Regulació del Metabolisme (1)

Marcel SorribasTema 1: Introducció a la regulació del metabolisme

REGULACIÓ DEL METABOLISME(Maria Soley)

20-feb-2012Bloc I: Introducció

Tema 1: Introducció a la regulació del metabolisme1- Introducció a la regulació del metabolisme:

- La regulació del metabolisme energètic.- Balanç energètic: què és i conseqüències.

2- Especialització metabòlica de les cèl·lules:- Despesa energètica en els diferents teixits.- Cada teixit té les seves particularitats.

3- Integració i fluxos metabòlics en l’organisme:- De la l’especialització cel·lular als fluxos metabòlics.- Integració metabòlica en l’organisme sencer.- El control de la resposta metabòlica.

La Regulació del Metabolisme:Com l'organisme s'ho fa per gestionar l'energia entrant que és puntual per poder satisfer la demanda energètica que és contínua. Mantenir l'hemostasi, els nivells de glucosa més o menys constants.

“La Regulació del Metabolisme tracta dels sistemes pels quals prenem nutrients en ingestes discretes i anem alliberant la seva energia a mesura que l’anem necessitant en un moment o en un altre i d’un teixit a un altre, seguint uns patrons que res tenen a veure amb els de la ingesta. En últim terme, la Regulació del Metabolisme té lloc a nivell molecular mitjançant el control de l’activitat d’enzims.”

K.N. Frayn

La despesa energètica és: l'activitat, la termogènesi i la taxa metabòlica basal que és la més costosa (60% de tota l'energia requerida).

Termogènesi induïda per la dieta: És l’energia necessària per la digestió, l’absorció, el transport i l’acumulació dels nutrients de la dieta.

Taxa metabòlica basal: És l’energia necessària per mantenir les funcions essencials per a la vida, com la respiració, la circulació de la sang, el batec del cor, el recanvi proteic, el recanvi cel·lular, la polaritat de les membranes,...

La mesura de la taxa metabòlica basal s'ha de mesurar en dejuni, en repòs, en una temperatura agradable, sense alteracions com ara febre i despert, en aquestes condicions s'estima la TM basal a partir del consum d'Oxigen. La TM basal mentre dormim és

1/26


lleugerament inferior a la TM basal quan estem desperts.

L'Índex de Massa Corporal (IMC) o Body mass idex (BMI) (pes(kg)/[alçada(m)]2)

Efecte de l'IMC i mortalitat relativa:

Ingesta diària:Massa Energia

Lípids 100 g 3,7 MJ (36%)Glúcids 300 g 4,8 MJ (48%)Proteïnes 100 g 1,7 MJ (16%)Total energia 10.2 MJ

• LÍPIDS: La recomanació és que la ingesta de lípids no superi el 30% de l'energia ingerida.

2/26


• PROTEÏNES:Pel que fa a les proteïnes si en mengem de variades no cal menjar-ne tanta.• GLÚCIDS: Pels glúcids els interessants són els d'absorció lenta que van barrejats amb fibra.

Energia relativa:Lípids: 37 KJ/g Glúcids: 16 KJ/gProteïnes: 17 KJ/g

21-feb-2012

Si posem en 10MJ la ingesta necessària diària veurem que hi ha moltes diferències segons el país i segons l'any en què ho mirem:

El cicle alimentari i les fases metabòliques:1h -----------> Ingesta.2-4 ----------> Període digestiu i absortiu.10 – 19h ---> Període Post-Absortiu>19h --------> Dejú

Durant l'absortiu es dóna la glugenogènesi, ja sigui des de la glucosa, des d'aminoàcids gluconeogènics al fetge provinents de la metabolització parcial de la glucosa per part del múscul i

3/26


altres teixits.

Quan s'acaba l'absortiu comença el post-absortiu i durant aquest període la glucosa no varia massa. Això és així perquè tot i que el cervell, eritròcits... en treuen de la sang (velocitat de sortida) hi ha glucosa que prové del glicogen del fetge (velocitat d'entrada).

Post absortiu quan s'acaba la ingesta, la digestió, l'absorció i la incorporació als teixits. Els nivells de glucosa en sang estan normalitzats (4,8-5,5mM). El post-absortiu s'acaba quan el glicogen es va acabant i comença la gluconeogènesi.

Quan la gluconeogènesi ja pren força considerem que ja estem en dejuni. Serien 20h després de menjar.

