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Podemos compara el metabolismo humano con lo que ocurre en la administración de dinero en una casa, donde encontramos:
Casi todas las síntesis se llevan a cabo en el citosol. Los procesos oxidativos (degradativos), en general, se llevan a cabo en las mitocondrias.
Para el hombre el principal combustible es la glucosa. Esto depende de la raza, hábitos alimenticios, lugar, etc. (Tarea: averiguar cómo se digieren los glúcidos hasta que llega la glucosa a la sangre). Cuando la glucosa llega a la sangre hace subir la glicemia de un valor normal entre 0.8 y 1 gr/l a 2,5 gr/l, lo que constituye una señal para que se empiece a secretar insulina y para el hígado. Esta glucosa en la sangre no sirve de nada, es necesario que este disponible, para ello debe entrar a la célula.
La glucosa entra a la célula por simple difusión, y para que esta no salga cuando disminuye la concentración sanguínea de glucosa, le agrega un grupo fosfato, la fosforila a glucosa-6-fosfato, la que no sale de la célula porque se le han agregado 2 cargas negativas. La glucosa-6-fosfato se puede usar. La insulina favorece la entrada de glucosa estimulando transportadores y transformando glucosa a glucosa-6-fosfato. La glucosa-6-fosfato se puede transformar en glicógeno (caja chica), así se baja la concentración de glucosa-6-fosfato en el citosol.
La formación de 6-fusfogluconato a ribosa-5-P libera un poder reductor (formulario de banco) que es necesario para almacenar glucosa.
Se puede convertir en Acetil CoA y posteriormente en grasa.
Si falta glucosa, lo primero que se hace es degradar glicógeno (caja chica) y se ocupa la reserva. La síntesis de ribosa-5-fosfato se deja de hacer rápidamente y se deja de hacer acetil CoA porque no se necesitan billetes grandes (la grasa no se puede transformar en glucosa).
La mayoría de los órganos pueden ocupar glucosa o ácidos grasos provenientes de la grasa indistintamente, excepto el cerebro, que debido a la barrera hematoencefálica solo acepta glucosa. En ayuno, al cabo de 24 horas ya no hay glicógeno en el hígado (el glicógeno que se almacena en el hígado, es un 10% de su peso húmedo), pero el cerebro se puede mantener por 1 semana sin alteraciones metabólicas, porque el hígado surte al cerebro a partir de proteínas, primero de un pull de proteínas, luego de proteínas que no cumplen funciones importantes, y si la situación es grave, se usan proteínas que sí cumplen funciones. Los aminoácidos generan glucosa a partir de oxaloacetato, proceso llamado gluconeogénesis. Si la falta de glucosa es mucha se producen daños cerebrales y renales (porque al utilizar los aminoácidos no se ocupa el grupo amino, el que se elimina a la forma de urea, formada por el hígado y eliminada por el riñón, lo que produce una sobrecarga).
La AcetilCoA forma grasas (principalmente), colesterol y energía. Cuando hay que degradar la reserva se llega hasta AcetilCoA, pero esta no puede llegar a glucosa; al llegar a los órganos se puede degradar a CO2 y ATP.
El hígado jamás va a tener déficit de energía porque a él llega glucosa, aminoácidos y ácidos grasos; los ácidos grasos los envía a otros órganos; a través de los cuerpos cetónicos se desplaza la AcetilCoA.
Para el hígado el glicógeno es la caja chica. El músculo también es capaz de almacenar glicógeno (un 1% del peso húmedo del órgano), por lo que netamente almacena más que el hígado, pero el músculo no tiene posibilidad de exportar glucosa.
El hígado debe manejar las prioridades energéticas, asegurando el abastecimiento de las necesidades energéticas de cada órgano de acuerdo a las circunstancias.
De la glucosa-6-fosfato parten todos los metabolismos; en esta reacción se gasta energía. Una de las principales vías que puede seguir es la glicolítica (degradación de la glucosa hasta piruvato o lactato), la que se realiza en todas las células conocidas (procariontes y eucariontes); para algunas bacterias es la única vía de energía existente.
