Universidad de CaraboboFacultad de Ciencias de la Salud

Escuela de Medicina “Dr. Witremundo Torrealba"

Departamento de Fisiología y Bioquímica

Tema 11:

Integrantes:Carlos Pérez CI: 19.654.724Néstor Pernía CI: 19.948.241Juan Piña CI: 20.297.080Francisco Pocay CI: 20.067.299

Prof. Martha Pernalete

Regulación del Metabolismo

1. Nombrar los niveles de regulación del metabolismo.• Niveles de regulación del metabolismo.

- Disponibilidad de sustrato.- Modulación de la actividad enzimática.- Concentración de enzimas.- Regulación hormonal.

2. Interpretar los conceptos de reacción limitante y enzima reguladora de una vía metabólica.

• Reacción limitante, enzima reguladora de una vía metabólica.

3. Analizar las ventajas que presentan las distintas estrategias de regulación de las vías de metabólicas.

• Retroinhibición, activación por sustrato, inhibición concertada, secuencial.

OBJETIVOS:

4. Analizar de que manera el organismo puede controlar simultáneamente distintas rutas metabólicas para que respondan a las necesidades del mismo.

• Mecanismos de regulación hormonal.• Tipos de hormonas.• Receptores.• Segundos mensajeros: AMPc, GMPc, Calcio,

diacilgliceridos, fosfoinositicos. Ruta de síntesis y degradación.

• Papel de las proteínas G. proteínas quinasas, fosfatasas, fosfodiesterasas, calmodulina.

• Ejemplo de la respuesta de la degradación del glucógeno al glucagon en el hígado.

• Papel del oxido nítrico.• Modificación de la expresión génica.

OBJETIVOS:

Metabolismo El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-químicos que ocurren en una célula y en el organismo. Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a escala molecular, y permiten las diversas actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder a estímulos, etc.

http://es.wikipedia.org/wiki/Metabolismo

Regulación Del Metabolismo

• Las Rutas Metabólicas están reguladas a Varios Niveles, desde el interior de la célula y desde el exterior.

• Debido a que el ambiente de los organismos cambia constantemente, las reacciones metabólicas son reguladas para mantener un conjunto de condiciones en la célula, una condición denominada homeostasis.

Disponibilidad [S]

Concentración de las Enzimas

Modulación de la actividad Enzimática

Control Hormonal

Regulación

Disponibilidad del Sustrato•Es la regulación mas inmediata es a través de la disponibilidad de los sustratos.

•Es la forma mas sencilla de modificar la actividad de una enzima.

•Por Lo general las enzimas operan por debajo de su velocidad máxima.

•Al cambiar la concentración de sustrato [S], variamos la velocidad de la Reacción.

A mayor [S], mayor la velocidad de reacción

A Menor [S], menor la velocidad de reaccion

Mecanismos que controlan la regulación de [S] En El interior Celular

Regulación de La entrada al Interior Celular:

La permeabilidad de la membrana plasmática a ciertos compuestos puede estar sujeto a regulaciónCompartimentación Celular:

En las células eucariotas existen compartimientos celulares y puede darse que la enzima se encuentre inaccesible para el sustrato

Las membranas de estos compartimientos presentan permeabilidad selectiva

es.wikipedia.org/wiki/Célula

Modulación de La actividad Enzimática

La eficiencia de las enzimas reguladoras puede ser controlada por uniones no covalentes de ligando específicos a sitios distintos al centro activo (alosterismo ).

Las enzimas encargadas de llevar a cabo las reacciones metabólicas pueden cambiar su capacidad catalítica en función de la presencia o ausencia de determinada molécula.

AlosterismoCooperativismo

Modificaciones Covalente

La Modulación se da por los fenómenos:

Alosterismo

Funcionan a través de la unión reversible, no covalente, de compuestos reguladores denominados moduladores alostericos, los cuales generalmente son metabolitos o cofactores.

La mayoría de las enzimas alostericas son oligomericas y presentan también el fenómeno de cooperatividad.

Bioquimica Mathews

Las enzimas reguladoras suelen tener subunidades con posibilidad de ejercer interacciones mutuas.

