Resumen Capitulo 14 Bioquimica ilustrada. PDF

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Resumen Capitulo 14:Visión general del metabolismo y la disposición de loscombustibles de los metabólicos.El metabolismo es el termino para describir la Inter conversión de compuestos químicos en el cuerpo, las vías que toman las moléculas individuales, sus interrelaciones y los mecanismos que regul...

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Resumen Capitulo 14: Visión general del metabolismo y la disposición de los combustibles de los metabólicos. El metabolismo es el termino para describir la Inter conversión de compuestos químicos en el cuerpo, las vías que toman las moléculas individuales, sus interrelaciones y los mecanismos que regulan el flujo de metabolitos a través de las vías las cuales se pueden dividir en 3 categorías:

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Vías Anabólicas: Son endotérmicas y se involucran en la síntesis de compuestos más grandes y más complejos a partir de precursores más pequeños.

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Vías catabólicas: Son exotérmicas y se involucran en la descomposición de las moléculas más grandes, que por lo general provocan reacciones oxidativas.

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Vías Anfibólicas: Se producen en las encrucijadas del metabolismo, actuando como enlaces entre las vías anabólicas y catabólicas.

El metabolismo normal incluye la adaptación a periodos de ayuno, la inanición y el ejercicio, así como al embarazo y la lactancia. El metabolismo anormal puede ser el resultado de la deficiencia nutricional, la deficiencia de enzimas, la secreción anormal de hormonas o las acciones de fármacos y toxinas. Un ser humano adulto de 70 kg requiere entre 8 y 12 MJ (1 920–2 900 kcal) de combustibles metabólicos por día. Los niños en crecimiento tienen un requerimiento proporcionalmente mayor para permitir el costo de energía del crecimiento. Para los seres humanos, este requerimiento de energía se obtiene de los:   

carbohidratos (40–60%), lípidos (30–40%) proteínas (10–15%)

El requerimiento de combustibles metabólicos es relativamente constante durante todo el día, dado que la actividad física promedio sólo aumenta el índice metabólico alrededor de 40 a 50% sobre el basal o en reposo. La mayoría de las personas consume en tres comidas su ingestión diaria de combustibles metabólicos, de modo que hay una necesidad de almacenar carbohidratos (glucógeno en el hígado y en los músculos) lípidos (triacilglicerol en el tejido adiposo) y proteínas lábiles después de una comida, para uso durante el tiempo interpuesto cuando no hay ingestión de alimento.

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. Si la ingestión de combustibles metabólicos es constantemente menor que el gasto de energía, las reservas de grasas y carbohidratos son insignificantes, y se usan aminoácidos que surgen a partir del recambio de proteína, para metabolismo que origina energía más que para remplazar la síntesis de proteínas, lo que da pie a emaciación y a la muerte. El combustible metabólico para la mayoría de los tejidos es: la glucosa. En el Ayuno la glucosa debe ser preservada para su uso por el sistema nervioso central y los glóbulos rojos. Algunos tejidos pueden usar combustibles distintos a la glucosa como:  

El musculo y el hígado – oxidan los ácidos grasos El hígado – sintetiza los cuerpos cetónicos de los ácidos grasos

A medida que las reservas de glucógeno se agotan, los aminoácidos del recambio de proteinas se utilizan para la gluconeogénesis. La formación y utilización de reservas del triacilglicerol y el glucógeno, y el grado en que los tejidos captan y oxidan la glucosa, están controlados en gran medida por: Insulina y glucagón. En la diabetes:  

Diabetes tipo 1: hay alteración en la síntesis y secreción de la insulina, también llamada diabetes juvenil o insulinodependiente. Diabetes tipo 2: sensibilidad alterada de los tejidos de acción de la insulina, a veces llamada diabetes de inicio en adultos o diabetes no insulinodependiente.

En la dieta es necesario procesar los productos de la digestión de los carbohidratos, los lípidos y as proteínas como lo son:    

Glucosa Ácidos grasos Glicerol Aminoácidos

Todos los productos de la digestión se metabolizan a un producto común, la acetil CoA, luego se oxida por el ciclo del ácido cítrico. La glucosa se metaboliza a piruvato por la vía de la glucolisis. La glucosa y sus metabolitos también forman parte de otros procesos como:  

Síntesis del polímero de almacenamiento del polímero de glucógeno en el musculo esquelético y el hígado La vía de pentosa fosfato

El piruvato y los intermediarios del ciclo del ácido cítrico proporcionan los esqueletos de carbono para la síntesis de aminoácidos no esenciales o dispensables y el acetil CoA es el precursor de los acidos grasos y del colesterol. La gluconeogénesis es el proceso de formación de glucosa a partir de precursores no carbohidratos, por ejemplo, lactato, aminoácidos y glicerol. Los ácidos grasos se pueden oxidar hacia acetil-CoA o esterificar con glicerol, lo que forma triacilglicerol como la principal reserva de combustible del cuerpo. La acetil CoA formada mediante βoxidación puede tener tres destinos:   

A través del ciclo del acido citrico Ser e precursor de la síntesis del colesterol y otros esteroides En el hígado para formar cuerpos cetónicos,el acetoacetato y el 3hidroxibutirat, que son combustibles importantes para el ayuno prolongado y la inanición.