Una hierglucèmia prolongada i greu és tòxica ja que provoca la glucosilació espontània de proteïnes.

Necessitem tenir unes reserves d'energia ja que l'aport energètic és de forma discreta i el consum és continu.

Un cop el glucogen al múscul no és possible treure glucosa d'allà ja que no hi ha la glucosa-6-fosfatasa al múscul.Una pèrdua de pes per reducció de greix és molt més lenta que la pèrdua de pes per pèrdua de proteïnes. Això és així perquè cada gram de proteïna emmagatzema menys energia que un gram de lípids a més a més cada proteïna d'un gram s'emmagatzema amb 4 grams d'aigua.

Per tant una pèrdua de pes ràpida i important pot indicar que hi ha alguna patologia que no permet gastar primer els lípids en comptes de les proteïnes.

Comparació energètica entre reserves i ingesta:Tenim acumulades 50 vegades l’energia que necessitem en un dia. Mentre que de la ingesta, el 48% de l’energia l’aporten els glúcids, aquests constitueixen només l’1.5% de les reserves.

4/26


Comparació de homes i dones de diferents edats i pesos amb IMC correcte:A mida que baixa la massa muscular augmenten els greixos. Quan en dones l'IMC és inferior a 15 para la menstruació per mirar de sobreviure abans de reproduir-se.Quan més greix i menys múscul hi hagi la taxa metabòlica basal baixa, ja que costa més mantenir les proteïnes que els lípids. Això entre altres coses és pel recanvi proteic imprescindible en proteïnes perquè facin les funcions que els hi pertoca.

Per saber quanta energia consumeix cada òrgan o teixit necessito conèixer quan pesen els diferents òrgans i teixits i quina despesa energètica tenen per gram.

Aparell digestiu:Intestí prim:Està format per tres parts ili (de 250-300cm), duodè (de 25 cm) i jejú (de 200cm) amb invaginacions (vellositats) de 20 a 40 vellositats per mm2.Les vellositats estan formades per cèl·lules que són els enteròcits que són cèl·lules polaritzades. La membrana vasolateral toca a les diferents cèl·lules i la membrana apical seria la que toca a la llum de l'intestí. Aquesta part de la membrana està replegada (són les microvellositats) Que hi ha entre 2.000 i 4.000 per cèl·lula.Els 5 metres de l'intestí tenen una superfície de contatce amb la llum intestinal de 10.000m2.

5/26


La primera imatge mostra les vellositats intestinalsLa segona una imatge de l'epiteli d'una vellositatLa tercera mostra les microvellositats dos enteròcit.

El que és absorbit per la membrana apical surt per la membrana basolateral en el cas dels aminoàcids, monosacàrids i els quilomicrons. Els dos primers van directament al fetge però els quilomicrons no hi passen. Els greixos (quilomicrons) vam pels vasos limfàtics no pel vas venós com els aminoàcids i monosacàrids.

Per recollir els nutrients, cada vellositat està farcida d’un entramat de capil.lars (que recull la glucosa i els aminoàcids) i conté un vas quilífer (que recull els quilomicrons).

El fetge:Les venes que surten de les vellositats acaben anant a la vena porta que arriba al fetge per l'espai portal. Els quilomicrons van pel vas limfàtic i passa per fora del fetge pel conducte toràcic i és alliberat a la sang una mica abans del cor (vena cava).Si la dieta és rica en àcids grassos de cadena curta llavors alguns d'aquests poden anar al fetge per la vena porta.Al fetge li arriba sang arterial per l'artèria hepàtica i sang venosa (80%) per la vena porta que prové dels intestins. El fetge també, com tots els òrgans tenen una sortida sang en forma de sang venosa. Vena hepàtica que va cap a la vena cava. Hi ha una sortida de sals biliars del fetge pel conducte biliar que va a la vesícula biliar i aquesta arriba a l'intestí. El fetge

6/26


també té una connexió amb el pàncrees.

22-feb-2012

Al fetge hi ha cèl·lules estelades que estan entre els hepatòcits i les cel·lules endotelials. Les cèl·lules de bufer són els macròfags del fetge.