Cooperatividad

Cooperatividad positiva, si la unión del sustrato con el centro activo de una subunidad de la enzima produce un cambio en la conformación, que hacen que la siguiente subunidad se una más rápidamente el sustrato.Cooperatividad negativa, cuando la unión del sustrato con la enzima ocasiona un cambio en la conformación, que hace menos probables la unión adicional al sustrato.

Modificación Covalente Muchas enzimas reguladoras, además de las interacciones alostéricas, están controladas por modificación covalente. La modificación consiste en La adición o separación de un grupo funcional por la acción de enzimas como Protein quinasa

Normalmente el grupo suele ser un fosfato en el ciclo fosforilación-defosforilación

Bioquimica Mathews http://es.wikipedia.org/wiki/Prote%C3%ADna_quinasa

Concentración de Enzimas

Se denomina inducción al aumento de la concentración de la enzima por aumento en su síntesis y represión a su disminución por disminuir la síntesis.

uno de los principales mecanismos reguladores se basa en la alteración de la cantidad absoluta de enzima en la célula.

La concentración de la enzima es la resultante entre las velocidades que llevan a su síntesis y a su degradación.

Regulación Hormonal

Esto produce una modificación del flujo metabólico

La coordinación del metabolismo entre las distintas células que conforman nuestro organismo es medida a través del control hormonal

Las hormonas actúan como señales que ocasionan cambio en la actividad de las enzimas reguladoras a cualquiera de los niveles de regulación

REACCIÓN LIMITANTE.

• Suele ubicarse al inicio de la vía metabólica.• Posee menor velocidad de reacción, lo que determina que su actividad controle la rapidez de la vía metabólica.• Representa los puntos de control del metabolismo.• Catalizada por enzimas sujetas a regulación. Actividad - Velocidad de la vía.

Sustrato

Producto

VIA METABOLICA

REACCIÓN LIMITANTE.

A

B C

D E

Z

En

zima

Enzima

Enzima

En

zim

a

En

zima

A B ZDisminuye conversión Disminuye síntesis

ENZIMA REGULADORA DE UNA VÍA METABÓLICA

http://www.bioygeo.info/AnimacionesBio1.htm#Metabolismo

RETROINHIBICIÓN.• Inhibición por producto o feed-back• El producto final de la vía inhibe la actividad de la enzima reguladora.

http://www.bioygeo.info/AnimacionesBio1.htm#Metabolismo

RETROINHIBICIÓN

A B C D

ACTIVACIÓN POR SUSTRATO.

• Las vías metabólicas requieren de la activación por sustrato para estas realizar su reacción o regulación metabólica.

• Puede modificar la actividad enzimática.

• La activación varia la velocidad de reacción.

INHIBICIÓN CONCERTADA• Requiere la presencia de todos los productos finales de las vías en que se ramifica la vía principal para inhibir el paso limitante.

AED

CB

F

IHG

J K L

INHIBICIÓN SECUENCIAL• El producto final de la vía inhibe a la enzima que cataliza la primera reacción posterior a la ramificación, y es el ultimo metabolito común el que inhibe a la primera reacción común de ambas vías.

A B C J K L

D E F

G H I

v

v

Mecanismos de respuesta hormonal

•Los receptores son proteínas

wwww.google.com.ver/image/receptoredehormonas

Tipos de Receptores

a) En el interior Celularb) En la Membrana

Plasmática

1. Tipo Canal Iónico2. Acoplados a

proteínas G3. Con Actividad

Catalítica

Guía de estudios de bioquímica Prof.

Magnolia.

Clasificación de las hormonas•Grupo II•Grupo I

Tipos Esteroides, yodotironinas,

calcitriol, retinoles.

Poli péptidos, proteínas,

glicoproteínas, catecolaminas.

Solubilidad Lipofilicas HidrosolublesProteínas

TransportadorasSi No

Vida media plasmática

Larga (horas a días) Corta (minutos)

Receptor Intracelular Membrana Plasmática

Mediador Complejo Receptor-Hormona

Segundos Mensajeros (cAMP,

cGMP, Ca, etc.)

