Introducció (2017)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura regulació del metabolisme
Año del apunte 2017
Páginas 6
Fecha de subida 28/06/2017
Descargas 2
Subido por

Vista previa del texto

Tema 1: Introducció “El curso es jodidamente difícil. Sabérselo todo de memoria es un 5.” F. Casado, 2017 Relació entre el metabolisme i la termodinàmica Un procés reversible és una reacció la qual la seva variació de Gibbs és negativa, en canvi una reacció reversible és aquella que la seva variació de Gibbs és molt pròxima a 0, i les condicions en les quals es duu a terme la reacció determina la seva direcció.
La regulació del metabolisme es basa sobretot en la regulació de les reaccions irreversibles perquè no depenen de les concentracions de substrats, però a la vegada són poc eficients energèticament perquè gran quantitat d’energia es perd en forma de calor. En canvi, les reaccions reversibles són molt eficients energèticament.
Cicles de substrats Un cicle de substrat consta de dues reaccions independents i irreversibles, catalitzades per diferents enzims. Els cicles són molt ineficients energèticament, ja que es perd molta energia, degut a que una és una reacció espontània irreversible, i l’altra perquè es doni lloc s’ha d’aportar ATP. El gran paper dels cicles de substrats és permetre una major regulació i sensibilitat. Ens referim com a sensibilitat la resposta desmesurada per un petit estímul provocat per un modulador de l’activitat dels enzims que conformen el cicle de substrat. Normalment un modulador actua de forma positiva en una direcció del cicle i en forma negativa a la vegada.
Concentració d’enzim Totes les proteïnes estan sotmeses a un recanvi constant, per tant, tenen una velocitat de síntesi i una velocitat de degradació. En funció d’aquestes dues velocitats es determinarà la concentració de l’enzim. Quan les dues velocitats es troben igualades entrem en el que s’anomena estadi estacionari dinàmic, i llavors la concentració de l’enzim serà constant. Si es divideix la concentració de l’enzim entre la velocitat del estat estacionari dinàmic trobem la vida mitja.
Si un estímul puntual modifica momentàniament la síntesi d’enzim, la nova concentració es mantè a no ser que un altre estímul l’afecti. A la vegada, per tenir sensibilitat al estímul, les taxes de síntesi i de degradació són molt altes ja que així un breu estímul de la substància reguladora permet augmentar molt la concentració d’enzim.
Teixits principals en el metabolisme primari Intestí L’intestí és l’encarregat de l’absorció dels nutrients. La digestió com a tal es dóna en la llum del intestí, amb enzims majoritàriament pancreàtics, tot i que alguns es troben en les membranes del epiteli. Aquest epiteli és una monocapa de cèl·lules sobre una làmina basal, anomenades enteròcits, alternades amb cèl·lules caliciformes, secretores de mucus, i cèl·lules endocrines. Tot l’epiteli té un recanvi molt alt, ja que el desgast del intestí és molt alt, i per millorar l’absorció es formen vellositats i criptes, on es dóna la divisió de les cèl·lules.
Per la cara basal es poden enviar els nutrients a la circulació. Cada vellositat presenta una arteriola que es bifurca en capil·lars i desprès de dur l’intercanvi de gasos i la captació de nutrients desemboca en una vènula que viatjarà fins al fetge per la vena porta. Els nutrients liposolubles en canvi viatgen per la limfa, cada vellositat té un capil·lar anomenat lacteal. El sistema limfàtic és un sistema que no presenta cor, ni cèl·lules específiques i es mou per la formació de la limfa i la succió d’aquesta quan desemboca a la vena cava per l’efecte Bernouilli, i per tant aquests nutrients eviten el fetge en primera instància.
Fetge El fetge és l’òrgan que duu a terme la gran majoria de les vies metabòliques. Està irrigat per una artèria que neix de l’aorta, anomenada artèria hepàtica; i una vena que prové de l’intestí i del pàncrees, anomenada vena porta. L’artèria aporta al fetge l’oxigen necessari pel metabolisme, i la vena porta dóna els nutrients provinents del intestí, i les hormones pancreàtiques que regularan el seu metabolisme (principalment glucagó i insulina). Només hi ha dos altres òrgans amb la doble irrigació, el cor i la hipòfisi.
L’estructura citològica del fetge també és molt específica. El tipus principal són els hepatòcits, però també trobem macròfags residents, cèl·lules endotelials, cèl·lules acumuladores de greix (cel. Ito), etc. Els hepatòcits formen unes estructures hexagonals anomenades lobulets hepàtics, que es troben distribuïts de manera concèntrica, i en el centre trobem una vènula que desembocarà a la vena hepàtica. En cadascun dels sis vèrtex trobem una estructura anomenada tríada hepàtica, composada per un capil·lar arterial, un capil·lar de la vena porta i un conducte biliar.
