1. D I P L O M A EN CIENCIAS DE LA ACTIVIDAD FISICA UNIVERSIDAD DE CHILE Prof. BQ Jorge Soto Labbé BIOQUÍMICA ENERGÉTICA 2010 Y PROTEÍNAS METABOLISMO DE LÍPIDOS Lipólisis: hidrólisis de triacilgliceroles y  -oxidación de ácidos grasos Biosíntesis y utilización de cuerpos cetónicos Biosíntesis de ácidos grasos y triacilgliceroles Biosíntesis del colesterol y su regulación Oxidación de aminoácidos Ciclo de la urea

2. Reserva Energética de Individuo de 70 Kg de Peso TIPO DE RESERVA ENERGÉTICA MASA (KGS) TIEMPO DE DURACIÓN DE LA RESERVA 2.- Glucógeno Hepático Muscular 1.- Triacilgliceroles Tejido adiposo ENERGÍA (CAL) 300 0.075 0.350 15 141.000 12 horas 12 semanas 3.- Proteínas (principalmente músculos) 6 24.000

3. Hígado Estómago Páncreas Vesícula biliar Tejido adiposo (Almacenamiento de TAG) Músculo Hígado Corazón CO 2 H 2 O ATP VLDL Quilomicrones Acidos grasos unidos a albúmina Digestión Absorción Almacenamiento Movilización Utilización

4. PQ-A (poco activa) PQ-A (activa) ATP ADP GTP GDP + ATP AMPc (C) (R) (R) LIPÓLISIS 1: HIDRÓLISIS DE TRIACILGLICEROLES TAG DAG AG MAG AG AG Glicerol H 2 O Pi fosfoproteína fosfatasa TAG LIPASA (poco activa) TAG LIPASA (activa) P GDP      GTP  AC

6. Carnitina Carnitina Espacio intermembrana Matriz mitocondrial CAT I CAT II LIPÓLISIS 2: BETA-OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS R C O S CoA SH CoA R C O Carnitina SH CoA R C O S CoA

7. H 3 C-(CH 2 ) 14 -COO - ( palmitato) H 3 C-(CH 2 ) 12 -CH 2 -CH 2 -CO-CoA ATP CoA AMP PPi H 3 C-(CH 2 ) 12 -CH 2 -CH 2 -CO-Carnitina H 3 C-(CH 2 ) 12 -CH 2 -CH 2 -CO-Carnitina H 3 C-(CH 2 ) 12 -CH 2 -CH 2 -CO-CoA H 3 C-(CH 2 ) 12 -CH=CH-CO-CoA H 3 C-(CH 2 ) 12 -CHOH-CH 2 -CO-CoA H 3 C-(CH 2 ) 12 -CO-CH 2 -CO-CoA H 3 C-(CH 2 ) 10 -CH 2 -CH 2 -CO-CoA CH 3 -CO-CoA (Etapa limitante) Nuevo ciclo Acil-CoA sintetasa Translocasa Carnitina aciltransferasa II Acil-CoA deshidrogenasa Enoil-CoA hidratasa  -hidroxiacil-CoA deshidrogenasa Tiolasa Carnitina aciltransferasa I Carnitina FADH 2 FAD H 2 O NADH NAD + CoA CoA 2CO 2 CICLO DE KREBS CoA -OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS b

8. CH 3 -(CH 2 ) n -CH 2 -CO-CoA CH 3 -CO-S-CoA CH 3 -CO-CH 2 -CO-S-CoA CH 3 -CO-CH 2 -COO - + CH 3 -CO-S-CoA CH 3 -CO-CH 3  -oxidación tiolasa HMG-CoA sintasa HMG-CoA liasa  -hidroxibutirato deshidrogenasa acetoacetato descarboxilasa + CH 3 -CO-S-CoA + CH 3 -CO-S-CoA acil-CoA acetil-CoA acetoacetil-CoA 3-hidroxi-3-metil-glutaril-CoA acetoacetato  -hidroxibutirato acetona CoA-SH CoA-SH H 2 O NADH NAD + CH 3 -CHOH-CH 2 -COO - BIOSÍNTESIS DE LOS CUERPOS CETÓNICOS CH 3 -CHOH-CH 2 -CO-S-CoA CH 2 -COO -

9. CONVERSIÓN DE LOS CUERPOS CETÓNICOS EN ACETIL-CoA  -hidroxibutirato deshidrogenasa extrahepáticos el acetil-CoA es oxidado en el ciclo de Krebs. El equilibrio entre  -hidroxibutirato y acetoacetato es controlado por la razón NADH/NAD + mitocondrial. Posteriormente en los tejidos a) Transformación de  -hidroxibutirato en acetoacetato  -hidroxibutirato + NAD + acetoacetato + NADH b) Activación del acetoacetato acetoacetato + succinil-CoA acetoacetil-CoA + succinato  -cetoacil CoA transferasa b) Conversión del acetoacetil-CoA en acetil-CoA acetoacetil-CoA + 2 CoA-SH 2 acetil-CoA tiolasa