Tipos de receptores de hormonas

Receptores intracelulares de las hormonas del grupo I

Receptores de membrana del grupo II

wwww.google.com.ver/image/receptoredehormonas

Segundos Mensajeros

•cAMP

•cGMP

Mathews Bioquímica 3era Edición

Segundos Mensajeros•Diacilgliceridos (DAG)

Guía de estudios de bioquímica Prof. Magnolia.

Segundos Mensajeros

•Calcio

•fosfatidilinositidos

Bioquímica Harper.

Proteína G

Son transductores de señales que llevan información desde el receptor hasta una o más proteínas efectoras.

wwww.google.com.ver/image/proteinG

Proteína Quinasas

Es una enzima que modifica otras proteínas (sustratos), mediante fosforilación, y por tanto activándolas o desactivándolas.

wwww.google.com.ver/image/proteina545qui

Fosfatasa

Otro medio de controlar la acción hormonal es la regulación de las reacciones de Desfosforilación de proteínas.

wwww.google.com.ver/image/fostas.

FosfodiesterasasSon enzimas hidrolasas que catalizan la ruptura de los enlaces fosfodiéster.

wwww.google.com.ver/imagen/phosp,fdies

CalmodulinaEl termino con que se le conoce ahora a la proteína reguladora dependiente del calcio, el cambio conformacional de la calmodulina le confiere la propiedad para activar o inactivar enzimas.

wwww.google.com.ver/image/proteinG

Degradación del glucógeno

El glucagón promueve la degradación del glucógeno en glucosa, que pasa a la sangre.

Por ende, la hipoglucemia -una baja concentración de glucosa en sangre- resulta el estímulo dominante para la secreción de glucagón.

wwww.google.com.ver/image/Glucoge

El Oxido Nítrico

Esta molécula funciona o actúa como un neurotransmisor e interviene en la respuesta Inmune.

Oxido nítrico (NO)

La expresión génica es el proceso por medio del cual todos los organismos procariotas y eucariotas transforman la información codificada en los ácidos nucleicos en las proteínas necesarias para su desarrollo y funcionamiento. En todos los organismos, inclusive los eucariotas, el contenido del  ADN de todas sus células es idéntico. Esto quiere decir que contienen toda la información necesaria para la síntesis de todas las proteínas.

Modificación de la expresión Génica

wwww.google.com.ver/ikdgdjkfkjdn ,modgen

Resumen• El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos

físico-químicos que ocurren en una célula y en el organismo.• Las Rutas Metabólicas están reguladas a Varios Niveles, desde el

interior de la célula y desde el exterior• Mecanismos que controlan la regulación de [S] En El interior Celular

se dividen en dos Regulación de La entrada al Interior Celular y Compartimentación Celular.

• Las enzimas encargadas de llevar a cabo las reacciones metabólicas pueden cambiar su capacidad catalítica en función de la presencia o ausencia de determinada molécula.

• La coordinación del metabolismo entre las distintas células que conforman nuestro organismo es medida a través del control hormonal.

• Las Reacciones Químicas están organizadas en formas de vías metabólicas a través de intermediarios o metabolitos comunes

• Las vías metabólicas requieren de la activación por sustrato para estas realizar su reacción o regulación metabólica

•La Inhibición Concertada Requiere la presencia de todos los productos finales de las vías en que se ramifica la vía principal para inhibir el paso limitante•Los Receptores hormonales son proteínas y la interacción hormona receptor puede ser comparada en algunos aspectos con la interacción enzima sustrato•Las proteínas G son transductores de señales que llevan información desde el receptor hasta una o más proteínas efectoras.•El glucagón promueve la degradación del glucógeno en glucosa, que pasa a la sangre por ende, la hipoglucemia -una baja concentración de glucosa en sangre-resulta el estímulo dominante para la secreción de glucagón.•La expresión génica es el proceso por medio del cual todos los organismos procariotas y eucariotas transforman la información codificada en los ácidos nucleicos en las proteínas necesarias para su desarrollo y funcionamiento

Resumen

Bibliografía.

•Murray, Granner, Mayes Rodwell. Bioquímica de Harper (1992). 12 a v a. edición.

•MATHEWS, Christopher y VAN HOLDE, K.E (2010). Bioquímica.

•Lenhiger. Principios de Bioquímica. 4ta Edición.

•Guía de estudios de bioquímica Prof. Magnolia.

Gracias!