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Catabolismo de Ácidos Catabolismo de Ácidos
Grasos y ProteínasGrasos y Proteínas
Prof. Italo Chiffelle G. Prof. Italo Chiffelle G.
Bioquímico, Dr.Bioquímico, Dr.
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Combustiblealmacenado Tejido Gramos Kilocalorías
Reservas de combustibleen unidades de:
Glucógeno
Glucosa
Grasa
Glucógeno
Proteína
Hígado 70 280
Músculo
Fluidos corporales
Adiposo
Muscular
120
20
15.000
6.000
480
80
135.000
24.000
Reservas energéticas del hombre
* Los datos son para un sujeto normal de 70 kg de peso. Se calculaque los hidratos de carbono dan 4 kcal/g; grasas 9 kcal/g y proteínas 4 kcal/g
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Las cinco fases de la homeostásis de la glucosa en el hombre
10
0
20
30
40
4 8 12 16 20 24 28 32 2 8 16 24 32 40
Exógena
GlucógenoGluconeogénesis
HORAS DÍAS
I I I I I I I V V
Glu
co
sa
uti
liza
da
(g
/h)
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Origen dela GlucosaSanguínea
Tejidos queutilizan Glucosa
PrincipalCombustibledel Cerebro
Exógena
Todos
Glucosa
I
GlucógenoGluconeogénesishepática
Todos excepto elhígado. El músculo yel tejido adiposo enpequeña proporción
Glucosa
I I
GluconeogénesishepáticaGlucógeno
Todos excepto elhígado. El músculoy el tejido adiposo entre II y IV
Glucosa
I I I
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Origen dela GlucosaSanguínea
Tejidos queutilizan Glucosa
PrincipalCombustibledel Cerebro
Gluconeogénesishepática y renal
Cerebro, eritrocitos,médula renal. El músculoen pequeña cantidad
Glucosa, cuerposcetónicos
Gluconeogénesishepática y renal
Cerebro en pequeñaproporción, eritrocito,médula renal
Cuerpos cetónicos,Glucosa
IV V
Fase V: Mientras las concentraciones de los cuerpos cetónicos y grasa sea elevadas, la proteólisis estará algo restringida. Después,se utilizara la proteína muscular.
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Utilización de los ácidos grasos para la producción de energía
Este proceso tiene lugar principalmente en las mitocondrias yestá relacionado íntimamente con los procesos de producciónde energía a partir de azucares
β-oxidación de ácidos grasos saturados
Los ácidos grasos se oxidan mediante un mecanismo que essimilar, aunque no idéntico, al inverso del proceso de la síntesisdel palmitato. Esto es, se eliminan fragmentos bicarbonados secuencialmente, desde el extremo carboxilo del ácido despuésde pasos de deshidrogenación, hidratación y oxidación para formar un β-cetoácido que es escindido por hidrólisis.Este proceso tiene lugar con el ácido graso unido a CoA
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Activación del ácido graso con la CoA: (Acil CoA sintasa)
RCOOH + ATP + CoASH RCOSCoA + AMP+ PPi + H2O
∆G°'=- 0,8 kJ/ mol
PPi + H2O 2Pi ∆G°'=- 33 kJ/ mol
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Secuencia de reacciones de la β-oxidación
CH3-(CH2)n-CH2-CH2-C-SCoA + FAD =
O
CH3-(CH2)n-CH=CH-C-SCoA + FADH2=
O
Acil CoA deshidrogenasa
1°
2° CH3-(CH2)n-CH=CH-C-SCoA + H2O=
OEnoil CoA hidratasa
H
CH3-(CH2)n-CH-CH-C-SCoA=
O
-
-OH
* Se forma un doble enlace en el carbono β
αβ
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3°CH3-(CH2)n-CH-CH-C-SCoA + NAD+=
O
-
-
H
OH
L-β-hidroxiacil CoA deshidrogenasa
CH3-(CH2)n-C-CH2-C-SCoA +NADH + H+=
O
=
O
4° CH3-(CH2)n-C-CH2-C-SCoA + CoASH=
O
=
OAcetil CoA aciltransferasa
CH3-(CH2)n-C-SCoA + =O
CH3-C-SCoA=
OCiclo de Krebsβ-oxidación
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Rendimiento energético de la oxidación del Palmitato (C16):
Ej.: Estequiometría de la oxidación del Palmitato (C16)
Palmitoil-SCoA + 7 CoA-SH+ 7 FAD + 7 NAD+ + 7 H2O
8 Acetil-SCoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+
Reacción Producción de ATP
Activación de Palmitato a Palmitoil-SCoA - 2
Oxidación de 8 Acetil-SCoA 8x12= 96
Oxidación de 7 FADH2 7x2= 14
Oxidación de 7 NADH 7x3= 21
Resultado: Palmitato (C16) CO2 + H2O + 129 ATP
Resultado: Glucosa (C6) CO2 + H2O + 38 ATP
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R-CH2-CH2-CH2-C-S-transportador =
O
R-CH2-CH=CH-C-S-transportador =
O
R-CH2-CH(OH)-CH2-C-S-transportador=
O
R-CH2-C-CH2-C-S-transportador=
O
=
O
R-CH2-C-S-transportador=
O
+ NADPH
- H2O
+ NADPH
HCO3-
Malonil-CoA
Acetil-CoA
Acetil-CoA
+ FAD
+ H2O
+ NAD+
Config.L Configuración D
Comparación entre la β-oxidación y la biosíntesis de ácidos grasos
β-oxidaciónLugar: Mitocondria
Transportador: CoAEquiv. ATP: 7FADH2 + 7NADH - 2ATP(Palmitato, C16) + 33 ATP equivalente
BiosíntesisLugar: CitoplasmaTransportador: ACPEquiv. ATP: 14NADPH + 7ATP(Palmitato) - 49 ATP equiv.
+ ATP
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El Acetil-CoA como intermediario clave entre el metabolismode las grasas y el de los hidratos de carbono
Hidrato de carbono
Piruvato
Piruvato
Acetil-CoA
Acil carnitina Acil carnitina
Acil CoA
Ácidos grasos
Ciclo deKrebs
Citrato Citrato
Acetil-CoA
OxalacetatoCuerposCetónicos
Glu
có
lisisC
eto
gén
esis
Sín
tesi
s
β-oxidación
TrigliceridosGlicerol
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FORMACIÓN DE LOS CUERPOS CETÓNICOS
El lugar primario de la formación de cuerpos cetónicoses el hígado y en menor grado el riñón.
Formación de acetoacetato:
CH3-C-SCoA=
O
2 HSCoA CH2-C-SCoA=O
CH3-C-=
O
+
CH2-C-SCoA=
O
CH3-C-=
O
CH2-C-SCoA=
O
CH3-C-=O
+ + H2O
CH2-C-CH2-C-SCoA-OH
HO-C-=
O
=
O
+ HSCoA
-CH3
La síntesis de cuerpos cetónicos ocurre cuando la concentración de Acetil CoA es elevada.
Acetil CoA acetiltransferasa
Hidroximetilglutaril CoA sintasa
Precursor del colesterol
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CH2-C-CH2-C-SCoA-
OH
HO-C-=
O
=
O
-CH3
CH2-C-CH3HO-C-=
O
=
O
CH3-C-SCoA=O
+
Ácido acetoacético
Formación del β-hidroxibutirato y acetona:
CH2-C-CH3HO-C-=
O
=
O
+ NADH + H+ CH2-CH-CH3HO-C-=
O
-
OH
+ NAD+
Ácido β-hidroxiburico
Hidroximetilglutaril CoA liasa
β-hidroxibutirato deshidrogenasa
CH2-CH-CH3HO-C-=
O
-
OH
+ H2O CH3H3C-C-=
O
+ H2CO3
Acetona
Espontánea
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UTILIZACIÓN DE LOS CUERPOS CETÓNICOS
La producción de acetoacetato y de β-hidroxibutirato es un proceso normal y continuo en el cuerpo humano. Diversos tejidos, especialmente el músculo cardíaco y el esquelético, absorben en forma activa estas sustancias utilizandolas como fuente de energía,pero el hígado es incapaz de aprovecharlos.
Acetoacetato + Succinil CoA Acetoacetil CoA + Succinato
Luego el Acetoacetil CoA es transformado en Acetil CoA, yposteriormente este es oxidado en el ciclo de Krebs
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Catabolismo deCatabolismo de
ProteínasProteínas
Prof. Italo Chiffelle G. Prof. Italo Chiffelle G.
Bioquímico, Dr.Bioquímico, Dr.
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Proteína dela dieta
ProteínaEndógena
CH COOH
H2N
R
C COOH
O
R
Purinas y pirimidinas,hemo, neurotransmisores
Neurotransmisores,poliaminas, etc
GLUCOSA
CO2 + H2O
Transaminación,desaminación-oxidativa
Descarboxilación-oxidativa
Gluconeogénesis
Ciclo deKrebs
CO2
[NH3 ]
Urea, glutamina
Metabolismo global de los aminoácidos proteicos
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Asparragina
Aspartato
OXALACETATO
ACETOACETATO ACETOACETIL CoA ACETIL CoA
Leucina
α-CetoadipatoLisina
Fumarato
Fumarilacetoacetato
Fenilalanina
Tirosina
Hidroxiprolina
PIRUVATO
Alanina
Triptófano
Cisteína
Serina
Glicina
Treonina
α-Cetobutirato
Metionina
Propionil CoA
ValinaIsoleucina
SUCCINIL CoA
α-CETOGLUTARATO
Arginina Ornitina Prolina
Histidina
Semialdehídos del ácido γ-glutámico
Glutamato
Diagrama de flujo de la degradación oxidativa de los aminoácidos proteinógenicos según producto final.
CETOGÉNICO
GLUCOGÉNICO
* Los aminoácidos subrayados son tanto glucogénicos como cetogénicos
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Oxalacetato
Fumarato
Succinato
Succinil CoA
α-Cetoglutarato
Isocitrato
Citrato
Piruvato
Acetil CoA
AlaninaCisteínaGlicinaHidroxiprolinaSerinaTreoninaTriptofano
ArgininaGlutamatoGlutaminaHistidinaProlina
IsoleucinaMetioninaValina
FenilalaninaTirosina
AsparraginaAspartato
Relación entre los aminoácidos glucogénicos y el ciclo de Krebs.
CoA
CoACO2
CoA
CO2
CoA
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Aminoácidos esenciales que deben estar presente en la dieta de losmamíferos para asegurar su normal crecimiento son: Ala, Leu, Ile, Met, Phe, Trp, Lys, Arg (infantes) y His (infantes).
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REACCIONES GENERALES DE LOS AMINOÁCIDOS
CH2-CH-C-OHHO-C-=
O
=
O
-NH2
CH2-CH2-CH-C-OHHO-C-=O
=
O
-NH2
+ CH2-CH2-C-C-OHHO-C-=
O=
O
=
O
CH2-C-C-OHHO-C-=
O
=
O
=
O
+
Aspartato transaminasa
Transaminación: Reacciones en las cuales los aminoácidospierden su grupo amino (-NH2), reacción que es catalizadapor las transaminasas o más correctamente aminotransferasa
α-cetoglutaratoAsp
GlutamatoOxalacetato
Siempre el α-cetoglutarato es el cetoácido aceptor del grupo amino,generandose glutamato
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Desaminación oxidativa: A diferencia de la transaminación,la desaminación oxidativa da lugar a la eliminación del grupoamino en forma de amoníaco libre
Glutamato + NAD(P)+ + H2O
NH3α-cetoglutarato NAD(P)H H++++
Glutamato deshidrogenasa
NAD(P)H H++ + ½ O2 NAD(P)+ H2O+
REACCIÓN GLOBAL:
½ O2++Glutamato α-cetoglutarato NH3
Los electrones transferidos al NAD(P)H se ceden al O2 en lacadena de transporte de electrones:
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Ciclo de la Alanina-glucosa
La alanina es cuantitativamente el aminoácido más importantecaptado por el hígado desde los tejidos periféricos, especialmente del músculo esquelético. La alanina constituye menos del 10% dela proteína muscular y, sin embargo, significa más del 30% del Nα-amínico que dicha fuente proporciona al hígado.
HÍGADO MÚSCULO
Glucosa Glucosa
P-enolpiruvato
Piruvato
ALANINA ALANINA
PiruvatoGlu
α-cgNH3 Urea