa:
Creatina
Contracción muscular
CO2
ADP + Pi ATP
Ácidos grasos
Cuerpos cetónicos
Glucosa sanguínea
MÚSCULO CARDÍACO
TEJIDO SANGUINEO
- Glucosa (en los eritrocitos ocurre glicólisis anaeróbica)
- Transportar oxígeno, CO2, metabolitos, 
nutrientes, sustancias de defensa, reparación 
y desecho
REQUERIMIENTOS ENERGÉTICOS:
FUNCIÓN:
FUNCIÓN:
- Reserva energética
- Almacenar y liberar ácidos grasos 
de acuerdo con su demanda como 
combustible
REQUERIMIENTOS 
ENERGÉTICOS:
TEJIDO ADIPOSO
- Glucosa en el estado de buena 
alimentación
- Ácidos grasos durante el ayuno
Los animales consumen cantidades variables de 
combustible para cubrir la demanda metabólica y 
almacenar el exceso que luego será utilizado durante los
periodos de no alimentación
Mantener una constante disponibilidad de 
combustibles oxidables en la sangre 
(homeostasis calórica)
CICLO AYUNO-ALIMENTACIÓN
CICLO AYUNO - ALIMENTACIÓN
ALIMENTACIÓN:
Máxima absorción de nutrientes desde el intestino (2 horas después
de recibir alimento)
AYUNO TEMPRANO:
Inmediatamente al cesar la captación de combustible por el 
intestino (4 a 12 horas después de recibir alimento)
AYUNO PROLONGADO:
No se recibe absolutamente ningún nutriente por el intestino
(Después de 12 horas de recibir alimento)
INANICIÓN:
Más de tres días sin recibir alimento
RENUTRICIÓN:
Estado inicial al llegar nutrientes provenientes del intestino
FASES DEL CICLO AYUNO - ALIMENTACIÓN
Rutas hepáticas activas:
Glucogenogénesis (síntesis de glucógeno)
Glucólisis
Vía de las Pentosas fosfato
Lipogénesis hepática
Síntesis proteica
ESTADO DE ALIMENTACIÓN
Síntesis de 
lipoproteínas
UTILIZACIÓN DE MOLÉCULAS 
COMBUSTIBLES EN ESTADO DE 
ALIMENTACIÓN
INSULINA Y GLUCAGÓN EN LA 
HOMEOSTASIS CALÓRICA
Glucosa, Aminoácidos y Triacilgliceroles disponibles
por el hígado
ESTADO DE ALIMENTACIÓN
• Gluconeogénesis (síntesis de glucógeno)
• Glucólisis
• Vía de las pentosas fosfato
• Lipogénesis hepática
• Síntesis proteica
RUTAS HEPÁTICAS ACTIVAS
Síntesis de 
lipoproteínas
REGULACIÓN ALOSTÉRICA EN 
ESTADO DE ALIMENTACIÓN
REGULACIÓN ALOSTÉRICA EN 
ESTADO DE ALIMENTACIÓN
Oxidación
- Glicólisis
- Ruta de las pentosas fosfato
DESTINO EN ESTADO DE ALIMENTACIÓN
DE LA GLUCOSA 
Almacenamiento
- Glucogenogénesis
- Lipogénesis
Oxidación - Por el músculo
DE LOS TAG 
Almacenamiento - En el tejido adiposo
- En los enterocitos y hepatocitos
- Lipogénesis
DESTINO DE LOS AMINOÁCIDOS 
EN ESTADO DE ALIMENACIÓN
Síntesis de proteínas y compuestos nitrogenados
en todos los tejidos
OXIDACIÓN
ALMACENAMIENTO
PRINCIPALES MECANISMOS DE 
REGULACIÓN METABÓLICA EN 
ESTADO DE ALIMENTACIÓN
- Glucólisis hepática
- Síntesis de glucógeno, TAG, proteínas,
ADN, ARN
- Almacenamiento de combustibles y 
síntesis de proteínas
Glucosa sanguínea
REGULACIÓN HORMONAL EN 
ESTADO DE ALIMENTACIÓN
Insulina
- Gluconeogénesis
- Lipólisis
- Degradación de proteínas
Entrada de glucosa en las células del músculo, Corazón,
tejido adiposo, cerebro, bazo y leucocitos
INHIBIDAS -ACTIVAS
CONTROL DE METABOLISMO HEPÁTICO POR EFECTOS 
ALOSTÉRICOS EN ESTADO DE ALIMENTACIÓN
CONTROL DEL METABOLISMO HEPÁTICO 
POR MODIFICACIÓN COVALENTE REVERSIBLE 
EN ESTADO DE ALIMENTACIÓN
INHIBIDAS
Fructosa 2,5 bifosfatasa
Glucogeno fosforilasa
Lipasa sensible a hormonas
- Gluconeogénesis:
- Glucogenólisis
- Lipólisis
En alimentación todas las enzimas sujetas de MCR están desfosforiladas.
