Oxidación de Acidos Grasos Se da en condiciones de AYUNO (en la mitocondria). Intermediarios producidos: NADH y FADH2 (se van a la cadena respiratoria). Se produce también Acetil CoA (se mete al ciclo de Krebs). Beta Oxidación - Es la degradación de los ácidos grasos mitocondria - Lo primero que se debe hacer es la activación del acido graso a Acil CoA graso (por la Acil CoA Sintetasa) se da en la membrana mitocondrial externa. - El grupo acilo esta en la membrana externa, y tendrá que llegar atravesar la membrana mitocondrial interna, para poder unirse al CoA. El transporte se da gracias a la CARNITINA (12 – 18 carbonos). *Los ácidos grasos cortos NO necesitan de CARNITINA, ya que estos pueden atravesar la membrana interna DIRECTAMENTE y ser activados con el CoA en la matriz. Enzimas 1. Carnitina Acil Transferasa (CAT 1): mete el grupo acilo en la Carnitina (forma el Acil graso), la enzima esta en el lado externo de la membrana mit. interna. 2. Carnitina Acil Transferasa (CAT 2): mete el Acil graso en el CoA, esta en el lado interno de la membrana mitocondrial Interna. Regulación de las Enzimas -La regulación de la beta oxidación depende de la disponibilidad de sustratos y cofactores: ACTIVA LA CAT 1 -Glucagón (estado de ayuno) -Glúcidos disminuidos -Malonil CoA Disminuido -AMPc, adrenalina. -Estado Fosforilado INACTIVA LA CAT1 -Insulina (estado absortivo) -Glúcidos aumentados -Malonil CoA Aumentado (acetil coa carboxilasa) -Estado Desfosforilado Pasos de la Beta Oxidación Oxidación Hidratación Oxidación Acil Coa deshidrogenasa produce enoil CoA + FADH2 Produce un hidroxi Acil CoA Tiolasa forma un β-cetoacido Otras Oxidaciones 1. α Alfa Oxidación: se hidroxila el carbono alfa, se usa NADH Se da en el hígado y el cerebro Enzima: oxidasa de función mixta Se forman alfa hidroxiácidos (cerebrosidos) 2. ω Omega Oxidación: se hidroxila el carbono metilo, se usa NADPH. Produce un acido di-carboxílico. Enzima: oxidasa de función mixta. 3. β- Oxidación en los peroxisomas (o Peroxisomal): es casi igual a la beta oxidación, solo que los sustratos van a ser ácidos grasos de cadena MUY larga (más de 20 carbonos). Es INSENSIBLE al cianuro. El peróxido de hidrogeno (H2O2) producido, se elimina con la Catalasa. Cuerpos Cetonicos Los cuerpos cetonicos son: aceto-acetato e hidroxi-butirato. Se forman a partir de acetil CoA (en el hígado y riñón). El HMG CoA va ser un intermediario crear aceto acetato. Triglicéridos (con la lipasa sensible a hormonas) se convierten en ácidos grasos (hacen beta oxidación) produce 2 Acetil Coa produce Aceto Acetil CoA produce HMG CoA produce ACETO ACETATO produce ACETONA y HIDROXIBUTIRATO. Estos 2 tipos de cuerpos cetonicos van a servir como fuente de energía para el musculo cardiaco, esquelético y el CEREBRO. En un estado de escasez de glucosa (Inanición o ayuno prolongado), o cuando hay deficiencia de insulina. Correlaciones Clínicas β-Oxidación 1. Aumento de β-Oxidación Peroxisomal: produce una Hipolipidemia. 2. Déficit de Acil-CoA Deshidrogenasa: causa una hipoglucemia hipocetotica (menos glucosa y menos cuerpos cetonicos), y una aciduria (mucha urea). Hay reducción de la gluco-neogenesis y se va utilizar mucho la ω-Oxidación 3. Enfermedad de Refsum: se altera la alfa oxidación, generando la acumulación de acido fitanico. 4. Cetoacidosis diabética: se da por el déficit de insulina, y exceso de glucagón. Hay hiperglicemia, cetonemia excesiva (aumento del hidroxi-butirato y el aceto acetato), poliuria, bicarbonato bajo. Conceptos 1. En ayuno prolongado se producen los cuerpos cetonicos 2. β-Oxidación del palmitil CoA (16 carbonos): produce 8 acetil CoA, 7 FADH2, 7 NADH. Acetil CoA: se van al ciclo de Krebs y producen 80 ATPs (8 x 10) FADH2: se va a la cadena respiratoria, produce 1,5 ATPS (cada FADH2) NADH: se va a la cadena respiratoria, produce 2,5 ATPS (cada NADH) *TOTAL: serian 108 ATP, (pero hay que restarle 2) entonces se producen 106 ATP. 3. LIPASA SENSIBLE A HORMONAS: es la enzima que hidroliza los ácidos grasos que están en los depósitos (tejido adiposo) la activa el AMPc, glucagón, adrenalina. 