Metabolismo Celular: Glucólisis, Ciclo de Krebs, Cadena Respiratoria y Rutas Metabólicas Esenciales

Metabolismo

El metabolismo es el conjunto de cambios químicos y biológicos necesarios para producir la materia y energía que las células necesitan para sus funciones vitales.

Ruta Metabólica

Una ruta metabólica es una serie de reacciones catalizadas por enzimas.

Tipos de Rutas Metabólicas

• Anabólica
• Catabólica
• Anfibólica

Características del Metabolismo

• Casi todas las reacciones son reversibles.
• Algunas rutas están entrecruzadas.
• Un metabolito puede intervenir en distintas rutas.
• Está regulado por enzimas.
• Las rutas metabólicas están compartimentalizadas.

Funciones del Metabolismo

• Obtención de ATP.
• Convertir nutrientes en precursores de macromoléculas.
• Construir macromoléculas con esos precursores.
• Sintetizar y degradar biomoléculas.

Mecanismos de Control Metabólico

• Control de la actividad catalítica de la enzima.
• Control de la concentración de enzima.
• Control de compartición.
• Control hormonal.

Glucólisis

La glucólisis ocurre en el citosol.

La glucosa se obtiene a partir de carbohidratos de la dieta.

Enzimas que participan en la digestión de carbohidratos:

• α-amilasa pancreática
• α-amilasa salival (α1,4)
• α-glucosidasa
• Sacarasa
• Lactasa

Transportadores GLUT

• GLUT1: presente en la mayoría de los tejidos de mamíferos.
• GLUT2: presente en hígado y células β-pancreáticas.
• GLUT3: presente en la mayoría de los tejidos de mamíferos.
• GLUT4: presente en músculos y células adiposas.
• GLUT5: presente en el intestino delgado.

Los niveles normales de glucosa en sangre son de 4 mM a 8 mM.

Primera Etapa de la Glucólisis

1. Hexoquinasa → Presente en todas las células (consume ATP).

   Glucoquinasa → Presente en hepatocitos y células β-pancreáticas.

   ADP → ATP ΔG: -16,7

2. Isomerasa → Glucosa-6-P → Fructosa-6-P ΔG: 1,7

3. Fosfofructoquinasa I → Fructosa-6-P → Fructosa-1,6-bifosfato ΔG: -14,2 (consume ATP)

4. Aldolasa → Fructosa-1,6-bifosfato → Triosa fosfato → Gliceraldehído-3-P y Dihidroxicetona-P ΔG: 23,8

5. Isomerasa → Dihidroxicetona-P → Gliceraldehído-3-P (producción de 2 reacciones simultáneas) ΔG: 7,5

Segunda Etapa de la Glucólisis

6. Gliceraldehído-3-P deshidrogenasa → NAD → NADH. Glicerato-1,3-bifosfato (x2) (1° Cadena de Alto Rendimiento Energético) ΔG: 6,3 (produce NADH)

7. Fosfoglicerato quinasa → Glicerato-1,3-bifosfato → Fosfoglicerato-3-P. Formación ADP → ATP (x2) ΔG: -18,5 (produce ATP)

8. Mutasa → Fosfoglicerato-3-P → Fosfoglicerato-2-P (x2) ΔG: 4,4

9. Enolasa → Deshidratación. Fosfoglicerato-2-P → Fosfoenolpiruvato (2° Cadena de Alto Rendimiento Energético) (x2) ΔG: 7,5

10. Piruvato quinasa → Fosfoenolpiruvato → PIRUVATO (x2), ADP → ATP (x2) ΔG: -31,4 (produce ATP)

Ganancia neta de la glucólisis: 2 NADH, 2 ATP, 2 PIRUVATO

Destinos del Piruvato:

• Por oxidación (aeróbico) → entra en la mitocondria → Ciclo de Krebs.
• Por fermentación (anaeróbico) → Fermentación láctica y alcohólica.

Isoenzimas de la Lactato Deshidrogenasa (LDH)

• LDH1: abundante en corazón, cerebro y eritrocitos (+- 33% LDH).
• LDH2: abundante en corazón, cerebro y eritrocitos (+- 45% LDH).
• LDH3: abundante en cerebro, riñones y pulmones (+- 18% LDH).
• LDH4: abundante en hígado, músculo esquelético y tejido renal (+- 3% LDH).
• LDH5: abundante en tejido hepático y músculo esquelético (+- 1% LDH).

