Introducción al metabolismo

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PERSPECTIVA 
GENERAL DEL 
METABOLISMO
BIOQUIMICA II
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IMPORTANCIA BIOMEDICA
La bioenergética, o termodinámica bioquímica, es el estudio de los cambios de energía que acompañan a reacciones bioquímicas.
 Los sistemas biológicos son, en esencia, isotérmicos, y usan energía química para impulsar procesos vivos. 
El modo en que UN ANIMAL OBTIENE COMBUSTIBLE IDÓNEO A PARTIR DE SUS ALIMENTOS PARA PROPORCIONAR ESTA ENERGÍA ES BÁSICO PARA EL ENTENDIMIENTO DE LA NUTRICIÓN Y EL METABOLISMO NORMALES. 
IMPORTANCIA BIOMEDICA
LA MUERTE POR INANICIÓN OCURRE CUANDO SE AGOTAN LAS RESERVAS DE ENERGÍA DISPONIBLES, Y CIERTAS FORMAS DE MALNUTRICIÓN SE RELACIONAN CON DESEQUILIBRIO DE ENERGÍA (MARASMO). 
LAS HORMONAS TIROIDEAS CONTROLAN EL ÍNDICE DE LIBERACIÓN DE ENERGÍA (ÍNDICE METABÓLICO) Y SOBREVIENE ENFERMEDAD CUANDO FUNCIONAN MAL. El almacenamiento excesivo de energía excedente causa OBESIDAD, misma que es cada vez más común en la sociedad occidental, padecimiento que predispone a muchas enfermedades, COMO ENFERMEDAD CARDIOVASCULAR Y DIABETES MELLITUS TIPO 2, ADEMÁS DE QUE DISMINUYE LA ESPERANZA DE VIDA DEL INDIVIDUO.
CONOCER EL METABOLISMO 
El conocimiento del metabolismo normal es esencial para entender las anormalidades que fundamentan la enfermedad.
El metabolismo normal incluye adaptación a periodos de inanición, ejercicio, embarazo y lactación.
El metabolismo anormal puede producirse por :
DEFICIENCIA NUTRICIONAL
DEFICIENCIA ENZIMATICA
SECRECION ANORMAL DE HORMONAS
LAS ACCIONES DE FARMACOS Y TOXINAS
LOS SISTEMAS BIOLÓGICOS SE CONFORMAN A LAS LEYES GENERALES DE LA TERMODINÁMICA
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CONCEPTO. METABOLISMO
CLASIFICACION DE LAS VIAS METABOLICAS
VIAS ANABOLICAS
Son las implicadas en la síntesis de compuestos de mayor tamaño y mas complejos a partir de precursores de menor tamaño.
Son endotérmicas
VIAS CATABOLICAS
Están involucradas en la desintegración de moléculas de mayor tamaño.
Son exotérmicos
VIAS ANFIBOLICAS
Se presentan en las encrucijadas del metabolismo y actúan como enlaces entre las vías anabólicas y catabólicas.
Calor = 	Energía
 UNA ENZIMA SÓLO ACELERA EL LOGRO DEL EQUILIBRIO; NUNCA ALTERA LAS CONCENTRACIONES FINALES DE LOS REACTIVOS EN EQUILIBRIO
Los términos EXERGÓNICO Y ENDERGÓNICO, en lugar de los términos químicos normales “EXOTÉRMICO” Y “ENDOTÉRMICO”, indican que un proceso está acompañado de pérdida o ganancia, respectivamente, de energía libre en cualquier forma, no siempre como calor.
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 La entropía es la extensión de trastorno o de aleatoriedad del sistema y alcanza su punto máximo conforme logra el equilibrio.
EXERGONICA
La reacción procede de modo espontaneo con perdida de energía.
Las reacciones exergónicas reciben el nombre de CATABOLISMO (en general, la desintegración u oxidación de moléculas de combustible)
ENDERGONICA
La reacción solo procede si es factible ganar energía libre.
