Músculo Esquelético
Organización estructural del músculo esquelético
El músculo estriado se compone de células cilíndricas llamadas fibras musculares. Cada fibra muscular se encuentra envuelta por una membrana celular que se denomina sarcolema. El citoplasma de las fibras musculares o sarcoplasma contiene haces de miofilamentos que se agrupan en miofibrillas. Cada miofibrilla se compone de unas 20.000 unidades que se repiten llamadas sarcómeros. Cada sarcómero se compone a su vez de estructuras formadas por la agrupación paralela de filamentos gruesos y filamentos finos que presentan algunas interdigitaciones.
El nervio que llega al músculo (a cada uno de los fascículos) inerva mediante filetes nerviosos a todas las fibras que componen un fascículo. Cada filete nervioso en la fibra desemboca en una estructura denominada placa motora que hace que se despolaricen todas las fibras. El neurotransmisor en la placa motora es la acetilcolina.
Cambios en el sarcómero durante la contracción
Durante la contracción muscular no se acortan ni los filamentos finos ni los gruesos. Los filamentos se deslizan unos sobre otros.
Componentes proteicos de las células musculares
Filamentos finos:
- Actina: Constituyen el eje central de los filamentos finos. Son polímeros de moléculas globulares de actina reunidas en 2 hebras enrolladas entre sí en una hélice.
- Tropomiosina: Dímero cuyas subunidades idénticas tienen forma de bastones alargados y se enrollan entre sí. La superposición cabeza-cola de los dímeros de tropomiosina conduce a la formación de una hebra helicoidal.
- Troponina: Trímero formado por tres subunidades polipeptídicas. Se une en un lugar específico a cada dímero de tropomiosina.
Filamentos gruesos:
- Miosina: Los filamentos gruesos están formados por varios centenares de moléculas de miosina. Cada molécula es un oligómero con un par de cadenas pesadas idénticas y dos pares de cadenas ligeras distintas. Se piensa que la flexibilidad de las dos regiones (Pivote y Bisagra) es lo que permite a la cabeza de miosina interaccionar con el filamento de actina. Se asocian cola-cola orientándose con sus cabezas hacia el extremo más cercano del filamento, dejando una zona desprovista de cabezas en el centro del filamento. La miosina puede unirse a polímeros de actina y así conectar los filamentos gruesos y los filamentos finos. Tiene actividad ATPasa, es decir, que produce la energía necesaria para la contracción muscular.
Interacción filamento grueso-filamento fino por el Ca++ y producción de fuerza
La hidrólisis del ATP provoca un cambio conformacional en las cabezas de miosina. La miosina purificada es una ATPasa que hidroliza 2 moléculas de ATP por minuto.
ATP ADP + Pi
Mg++
Cuando la miosina se une al esqueleto de actina de un filamento fino la velocidad de hidrólisis del ATP aumenta 200 veces. La actina estimula la liberación del ADP y del Pi del centro activo de la miosina.
Cuando el ADP y el Pi son liberados de las cabezas se produce un cambio conformacional de dichas cabezas que altera su orientación respecto a la actina. Este cambio proporciona la fuerza mecánica o empuje energético necesario para que se produzca la contracción muscular.
Acoplamiento de la excitación-contracción-relajación
La unión de las cabezas de miosina al esqueleto de actina marca el comienzo de la contracción muscular. Se inicia por la liberación de calcio de las cisternas terminales del retículo sarcoplásmico.
La troponina y la tropomiosina median los efectos del Ca++ en la contracción muscular
Funciones de la troponina
La TnT une la molécula de troponina a la de tropomiosina. La TnI liga la TnC al filamento de actina. La TnC es una proteína capaz de unir calcio que provoca un cambio conformacional en el complejo troponina-tropomiosina.
Cuando el Ca++ se une a la TnC el complejo troponina-tropomiosina se hunde, intercalándose entre las dos hebras del filamento de actina. Este movimiento estimula la actividad ATPasa de la miosina, bien:
Facilitando el acceso de las cabezas de miosina a los sitios de unión del filamento de actina, o bien aumentando la velocidad de una etapa cinética, quizás la liberación del Pi en el ciclo de la hidrólisis del ATP → Contracción muscular.