Rendimiento de la fermentación: 2 ATP por glucosa.

Rendimiento de la fosforilación oxidativa: 38 ATP por glucosa.

Ruta de las Pentosas Fosfato

Biomoléculas que Necesitan Pentosas para su Síntesis

• Nucleótidos
• Ácidos nucleicos
• Coenzimas: ATP, GTP
• NAD, FAD, CoA

Procesos Metabólicos que Requieren NADPH

• Síntesis de ácidos grasos en el hígado, tejido adiposo y glándula mamaria.
• Síntesis de colesterol y ácidos biliares en el hígado.
• Síntesis de hormonas esteroides en corteza suprarrenal, ovarios y testículos.
• Procesos de desintoxicación dependientes de citocromo P450 en el hígado.

Funciones Principales de la Ruta de las Pentosas Fosfato

1. Generar Nicotinamida Adenina Dinucleótido Fosfato Reducido (NADPH).
2. Producir pentosas fosfato para la síntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos.

Fases de la Ruta de las Pentosas Fosfato

• Fase oxidativa: se genera NADPH.
• Fase no oxidativa: se sintetizan pentosas-fosfato y otros monosacáridos-fosfato.

Fase Oxidativa

Es irreversible. La glucosa-6-fosfato (G-6-P) sufre dos oxidaciones y una descarboxilación que la transforman en ribulosa-5-fosfato.

• Se libera CO₂.
• Se liberan 2 moléculas de NADPH (necesarias para síntesis reductivas como la biosíntesis de colesterol y de ácidos grasos).

Reacciones:

1. Oxidación de la glucosa-6-fosfato
   • Enzima: Glucosa-6-fosfato deshidrogenasa.
   • Regulación alostérica por NADPH.
2. Hidrólisis de la 6-fosfogluconolactona
   • H₂O → H⁺
   • Enzima: Gluconolactonasa.
3. Descarboxilación oxidativa del 6-fosfogluconato
   • Enzima: Fosfogluconato deshidrogenasa.
   • Se produce NADPH.
   • Se forma Ribulosa-5-fosfato.

Fase No Oxidativa

Incluye reacciones reversibles. Se producen interconversiones no oxidativas de azúcares de 3, 4, 5, 6 y 7 carbonos.

• La ribulosa-5-fosfato da dos isómeros: la ribosa-5-fosfato y la xilulosa-5-fosfato.
• La ribosa-5-fosfato es un monosacárido imprescindible para la síntesis de nucleótidos y, por ende, de ácidos nucleicos.

¿A partir de qué intermediario se produce eritrosa-4-fosfato?

Las reacciones están catalizadas por 4 tipos de enzimas:

• Fosfopentosa isomerasa: convierte cetosa a aldosa.
• Fosfopentosa epimerasa: epimeriza C3.
• Transcetolasa: transfiere unidades de 2 carbonos. Actúa en dos ciclos en dos pasos de las pentosas fosfato.
• Transaldolasa: transfiere unidades de 3 carbonos. Actúa en un paso del ciclo de las pentosas fosfato (resultado neto: dos hexosas y una triosa a partir de 3 pentosas).

Regulación de la Ruta de las Pentosas Fosfato/Glucólisis

1. Se necesita más ribosa-5-fosfato que NADPH:
   • La glucosa-6-fosfato pasa a la glucólisis formando fructosa-6-fosfato y gliceraldehído-3-fosfato, que pasan a formar ribosa-5-fosfato mediante la fase no oxidativa.
2. Se necesita tanto ribosa-5-fosfato como NADPH:
   • Fase oxidativa activada. La ribulosa-5-fosfato pasará a ribosa-5-fosfato mediante fosfopentosa isomerasa.
3. Se necesita más NADPH que ribosa-5-fosfato:
   • El tejido adiposo necesita niveles elevados de NADPH para la síntesis de ácidos grasos.
   • Fase oxidativa activada.
4. Se necesita NADPH y ATP:
   • Fase oxidativa activada.
   • La fase no oxidativa produce fructosa-6-fosfato y gliceraldehído-3-fosfato que dan lugar a piruvato + ATP mediante reacciones de glucólisis.
   • El piruvato, a su vez, puede ser oxidado para generar más ATP.

Ecuación general:

3 Glucosa-6-P + 6 NADP⁺ + 5 NAD⁺ + 5 Pi + 8 ADP → 5 Piruvato + 3 CO₂ + 6 NADPH + NADH + 8 ATP + 2 H₂O + 8 H⁺

Cadena Transportadora de Electrones

Es un conjunto de complejos enzimáticos ubicados en la membrana mitocondrial interna que oxidan NADH y FADH₂, generándose un gradiente de protones. El movimiento de los electrones a través de los componentes de la cadena es de potenciales estándar de reducción bajos a potenciales altos. Es decir, desde el NADH o FADH₂ (buenos reductores) hasta el oxígeno gaseoso (buen oxidante).

Grupos Transportadores de Electrones

Existen tres tipos de transferencias electrónicas en la fosforilación oxidativa:

1. Transferencia directa de electrones (Fe³⁺ a Fe²⁺).
2. Transferencia de un átomo de hidrógeno (H⁺ + e^-).
3. Transferencia de un ion hidruro (portador de 2e^-).

Grupos Transportadores de Electrones

Flavoproteínas y Coenzima Q: Reacción de transferencia de electrones acoplada a la unión o liberación de protones.

Grupos Hemo: Compuestos por un átomo de Fe y un anillo orgánico heterocíclico denominado porfirina. Presentes en los citocromos, intervienen en la cadena transportadora de electrones. Se designan como a, b y c, y se distinguen por sus espectros de absorción.

Centros Hierro-Azufre (Fe-S): Están involucrados en procesos bioquímicos fundamentales tales como:

• Fotosíntesis.
• Regulación de la actividad enzimática.
• Respiración mitocondrial.
• Unión y activación de sustratos.
• Regulación de la expresión genética.
• Metabolismo de nucleótidos.

Complejo I:

• También llamado NADH deshidrogenasa.
• Enzima compuesta por 42 cadenas polipeptídicas diferentes, incluyendo una flavoproteína que contiene FMN y como mínimo seis centros ferro-sulfurados (Fe-S).
• Bomba de protones.

Complejo II:

• También llamado succinato-Q reductasa.
• Posee dos tipos de grupos prostéticos y al menos 4 proteínas diferentes, incluyendo:
  • 2 proteínas Fe-S.
  • Succinato deshidrogenasa (oxida succinato a fumarato).
  • FAD unido covalentemente.

Lanzadera Glicerol-3-Fosfato: Los electrones son transferidos al glicerol-3-fosfato, que los transfiere posteriormente al FAD. Es muy abundante en el músculo.

Coenzima Q: Transportador electrónico lipídico, se desplaza libremente a través de la membrana. No sólo transporta electrones desde el NADH, sino también desde el succinato deshidrogenasa y desde intermediarios de la oxidación de los ácidos grasos.

Complejo III:

• También llamado complejo citocromo bc₁ o citocromo reductasa.
• Acopla la transferencia de electrones desde la coenzima Q en su forma reducida (QH₂) al citocromo c con el transporte de protones desde la matriz al espacio intermembrana.

Citocromo C: Es una proteína soluble del espacio intermembrana. Después de que su único grupo hemo acepta un electrón del complejo III, el citocromo c se desplaza hacia el complejo IV para ceder el electrón a un centro de cobre binuclear.

Complejo IV:

• También llamado citocromo oxidasa.
• Transporta electrones desde el citocromo c al O₂, reduciéndolo a agua.
• Obtener oxígeno para esta reacción es la razón por la que los seres humanos deben respirar.

La energía liberada por las acciones de los complejos I, III y IV impulsa la síntesis de ATP por la ATP sintasa.

Fosforilación Oxidativa

Un gradiente de concentración de protones sirve como almacén de energía que dirige la formación de ATP. Los protones que son translocados al espacio intermembrana mitocondrial por la cadena de transporte electrónico regresan al interior de la matriz mitocondrial vía ATP sintasa. El bombeo de protones a través de la cadena de transporte electrónico crea una fuerza protón-motriz, producto de la suma de un potencial químico y un potencial eléctrico.

ATP Sintasa

La ATP sintasa tiene dos componentes distintos: F_o, que es una proteína integral de membrana, y F₁, una proteína periférica de membrana.

Conformación de F_o

• Abierta (O): Puede unir o desprender nucleótidos (al ser una conformación abierta).
• Relajada (L): Une ADP y Pi en conformación lo suficientemente apretada para que no se desprendan.
• Tensa (T): Cataliza la transformación de ADP + Pi en ATP. Une fuertemente el ATP generado sin permitir su liberación.

Mecanismo del cambio de unión: Por cada rotación de 120° de ϒ: liberación de ATP y unión de un nuevo ADP + Pi.

Inhibidores de la Cadena Transportadora de Electrones y la Fosforilación Oxidativa

• Rotenona y Antimicina: Impiden la utilización de NADH como sustrato, bloqueando la transferencia de electrones.
• Cianuro y CO: Bloquean el flujo de electrones a nivel del citocromo c oxidasa.
• Inhibidores de la ATP sintasa:
  • Oligomicina A.
  • Diciclohexilcarbodiimida (DCCD).

Transporte de ATP

• ADP/ATP translocasa: Realiza el intercambio de ADP citosólico y ATP de la matriz mitocondrial.
• Transportador de fosfato: Realiza un transporte simporte de fosfato y protones.

Actúan de manera coordinada.

Ciclo de Krebs

Condiciones Aeróbicas: Descarboxilación Oxidativa

En condiciones aeróbicas, el piruvato experimenta una descarboxilación oxidativa catalizada por el complejo piruvato deshidrogenasa en la membrana mitocondrial interna.

En la matriz mitocondrial, el piruvato se oxida convirtiéndose en una molécula de dos carbonos, la acetil coenzima A (acetil-CoA).

Complejo Piruvato Deshidrogenasa (PDC)

Enzimas Asociadas:

• E1 = Piruvato deshidrogenasa.
• E2 = Dihidrolipoamida transacetilasa.
• E3 = Dihidrolipoamida deshidrogenasa.

Coenzimas Asociadas:

• TPP = Pirofosfato de tiamina.
• Lip = Ácido lipoico o lipoamida.
• CoA = Coenzima A (ácido pantoténico).
• FAD = Nucleótido de flavina y adenina.
• NAD⁺ = Dinucleótido de nicotinamida y adenina.

Respiración Celular o Metabolismo Oxidativo

La respiración celular se divide en tres etapas:

• Etapa 1: Oxidación de ácidos grasos, glucosa y algunos aminoácidos (producción de acetil-CoA).
• Etapa 2: Oxidación de los grupos acetilo en el ciclo de Krebs. Incluye 4 etapas.
• Etapa 3: Los electrones transportados por NADH y FADH₂ se canalizan por la cadena mitocondrial transportadora de electrones.

Punto de Partida del Ciclo de Krebs

Acetil-CoA. Se obtienen GTP, CO₂ y transportadores de electrones reducidos (NADH y FADH₂). Enzima: piruvato deshidrogenasa compleja.

Reacciones del Ciclo de Krebs

Fase 1:

• Reacción 1: Condensación de acetil-CoA con oxalacetato. IRREVERSIBLE.
• Reacción 2: Isomerización del citrato a isocitrato.
• Reacción 3: Descarboxilación oxidativa del isocitrato. IRREVERSIBLE. Primera oxidación del isocitrato.
• Reacción 4: Descarboxilación oxidativa del α-cetoglutarato. Enzima similar a la piruvato deshidrogenasa, contiene 3 módulos: E1, E2 y E3.

Fase 2: Regeneración del oxalacetato

• Reacción 5: Formación de GTP a partir de succinil-CoA. No hay más descarboxilaciones, solo se oxida el succinato a oxalacetato (produce ATP).
• Reacción 6: Oxidación del succinato. La enzima succinato deshidrogenasa se encuentra fuertemente unida a la membrana interna de la mitocondria. *Es fuertemente inhibida por malonato.
• Reacción 7: Hidratación del fumarato (Enzima: fumarasa).
• Reacción 8: Oxidación del malato a oxalacetato (Enzima: malato deshidrogenasa).

En resumen, por cada vuelta del ciclo de Krebs se producen:

• 2 CO₂
• 3 NADH
• 1 FADH₂
• 1 GTP

Regulación del Ciclo de Krebs

• Disponibilidad de los sustratos.
• Inhibición por producto de la reacción.
• Inhibición competitiva por ciertos intermediarios del ciclo.

Enzimas que Trabajan en Condiciones Irreversibles

Son etapas limitantes de la velocidad del ciclo:

• Citrato sintasa (paso 1): ↑[Citrato], [NADH] y ATP inhiben esta enzima. El succinil-CoA compite por la enzima y la inhibe.
• Isocitrato deshidrogenasa (paso 3): Inhibida por NADH y ATP. El Ca²⁺ es un activador.
• α-cetoglutarato deshidrogenasa (paso 4): Inhibida por NADH, ATP y succinil-CoA. El Ca²⁺ es un activador.

Naturaleza Anfibólica del Ciclo de Krebs

• Reacciones Anapleróticas: Reponen intermediarios del ciclo.
• Reacciones Catapleróticas: Utilizan intermediarios del ciclo.

Metabolismo de los Lípidos

Triglicéridos: Forma de almacenamiento principal en humanos. Incluyen ácidos grasos y colesterol.

Adipocitos: Células especializadas en la síntesis y almacenamiento de los triacilglicéridos, y en su movilización por la sangre a otros tejidos.

Lipoproteínas

• LDL: Lipoproteínas de baja densidad.
• HDL: Lipoproteína de alta densidad.
• VLDL: Lipoproteína de muy baja densidad.
• IDL: Lipoproteína de densidad intermedia.
• Quilomicrones: Transportan triacilgliceroles sintetizados en la mucosa intestinal y colesterol dietético.

Apolipoproteínas

Revisten las superficies de las lipoproteínas. Son conocidas como apoproteínas. Participan en la vía exógena y endógena de transporte de lípidos.

Ácidos Grasos

Se transportan de la sangre al citosol. Contienen una larga cadena hidrocarbonatada y un grupo terminal carboxilo.

Destinos Fisiológicos de los Ácidos Grasos

• Fosfolípidos y Glucolípidos: Componentes principales de las membranas biológicas.
• Muchas proteínas son modificadas por unión covalente de ácidos grasos.
• Obtención de Energía: Oxidación de ácidos grasos.
• Hormonas – Mensajeros Intracelulares.

Los ácidos grasos sufren muchas reacciones y se degradan en la matriz mitocondrial. El proceso se divide en tres etapas:

1. Activación de los ácidos grasos. Tiene lugar en el citosol.
2. Transporte de los ácidos grasos a la matriz mitocondrial.
3. Degradación de los ácidos grasos en la mitocondria: β-oxidación.

Activación de los Ácidos Grasos

El grupo carboxilo es activado por la unión con CoA, formando acil-CoA. Se produce la activación del grupo carbonilo por el ATP para producir un acil adenilato, con la liberación simultánea de pirofosfato.

Transporte de los Ácidos Grasos a la Matriz Mitocondrial

Las cadenas de 12 o menos carbonos entran sin ayuda de transportadores. Las cadenas de 14 o más carbonos, que son la mayoría de los ácidos grasos obtenidos en la dieta o liberados del tejido adiposo, no entran directamente. Pasan antes por 3 reacciones de la lanzadera carnitina hacia la mitocondria.

Ingreso a la Matriz Mitocondrial

La translocasa de la membrana mitocondrial interna intercambia acilcarnitina por carnitina. Ocurre una reacción de transesterificación.

• Carnitina aciltransferasa I: Transfiere el acilo a la carnitina formando acilcarnitina, pudiendo atravesar la membrana interna.
• Carnitina aciltransferasa II: Completa el transporte, intercambia acilcarnitina por carnitina libre y forma acil-CoA en la matriz mitocondrial.

Metabolismo de los Ácidos Grasos: β-Oxidación

Son procesos relativamente simples y, en esencia, procesos inversos.

• β-Oxidación (degradación): Se inicia con la oxidación del carbono β (C-3). Se liberan fragmentos de dos átomos de carbono en forma de acetil-CoA.

Se produce la formación de acetil-CoA y del acil-CoA acortado en dos átomos de carbono. La ruta es cíclica e incluye:

• Oxidación (utilizando FAD).
• Hidratación.
• Oxidación (utilizando NAD⁺).
• Lisis.

Pasos de la β-oxidación:

1. Oxidación del Acil-CoA: Para formar trans-enoil-CoA.
2. Hidratación del enoil-CoA: Hidratación del doble enlace, de tal manera que el carbono β sufre una hidroxilación transformándose en L-β-hidroxiacil-CoA.
3. Oxidación del 3-hidroxiacil-CoA: Oxidación del grupo hidroxilo formándose la β-cetoacil-CoA.
4. Escisión tiolítica del 3-cetoacil-CoA: El acil-CoA acortado experimenta otro ciclo de β-oxidación y así sucesivamente hasta obtener 2 acetil-CoA en la última vuelta.

Ejemplo: Ácido graso de 10 carbonos → 4 NADH, 4 FADH₂, 5 Acetil-CoA.

Acetil-CoA = (número de carbonos) / 2

La oxidación completa de los lípidos (triacilglicéridos) a CO₂ y H₂O contempla tres fases:

1. β-oxidación.
2. Acetil-CoA en el ciclo de Krebs.
3. NADH y FADH₂ en la cadena transportadora de electrones.

Cuerpos Cetónicos

Ocurre en el hígado como resultado del catabolismo de ácidos grasos. Se producen en la matriz mitocondrial en respuesta a bajos niveles de azúcar en la sangre (hipoglucemia) y ayuno prolongado. Sirven como combustibles metabólicos para tejidos periféricos.

Formación de Cuerpos Cetónicos

Cuando el acetil-CoA se acumula más allá de su capacidad de oxidación, una fracción de acetil-CoA se destina a la cetogénesis.

1. Condensación: 2 moléculas de acetil-CoA forman acetoacetil-CoA, por acción de la enzima β-cetotiolasa.
2. La molécula de acetoacetil-CoA se condensa con otra de acetil-CoA y forma β-hidroxi-β-metilglutaril-CoA (HMG-CoA), por acción de la enzima HMG-CoA sintasa.
3. Finalmente, la HMG-CoA liasa rompe la HMG-CoA en 1 molécula de acetoacetato y 1 de acetil-CoA.

Metabolismo de Aminoácidos

Degradación Oxidativa de los Aminoácidos

: 1) Proteínas del organismo (endógenas) en continuo recambio, algunos aminoácidos se degradan si no se necesitan para la síntesis de nuevas proteínas.

(Proteínas del hígado varían en menos de 30 min -150 h, Enzimas reguladoras 0,5-2 h )

2)Dieta es rica en proteínas (exógenas) y los aá ingeridos exceden necesidades corporales para síntesis de prote,excedente se cataboliza; los aá no se pueden almacenar. 3) Durante inanición, que no hay glúcidos disponibles o no son utilizados, se recurre a proteínas endógenas como combustible.

ENZIMAS PROTEOLÍTICAS (Proteinasas, peptidasas): degrada prote que viene de la dieta. Los aá obtenidos son absorbidos por la mucosa intestinal mediante mecanismos de transporte activo que consume ATP.

PROTEINAS ENDOGENAS: degradacion tisular. EXOGENAS: mecansimos digestivos. POOL AÁ: sintesis de prote, de otras molec. y degradacion.

Catabolismo de los aminoácidos1° Degradación de los aminoácidos: eliminación del a-amino para producir el correspondiente - cetoácido. modificación en forma simultánea con la síntesis de glutamato a partir de -cetoglutarato. 2° El glutamato se transporta a matriz de mitocondria, se elimina el grupo amino en forma de ion amonio libre o amoniaco (desaminación oxidativa)

1° TRANSAMINACIÓN: un aminoácido se convierte en otro, forma un nuevo aminoácido y cetoácido.

Transaminasas: catalizan transferencia REVERSIBLE del grupo α-amino de 1 aminoácido a 1 α-cetoácido como piruvato, oxalacetato, mas frecuente α-cetoglutarato E: aminotransferasa

transaminación controlada por concentraciones intracelulares de sustratos y productos.

Desaminación oxidativa: glutamato se desamina en forma oxidativa dando amonio libre (NH4 +), Control alostérico.

*glutamato deshidrogenasa,única enzima que puede utilizar tanto NAD+ como NADP+, reduccion.

*la síntesis de -cetoglutarato se inhibe por ATP o GTP, y se estimula por ADP o AGP.

*En la dirección catabólica (desaminación oxidativa) emplea NAD+, y NADPH cuando actúa en el anabolismo (aminación reductiva).

