TEMA 8- Catabolismo II- Catabolismo de los lipidos y … · PRINCIPALES RUTAS DEL METABOLISMO....

I- LÍPIDOS1. INTRODUCCIÓN2. CATABOLISMO DE LOS ÁCIDOS GRASOS3. RENDIMIENTO

II- PROTEÍNAS1. INTRODUCCIÓN2. CATABOLISMO DE LOS ÁMINOACIDOS

III- VISIÓN GLOBAL DEL CATABOLISMO

PRINCIPALES RUTAS DEL METABOLISMO

Principales vías que convergen en el ciclo de Krebs

CATABOLISMO DE LOS ÁCIDOS GRASOS

¿EN QUE COMPARTIMIENTO CELULAR OCURRE LA OXIDACION DE LOS

LIPIDOS?

En la MITOCONDRIA

CATABOLISMO DE LOS ÁCIDOS GRASOS

1. ACTIVACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS

2. TRANSPORTE DE LOS ACIDOS GRASOS A LA MATRIZ MITOCONDRIAL

3. β OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS

4. INCORPORACIÓN DEL ACETIL COA AL CICLO DE KREBS

5. TRANSPORTE ELECTRÓNICO Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

6. RENDIMIENTO ENERGÉTICO

MECANISMO

ETAPAS DE LA OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS

1. ACTIVACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS

OOC

ACIDO GRASO LIBRE

ACIL~ADENILATO

AD E�OSI� A- P ~OC

PP ~

ATP

∆G'o = + 10,45 kJ/mol H2O

2 Pi

�G'o = - 20,9 kJ/mol

COENZIMA-A-S~OC

CoA~SH

AMP

ACIL~CoASINTETASAS (3)

∆G'o = - 8,36 kJ/mol

ACIL~COENZIMA-A

Lugar: citosol

� 12 carbonos o menos: ingreso directo a lamitocondria

� 14 o más carbonos: transporte mediado porCARNITINA

2. TRANSPORTE DE LOS ACIDOS GRASOS A LA MATRIZ MITOCONDRIAL

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2. ENTRADA DE ÁCIDOS GRASOS ACTIVADOS A LA MITOCONDRIA

ESPACIO INTERMEMBRANAS

MATRIZ

CO ~ S - CoA

CARNITINA

CARNITINA - ACILTRANSFERASA - I

CARNITINA - ACILTRANSFERASA - II

PERMEASA

ACIL ~ CARNITINA

CH2- N - CH2 - CH- CH2 - COO

CH3

CH3 O

-+

ACIL ~CARNITINA

OC

+ CoA - SH

² G'o - O~

~

CARNITINACO ~ S - CoA

+CoA - SH

• • • CH2 CH2 CO~S-CoACH2αααα

2 1CH2 C

ββββ

4 3OH

HL-3-HIDROXIACIL~CoA

H2O

3. ββββ-OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS• • • CH2 CH2 CO~S-CoACH2 CH2 CH2

4 3 2 1

ββββ αααα

ACIL~CoA

• • • CH2 CH2 CO~S-CoACH2 CH CHββββ αααα

4 3 2 1

TRANS ² 2 ENOIL~CoA

ACIL~CoADESHIDROGENASA (4 )

FTECoQ

(1,5 ATP)

ENOIL~CoAHIDRATASA

• • • CH2 CH2 CO~S-CoACH2 C CH2ββββ αααα

4 3 2 1O

3-CETOACIL~CoA

NAD+

H++NADH(2,5 ATP)

L-3-HIDROXIACIL~CoADESHIDROGENASA

ββββ-CETOTIOLASA (2)

CoA~SH

CO~S-CoACH3

2 1

ACETIL~CoA

(10 ATP)• • • CH2 CH2 CO~S-CoACH2ββββ

4 3

ACIL~CoA

Etapas:

- Deshidrogenación

- Hidratación

- Oxidación

- Tiolisis

Enzimas:

- Acil CoA DH (flavoproteína, FAD)

- Enoil CoA hidratasa

- Hidroxiacil CoA DH (NAD)

- Acil-CoA acetiltransferasa (tiolasa)

Es una secuencia de cuatro reacciones que ocurren en la matriz mitocondrial

3. ββββ-OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS

3. ß - OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS MONOINSATURADOS

C~S-CoAenoil~CoA

cis-² 9

18 16 14 12 10 9 7 5 3 1

ββββ-OXIDACIÓN(tres ciclos)

C~S-CoA

O4 3

enoil~CoAhidratasa

isomerasaenoil~CoA

C~S-CoA

O4 2

O

enoil~CoA

cis-² 3

enoil~CoA

trans ² 2

H2O

3 a c etil~C o A

6 ac e til~C oA

ββββ-OXIDACIÓN(cinco ciclos)

C~S-CoA

O4 2

OH

Hidroxiacil~CoA

6. BALANCE ENERGÉTICO DE LA OXIDACIÓN TOTAL DEL PALMITATO

CoA~SH

CARNITINA

ACIL~CARNITINA

MEMBRANA MITOCONDRIAL INTERNA

ACIL~CoA

CoA~SH

CARNITINA

MATRIZMITOCONDRIAL

FADH2 X 7 CICLOS

NADH X 7 CICLOS

H2O

CoA~SH

8 ACETIL~CoAACIL~CoA

β-OXIDACIÓN

+7 FADH2+7 NADH+H+ CADENA

RESPIRATORIA

ADP + Pi ATP

2H++1/2 O2H2O

+8 FADH2+24 NADH+H+

CICLO DE KREBS

+8 GTP

+10,5 ATP+17,5 ATP

+12,0 ATP+60,0 ATP

ACIDO GRASOATP

ACIL~ADENILATO

ACIL~CoA

CoA~SH

ATP -2,0 ATP

+8,0 ATP

TOTAL: 106 ATP

CATABOLISMO DE PROTEÍNAS

� Las proteínas son demasiado grandes para atravesar las membranas. Las proteasas hidrolizan las proteínas a péptidos.

PeptidasasProteínas Péptidos Aminoácidos

Proteasas

VISION GLOBAL CATABOLISMO DE AMINOÁCIDOS

AMINOÁCIDOS

CATABOLISMO DE PROTEÍNAS

� Los aa que sobrepasan las necesidades metabólicas para sintetizar proteínas y otras moléculas, no pueden almacenarse, como ocurre con los AG y azúcares.

� Por ello, se utilizan como combustible metabólico.

� El grupo amino se separa del aa. y el esqueleto carbonadoda lugar a intermediarios metabólitos importantes.

CH

COO-NH3+

R

+ EnzimaC=O

COO-

R

+ –NH2Enzima

La reacciLa reacciLa reacciLa reaccióóóón de n de n de n de aminotransferasasaminotransferasasaminotransferasasaminotransferasas ocurre en dos pasos:ocurre en dos pasos:ocurre en dos pasos:ocurre en dos pasos:1) 1) 1) 1) El grupo amino de un aminoEl grupo amino de un aminoEl grupo amino de un aminoEl grupo amino de un aminoáááácido es transferido a la enzima, produciendo el cido es transferido a la enzima, produciendo el cido es transferido a la enzima, produciendo el cido es transferido a la enzima, produciendo el correspondiente correspondiente correspondiente correspondiente αααα----cetocetocetocetoáááácidocidocidocido y la enzima y la enzima y la enzima y la enzima aminadaaminadaaminadaaminada....

Aminoácido + Enzima ––––> αααα-cetoácido + Enzima-�H2

CH

COO-NH3+

R

+ EnzimaC=O

COO-

R

+ –NH2Enzima

2) 2) 2) 2) El grupo amino es transferido al El grupo amino es transferido al El grupo amino es transferido al El grupo amino es transferido al αααα----cetoglutaratocetoglutaratocetoglutaratocetoglutarato formando el producto formando el producto formando el producto formando el producto aminoaminoaminoaminoáááácido (glutamato) y regenerando la enzima.cido (glutamato) y regenerando la enzima.cido (glutamato) y regenerando la enzima.cido (glutamato) y regenerando la enzima.

αααα----cetoglutarato + Enzima-�H2––––> Glutamato + Enzima

OCO -

C=O

CH2

COO-

CH2

++++ –NH2EnzimaCH

COO-NH3+

CH2

CH2

COO-

+ Enzima

TRANSAMINACIÓN

DESAMINACIÓN OXIDATIVA

αααα - CETOGLUTARATOGLUTAMATO

H2 O

GLUTAMATO DESHIDROGENASA

CH

CH2

CH2

COO-

COO-NH3+

NADH

NAD+NH4

+

C=O

CH2

CH2

COO-

COO-

� La mayoría de los grupos áminos se convierten en urea, mientras que los esqueletos se transforman en acetil CoA, acelacetil CoA, piruvato o en algún intermediario del Ciclo de Krebs.

CATABOLISMO DE AMINOÁCIDOS

UTILIZACIÓN DE AMINOÁCIDOS

NH4+2 e-

AlaninaAspartatoLeucina,etc

PiruvatoOxalacetatoαααα-Cetoisocaproato, etc

AMI�OÁCIDOS αααα-CETOÁCIDO

TRA�SAMI�ACIÓ�

αααα-CETOGLUTARATO GLUTAMATO

DESAMI�ACIÓ�OXIDATIVA

ALANINAGLICINA

CISTEINASERINA

TREONINATRIPTOFANO

PIRUVATO

ACETIL CoA

ISOLEUCINALEUCINA

TRIPTOFANO

ACETOACETIL CoA

LEUCINALISINA

FENILALANINATIROSINA

TRIPTOFANO

OXALACETATO

FUMARATO

SUCCINIL CoAαααα-CETO-

GLUTARATO

CITRATO

GLUTAMATOGLUTAMINAHISTIDINAPROLINA

ARGININA

FOSFOENOLPIRUVATO

GLUCOSA

ASPARRAGINAASPARTATO

TIROSINAFENILALANINA

ASPARTATO

ISOLEUCINAMETIONINA

VALINA

DESTINO DE LOS ESQUELETOS CARBONADOS DE LOS AMINOÁCIDOS

DEGRADACIÓN DE AMINOÁCIDOS

1

ALACYSGLYSER(THR)4TRP

PIRUVATO

2

GLUGLNPROHISARG

αααα-CETO-GLUTARATO

3

ASPASN

OXAL-ACETATO

4

METTREVAL

(ILE)6

SUCCINIL-CoA

5

(PHE)6(TYR)6

FUMARATO

(ILE)4(PHE)5(TYR)5(TRP)1

LEULYS

ACETIL-CoA

6

GLUCOGÉNICOS

PUEDEN DAR LUGAR A LA PRODUCCIÓN NETA DE

GLUCOSA. (AUNQUE SI ES NECESARIO TAMBIÉN PUEDEN PRODUCIR

CUERPOS CETÓNICOS)

GLUCOGÉNICOS Y CETOGÉNICOS

PARTE DE LA MOLECULA PUEDE DAR LUGAR A LA

PRODUCCION DE GLUCOSA, PERO OTRA PARTE SOLO

PUEDE PRODUCIR CUERPOS CETONICOS

CETOGÉNICOS

NO PUEDEN DAR GLUCOSA, SOLO CUERPOS

CETÓNICOS