La fosfofructoquinasa es una enzima alostérica que responde a moduladores positivos y negativos; si hay menos energía trabaja más rápido.
El producto final de la glicolisis son 2 ATP netos y 2 piruvatos.
El lactato es una calle sin salida, porque solo se forma a partir de piruvato y solo se puede transformar en piruvato (también se puede eliminar). Cuando el piruvato pasa al lactato se ocupa el NADH+H+ (reducido). Esto ocurre cuando el músculo entra en anaerobiosis, por ejemplo, cuando hay actividad física y disminuye el oxígeno porque disminuye el flujo sanguíneo por el músculo se contrae.
Normalmente entra NADH+H+ en la mitocondria y sale NAD oxidado, por lo que no es necesario pasar de piruvato a lactato, pero cuando la mitocondria no funciona, eso no ocurre, por lo tanto la única vía de aporte de energía es pasar de piruvato a lactato, de esa forma se regenera NAD oxidado. Así se sigue teniendo un nivel de energía que le permite funcionar.
Todos los otros aportes energéticos pasan por la mitocondria. El glóbulo rojo y algunas bacterias no tienen mitocondrias, por lo que también usan esta vía (glucolisis anaeróbica).
El hígado no realiza la vía glicolítica con el fin de obtener energía, sino que para generar AcetilCoA (la que a su vez se utiliza para sintetizar grasa) a partir de piruvato y obtener sustratos para otras vias metabólicas de síntesis. Los consumidores de energía pueden obtener energía de otros compuestos que no sean glucosa (como ácidos grasos), a condición que no estén en una condición total de anaerobiosis. La barrera hematoencefálica hace que el cerebro sea absolutamente dependiente de glucosa, lo que hace que el hígado le asegure un aporte de glucosa.
Frente a un stress metabólico (ayuno), el hígado utiliza la caja chica para mantener la glicemia y asegurar el aporte al cerebro (disminuye la actividad de los demás órganos). Pero cuando se acaba la caja chica el hígado degrada aminoácidos, proceso que se denomina gluconeogénesis, esto es, producción de glucosa a partir de elementos no glusídicos, como aminoácidos y lactato.
Consiste en revertir la vía glicolítica, con 3 excepciones, marcada por flechas claras en el esquema. La glucosa-6-fosfatasa se expresa sólo en el hígado, por eso sólo este órgano puede realizar esta síntesis.
El lactato se produce en el músculo y se convierte en glucosa en el hígado.
El hígado cuenta con la caja chica o glicógeno que se utiliza para mantener la glicemia.
El sustrato es glucosa-6-fosfato. Al transformarse en UDP-glucosa se le sube la energía de hidrólisis del compuesto, para que en el siguiente paso la energía sea menor; esta reacción es endergónica, se usa UTP y la pirofosforilasa rompe el pirofosfato, que es muy tóxico; de esta manera el equilibrio de la reacción se desplaza y no se llega nunca al equilibrio (lo mismo pasa en la combustión).
El UDP-glucosa reacciona con el glicógeno cebador (cadena corta de 10 moléculas) mediante un enlace a 1-4, así aumenta la cadena.
La diferencia del glicógeno con la celulosa es que esta tiene enlaces b 1-4; el almidón se diferencia por el número de ramificaciones, tiene mucho menos. El glicógeno es más ramificado, con lo que tiende a la forma esférica y a ocupa menos volumen y es más soluble. El glicógeno se ramifica por una enzima ramificante que toma 6 unidades, corta el enlace a 1-4 y lo une en posición a 1-6. Así tenemos más posiciones donde puede seguir creciendo la cadena.
La enzima más importante es la glicógeno sintetasa.
DEGRADACIÓN DEL GLICÓGENO.