11. REGULACIÓN DE LA BIOSÍNTESIS DE CUERPOS CETÓNICOS (CC) de transporte de grupos acetilo en forma soluble. La síntesis de CC ocurre en la mitocondria del hepatocito y Los CC son una fuente de rápida disposición de energía en tejidos extrahepáticos, debido a que constituyen un modo aumenta cuando baja la disponibilidad de glucosa y por lo tanto, la lipolisis en el tejido adiposo y el nivel de ácidos grasos plasmáticos están aumentados. Los precursores de los CC son el acetil-CoA y el acetoacetil-CoA

12. Piruvato NAD + + CoA Oxaloacetato Citrato Acetil-CoA Citrato sintasa NADH + CO 2 T T Acetil-CoA Carbohidratos dietarios Piruvato Glucólisis Citrato ATP + CoA + H 2 O ADP + Pi + oxaloacetato Citrato liasa CITOPLASMA MITOCONDRIA Obtención de acetil-CoA para la síntesis de ácidos grasos

13. HCO 3 - Biotina carboxilasa Proteína transportadora de Biotina (B7) Acetil-CoA Transcarboxilasa Acetil-CoA carboxilasa Malonil-CoA Acetil-CoA + HCO 3 - + ATP Malonil-CoA + ADP + Pi - O O C O C O - O C O - CH 2 O C S-CoA

14. carbohidratos de la dieta GLUCOLISIS piruvato citrato acetil-CoA citrato liasa ATP CoA acetil-CoA acetil-CoA carboxilasa ATP HCO 3 - malonil-CoA acetil-CoA-ACP transacetilasa Malonil-CoA-ACP transferasa  -ceto-ACP sintasa NADPH NADP +  -cetoacil-ACP reductasa  -hidroxiacil-ACP deshidratasa H 2 O Enoil-ACP reductasa NADP + NADPH CO 2 BIOSÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOS 2 acetil-CoA-ACP transacetilasa SH SH ACP CH 3 -CO-S SH CH 3 -CO-S - OOC-CH 2 -CO-S 1 2 3 H 3 C-CO-CH 2 -CO-S SH 4 H 3 C-CHOH-CH 2 -CO-S SH 5 H 3 C-CH=CH-CO-S SH H 3 C-CH 2 -CH 2 -CO-S SH 6 7 H 3 C-CH 2 -CH 2 -CO-S SH

15. EFECTO DE INSULINA Y GLUCAGÓN T CAT I CAT II carnitina acil-carnitina acil-CoA CoA acil-carnitina carnitina CoA acil-CoA MATRIZ MITOCONDRIAL ESPACIO INTERMEMBRANA OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS SOBRE LA BIOSÍNTESIS Y MEMBRANA INTERNA acetil-CoA + CO 2 + ATP acetil-CoA carboxilasa malonil-CoA ácido graso sintasa AG INSULINA GLUCAGÓN T +

16. HIPERGLICEMIA oxidación, regulando concertadamente ambos procesos. La insulina activa la acetil-CoA carboxilasa, estimulando la producción de malonil-CoA, inhibidor alostérico de la carnitina acil transferasa I (CAT I). aumenta la biosíntesis de ácidos grasos e inhibe su HIPOGLICEMIA El glucagón inhibe la acetil-CoA carboxilasa, disminuyendo la producción de malonil-CoA, lo que aumenta la  -oxidación. De esta forma, la insulina

17. GLUCOLISIS NADH NAD + ATP ADP Acil-CoA CoA CoA Acil-CoA H 2 O Pi Acil-CoA CoA Acil-CoA CoA glicerol quinasa glicerol-3P-deshidrogenasa 1-acilglicerol-3P-aciltransferasa glicerol-3P-aciltransferasa fosfatidato fosfohidrolasa Monoacilglicerol aciltransferasa diacilglicerol aciltransferasa BIOSÍNTESIS DE TRIACILGLICEROLES H 2 C-O- P H 2 C-OH HO-CH H 2 C-OH C=O H 2 C-O- P H 2 C-O-CO-R 1 HO-CH H 2 C-O- P H 2 C-O-CO-R 1 R 2 -CO-O-CH H 2 C-O- P H 2 C-O-CO-R 1 R 2 -CO-O-CH H 2 C-OH H 2 C-O-CO-R 1 R 2 -CO-O-CH H 2 C-O-CO-R 3 H 2 C-OH R 2 -CO-O-CH H 2 C-OH

18. REGULACIÓN DE LA LIPOGÉNESIS EN TEJIDO ADIPOSO glucosa sanguínea glucosa glucosa-6-P dihidroxiacetona-P piruvato acetil-CoA malonil-CoA ácidos grasos quilomicrones TAG (dieta) VLDL TAG (hígado) lipoproteína lipasa CoA acil-CoA glicerol-3-P TAG NADH NAD + Glicerol-P deshidrogenasa piruvato deshidrogenasa acetil-CoA carboxilasa GLUT- 4 + + + +

