Como estudiar una via metabolica

Curso de Química Biológica
Prof. Asociado a cargo Dr. Pablo Cetica
Guía de estudio
¿Cómo estudiar una vía metabólica?
Autores: Dra. Mariana Córdoba
Dr. Pablo Cetica
2013
¿COMO ESTUDIAR UNA VIA METABOLICA?
CONTENIDOS :
-Definición de vía metabólica.
-Clasificación de las vías metabólicas.
-Función biológica: Homeostasis.
OBJETIVOS :
Que el alumno :
-Identifique los puntos claves que definen a las vías metabólicas.
-Aprenda la función biológica de las diferentes vías metabólicas.
-Integre todas las vías para comprender la necesidad biológica de la homeostasis celular.
INTRODUCCION :
La Química Biológica es la ciencia que explica los procesos vitales a nivel molecular; un
importante tópico se dedica al estudio del metabolismo. Se entiende por metabolismo al
conjunto de reacciones químicas intracelulares cuya función es mantener la homeostasis en los
seres vivos. Este conjunto de reacciones no se da en forma desordenada o al azar sino
organizada en secuencias de reacciones, en las cuales el producto de una es el sustrato de la
siguiente, constituyendo lo que se conoce como vía metabólica.
Hemos confeccionado esta guía de estudios para ayudar al alumno a extractar los puntos
relevantes de una vía metabólica, par adquirir una idea íntegra de la importancia de la
regulación del metabolismo intracelular en el mantenimiento de la vida.
Generalmente los alumnos estudian en forma memorística esta secuencia de reacciones
sin llegar a comprender la esencia de una vía, tal vez se debe a la falta de claridad en los libros
de texto al respecto.
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DEFINICION :
Se entiende por vía metabólica a un conjunto de reacciones químicas sucesivas,
catalizadas por enzimas y ordenadas en una secuencia definida que llevan a la conversión de un
sustrato inicial a un determinado producto final.
Es importante destacar las diferencias entre metabolismo y digestión. Los procesos
metabólicos tienen ubicación intracelular, intervienen todos los tipos enzimáticos
(oxidoreductasas, liasas, hidrolasas, transferasas, isomerasas y ligasas), constituyendo vías
degradativas o de síntesis. Los procesos digestivos son extracelulares (en la luz del tracto
digestivo en animales superiores), sólo intervienen hidrolasas y son de tipo degradativos.
CLASIFICACION DE LAS VIAS METABOLICAS :
1) Según el ordenamiento de las reacciones químicas que la componen :
a) Lineal :
Si
A
B
C
D
Pf
Un sustrato inicial (Si), bajo la acción de una enzima específica se convierte en un
producto A, que sirve como sustrato a otra enzima que cataliza la reacción siguiente y así
sucesivamente hasta llegar al producto final (Pf). Ej.: glucólisis.
b) Ramificada :
Si
A
B
C
D
Pf1
Y
Z
Pf2
Son vías más complejas que incluyen puntos de ramificación. El producto B puede
seguir dos vías alternativas para dar dos productos finales (Pf1 y Pf2). Ej.: vía de las pentosas.
.
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c) Cíclica :
C
Si
B
Pf
D
A
E
H
F
G
En algunos casos las transformaciones moleculares ocurren en forma cíclica en las
células. Un ciclo comprende un conjunto de reacciones químicas sucesivas con la particularidad
de regenerar al final del proceso la misma sustancia que inició la vía. Ej.: ciclo de Krebs.
2) Según su función biológica :
a) Catabólica o degradativa:
Estas vías utilizan sustratos iniciales semireducidos de alto peso molecular para dar
productos finales semioxidados de menor peso molecular que suelen ser metabolitos
intermediarios de otras vías metabólicas. Su principal función es la producción de energía para
la célula (ATP) . Para su funcionamiento requieren coenzimas oxidadas y ADP. Ej.: glucólisis.
b) Anabólica o de síntesis:
Estas vías utilizan sustratos iniciales semioxidados de bajo peso molecular para dar
productos finales semireducidos de mayor peso molecular, que pueden ser metabolitos
intermediarios de otras vías metabólicas. Su principal función es la de producir compuestos
necesarios para la propia célula o el organismo. Para su funcionamiento requieren coenzimas
reducidas y energía (ATP). Ej.: gluconeogénesis.
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ESQUEMA GENERAL DEL FUNCIONAMIENTO DE LAS VIAS
METABOLICAS CATABOLICAS Y ANABOLICAS
Molécula grande
semireducida
Disparador
celular
NAD, NADP, FAD
ADP
Disparador
celular
NADH, NADPH, FADH2
ANABOLISMO
ATP
CATABOLISMO
Molécula pequeña
semioxidada
HOMEOSTASIS CELULAR
PUNTOS CLAVES PARA EL ESTUDIO DE UNA VIA METABOLICA
1) Clasificar la vía metabólica según el ordenamiento de sus reacciones químicas y su función
biológica.