 En tanto que las reacciones sintéticas que acumulan sustancias se llaman ANABOLISMO
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METABOLISMO
ANABOLISMO:
CATABOLISMO
 SINTESIS
DESINTEGRACION
ANABOLISMO>CATABOLISMO= ORGANISMO EN CRECIEMIENTO/ AUMENTOS DE MASA
CATABOLISMO> ANABOLISMO= DISMINUCION DE MASA
ANABOLISMO=CATABOLISMO = EQUILIBRIO DINAMICO
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¿Qué ES UNA RUTA METABÓLICA?
Sucesión de reacciones químicas que conducen de un sustrato (donde actúa la enzima) inicial a uno o varios productos finales, a través de una serie de metabolitos intermediarios. Su conjunto da lugar al metabolismo. 
Metabolismo
Conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-químicos que ocurren en una célula y en el organismo. 
Catabolismo
Anabolismo
Rutas 
Catabólicas
Anabólicas
Anfibólicas
Factores que afectan a la velocidad de reacción de las rutas
En resumen
REQUERIMIENTO
La mezcla de carbohidratos, lípidos y proteínas que será oxidado varia, según si el sujeto se encuentra en el estado alimentado o en ayuno, y de la duración y la intensidad del trabajo físico.
COMBUSTIBLES METABOLICOS
Adenosín Trifosfato (ATP)
Molécula utilizada por todos los organismos vivos para proporcionar energía en las reacciones químicas. 
Es uno de los cuatro monómeros utilizados en la síntesis de ARN celular. 
Es una coenzima de transferencia de grupos fosfato que se enlaza de manera no-covalente a las enzimas quinasas (co-sustrato).
Debido a la presencia de enlaces ricos en energía (fosfatos), esta molécula se utiliza en los seres vivos para proporcionar la energía que se consume en las reacciones químicas degradándose a ADP.
El requerimiento de combustible metabólico es relativamente constante durante todo el día. La mayoría de las personas consume en 2 o 3 comidas su ingestión diaria de combustibles metabólicos de modo que hay necesidad de almacenar carbohidratos y lípidos para cuando no hay ingestión.
Moléculas del metabolismo
Combustibles metabólicos
Si LA INGESTIÓN DE COMBUSTIBLES METABÓLICOS ES CONSTANTEMENTE MAYOR QUE EL GASTO DE ENERGÍA. El excedente se almacena, en su mayor parte como triacilglicerol en el tejido adiposo lo que conduce a la obesidad y los peligros para la salud que conlleva.
SI LA INGESTIÓN DE COMBUSTIBLES METABÓLICOS ES CONSTANTEMENTE MENOR QUE EL GASTO DE LA ENERGÍA, las reservas de grasas y carbohidratos son insignificantes y se usan aminoácidos que surgen a partir del recambio de proteína, para el metabolismo que origina energía mas que para reemplazar la síntesis de proteínas, lo que da pie a la EMACIACIÓN (adelgazamiento patológico por diarrea, debilidad o fiebre) y por ultimo a la muerte
MUCHOS COMBUSTIBLES METABÓLICOS SON INTERCONVERTIBLES
Ej. Carbohidratos que exceden los requerimientos para el metabolismo productor de energía inmediata y reserva utilizados para la síntesis del acido graso.
Una ingestión alta de grasa inhibe la lipogénesis en el tejido adiposo y el hígado.
TODOS LOS PRODUCTOS DE LA DIGESTION SE METABOLIZAN HACIA UN PRODUCTO COMUN
CARBOHIDRATOS
LIPIDOS
PROTEINA
AZUCARES SIMPLES
ACIDOS GRASOS Y GLICEROL
AMINOACIDOS
ACETIL-COA
CICLO DE KREBS
ATP
2 CO2
LAS VIAS METABOLICAS PUEDEN ESTUDIARSE A DIFERENTES NIVELES DE ORGANIZACIÓN.
1. AMBITO TEJIDO Y ORGANO: define la naturaleza de los sustratos que entran a ellos y de los metabolitos que salen de los mismos.
Ej. aa generados por la digestión de proteínas
2. AMBITO SUBCELULAR: cada organelo o compartimiento tiene funciones especificas que forma parte de un modelo subcelular de vías metabólicas.
Ej. Glucolisis en el citosol.
EL FLUJO DE METABOLITOS POR VIAS METABÓLICAS DEBE REGULARSE DE UN MODO CONCERTADO
Se logra por medio de una o mas reacciones claves en la vía catalizadas por ENZIMAS REGULADORAS.
Los factores fisicoquímicos que controlan el índice de una rección catalizada por enzima, como las concentraciones de sustrato, tienen importancia primaria en el control del índice general de una vía metabólica.
LOS MECANISMOS ALOSTERICOS Y HORMONALES TIENEN IMPORTANCIA EN EL CONTROL METABOLICO DE REACCIONES CATALIZADAS POR ENZIMAS
Otros mecanismos de control dependen de la acción de hormonas que muestran respuesta a las necesidades del cuerpo en conjunto.
Pueden actuar con rapidez al alterar la actividad de moléculas de enzimas existentes.
O con lentitud al alterar el índice de síntesis de la hormona.
EN TODOS LOS ESTADOS TANTO DE ALIMENTACION COMO DE AYUNO SE PROPORCIONA UN APORTE DE COMBUSTIBLES METABOLICOS
Los eritrocitos carecen de mitocondrias y, por tanto, en todo momento depende por completo de la glucolisis (anaeróbica) y de la pentosa fosfato.
El cerebro puede metabolizar cuerpos cetónicos para satisfacer alrededor de 20 % de sus requerimientos de energía; el resto debe suministrarse mediante glucosa.
Los cambios metabólicos que seceden en estado de ayuno y en la inanición son consecuencias de la necesidad de preservar la glucosa y las reservas limitadas de glucógeno en el hígado y en los músculos para uso por el cerebro y los eritrocitos , y de asegurar el suministro de combustibles metabólicos alternativos para los tejidos.
En el embarazo elfeto requiere una cantidad importante de glucosa, al igual que la síntesis de lactosa durante la lactación.
Aspectos clinicos
En la inanición prolongada, conforme se agotan las reservas de tejido adiposo, hay un incremento muy considerable del índice neto de catabolismo de proteína para proporcionar aminoácidos, no sólo como sustratos para la gluconeogénesis, sino también como el principal combustible metabólico de todos los tejidos. 
La muerte se produce cuando proteínas hísticas esenciales se catabolizan y no se remplazan. En enfermos con caquexia como resultado de la liberación de citocinas en respuesta a tumores, y varios otros estados patológicos, hay un aumento del índice de catabolismo de proteína hística, así como incremento considerable del índice metabólico, de modo que se encuentran en estado de inanición avanzada. De nuevo, la muerte sobreviene cuando proteínas hísticas esenciales se catabolizan y no son remplazadas. La alta demanda de glucosa por el feto, y para la síntesis de lactosa durante la lactación, puede llevar a cetosis. Esto llega a observarse como cetosis leve con hipoglucemia en seres humanos; en ganado vacuno en lactación y en ovejas que portan una gestación gemelar, puede haber cetoacidosis muy pronunciada e hipoglucemia profunda
Aspectos clinicos
En la diabetes mellitus tipo 1 mal controlada, los pacientes llegan a presentar hiperglucemia, en parte como resultado de falta de insulina para estimular la captación y utilización de glucosa, y en parte porque en ausencia de insulina hay aumento de la gluconeogénesis a partir de aminoácidos en el hígado. Al mismo tiempo, la falta de insulina ocasiona incremento de la lipólisis en el tejido adiposo, y los ácidos grasos libres resultantes son sustratos para la cetogénesis en el hígado. La utilización de estos cuerpos cetónicos en el músculo (y en otros tejidos) puede estar alterada debido a la falta de oxaloacetato (todos los tejidos tienen un requerimiento de algo de metabolismo de glucosa para mantener una cantidad adecuada de oxaloacetato para la actividad del ciclo del ácido cítrico). En la diabetes no controlada, la cetosis puede ser lo bastante grave como para dar por resultado acidosis (cetoacidosis) pronunciada dado que el acetoacetato y el 3­hidroxibutirato son ácidos relativamente fuertes. El coma se produce tanto por la acidosis como por el aumento considerable de la osmolalidad del líquido extracelular (principalmente como resultado de hiperglucemia, y diuresis originada por la excreción de glucosa y cuerpos cetónicos en la orina).
Libro 
HARPER – sección II – 
capítulo 16 
Capitulo 11