Fuentes de energía para la contracción muscular
El músculo esquelético de los mamíferos posee suficiente ATP como para mantener la contracción muscular durante 1-4 segundos.
Tipos de contracción del músculo esquelético
- Isotónica: el músculo se contrae, se acorta a su velocidad máxima y mantiene una tensión constante.
- Isométrica: el músculo se contrae pero no lo hace totalmente. Mantiene una longitud constante pero no se acorta y registra pequeñas variaciones en su tensión, esto es lo que se denomina tono muscular (en su mínimo grado).
Un músculo puede acortarse isotónicamente levantando cargas cada vez mayores.
Si en un momento la carga que debe levantar es demasiado grande, superior a la máxima fuerza que él puede realizar, desarrollará fuerza pero no la suficiente como para poder levantar la carga, realizará entonces una contracción isométrica.
Tipos de fibras musculares
En los humanos las células musculares esqueléticas se han especializado en dos tipos principales:
- Fibras rápidas: velocidades de trabajo elevadas (potencia)
- Fibras lentas: contracciones de larga duración
La diferencia viene determinada por la expresión de una isoenzima de la miosina lenta o rápida (actividad ATPasa moderada o elevada).
Las fibras lentas tienen velocidades de acortamiento y potencia moderadas, consumen ATP de forma moderada, tiene abundante suministro sanguíneo, poseen muchas mitocondrias, su diámetro es moderado, se denominan «fibras rojas» y proporcionan gran resistencia.
Las fibras rápidas, la gran velocidad de consumo de ATP de las fibras rápidas sólo se puede cubrir mediante glucólisis, presentan un retículo sarcoplásmico más desarrollado, de tal forma que pueden realizar contracciones rápidas, seguidas de relajaciones también rápidas, poseen un diámetro mayor, se denominan «fibras blancas» y se fatigan rápidamente cuando se agota el glucógeno.
Membrana Celular. La Célula Muscular.
La célula muscular, al igual que la nerviosa, es una célula excitable, es decir, es capaz de autogenerar impulsos en sus membranas.
En estas células el potencial de membrana es más alto que el normal (-85 mv) y se le denomina potencial de reposo. En caso de que este potencial cambie, se producirán una serie de cambios en la membrana.
Cuando entra mucha más cantidad de Na+ en un punto determinado de la membrana, éste alcanza hasta unos +30 mv y se dice que dicho punto de la membrana se ha despolarizado. Si el estímulo se mantiene, va a ocurrir que en otros puntos de la membrana aumenta la permeabilidad para el Na+ y si esto ocurre en toda la membrana, decimos que ésta se ha despolarizado.
Cuando esto sucede y la membrana se despolariza entera, decimos que se ha producido un potencial de acción.
Todas las células excitables tienen un umbral de excitación, que es la intensidad mínima que ha de provocar un estímulo para que ocurra el potencial de acción.
Una vez que la membrana se ha despolarizado es capaz de volver a su potencial de reposo. Así, en el mismo punto donde se inició la despolarización se va a producir ahora la apertura de unos canales rápidos, pero ahora para el K+, lo que hace que en ese punto se cambie la polaridad (y vuelva a como estaba). Si este proceso se mantiene y se extiende a toda la membrana, decimos que ésta se repolariza.
Para restablecer la distribución de Na+ y K+ como al principio entra en funcionamiento la bomba de sodio-potasio.
Períodos refractarios (absoluto y relativo)
Cuando llega un potencial de acción a la membrana determina la aparición o formación de un potencial de acción en ella. La llegada de varios potenciales de acción generaría entonces varios potenciales de acción en la membrana celular.
En caso de que el segundo potencial llegue casi inmediatamente después del primero, no se podrá generar un segundo potencial de acción ya que los canales para el sodio estarán inactivados. A este período se le denomina período refractario absoluto y coincide con la fase ascendente con el primer tercio de la fase descendente del potencial de acción.