La enzima deramificante o transferasa rompe un enlace a 1-4, toma las ramas y las traslada a la cadena lineal. Pero queda una molécula de glucosa en posición a 1-6. La enzima a 1-6 glicosidasa deja la cadena lineal; esto explica porque en la degradación de glicógeno hay una pequeña porción de glucosa libre.
En el glicógeno lineal, la glicógeno fosforilasa (importante) por fosforolisis rompe el enlace a 1-4, para dar origen a glucosa 1-P, hasta dejar solamente el glicógeno cebador.
En el músculo, la glucosa 6-P pasa inmediatamente a la vía glicolítica. El hígado le saca el grupo fosfato y la transforma en glucosa, para enviarla a la sangre. Solo el hígado es capaz de expresar la enzima glucosa-6-fosfatasa.
Para guardar energía, se transforma la glucosa en ácidos grasos a partir de acetilCoA. La glucosa es un compuesto semioxidado, por lo que a la célula le es más fácil usar glucosa que cualquier otro compuesto. Los ácidos grasos están completamente reducidos, por lo que son más difíciles de oxidar, pero entregan más energía que la glucosa. Para formar ácidos grasos hay que reducir la glucosa, este poder reductor viene también de la glucosa, a través de la vía de las pentosas.
La glucosa es oxidada hasta 6-fosfogluconato, liberando NADPH + H+. La ribosa 5-P sirve para ácidos nucleicos. Para las biosíntesis se necesitan energía y poder reductor, los que vienen del exceso de glucosa. Por la vía de las pentosas se generan el 60% del NADPH + H+.
El otro 40% se obtiene por decarboxilación oxidativa del malato; esta reacción es independiente de glucosa, a partir de aminoácidos. La enzima es la málica.
De los aminoácidos se ocupa solo la cadena hidrocarbonada; por tanto, el hígado trabaja sintetizando urea y el riñón eliminándola. En un físico culturista el cerebro va degenerando porque se consume poca glucosa, los ácidos grasos no sirven y el amonio también afecta al cerebro. La capacidad de órgano significa que en condiciones normales los órganos funcionan a una capacidad bajo la total; esto le permite al organismo tamponar o resistir alguna sobrecarga; pero si se sobrecarga el sistema por mucho tiempo, la capacidad de órgano va aumentando hasta que su capacidad comienza a disminuir y se presentan las enfermedades.
Tiene varias funciones:
El piruvato se transforma en Acetil-CoA por la piruvato dehidrogenada, proceso en el que se libera NADH + H+.
El piruvato da origen a Acetil-CoA y a oxaloacetato; los lípidos solo dan origen a Acetil-CoA, lo que significa que si se oxidan solamente lípidos se satura el sistema y se acumula la Acetil-CoA; los glúcidos no saturan el ciclo cítrico, porque el oxaloacetato, sintetizado por los glúcidos, es el transportador de la Acetil-CoA.
Recordar el citrato, cetoglutarato y oxaloacetato.
La isocitrato dehidrogenasa regula la velocidad del ciclo porque está regulada por la cantidad de NAH oxidado o hidrogenado.
Por cada Acetil-CoA que entran al ciclo se generan 3 NAD hidrogenado (9 ATP); un FAD (2 ATP) y un GTP (1 ATP). Por tanto, a partir de un Acetil-CoA se generan 12 ATP.
A partir de un piruvato, se generan 15 ATP, pero esa reacción no forma parte del ciclo cítrico. Si se parte de lactato se genera un NADH y 18 ATP.
Cuando hay glúcidos se sintetizan grasas para la reserva. Si no hay glúcidos, el ciclo cítrico va a estar destinado a formar oxaloacetato. El oxalacetato es importante cuando no hay glucosa, porque va a ser utilizado para la gluconeogénesis. En ese caso el ciclo sería anabólico.
Cuando se utilizan glúcidos para sintetizar acetilCoA, esta va a ser el principal sustrato para sintetizar ácidos grasos y luego grasas. Pero al revertir el proceso, sólo se puede transformar hasta AcetilCoA; no se puede volver a sintetizar glucosa a partir de grasa.