Entre els hepatòcits no trobem capil·lars normals, sinó que aquests presenten fenestracions fent que el contacte entre els hepatòcits i la sang sigui directe, en el que s’anomena circulació lagunar. Això es dóna gràcies a la particularitat de les unions que tenen els hepatòcits. Entre hepatòcits de la mateixa fila mantenen unions de tipus GAP, cosa que permet l’intercanvi de substàncies de petit pes molecular; i entre files mantenen unions estretes o tight junctions. Amb això es generen dos espais estancs diferents, entre les files, per on circularà la sang i s’anomena sinusoide hepàtic; i el generat entre dues cèl·lules de la mateixa fila que s’anomena canalicle biliar per on viatjarà la bilis. La sang circularà de l’exterior del lobulet cap a l’interior mentre que la bilis aniria del interior cap a l’exterior fins desembocar en el canal biliar que transportarà la bilis fins la vesícula biliar.
La posició dels hepatòcits en relació a l’exterior del lobulet, diferència els tipus d’hepatòcits que trobem, els periportals, més pròxims a la vènula porta, i els perivenosos, més pròxims a la vena central, en un efecte anomenat heterogeneïtat (o zonació) hepàtica. Els periportals tenen més disponibilitat de nutrients i oxigen, per tant catabolitzaran principalment àcids grassos i anabolitzaran glucosa a partir de la GNG, en canvi, els perivenosos al no tenir tanta disponibilitat d’oxigen es dedicaran a catabolitzar la glucosa. Això també es pot deduir a partir de la concentració d’enzims, per exemple els periportals presenten concentracions abundants de glucosa-6P fosfatasa, en canvi els perivenosos tenen molta més glucoquinasa. La diferenciació d’aquests dos tipus d’hepatòcits depèn de la relació entre el glucagó i la insulina. S’ha de tenir en compte que el fetge és especialment sensible al glucagó en relació a la insulina, i per tant el gradient de glucagó des de l’inici del sinusoide fins al final, és molt més acusat que el d’insulina.
Per tant en funció de la concentració de glucagó hi haurà més o menys hepatòcits periportals que perivenosos, cosa que comporta que aquesta frontera entre els dos tipus d’hepatòcits sigui mòbil i regulable en funció de les necessitats del individu.
Cervell El cervell és un òrgan petit responsable del 25% de la nostra energia, i aquest consum és molt poc regulable i força constant al llarg del dia. Com que la seva taxa metabòlica basal és molt alta necessita ser un òrgan aeròbic, però degut a la barrera hematoencefàlica, no pot consumir FFA, ja que s’assemblen a neurotòxics naturals, i per tant depèn exclusivament de glucosa (o cossos cetònics en cas de dejuni acusat).
Múscul esquelètic El múscul esquelètic és important en nombre, però a la vegada presenta una baixa taxa metabòlica; així que pot dur a terme vies anaeròbiques. Aquest presenta reserves de glicogen, que són essencials per l’inici d’un exercici o per dur a terme un exercici molt intens. A la vegada el teixit muscular és un gran consumidor de FFA en exercici, si aquest és aeròbic, per tant és important que presenti betes de teixit adipós infiltrat entre les fibres. El cor i el diafragma també es consideren múscul esquelètic, i tenen un metabolisme exclusivament aeròbic i consumeixen casi qualsevol substrat, sucres, FFA, glicerol, lactat, etc...
Altres teixits En el ronyó distingim dues capes que tenen un metabolisme molt diferent. El còrtex adrenal, on es troba el glomèrul de les nefrones, que és molt aeròbic; i la medul·la renal, on es dóna la unió dels tubs col·lectors amb l’urèter; una zona totalment anaeròbica, i no es troba irrigada per cap vas. L’epiteli del còrtex adrenal, en el glomèrul és molt similar que en intestí ja que s’ha de reabsorbir un munt de nutrients. Només hi ha dos altres tipus de teixits exclusivament anaeròbics: els eritròcits, per evitar la formació de radicals de l’oxigen; i després el cristal·lí, ja que sinó influiria amb la visió.
El teixit adipós blanc té diverses funcions però el seu paper metabòlic es limita a fabricar reserves lipídiques o a mobilitzar-les.
Fluxos generals de nutrients Alimentació En situació d’alimentació la glucosa es capta de la dieta i gràcies a la insulina, primerament en el múscul per dur a terme la síntesi de glicogen i després en el fetge per fer el glicogen hepàtic o reserves en forma de TAG i si en sobra anirà al teixit adipós. La resta de teixits la consumiran de manera normal.