EXCRECIÓN DEL AMONIACO: debe ser transformado en glutamina (en la mayoría de los tejidos) gracias a la glutamina sintetasa, o alanina (en el músculo) mediante una ruta denominada ciclo de la glucosa-alanina.

*los mecanismos del organismo para la eliminación del amoníaco se encuentran: • La excreción renal (orina en forma de sales de amonio)se combina con iones H+ formando el ion amonio que se elimina combinado con aniones.Depende de regulación del pH sanguíneo

• Síntesis y excreción de la urea:El 80% del nitrógeno que se excreta, La urea es un compuesto de baja toxicidad, muy soluble y no afecta el pH, La síntesis de 1 mol de urea requiere 3 mol de ATP más 1 mol de ion amonio y 1 mol de nitrógeno.

BIOSÍNTESIS DE UREA

1.- Transaminación 2.- Desaminación oxidativa del glutamato 3.- Transporte del amoniaco 4.- Reacciones del ciclo de la urea

Características ciclo urea: 2 moléc de amoníaco y una de CO2 convertidas en urea. Intervienen 5 reacciones, dos son mitocondriales y tres citosólicas.

1.-Carbamoil fosfato sintetasa I comienza el ciclo de la urea - Condensación de CO2 + NH4. Activa solo en presencia de N-acetilglutamato que mejora su actividad para ATP

Carbamoil fosfato mas ornitina forma citrulina cataliza la transferencia del grupo carbamoilo fosfato de carbamoilo a ornitina, Formando citrulina y ortofosfato

Citrulina mas aspartato forma arginosuccinato Reacción requiere ATP, segundo nitrógeno de la urea.

La ruptura de arginina libera urea y reforma ornitina vuelve a entrar a la mitocondria para repetir el ciclo,ornitina realiza un papel similar que el oxalacetato en el ciclo de Krebs.

requieren 4 ATP

Balance de nitrógeno: adultos sanos la degradación y la síntesis de proteínas ocurren a la misma velocidad, el nitrógeno que ingresa y el que se excreta son similares.

Niños en crecimiento, adultos en recuperación de enfermedades o embarazadas tienen un balance nitrogenado positivo. Por que hay síntesis neta de proteínas.

Excreta más nitrógeno del que se incorpora,en balance nitrogenado negativo. Esto ocurre cuando falta algún aminoácido esencial en la dieta, o en el ayuno.

Destinos de los esqueletos carbonados de los aminoácidos: Conservarse como glucógeno o como ác grasos. En ayuno, los esqueletos carbonados se utilizan como fuente de energía, CO2 y H2O. Los aá pueden ser glucogénicos, cetogénicos o ambos.Los cetogénicos generan sólo acetil-CoA o acetoacetil-CoA, son aminoácidos precursores de lípidos. Lisina (Lys) y Leucina (Leu) Glucogénicos y cetogénicos: Isoleucina (Ile), Fenilalanina (Phe), Tirosina (Tyr) y Triptofano (Trp)

GLUCONEOGÉNESIS

Ocurre en todos los animales , plantas, hongos y microorganismos Tienen lugar esencialmente en el hígado, 3 reacciones distintas con la glucolisis

La conversión de piruvato a fosfoenolpiruvato requiere dos reacciones exergónicas Requiere de enzimas tanto del citosol como de la mitocondria PEP precursor glucogénico

Conversión de piruvato a fosfoenolpiruvato (PEP) (a) El piruvato sale del citosol a la mitocondria (b) En el citosol el oxalacetato se convierte en PEP

Segunda vía de conversión PEP→Lactato precursor de PEP

Los músculos y el tejido cerebral no contienen esta enzima y, por lo tanto, no pueden llevar a cabo la gluconeogénesis. La glucosa producida por la gluconeogénesis en el hígado o el riñón o ingerida en la dieta se administra al cerebro y al músculo a través del torrente sanguíneo.

El ciclo de Cori o ciclo del ácido láctico es una ruta metabólica en la cual el lactato producido por vías glicolíticas en el músculo va al hígado, donde se convierte nuevamente en glucosa. Este compuesto regresa nuevamente al hígado para ser metabolizado. Las enzimas del hígado no poseen glucosa-6-fosfatasa

Regulación de la gluconeogénesis:OXALACETATO→GLUCOSA ,FRUCTOSA-6-P,Fructosa 2,6 - bifosfato,Fosfofructoquinasa-1,Fosfofructoquinasa-2