La unitat funcional de fetge és el lobulet hepàtic:A la perifèria dels lobulets arriba sang venosa per la vena porta-hepàtica i sang arterial per l’artèria hepàtica (aquesta només aporta 1/3 de la sang que entra el lobulet). La sang eflueix cap a la vena hepàtica.El lobulet és com un prisma de base hexagonal. En el lobulet hi ha molts hepatòcits no dispersos sinó que molt organitzats. Cada lobulet està irrigat per la vena hepàtica i la vena portal. Les ramificacions de la vena hepàtica passen pel centre del lobulet hepàtic i per la perifèria del lobulet passaran les branques de la vena porta, dels canalicles biliars i de l'artèria hepàtica.

Per tant a l'espai portal tindrem la triada que seran ramificacions de l'artèria hepàtica, de la vena porta i del canalicle biliar. El fet que els hepatòcits que es troben a prop de l'espai portal rebin més bones condicions fa que hi hagi dos microambients. Per tant hi ha vies metabòliques que tenen més pes en un ambient o un altre això s'anomena heterogenicitat hepàtica.

La glucosa-6-fosfatasa es troba exclusivament al ronyó i al fetge. Si es fa una tinció concreta es pot veure que aquest enzim es troba més concentrat en els hepatòcits propers a l'espai portal. Uns són els hepatòcits periportals i uns hepatòcits perivenosos en el que es coneix com microheterogeneïtat hepàtica. Això explica on es donen diferents vies. Les taques més fosques són on hi ha més glucosa-6-fosfatasa i els punts blans són o bé el centre dels hepatòcits o bé l'espai portal.

7/26


NEFA=àcids grassos no esterificats

METABOLISME ZONA PERIPORTAL ZONA PERIVENOSA

OXIDATIU ELEVAT BAIX

GLUCÍDIC GLUCONEOGÈNESI GLUCÒLISMOLT GLICOGEN MENYS GLICOGEN

LIPÍDIC β-OXIDACIÓ LIPOGÈNESICOLESTEROGÈNESI

NITROGENAT UREOGÈNESI SÍNTESI DE GLN

Quines fonts d'energia té el fetge?Els aminoàcids només seran font d'energia pel fetge si tenim una dieta molt abundant en proteïnes. Tampoc són els els cossos cetònics la font d'energia del fetge ja que es fan a partir d'acetilCoA que són alliberats i dirigits en un teixit on tornarà a donar acetilCoA. Finalment tampoc és la glucosa ja que no té la glucosa-kinasa. La major part de la glucosa que arriba al fetge passa de llarg.

El múscul tracta la glucosa i l'oxida fins a lactat que és alliberat a la sang i al fetge és transformat en glucosa per gluconeogènesi.

8/26


Múscul esqulètic:

El 40% del pes d'una persona és múscul esquelètic.

Creatina:la creatina fosfat pot donar directament ATP pel trencament del fosfat. Com més creatina fosfat té un múscul més ràpida és la resposta explosiva del múscul.

Carnitina: transport d'àcids grassos del citosol al mitocondri. És necessari en un treball aerobi perllongat en el temps.

Nivells d'organització del múscul esquelètic:---> Actina-Miosina

---> Sarcòmer---> Miofibrilles

---> Cèl·lula muscular ---> feix de cèl·lules musculars (30cm x 0.05-0.15mm)

Les cèl·lules musculars són molt llargues i tenen molts nuclis i moltes proteïnes que fan la contracció i formen les miofibrilles.

Tipus de fibres:• Fibres de tipus I: les vermelles són de contracció lenta. La lipoproteïna lipasa que

permet agafar àcids grassos de les lipoproteïnes es troba més aquí ja que cal una contracció lenta per tant necessita energia a poc a poc però de manera perllongada.

• Fibres de tipus II: són les blanques que són de contracció ràpida.Una persona sense entrenament i jove més o menys tindrà la mateixa proporció de fibres de tipus I i de tipus II. Si es fa un exercici de tipus potència tindrem fibres de tipus II si fem un treball suau i continuat fa que tinguem més fibres de tipus I.

9/26


Font Dependència d’O2 Vel. Ob. ATP (μmol/s)P-Creatina anaerobiosi 4Glicogen Anaerobiosi 2

Aerobiosi 0.6TAG Aerobiosi 0.3

Musculatura cardíaca:Recorda a les fibres musculars de tipus I.