La síntesis de acetilCoA ocurre en la mitocondria. Pero la acetilCoA es impermeable a la membrana mitocondrial y la síntesis de ácidos grasos es en el citoplasma, por lo que hay que transformarla en citrato (AcetilCoA + Oxaloacetato), el que si es permeable a la membrana mitocondrial. El citrato se vuelve a transformar en AcetilCoA y oxaloacetato. Como suponemos que se está en una alta concentración de glucosa, vuelve a la membrana. El oxaloacetato con NADH + H+ (el que se libera de la glicolisis, así se regenera NAD+ oxidado, el que es indispensable para la glicolisis) se transforma en malato, el que sí puede entrar a la mitocondria, donde puede ser retransformado en oxalacetato, liberándose NADH + H+. Con este sistema se ha sacado la acetilCoA y se han ingresado hidrógenos para energía. Esto permite mantener3 vías metabólicas funcionando: glicolítica, síntesis de lípidos y ciclo cítrico.
El citrato es el que avisa a la enzima Acetil CoA Carboxilasa que empiece la síntesis de grasas. El malonil es un compuesto de alta energía de hidrólisis. Acido graso sintetasa (AGS) ; como los acidos grasos están reducidos, hay que reducir el grupo oxidado del carbono beta; para reducir, de acido debe pasar a alcohol y de ahí a reducido. Los hidrógenos (poder reductor) lo entrega el NAD fosfato reducido (NADPH + H+) que viene de la vía de las pentosas y del malato.
(ACP: proteína transportadora de grupos acilos).
El butiril (4 átomos de carbono) está totalmente reducido; al otro brazo entra un malonil CoA, el que se junta con el compuesto de 4 átomos de carbono, de nuevo con un carbono beta oxidado; esto se repite 7 veces, formando palmitoil CoA (16 átomos de C).
Este sistema se puede abrir en cualquier parte; se pueden obtener ácidos grasos de 12 carbonos; pero el que se sintetiza en mayor cantidad es el palmitoil CoA.
Luego de sintetizar ácidos grasos hay que sintetizar grasas.
Las grasas tienen, además, la función de ser aislantes y de resistencia mecánica. La calidad de la grasa de un esquimal es distinta de la de un hombre del trópico. Una grasa densa da una mejor resistencia al frío; hay otra que es más fluida. Esto depende del largo de cadena del ácido graso (más larga, grasas más densas) y de los dobles enlaces. El hombre posee sistemas poco eficientes para la degradación de grasas insaturadas (cortas e insaturadas, como las de cordero); el alcohol y el calor la solubilizan y hacen que los sistemas enzimáticos sean más efectivos. Combustionar en forma incompleta el aceite lleva a las grasas a convertirse en productos cancerígenos.
Esto es importante para no llegar a un ciclo fútil. Cuando hay deficiencia de glucosa, hormonas como el glucagón y la adrenalina se unen a un receptor asociado a una proteína G y a una adenil ciclasa, la que produce AMPc, el que se una a una protinquinasa A, se libera la subunidad catalítica, la que puede hacer 2 cosas:
Cuando hay harta glucosa, hay que invertir esto. Aparece la insulina, la que activa fosfatasas, revirtiendo el proceso.
Cuando se llenaba la caja chica, la glucosa se usa para la síntesis de lípidos.
Los ácidos grasos hay que transformarlos en TAG, para lo cual se necesita glicerol, pero en el hígado no hay glicerol, pero si gliceraldehido-3-P, el que más NADPH + H+ se transforma en glicerol fosfato. Este más un ácido graso y una enzima llamada monoacilglircérido sintetasa forma MAG, en realidad se llama lisofosfolípido (sin el fosfato es un MAG). Este compuesto más otro ácido graso y una diacilglicérido sintetasa se transforma en ácido fosfatídico (fosfolípido), este compuesto tiene 2 caminos:
Todo esto ocurre en el hígado.