4. Ni la lipolisis sola, ni la beta oxidación generan ATP necesitan estar siempre conectadas con Krebs y cadena respiratoria. 5. El alcohol (mucho NADH): inhibe la gluconeogenesis. 6. Activación de ácidos grasos: se hace en síntesis y en degradación de Acidos grasos. 7. β-oxidación de ácidos grasos insaturados: requiere de otras enzimas enoil CoA isomerasa. 8. Hígado: es el órgano que mas cuerpos cetonicos produce, debido a que es el que mas cantidad de HMG CoA Sintetasa tiene. Metabolismo del Nitrógeno: Amino-Acidos La mayor parte de aa se obtiene de la dieta balance de nitrógeno en una persona: Balance en equilibrio: la cantidad de nitrógeno ingerida es igual a la excretada. Balance Negativo: la cantidad ingerida es MENOR que la excretada. (- PESO) Balance Positivo: la cantidad ingerida es MAYOR que la excretada. (+ PESO) Síntesis de Amino ácidos Los aa (no esenciales) se sintetizan a partir de α-cetoacidos, mediante una TRANSAMINACION (con la Amino-transferasa) Ejemplo: el grupo amino de la Alanina es transferido un α-cetoglutarato, para formar GLUTAMATO. Luego se hace una DESAMINACION OXIDATIVA (con la enzima Glutamato desh. y las 2 aminoácido oxidasas) Enzimas 1. L - Glutamato Deshidrogenasa (reversible): va pegar el amoniaco en el glutamato (Rxn directa: usa NADH o NADPH) o va liberar el amoniaco del glutamato (Rxn indirecta: usa NAD o NADP). *La glucógeno deshidrogenasa directa produce: NAD(P) + Glutamato. *La glucógeno deshidrogenasa indirecta produce: NAD(P)H + α-cetoglutarato (esqueleto o cadena carbonada) + amoniaco. El Amoniaco liberado de los aa se va convertir en UREA. Fuentes de AMONIACO: el hígado y el metabolismo bacteriano (intestino). Transporte del amoniaco por la sangre: esta dado por la GLUTAMINA, ya que el amoniaco libre es toxico. La glutamina va servir para “recoger” el amoniaco que no a sido convertido en urea (amoniaco libre) y eliminarlo. 2. Glutamina Sintetasa (irreversible): va producir la glutamina, con sus sustratos: amoniaco y glutamato (se usa ATP). 3. Glutaminasa: elimina el grupo amida (se activa en estado fosforilado). 4. L - Aminoácido Oxidasa: elimina grupos amino, usa FMN y produce H2O2 produce α-cetoacido + agua + amoniaco. 5. D - Aminoácido Oxidasa: elimina grupos amino, usa FAD se va usar en procesos de Detoxificación. Regulación de la Glutamato Deshidrogenasa Esta regulada por Nucleótidos Purinicos (alosteria) ATP y GTP: activan la síntesis de glutamato. ADP y GDP: activan la degradación de glutamato. Transporte Del Nitrógeno (aa) Los aa son transportados desde el musculo, después de la proteólisis, hacia: o Riñón: va producir amoniaco (a partir de la glutamina) o Hígado: va producir Urea (a partir de amoniaco) Y los esqueletos carbonados se van para Krebs (para producir energía) o son usados para la gluco-neogénesis. Los a.a. liberados por el musculo más importantes para producir energía, son los de cadena RAMIFICADA (valina, leucina). Ciclo de la Urea (ureogenesis) La urea es el principal mecanismo de excreción del nitrógeno, en el cuerpo. Esta formada por nitrógenos, los cuales vienen de aspartato y amoniaco. El ciclo empieza y termina en la ORNITINA (se da en el hígado) Se necesitan 4 ATP (por cada urea formada y excretada), poreso va ser mejor incorporar amoniaco en los aa y no excretarlo (es mas “caro” excretarlo). 1. Amoniaco + Bicarbonato produce Carbamil Fosfato (Carbamil Fosfato Deshidrogenasa o CPS1, esta enzima no hace parte del CICLO DE LA UREA, pero es necesaria para la síntesis de la urea)……...….Gasta 2 ATP 2. Carbamil Fosfato + Ornitina Citrulina (Ornitina Transcarbamilasa) 3. Aspartato + Citrulina Argino-Succinato (Argino-s. Sintetasa)………..Gasta 2 ATP 4. Argino-Succinato se divide en Fumarato y Arginina (Argino-s. liasa) 5. ARGININA: se hidroliza y produce UREA + ORNITINA (Arginasa) 6. La urea es transportada al riñón y excretada por la orina. 