En caso de que el segundo potencial llegue durante el resto de la fase descendente (en la que se van abriendo los canales de Na+) podrá originar un segundo potencial de acción si el estímulo es supramáximo. A esta etapa del potencial de acción se le denomina potencial refractario relativo.
Músculo Liso
Es el músculo de los órganos internos: sistema vascular, las vías aéreas, el tracto gastrointestinal y el sistema urogenital.
Constan de capas que contienen células fusiformes con un solo núcleo, muy pequeñas y cohesionadas por uniones específicas.
En algunos tejidos las células musculares lisas están distribuidas en una sola capa, denominada mioepitelio (alvéolos de la glándula mamaria y algunos pequeños vasos sanguíneos). Las células mioepiteliales tienen propiedades fisiológicas similares a las de las otras células musculares lisas.
Contienen actina y miosina
Filamentos intermedios citoesqueléticos que contribuyen a la transmisión de la fuerza generada durante la contracción a las células musculares lisas vecinas y al tejido conectivo.
El músculo liso no contiene línea Z, su contrapartida funcional son los cuerpos densos que están distribuidos por el citoplasma y que sirven de unión para los filamentos finos e intermedios.
Los filamentos de las proteínas contráctiles están unidos a la membrana plasmática en los complejos de acoplamiento entre células vecinas.
El músculo liso está inervado por fibras del sistema nervioso autónomo (SNA)
Las terminaciones nerviosas se asocian a:
- Fibras individuales (músculos piloerectores de los cabellos)
- Pequeños haces dentro de la masa del músculo (aparato digestivo)
El neurotransmisor es liberado en el espacio que rodea a las fibras musculares y no en una región sináptica claramente definida.
En muchos tejidos, en especial los de las vísceras, las células individuales forman agrupaciones que se extienden en tres dimensiones y están conectadas por «gap junctions», de modo que todo el músculo se comporta como un sincitio funcional.
En este tipo de músculo, la actividad que se origina en una parte se propaga al resto. Esto se conoce como «músculo liso de una sola unidad o unitario».
Este músculo se caracteriza por contracciones miógenas espontáneas que se originan en áreas marcapasos específicas (útero, vejiga, intestino…)
Su actividad está potentemente influida por hormonas así como por los nervios autónomos.
Algunos músculos lisos no se contraen espontáneamente y en condiciones normales son activados por nervios motores: músculo liso del iris, piloerectores de la piel y vasos sanguíneos más gruesos.
Estos músculos lisos están organizados en unidades motoras similares a las del músculo esquelético, pero con unidades motoras más difusas. Es el denominado músculo liso del tipo multiunitario.
Músculo Cardíaco
Las células del músculo cardíaco son estriadas y sus filamentos finos poseen un sistema regulatorio basado en la troponina.
Las isoenzimas de la miosina son diferentes a las del músculo estriado.
Las propiedades metabólicas y contráctiles comparables a las del músculo esquelético y el ATP se obtiene mediante fosforilación oxidativa.
Al igual que las células musculares lisas, las células musculares cardíacas son pequeñas, con un único núcleo central y están conectadas unas con otras mediante uniones especializadas que consiguen un acoplamiento eléctrico y mecánico.
El músculo cardíaco tiene un ritmo intrínseco.
La frecuencia cardíaca está regulada por las células marcapasos en el nódulo sinusal.
En las aurículas y los ventrículos, el ascenso rápido del potencial de acción se debe al rápido aumento de la permeabilidad de la membrana al sodio, mientras que la prolongada fase de meseta se mantiene por la entrada de calcio.
El potencial de acción es siempre de larga duración 150-300 ms. La respuesta contráctil se superpone en buena parte al potencial de acción por ello no puede ser reexcitado y esto impide que experimente contracciones tetánicas.
La respuesta contráctil del músculo cardíaco está desencadenada por un aumento de calcio libre intracelular.
El movimiento relativo de los filamentos de actina y de miosina produce un acortamiento a través de un mecanismo similar al observado en el músculo esquelético.
