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TEMA 11 Metabolismo de lpidos y de aminocidos1. 2. 3. 4. 5. 6. Movilizacin de lpidos de reserva Degradacin y biosntesis de cidos grasos Formacin de cuerpos cetnicos Degradacin de aminocidos y eliminacin del amonio Fijacin del nitrgeno y biosntesis de aminocidos Integracin del metabolismo en mamferos

Vas de transporte de las lipoprotenas

Movilizacin de los lpidos de reserva (triacilgliceroles)En respuesta a seales hormonales (epinefrina y glucagn), los triacilgliceroles del tejido adiposo se convierten en cidos grasos libres que se liberan a la sangre.

Accin de la triacilglicerol lipasa sensible a hormonascido graso cido graso

Destino del glicerol

Oxidacin de cidos grasosSe produce en la matriz mitocondrial de las clulas eucariotas. Necesita dos etapas: A) Activacin y transporte del cido graso a la mitocondria: 1. Formacin de aciladenilato del cido graso 2. Formacin de acilCoA 3. Formacin de acilcarnitina 4. Transporte a travs de la membrana interna mitocondrial 5. Regeneracin del acilCoA ) -oxidacin: 1. Oxidacin 2. Hidratacin 3. Oxidacin 4. Tiolisis

Activacin del cido graso para su oxidacin

Los cidos grasos se unen al CoA antes de oxidarse Reaccin catalizada por las acil-CoA sintetasas El acil-CoA no puede atravesar la membrana interna mitocondrial

Transporte del cido graso activado a travs de la membrana mitocondrial

La carnitina y un transportador facilita la entrada del acilo en la mitocondria.

oxidacin de cidos grasos

La -oxidacin es una secuencia repetitiva de 4 reacciones: dos oxidaciones, catalizadas por deshidrogenasas, una hidratacin y una escisin. En cada vuelta se liberan 2 carbonos, en forma de acetil-CoA y 2 equivalentes de reduccin en forma de 1 FADH2 y 1 NADH . Los equivalentes de reduccin se incorporarn a la cadena de transporte electrnico.

Balance energtico de la oxidacin de cidos grasosEn cada ciclo de oxidacin un acil-CoA se acorta en 2 carbonos, segn la siguiente reaccin: Cn-acil-CoA + FAD + NAD+ + H2O + CoA Cn-2-acil-CoA + FADH2 + NADH + acetil-CoA + H+ Por ejemplo, el palmitil-CoA (posee 16 C) requiere 7 ciclos de oxidacin y dar lugar a: Palmitil-CoA + 7 FAD + 7 NAD+ + 7 CoA + 7 H2O 8 Acetil-CoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+La oxidacin del acetil-CoA por el ciclo del cido ctrico produce unos 10 ATP (total 80) Cada NADH incorporado a la cadena respiratoria genera unos 2.5 ATP (total: 7x2.5 = 17.5) Cada FADH2 incorporado a la cadena respiratoria genera unos 1.5 ATP (total: 7x1.5 = 10.5) De las 108 molculas de ATP producidas, se utilizaran 2 en la activacin del palmitato.

oxidacin de cidos grasos poli-insaturadosNecesitan de la ayuda de dos enzimas adicionales a los propios de la -oxidacin: una isomerasa y una reductasa

Oxidacin completa de cidos grasos con nmero imparSe oxidarn de la misma manera, pero en la ltima vuelta se formar acetil-CoA y propionil-CoA

Destino del propionil-CoA

Formacin de cuerpos cetnicosEn condiciones de ayuno el hgado forma aceto-acetato y -hidroxibutirato a partir del acetil-CoA formado tras la oxidacin de cidos grasos. Permite la liberacin de SH-CoA para que continue la -oxidacin. Estos cuerpos cetnicos se transportan por la sangre a otros tejidos que los oxidarn por el ciclo del cido ctrico para producir energa. Un exceso de cuerpos cetnicos en sangre causa acidosis (diabetes).