7. FUMARATO: se va a acoplar con ciclo de Krebs, para producir energía. *Estas enzimas se activan por la disponibilidad de sustrato y NO por hormonas: Aumento de amoniaco o aminoácidos en el hígado Dieta alta en proteínas (estado absortivo) (Formula: 0,8g x Kg) Inanición (estado de ayuno) *CPS 1 (mitocondrial): es activada con N-acetil glutamato. Este compuesto se produce por acetil CoA + glutamato (enzima N-acetil glutamato Sintetasa la cual es activada con ARGININA) *CPS 2 (citosolica): es otra enzima diferente, que sintetiza Pirimidinas. No es activada por N-Acetil glutamato. Conceptos 1. Nitrógeno Atmosférico (NH2): debe ser reducido a NH3, para poder entrar nuestro cuerpo. 2. Balance nitrogenado positivo: se da en los niños (durante el crecimiento), en el embarazo, y cuando hay realimentación (después de la INANICION). Proteínas: 0.8g x KG de peso esto va determinar el balance nitrogenado. Balance Nitrogenado = N2 retenido (nitrógeno absorbido – nitrógeno excretado por orina y sudor) / N2 Absorbido (nitrógeno ingerido – nitrógeno excretado por heces) 3. α-cetoacidos: pueden ser Piruvato, oxaloacetato o α-cetoglutarato (estas serán las cadenas hidrocarbonadas, que se producen en la degradación de aa) la trasaminacion de los aa se puede hacer con cualquiera de estos 3 compuestos. 4. Células peri-portales: tienen glutaminasa y enzimas de la ureogenesis. Células perivenosas: tienen glutamina Sintetasa 5. AMIDA o AMINA: es amoniaco. AMINO: grupo NH3. 6. Proteólisis: estimulada por glucagón, ayuno, AMP, adrenalina, CORTISOL (principalmente), ADP y GDP. 7. Ornitina: es como el oxaloacetato del ciclo de Krebs, solo que en la síntesis de urea. La diferencia es que los carbonos de la Ornitina inicial, van a ser IGUALES, a los de la Ornitina regenerada al final. 8. Ureogenesis: se va dar tanto en ayuno como en absorción. 9. Conjugación de sales biliares: la hacen los aa, glicina y taurina (cisteína) 10. Glicina: produce el grupo hemo (para la hemoglobina) 11. Tejido sin alanina: va producir alanina a partir de la glucolisis genera PIRUVATO, este se va Transaminar al α-cetoglutarato, para formar glutamato. 12. Desaminacion NO oxidativa (enzima: amoniaco Liasa): solo se va dar en cisteína, serina, homoserina y treonina. Van a producir inmino-acidos. 13. Piridoxal fosfato (vitamina B6): va ser el cofactor de las amino-transferasas (en la trasaminacion) y de la DESAMINACION NO OXIDATIVA. - Mientras que en la DESAMINACION OXIDATIVA se usan cofactores de oxidoreducción FMN, FAD, NADP, NAD. Correlaciones Clínicas Amino ácidos 1. Deficiencia de un aa esencial: va provocar un balance de nitrógeno NEGATIVO. Este balance se puede presentar también mucho en la vejez. 2. HIPER AMONEMIA: se da cuando se afecta las enzimas de la ureogenesis: Es muy toxica (puede ser mortal), porque se puede meter al cerebro. Hay menos proteínas, y mas glutamina Hay reducción de ATP: ya que el a-cetoglutarato estará en forma de glutamato, y el α-cetoglutarato es un intermediario muy importante para el Ciclo de Krebs. Para curar esta enfermedad, se usa el Acido benzoico y acido fenil-acetico. 3. Deficiencia de CPS 1 y N-acetil glutamato Sintetasa (es la más LETAL): provoca una Hiper-amonemia, y causa retraso mental hay que suministrar Arginina. 4. Deficiencia de Ornitina trans-carbamilasa: provoca una hiper-amonemia, y causa retraso mental y la muerte, hay un aumento del ACIDO OROTICO. 5. Deficiencia de Arginino-succinato Sintetasa y Liasa: produce una Citrulinemia (exceso de Citrulina), la cual va ser expulsada por la orina hay que suministrar arginina (para que produzca creatina). 6. Deficiencia de Arginasa: afecta al sistema nervioso central, hay acumulación y excreción de arginina (se excreta un poco de urea, ya que hay otro tipo de arginina en el riñón) *En una acidosis: DISMINUYE LA UREOGENESIS EN EL HIGADO la glutamina del hígado se va ir para el riñón, para poder conservar bicarbonato (ya que la formación de urea, requiere bicarbonato) La acidosis inhibe la glutaminasa hepática y activa la glutaminasa renal Aumenta el Cloruro de Amonio (el Cloruro de amonio es la forma en la que el riñón excreta el amoniaco) 1era FUENTE DE NITROGENO EN EL CICLO DE LA UREA: ASPARTATO 2nda FUENTE DE NITROGENO EN EL CICLO DE LA UREA: AMONIACO