¡Descarga Metabolismo de la Glucosa y los Ácidos Grasos: Piruvato, Glicógen, ATP Sintasa y Cetosis - y más Apuntes en PDF de Anatomía solo en Docsity!
METABOLISME II: Metabolisme Energètic i Rutes Metabòliques I
Objectius
1. Comprendre l’estructura de la glicòlisi i la seva importància en el
metabolisme
2. Conèixer els diferents destins del Piruvat (en situacions d’aerobiosi i
d’anaerobiosi)
3. Comprendre la importància del Glicògen com a reserva energètica i els
mecanismes que regulen la seva generació ( Glicogenogenèsi) i la seva lisi
(Glicogenolisi).
4. Conèixer les característiques morfològiques i funcionals dels mitocondris
5. Comprendre la importància metabòlica del cicle de Krebs, tant des del punt
de vista catabòlic com anabòlic (metabolisme amfibòlic)
6. Conèixer el balanç energètic del cicle de Kebs
7. Comprendre les bases fisicoquímiques de la cadena de transport electrònic
(cadena reespiratòria)
8. Conèixer els elements que conformen la cadena respiratòria
9. Conèixer el funcionament de la cadena de transport electrònic
10. Comprendre les bases del funcionament de la ATP Sintasa
11. Conèixer el balanç de la fosforilació oxidativa i de l’oxidació d’una
molècula de Glucosa
12. Comprendre la funció de la reserva de Triglicèrids en les cèl·lules adiposes i
la regulació del seu dipòsit
13. Conèixer els passos de la oxidació dels àcids grassos: Alliberament d’àcids
grassos de les reserves, circulació per la sang, captació per les cèl·lules,
activació, entrada al mitocondri i Beta-oxidació
14. Comprendre la producció i funció dels cossos cetònics en el metabolisme
orgànic
Guió del Tema (Metabolisme Energètic i Rutes metabòliques I)
1. La Glicòlisi
1.1. Esquema general: Nombre de carbonis de la Glucosa i dels seus productes
intermedis i final (Piruvat)
1.2. Balanç energètic del procés
1.3. Destins del Piruvat
1.3.1. Àcid Làctic
1.3.1.1. Importància de la producció d’Àcid Làctic
1.3.1.2. Cicle de l’Àcid Làctic (cicle de Cori)
1.3.2. Etanol (no en l’ésser humà)
1.3.3. Acetil CoA
1.3.3.1. Orígens i destins del Acetil CoA
2. Metabolisme del Glicògen
2.1. Glicogenogènesi: Formació de cadenes formades per molècules de Glucosa
amb ramificacions quan la cadena es fa massa llarga.
2.2. Glicogenolisi: Alliberament de molècules de Glucosa del Glicògen
2.2.1. Sortida de Glucosa de les cèl·lules. Diferència entre les cèl·lules
hepàtiques i musculars (la manca del enzim que treu el 6-fosfat de la
Glucosa en les cèl·lules musculars, fa que la Glucosa no pugui sortir d’elles
després de ser alliberada del Glicògen)
2.3. Regulació del metabolisme del Glicògen per part de la Insulina i el Glucagó.
2.3.1. Insulina: S’allibera després de la ingesta i activa la Glicogenogenèsi
2.3.2. Glucagó: S’allibera en el dejuni i activa la Glicogenogènesi
3. Mecanismes d’obtenció d’energia:
3.1. El Mitocondri
3.1.1. Característiques generals del orgànul
3.1.2. Membranes del mitocondri:
3.1.2.1. Membrana externa
3.1.2.2. Membrana interna. Crestes mitocondrials
3.1.2.3. Matriu mitocondrial
3.1.3. Permeabilitat de les membranes mitocondrials
3.1.4. Activitat funcional del mitocondri
3.2. Cicle de l’àcid Cítric (cicle de Krebs)
3.2.1. Funcions catabòliques i anabòliques (procés amfibòlic)
3.2.2. Balanç del cicle de l’àcid cítric
3.2.3. Participació en processos anabòlics
3.2.3.1. Gluconeogènesi
3.2.3.2. Porfirines (grup HEMO)
3.2.3.3. Aminoàcids
3.2.3.4. Àcids Grassos i Isoprenoids
3.2.4. Reaccions de Reompliment del cicle de Krebs
3.3. Transport electrònic i Fosforilació Oxidativa
3.3.1. Objectiu: Utilitzar l’energia dels electrons que s’han obtingut en la
oxidació dels compostos complexes (Glucosa, Àcids grassos, ...) per la
producció d’ATP, a partir d’ADP
3.3.2. Base fisicoquímica de la cadena de transport electrònic: Parelles REDOX
3.3.2.1. Concepte de parella REDOX
3.3.2.2. Potencial d’oxidoreducció
3.3.2.3. Canvi d’energia lliure en les reaccions d’oxido-reducció
3.3.2.4. Canvis energètics en la transferència dels electrons del NADH
fins al oxígen: diferència de potencial redox i energia lliure (G)
produïda.