Los aminoácidos son necesarios para la síntesis de proteína. Algunos deben suministrarse en la dieta porque no se pueden sintetizar en el organismo. El resto son aminoácidos no esenciales o dispensables, que provienen de la dieta, pero también pueden formarse a partir de intermediarios metabólicos mediante transaminación usando el grupo amino de otros aminoácidos. Después de desaminación, el nitrógeno amino se excreta como urea, y los esqueletos de carbono que permanecen luego de transaminación pueden:   

Oxidarse Para sintetizar glucosa Formar cuerpos cetónicos o CoA

A nivel de tejido y de órgano se puede medir la naturaleza de los sustratos que entran y los metabolitos que salen de los tejidos y los órganos. A Nivel subcelular, cada órgano celular tiene funciones especificas que forman parte de un patrón subcelular de vías metabólicas. Los aminoácidos resultantes de la digestion de la proteína de la dieta y la glucosa resultantes de la digestion de los carbohidratos se absorben a través de la vena porta-hepática. El hígado tiene la función de regular la concentración sanguínea de estos metabolitos solubles en agua. Entre las comidas, el hígado actúa para mantener la concentración de glucosa en sangre al descomponer el glucógeno y junto con el riñón, convirtiendo los metabolitos que no son carbohidratos como el lactato, el glicerol y los aminoácidos en glucosa.

El hígado también sintetiza las principales proteínas plasmáticas y desamina aminoácidos que exceden los requerimientos, sintetizando urea, que es transportada hacia los riñones y excretada. El músculo esquelético utiliza glucosa como combustible, de modo tanto aeróbico, formando CO2, como anaeróbico, formando lactato. El músculo conforma alrededor de 50% de la masa corporal y, por consiguiente, representa una considerable reserva de proteína a la cual puede recurrirse para aportar aminoácidos para gluconeogénesis en la inanición. Los lípidos principales en la dieta son sobre todo triacilglicerol, y se hidrolizan hacia monoacilgliceroles y ácidos grasos en el intestino, y después se vuelven a esterificar en la mucosa intestinal. Ahí son empacados con proteína y secretados hacia el sistema linfático y, desde allí, hacia el torrente sanguíneo como quilomicrones. Los quilomicrones también contienen otros nutrientes solubles en lípidos, incluidas: Las vitaminas A, D, E y K. A diferencia de la glucosa y los aminoácidos absorbidos del intestino delgado, el triacilglicerol del quilomicrón no es captado directamente por el hígado. Primero se metaboliza en los tejidos que tienen lipoproteína lipasa, que hidroliza el triacilglicerol, lo que libera ácidos grasos que se incorporan hacia lípidos hísticos o se oxidan como combustible. La otra fuente principal de ácidos grasos de cadena larga es la síntesis a partir de carbohidratos, en el tejido adiposo y en el hígado. El triacilglicerol del tejido adiposo es la principal reserva de combustible del cuerpo. En el hígado, el triacilglicerol recién sintetizado, así como aquel que proviene de remanentes de quilomicrón se secreta hacia la circulación en lipoproteína de muy baja densidad (VLDL). La oxidación parcial de ácidos grasos en el hígado conduce a la producción de cuerpos cetónicos. Estos se exportan hacia tejidos extrahepáticos, donde actúan como un combustible en el ayuno y la inanición prolongados. La principal función de la mitocondria, actúa como el foco del metabolismo de carbohidratos, lípidos y aminoácidos. Se producen en el citosol:   

Glucolisis Vía de la pentosa fosfato Síntesis de los ácidos grasos

Las membranas del retículo endoplásmico contienen el sistema enzimático para la síntesis del triacilglicerol.