Energia pel cor:• El cor utilitzarà glucosa quan hi ha una descàrrega d'adrenalina, quan l'estem

forçant. Quan hi ha un infart a la zona infartada no tindrà sang i llavors la

10/26


musculatura cardíaca farà servir glucosa.• El cor té molta activitat

LPL fet que li permet obtenir àcids grassos en qualsevol situació, si en mengem vindrà dels quilomicrons i si no en mengem vindran de les LDL.

La glucosa a vegades hi és i a vegades no hi és per tant la majoria de vegades el cor fa servir els àcids grassos com a font d'energia.

Teixit adipós:Tenim teixit adipós al subcutani i al voltant de les vísceres (teixit adipós visceral). En les obesitats de tipus poma és teixit adipós visceral el més perillós a nivell de poder tenir diabetis tipus II. En l'obesitat tipus pera el teixit adipós es troba en el subcutani. També hi ha teixit adipós al cor i al múscul esquelètic així com al ronyó.Tot això és teixit adipós blanc.

Amb l'obesitat el vacúol d'àcids grassos va creixent, no en número sinó que van creixent en mida dins dels adipòcits.

Lipòlisi:TAG-->glicerol i NEFA

LipogènesiGlucosa--->Acil-CoA--- (esterificació)--->TAG

11/26


Quan el vacúol del teixit adipós creix segrega substàncies com ara: leptina, resistina, estrògens, citocines (TNF-alfa, IL-6). Com més gran és el teixit adipós més gran és la quantitat d'aquestes substàncies.

23-feb-2012

ResistinaTambé allibera TAG i resistina que van a parar al múscul o al fetge que activen una sèrie de processos que el que fan és fer els teixits resistents a la insulina que pot portar a la diabetis de tipus II.

LeptinaLa leptina va a l'hipotàlam i inhibeix l'AMP-kinasa (no del cAMP) això fa disminuir la gana i augmenta el consum energètic. Si el teixit adipós pot no segregar la leptina encara que creixi l'adipòcit llavors es genera obesitiat ja que no s'hinibeix la gana i es gasta lo normal.

La leptina fa augmentar el consum energètic en el múscul i ho fa perquè al múscul activa el mateix enzim que a l'hipotàlam inhibeix.

12/26


AdiponectinaUna altra substància que es diu adiponectina el que fa és actuar al múscul i al fetge i provoca un augment de la sensibilitat a la insulina. L'expressió de l'adiponectina es veu disminuïda per l'obesitat. Per tant amb més obesitat menys sensibilitat a la insulina primer perquè no hi ha adiponectina i perquè es segrega resistina.

TNF-αÉs una citocina que el que fa és augmentar la resistència a la insulina en múscul i fetge.

13/26


Ronyó:El ronyó fitrat un litre de sang per minut per tant en un individu de 65 kg amb 5 litres de sang en 5 minuts l'haurà filtrat tota.

EstructuraAl tub contornejat proximal hi tenim cèl·lules semblants als enteròcits que el que fan és reabsorbir aminoàcids, cossos cetònics,...

Al tub contornejat distal hi ha altres cèl·lules que no fan tanta reabsorció i estan implicades en el metabolisme de l'amoni...

14/26


Sistema nerviós central:Constituït per la medul·la i l'encèfal.

L'encèfal és el conjunt d'òrgans del sistema nerviós central present en la majoria de cordats. Es tracta d'un engruiximent considerable en la part apical de la medul·la espinal. És l'encarregat de recollir la informació percebuda del medi o el propi organisme, processar-la, avaluar l'execució d'una resposta fisiològica o de conducta, ja sigui de forma conscient o inconscient.

En els humans i en la majoria de mamífers l'encèfal està format per:• Cervell (o prosencèfal)

◦ Diencèfal◦ telencèfal

• Cerebel• Tronc de l'encèfal

◦ Bulb raquidi◦ Protuberància anular◦ Mesencèfal

L'encèfal pot restar protegit pel crani.

El cervell consumeix 120g de glucosa per dia. Que és el 20% de l'energia ingerida i el 40% de la glucosa ingerida.

Cicle de Cori:És el cicle dels metabòlits en el metabolisme anareobi que fan algunes cèl·lules com ara els eritròcits, les cèl·lules muscular de les fibres de tipus II només quan estan fent un exercici intens...

15/26


Integració i fluxos metabòlics en l'organisme:

Flux de glucosa a l'organisme:Els canvis de la insulina són pics que provoquen que els nivells de glucosa es mantinguin constants. El que es regula és l'entrada i la sortida de la glucosa en sang per mantenir uns nivell constants de glucosa.