TAREA: metabolismo de las glicoproteínas: quilomicrones(grasas de la dieta), VLDL (grasas de lipidos y colesterol sintetizadas por el hígado), LDL (colesterol) , HDL (sacar colesterol de los tejidos).
Varias acetil CoA se unen.
La enzima que regula la síntesis de colesterol es la hidroximetilglutarilCoA sintetasa; la que es inactivada por el exceso de colesterol; las altas concentraciones de acetilCoA la activan.
Esto se produce en el hígado, pero se necesita en el tejido adiposo. Como el colesterol o las grasas no se disuelven en el agua (sangre), Las lipoproteínas las transforman en elementos solubles; éstas cubren con fosfolípidos y proteínas, dejando en el centro las grasas y el colesterol. Estas proteínas son responsables que estas partículas sean reconocidas por las células blanco.
Esto está sucediendo cuando el organismo tiene harta glucosa. La grasa no es mala. Tampoco existe ni el colesterol bueno ni el malo (unido a distintas lipoproteínas).
Cuando se requiere energía de la reserva, un mensajero, adrenalina y noradrenalina, se une a un receptor, proteína G, adenilciclasa, formación de AMPc y la subunidad catalítica fosforila a la lipasa sensible a hormonas (LSH), la que pasa de la forma b a la a. (La insulina activa a una fosfatasa que inactiva esta enzima, inhibiendo la degradación de grasas). Esta actúa sobre TAG y lo transforma en DAG más ácido graso. El DAG, por una diacilglicérido lipasa se transforma en MAG más ácido graso; el MAG pasa a glicerol y ácido graso. Así se obtienen 3 ácidos grasos y un glicerol, el que se puede transformar en glicerol fosfato, el que puede entrar a la gluconeogénesis en el hígado (lo que no significa que la grasa produzca glucosa). Los ácidos grasos constituyentes de las grasas no son capaces de sintetizar glucosa.
La única encima regulada en ese proceso es la LSH, las demás no son reguladas, actúan de acuerdo a la presencia de sustrato.
Los ácidos grasos son insolubles, por lo que deben viajar al hígado unidos a albúmina del plasma. Entremedio hay órganos, como el músculo, que también puede utilizar como energía los ácidos grasos. Al hígado llega una gran cantidad de ácidos grasos, los que sufren un proceso de activación, transformándose en acilCoA, solo ahora pueden ser degradados, pero antes deben ser transportados a la mitocondria (donde se van a oxidar). Como cualquier molécula AcilCoA, son impermeableas a la membrana mitocondrial, por lo que atraviesan la membrana por medio del sistema carnitina o acilcarnitina transferasa. Hay alimentos ricos en carnitina, lo que permite que este sistema trabaje más rápido, pero la velocidad de oxidación no depende de la concentración de AcilCoA. El músculo funciona igual.
OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS.
Un ácido graso de 6 carbonos se corta formando 3 partes. Cada vez que se corta, se generan 5 ATP y por cada 2 carbonos, se forman 12 ATP. En total, de una cadena de 6 carbonos se liberan 46 ATP, pero el proceso de activación ocupó 2 ATP, por lo que se producen 44 ATP neto. La glucosa genera 36 ATP en el hígado y 38 en el resto del organismo, porque está más oxidada.
(TAREA: cuanto genera un ácido graso de 7 átomos de carbono).
(Vitamina D: crecimiento
Vitamina E: antioxidante
Una arruga es el reemplazo de tejido epitelial por conjuntivo, implica muerte de células generada por radicales libres (reactivos derivados de oxígeno producidas por luz ultravioletas, etc), que oxidan las células. La vitamina E baja la concentración de radicales libres.
El oxalacetato viene de los glúcidos o de las proteínas; por lo que en la obtención de energía a partir de lípidos siempre escasea el oxalacetato. Por eso además de dar carnitina, se administra ácido aspártico, con lo que se obtiene mayor rendimiento energético.
Cuando se acumula en exceso AcetilCoA por poco oxaloacetato, se forman, a partir de ellos, cuerpos cetónicos. Ni los glúcidos ni las proteínas dan origen a los cuerpos cetónicos, porque generan oxaloacetato. Esta síntesis ocurre en la mitocondria (la formación de colesterol se lleva a cabo en el citoplasma). En general en la mitocondria se realizan oxidaciones, no síntesis; esta excepción se explica por un objetivo distinto: descargar el AcetilCoA.
El paso de acetoacetato a acetona se realiza en el citoplasma. La acetona es volatil, es un gas disuelto en agua, por lo que se puede eliminar por la respiración. Los diabéticos degradan exageradamente lípidos; como a las células no llega glucosa, la célula piensa que se está en una hipoglicemia, por lo que le manda al hígado la instrucción de que degrade ácidos grasos. Si estos ácidos (3-hidroxi-butirato; Acetoacetato) se liberan al plasma pueden provocar acidosis metabólica, lo que produce aumento de la frecuencia respiratoria (para liberar acetona) y otros síntomas.
La generación de cuerpos cetónicos no es mala, sino solo respuesta a la acumulación de AcetilCoA.
Estos cuerpos cetónicos se utilizan: en el músculo se pueden volver a convertir en acetilCoA; si su concentración aumenta demasiado, pueden llegar al cerebro y sus células lo pueden usar, pero este consumo va a llevar a muerte de tejido cerebral por una alteración en el pH del entorno de la célula.
En los diabéticos la glucosa altera la composición aislante de la mielina, con lo que se producen cortocircuitos. En el diabético se produce nefritis porque los ácidos se deben eliminar en el riñón, con lo que sube en el riñón la concentración de ácido.
El aire tiene un 80% de nitrógeno (forma más oxidada: N2). Si se respira puro oxígeno se satura la hemoglobina y se genera gran cantidad de radicales libres. La forma en que el hombre utiliza el nitrógeno es a la forma reducida.
El ciclo del nitrógeno parte por bacterias, que lo pasan a nitritos y nitratos (NO2- y NO3-), los que posteriormente son transformados en amonio por plantas, el que es transformado en urea y ácido úrico (por mamíferos y aves respectivamente); otras bacterias vuelven este nitrógeno a gas.
Los organismo que excretan amonio se llaman amoniotéricos; los que lo excretan a la forma de urea, ureotéricos; como ácido úrico: uricotéricos.
(Al plantar legumbres, hay bacterias que fijan nitrógeno; el trigo consume nitrógeno)
El amonio es consumido por los herbívoros y de ahí pasa al hombre bajo nutrientes vegetales y carnes.
En la fijación del nitrógeno en el hombre se forma ácido glutámico (usando poder reductor); también se puede dar la reacción en el otro sentido, caso en que el aceptor del hidrógeno es NAD+, entregando los aminos al medio y utilizando el alfa-cetoglutarato.
El ácido glutámico puede volver a captar un grupo amonio, caso en que la reacción requiere de ATP.
Hay 2 reacciones más que ayudan a captar amonio. La fórmula general es:
transaminasa
Ácido glutámico + cetoácido x aminoácido (x) + cetoglutarato
PLP
PLP= fosfato de piridoxal, proviene de vitamina B5
GPT (glutámico piruvato transaminasa)
Ácido glutámico + piruvato alanina + cetoglutarato
PLP
GOT (glutámico oxalacético transaminasa)
Ácido glutámico + oxaloacetato ácido aspártico + cetoglutarato
PLP
Esto tiene un valor diagnóstico. Existen tejidos ricos en estas enzimas (GPT hay más en el citoplasma y GOT hay más dentro de la mitocondria) (hígado, corazón, músculo esquelético). En una hepatitis va a haber destrucción masiva de estas células, por lo que aumentará la concentración de estas enzimas en la sangre. La concentración es de 10 a 12 unidades, en una hepatitis aumenta a 200. En el tejido cardíaco: lo mismo. GPT no tiene importancia, pero sí la GOT.
Dentro de los 10 aminoácidos inesenciales ya conocemos la síntesis de 4: ácido glutámico, glutamina, alanina y ácido aspártico.
De los inesenciales, la arginina y la histidina son semiesenciales porque las cantidades que puede sintetizar el organismo son solo suficientes para un adulto. Algunas bacterias y muchas plantas puede sintetizar todos los aminoácidos.
A partir de glúcidos se pueden sintetizar aminoácidos; sin estos, no hay suficiente síntesis de aminoácidos. Se sintetizan aminoácidos cuando hay exceso en cantidad de glúcidos.
Aminoácidos esenciales |
Aminoácidos inesenciales |
Cisteína, valina, leucina, metionina, treonina, lisina, isoleucina, fenilalanina, tirosina (semiesencial porque se puede sintetizar a partir de fenilalanina), triptófano, tirosina. |
glutamato, glutamina, prolina y arginina, glicina, serina, alanina, aspartato, asparagina, histidina. |
Las cadenas alifáticas largas apolares son esenciales. Como hay aminoácidos esenciales, hay que consumir proteínas de alto valor biológico. Normalmente los vegetales tienen proteínas de valor biológico bajo para el hombre, porque son bajas las cantidades de aminoácidos esenciales.
Los sustrato son degradados en el ciclo cítrico y dan origen a glucosa o energía. Los aminoácidos pueden alimentar la cadena en distintos puntos.
Hay aminoácidos gluconeogénicos. Los aminoácidos cetogénicos dan origen a acetilCoA. Algunos cumplen con ambas determinaciones.
Los aminoácidos antes de pasar al ciclo cítrico deben pasar por una deaminación; pierden el grupo amonio a través de grupos de transaminación; el amonio lo recibe el cetoglutarato para formar acido glutámico, este último entrega el nitrógeno a la urea por desaminación oxidativa.
Solo las cadenas hidrocarbonadas de los aminoácidos pasan al ciclo cítrico.
CICLO DE LA UREA (Ciclo carbamil fosfato).
(Fase intramitocondrial sombreado).
Comienza cuando se entrega el amonio. La ornitina es un aminoácido que solo está en el ciclo de la urea y no forma parte de proteínas.
Esto ocurre en el hígado, la urea pasa a la sangre y de ahí al riñón.
Es posible que en la sangre haya mucho alcohol a pesar de que se haya consumido poco alcohol. Se trataría de una fibrosis hepática, en la que el alcohol no se degrada. Los asiáticos tienen deficiencia en la alcohol deshidrogenasa, por lo que cuando toman alcohol se curan rápidamente. A los sirróticos crónicos les pasa lo mismo.
La glutamina entrega nitrógeno. Este carbamilfosfato se sintetiza en el citoplasma y no tiene nada que ver con la urea; se sintetiza para crear un compuesto de alta energía de hidrólisis. Esta síntesis se realiza cuando hay energía para hacerlo, porque además se requiere poder reductor.
Al sintetizar nucleótidos pirimídicos se sintetiza primero el núcleo pirimídico y después se une al azúcar y al fosfato. En los púricos se hace al revés, sobre el azúcar y el fosfato se sintetiza el núcleo púrico.
Para llegar a la citidina trifosfato se han ocupado por lo menos 5 ATP, gran cantidad de energía.
La glutamina entrega un amonio.
El tetrahidrofolato proviene del ácido fólico (vitamina), asociado a las carnes. El tetrahidrofolato (THF, 4 hidrógenos) tiene un ciclo, como THF puede transportar una molécula de un átomo de carbono. Cuando el compuesto entrega el carbono, el THF pierde los hidrógenos, volviendo a la forma DHF.
Parte 2: CO2 carboxilación depende de vitamina B 12 (NAD, vitamina 5); de aquí la importancia de una buena alimentación, sin la cual no hay regeneración de tejidos, para lo que hay que duplicar la información genética, y para eso hay que tener nucleótidos.
El ácido aspártico entrega un amonio, la unión es transitoria.
Inosina monofosato: normalmente no se utiliza en la biosíntesis de ácidos nucleicos, pero hay excepciones: los ARN de transferencia lo usan.
Para sintetizar un nucleótido púrico se necesitan 5 ATP. Desde el punto de vista energético es muy caro. Estas síntesis son de novo, a partir de nada. Pero existen, debido al costo energético, vías de salvataje: cuando la célula se muere, no se destruyen los nucleótidos, sino que se recuperan los núcleos y se vuelven a sintetizar nucleótidos.
Hay cadenas que tienen altas concentraciones de guanina y citosina, por lo que a veces es necesario sintetizar cantidades distintas de cada uno de ellos.
DEOXIRRIBONUCLEÓTIDOS
La oxidación sólo ocurre cuando el nucleósido está a la forma de difosfato.
La enzima Timidilato sintetaza más un grupo metileno transforma dUMP en dTMP (el ADN tiene timina, el ARN, uracilo).
La dihidrofolato reductasa es importante, porque en esta reacción se basan varios tratamientos anticancerígenos. Así se inhibe la síntesis de THF, con lo que se inhibe también la biosíntesis de nucleótidos púricos. Al inhibir la reproducción de células cancerígenas se inhibe la reproducción de aquellas células que fisiológicamente se reproducen rápidamente: pelo, epitelios de la boca, tubo digestivo, etc.
El fluoruracilo es igual a la base, solo cambia un flúor. Este análogo de la base nitrogenada el organismo lo toma como una vía de salvataje. Es un inhibidor suicida de la timidilato sintetasa, porque la timidilato sintetasa lo reconoce como sustrato, cuando entra en la enzima (el normal tenía el oxígeno que estabilizaba la molécula por puentes de hidrógeno) el flúor establece un enlace covalente con la enzima, con lo que no puede salir más. En principio es competitivo (semejanza estructural con el sustrato), pero luego se transforma en no competitivo y suicida, porque se inactiva junto con la enzima.
La enzima queda inhibida, pero no se inhibe la biosíntesis de nucleótidos púricos ni pirimídicos. Por esto también se usa el fluoruracilo en algunos tratamientos cancerígenos.
Se degradan hasta CO2 y agua.
Se degradan hasta ácido úrico. La enzima xantina oxidasa cataliza 2 reacciones.
El ácido úrico puede transformarse en cristales y a nivel renal puede producir cálculos, pero el mayor problema se da por su acumulación a nivel de las articulaciones, lo que genera artritis, cuyo tratamiento es solo paleativo
Se puede inhibir la biosíntesis de ácido úrico. El alopurinol es muy parecido a la hipoxantina, y será transformado por la xantina oxidasa en aloxantina, convirtiéndose en inhibidor suicida de la xantina oxidasa. Así se excretan los desechos púricos en la hipoxantina. Se excreta ácido úrico porque es mucho más soluble que la hipoxantina.
Esto debe ir acompañado por una dieta y por un aumento del consumo de líquidos para facilitar la excreción de hipoxantina.
(Tarea: qué pasa si a una persona con artritis por acumulación de ácido úrico se le trata además con metotrexano).
Extracto de Placenta: tiene factores de crecimiento que estimulan a las células a crecer. Si estos factores se mantienen activos en las cremas cosmetológicas, producen señales en las membranas celulares (no necesitan entrar a la célula) para que proliferen.
Fuente del documento: http://www.idap.com.mx/apuntes/Bioquimica/Metabolismo(4).doc
Sitio para visitar: http://www.idap.com.mx/
Autor del texto: Esteban Arriagada
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