-
ACTIVAS
- Glucólisis:
- Gluconeogénesis
- Lipógenesis
Fosfofructoquinasa 2, Piruvato quinasa
Glucogeno sintasa
Piruvato Deshidrogenesa, HMG Coa reductasa 
Acetil CoA carboxilasa, DAG Acil transferasa, CTP
Fructosa 6-P 
Fructosa 1,6-bP
Gliceraldehído 3-P
Oxaloacetato
Aspartato
Oxaloacetato
Piruvato
Piruvato
Alanina 
Lactato
Acetil-CoA Citrato
Citrato
Acetil-CoA
Malonil-CoA
CO2
CK
Acil-CoA CL
Acidos grasos
Glucosa 1-P Glucogeno
UDP-Glucosa
Glucosa
Glucosa 6-P 
Fructosa 2,6-bP
Fosfoenolpiruvato
4
1
2
5
6
Colesterol
Mevalonato
7
HMG-CoA
Fosfatidilcolina TAG
8
3
9
CONTROL DEL METABOLISMO HEPÁTICO POR MODIFICACIÓN 
COVALENTE REVERSIBLE EN ESTADO DE ALIMENTACIÓN
CONTROL DEL METABOLISMO HEPÁTICO POR MODIFICACIÓN 
COVALENTE REVERSIBLE EN ESTADO DE ALIMENTACIÓN
- Glucoquinasa
- Piruvato quinasa
GLUCÓLISIS
- Glucosa 6P DHasa
- 6Pgluconato DHasa
VÍA PENTOSA P
- Enzima malica
- Citrato liasa
- Acetil Coa carboxilasa
- HMGCoa reductasa
- Sintetasa de ácidos grasos
- Δ9 - desaturasa
LIPOGÉNESIS
CONTROL METABOLISMO HEPÁTICO POR INDUCCIÓN 
EN ALIMENTACIÓN
UTILIZACIÓN DE MOLÉCULAS 
COMBUSTIBLES EN ESTADO DE 
AYUNO
- La glucosa sanguínea disminuye
- La insulina disminuye y el glucagón incrementa
- El glucagon es la señal del estado de ayuno
- El glucagon dispara movilización del glucógeno via AMPc
- Gluconeogénesis: Lactato, Piruvato y Alanina son sustratos 
para la síntesis de glucosa
- Se activan el ciclo de Cori y el Ciclo de la Alanina
- Lipogénesis está restringida
- Muy baja utilización de aminoácidos como fuente de energia
Incrementan los niveles de glucosa en sangre
Resultado neto
ESTADO DE AYUNO TEMPRANO
REGULACIÓN POR REPRESIÓN EN EL ESTADO DE 
ALIMENTACION
- Glucosa 6 fosfatasa
- Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa
GLUCOGÉNESIS
- Transaminasas
PROTEÓLISIS
Enzimas inducidas en ayuno prolongado
- Glucosa 6 Fosfatasa
- Fructosa 1,6 bifosfatasa
- Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa
- Aminotransferasa
MÚSCULO
Glucosa
2 Lactato
Glucosa
2 Lactato
2 Piruvato
HÍGADO
SANGRE
2 ATP
2 Piruvato
6 ATP
EL CICLO DECORI
Intestino
Vena 
porta
Glucosa
Glucógeno
Lactato
CO2 + H2O
Piruvato
Hígado
Cerebro
Tejido adiposo
Tejido muscular
Vasos linfáticos
Glucagón
Célulasα
Eritrocito
Lactato
Alanina
- Gluconeogénesis hepática a partir de Lactato, Glicerol, Alanina
- Glucólisis aeróbica (cerebro)
- Glucólisis anaeróbica (eritrocito)
- Proteólisis muscular con liberación de Alanina, Glutamina, Glicina,
Piruvato, α-Cetoglutarato, Valina e Isoleucina
- Lipólisis
- Oxidación de ácidos grasos (músculo esquelético y cardiaco) 