En l'estat postabsortiu la glucosa entra a la sang del fetge i es mantindran els nivells de glucosa constant donat que entra el mateix que surt. Just després de la ingesta

16/26


En l'estat absortiu hi ha un pic de glucosa i llavors s'accelera la sortida de la glucosa de la sang causada per la insulina i llavors es recuperen els nivells constants de glucosa. La glucosa va al múscul i al teixit adipós una mica pot anar al cor però no anirà més al fetge. El que fa el múscul per equilibrar els nivells de glucosa és metabolitzar-la a mitges fins a lactat que l'allibera a la sang. Això que podria semblar una pèrdua no lògica de glucosa serveix per no tenir molta glucosa en sang durant molt de temps fet que podria glucosilar proteïnes i alterar les funcions fisiològiques.

Explicació de la gràfica (1):

La glucosa estimula la secreció d'insulina. La insulina augmenta la velocitat de sortida de la glucosa de la sang. La insulina augmenta la sortida però no la deixa a zero la deixa a l'entorn del 5mM semblants als valors del post absortiu.

El lactat vindrà de la catàlisi parcial de la glucosa del múscul i el teixit adipós. Si vingués el lactat de l'intestí el pic de glucosa i del lactat coincidiria però no és el cas ja que primer augmenta la glucosa després la insulina i després el lactat. Després del pic

17/26


de lactat no cau a zero sinó que es manté a una concentració normal ja que com a mínim els eritròcits estan consumint glucosa i alliberant lactat.

La glucosa entrant als teixits farà glicogen al múscul i TAG al teixit adipós no tota anirà a lactat.

Els pics de glucosa arriben fins a 7-8mM.Els pics de lactat arriben a 1,2.Explicació de la gràfica (2):

NEFA (àcids grassos no esterificats units a l'albúmina perquè no siguin un perill) quan mengem baixen la seva concentració però al cap d'unes hores tornen a pujar.

Els NEFA venen del teixit adipós per lipòlisi si hi ha insulina es frenarà la lipòlisi i llavors els NEFA baixaran ja que es minimitzarà la sortida de NEFA del teixit adipós. El canvi és de 0,5 a 0,1 mM. Quan tornen a pujar és perquè a poc a poc es torna a activar la lipòlisi donat que la insulina deixa d'inhibir-la.

Quan estem menjant el múscul consumeix glucosa fins a lactat ràpidament fet que podria semblar llençar glucosa però serveix per baixar els nivells de glucosa tòxics en sang.

Taula dels àcids grassos més comuns en l'organisme i les seves proporcions.

En posar NEFA en aigua i anem augmentant la concentració de NEFA els FA s'organitzen en micel·les. Existeix una concentració micel·lar crítica (CMC) que és la concentració mínima perquè es faci una micel·la. En els cas dels àcids grassos de cadena curta 8C és més gran que els àcids grassos de 16C. Els NEFA en plasma es troben a una concentració d'entre 0,2 i 2mM concentració que supera la CMC i per tant formaríem micel·les. Per això hi ha l'albúmina perquè no es formin micel·les. Això soluciona la seva solubilitat, soluciona la formació de micel·les i soluciona el tema de la seva acció com a detergent ja que els FA s'aniran intercalant als fosfolípids de la membrana.

18/26


Els lisofosfolípids (fosfolípid només amb un àcid gras) o els acilCoA també poden unir-se en les membranes i fan de detergent. Aquestes molècules també s'uneixen a proteïnes per evitar aquest efecte tòxic. L'albúmina no entra al fetge o al teixit adipós. Hi ha NEFA lliures (que s'anomenen FFA) per la sang que són els que entre al fetge o al teixit adipós però són molt pocs (de l'ordre de nM) que no arriben a la CMC.

Concentració de l'albúmina en sang és de 0,75mMConcentració de NEFA entre 0,2mM (poc després de la ingesta) i 2mM (en dejuni).Això no vol dir que l'albúmina no pugui amb tot sinó que l'albúmina pot unir 4 àcids grassos.

La major part dels lípids de la dieta són TAG entren als quilomicrons i per tatn no hi ha un augment d'àcids grassos (NEFA) ja que primer s'esterifiquen en els quilomicrons i després van al teixit adipós. Els NEFa de la sang provenen de la lipòlisi del teixit adipós.