3.3.3. Cadena Respiratòria
3.3.3.1. Components:
3.3.3.1.1. Complex I: NADH Deshidrogenasa
3.3.3.1.2. Complex II: Coenzim Q (Ubiqüinona)
3.3.3.1.3. Complex III: Citocrom c reductasa
3.3.3.1.4. Citocrom c
3.3.3.1.5. Complex IV: Citocrom c oxidasa
3.3.3.2. Funcionament de la cadena Respiratòria: Els electrons són
transferits des del NADH i FADH 2 a través dels diferents components
de la cadena fins a l’oxigen (amb formació d’aigua per la unió de
l’oxigen, electrons i protons)
3.3.3.3. Funcionament de la ATP sintasa: En el procés de la transferència
d’electrons per la cadena, el complexes I, III i IV bombegen protons
Glucosa (^) Glucosa 6P Fructosa 6P Fructosa 1,6 diP
Dihidroxiacetona P Gliceraldehid 3P
1, 3-Difosfoglicerat
3-Fosfoglicerat
Piruvat 2-Fosfoenolpiruvat 2-Fosfoglicerat
GLICÒLISI
ATP ADP ATPADP
NAD+^ + Pi
NADH + H+ ADP
ATP
ADP ATP
C
C3 C
C
Glucosa + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD+^ Æ 2 Piruvat + 2 ATP + 2 NADH + 2H +
DESTINS DEL PIRUVAT
- Àcid Làctic (Lactat)
- Etanol
- Acetil CoA
DESTINS DEL PIRUVAT: 1. Àcid Làctic
Quan hi ha manca d'oxigen (p.e. Múscul en activitat intensa), la síntesi de NADH excedeix la capacitat de la Cadena Respiratòria El Piruvat es degrada per una via anaerobia (FERMENTACIÓ LÀCTICA)
Glucosa
Piruvat
NAD+
NADH + H +
Àcid Làctic
Lactat Deshidrogenasa
2 ADP
2ATP
Glucosa + 2 Pi + 2 ADP Æ 2 Lactat + 2 ATP
Utilització del Lactat per la Gluconeogènesi: Cicle de Cori
Glucosa 2 Piruvat^ 2 Lactat
Glucosa 2 Piruvat^ 2 Lactat
SANG
SANG
FETGE
MÚSCUL
DESTINS DEL PIRUVAT: 2. Etanol
En situacions d’anaerobiosi, el Piruvat es converteix en Etanol
Glucosa
Piruvat
NAD+
NADH + H +
Etanol 2 ADP
2ATP
Glucosa + 2 Pi + 2 ADP + 2H +^ Æ 2 Etanol + 2 ATP + 2CO (^2)
Acetaldehid
H +
CO 2
DESTINS DEL PIRUVAT: 3. Acetil CoA
En situacions d’aerobiosi, el Piruvat es converteix en Acetil CoA
Piruvat
Piruvat + CoA + NAD+^ Æ Acetil CoA + CO 2 + NADH + H +
CoA
CO (^2)
Acetil CoA
NAD+
NADH + H +
ORIGENS i DESTINS DE L’ACETIL-CoA
ACETIL CoA
Aminoàcids Glucosa Àcids grassos
Β-Oxidació
CICLE DE KREBS
Ac. Grassos (Via Malonil-CoA) Cossos cetònics^
Colesterol
Sortida de la Glucosa de la cèl·lula
Glucosa 1P Æ Glucosa 6P Æ Glucosa Glucosa
SANG
Cèl·lula Hepàtica
GLICÒGEN
Sortida de la Glucosa de la cèl·lula
Glucosa 1P Æ Glucosa 6P Æ Glucosa Glucosa
SANG
Cèl·lula Muscular Estriada
GLICÒGEN
La cèl·lula muscular estriada, la glucosa que s’allibera del Glicògen l’utilitza per les pròpies necessitats energètiques.
Cèl·lula Hepàtica
GLICÒGEN
Insulina
SANG
INGESTA
PANCREAS
Insulina
Insulina
SINTESI
REGULACIÓ HORMONAL DE LA
SÍNTESI I DESTRUCCIÓ DEL GLICÒGEN (^) Cèl·lula Hepàtica
GLICÒGEN
Glucagó
SANG
DEJUNI
LISIS PANCREAS
Glucagó
Glucagó
REGULACIÓ HORMONAL DE LA
SÍNTESI I DESTRUCCIÓ DEL GLICÒGEN
EL MITOCONDRI
Grandària: 1-2 micres (com un bacteri)
Quantitat: Entre centenars i milers (depenent del nivell d’activitat cel·lular)
Teoria endosimbiòtica (bacteris aerobis vivint en simbiosi amb eucariotes anaerobis)
DNA i ribosomes propis (codifiques 2RNAr, 22 RNAt, 13 proteïnes)
Es transmeten només per la mare (citoplasma del òvul)
EL MITOCONDRI
Membrana externa Membrana interna Espai intermembranós
Crestes Matriu
EL MITOCONDRI
MI
ME
Espai IM
Matriu mitocondrial
Citosol
Porus per molècules petites
Impermeable Atravessen només O 2 CO 2 i H 2 O
Per intercanviar molècules entre el mitocondri i el citosol hi ha sistemes transportadors
EL MITOCONDRI
MI
ME
Espai IM
Matriu mitocondrial
Citosol
Piruvat
Piruvat
IMPORTÀNCIA DEL CICLE DEL ÀCID CÍTRIC EN EL METABOLISME ANABÒLIC
- Gluconeogènesi
- Porfirines: Grup Hemo
- Aminoàcids
- Àcids grassos i Isoprenoids
El cicle del àcid cítric és una via AMFIBÒLICA
REACCIONS DE REOMPLIMENT
Els productes intermedis del cicle del àcid cítric es van consumint, (en gran part pel metabolisme anabòlic). Per això s’han d’anar restituint.
Les fonts principals són els aminoàcids.
Un pas anapleuròtic d’especial importància és el pas de Piruvat a Oxalacetat
(catalitzat per la Piruvat Carboxilasa )
OBJECTIU DE LA FOSFORILACIÓ OXIDATIVA
Utilitzar l’energia dels electrons, obtinguts en el catabolisme,
per produir ATP, a partir d’ADP
Energia electrons
ADP + Pi
ATP
PARELLES REDOX. POTENCIALS D’OXIDOREDUCCIÓ
Una parella redox està constituïda per les dues situacions (oxidada i un reduïda)
en que pot estar una determinada substància.
La situació oxidant és el que accepta els electrons (reduint-se)
La situació reductora és el que dona els electrons (oxidant-se)
X X-
Exemple: (^) FAD + 2H FADH 2
Oxidat Reduït
PARELLES REDOX. POTENCIALS D’OXIDOREDUCCIÓ
El potencial d’oxidoreducció (potencial de reducció) és la tendència d’una parella redox a rebre electrons (el seu element oxidant) o a donar-los (el seu element reductor)
El potencial d’oxidoreducció de cada parella REDOX es quantifica mitjançant
Eo ( potencial REDOX).
Quan més negatiu, més tendència del element reductor de la parella a transferir electrons. Quan més positiu, més tendència del element oxidant a acceptar electrons.
Quan s’acoblen dues parelles redox, els electrons passen de la parella amb Eo més negatiu
al més positiu.
∆ Gº CANVI D’ENERGIA LLIURE A LES REACCIONS REDOX
∆ Gº= n F ∆ Eº
n = nombre d’electrons que es transfereixen
F = Equivalent calòric de Faraday (23,062 Kcal / volt · mol)
∆ Eo = Diferencia de potencial REDOX (volts)
NAD+^ +2 H +^ + 2e -^ NADH + H +^ Eo = - 0,32 volts
Oxidant Reductor
1/2 O 2 +2 H +^ + 2e -^ H 2 O (^) Eo = + 0,82 volts
Oxidant Reductor
e -
A la Cadena Respiratòria es transfereixen electrons des del NADH fins l’Oxigen
∆ Eo = 1,14 volts
Citosol
Matriu Mitocondrial
Memb. Int.
Memb. Ext.
I II III IV
C V
Gradient de protons entre l’espai intermembranós i la matriu
H +^ H + H +
H +^ H + H +
∆ H +
E. Intermembranós (^) [H +] Elevada
[H +] Baixa
Citosol
Matriu Mitocondrial
Memb. Int.
Memb. Ext.
I II III IV
C V
Formació d’ATP (Fosforilació del ADP)
H +
∆ H +
H +
ADP ATP
E. Intermembranós
Balanç energètic de la cadena d’electrons
Per cada NADH mitocondrial es produeixen 3 ATP
Per cada NADH citosòlic es produeixen 2 ATP
Per cada FADH 2 es produeixen 2 ATP
Balanç energètic d’una molècula de Glucosa
GLICOLISI
2 ATP
2 NADH
C. DE KREBS
2 ATP
6 NADH
2 FADH 2
4 ATP
18 ATP
4 ATP
2 ATP
2 ATP
Piruvat ÆAcetil CoA 2 NADH 6 ATP
36 ATP
Oxidació dels àcids grassos
Funció dels greixos (Triglicèrids) com a reserva energètica
Sang
VLDL QM
TG
Lipasa de les lipoproteïnes
AG + Glicerol
INSULINA
Sang
TG
Lipasa sensible a hormones
AG + Glicerol
A. Grassos
Lliures
Units a Albúmina
Adrenalina Nor-Adrenalina Glucagó
Funció dels greixos (Triglicèrids) com a reserva energètica Entrada dels Àcids grassos a les cèl·lules
Sang
A. Grassos
Cèl·lules de l’organisme
(Excepte Eritròcis i Encèfal)
Balanç de la Beta Oxidació
Cn- acil CoA + FAD + NAD+ + H2O + CoA
Cn-2 -acil CoA + FADH 2 + NADH + Acetil CoA + H+
nº de voltes (per Àcid gras) =
nº de Carbonis
nº d’Acetil CoA =
nº de Carbonis
1 volta
Balanç energètic de la Beta Oxidació de l’Àcid Palmític (C 16 )
nº de voltes (per Àcid gras) =
nº d’Acetil CoA =
8 Acetil CoA + 7 FADH 2 + 7 NADH + 7 H +
KREBS
(12 ATP/Acetil CoA)
F.O.
(2ATP/FADH 2 )
F.O.
(3ATP/NADH)
Balanç de 7 voltes de la β – Oxidació (Àcid Palmític)
96 + 14 +^21 = 131
2 enllaços d’alta energia per “activar” l’Acil CoA (ATP Æ AMP)
131-2 = 129 ATPs
Síntesi de Cossos cetònics
Quan hi ha un dèficit de Glucosa (degut a Dejuni o Diabetis Mellitus)
i una oferta excessiva d’Acetil CoA (per degradació A. Grassos)
L’Oxalacetat s’utilitza per sintetitzar Glucosa (Gluconeogènesi)
i no està assequible en el cicle de Krebs
L’Acetil CoA es deriva a una via alternativa:
FORMACIÓ DE COSSOS CETÒNICS
Acetil CoA
Acetoacetil CoA
3-hidroxi-3-metil-glutaril CoA
3-hidroxibutirat^ Acetoacetat^ Acetona
Síntesi de Cossos cetònics
Acetil CoA + H 2 O
CoA
Acetil CoA
Acetil CoA
CoA
NADH + H +^ NAD+ H
CO 2 +
Es produeix al fetge
3-hidroxibutirat^ Acetoacetat^ Acetona
Transport de Cossos cetònics
Sang
3-hidroxibutirat^ Acetoacetat^ Acetona
3-hidroxibutirat Acetoacetat
Pulmons
Ronyó
Tots els teixits Eliminada per:
Acetoacetat
Utilització de Cossos cetònics per l’obtenció d’energia
Acetoacetil CoA
Succinat
Succinil CoA
β Oxidació
2 Acetil CoA
KREBS
KREBS
Diabetis Mellitus
Disminució d’insulina
Augment de degradació d’àcids grasos
Augment d’Acetil CoA
Formació de cossos cetònics
Disminució de l’activitat del cicle de Krebs
Β - Oxidació
Disminució de Glucosa intracel·lular
Oxalacetat és destinat Disminució de NAD+ a la Gluconeogènesi
CETONEMIA I CETONURIA
ACIDOSI METABÒLICA