- Cetogénesis
- Interrupción de la proteólisis
- Agotamiento de los depósitos grasos y Proteólisis muscular
AYUNO PROLONGADO
12 horas después de recibir alimento
SECUENCUA DE RUTAS ACTIVAS
Intestino
Vena
porta
Amino 
ácidos Proteína
Alanina
Glicerol
Lactato
CO2 + H2O
TAG
CO2 + H2O
Hígado
Cerebro
Tejido adiposo
Proteína
Tejido muscular
Vasos linfáticos
Glucagón
Célulasα
Glucosa
Urea
Cuerpos 
cetónicos
Alanina
Amino 
ácidos
Ácidos 
grasos
Glicerol
Glutamina
Lactato
Alanina
Eritrocito
CONTROL DEL METABOLISMO HEPÁTICO 
ALOSTÉRICO EN AYUNO PROLONGADO
ENZIMAS ACTIVADAS:
1. Piruvato Carboxilasa
CONTROL DEL METABOLISMO POR MODIFICACIÓN 
COVALENTE REVERSIBLE EN AYUNO PROLONGADO
Aspartato
Oxalacetato
Fosfoenolpiruvato
Fructosa 1,6 P2
Glucosa 6-P
Glucosa
Oxalacetato
Piruvato
Piruvato Aminoácidos
-Cetoglutarato
Lactato
2
4 1. Aminotransferasas
2. Fosfoenolpiruvato
carboxiquinasa
3. Fructosa 1, 6 bifosfatasa
4. Glucosa 6-Fosfatasa
ENZIMAS INDUCIBLES:
Fructosa 6-P
3
1
Gliceraldehido 3P
1,3 Bifosfoglicerato
Aspartato
1
REGULACIÓN POR INDUCCIÓN 
EN AYUNO PROLONGADO
CAMBIOS HEPÁTICOS EN EL CICLO DE 
AYUNO- ALIMENTACIÓN
UTILIZACIÓN DE MOLÉCULAS 
COMBUSTIBLES EN ESTADO DE 
RENUTRICIÓN
Intestino
Glucosa Vena 
porta Amino
ácidos
Glucosa Glucógeno
Piruvato
Grasa
Síntesis
proteínas
Lactato
Urea
Síntesis 
proteínas
Glucógeno
GrasaCO2 + H2O
Grasa 
VLDL
Hígado
Cerebro
Tejido adiposo
Tejido muscular
Quilomicron
Vasos linfáticos
Eritrocito
Insulina
Aminoácidos
CO2 + H2O
 Continúa la Gluconeogénesis hepática
 Se activa la Glucogenogénesis a partir de glucosa 6 
fosfato, lactato y aminoácidos
 Después de algunas horas se restablecen las relaciones 
metabólicas propias del estado de alimentación 
 Disminuye la gluconeogénesis
 El glucógeno hepático comienza a formarse directamente
a partir de glucosa
ESTADO DE RENUTRICIÓN
[Glucosa] baja
Sensor de 
[glucosa]
[Glucosa] alta
Glucagón
Insulina
Glucosa Glucógeno
 Glicemia
 Glicemia
Lactato
Glicerol
Alanina
PAPEL CENTRAL DE LA INSULINA Y EL GLUCAGÓN 
EN LA HOMEOSTASIS CALÓRICA
ALTERACIONES FISIOLÓGICAS 
DEL CICLO DEL 
AYUNO-ALIMENTACIÓN
- Diabetes
- Enfermedad hepática
- Obesidad
- Ejercicios aeróbico
- Ejercicios anaeróbico
- Rumiantes
- Preñez
- Lactancia
ALTERACIONES DEL CICLO DE 
AYUNO - ALIMENTACIÓN
FISIOLOGICAS
PATOLÓGICAS
- Intenso y de corta duración
- Poca cooperación entre órganos
Combustibles:
*Reservas de Fosfocreatina
*Reservas de glucógeno
Principales rutas:
*Glucogenólisis muscular
*Glucólisis anaeróbica
EJERCICIO ANAERÓBICO EJERCICIO AERÓBICO
- Moderado y de larga duración 
- Mayor cooperación entre órganos