Els NEFA amb l'albúmina fan una reacció en equilibri entre FFA i NEFA-Albúmina. Amida que surten els NEFA de la sang l'albúmina va alliberant els NEFA. FFA + Alb <--->Alb-NEFAEl FFA es troben entre 5 i 50 nM que són els NEFA no unita a alúmina.

Explicació gràfica (3):Què passa amb el TAG?

Els TAG triguen a pujar 3hores i el pic es troba a les 4 hores. A diferència de la glucosa i els àcids grassos que pugen i baixen molt ràpid respectivament. El midó que dóna glucosa és molt més fàcil de digerir que no pas els TAG. Que es fa la digestió i després s'esterifiquen els TAG i això triga temps. La LPL el que fa és ficar els TAG a les lipoproteïnes per això després de 5 hores baixen els TAG. É sun procés lent el de baixada ja que la síntesi d'una nova proteïna és lenta.

Els àcids grassos van cap a tot tipus de teixit excepte el fetge on hi van quilomicrons remanents que tenen colesterol però també tenen TAG. Quan hidrolitza els quilomicrons remanents obté àcids grassos i farà tres coses: els utilitza per fer energia, els empaqueta fent síntesi de VDL i els treu a la sang (també pot fer glucosa a partir de compostos de 3C??).

TAG de la dieta van a tots menys el fetge ja que tenen LPL i el fetge no.

19/26


LIPOPROTEÏNANUCLI: Ésters de colesterol i TAGPERIFÈRIA:monocapa de fosfolípids i proteïnes (APO).

Les HDL poden agafar el colesterol acumulat i endur-se'l ho pot fer perquè la relació Colesterol/fosfolípids que a la superfície és baixa i sempre és baixa perquè els esterifica i els porta al nucli. Espoden sintetitza en el fetge, l'intestí i com a resultat de processo que cometeixen als QM iles VLDL.

Flux d'aminoàcids en l'organismeAminoacidúria excés d'algun/s aminoàcids en l'orina.Quan una persona és adulta i ja no ha de crèixer necesita aminoàcids en la dieta ja que hi ha reaccions de degradació d'aminoàcids i a més a més els necessitem per sintetitzar purines pirimidines...Hi ha aminoàcids des dels quals podem fer glucosa, però hi ha alguns que no ens ho permeten fer ja que acaben en AcetilCoA i ja no farem glucosa a partir de AcetilCoA.

La degradació d'aminoàcids que genera amoni es pot fer al ronyó ja que es pot eliminar fàcilment per l'orina. I a l'intestí ambé es fa molt d'amoni que se'n va per la porta que porat sang a altes concentracions d'amoni però no passa res perquè acaba al fetge i fa el cicle de la urea.

Tot l'excedent d'aminoàcids es catabolitza per tatn si hi ha una dieta rica en proteïnes la urea augmenta en sang i en l'orina.

20/26


Al no menjar proteïne sla massa muscular cau molt ràpid i amb ella el pes. Ja que es faran servir per fer energia i no podran fer la seva funció que no és la de fer energia.

Una dieta bona és una dieta diversa en proteïnes.

Un excés d'aminoàcids pot ser tòxic ja que l'amoni que se'n deriva d ela seva catàlisi ho és.El fetge no filtra tots els aminoàcids sinó que en deixa uns quants sortir per la vena hepàtica que poden anar al fetge i sobretot al múscul.Totes les cèl·lules que estan en proliferació necessiten glutamina.

21/26


Mecanismes de control del metabolismeFlux metabòlic és la velocitat amb la que un substrat es transforma en producte.

L'estat estacionari dinàmic (EED) d'una via es dóna quan la velocitat del pas 1 al 2 del 2 al 3 i del 3 al 4 és el mateix i constant. La velocitat de totes les reaccions és constant i per tant el flux metabòlic és aquesta velocitat.La concentració dels substrats que estan en EED seran constants, no variaran.

Equilibri químic es dóna quan en una reacció reversible (A <--> B) té la mateixa velocitat de formació de B que la velocitat de producció de A. Velocitat de formació/Velocitat reversa=1 ja que són iguals.

En una via amb reaccions reversibles amb diferents enzims la velocitat de l'enzim 1 serà la velocitat de formació menys la velocitat reversa.

V1 = (VF1 -VR1)En l'exemple les tres últimes reaccions tenen una relació vf/vr propera a u per tant està molt propera a l'equilibri.