La duración prolongada de la contracción se mantiene por la entrada constante de calcio durante la meseta del potencial de acción.
La fuerza de contracción está determinada en el músculo cardíaco por dos factores:
- La longitud inicial de las fibras cardíacas (Ley de Frank-Starling)
- El efecto inotrópico por el cual las fibras pueden desarrollar una mayor fuerza, aunque la longitud inicial sea la misma
- Adrenalina circulante
- Estimulación de los nervios simpáticos
Ecuación de Henderson-Hasselbach
Ecuación de Henderson-Hasselbach, mediante esta ecuación calculamos la zona de pH para la cual un determinado amortiguador resulta eficaz.
Para su determinación partimos de la ionización de un ácido.
Ac H → Ac– + H+
Conclusiones
El pH de un amortiguador va a depender de la naturaleza del ácido que lo constituye a través de su pK
De la proporción de la sal y del ácido. La eficacia de un amortiguador será mayor cuanto más se aproxime su pH al valor del pK del ácido que lo forme. Y más eficaz cuanto más se acerque si no es igual.
Ciclo de Krebs. Cadena Respiratoria. Fosforilación Oxidativa.
El Ciclo de Krebs
El ciclo de Krebs (también llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos) es una ruta metabólica, es decir, una sucesión de reacciones químicas, que forma parte de la respiración celular en todas las células aeróbicas. En células eucariotas en la mitocondria. En las procariotas, el ciclo de Krebs se realiza en el citoplasma, específicamente el citosol.
En organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es parte de la vía catabólica que realiza la oxidación de glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos hasta producir CO2, liberando energía en forma utilizable (poder reductor y GTP).
El metabolismo oxidativo de glúcidos, grasas y proteínas frecuentemente se divide en tres etapas, de las cuales, el ciclo de Krebs supone la segunda. En la primera etapa, los carbonos de estas macromoléculas dan lugar a moléculas de acetil-CoA de los carbonos,e las vías catabólicas de aminoácidos (p. ej. desaminación oxidativa), la beta oxidación de ácidos grasos y la glucólisis. La tercera etapa es la fosforilación oxidativa, en la cual el poder reductor (NADH y FADH2) generado se emplea para la síntesis de ATP según la teoría del acomplamiento quimiosmótico.
El ciclo de Krebs también proporciona precursores para muchas biomoléculas, como ciertos aminoácidos. Por ello se considera una vía anfibólica, es decir, catabólica y anabólica al mismo tiempo.
Fosforilación Oxidativa
La fosforilación oxidativa es un proceso metabólico que utiliza energía liberada por la oxidación de nutrientes para producir adenosín trifosfato (ATP). Se le llama así para distinguirla de otras rutas que producen ATP con menor rendimiento, llamadas «a nivel de sustrato». Se calcula que hasta el 90% de la energía celular en forma de ATP es producida de esta forma.
Consta de dos etapas: en la primera, la energía libre generada mediante reacciones químicas redox en varios complejos multiproteicos -conocidos en su conjunto como cadena de transporte de electrones- se emplea para producir, por diversos procedimientos como bombeo, ciclos quinona/quinol o bucles redox, un gradiente electroquímico de protones a través de una membrana asociada en un proceso llamado quimiosmosis. La cadena respiratoria está formada por tres complejos de proteínas principales (complejo I,III, IV), y varios complejos «auxiliares», utilizando una variedad de donantes y aceptores de electrones. Los tres complejos se asocian en supercomplejos para canalizar las moléculas transportadoras de electrones, la coenzima Q y el citocromo c, haciendo más eficiente el proceso.
La energía potencial de ese gradiente, llamada fuerza protón-motriz, se libera cuando se translocan los protones a través de un canal pasivo, la enzima ATP sintasa, y se utiliza en la adición de un grupo fosfato a una molécula de ADP para almacenar parte de esa energía potencial en los enlaces anhidro «de alta energía» de la molécula de ATP mediante un mecanismo en el que interviene la rotación de una parte de la enzima a medida que fluyen los protones a través de ella. En vertebrados, y posiblemente en todo el reino animal, se genera un ATP por cada 2,7 protones translocados. Algunos organismos tienen ATPasas con un rendimiento menor.