Combustibles:
*Fosfocreatina *Glucógeno
*Acidos grasos *Cuerpos cetónicos
Principales rutas:
*Glucogenólisis muscular
*Glucólisis aeróbica *Lipólisis
*β-Oxidación *Cetogénesis
Glucógeno
CO2 + H2O
HÍGADO
Tejido adiposo
Tejido muscular
Cuerpos 
cetónicos
Lactato 
Glucógeno
Lactato
Glicerol
INTERRELACIONES METABÓLICAS DE LOS TEJIDOS 
DURANTE EL EJERCICIO AERÓBICO
Glucosa
Ácidos 
grasos
TAG
PREÑEZ EN FASE DE ALIMENTACIÓN
PREÑEZ EN FASE DE AYUNO 
O POBRE ALIMENTACIÓN
LACTANCIA EN FASE DE ALIMENTACIÓN
LACTANCIA EN FASE DE AYUNO 
O MALNUTRICIÓN
Celulosa, Hemicelulosa, Pectina Celobiosa, Maltosa Glucosa
RUMIANTES
- No poseen amilasa salival
EN EL RUMEN:
- Enzimas segregadas por los microorganismos provocan hidrólisis
extracelular de los polisacáridos:
DIGESTIÓN DE CARBOHIDRATOS
• No poseen enzimas Citrato liasa y Malato deshidrogenasa (citosolicas) 
Por lo que no pueden convertir glucosa en grasas
• En el rumen los CHOS se fermentan hasta AGV:
- Acetato Acidos grasos - Butirato
- Propionato Succionil CoA Glucosa
Enzimas intracelulares de los microorganismos degradan glucosa hasta piruvato
60-80% de los requerimientos energéticos son cubiertos por los
AGV absorbidos y en parte metabolizados por la mucosa ruminal
Acetato
Hidroxibutirato
Acetil-CoA
Energía (Ciclo de Krebs) 
Lipogénesis
Propionato Glucogénico
Aporta el 10% producción diaria de glucosa
Sustratos: Lactato (50%)
Glicerol, Alanina y Propionato (10-30%) 
Glutamato y Aspartato
La producción diaria de glucosa es 85 a 90%
del total cuando se emplean dietas ricas en fibra
Sustratos: Propionato (25–55%), Lactato (5–
15%), Aminoácidos (>30%) y Glicerol.(5–40%)
RUMIANTES
Los microorganismos degradan el piruvato hasta
Acidos Grasos Volátiles (AGV):
PIRUVATO
Ácido
Fórmico
HCOOH
Metano CH4
CH3-CO-COOH
CO2
Ácido Láctico 
CH3-CHOH-COOH
Ácido Propiónico
CH3-CH2-COOH
Ácido Acrílico 
CH2=CH-COOH
H2
2H
Ácido Succínico 
HOOC-CH2-CH2-COOH
Ácido Propiónico
CH3-CH2-COOH
Ácido Oxalacético
HOOC-CH2-CO-COOH
4H
H2O
CO
2
+ Ácido Acético CH3-COOH
CO2 + H2
Ácido Butírico
CH3-CH2- CH2-COOH
CH3-COOH
H2O
• Un casi continuo pasaje, absorción y metabolismo de nutrientes
• Una activa y casi continua gluconeogénesis
• Mínima actividad citratoliasa impide la utilización de acetil-CoA
mitocondrial en la lipogénesis
• Síntesis de lípidos en tejido adiposo y glándula mamaria en
lactación a partir de acetato y -hidroxibutirato
• La composición de ácidos grasos del tej. adiposo en rumiantes
es muy poco afectada por la composición de la grasa en dieta
DIFERENCIAS METABÓLICA ENTRE 
RUMIANTES Y NO-RUMIANTES:
ALTERACIONES DEL CICLO DEL 
AYUNO-ALIMENTACIÓN BAJO 
CONDICIONES PATOLÓGICAS
HIPERINSULINEMIA
- Acumulo de grasa
- Estado prediabético
↓nº receptores de insulina 
(edo. Insulino resistente)
OBESIDAD / DIABETES
CAUSA: 
- Conduce a la resistencia a la insulina
- Disminuye la cantidad y/o afinidad de los receptores
- Puede haber una respuesta anormal del post-receptor en vía 
de transducción de la señal de la insulina
- Los niveles de Insulina aumentan
- Se produce diabetes mellitus Tipo 2 (glucosa NO entra a célula)
Ausencia de Ayuno
No utilización del combustible almacenado
INTESTINO
Glucosa
Aminoácidos
Vena 
porta Aminoácidos
Glucosa
Lactato
Grasa
Grasa Quilomicron
VLDL
HÍGADO
Grasa
TEJIDO ADIPOSO
VASOS LINFÁTICOS
ERITROCITO
Insulina
FACTORES 
GENÉTICOS
FACTORES 
QUÍMICOS
•Leptina
•Ghrelina
•Insulina
•Colecistocinina
•α-MSH
•NPY
•PPY3-36
FACTORES 
MEDIOAMBIENTALES 
Y CONDUCTUALES
•Disponibilidad y 
densidad calórica
•Tamaño raciones
•Picoteo
•Sedentarismo
PYY3-36
Leptina
NPY/AgRP POMC/CART
Neurona
CART y αMSH NPY y AgRP
(–)
(–)
Insulina
(+)
(+)
Ghrelina
(+)
Grupo heterogéneo de síndromes caracterizados por una elevación de
glicemia en ayunas causada por una carencia relativa o absoluta de insulina
EDAD DE INICIO Edad juvenil, síntomas
de aparición abrupta
Edad adulta; síntomas de 
aparición gradual
ESTADO NUTRICIONAL Generalmente desnutrido Suele haber obesidad
PREDISPOSICIÓN GENÉTICA Moderada Muy fuerte
DEFECTO O CARENCIA Resistencia a la insulina; 
Agotamiento de células β
FRECUENCIA DE CETOSIS Común Poco frecuente
COMPLICACIONES AGUDAS Cetoacidosis Estado hiperosmolarTRATAMIENTO Inyecciones de insulina
Dietas, ejercicio, uso de 
hipoglicemiantes orales
DIABETES MELLITUS
TIPO 1 TIPO 2
Destrucción células β 
No hay insulina
SÍNTOMAS
- Poliurea
- Polidipsia
DIABETES TIPO I JUVENIL 
INSULINO DEPENDIENTE
CAUSA: 
- Insulina es baja y predomina el catabolismos de ayuno prolongado
- El hígado pierde la flexibilidad metabólica e incapacidad de algunos tejidos 
de captar glucosa, contribuyen a la hiperglicemia
-El hígado permanece constantemente en estado gluconeogénico y 
cetogenico (Glucógenolisis y Gluconeogénesis están aumentada)
- Lipólisis incontrolada en el tejido adiposo conduce a excesos de cetonas y 
cetoacidosis
- Severa proteólisis de tejidos corporales
- Hipertigliceridemia
Destrucción de las células β-pancreaticas
El páncreas no produce insulina o produce muy poco
- Perdida de peso
- Fatiga
- Polifagia
Proteólisis Balance nitrogenado negativo
Lipólisis Ácidos Grasos
GlucoNeogénesis
No utilización glucosa
Hiperglicemia, Glucosúrea