En canvi la primera reacció està allunyada de l'equilibri.

Si la via metabòlica està en EED caldrà que hi hagi molt més quantitat d'enzim en les tres últimes reaccions per que es

22/26


compleixi l'EED.

Quanta més quantitat d'enzim més activitat i com més substrat més activitat fins a arribar a la Vmàx.Els enzims estan sotmesos a modulació interna que són canvis en la [S].

Una reacció en equilibri no pot estar saturada per un dels substrats ja que si hi ha molt d'un substrat es passarà a l'altre. Això fa que la manera de regular l'activitat no sigui augmentant la concentració d'enzim sinó augmentant els substrats.Si vull més B posaré A i viceversa. És el cas de la glucòlisi i la gluconeogènesi. SI hi ha molta glucosa anirà a fer pyr i si hi ha poca glucosa s'afavorirà la gluconeogènesi.

En les reaccions llunyanes a l'equilibri un substrat pot saturar l'enzim i per tant no es pot regular l'enzim regulant la concentració d'un determinat substrat, es pot regular mitjançant la concentració d'enzim, modificant les condicions de l'enzim com ara l'al·losteria o la fosforilació (modificacions covalents reversibles).

Escala temporal:Modulació al·lostèrica

Catàlisi enzimàticaTransport de metabòlits que modifiquen les concentracions

Modulació covalent (p.e: fosforilació)Recanvi proteic per modificar la concentració d'enzim són canvis que es donen a nivell d'adaptació.

Recanvi proteic, de què depèn?

23/26


• Velocitat en la transcripció• Velocitat en la degradació de mRNA• velocitat en la traducció• Velocitat de degradació de proteïnes

La Vida mitja d'un enzim és concreta. Un enzim de Vida curta que el cicle de degradació-síntesi és molt ràpid ens permet que si necessitem doblar la quantitat d'enzim això sigui molt ràpid.

Si volem duplicar la quantitat d'enzim s'aconseguirà més ràpid en un enzim de Vida mitja curta que no amb un enzim de cicle llarg.

La Vida mitja s'acostuma a mesurar com el temps necessari perquè es degradi la meitat de l'enzim. Ja que les mesures es fan marcant els enzims i veient quan triga la marca a desaparèixer a la meitat.

Majoritàriament els enzims que tenen un paper important en la regulació del metabolisme tenen una Vida mitjana curta ja que així es pot regular la seva activitat de manera ràpid.

Modulació al·lostèricaL'efector és el component que fa de modulador al·lostèric positiu o negatiu que inactiva o activa l'enzim. El que regula l'activitat de l'enzim és la concentració de l'efector. SI en un mateix enzim hi ha un modulador al·lostèric que inhibeix l'enzim però hi ha una hormona que l'activa l'enzim fa cas al modulador al·lostèric. L'efecte depèn de la concentració del modulador per tant hi ha diferents gradacions d'activació i d'inhibició.

Normalment el modulador al·lostèric és un component que està relacionat amb la via que modula i s'uneix a l'enzim en el centre al·lostèric que és diferents del catalític i el regula. És el cas de la lipogènesi que el palmitoil-CoA inhibeix la lipogènesi.

24/26


L'entrada dels acils-CoA pel trasnsportador de carnitina CPT1 està inhibida pel malonil. És a dir el malonil CoA que és un producte de la lipogènesi inhibeix la beta-oxidació ja que si entra un acil-CoA al mitocondri s'oxidarà. Això té tot el sentit del món ja que si hi h alipogènesi no té sentit que es doni la beta-oxidació.

Modulació covalent reversible (fosforilació):És un sistema de regulació que necessita minuts ja que cal ATP, cinases i fosfatases i aigua. Moltes vegades l'activació d'un enzim la fa la cinasa i a vegades la fosfatasa.

25/26


Aquest sistema permet establir xarxes de fosforilació i defosforilació fet que amplifica la senyal.

cAMP activa la proteïna cinasa A que fosforilla l'enzim que es diu glicogen fosforilasa cinasa i aquest enzim activa la glicogen fosforilasa que el que fa és alliberar la glucosa del glicogen.

Això permet que un petit canvi en la concentració hormones dugui a terme un efecte molt gran.

Un efecte en cadena.

26/26

Regulació del Metabolisme (1)

Documents

Transcript of Regulació del Metabolisme (1)