19. REGULACIÓN DE LA LIPOGÉNESIS EN EL HÍGADO glucógeno tejido adiposo, intestino delgado y glándula mamaria). Regulada por citrato y niveles de insulina y glucagón. La lipogénesis incluye la biosíntesis de ácidos grasos y su esterificación con glicerol-3-P para formar TAG (hígado, glucosa en exceso glucosa-6-P PEP piruvato acetil-CoA malonil-CoA palmitoil-CoA otros ácidos grasos ácido palmítico piruvato quinasa 1 1 piruvato deshidrogenasa 2 2 acetil-CoA carboxilasa 3 3 ácido graso sintasa 4 4

20. 2CH 3 -CO-SCoA CH 3 -CO-CH 2 -CO-SCoA + CH 3 -CO-SCoA 2NADPH 2NADP + CoA-SH 3ATP 3ADP + Pi Acetil CoA Acetoacetil CoA HMGCoA Colesterol Ester de Colesterol Escualeno Isopreno Mevalonato BIOSÍNTESIS DE COLESTEROL Tiolasa HMGCoA sintasa HMGCoA reductasa acil-CoA-colesterol acil transferasa CoA-SH CO 2 -OOC-CH 2 -COH-CH 2 -CO-SCoA CH 3 -OOC-CH 2 -COH-CH 2 - CH 2 -OH CH 3 CH 2 =C-CH 2 - CH 2 -O-PO 3 -P0 3 - CH 3 OH CH 3 -(CH 3 ) 7 -CH=CH-(CH 3 ) 7 -CO- O

21. SRE DNA Retículo endoplásmico liso NÚCLEO CITOSOL mRNA transcripción mRNA traducción HMG-CoA reductasa (activa) HMG-CoA reductasa (inactiva) H 2 O Pi fosfoproteína fosfatasa ATP ADP proteína quinasa AMP HMG-CoA Ácido mevalónico Colesterol ruptura proteolítica SREBP REGULACIÓN DE LA SÍNTESIS DE COLESTEROL A NIVEL HEPÁTICO COLESTEROL + SREBP P

22. PROTEINAS AMINOACIDOS NUCLEOTIDOS NH 4 + EXCRECION (UREA)  -CETOACIDOS INT. KREBS PIRUVATO GLUCOSA o CO 2 + H 2 O ACETIL-COA CUERPOS CETONICOS o CO 2 + H 2 O METABOLISMO GENERAL DE AMINOÁCIDOS

23. CLASIFICACIÓN METABÓLICA DE LOS AMINOÁCIDOS Aminoácidos Glucogénicos Cetogénicos Glucogénicos y cetogénicos No esenciales Esenciales Leucina Tirosina Fenilalanina Triptofano Lisina Histidina Metionina Treonina Valina Alanina Arginina Aspartato Cisteína Glutamato Glutamina Glicina Prolina Serina Asparragina Isoleucina

24. Alanina aminotransferasa Aspartato aminotransferasa (GPT) (GOT) GLUTAMATO PIRUVATO  -CETOGLUTARATO ALANINA GLUTAMATO  -CETOGLUTARATO ASPARTATO OXALOACETATO + + + + LA REACCIÓN DE TRANSAMINACIÓN + + aminoácido 1 aminoácido 2  -cetoácido 2  -cetoácido 1 aminotransferasa + H 3 N - CH - CH 2 - CH 2 - COO - COO - O= C - CH 2 - CH 2 - COO - COO - + H 3 N - C - CH 2 - COO - COO - O= C - CH 3 COO - + H 3 N - CH - CH 3 COO - + H 3 N - CH - CH 2 - CH 2 - COO - COO - O= C - CH 2 - CH 2 - COO - COO - O= C - CH 2 - COO - COO - H 3 N + – C – H COO - R 1 C = O COO - R 2 H 3 N + – C – H COO - R 2 C = O COO - R 1

25. PAPEL CENTRAL DEL GLUTAMATO EN EL METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS  -cetoglutarato aa 1 -NH 3 + aa 2 -NH 3 + aa 3 -NH 3 + aa 4 -NH 3 + proteínas glutamina NH 4 + urea (hígado)  -cetoglutarato C. Krebs nucleótidos riñón glutatión N-acetilglutamato GLUTAMATO

26. Deshidrogenasa glutámica + H 2 O + NAD(P) + NH 4 + + NAD(P)H GLUTAMATO  -CETOGLUTARATO REACCIÓN CATALIZADA POR LA DESHIDROGENASA GLUTÁMICA + H 3 N - CH - CH 2 - CH 2 - COO - COO - O= C - CH 2 - CH 2 - COO - COO -

27. ácido úrico amonio urea

28. Glutamina Aminoácidos  -cetoglutarato Glutamato  -cetoácidos Glutaminasa Alanina Piruvato NH 4 + G Origen de los grupos amino que ingresan al ciclo de la urea Gln Glu DH NH 4 + + TA

29. citrulina argininosuccinato arginina ornitina citrulina carbamoil-fosfato NH 4 + glutamato aspartato ornitina H 2 O UREA fumarato aspartato ATP AMP + PPi glutamato deshidrogenasa carbamoil-P sintetasa I ornitina transcarbamilasa argininosuccinato sintetasa argininosuccinato liasa arginasa Ciclo de la urea 1 HCO 3 - 2ATP 2ADP + Pi 1 2 3 4 5

30. Ciclo de la urea 2