Existen también proteínas desacopladoras que permiten controlar el flujo de protones y generar calor desacoplando ambas fases de la fosforilación oxidativa.
Aunque las diversas formas de vida utilizan una gran variedad de nutrientes, casi todas realizan la fosforilación oxidativa para producir ATP, la molécula que provee de energía al metabolismo. Esta ruta es tan ubicua debido a que es una forma altamente eficaz de liberación de energía, en comparación con los procesos alternativos de fermentación, como la glucólisis anaeróbica.
Pese a que la fosforilación oxidativa es una parte vital del metabolismo, produce una pequeña proporción de especies reactivas del oxígeno tales como superóxido y peróxido de hidrógeno, lo que lleva a la propagación de radicales libres provocando daño celular, contribuyendo a enfermedades y, posiblemente, al envejecimiento. Sin embargo, los radicales tienen un importante papel en la señalización celular, y posiblemente en la formación de enlaces disulfuro de las propias proteínas de la membrana interna mitocondrial. Las enzimas que llevan a cabo esta ruta metabólica son blanco de muchas drogas y productos tóxicos que inhiben su actividad.
Cadena Respiratoria y Transporte Electrónico
Es un conjunto de proteínas transportadoras de electrones situado en la membrana interna de la mitocondria, capaces de generar un gradiente electroquímico de protones para la síntesis de ATP.
- Están ordenados por orden creciente de potencial REDOX (de más reductor a menos reductor)
- Más reductor: NADH+H+ : -0’32 voltios
- Menos reductor: par oxígeno-agua: +0’82 voltios
- A ella llegan las moléculas reducidas (NADH+H+, FADH2, etc) producidas en otras rutas metabólicas.
- Consta de IV complejos agrupados en tres sistemas.
- El complejo II no se considera como sistema en muchos libros: es la succinato deshidrogenasa.
- Genera un gradiente electroquímico de protones cuya energía se utiliza para la síntesis de ATP.
Sistema 1 (compl. 1 y 2)
- Sistema (compl.) I:
- Recibe electrones del NADH+H+.
- FMN y prot Fe-S.
- Cede los electrones al Coenzima Q (ubiquinona – UQ)
- FADH2 directamente al CoQ. (se bombea un protón menos)
Sistema II
- Intermedio entre el CoQ y el citocromo C
- Consta de citocromos b562 y b566.
- Se produce otro bombeo de protones.
Sistema III – Visión general
- Sistema III – recibe electrones del citocromo C.
- Son los citocromos a y a1.
- Se produce otro bombeo de protones.
- Cede los electrones al último aceptor O2 y forma agua.
Metabolismo de los glúcidos: metabolismo del glucógeno y de la glucosa. Su regulación.
Digestión y absorción de los H.C.
Los hidratos de carbono más presentes en la dieta, son los almidones, son estructuras complejas formadas por múltiples moléculas de glucosa. Los ingerimos en el pan, pasta y arroz. También tomamos hidratos de carbono simples, como son los disacáridos, como la sacarosa (azúcar de caña), la galactosa y la lactosa (azúcar de la leche).
Los almidones comienzan a digerirse a nivel de la boca por acción de la amilasa salivar o ptialina, cuya función es hidrolizar las cadenas largas, reduciéndolas a dextrinas.
A continuación pasan al esófago y al estómago (el ácido clorhídrico no tiene importancia); en el duodeno actúa la amilasa pancreática y los acorta hasta producir el disacárido maltosa, sobre ésta actúa la maltasa producida en las células epiteliales (vellosidades intestinales) y ésta es transformada en dos moléculas de glucosa.
La fructosa se absorbe mediante un mecanismo de difusión que no requiere energía. Se absorben a nivel de las vellosidades intestinales, se dirigen por el sistema porta por la sangre hacia el hígado, en el cual las moléculas de fructosa y galactosa quedan almacenadas como glucógeno. El glucógeno es formado por múltiples moléculas de glucosa, pero para que la glucosa entre en la mayor parte de las células hace falta la presencia de insulina.
La glucemia en ayunas está entre 0,8-1 gr/l (hipoglucemia), después de la ingesta de hidratos de carbono tendrá niveles superiores de glucosa en sangre, pero ésta será utilizada por las células o almacenadas pero para la utilización en las células es necesaria la presencia de insulina.
La insulina se considera la llave para que la glucosa entre en las células. Una persona diabética tendrá los niveles de glucosa en sangre, muy altos. (3-4 gr/l) y sus células tendrán falta de glucosa. El diabético tendrá una serie de signos:
- Como no entra glucosa, sus células tendrán hambre, por lo que la persona sufrirá polifagia
- También padecerá poliuria (orina mucho), debido a los niveles altos de glucosa en sangre
- Tendrá polidipsia, niveles altos de sed
- En general tendrá pérdida de peso
Es producida por las células beta del páncreas endocrino, es una hormona almacenada de energía. Su producción se estimula cuando aumenta la glucemia, ya que su efecto es la reducción de la glucemia y el almacenamiento de la glucosa en las células
Cuando una persona está en ayunas tendrá hipoglucemia (bajan los niveles de glucosa en sangre) a continuación se estimulará la producción de glucagón por parte de las células alfa del páncreas endocrino. El glucagón envía moléculas de glucosa a la sangre procedentes de los depósitos de glucosa de las células. El glucagón se puede considerar una hormona liberadora de energía.
El glucagón es una hormona que eleva el nivel de glucosa en la sangre, al revés que la insulina que lo baja. Cuando el organismo requiere más azúcar en la sangre, las células alfa del páncreas elaboran glucagón. Este glucagón moviliza las reservas de glucosa presentes en el hígado en forma de glucógeno.
Glucólisis
- Fosforilación de la glucosa a glucosa 6-fosfato:
Requiere el gasto de una molécula de ATP y es una reacción irreversible. Esta reacción está catalizada por la hexoquinasa que también la puede realizar en el hígado la glucoquinasa. - Conversión de la glucosa 6-fosfato a fructosa 6-fosfato:
Es una reacción reversible catalizada por la fosfoglucoisomerasa. - Fosforilación de la fructosa 6-fosfato a fructosa 1,6 bifosfato:
Requiere el gasto de una molécula de ATP y es una reacción irreversible, está catalizada por la fosfofructoquinasa. - Escisión de la fructosa 1,6 bifosfato en dos triosas fosfato:
La dihidroxiacetona fosfato y el gliceraldehído 3-fosfato, es una reacción reversible catalizada por la aldolasa. - Interconversión de las triosas fosfato:
Es un equilibrio catalizado por la enzima triosa fosfato isomerasa. Dicho equilibrio se encuentra desplazado hacia la formación de gliceraldehído 3-fosfato, puesto que es el compuesto que puede ser metabolizado en los siguientes pasos de la glucólisis, en la fase de beneficios.
Teniendo en cuenta estos procesos, la ecuación global o balance energético de la glucolisis y de cada una de las fases de la glucolisis sería:
1ªFASE: Glucosa +2 ATP è gliceraldehído 3fosfato + dihidroxiacetona fosfato + 2 ADP
2ªFASE: Gliceraldehído 3 fosfato + 2 ADP + (NAD+) + Pi è piruvato + 2 ATP+ NADH + H + H2O
GLOBAL: glucosa +2ADP + (NAD+) + 2Pi è 2 piruvato + 2ATP + NADH + 2H + 2 H2O
BALANCE ENERGÉTICO DE LA GLUCOLISIS
3 FOFOGLICERICOKINASA +2ATP GLICERALDEHÍDO PIRUVATO DESHIDROGENASA
PIRUVATOKINASA +2ATP → 3P DH +6ATP → 2 NADH + H+ +6ATP
GLUCOKINASA -1ATP 2NADH + H+ 2ACETIL COA +24ATP
FOSFOFRUCTOKINASA -1ATP
————————- —————————-
+2ATP + 38 ATP
GLUCOGENOGÉNESIS
La síntesis de glucógeno se produce normalmente después de la ingestión, sobre todo, si la dieta es rica en H.C. pues en esos momentos habrá una cantidad de glucosa en sangre procedente de la dieta. Esta glucosa será almacenada tanto en el tejido muscular como en el tejido hepático en forma de glucógeno. El tejido hepático será el que se encargue de acumular la mayor cantidad de glucosa en forma de glucógeno, debido a la presencia de la glucoquinasa, enzima que permite almacenar gran cantidad de glucosa en la célula en forma de glucosa 6fosfato.
Al contrario que la hexoquinasa presente en los demás tejidos, esta enzima hepática no se inhibe por la glucosa 6fosfato, lo cual permite introducir una mayor cantidad de glucosa dentro de las células.
La glucogenogénesis comienza con la transformación de la glucosa 6fosfato en glucosa 1fosfato por acción de la fosfoglucomutasa, a través de una reacción reversible. Posteriormente se va a transformar en UDP-glucosa.
Como ya se ha visto, la activación de monosacáridos con UTP es un mecanismo habitual en las células. Esta activación determina que el monosacárido sea aprovechado para la formación de ósidos, ya que la formación del enlace o-glucosídico es un proceso endergónico que necesita energía aportada por la hidrólisis del UDP del monosacárido. Para la síntesis de glucógeno a partir de moléculas de UDP-glucosa, se necesita:
- Una molécula preexistente de glucógeno o un cebador como la glucogenina
- La enzima glucógeno sintetasa, cuyo papel será alargar las cadenas lineales de glucógeno mediante la adición de moléculas de glucosa procedentes de la UDP-glucosa, uniéndolas mediante enlaces o-glucosídicos (alfa 1-4) con la cadena preexistente de glucógeno.
- La enzima ramificante, cuyo papel es crear puntos de ramificación mediante enlaces (alfa 1-6). Esta enzima tiene una actividad glucosídica transferasa, que transfiere parte de la cadena de moléculas de glucosa con enlaces 1-4, uniéndolo al glucógeno a través de un enlace (alfa 1-6).
5.Lipogénesis y liposis. Oxidación de los ácidos grasos.Cetogénesis ( se utilizarán en el cerebro como fuente de energía).
Lipogénesis
La lipogenesis se realiza cuando hay un exceso de glucosa libre en la célula, esta empieza a almacenarla en forma de glucógeno. Cuando hay mucho glucógeno, la glucosa ya se empieza a almacenar en forma de A.G.. La lipogénesis es el proceso por el cual la glucosa se convierte en A.G. para después esterificarse a glicerol para conseguir los Trigliceridos.
La síntesis de TG se lleva a cabo en:
-Hígado, -Intestino, -Tejido adiposo
La lipogenesis se inicia con la AcetilCoA y se acumula mediante la adición de dos unidades de carbono.
La sistesis se produce en el citoplasma en contraste con la degradación (oxidación) que ocurre en la mitocondria.
Muchos de los enzimas para la síntesis de los ácidos grasos, están organizados en un complejo multienzimatico llamado A.Graso sintetasa.
Lipólisis.
Oxidación de los ácidos grasos: betaoxidación.
Este proceso, que voy a explicar, se realiza para que las células de nuestro organismo obtengan energía necesaria de la oxidación de los ácidos grasos.
Los AG que encontramos en el citoplasma celular, procede de:
-La digestión de las grasas.
-Degradación de lípidos de reserva para la acción de la TG lipasa.
-Biosíntesis de “novo”
En el citoplasma los AG se van a activas para convertirse en Acetil CoA; esta activación supone un gasto de energía (2 ATP)
El Acil-CoA obtenido tiene ahora como objetivo, atravesar la membrana interna de la mitocondria pero debido a la impermeabilidad de esta a los CoA, el Acil-CoA se debe unir a la carnitina. Esta unión es generada por acción de la carnitina aciltranferasa I.
La acil-carnitina, en el interior d la mitocondria, tiene lugar la regeneración de la molécula de Acil-CoA grasa, por acción de la carnitina acil-transferasa II.
Ya en el interior de la mitocondria, la CoA-grasa sufre reaccines de Beta-oxidación: El Acil-CoA perdiendo fragmentos de la cadena, compuestos de 2 átomos de carbono, por oxidación del carbono Beta.
Por cada oxidación que se produce se libera un NADH2, FADH2 y un mol de Acetil-CoA.
El acetil-CoA entra ahora en el ciclo del Ácido tricarboxílico lugar donde se oxida de CO2, con la generación concaminante de 3 moles de NADH, un mol FADH2 y un mol de ATP.
Todo este proceso descrito sirve para oxidar los AG saturados con un número par de carbonos, ej: palmítico.
Si este proceso lo realizamos con un AG insaturado e impar, el fragmento de 3 átomos d carbono (propionil-CoA) se convertirá en succinil-CoA.
Estequiometria de la oxidación del pálamítico:
1FADH→2ATP 7×2= 14
1NAD→ 3ATP 7×3=21
1 acetil CoA→ 12 ATP 8×12=96
total 131 ATP
Durante la activación del AG se utilizan 2 ATP, por tanto, la energía total es de 129 ATP
Formación de los cuerpos cetónicos
Los cuerpos cetónicos se producen principalmente en las mitocondrias de las células del hígado. Su síntesis ocurre en respuesta a bajos niveles de glucosa en sangre, y después del agotamiento de las reservas celulares de glucógeno.
Dela Beta-oxidación de los AG se produce el Acetil-CoA, si la cantidad de éste generada es superior a la capacidad de procesamiento del ciclo de Krebs o si la actividad de este es poca debido a los bajos niveles de oxilacetato, el Acetil-CoA se usa para la biosíntesis de cuerpos cetonicos.
Los 3 cuerpos cetónicos son:
-Acetato→ fuente de los 2 cuerpos cetónicos siguientes.
-Acetona
-Betahidroxibutirato
Se forma el Acetato, pero como acidifica el pH, se sintetiza a partir de él el Beta-Hidroxibutirato al ser también ácido cuelve a su forma de acetato y se sintetiza Acetona, que no es ácida y es la voz de alarma, el organismo se alarma porque necesita glucosa
Durante altas tasas de oxidación de AG se generan grandes cantidades de Acetil-CoA que excedem la capacidad del ciclo de Krebs y por lo tanto participan en la formación de cuerpos cetónicos: (Beta-hidroxibutirato y cetonas)
- Ciclo de urea:
Proceso metabolico en el cual se procesan los derivados proteicos y se genera urea como producto final. Empieza en el interior de las mitocondrias del hígado.
El primer grupo amino que entra en el ciclo de la urea proviene del NH3 de la matriz mitocondrial.
El NH4 generado en las mitocondrias hepáticas se utiliza junto al CO2 producido por la respiración mitocondrial generando el carbonil fosfato en la matriz.
Esta reacción dependiente de ATP es catalizado por la carbonil fosfato sintetasa. El carbonil fosfato entra en el ciclo de la urea que se produce en 4 pasos enzimáticos:
- Carbonil fosfato cede su grupo carbonil a la oritidina para formar citrulina y liberar Pi. Se cataliza por ornitinatranscarbamilasa y la citrulina pasa de la mitocondria al citosol.
- El segundo grupo amino e introduce a partir del aspartato mediante una reacción de condensación entre el grupo amino del aspartato y el grupo ureido de la citrulina que forma arginina succinato. Es catalizada por la orgininosuccinatosintetasa, que requiere ATP y tiene lugar a través de citronil-AMP.
- La argininosuccinatoliasa actua sobre el argininosuccinato para formar arginina libre y fumarato.
- Citosolicoarginasa actua sobre la arginina dando urea y ornitina.