La regulación del flujo completo se logra mediante el control de una o mas reacciones clave en la ruta, catalizadas por las enzimas reguladoras. En una reacción en equilibrio, las reacciones hacia adelante e inversas suceden a índices iguales y, por tanto, no hay flujo neto en una u otra dirección. En estado en equilibrio, hay flujo neto de izquierda a derecha porque hay un suministro continuo de sustrato A y eliminación continua de D. La reacción de generación de flujo se puede identificar como una reacción que no esta en equilibrio, en la cual Km de la enzima es mucho mas baja que la concentración normal del sustrato. Los musculos y el tejido adiposo solo captan la glucosa del torrente sanguíneo en respuesta a la hormona insulina. Las enzimas que catalizan reacciones que no estan en equilibrio suelen ser proteínas alostéricas sujetas a las acciones rápidas de control por “retroalimentación” o “prealimentarción” mediante modificadores alostéricos, en respuesta inmediata a las necesidades de las células la importancia de la lipogénesis en seres humanos no esta muy clara; en países occidentales la grasa en la dieta de las personas proporciona 35 a 45% de la ingestión de energía, mientras que en países menos desarrollados, donde los carbohidratos llegan a proporcionar 60 a 75% del ingreso de energía, la ingestión total de alimento es tan baja que hay poco excedente para la lipogénesis. Un alto consumo de grasa inhibe la lipogénesis en el tejido adiposo y en el hígado. Los acidos grasos y los cuerpos cetónicos formados a patir de ellos no pueden usarse para la síntesis de glucosa. La lisina y la leucina producen solo la acetil CoA en la oxidación y por tanto no pueden utilizarse para la gluconeogénesis. La fenilalanina, la tirosina, el triptófano e isoleucina dan lugar tanto a la acetil CoA como a los intermediarios, que pueden utilizarse para la gluconeogénesis. Los aminoácidos que dan origen a acetilCoA se denominan cetogénicos, porque en el ayuno y la inanición prolongados gran parte de la acetilCoA se usa para la síntesis de cuerpos cetónicos en el hígado. Los eritrocitos carecen de mitocondrias y, por tanto, en todo momento dependen por completo de la glucólisis y de la vía 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.

En el embarazo el feto requiere una cantidad significativa de glucosa, al igual que la síntesis de lactosa durante la lactancia. La captación de glucosa hacia el músculo y el tejido adiposo está controlada por la insulina, que es secretada por las células B de los islotes del pancreas en respuesta a una concentración aumentada de glucosa en la sangre portal. En el estado de ayuno el transportador de glucosa del músculo y el tejido adiposo (GLUT4) se encuentra en vesículas intracelulares. en el músculo esquelético, el aumento de la concentración citoplasmática de ion calcio en respuesta a la estimulación nerviosa estimula la migración de las vesículas hacia la superficie celular, y la exposición de transportadores de glucosa activos sea que haya o no estimulación importante por insulina. La captación de glucosa hacia el hígado es independiente de la insulina, pero el hígado tiene una isoenzima de la hexocinasa, de modo que conforme aumentan las cifras de glucosa que entran al hígado, también lo hace el índice de síntesis de glucosa-6-fosfato. Esto excede el requerimiento del hígado de metabolismo productor de energía, y se usa principalmente para la síntesis de glucógeno. En el hígado como en el músculo estriado, la acción de la insulina estimula la glucógeno sintetasa e inhibe la glucógeno fosforilasa. En el tejido adiposo, la insulina estimula la captación de glucosa, su conversión en ácidos grasos, y su esterificación hacia triacilglicerol. Inhibe la lipólisis intracelular y la liberación de ácidos grasos libres. Los ácidos grasos que permanecen en el torrente sanguíneo son absorbidos por el hígado y reesterificados. catabolismo neto de proteína en el estado de ayuno, y síntesis neta de proteínas en el estado posprandial, es cuando el índice de síntesis aumenta de 20 a 25%. La síntesis de proteína es un proceso con alto costo de energía; puede explicar hasta 20% del gasto de energía en reposo después de una comida, pero sólo 9% en el estado de ayuno. Los ácidos grasos plasmáticos se incrementan en el ayuno, pero después aumentan poco más en la inanición; conforme se prolonga el ayuno, hay incremento notorio de la concentración plasmática de cuerpos cetónicos. En el estado de ayuno, a medida que disminuye la concentración de glucosa en la sangre portal proveniente del intestino delgado, también lo hace la secreción de insulina, y el músculo estriado y el tejido adiposo absorben menos glucosa.

El aumento de la secreción de glucagón por las células α del páncreas inhibe la glucógeno sintetasa, y activa la glucógeno fosforilasa en el hígado El glucógeno muscular no puede contribuir de manera directa a la glucosa plasmática, puesto que el músculo carece de glucosa-6-fosfatasa, y el propósito primario del glucógeno muscular es proporcionar una fuente de glucosa-6-fosfato para metabolismo productor de energía en el músculo mismo. En el tejido adiposo la disminución de insulina y el incremento del glucagón suscitan inhibición de la lipogénesis, inactivación e internalización de la lipoproteína lipasa, y activación de lipasa sensible a hormona intracelular. Si no hubiera otra fuente de glucosa, el glucógeno hepático y muscular se agotaría luego de alrededor de 18 h de ayuno. 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 pacientes 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. La alta demanda de glucosa por el feto, y para la síntesis de lactosa durante la lactancia, puede llevar a cetosis. Esto llega a verse como cetosis leve con hipoglucemia en seres humanos. 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 ausencia de insulina hay aumento de la gluconeogénesis a partir de aminoácidos en el hígado. 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. En la diabetes no controlada, la cetosis puede ser lo bastante grave como para dar por resultado acidosis (cetoacidosis). 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)....