Biosntesis de los cidos grasosTiene lugar en el citosol y consume energa y equivalentes de reduccin. Secuencia cclica de 4 pasos que va incorporando grupos acetilos. 1. Etapa inicial: sntesis de malonil-CoA (carboxilacin transitoria del acetil-CoA). Es la etapa reguladora

Biosntesis de los cidos grasos: etapa de elongacincondensacin

Los intermediarios estn unidos a una Protena Transportadora de Acilos (ACP). Se lleva a cabo en un complejo enzimtico multifuncional (eucariotas)

reduccin

Deshidratacin

reduccin

Estequiometra de la sntesis de cidos grasosPara la sntesis de palmitato necesitaremos: Acetil-CoA + 7 malonil-CoA + 14 NADPH + 20 H+ Palmitato + 7 CO2 + 14 NADP+ + 8 CoA + 6 H2O Y en la sntesis del malonil-CoA: 7 acetil-CoA + 7 CO2 + 7 ATP 7 malonil-CoA + 7 ADP + 7 Pi + 14 H+

En total: 8 acetil-CoA+ 7 ATP + 14 NADPH +6 H+ Palmitato + 14 NADP+ + 8 CoA + 6 H2O + 7 ADP + 7 Pi

Compartimentalizacin celular del metabolismo lipdicoLos tiosteres de CoA estn compartimentalizados. El acetil-CoA destinado a la biosntesis de cidos grasos sale de la mitocondria en forma de citrato.

Regulacin de la sntesis de cidos grasos en mamferosCuando la clula dispone de suficiente energa para cubrir sus necesidades, el exceso de nutrientes se convierte en cidos grasos. El principal sitio de regulacin es la acetilCoA carboxilasa La insulina (liberada cuando aumenta la glucosa en sangre) juega un papel importante en la regulacin del metabolismo lipdico. Los cidos grasos se almacenarn en forma de triacilgliceroles.

Degradacin de aminocidosLos aminocidos se interconvierten o degradan durante: a) la eliminacin de protenas celulares; b) la eliminaci de las protenas de la dieta; c) el ayuno prolongado. Etapas de la degradacin: 1. Separacin del grupo -amino. Se realiza por dos tipos de reacciones: Transaminacin Desaminacin oxidativa 2. 3. Sntesis de urea (eliminacin del grupo amino) Degradacin del esqueleto carbonado (el -cetocido)

transaminacin

desaminacin oxidativa

Las amino transferasas catalizan la transferencia del grupo -amino desde un -aminocido a un -cetocido

aspartato + -cetoglutarato Alanina + -cetoglutarato

oxalacetato + glutamato piruvato + glutamato

aspartato aminotransferasa alanina aminotransferasa Las aminotransferasas (transaminasas) canalizan el -amino de muchos aminocidos hacia el -cetoglutarato. Son reacciones reversibles. Tambin sirven para sintetizar aminocidos. Las aminotranferasas contienen de grupo prosttico el piridoxal fosfato.

La desaminacin oxidativa del glutamato est catalizada por la glutamato deshidrogenasa

Glutamato deshidrogenasa

Esta enzima se encuentra en la mitocondria. De esta manera secuestra el amonio en este compartimento. El amonio libre es muy txico.

Ciclo de la ureaConvierte amonio (intramitocondrial) en urea, una molcula menos txica. Slo se produce en el hgado y participan enzimas mitocondriales y citoslicas.

El ciclo de la urea est ligado al ciclo del cido ctrico

Transporte del amonio al hgado para la sntesis de urea

transaminaciones gluconeogenesis glicolisis

Glutamina y alanina llevan el amonio al hgado desde el resto de los tejidos

Destino del esqueleto carbonado de los aminocidosAminocidos cetognicos: formarn cuerpos cetnicos o cidos grasos Aminocidos glucognicos: se incorporarn a la gluconeognesis

Ciclo del nitrgeno

El ciclo del nitrgeno mantiene una cantidad del nitrgeno atmosfrico como biolgicamente disponible.

Complejo nitrogenasa para la fijacin del nitrgeno

Asimilacin y principales destinos del amonio

Integracin del metabolismo en mamferos

Asignacin de tareas a los distintos tejidos

Asignacin de tareas a los distintos tejidosTejidoCerebro Msculo (reposo) Msculo (ejercicio) Corazn Tejido adiposo Hgado

Nutriente almacenadoninguno glucgeno ninguno ninguno triacilgliceroles glucgeno, triacilgliceroles

Nutriente preferido

Nutriente que exporta

glucosa (cuerpos ninguno cetnicos en ayuno) cidos grasos glucosa cidos grasos cidos grasos aminocidos, glucosa, cidos grasos ninguno lactato, alanina ninguno cidos grasos, glicerol cidos grasos, glucosa, cuerpos cetnicos

Efectos opuestos de la insulina y el glucagn sobre las concentraciones sanguneas de glucosa

Concentracin en sangre de distintos metabolitos a lo largo del ayunoConcentracin en plasma (mM)

Das de ayuno