Altas concentraciones VLDL 
Hiperquilomicronemia
Cetogénesis
Lipoproteína lipasa
(depende de insulina)
 pH, Poliuria,
Polidipsia, Hipovolemia
Cetoacidósis
Ocurre en un 10% de todos los casos de diabetes
Bajos niveles de Insulina (a pesar de la alta [glucosa] en sangre)
ALTERACIONES METABÓLICAS DIABETES I
DIABETES INSULINO DEPENDIENTE
INTESTINO
Glucosa
Aminoácidos
Vena
porta Amino
ácidos
Glucosa
Glucógeno
Grasa
Lactato
CO2 + H2O
Grasa
Grasa
Quilomicron
(Se acumula)
VLDL
(Se acumulan)
CEREBRO
TEJIDO ADIPOSOTEJIDO MUSCULAR
VASOS LINFÁTICOS
Glucagón
Glucosa
(Se acumula)
ERITROCITO
Alanina
Ácidos grasos
(Se acumulan)
Cuerpos cetónicos
(Se acumulan)
SÍNTOMAS
- Poliurea
- Polidipsia
- Polifagia
DIABETES TIPO TIPO II ADULTO 
INSULINO-RESISTENTE O NO DEPENDIENTE
CAUSA: 
- Altos niveles de insulina
- La insulina es producida normalmente, pero los tejidos no responden 
a ella (resistencia a la insulina) y se produce hiperglicemia
- Baja captación de glucosa por los tejidos periféricos
- Hipertrigliceridemia como consecuencia del aumento de síntesis VLDL
- No se produce Cetoacidosis (no hay lipólisis incontrolada en tej. adiposo)
- 85-90% de los pacientes son obesos (la causa no esta bien establecida 
y varia en severidad)
Disminución o mal funcionamiento de receptores de insulina
- Infecciones
- Visio Borrosa
- Heridas no sanadas
- Aturdimeinto
- Hormigeo
ALTERACIONES METABÓLICAS DIABETES II
HAY PRODUCCIÓN DE INSULINA
Resistencia a la insulina
No utilización glucosa
(Tejidos no responden)
Hiperglicemia
Glucosúrea
Poliúrea
Polidipsia
VLDL (hipertrigliceridemia)
lipogénesis hepática
(Rápida tasa de sintesis de novo
de AG y VLDL)
INSULINA
GLUCOSA Glucosa
Acil-CoA, DAG, 
Ceramidas
AGL
PKC
Cascada de 
Ser/Thr cinasa
 PI3K
Fosforilación de Ser/Thr de IRS-1/IRS-2
Fosforilación de Tyr de IRS-1/IRS-2
DIABETES INSULINO-RESISTENTE
Vena 
porta Aminoácidos
Glucosa
Glucógeno
Piruvato
Grasa
Lactato
Urea
CO2 + H2O
Grasa 
Quilomicrones
(Se acumulan)
VLDL
(Se acumulan)
Vasos linfáticos
Grasa
Insulina
Glucosa
(Se acumula)
Glucosa
Aminoácidos
INTESTINO
CEREBRO
TEJIDO ADIPOSO
TEJIDO MUSCULAR
ERITROCITO
HÍGADO
Síntesis urea NH3 en sangre
Catabolismo AA aromáticos [AAar] sangre
Síntesis de neurotransmisores
Alteraciones neurológicas
Gluconeogénesis Hipoglicemia
Síntesis de cuerpos cetónicos
Desarreglos
Metabólicos
EnfermedadOrgano vital en el metabolismo
Coma (tóxico SNC)
ENFERMEDAD HEPÁTICA
Vena
porta
Amino 
ácidos
+NH4
(Se acumula)
Aminoácidos
Aromáticos
(Se acumulan)
Proteína
+NH4
INTESTINO
CEREBRO
TEJIDO MUSCULAR
HÍGADO
Aminoácidos
Aminoácidos