2) Identificar el o los sustratos que inician la vía metabólica y sus diversos orígenes.
3) Identificar el o los productos finales de la vía metabólica y sus diversos destinos.
4) Determinar el objetivo biológico de la vía metabólica.
5) Ubicación celular de la vía metabólica.
6) Tejidos en los que se produce la vía metabólica.
7) Enzimas reguladoras de la vía metabólica y su tipo de regulación.
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Como ejemplo seleccionamos dos vías metabólicas opuestas, una catabólica y otra
anabólica para desglosar estos puntos claves :
- GLUCOLISIS :
La glucolisis es una vía metabólica catabólica lineal (1). La glucosa proveniente de la
circulación sanguínea o de la degradación del glucógeno (2) es transformada en piruvato, el cual
derivará a la formación de lactato, aminoácidos o se oxida totalmente hasta CO2 + H2O (3). El
objetivo de la vía es producir energía (2 ATP por molécula de glucosa) y metabolitos
intermedios de otras vías metabólicas (4). Se produce en el citosol (5) de todas las células del
organismo (6). Las enzimas reguladoras de la vía son la hexoquinasa (alostérica),
fosfofructoquinasa I (alostérica) y la piruvato quinasa (alostérica en todos los tejidos y además
por modificación covalente sólo en hígado) (7). Figura 1.
- GLUCONEOGENESIS :
La gluconeogénesis es una vía metabólica anabólica lineal (1). El piruvato proveniente
del lactato y aminoácidos glucogénicos, al igual que otros precursores no glucídicos (ej.
glicerol) (2) son transformados en glucosa que pasará a la circulación sanguínea (3). El objetivo
de la vía es producir glucosa para mantener el nivel de glucemia constante (4). Las primeras
reacciones se producen en la mitocondria, el resto en el citosol y la última en el retículo
endoplasmático (glucosa-6-fosfatasa) (5) del hepatocito principalmente y también en el riñón e
intestino (6). Las enzimas reguladoras de la vía son la glucosa-6-fosfatasa (dependiente de alta
concentración de glucosa-6-fosfato), fructosa-1-6-bisfosfatasa (alostérica) y piruvato carboxilasa
(alostérica) (7). Figura 2.
A continuación se muestra como podemos hacer nuestros propios esquemas resumidos,
identificando los puntos claves antes mencionados :
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Figura 1 : GLUCOLISIS
Sangre
Glucosa sanguínea
Glucógeno
Glucosa
ADP
NAD+
ATP
NADH + H+
Citosol
Todos los tejidos
Aminoácidos
Piruvato
Oxidación total
(CO2 + H2O)
6
Lactato
Figura 2 : GLUCONEOGENESIS
Sangre
Glucosa sanguínea
Glucosa
Retículo
endoplasmático
NAD+
ADP
NADH + H+
ATP
Citosol
Hígado
Riñón
Intestino
Mitocondria
Piruvato
Glicerol
Aminoácidos
glucogénicos
7
Lactato
Para facilitar el estudio de la vías metabólicas se confeccionó el siguiente cuadro para
completar a medida que se traten los distintos temas :
VIAS
METABOLICAS
CLASIFICACION
SUSTRATOS INICIALES
GLUCOLISIS
GLUCONEOGENESIS
VIA DE LAS PENTOSAS
GLUCOGENOLISIS
GLUCOGENOGENESIS
CICLO DE KREBS
CADENA RESPIRATORIA
β-OXIDACIÓN DE AG
DEGRADACION DE TAG
SINTESIS DE AG
SINTESIS DE TAG
SINTESIS DE PL
SINTESIS DE
COLESTEROL
TRANSAMINACIONES
DESAMINACION
OXIDATIVA
CICLO DE LA UREA
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PRODUCTOS FINALES
OBJETIVO
UBICACIÓN CELULAR
TEJIDOS
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ENZIMAS REGULADORAS
BIBLIOGRAFIA
1. Blanco A., “Química Biológica” Ed. El Ateneo (2006).
2. Clarenburg R., “Physiological Chemistry of Domestic Animals” Ed. Mosby Year Book
(1992).
3. Lehninger A., “Principios de Bioquímica”. Ed Omega (2006).
4. Murray R., Granner D., Mayes P., Rodwell V., ”Bioquímica de Harper”. Ed. El Manual
Moderno (2004).
5. Mathews C., Van Holde K., Ahern K., ”Bioquímica” Ed. Pearson Educación (2003).
6. Stryer L., Berg J., Tymoczko J., “Bioquímica”. Ed Reverté (2008).
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