Els àcids grassos s’absorbeixen al intestí en forma lliure però per circular per la limfa i després per la sang necessiten trobar-se esterificats, per això es dóna la reesterificació als enteròcits i després un assemblatge en forma de lipoproteïna. Els greixos del intestí aniran en els QM que destaca per tenir apo-B48, i gran quantitat de TAG. Un cop es troben a la sang gràcies a la apoC que s’afegeix la LPL que es troba en els diversos teixits aeròbics que permetrà desesterificar els NEFA i llavors que siguin captats per les cèl·lules gràcies als FABP. Cada cop els QM es fan més petits, fins que queda principalment fosfolípids i colesterol, i llavors s’alliberarà la apo-C, i llavors parlem de romanents de QM, i gràcies a la apo-B48 seran captats pel fetge.
El fetge amb tots aquests romanents i els TAGs i colesterol fabricats per ell mateix generarà els VLDL, que contenen apo-B100, que si que podran ser captades per tots els teixits, un cop s’hagin convertit en romanents (LDL). A la vegada generarà HDL que són els encarregats de redistribuir el colesterol i en últim terme retornar-los al fetge, per eliminar-los en forma de sals biliars. Per fer-ho aquestes HDL capten fragments de membrana de les cèl·lules i gràcies a la LCAT els esterifiquen a partir d’àcids grassos que es troben en els fosfolípids, i després degut a la apo-D (PTEC) els transfereixen als altres tipus de lipoproteïnes. Per emmagatzemar-los, principalment es fa en el teixit adipós encara que tant el fetge com el múscul tenen capacitat per tenir una certa quantitat en forma de reserva.
Pel que fa als AA són absorbits i s’aboquen directament en sang i passen pel fetge. El fetge té la capacitat de modificar la concentració dels aminoàcids en sang de tal manera que s’ajusti a la demanda real que té l’organisme, però això només ho pot fer amb aquells que no són essencials.
Dejuni Quan ens trobem en dejuni els teixits anaeròbics segueixen consumint glucosa, i aquesta demanda es satisfà per la glucogenòlisi del glicogen hepàtic, o per la gluconeogènesi, sobretot potenciant el reciclatge del lactat. Per altra banda el múscul envia aminoàcids gluconeogènics al fetge (glutamina i alanina) per dur a terme la GNG, i a la vegada redueix la demanda energètica ja que consumeix els seus AA cetogènics.
Pel que fa als àcids grassos, el teixit adipós s’encarregarà de mobilitzar els NEFA ja que així és redueix la demanda de glucosa per part dels òrgans aeròbics i es dedica la glucosa als òrgans anaeròbics i al cervell. A la vegada el consum de greixos contribueixen a la GNG aportant l’energia necessària, i algun precursor com seria el glicerol o el propionil-CoA. Aquesta mobilització dels àcids grassos per part del teixit adipós, s’alliberen NEFA i no TAG ja que la captació serà més ràpida i seran transportats per l’albúmina. A la vegada, el catabolisme dels àcids grassos pot resultar en cossos cetònics que si que poden utilitzarà tant el cervell com els òrgans anaeròbics per obtenir energia i que la seva demanda de glucosa sigui menor.
Glicogen Pel que fa als aminoàcids, en cas de dejuni, no tenim reserves d’AA i per tant s’han de sacrificar proteïnes i es trien les proteïnes musculars, sobretot per el seu gran volum que representen. Al fetge s’enviaran els AA gluconeogènics, i es consumiran els cetoàcids restants provinents d’aminoàcids cetogènics, ja que aquests transfereixen els grups amino al piruvat provinent de la glicòlisi de les glucoses del glicogen muscular, i al glutamat fent glutamina.
Transport de membrana Els transportadors són necessaris per transportar substàncies entre els espais cel·lulars. Solen ser proteïnes integrals de membranes amb un porus selectiu que s’obre i es tanca en funció de les necessitats. Cada cop més, es descarta la idea de la difusió simple de les substàncies. Hi ha dos tipus de transportadors, els de difusió facilitada, que permeten el pas en funció del gradient; i els de transport actiu, que poden transportar en contra del gradient però costen energia. Dins d’aquest últim tipus, hi ha els de transport actiu primari on la despesa energètica és al moment, i els de transport actiu secundari, on la despesa es dóna en un altre procés completament independent, i que normalment s’aprofiten d’un gradient ja generat per una bomba.
També podem diferenciar-los en funció del tipus de transport, uniport o cotransport si transporten més d’una substància, que si és en el mateix sentit se’n diuen cotransport i si és en sentit contrari és antiport.
Les llançadores són mecanismes de transport que serveixen per transportar substàncies i/o energia del mitocondri al citosol o viceversa. Sobretot cal recordar la llançadora de glicerol-3P i la llançadora de malat-aspartat. A la vegada cal recordar els transportador ADP/ATP i el transportadors de Pi per un hidroxil, i el de piruvat per un hidroxil, que tots són de transport primari ja que el consum d’energia és directe.
...

Tags: