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UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES
FACULTAD DE CIENCIAS VETERINARIAS
QUÍMICABIOLÓGICA
GUÍA DE ESQUEMASMETABÓLICOSPRACTICOS
2013
SECRETARIA DE PUBLICACIONES
CENTRO DE ESTUDIANTES DE VETERINARIA
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Curso de Química Biológica
Guía de Esquemas Metabólicos200362013
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BIOENERGETICA
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Cuando la entropía de un sistema es máxima no puede tener lugar ningúnproceso espontáneo y por lo tanto el sistema está en equilibrio.
Procesoespontáneo
Procesoespontáneo
Equilibrio
Composición del sistema
Entropía
total
Gº́G´
Valor variable para cadainstante de la reacción
G ́= Gº +́R T ln [P]/[R]
Indica si una reacción esespontánea o no espontánea
Valor constante paracada reacción
Gº´ =- R T ln Keq
Indica si una reacción esexergónica o endergónica
RELACION ENTRE LA ENTROPIA Y LACOMPOSICION DE UN SISTEMA AISLADO
DIFERENCIAS ENTRE G ́Y Gº́
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COMPUESTOS DE ALTA ENERGIA
Compuestos de alta energía
Compuestos con grupo fosfato
Tioésteres (AcetiCoA, Gº́ =-7,5 kcal/mol)
ENERGIA LIBRE ESTANDAR DE HIDROLISIS DEALGUNOS COMPUESTOS FOSFORILADOS
Fosfoenolpiruvato
Carbamilfosfato
1,3-bifosfoglicerato
Fosfocreatina
Acetilfosfato
Pirofosfato (PPi)
ATP AMP +PPi
ATP ADP +Pi
ADP AMP +Pi
Glucosa 1-P
Fructosa 6-P
Glucosa 6-P
Glicerol 3-P
-14,8
-12,3
-11,8
-10,3
-10,1
-8,0
-7,6
-7,3
-7,3
-5,0
-3,8
-3,3
-2,2
14,8
12,3
11,8
10,3
10,1
8,0 7,6
7,3
7,3
5,0
3,8
3,3
2,2
Variación de energíalibre estándar ( Gº́ )
kcal/mol
Potencial de transferenciadel grupo fosfato (- Gº )́
kcal/molCompuesto
CLASIFICACION
1,3-bisfosfoglicerato
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Transferencia del grupo fosfato (-P) desde dadores de fosfato de alta energía hasta aceptores debaja energía, a través del sistema ATP/ADP. La dirección del flujo tiene lugar hacia los compuestosque poseen un potencial de transferencia de grupos fosfato bajo, suponiendo condiciones estándar.
P
O
O-
O-
O-OH2
NO
O
OHOH
P
O
O-
O-
O-
O
O
P N
NN
NH2
NO
O
OHOH
P
O
O-
O
O-
O
O
P N
NN
NH2
P
O
O-
O-
-7,3 kcal/mol
ATP ADP
Gº́
TRANSFERENCIA DE GRUPOS FOSFATO
Fosfoenolpiruvato
Glucosa 6-fosfato
1,3-Bisfosfoglicerato
Glicerol 3-fosfato
ATP ATP
Potencial detransferenciade grupos -P
4
10
8
6
2
12
14
-P
-P -P
-P
16
Gº́ DE HIDROLISIS DEL ATP
fosfato( )
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ENZIMAS
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ENERGIA DE ACTIVACION EN REACCIONES CATALIZADAS Y NO CATALIZADAS
Energíalibre (G)
E +P
S t
E +S
ES
ES t
Ga no cat
Ga cat
EP
G
Curso de la reacción
GES
1
2
Comparación de los perfiles de una reacción catalizada enzimáticamente (1) y una reacciónno catalizada (2): El complejo enzima-sustrato (ES) tiene menor contenido energético que laenzima (E) y el sustrato (S) por separado. El estado de transición de la reacción catalizadaenzimáticamente (ES t) también posee menor contenido energético que el de la reacción sincatalizar (S t). La disminución de la energía del estado de transición en las reacciones queson catalizadas enzimáticamente supera a la disminución de la energía asociada a la unióndel sustrato y la enzima ( G ). Así la formación del complejo enzima-sustrato disminuye laES
energía de activación de la reacción ( Ga cat versus Ga no cat) y de este modo aumentala velocidad de la misma. La diferencia de energía entre los reactivos y los productos ( G)es igual para la reacción catalizada enzimáticamente y la no catalizada, por lo tanto lasenzimas no alteran la constante de equilibrio de las reacciones.
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CINETICA ENZIMATICA MICHAELIANA
tiempo
[P]
Vo
[S]
tiempo
Vo
Vo
V máx
½ V máx
K M [S] 1/[S]-1/K M
1/Vmáx
1/Vo
FORMACION DEL COMPLEJ O ENZIMA-SUSTRATO (ES)
Modelo llave cerradura
Enzima Complejo ESSustrato
Modelo de ajuste inducido
Enzima Complejo ESSustrato
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1/Vmáx
1/[S]
1/Vo
-1/K iM
i
-1/K M
INHIBICION ENZIMATICA
enzima sustrato inhibidor producto
INHIBICION REVERSIBLE NO COMPETITIVA
[S]
V máx i
½ V máx i
Vo
V máx
½ V máx
K M
i
Vo
V máx
½ V máx
K M [S]K iM
i
INHIBICION REVERSIBLE COMPETITIVA
INHIBICION IRREVERSIBLE
Referencias
1/Vmáx
1/[S]-1/K M
1/Vmáx i
1/Vo i
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ENZIMAS ALOSTERICAS
ENZIMAS REGULADAS POR MODIFICACION COVALENTE
Modelo secuencialo de Koshland
RegulaciónenzimáticaVariación de laconcentración enzimática
Enzimas reguladoras
Inducción de la síntesisde la enzima
Represión de la síntesisde la enzima
Alostéricas
Por modificación covalente
Modelo simétricoo de Monod
Efectores negativos y positivos
[S]K +M K M K -M
VoV máx
½ V máx
forma tensade la enzima
(inactiva)
forma relajadade la enzima
(activa)
sustrato efectorpositivo
efectornegativo
REGULACION ENZIMATICA
P
P2 H O22 Pi
2 ATP 2 ADP
fosfatasa
quinasa
Referencias
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N
N
NH2
CH3
N+
S
CH3
OH
Cl-
Descarboxilasas dea- cetoácidos Transcetolasas
Oxidoreductasas
Transacilasas
Oxidoreductasas
Aminotransferasas (Transaminasas)Descarboxilasas de aminoácidos
Carboxilasas
MetilmalonilCoA mutasaMetionina sintetasa
Transferasas de grupos monocarbonados
Tiamina o B1
Riboflavina o B2
Acido Pantoténico o B3
Niacina, B5 o PP
Piridoxina o B6
Biotina, B7 o H
Cobalamina o B12
Acido Fólico, Bc o M
Pirofosfato de tiamina
Flavina adenina dinucleótido (FAD)Flavina adenina mononucleótido (FMN)
Coenzima A
Nicotinamida adenina dinucleótico (NAD)Nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADP)
Fosfato de piridoxal
Biotina
Coenzima B12
Acido tetrahidrofólico
Vitamina Coenzima Enzimas
CLASIFICACION DE LAS VITAMINAS
VITAMINAS DEL COMPLEJ O B COMO COENZIMAS
Vitaminas
Liposolubles
Hidrosolubles
Retinol o Vit. A
Calciferol o Vit. D Tocoferol o Vit. EFiloquinona o Vit. K
Acido ascórbico o Vit. CComplejo vitamínico B
Vitamina
(Tiamina o B1)
Coenzima
(Pirofosfato de tiamina)
Ejemplo:
N
N
NH2
CH3
N+
S
CH3
OH
Cl-
O
O-
O-
O
P O-
O-
O
P
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METABOLISMO
DE
HIDRATOS DE CARBONO
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DIGESTION Y ABSORCION DE HIDRATOS DE CARBONO
Luz intestinal Superficie celular Enterocito Capilar sanguíneo
Lactosa
AlmidónGlucógeno
Sacarosa
Maltosa
Maltotriosa
Dextrinas límites
Lactasa
a-glucosidasas
Sacarasa
Galactosa
Glucosa
FructosaGlucosaGalactosaFructosa
Adaptado de Devlin TM, “Biochemistry”, 5th edition, A John Wiley and Sons Eds, 2002.
a-amilasa
GLUT-5
SGLT-1 +Na
ATP
ADP+
K
+K
+Na
GLUT-2
+2Na
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GLUCOLISIS
Glucosa
Glucosa 6-fosfato
Fructosa 6-fosfato
Fructosa 1,6-bisfosfato
DihidroxiacetonaFosfato
2 Gliceraldehído 3-fosfato
2 1,3-Bisfosfoglicerato
2 3-Fosfoglicerato
2 2-Fosfoglicerato
2 Fosfoenolpiruvato
2 Piruvato
ATP ATP
ATP
ADP
ADP
+
2 NAD + 2 Pi
+2 NADH + 2 H
ATP
2 ADP
2 ATP
2 H O2
2 ADP
2 ATP
Hexoquinasa
Fosfoglucoisomerasa
Fosfofructo quinasa
Aldolasa
Triosa fosfato isomerasa
Gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa
Fosfoglicerato quinasa
Fosfoglicerato mutasa
Enolasa
Piruvatoquinasa
EtapaPreparativa
Etapa deoxidaciónfosforilante
Etapa dereconversión finaly ganancia de energía
( - ) G 6-P
( + ) AMP , F 2,6 bisP( - ) ATP , citrato
( + ) F 1,6-bisP ( - ) ATP, alanina, Acetil-CoA
Iodoacetato (inhibidor)
Fluoruro (inhibidor)
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Glucógeno
Glucosa 1-P
Hexoquinasa
D-Glucosa D-Glucosa 6-Fosfato D-Fructosa 6-P
2+Mg
ATP ADP
2+
Mg
ATP
ADP
D-Fructosa 1,6-bisfosfato
Dihidroxiacetona fosfato
Gliceraldehído 3-P deshidrogenasa
Aldolasa
Fosfoglicerato- quinasa
2+Mg
3-Fosfoglicerato ATP ADP
1,3-Bisfosfoglicerato
+ +
NADH + H NAD Gliceraldehído 3-fosfato
Fosfoglicerato mutasa
Enolasa
Espontánea Lactatodeshidrogenasa
2-Fosfoglicerato
Fosfoenol- piruvato
(Enol)piruvato
ANAEROBIOSIS
+ +NADH + H NAD
(Ceto)piruvato
L-Lactato
H O2
ADP
ATP
Los átomos de carbono 1 a 3 de la fructosabisfosfato forman dihidroxiacetona fosfato; en tanto que los carbonos 4 a 6forman gliceraldehído 3-fosfato.
GLUCOLISIS
Fosforilasa
Triosafosfato isomerasa
Adaptado de Murray R., Granner D., Mayes P., Rodwell V., “Bioquímica de Harper”, 15º edición, El Manual Moderno, 2001.
H HH
H
H
H
H
H
HO
OO
O O
2
2
C
C
O P H2
C O P
O
HH
HH
H H
H H
H
OOO
O
H2
C OH
O
OO O
O
H HH
H
H H
HH H
Fosfogluco isomerasa
H2
C O P
O
O O
O
H2
C O P *
HHHH
HHH2
C O P
C
CH2OH
O
2
C
OH
P
CH
COO
H O
2CH O P
C
C
H OH
O
O
P ~ PiC
C
CH
O
OH
O2
H
H
P
2CH
P
COO
C O~
COO
C
2CH
COO
C
CH
OH O
3
COO
C
CH3
HHO
H2
C O P
CH
COO
OH
Piruvato quinasa
Fosfofructoquinasa
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Lactato
Fructosa1,6-bisfosfatasa
Glucosa 6-fosfatasa
GLUCONEOGENESIS
Glucosa
Glucosa 6-P
Fructosa 6-P
Fructosa 1,6-Bisfosfato
Gliceraldehído 3-P Dihidroxiacetona P
1,3-Bisfosfoglicerato
3-Fosfoglicerato
2-Fosfoglicerato
Fosfoenolpiruvato (PEP)
Piruvato
Oxalacetato
Oxalacetato
Piruvato
GDP + CO2
+NADH + H
+NAD
+NADH + H
+ NAD
+NADH + H
+ + NADH + H NAD
ADP
ATP
ADP
Pi
Pi
Pi
ATP + CO2
ADP + Pi
CICLO DE KREBS
H O2
H O2
Glicerol 3-fosfato
deshidrogenasa
Glicerolquinasa
Glicerol 3-P
Glicerol
Malato Malato
Fumarato Succinil-CoA Propionato
Lactato deshidrogenasa
Vías principales de gluconeogénesis en el hígado. Los puntos de entrada de aminoácidos glucogénicos despuésde la transaminación se indican con el símbolo . Las enzimas claves se indican con doble recuadro.O
.a -Cetoglutarato
+
NADH + H
+NAD
+2Mg
Adaptado de Murray R., Granner D., Mayes P., Rodwell V., “Bioquímica de Harper”, 15º edición, El Manual Moderno, 2001.
Citosol
Mitocondria
PEP
Retículoendoplasmático
Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa
Piruvato carboxilasa
ATP
GTP
+NAD
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GLUCOLISIS Y GLUCONEOGENESIS
REGULACION POR METABOLITOS
Pi Glucosa
Glucosa 6-P
Fructosa 6-P
Fructosa 1,6-bisP
Gliceraldehido 3-P
1,3 Bisfosfoglicerato
3-P Glicerato
2-P Glicerato
Fosfoenolpiruvato
Oxalacetato
Piruvato
ATP
ADP
DHAP
ATP
ATP
ADP
ADP
ADP
ADP + Pi ATP
ATP
(-) ATP (-) Citrato(+) AMP (+) F 2,6-bisP
(-) G - 6 - P
(-) AMP (-) F 2,6-bisP
[G - 6 - P]
(+) F 1,6-bisP(-) ATP (-) Acetil-CoA (-) Alanina
H O2
H O2
CO2
CO2
(+) Acetil-CoA
GTP
GDP
Pi
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REGULACION DE LA ACTIVIDAD DE LA ENZIMA BIFUNCIONALFOSFOFRUCTOQUINASA -2 FRUCTOSA 2,6 BISFOSFATASA
Fructosa 6-fosfato (+)
Enzima bifuncional no fosforilada(actividad quinasa)
(+)Bajo nivel deglucos en sangre
H O2
Fructosa 6-fosfato Fructosa 2,6-bisfofato
Enzima bifuncional fosforilada(actividad fosfatasa)
ATP
ADP
Fructosa 6-fosfato (-)
Adaptado de Stryer L., “Bioquímica”, 4º edición, Ed Reverté. 1995.
Pi
CONTROL DE METABOLISMODE LA GLUCOSA POR F 2,6 bisP
CONTROL DE LASINTESIS DE 2,6 -bisP
G 6-P
F 6-P
Fructosa 2,6-bisfosfato
Fructosa 1,6 -bisfosfatasa
F1,6-bisP
DHAP + G 3-P
F 6-P
Fructosa 2,6-bisfosfatasa
- O - P
AMPc
ATP Pi
-OH
Fosfofructoquinasa-2
F 6-P
Fosfofructo-quinasa-1
Fructosa6- fosfato
Adaptapo de Matheus, “Biochemistry”, The Benjamin, 1990.
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CICLO DE LAS PENTOSAS
Glucosa 6-fosfato6-Fosfogluconolactona 6-Fosfogluconato
Ribulosa 5-fosfato
Ribulosa 5-fosfato Enediol
Isomerasa
Ribosa 5-fosfato
Ribulosa 5-fosfato Xilulosa 5-fosfato
Segunda fase
Primera fase
+NADP +
NADPH + H
CO 2
+NADP +
NADPH + H H O2
Epimerasa
+H
6-Fosfogluconato
Deshidrogenasa
Deshidrogenasa
HC - OH
HC - OH
HOCH
HC - OH
HC
Ch - O - P2
C = O
HC - OH
HOCH
HCOH
HC
CH - O - P2
O
CH - OH2
C = O
HC - OH
HC - OH
CH - O- P2
O
- C - O
HC - OH
HO - CH
H C - OH
HC - OH
CH - O- P2
CH - OH2
C = O
HC - OH
HC - OH
CH - O - P2
HC - OH
C - OH
HC - OH
HC - OH
CH - O - P2
HC = O
HC - OH
HC - OH
HC - OH
CH - O - P2
CH - OH2
C = O
HC - OH
HC - OH
CH - O - P2
CH - OH2
C = O
HO - CH
HC - OH
CH - O - P2
O-
C - O
HC - OH
HOCH
HC - O
HC - OH
CH - O - P2
Lactonasa
O
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ercera Fase
Transcetolasa:Transaldolasa:Transcetolasa:
Rendimiento final:
Xilulosa 5-P Ribosa 5-P Seudoheptulosa 7-P Gliceraldehído 3-P
Transcetolasa
Transaldolasa
Seudoheptulosa 7-P a d h d PGlicer l e í o 3- Fructosa 6-P Eritrosa 4-P
Transcetolasa
Eritrosa 4-P Fructosa 6-PXilulosa 5-P Gliceraldehído 3·-P
C + C = C + C5 5 3 7
C + C = C + C7 3 4 6
C + C = C + C5 4 3 6
3 C = C + 2 C5 3 6
CH OH2
C - O
HOCH
HCOH
H CO - P2
CHO
HCOH
HCOH
HCOH
H CO - P2
CH OH2
C = O
HOCH
HCOH
HCOH + CHO
HCOH HCOH
H CO - P H CO - P2 2
CH OH2
C = O
HOCH
HCOH
HCOH + CHO
HCOH HCOH
H CO P H CO P2 2
CH OH2
C = O
HOCH CHO
HCOH + HCOH
HCOH HCOH
H2 CO - P H CO - P2
CH OH2
C = O CHO
HOCH + HCOH
HCOH HCOH
H CO - P H CO - P2 2
CH OH2
C = O
HOCH
HCOH + CHO
HCOH HCOH
H CO - P H CO - P2 2
R 5-P + 2 Xu 5-P « 2 F 6-P + G 3-P
La suma de estás tres reacciones sería:
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DIAGRAMA DE FLUJO DEL CICLO DE LAS PENTOSAS
Deshidrogenasa
Deshidrogenasa
Transcetolasa
Transaldolasa
Transcetolasa
Fases
a1
a2
a3
Glucosa 6-P
NADP
NADPH
NADP
NADPH
NADPNADP
NADPHNADPH
Glucosa 6-P Glucosa 6-P
6- Fosfogluconato 6- Fosfogluconato 6- Fosfogluconato+
NADP
NADPHCO2
NADP
NADPHCO2 CO2
Ribulosa 5-P Ribulosa 5-P Ribulosa 5-P
Epimerasa Isomerasa Epimerasa
Xilulosa 5-P Ribosa 5-P Xilulosa 5-P
Gliceraldehído 3-P Seudoheptulosa 7-P
Fructosa 6-P Eritrosa 4-P
Gliceraldehído 3-P
Xilulosa 5-P
Fructosa 6-P
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GLUCOGENOLISIS
En hígado:
En músculo:
G 1-P G 6-P Fosfoglucomutasa
G 6-P + H O Glucosa + P2 i
Glucosa 6 fosfatasa
G 6-P Piruvato Anaerobiosis Lactato Vía Glucolítica Aerobiosis CO + H O2 2
Adaptado de Stryer L., “Bioquímica””, 4º edición, Ed Reverté, 1995.
a -1,6- Glucosidasa
Glucosa
libre
Transferasa
Fosforilasa
Glucogeno (n) + P Glucogeno (n-1) + G 1-Pi
Fosforilasa
+
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ESQUEMA DE LA GLUCOGENO FOSFORILASA
Centro activo
Centro de uniónal glucógeno
Centro de uniónde nucleótidos
Centro de unión
de nucleótidos
Centro de unión depiridoxal fosfato
Centro activo
Centro de uniónal glucógeno
Centro de unión de
piridoxal fosfato
Centro desimetría
Adaptado de Rawn J., “Bioquímica”. Ed. Patterson (1989)
Control de la fosforilasa en músculo esquelético: la enzima puede adoptar una conformación T (tensa: inactiva) oR (relajada: activa). El equilibrio entre R y T de la fosforilasa a esta desplazado hacia la forma R (activa). En cambio la fosforilasa b está principalmente en la forma T a menos que el nivel de AMP (efector positivo) sea
elevado y los niveles de ATP y G 6-P (efectores negativos) sean bajos.
Adaptado de Stryer L., “Bioquímica””, 4º edición, Ed Reverté, 1995.
REGULACION DE LA ENZIMA EN MUSCULO ESQUELETICO
P
PP
P
AMP
ATPG-6-P
Fosforilasa b(Forma R activa)
Forforilasa b(Forma T inactiva)
Fosforilasa a(Forma T inactiva)
Fosforilasa a
(Forma R activa)
Proteinfosfatasa I
Fosforilasa b quinasa
2 ATP 2 ADP
2 Pi 2 H O2
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GLUCOGENOGENESIS
ACCION DE LA ENZIMA RAMIFICANTE
REGULACION DE LA GLUCOGENO SINTASA
G 1-P + UTP UDP-Glucosa + P~PPirofosforilasa
P~P + HO2 2 PiPirofosfatasa
UDP-Glucosa + Glucogeno (n) UDP + Glucogeno (n+1) Glucógeno Sintasa
UDP + ATP UTP + ADP Di-fosfoquinasa
Glucosa Hexoquinasa G 6-P
ATP ADP
G 6-P G 1-PFosfoglucomutasa
E.ramificante
P P
Pi H O2
ATP ADP
Proteinfosfatasa I
Quinasas*
Glucógeno sintasa a(Forma R activa)
Glucógeno sintasa a(Forma T inactiva)
++*Proteínquinasa A, Ca Quinasas, Glucogeno sintasa 3-Quinasa
Glucógeno sintasa b(Forma R activa)
Glucógeno sintasa b(Forma T inactiva)
Glucosa-6-fosfato
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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EFECTO DE LA GLUCOSA EN LA ACTIVIDADDE LA GLUCOGENO FOSFORILASA Y GLUCOGENO SINTASA
EN HIGADO
Adaptado de Stryer L., “Bioquímica””, 4º edición, Ed Reverté, 1995.
P
P P
P
P
Glucosa2 Pi2 H O2
PiH O2
Glucógeno Fosforilasa a(Forma R activa)
Glucógeno Fosforilasa a(Forma T inactiva)
Glucógeno Fosforilasa b(Forma T inactiva)
PPI PPI PPI
Glucógeno Sintasa b(Forma T inactiva)
Glucógeno Sintasa a(Forma T inactiva)
Glucógeno Sintasa a(Forma R activa)
PPI: Proteinfosfatasa I
Gliceraldehido Gliceraldehido 3-P
GliceraldehidoQuinasa
Fructosa Fructoquinasa F 1-P
ATP ADP
F 1-P Gliceraldehido + DHAPAldolasa B
ATP ADP
METABOLISMO DE LA FRUCTOSA EN HIGADO
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METABOLISMO DE LA GALACTOSA
G 1-P + UTP UDP-G + P~PPirofosforilasa
P~P + HO22 Pi
Pirofosfatasa
UDP-G UDP-Gal Epimerasa
UDP-Gal + Glucosa UDP + Lactosa Lactosa Sintasa
Hexoquinasa
ATP ADP
G 6-P G 1-PFosfoglucomutasa
SINTESIS DE LACTOSA EN LA GLANDULA MAMARIA
UDP + ATP UTP + ADP Di-fosfoquinasa
Glucosa G 6-P
ATP ADP
Gal 1-P G 1-PTransferasa
UDP-G UDP-Gal
Epimerasa
METABOLISMO DE LA GALACTOSA EN EL HIGADO
Galactosa Gal 1-PGalactoquinasa
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RESPIRACION
CELULAR
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CICLO DE KREBS: CATABOLISMO DEL ACETILCoA
Carbohidratos Proteínas Lípidos
Adaptadode Murray R., Granner D., Mayes P., Rodwell V., “Bioquímica de Harper”, 15º edición, El Manual Moderno, 2001.
Ciclo deKrebs
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E a1
E Subunidad de la piruvato descarboxilasa1
E Dihidrolipoamida aciltransferasa2
E Dihidrolipoamida deshidrogenasa3
Subunidad de la piruvato descarboxilasab
COMPLEJO DE LA PIRUVATO DESHIDROGENASA(SU REGULACION)
Piruvato deshidrogenasa
A c t i v a Desfosforilada
Piruvato deshidrogenasa I n a c t i v a Fosforilada
Fosfatasa
H O2
Pi
ADP
ATP
RelaciónNADH/NAD- elevada Ac- CoA/CoA-SH elevada
Relación
NADH/NAD- baja Ac-CoA/CoA-SH baja
ATP
ADP
Fosfatasa(Paso 2)E b1
Quinasa2+Mg
E2
E b1
Quinasa2+Mg
E3
E a1
(Paso 3)
2+2Ca
E2
E2
O H lSer
E3E a1
(Paso 1)
Fosfatasa
E3
E b1
Fosfatasa2+ 2+Ca Ca
E a12-OPO3
lSer
2-OPO3 lSer
2+2 Ca
Quinasa2+Mg
+
Piruvato + CoASH + NAD AcetilCoA + NADH+H + CO2
HOPO 2-3
Adaptado de Rawn J., “Bioquímica”. Ed. Patterson (1989)
5
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CICLO DE KREBS
Citrato
Cis-aconitato
Isocitrato
a -Cetoglutarato
Succinil-CoASuccinato
CO + NADH+H2
GTP
FADH2
Fumarato
Malato
Oxalacetato
NADH +H
*COO
*
*COO*CH2
Citrato sintasa
SCoA
HSCoA
+NAD + CoA-SH
CoA-SH
Aconitasa
Aconitasa
Isocitratodeshidrogenasa
Succinil CoAsintetasa
Succinato deshidrogenasa
CO + NADH+H2
Fumarasa
a - Cetoglutarato deshidrogenasa
*
*
*
Enzimas alostéricas
La actividad de la succinato deshidrogenasa está modulada por la concentración de oxalacetato, un inhibidor competitivo de la enzima.
*
H O2
Malatodeshidrogenasa
NAD+
NAD+
H O2
FAD
+
GDP + P i
H O2+
+
+
Acetil-CoA
*CH2
C COOHO
CH2COO
-
-
O
C*CH3
COO-
C
-O
CH2
COO-
COO
OHCH
CH2
COO-
-
COO
CHHC
COO-
-
COO-CH2
CH2
COO-
O
C S CoA
CH2
CH2
COO-
COO-C O
CH2
*CH2
*COO-
C
C
H
H
COO
COO-OH
-
-
CH
COO
C COO
*CH2
*COO--
-
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RELACION DEL CICLO DE KREBS CON OTRAS VIAS METABOLICAS
Lactato
AminoácidosTransaminasa
Alanina
Glucosa
Acetil-CoA
Oxalacetato
Aminoácidos
Aminoácidos Fumarato
Succinil- CoA
Aminoácidos
Propionato
Glutamato
CO2
Transaminasa
Piruvatocarboxilasa
Aspartato
Citrato Ácidos grasos
a - cetoglutarato
Transaminasa
CO2
REGULACION DEL CICLO
DE KREBS Y DE LAPIRUVATO DESHIDROGENASA
Acetil- CoA
ATP( + ) N AD+ , C oA-SH
( - ) ATPOxalacetato
L-Malato
Fumarato
Succinato
Succinil-CoA
Citrato
Isocitrato
a - cetoglutarato
(-) Succinil- CoA NADH, ATP(+) ADP
( - ) NADH, ATP (+ ) ADP
Aminoácidos
Piruvato
Fosfoenolpiruvato
( - ) NADH, Acetil - CoA
A D P
Adaptadode Murray R., Granner D., Mayes P., Rodwell V., “Bioquímica de Harper”, 15º edición, El Manual Moderno, 2001.
Piruvatodeshidrogenasa
Piruvato
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SISTEMAS DE LANZADERA
Membrana externa
Membrana interna
MatrizMitocondrial
Citosol
FADH2+NADH + H
+NAD
DHAP
G P3
DHAP
+FAD
G P3
Membrana
externa
Membrana
interna
Transportador
Transportador
Oxalacetato
Malato
+NADH + H
+NAD
GOT
Glu
Asp
Glu
Asp
Oxalacetato
GOT
Malato+NAD
+NADH + H
A
B
A - Lanzadera de glicerol 3- fosfato (Músculo esquelético, cerebro)
B - Lanzadera malato-aspartato (Hígado, riñón, corazón)
G P : Glicerol 3-fosfato3
DHAP: Dihidroxiacetona fosfato
Glu: glutamato
Asp: Aspartatoa- KG: a- cetoglutarato
Glicerol 3-fosfatodeshidrogenasa
Adaptado de LehningerA., Nelson DL., Cox M., “Principios de Bioquímica”, 2º edición, Worth Publishers, 1997.
a- KG a- KG
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DIAGRAMA MITOCONDRIAL
Membrana externa
Membrana interna
Crestas Matriz
DIAGRAMA MITOCONDRIAL. Las mitocondrias son los sitiosde producción de energía en células aeróbicas. Carbohidratos,ácidos grasos y aminoácidos son procesados en la organela.
Crestas Matriz
Membrana externa
Adaptado de Rawn J., “Bioquímica”. Ed. Patterson (1989)
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CADENA RESPIRATORIA MITOCONDRIAL
PRINCIPALES FUENTES DE NADH Y FADH PARA SU OXIDACION EN C. R.2
Gliceraldehído3-fosfato
deshidrogenasa
Piruvatodeshidrogenasa
Isocitratodeshidrogenasa
a-cetoglutaratodeshidrogenasa
Malatodeshidrogenasa
3-hidroxil-CoAdeshidrogenasa
NADH
Succinatodeshidrogenasa
Acil-CoAdeshidrogenasa
FADH
C.R. Cadena respiratoria
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TOPOGRAFIA DE LA MEMBRANA INTERNA MITOCONDRIAL
Topografía de la membrana interna mitocondrial. 1. NADH-deshidrogenasa; 2. hierro-azufre-proteínas del complejo I; 3. ubiquinona(las barras negras); 4. succinato-deshidrogenasa, azufre-hierro-proteínas; 5. citocromo b ; 6. citocromo b ; 7. citocromo c ; 8. hierroK T 1
-azufre-proteínas del complejo III; 9. citocromo c; 10. Citocromo-oxidasa; 11. complejo F -ATP-sintasa, indicando el canal para1
protones. Los círculos blancos representan al grupo polar de los fosfolípidos y las colas la cadena de ácidos grasos.
Sitios de conservación de energía en la cadena respiratoria
Trasportador de electrones E o
(m V) E
h
(m V)
0´
D G(kcal/mol)
NAD
Ubiquinona
Citocromo bT
Citocromo c
Citocromo a3
Oxígeno
-320
+ 60380 17.5
285 12.9
435 19.6
- 3 0
+255
+385
+8200* Para que sea posible la síntesis de ATP, el valor de D G ´ debe exceder de 7,3 kcal/mol.
´ ´
-
-
-
1 2 3 4
FMN
[S Fe]4
S
FAD
[S-Fe]3
S [
-
-
S
F -
S
] 8
bK
bT
c1
a3
a
5 6
7
9
c
8
[ S
-
]
-
F e
- S
2
F111
+TF0
10
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Complejo III
Complejo I
Complejo II
Succinato: ubiquinona (Q)óxidoreductasa
NADH deshidrogenasa
FMN Centros S-Fe
Succinato deshidrogenasa FAD (covalente) Centros S-Fe H emo t i po b
Complejo citocromo bc 1 2 hemos tipo b C en t ro S -Fe Hemo tipo c(cit c )1
Ubiquinol (QH ): citocromo c2
óxidoreductasa
NADH: ubiquinona (Q)óxidoreductasa Citocromo c
Complejo: citocromo a a 2 h emos t i po a I o n e s C u
Complejo IV
½ O2 H O2
Citocromo c oxidasa
UQ/UQH2
p oo l
COMPLEJOS Y VIAS DE TRANSFERENCIA DE ELECTRONES EN LA CADENA RESPIRATORIA MITOCONDRIAL
3
Adaptado de Devlin TM, “Biochemistry”, 5th edition, A John Wiley and Sons Eds, 2002.
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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COMPLEJOS Y TRANSPORTE DE ELECTRONES EN LA MEMBRANA INTERNA MITOCONDRIAL
EspacioIntermenbrana
Complejo deNADH-CoQreductasa
Membranainterna SFe
FMNCoQ
4H+
+ + +
2H 2H
Complejo deCoQH -cit c reductasa
NADH H + NAD2H
4HMatriz
Complejo de succinato- CoQ reductasa
2H
Succinato Fumarato + 2H2H
Complejo deCoQH -cit c reductasa
2H
½ O + 2H H O2H
SFe Cit c 1
Cit b 566Cit b 562
SFe CoQH
CoQH2
Cit c Cit c
Cit c
Cu
Cit a
Cu-Cit a-2e
-e
CoQHCoQ
CoQH Cit b566
Cit b562
SFeFAD
SFe
SFe
2
+ +
3
+
2+
2 +
+
+ +
+
+
++
2
2
2
2
Adaptado de Devlin TM, “Biochemistry”, 5th edition, A John Wiley and Sons Eds, 2002.
e-
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CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES MITOCONDRIALVIAS DE TRANSFERENCIA DE ELECTRONES Y
SITIOS DE UNIÓN PARA INHIBIDORES ESPECÍFICOS
Complejo I 1
Complejo II
Complejo III
Ciclo del ácido tricarboxÍlico
Malatoa-cetoglutaratoIsocitratoPiruvato
Succinato
a-Glicerolfosfato (FAD)
Oxidación de ácidos grasos y cuerpos cetónicos
S-Fe
b-hidroxibutiratob-hidroxiacil-CoA
Acetil-CoA
FAD
2
Rotenona Amital
Antimicina A
Monóxido de carbono Azida sódicoCianuro de potasio
1
Citocromo b
S-Fe
Citocromoc
Citocromoa a3 (Cu)3Complejo IV
2
3
Tetrametilen-fenilen- diaminia
Ascorbato
Adaptado de Devlin TM, “Biochemistry”, 5th edition, A John Wiley and Sons Eds, 2002.
Citocromoc1
Coenzima Q
FMN
S-Fe (4)
FAD
NADH
1
+½ O + 2H2
H O2
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FOSFORILACION OXIDATIVA
NADH + HH
H
H
[H ] [H ]
H
[OH ][OH ]
ADP + Pi
Y
+
12
ATP
O2
Esquema que ilustra el funcionamiento de la cadena respiratoria como mecanismo productor de protones yde la ATPasa como enzima vectorial que uti liza según la teoría quimiosmótica, protones para la síntesis de ATP. Lostamaños de las letras correspondientes a H y OH dentro y fuera de la mitocondria representan las respectivas concentraciones
[ H ] = C [ H ] =C
Exterior Interior
HHHHH
HHHH
OHOHOHOHOHOHOHOHOH
H
Bombade
protones
La membrana interna mitocondrial separa dos compartimentos de diferente pH produciendo diferencias en la concentración química
( D pH) y en la distribución de cargas creando una diferencia en el potencial eléctrico ( D y). El efecto neto de esas diferencias es la
fuerza del potencial de protones ( D G).
D G = RT I n (C /C ) + Z F D y2 1
D G = 2.3 RT DpH + F D y
D
+
+
+
++
+
+
+
+
++
+
++
+
+
++
+
+
ext 2 1int
-
--
--
--
--
Adaptadode LehningerA., Nelson DL., Cox M., “Principios de Bioquímica”, 2º edición, Worth Publishers, 1997.
- -
-
-
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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TRANSPORTE DE ELECTRONES Y TRANSLOCACION DEPROTONES EN LA MEMBRANA INTERNA MITOCONDRIAL
Gradientede pH
(Interior alcalino)
Síntesis de ATPproducida por la fuerza que
genera el movi-miento de H
Potencialeléctrico
(Interior negativo)
Espaciointermembrana
FumaratoSuccinato
Matriz H
ADP + P
1/2O +2H
H O2
H O
ATP
HH
Cit c
NAD
NADH + H
H
+ ++ + + + + + + +
+
- -
- - - -
- --
---- - -
-----
++
+
++
+++
+
+
++
+
+
+
+2
2
+
i
Adaptadode LehningerA., Nelson DL., Cox M., “Principios de Bioquímica”, 2º edición, Worth Publishers, 1997.
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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ACCION DEL DESACOPLANTE 2-4 DINITROFENOL
ACTIVACION DE LA PROTEINA UCP-1 POR ADAPTACION AL FR IO
Alto pH Bajo pH2,4-Dinitrofenol
NO
NO
HO
HO
HO
-O
-O
El hipotálamo esdetector del frío
Nervio simpáticoCerebro
Noradrenalina
Célula adiposa
marrón
Ácidosgrasos
ATPsintasa
Triacilglicéridos
Proteina quinasa A
AMPc
b-adrenérgicoReceptor
UCP-1H H
H
H O
HNADH
FADH2
½ O + 2H
2
2
+ ++
++
2
2
IONOFORO DE PROTONES QUE EQUILIBRA EL PHA TRAVES DE LA MEMBRANA INTERNA MITOCONDRIAL
Espaciointermembrana
Matrizmitocondrial
Adaptadode Devlin TM, “Biochemistry”, 5th edition, A John Wiley and Sons Eds, 2002.
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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CONSUMO DE OXIGENO MITOCONDRIAL
Mitocondria de hígado
Succinato
ADP
Oligomicina
2-4 Dinitrofenol
C o n c e n t r a c i ó
d e o
í g e
o
n
x
n
C
c
e
r
i ó
d
x
n
o n
n t
a c
n
e o
í g e
o
Inhibición y desacoplamiento de lafosforilación oxidativa en mitocon-drias de hígado.
Demostración de acoplamiento deelectrones a la fosforilación oxida-tiva en mitocondrias de hígado.
O = O2
O = O2
Estado 4 ADP 0
Estado 4
ADPD AP ADP 0
ADP
Succinato
Mitocondrias de h í gado
CONSUMO DE OXIGENO MITOCONDRIAL
s
Demostración de acoplamiento deltransporte de electrones a la fosfori-lación oxidativa en mitocondrias dehígado.
Adaptado de Devlin TM, “Biochemistry”, 5th edition, A John Wiley and Sons Eds, 2002.
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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ASPECTOS GENETICOS
DEL
METABOLISMO
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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SÍNTESIS DE ÁCIDOS NUCLEICOS
fosforribosilpirofosfatosintasa
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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REPLICACION SEMICONSERVATIVA DEL ADN
Adaptado de Rawn J., “Bioquímica”. Ed. Patterson (1989)
MOLÉCULA DE PRIMERA GENERACIÓN
MOLÉCULAS DE SEGUNDA GENERACIÓN
MOLÉCULAS DE TERCERA GENERACIÓN
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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REPLICACION DE ADN EN PROCARIOTES
REPLICACION DE ADN EN EUCARIOTES
Adaptado de Lodish H., Baltimore D., Berk A., Zipurksky L., Matsudaira P., Darnell J., “Molecular Cell Biology”, 4º edición, 1999
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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REPLICACION DE ADN EN EUCARIOTES
Adaptadode Rawn J., “Bioquímica”. Ed. Patterson (1989)
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
http://slidepdf.com/reader/full/esquemas-metabolicos-2013 50/154
Adaptado de Alberts B., Bray D., Lewis J., Raff M., Roberts K., Watson J., “Molecular Biology of the cell”, The Benjamin, 1990.
MECANISMOS DE ACCION DE LAS ADN TOPOISOMERASAS
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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REPARACION DE ADN
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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TRANSCRIPCION EN PROCARIOTES
Adaptado de Rawn J., “Bioquímica”. Ed. Patterson (1989)
Hélice híbrida ARN-ADN
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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Adaptado de Rawn J., “Bioquímica”. Ed. Patterson (1989)
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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d
a
d
l
.
e
c ó
g
O E
A
a p
t d o
e A l e n
d e
, “ B i o s
í n t s
i s d e p r o
t e í n a s y
d i g
o
e n
é t i c o
” ,
A ,
1 9 7 2
.
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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ARN RIBOSOMAL: PROCESAMIENTO Y CONFORMACION DE RIBOSOMAS
Adaptadode Lodish H., Baltimore D., Berk A., Zipurksky L., Matsudaira P., Darnell J., “Molecular Cell Biology”, 4º edición, 1999
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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E STRUCTURA GENERAL DEL ARNt
En procariotes múltiples moléculas de ARNr y ARNt se obtienen a partir del clivaje de una moléculade ARN precursora, catalizada por ARNasas III y P.
Adaptado de Lodish H., Baltimore D., Berk A., Zipurksky L., Matsudaira P., Darnell J., “Molecular Cell Biology”, 4º edición, 1999
Adaptado de Rawn J., “Bioquímica”. Ed. Patterson (1989)
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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z
z
z
1) ATP + ENZIMA ATP-ENZIMA
2) ATP-ENZIMA + AMINOACIDO AMINOACIL~ ADENILATO-ENZIMA + P~ P
3) P~ P + H O 2 Pi
4) AMINOACIL~ ADENILATO-ENZIMA + ARNt AMINOACIL~ ARNt + AMP + ENZIMA
ATP + AMINOACIDO + ARNt AMINOACIL~ ARNt + AMP + 2Pi
2
ACTIVACION
REACCION CATALIZADA POR LA AMINOACIL ARNt SINTETASA
ETAPAS DE LA BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS
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Adaptado de Matheus, “Biochemistry”, The Benjamin, 1990.
INICIACION
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ELONGACION
Adaptadode Matheus, “Biochemistry”, The Benjamin, 1990.
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TERMINACION
Adaptadode Matheus, “Biochemistry”, The Benjamin, 1990.
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- Plegamientos (chaperonas y chaperoninas)
- Cortes de la cadena proteica
- Formación de puentes disulfuro
- Adición de grupos funcionales
- Adición de grupos prostéticos
- Adición de metales
- Adición de hidratos de carbono
- Adición de lípidos
MODIFICACIONES POSTRADUCCIONALES
- Plegamientos (chaperonas y chaperoninas)
- Cortes de la cadena proteica
- Formación de puentes disulfuro
- Adición de grupos funcionales
- Adición de grupos prostéticos
- Adición de metales
- Adición de hidratos de carbono
- Adición de lípidos
MODIFICACIONES POSTRADUCCIONALES
TRANSITO CELULAR DE LAS PROTEINAS
Destino delas proteínas
- Citosol
- Núcleo
- Mitocondria
- Retículo endoplasmáticoy Aparato de Golgi
- Lisosomas
- Vesículas secretorias
- Membrana
TRANSITO CELULAR DE LAS PROTEINAS
Destino delas proteínas
- Citosol
- Núcleo
- Mitocondria
- Retículo endoplasmáticoy Aparato de Golgi
- Lisosomas
- Vesículas secretorias
- Membrana
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ADN
ADN
REGULACION DE LA BIOSINTESIS DE PROTEINAS EN PROCARIOTES
Adaptadode Blanco A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 1993.
INDUCCION
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ADN
ADN
REGULACION DE LA BIOSINTESIS DE PROTEINAS EN PROCARIOTES
Adaptadode Blanco A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 1993.
REPRESION
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HORMONAS
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ORGANIZACION DEL SISTEMA ENDOCRINO
Secreción hormonal
Eje hipotálamo-hipofisario.
Concentración de metabolitos en sangre(Ej. regulación de glucemia por glucagón/insulina).
Conexión nerviosa periférica
(Ej. Adrenalina).
HORMONAS DEL EJE HIPOTALAMO-HIPOFISARIO
GlucocorticoidesMineralocorticoides
Andrógenos
Corteza Adrenal Tiroides
T3
T4
Ovario
EstrógenosProgestágenos
Testículo
Testosterona
Glándulamamaria Acción general
Crecimiento
Hígado
Somatomedinas
Neurohipófisis Almacenamiento
VasopresinaOxitocina
Interacciones sistema nervioso-sistema endócrino. No se han representado en este cuadro, para no complicarlo, las accionesde retrorregulación. En general, el nivel de hormonas en sangre regula la liberación de la trofina correspondiente.Significado de las siglas:Factores liberadores e inhibidores del hipotálamo:CRH:hormona liberadora de corticotrofina; TRH:hormona liberadora de tirotrofina, LRH:hormona liberadora de hormonasgonadotróficas; PR-RH:hormona liberadora de prolactina; PR-IH: hormona inhibidora de prolactina; GRH: hormonaliberadora de somatotrofina.
Hormonas de la adenohipófisis: ACTH: hormona adreno-cortico-trófica (corticotrofina); TSH: hormona estimulante de tiroides (tirotrofina); LH: hormonaluteinizante; FSH: hormona foliculo estimulante; PR: prolactina; GH: hormona de crecimiento (somatotrofina);T3 y T4: hormonas tiroideas.
Adaptado de Lehninger A., “Principios de Bioquímica”, Ed Omega, 1982.
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H1
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RETROREGULACION DE LA SECRECION DE LAS HORMONAS
TIROIDEAS, GLUCOCORTICOIDES Y SEXUALES
Control endocrino por la glándula hipófisis que supone interrelación con el sistema nervioso central. Losreceptores en el sistema nervioso detectan cambios en el medio ambiente interno o externo y transmitenesta información por impulsos neurales a las neuronas secretoras del hipotálamo. Las hormonas liberado-ras (H1) producidas en respuesta a la energía neural estimulan la rápida liberación de hormona tróficacorrespondiente (H2) de la adenohipófisis. Las hormonas tróficas influyen sobre las tasas de reaccionesexistentes en la glándula endocrina correspondiente (tiroides, corteza adrenal, gónada) e incrementan lasecreción de su hormona (H3), que es llevada por la corriente sanguínea hacia células blanco específi-
cas para provocar una respuesta biológica. El control de retroalimentación negativa es afectado por laconcentración sanguínea del producto endocrino (H3) final, en las células del hipotálamo y la adenohipó-fisis. Los mecanismos autoreguladores locales (X) modifican la actividad funcional de cada componentedel sistema endocrino.
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MECANISMOS GENERALES DE ACCION HORMONAL
HORMONAS CON RECEPTOR EN LA MEMBRANA PLASMATICA
3
CASCADA DE AMPc
Hormona
Capilar
Membrana celular
Proteína receptorade membrana
Proteína Gs Adenilato ciclasa
(Inactiva)
Proteína Gs
Citoplasma
El AMPc activa a ciertasproteínas en el interior de la célula
Etapas en la transducción de una señal hormonal a travésde la membrana celular. En la figura se muestra unahormona que se une a un receptor estimulador y por lo
tanto, inicia una cadena de acontecimientos queconducen a la activación, de la adenilato ciclasa y a lasíntesis de AMPc. En el caso contrario, una hormona seuniría a un receptor inhibidor que bloquearía la síntesisde AMPc por la adenilato ciclasa.
(A) La hormona abandona el torrente circulatoriohacia la célula blanco.
(B) La hormona se une al receptor estimulador (Rs), que se halla embutido en la membranade la célula blanco. Un cambio conformacionalen la proteína receptora dispara la secuenciade acontecimientos por la cual la señal setransduce al interior de la célula.
(C) El receptor, con una conformación alterada,interacciona con la proteína G alfa teniendo
lugar un proceso de intercambio GTP=GDP. Deesta forma, la proteína Gs se disocia en undímero G beta-gamma y un complejo activoG alfa-GTP.
(D) El complejo G alfa-GTP interacciona con laadelinato ciclasa (AC) situada en la cara internade la membrana plasmática. La adenilato ciclasaasí activada convierte rápidamente ATP en AMPc.La biosíntesis de AMPc en el citosol constituyeel resultado de la transmisión de la señal desde lahormona extracelular hasta el interior de la célula.
Adaptado de Rawn J., “Bioquímica”. Ed. Patterson (1989)
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Activación de la proteína quinasa dependiente de AMPc:Las proteínas quinasas dependientes de AMPc son tetrámeros formados por dossubunidades catalíticas (C ) y dos subunidades reguladoras (R). El AMPc se une a lassubunidades reguladoras y el tetrámero se disocia en dos subunidades catalíticas y undímero de subunidades reguladoras unidas al AMPc.
Proteína quinasa A = Proteína quinasa dependiente de AMPc
Adaptado de Rawn J., “Bioquímica”. Ed. Patterson (1989)
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ACCION DE LA PROTEINA QUINASA A
SOBRE LA FOSFORILASA Y GLUCOGENO SINTASA
La unión de AMPc a la quinasa A activa esta enzima parafosforilar y como consecuencia activar a la fosforilasa quinasa,
la cual a su vez fosforila y activa a la fosforilasa, enzima quedegrada el glucógeno. La quinasa A también directa e indirec-tamente aumenta la fosforilación de la glucógeno sintasa, lacual inhibe la enzima y por lo tanto se inhibe la síntesis deglucógeno (esquema no mostrado).
SOBRE LA PROTEINFOSFATASA I
La proteinfosfatasa I (PPI) es la enzima que desfosforilaa la fosforilasa quinasa activa y a la fosforilasa activa,de las reacciones (*) del esquema anterior.
La unión del inhibidor proteico fosforilado inhibea la proteinfosfatasa I
Adaptado de Matheus, “Biochemistry”, The Benjamin, 1990.
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Una moléculade hormona
Receptor proteico
AmplificaciónSubunidad alfade proteína Gs
Adenilato ciclasaactiva
Amplificación
AMPc
Amplificación
Proteína quinasa A
Enzima X
Amplificación
Productos dela enzima X
Cada receptor proteico activado, puede activar muchas moléculas de proteínas Gs, cada unade las cuales libera una subunidad alfa, quepuede activar una molécula de adenilato ciclasapor un período prolongado.
Cada molécula de adenilato ciclasa,genera muchas moléculas de AMPc.
Las moléculas de AMPcactivan la Proteína quinasa A
Cada molécula de Proteína quinasa A,puede fosforilar y por lo tanto activar muchas moléculas de enzimas X
Cada molécula de enzima Xproduce muchas moléculasde producto
MECANISMO DE AMPLIFICACION EN CASCADA
Adaptado de Matheus, “Biochemistry”, The Benjamin, 1990.
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PLCB
(*)
IP asa
CICLO DEL FOSFATIDIL INOSITOL BISFOSFATO
Ciclo del Fosfaditil Inositol Bifosfato (PIP :2
Cuando una hormona (H) se une a un receptor (R) en la membrana plasmática, se inicia una cascada de acontecimientospor la cual una proteína G activa a la fosfolipasa C beta (PLC ). Esta enzima hidroliza al PIP para generar inositol 1,4,5-trifosfato (IP2 3B
y 1,2-diacilglicerol (DG). El IP se une entonces a un receptor del retículo endoplasmático, induciendo la apertura de un canal32+
de calcio. Los iones Ca así liberados al citosol intervienen en el control de numerosos procesos biológicos. El DG y el calcio activan la proteína quinasa C (PKC). La PKC fosforila proteínas que participan en mecanismos de crecimiento y diferenciación. La fosfatasa del IP (IP asa), una proteína situada en la membrana plasmática, convierte el IP en inositol 1,4-bisfosfato3 3 3
(IP ), finalizando la transmisión de la señal. Por último, la hidrólisis del IP produce inositol 1-fosfato (IP), que es convertido2 2
en inositol e incorporado en otra molécula de PIP .2
)
)
3
Adaptado de Rawn J., “Bioquímica”. Ed. Patterson (1989)
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ESTRUCTURA DEL RECEPTOR DE INSULINA
- S - S
- - S - S
-
-S-S-
NH3+
-
-COO-
+H3N -
-OOC-
COO-
-NH3+
- -
+H3N-
-OOC
Dominiorico encisteína
Cadenasa
Cadenas b
Membranaplasmática
Dominio detirosina quinasa
MEDIOEXTRACELULAR
CITOSOL
El receptor de insulina está formado por dos cadenasa y dos cadenasb. El sitio de unión a la insulina está ubicado sobre el medio extracelular de lamembrana plasmática, y el dominio de la tirosina quinasa está del ladocitosólico.
Adaptado de Stryer L., “Bioquímica””, 4º edición, Ed Reverté, 1995.
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Membrana plasmática
MEDIOEXTRACELULAR
CITOSOL
Insulina
Receptor deinsulina
La actividad catalítica se inicia por
la unión de insulina
ATP
ADP
Actividad catalítica aumentada en
forma independiente de la union de
Insulina- P
- P
P -
P-
Dominio de tirosinaquinasa
ACTIVACION POR AUTOFOSFORILACION DE TIROSINAQUINASA CORRESPONDIENTE AL RECEPTOR DE INSULINA
Adaptado de Stryer L., “Bioquímica””, 4º edición, Ed Reverté, 1995.
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Adaptado de Devlin TM, “Biochemistry”, 5th edition, A John Wiley and Sons Eds, 2002.
Abreviaturas: IRS-1: sustrato 1 del receptor de insulina; ERK: MAP quinasa (proteína quinasa activadapor mitógeno); MEK: MAP quinasa quinasa; MEKK: MAP quinasa quinasa quinasa; PI-3K: fosfatidil Inositol-3 quinasa; PIP : fosfatidil inositol bisfosfato; PIP : fosfatidil inositol trifosfato; PDK: quinasa2 3
dependiente de PIP ; PKB: proteína quinasa B; PDE: fosfodiesterasa; PLC : fosfolipasa C insulino3 ID
dependiente; GPI: glucosil fosfatidil inositol; IGP: inositol glicano fosfato; DAG: diacilglicerol
MECANISMO DE ACCION DE LA INSULINA
GLUT 4
P-tyr tyr-P
Glucosa
IRS-1P- -P
MEK -PP-
ERK -PP-
SOS
MEKK
ras
raf Grb 2
-PP-
Fosforilación de Factores deTranscripción
Reguladores
PKB(Akt)
PIP2 PIP3
PDK
PDE
AMPc 5´AMP
GPIIGP + DAG
Proteinfosfatasas
PI-3K
-PP- Síntesis deGlucógeno
Síntesis de Lípidos
Reclutamientode GLUT-4
Núcleo
SitiosPromotoresEnhancersSilencers
PLCID
Insulina
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Hormona
Receptoresinactivos
Receptoresactivados(dímero)
ADN
ARNm
Activación detranscripción
Núcleo
Citoplasma Proteína
Síntesisde proteína
MECANISMO DE ACCION DE LAS HORMONAS ESTEROIDEAS
HORMONAS CON RECEPTORES INTRACELULARES
Citosol
Adaptado de Blanco A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 1993.
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Hormona
Transcripcióninactiva
Núcleo
CitoplasmaProteína
Síntesisde proteína
Activación detranscripción
ADN
ADN
ARNm
MECANISMO DE ACCION DE LAS HORMONAS TIROIDEAS
Citosol
Adaptado de Blanco A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 1993.
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REGULACION
DE
GLUCEMIA
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Glucogenolisis(Hígado)
Gluconeogénesis(Hígado)
Ingesta
Digestión
Absorción intestinal
Glucólisis
Glucogenogénesis(Hígado-Músculo)
Vía de las pentosas
Glucosa ensangre
ENTRADA Y SALIDA DE GLUCOSA A SANGRE
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PAR FISIOLOGICO INSULINA-GLUCAGON
Efectos del glucagón y la insulina sobre la concentración de glucosa en sangre.
Células a Células bPANCREAS
Glucagon Insulina
Glucógeno
Glucosa
HIGADO
Glucógeno
Glucosa
Aumento de laconcentración deglucosa en sangre
Disminución de laconcentración deglucosa en sangre
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Aumento de la glucemia
Liberación de insulina
Remoción de glucosa sanguínea yalmacenamiento como glucógeno
La insulina se une a receptores de membranaen células hepáticas
Aumento de laactividad de
glucógeno sintasa
La insulina se une a receptoresde membrana en adipocitos y
células musculares
Aumento de la captación deglucosa
Exocitosis y activación detransportadores de glucosa
Liberación de glucagón
Disminución de la glucemia
El glucagón se une a receptores de membrana.
Activación deadenilato ciclasa
Aumento de AMPc,activación de quinasadependiente de AMPc
Activación de glucógenofosforilasa
Inhibición deglucógeno sintasa
Degradación de glucógeno aglucosa, liberación de glucosa
a la sangre.
REGULACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE GLUCOSA EN SANGREREGULACION DE LA CONCENTRACION DE GLUCOSA EN SANGRE
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Glucagón
(hígado)o Adrenalina
(hígado y músculo)
ATP
Adenilatociclasa
AMPc
Proteína quinasa A(inactiva)
Proteína quinasa A(activa)
Glucógeno sintasa (activa)
(inactiva)
Se inhibe laglucogenogénesis
Inhibidor de laProteinfosfatasa I
(inactivo)
Inhibidor de laProteinfosfatasa I-P
(activo)
Fosforilasa b quinasa (inactiva)
Fosforilasa b quinasa- P (activa)
Fosforilasa b(inactiva)
Fosforilasa a- P(activa)
Se inhibe laProteinfosfatasa I
Enzima que cataliza la desfosforilacion
de las reacciones 1, 2 y 3
Glucógeno (n) + Pi Glucógeno (n-1) + G 1-P
Se activa laglucogenolisis
* En músculo la Fosforilasa b quinasa se activa por Ca2+
2*
1
3
SISTEMA HIPERGLUCEMIANTE
- GLUCAGON
- ADRENALINA
- GLUCOCORTICOIDES
ACCIONES DEL GLUCAGON Y ADRENALINA SOBRE EL METABOLISMO DEL GLUCOGENO
-
Glucógeno sintasa-P
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ACCIONES DEL GLUCAGON
Glucogenolisis Lipólisis Aumento de
AMPc
GLUCAGON O ADRENALINA
Gluconeogénesis
Acetil CoA AminoácidosGlucogénicos
Piruvato
Oxalacetato
Efector
b -oxidación: ENERGIA
Glicerol + Ácidosgrasoslibres
ACCIONES GENERALES DEL GLUCAGON Y ADRENALINA
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ACCIONES DEL GLUCAGON MECANISMOS
[AMPc] en hígado y tejido adiposo Activación de la cascada de AMPc
Glucogenolisis Activación por fosforilación de la fosforilasa del glucógeno
Lipólisis Activación por fosforilación de la lipasa sensible a hormona
Gluconeogénesis Provisión de sustratos y energía para la vía
Glucólisis (en hígado) i P (en hígAdo)
Síntesis de glucógeno Inhibición por fosforilación de la glucógeno sintasa
Síntesis de ácidos grasos Disminución de la actividad de Acetil CoA carboxilasa
(en hígado) (ver regulación de lipemia)
ACCIONES DE LA ADRENALINA MECANISMOS
[AMPc] en hígado, músculo y tejido adiposo Activación de la cascada de AMPc
Glucogenolisis Activación por fosforilación de la fosforilasa del glucógeno
LipÓlisis Activación por fosforilación de la lipasa sensible a hormona
Glucólisis en tejido muscular Provisión de sustrato por intensa glucogenolisisUmento de la [FRuctosa 2, 6 di P] enmúsculo
Síntesis glucógeno Inhibición por fosforilación de la glucógeno sintasa
Secreción de glucagón En las células a del páncreas predominan los receptores badrenérgicos
Secreción
d
e insulina En las células b del páncreas predominan los receptores aadrenérgicos
MECANISMOS
Disminución de la [Fructosa 2,6-bisP]
Gluconeogénesis Disminución de la [Fructosa 2,6-bisP]
Glucólisis en hígado Disminución de la [Fructosa 2,6-bisP]
Provisión de sustrato por intensa glucogenolisis
B
e
d
Provisión de sustratos y energía para la víaDisminución de la [Fructosa 2,6-bisP]
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CICLO DE CORI
CICLO DE GLUCOSA-ALANINA
Lactato
Glucosa
Gluconeo-génesis
Glucosaen sangre Glucosa
LactatoLactato ensangre
Glucólisis ATP para lasíntesis
ATP para lacontracción
Músculo en contracción rápida
HígadoMúsculo Sangre
Glucosa
Alanina
Glucosa
Gluconeo-génesis
Piruvato
NH3
Glutamato
a-Cetoglutarato Alanina
Urea
Ciclo dela urea
Glucosa
Glucólisis
Piruvato
Proteínamuscular
Aminoácidos
NH3
Glutamato
a-Cetoglutarato Alanina
Alaninaaminotransferasa
Ciclo de glucosa-alanina. Funciona de modo dual: (1) transporte de gruposamino desde el músculo esquelético hasta el hígado para convertirse en ureay (2) proporciona al músculo en ejercicio glucosa sanguínea elaborada por elhígado a partir del esqueleto carbonado de la alanina.
Alaninaaminotransferasa
Esqueletoscarbonados
Hígado
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EFECTOS GENERALES DE LOS GLUCOCORTICOIDES
EFECTOS ANABÓLICOS
EFECTOSCATABÓLICOS
Músculo Aminoácidos
Tejidoadiposo
Glicerol
Ácidos grasos
Proteólisis
Lipólisis
Gluconeogénesis
Glucosa E n e r g í a
Glucosa en sangre
*
GLUCOCORTICOIDES
* Los glucocorticoides inhiben la entrada de glucosa en tejido muscular, adiposo.
Hígado
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SISTEMA HIPOGLUCEMIANTE: INSULINA
SINTESIS DE INSULINA EN LAS CELULAS b DEL PANCREAS
Esquema del mecanismo de biosíntesis de insulina en las célulasb del páncreas.
Adaptadode Gotto A, Henry JR, Pownoll S, Havel R. Enzimology 28, 1986.
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ACCIONES DE LA INSULINA
Permeabilidad a la glucosa en músculoy tejido adiposo
Glucólisis
Vía de las pentosas
Glucogenogénesis
Síntesis de lípidos
Gluconeogénesis
Lipólisis
MECANISMOS
Reclutamiento de transportadores de glucosa hacia lamembrana celular (ver figura).
Aumento de la [Fructosa 2,6-bisP] y de la glucoquinasaen hígado. Síntesis de enzimas claves de la vía.
+ Activación de la vía por aumento de la [NADP ] debido ala activación de la síntesis de ácidos grasos.
Activación de la fosfodiesterasa y de las fosfatasas: Seactiva la glucógeno sintasa por defosforilación.
Activación de Acetil CoA carboxilasa (síntesis de ácidos grasos)
Síntesis de las aciltransferasas (síntesis de triacilglicéridos) Aumento de la [Fructosa 2,6-bisP] en hígado. Inhibición dela síntesis de enzimas claves de la vía.
Activación de fosfodiesterasa y de fosfatasas: se inactivala lipasa por desfosforilación.
ACCIONES DE LA INSULINAACCIONES GENERALES DE LA INSULINA
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RECLUTAMIENTO DE TRANSPORTADORES DE GLUCOSA PORACCION DE LA INSULINA EN TEJIDOS APIDOSO Y MUSCULAR
1- Unión de la insulina con la porción externa del receptor y activación de tirosina quinasa.
2- Fosforilación del IRS-1 y activación de fosfoinositol-3 quinasa (PI-3K)
3 y 4- La PKB da la señal para el movimiento de las vesículas quecontienen los transportadores GLUT-4 hacia la membrana plasmática
5- Las vesículas se fusionan con la membrana plasmática
6- Se acelera así la entrada de las moléculas de glucosa
7- Se produce una invaginación de la membrana plasmática
8- Escisión de la vesícula y la membrana plasmática
9- Fusión de la vesícula con endosomas
10- Formación de nuevas vesículas a partir de endosomas
OOH
OOH
OOH
OOH
OOH
OOH
OOH
OOH
OOHO
OH
OOH
OOH
Grupofosfato
IRS-1
Insulina
Receptorde insulina
Membrana celular
Transportador GLUT-4
Transporte de glucosa
VesículaIRS-1-P Escisión
1
2
3
4
56 7
8
910
Endosoma
Adaptado de Murray R., Granner D., Mayes P., Rodwell V., “Bioquímica de Harper”, 15º edición, El Manual Moderno, 2001.
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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ACCIONES DE INSULINA SOBRE AMPc E INHIBIDOR DE PROTEINFOSFATASA I
Se interrumpe lacascada fosforilante
ATP
AMPc 5´AMPFosfodiesterasa
INSULINA
Inhibidor de laProteinfosfatasa I(inactivo)
Inhibidor de laProteinfosfatasa I-P(activo) Proteinfosfatasa
INSULINA
Se activa laProteinfosfatasa I
REACCIONES CATALIZADAS POR LA PROTEINFOSFATASA I ACTIVADA POR INSULINA
Glucógeno sintasa-P(inactiva)
Glucógeno sintasa(activa)
Fosforilasa b quinasa-P(activa)
Fosforilasa b quinasa(inactiva)
Fosforilasa a-P(activa)
Fosforilasa b(inactiva)
Proteinfosfatasa I
Proteinfosfatasa I
Proteinfosfatasa I
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METABOLISMO
DE
LIPIDOS
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DIGESTION Y ABSORCION DE LIPIDOS
Luz intestinal Enterocito Linfa
TAG
PL
Col-AG
Adaptado de Devlin TM, “Biochemistry”, 5th edition, A John Wiley and Sons Eds, 2002.
Colesterol esterasa
Lipasa pancreática
Fosfolipasa A2
MAG
AG
Col
Liso-PL +
Resíntesis deTAG, PL y Co-AG. Formación del
Quilomicrón Quilomicrón
Abreviaturas: TAG, triacilglicéridos; PL, fosfolípidos; Col-AG, colesterol esterificado; MAG, monoaciglicéridos; AG, ácidos grasos libres; Liso-PL, lisofosfolípidos; Col, colesterol libre.
Bilis
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acil CoA
sintetasa CPT I
CPT II
translocasa
ácido graso acil-CoA CoASH
carnitina acilcarnitina
CoASHacil-CoAb-oxidación
membrana
mitocondrialexterna
membrana
mitocondrialinterna
matrizmitocondrial
DEGRADACION DE ACIDOS GRASOS
ACTIVACION DEL ACIDO GRASO
-CH (CH ) - COO + ATP (GTP) + CoASH3 2 n
acil-CoA sintetasa
CH (CH ) - CO - S - CoA + AMP (GMP) + PPi3 2 n
PPi + H O2pirofosfatasa
2Pi0 -1
DG ’ = -8,0 kcal mol
ENTRADA DEL ACIL-CoA A LA MITOCONDRIA
Adaptado de Devlin TM, “Biochemistry”, 5th edition, A John Wiley and Sons Eds, 2002.
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a
b
a
a
a
a
b
b
b
b
b-OXIDACION
ACIDOS GRASOS SATURADOS DE CADENA PAR
b-oxidación de los ácidos grasos saturados. Una vuelta de b-oxidación consta de cuatroreacciones enzimáticas que generan una molécula de FADH , otra de NADH y otra de2
acetil-CoA, así como una molécula de acil-CoA acortada en dos átomos de carbono conrespecto a la molécula de acil-CoA que entró en el ciclo.
acil-CoA
acil-CoA acortado en2 átomos de carbono
2Trans-D -enoil-CoA
L-3-hidroxiacil-CoA
b
L-3-hidroxiacil-CoAdeshidrogenasa
3-cetoacil-CoA
acetil-CoA
Oxidación (1)
Hidratación (2)(3) Oxidación
(4) Tiólisis
acil-CoAdeshidrogenasa
enoil-CoAhidratasa
tiolasa
Adaptado de Rawn J., “Bioquímica”. Ed. Patterson (1989)
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b-OXIDACION
ACIDOS GRASOS SATURADOS DE CADENA IMPAR
Acido graso de 15 átomos de carbono
CCC/CC/CC/CC/CC/CC/CC
Propionil-CoA
BicarbonatoD-metilmalonil-
CoA
L-metilmalonil-CoA
Succinil-CoA
carboxilasa
racemasa
mutasa
biotina
coenzima B12
Conversión del propionil-CoA en succinil-CoA. Este proceso requiere tres enzimas:propionil-CoA carboxilasa, metilmalonil-CoA racemasa y metilmalonil-CoA mutasa.
Adaptado de Rawn J., “Bioquímica”. Ed. Patterson (1989)
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2Trans-D -enoil-CoA
3cis-D -enoil-CoA
isomerasa
Acil-CoA
2,4-dienoil-CoA
3cis-D -enoil-CoA
Acil-CoAdeshidrogenasa
2,4-dienoil-CoAreductasa
Isomerasa
Dos enzimas accesorias, la2,4-dienoil-CoA reductasa y
3la cis-D -enoil isomerasa,
hacen posible la b-oxidaciónde ácidos grasos poliinsatu-rados que contienen un dobleenlace cis en posición par.
b-OXIDACION
ACIDOS GRASOS INSATURADOS
4 3 2 1=CC
4 3 2 1
=
=
C C CH
H
C C5 4
H H=
5 4- - - -C C
HH H
5 4 3 2C CH H=
--- -- -
5 4 3 2
=
HC C
H HH C - (CH ) - C = C - CH - C - S - CoA3 2 5 2
4 3 2 1
O
HH C - (CH ) - CH - C = C - C - S - CoA3 2 5 2
H 4 3 2 1
O
H HR - C = C - CH - CH - C - S - CoA2 2
5 4 3 2 1
O
O
O H H
R - CH - C = C - CH - C - S - CoA2 2
5 4 3 2 1
O HR - CH - CH - C = C - C - S - CoA2 2
H 5 4 3 2 1
2Trans-D -enoil-CoA
+NADPH + H
+NADP
FAD
FADH2
3 2C1
CC-R S-CoA
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glucosa
ribosa 5-fosfato
+2 NADP
+2 NADPH + 2H
piruvato
piruvato
acetil-CoA
oxalacetato citrato
acil-CoA
acil-CoA
piruvato malato oxalacetato
H2O-
HCO3
+NADP+
NADPH + H+
NAD +NADH + H
ATP
ADP
+H
-HCO3
ATP
ADP + Pi
malonil-CoA
acetil-CoA
citrato
MITOCONDRIA
Glucólisis
Vía de
las
Pentosas
b-oxidación
Ciclo de Krebs
Enzima málica+
dep. NADPMalato deshidrogenasa
+dep. NAD
Citratoliasa
Acetil-CoAcarboxilasa
Mecanismos de producción de acetil-CoA,malonil-CoA y NADPH. Estas moléculasdeben estar presentes en el citosol paraque ocurra la biosíntesis de ácidos grasos.
SINTESIS DE ACIDOS GRASOS
MECANISMOS DE PRODUCCION DE ACETIL-CoA, MALONIL-CoA Y NADPH
=
=
=
Adaptado de Rawn J., “Bioquímica”. Ed. Patterson (1989)
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Acetil-CoA
Malonil-CoA
Complejo de la ácidograso sintasa cargadocon un grupo acetiloy un grupo malonilo
condensación
reducción del
grupo b-ceto
deshidratación
reducción deldoble enlace
Translocación del grupobutirilo a laCis de KS
b-cetobutiril-ACP
b-hidroxibutiril-ACP
2trans-D -butenoil-ACP
Butiril-ACP
Complejo de la ácido graso sintasa:- Acetil-CoA-ACP transacetilasa (AT)- Malonil-CoA-ACP transferasa (MT)
- b-ceto-ACP sintasa (KS) que contiene un residuo cis-SH
- b-cetoacil-ACP reductasa (KR)
- b-hidroxiacil-ACP deshidratasa (HD)- Enoil-ACP reductasa (ER)- Deacilasa- En el centro se encuentra la proteína portadora de acilos (ACP)con su brazo de fosfopanteteína que acaba con otro -SH. Se muestran sombreadas lasenzimas que actuarán en el pasosiguiente.
SINTESIS DE ACIDOS GRASOS
Adaptado de Lehninger A., Nelson DL., Cox M., “Principios de Bioquímica”, 2º edición, Worth Publishers, 1997.
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SINTESIS DE TRIACILGLICERIDOS Y FOSFOLIPIDOS
Fosfatidilcolina o Lecitinay
Fosfatidiletanolamina
TEJIDOADIPOSOTEJIDO
HEPATICO
INTESTINO
Monoacilglicerolaciltransferasa (intestino)
Adaptado de Murray R., Granner D., Mayes P., Rodwell V., “Bioquímica de Harper”, 15º edición, El Manual Moderno, 2001.
CDP-colina
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Tiolasa
HMG-CoAsintasa
HMG-CoAreductasa
Acetil-CoA
Acetoacetil-CoA
b-hidroxi-b-metilglutaril-CoA(HMG-CoA)
Mevalonato
Acetato
Mevalonato
Isopreneactivado
Escualeno
Colesterol
isoprene
Resumen de la biosíntesis de colesterol.El proceso ocurre en cuatro etapas. En la etapa 1 las tresunidades de acetato se condensan para formar un interme-diario de seis átomos de carbono, el mevalonato. En la etapa2 se da la conversión de mevalonato a unidades de isopreneactivado. En la etapa 3 ocurre la polimerización de las unida-des de isoprene para formar la estructura lineal de treinta áto-mos de carbono del escualeno. Finalmente en la etapa 4 laciclización del escualeno forma los cuatro anillos del núcleoesteroide, y una serie de cambios posteriores genera el pro-ducto final, colesterol.
Formación de mevalonato a partir de acetil-CoA. El origen de los carbonos 1 y 2 del mevalonato se muestran en cuadros sombreados.
SINTESIS DE COLESTEROL
Adaptado de Lehninger A., Nelson DL., Cox M., “Principios de Bioquímica”, 2º edición, Worth Publishers, 1997.
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LIPOPROTEINAS
Y
REGULACION DE LIPEMIA
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TRANSPORTE Y UTILIZACIÓN DE LIPIDOS
ESTRUCTURA GENERAL DE UNA LIPOPROTEINA PLASMATICA
Proteína
Fosfolípido Colesterol
Esteres de colesterolo
Triacilglicéridos
CLASIFICACION Y FUNCION DE LAS LIPOPROTEINAS PLASMATICAS EN HUMANOS
Lipoproteína
Partícula
Tamaño(nm)
Densidad(g/ml)
Movilidad elec-troforética (en re-lación a las prot.Plasmáticas)
Contenido enproteínas ycomponentes
Composiciónde lípidos
Quilomicrones
VLDL
100-1000 0,900-0,950
30-50 0,950-1,006
L D L 2 0 - 2 5 1 , 0 0 6 - 1 , 0 63
HDL 8-10 1,063-1,210
Inmóvil(demasiadogrande)
Pre-beta
Beta
A Alfa
1% A-I, A-II, B-48C-I, C-II, C-III, E
10%B-100, C-I, C-IIC-III, E
26%B-100
45% A-I, A-II, C-IC-II, C-III, E
TAG 90%PL 4%CH 5%
TAG 60%PL 1 5%CH 15%
TAG 10%PL 2 2%CH 42%
TAG 5%PL 3 0%CH 20%
* A, B, C, E= clases de apolipoproteínasTAG: triacilgliceroles; PL: fosfolípidos; CH: colesterol y ésteres de colesterol
100
Adaptadode Matheus, “Biochemistry”, The Benjamin, 1990.
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TAG
EC
Vidamedia en sangremenos de 1 hora
Destino metabólico de los quilomicrones (apo-A, apolipoproteina A; apo-B, apolipoproteina B; apo-C, apolipoproteina C;
apo-E, apolipoproteina E; HDL, lipoproteina de alta densidad; TAG, triacilglicéridos; CH, colesterol; EC, ésteres de colesterol; PL, fosfolípidos).Vida media en sangre menos de 1 hora.
TAG de la dieta
Intestinodelgado
Quilomicrón naciente
Quilomicrón
Tejidosextrahepáticos
Remanente de quilomicrón receptor (apo-E)
Remanentes de quilomicrón
Glicerol
Acidos grasos
Receptor paraapo-E
Linfáticos
Colesterol
Acidos grasos
Hígado
Lipoproteinlipasa
ESQUEMA DE LA UNION DE UN QUILOMICRON A LA LIPOPROTEINLIPASA
Quilomicrón
Apo C II
Lipoproteinlipasa
Cadena depolisacáridos
Superficie endotelial de la célula
Triacilglicéridos
Glicerol + Acidos grasos
DESTINO METABOLICO DE LOS QUILOMICRONES
E PLEC
HDL
B48
TGC
TAG
CH
TGC
TAG
EC
TAGCH
B48
B 48
E
E
C
A
B48 A
A
A
101
Adaptado de Murray R., Granner D., Mayes P., Rodwell V., “Bioquímica de Harper”, 15º edición, El Manual Moderno, 2001.
Adaptadode Matheus, “Biochemistry”, The Benjamin, 1990.
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VLDL,lipoproteinas de muy baja densidad; LDL, lipoproteinasde baja densidad; HDL, lipoproteina de alta densidad; IDL, lipoproteina de densintermedia; Apoproteinas A, B100, C, E; TAG, triacilglicéridos; CH, colesterol; EC, ésteres de colesterol; P, fosfolípidos.
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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AG
H y
H
HH
H: colesterol
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MOLECULAS RELACIONADAS CON EL TRANSPORTE DE LIPIDOS PLASMÁTICOS YSUS FUNCIONES
COMPONENTE FUNCION LIPOPROTEÍNAS Quilomicrones Transporte de lípidos de la dieta
VLDL (Lipoproteinas de muy baja densidad)
-Exportación de triglicéridos y colesterol desde el hígado. -Distribución de triglicéridos al tejido adiposo y muscular.
LDL
(Lipoproteínas de baja densidad) -Distribución de colesterol a los tejidos periféricos.
HDL (Lipoproteínas de alta densidad)
Transporte de colesterol hacia el hígado (“transporte reverso”) .
APOLIPOPROTEINAS
A – I -Proteína estructural de las HDL -Activa la LCAT
B48 Proteína estructural de quilomicrones
B100 -Proteína estructural de de las VLDL y LDL
-Se fija al receptor de LDL C-II Activador de la LPL
E -Se fija al receptor de remanentes-Se fija al receptor de IDL
RECEPTORES
LDL -Fijan apo B-100-Captan LDL
Recep t o r e s d e r emanen t e s -Fijan apo E
-Captan remanentes de quilomicrones e IDL
ENZIMAS
LPL (Lipoproteínlipasa)
-Hidroliza los triglicéridos de los quilomicrones y VLDL
LH ( L i p a s a H e p á t i c a ) -Hidroliza triglicéridos y fosfolípidos de las IDL y HDL2
LCAT (lecitina- colesterol acil transferasa) -Esterificación del colesterol y su incorporación en HDL
Proteína de transferencia de ésteres de
colesterol (CEPT).
-Transfiere esteres de colesterol de HDL a
quilomicrones y VLDL
Í
I
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CARACTERISTICAS Y COMPOSICION DE LAS LIPOPROTEINAS PLASMATICAS DE PERRO Y GATO
LIPOPROTEÍNAS Especie
Diámetro(nm) Densidad MovilidadElectroforé-tica
Triglicéridos(%)
Coleste- r o l ( % )
Fosfolípi- d o s ( % )
Proteínas (% ) Apolipoproteínas
QUILOMICRONES PerroGato
75-1200 < 0.900 Origen 80-95 2-7 3-6 1-2 B48; A; C; E
VLDL Perro Gato
26-80 0.930-1.006 Pre Beta 59-62 12-15 14-16 10-12 B100; C; E,(B48 en perro)
LDL PerroGato
16-25 1.019-1.0871.030-1.043
Beta 22-42 8-30 23-24 23-27 B100
HDL 1 Perro 10-35 1.025 Alfa 2 1-2 35-36 40 22-23 A; C; E
HDL 2 Perro Gato
9-12 1.063-1.100 Alfa 1 1 30 35 33 A; C; E
HDL 3 Gato 5-9 1.100-1.210 Alfa 1 1 21 35 43 A; C
B100; B48; C; E
PerroGato
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Diferencias entre mamíferos LDL y HDL
M am í f e r o s L D L M am í f e r o s H D L (humano, cerdo, conejo, camélidos, monos) (canino, felino, bovino, equino, rata)
- Presentan alta actividad de *CETP, debido a la
transferencia de ésteres de colesterol desde lasHDL a las VLDL con intercambio de TAG(transporte reverso de colesterol) se originan LDLcon alto contenido en ésteres de colesterol,principalmente en dietas ricas en lípidos.
- Presentan baja o nula actividad de *CETP, esto
implica que las HDL tienen alto contenido deésteres de colesterol y apoE, lo que resulta en laformación de una partícula de mayor tamaño ymenor densidad (HDL1 con movilidadelectroforética 2). En este caso, el transportereverso del colesterol puede que se complete víacaptación hepática de colesterol de HDL.
*CETP: "Proteína transportadora de ésteres de colesterol", su función es intercambiar ésteres decolesterol desde las HDL a los quilomicrones y VLDL a cambio de TAG.
107
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Metabolismo de lipoproteínas del plasma. VLDL: lipoproteínas de muy baja densidad, IDL: lipoproteínas de
densidad intermedia, LDL: lipoproteínas de baja densidad, HDL: lipoproteínas de alta densidad, TAG:triacilgliceroles, CH: colesterol, E Col: Colesterol esterificado, LCAT: lecitina-colesterol aciltransferasa,LpL: lipoproteína lipasa.
Adaptadode Blanco A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 1993.
ESPECIE LDL (humano)
ESPECIE HDL (canino)
TAG TAG
TAG
TAG TAG
CH
CH
CH
CH
HDL3/HDL2
HDL1
HDL3
HDL2
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2 Acetil-CoA
Acetoacetil-CoA
b-hidroxi-b-metilglutaril-Coa(HMG-CoA)
Acetoacetato
Acetona D-b-hidroxibutirato
D-b-hidroxibutirato
Acetoacetato
Acetoacetil-CoA
2 Acetil-CoA
D-b-hidroxibutiratodeshidrogenasa
b-cetoacil-CoAtransferasa
Tiolasa
succinil-CoA
succinato
D-b-hidroxibutiratodeshidrogenasaAcetoacetatodecarboxilasa
HMG-CoAliasa acetil CoA
acetil CoAHMG-CoAsintasa
Tiolasa
CUERPOS CETONICOS
Formación de cuerpos cetónicos Uso del b-hidroxibutirato
Formación de cuerpos cetónicos a partir de acetil-CoA.Bajo circunstancias que causan una acumulación de acetil-CoA (ej: ayuno prolongado o diabetes no tratada),la tiolasacataliza la condensación de dos moléculas de acetil-CoA aacetoacetil-CoA. Estas reacciones ocurren dentro de la matrizmitocondrial. El HMG-CoA es también un intermediario en labiosíntesis de esteroles, pero la enzima que interviene en esa vía es citosólica.
Hidroxibutirato como combustible. El D-b-hidroxibutiratosintetizado en el hígado entra a circulación y luego a otrostejidos, donde es convertido a acetil-CoA para la producciónde energía. Primero es oxidado a acetoacetato, el que esactivado con coenzima A donada por el succinil-CoA, y luegoes dividido por la tiolasa.
Adaptado de Rawn J., “Bioquímica”. Ed. Patterson (1989)
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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Glucagón o Adrenalina
Receptor proteína G adenilato
ciclasaGTP
ATP
AMPc
(+)
ADIPOCITO
Proteína quinasadependiente
de AMPc
Proteína quinasadependiente
de AMPc
lipasa sensiblea hormonas
lipasa sensiblea hormonas
ATP ADP
triacil-glicérido
diacil-glicérido
monoacil-glicérido
glicerol
H O2 H O2 H O2ácido
graso libreácido
graso libreácido
graso libre
Regulación hormonal de la degradación de triacilglicéridos. En los adipocitos, la proteína quinasa,dependiente de AMPc, cataliza la fosforilación y la activación resultante de la lipasa sensiblea hormona, la cual cataliza la hidrólisis de triacilglicéridos a monoacilglicéridos y ácidos grasoslibres. La hidrólisis de monoacilglicéridos es catalizada por una monoacilglicerol lipasa.
REGULACION HORMONAL DE LA LIPOLISIS
Adaptadode Horton HR, Moran LA, Ochs RS, Rawn J, Scringeour KG, “Bioquímica””, Ed Prentice Hall Hispanoamericana SA, 1995.
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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ácidos grasos
triacilglicéridos
carnitina
Síntesis deácidos grasos
Carnitin acil transferasa I (-)(-)(+)
REGULACION DEL METABOLISMO DE LIPIDOS
Glucólisis
b - oxidación
Ciclo de Krebs
Acetil-CoAcarboxilasa *
Lipogénesis (Insulina)
Lipólisis (Glucagón y Adrenalina)
Lipasa **
* Acetil-CoAcarboxilasa -P(inactiva)
Acetil-CoAcarboxilasa(activa)
** Lipasa-P(activa)
Lipasa(inactiva)
Glucagón o Adrenalina Insulina
Adaptado de Rawn J., “Bioquímica”. Ed. Patterson (1989)
malonil-CoA
acetil-CoA
acetil-CoA acil-CoA
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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METABOLISMO DE
AMINOACIDOS
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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DIGESTION INTESTINAL DE PROTEINASENTRADA DE AMINOACIDOS A LA CELULA INTESTINAL
Luz intestinal Superficie celular Enterocito Capilar sanguíneo
Polipéptidos
Pepsina
tripsinaquimotripsinacarboxipeptidasaelastasa
tripsinaquimotripsinacarboxipeptidasaelastasa
Origen: Gástrico Pancreático
Aminoácidos libres (40%)
Oligopéptidos (60%)
Aminoácidos libres(40%)
Oligopéptidos
(60%)endopeptidasaaminopeptidasadipeptidasa
ribete en cepillo
endopeptidasaaminopeptidasadipeptidasa
Ribete en cepillo
Aminoácidos
DipéptidosTripéptidos
Amino-ácidosdipeptidasa
tripeptidasa+Na
Adaptado de Devlin TM, “Biochemistry”, 5th edition, A John Wiley and Sons Eds, 2002.
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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METABOLISMO DE AMINOACIDOS
ORIGEN UTILIZACIÓN
Absorción enintestino
Degradaciónde proteínas
tisulares
Síntesis deaminoácidos
(principalmentehígado)
AMINO- ÁCIDOS
“Poolmetabólico”
Síntesis deproteínas
corporales
Síntesis decompuestosnitrogenados
no proteícos
Catabolismo
Proteínas estructuralesde tejidosProteínas plasmáticasHemoglobinaEnzimasHormonas proteicasProteínas de la leche
HormonasColinaCreatinaPurinasPirimidinas
CoenzimasGlutatiónMelanina
(Transaminación -Desaminación oxidativa)
Amoníaco
Cetoácidos
Urea
Glucosa
Cuerposcetónicos
a
Adaptado de Blanco A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 1993.
Ciclo de Krebs
Acidos grasos
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COOH
C=O
CH2
COOH
CH2
+COOH
H N2 CH
R
Fosfato depiridoxal
Aminotransferasa
COOH
C=O
CH2
COOH
CH2
CHH N2
+COOH
H N2
R
C=O
a -cetoglutarato L-aminoácido L-glutamato a -cetoácido
COOH
C=O
CH2
COOH
CH2
+COOH
H N2 CH
CH3
COOH
C=O
CH2
COOH
CH2
CHH N2 COOH
H N2
CH3
C=O+
a -cetoglutarato L-alanina L-glutamato Piruvato
Fosfato depiridoxal
Alanina Aminotransferasa
COOHC=O
CH2
COOH
CH2
+
COOH
C=O
CH2
COOH
CH2
CHH N2
+COOH
H N2 CH
CH2COOH
COOH
H N2
CH2
C=O
COOH
Fosfato depiridoxal
Aspartato Aminotransferasa
a -cetoglutarato L-aspartato L-glutamato Oxalacetato
REACCIONES DE TRANSAMINACION
(GPT)
(GOT)
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REACCIÓN DE LA GLUTAMATO DESHIDROGENASA
COOH
C=O
CH2
COOH
CH2
CHH N2
COOH
C=O
CH2
COOH
CH2
+ +H O2 +NH4Glutamato deshidrogenasa
(mitocondrial)
+NAD(P) +NAD(P)H + H
GTP (-) ADP (+)
L - glutamatoa cetoglutarato
REACCIÓN DE LA GLUTAMINA SINTETASA
COOH
C=O
CH2
COOHCH2
CHH N2
+
COOH
C=O
CH2
CH2
CHH N2
ATP ++NH4
Glutamina sintetasa + +ADP Pi
L - glutamato L - glutamina
CONH2
COOHC=O
CH2
CH2
CHH N2
CONH2
+ +H O2Glutaminasa
COOH
C=O
CH2
COOH
CH2
CHH N2+NH4
L - glutamina L - glutamato
OREACCION DE LA GLUTAMINA SINTETASA
REACCION DE LA GLUTAMINASA
REACCION DE LA GLUTAMATO DESHIDROGENASA
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TRANSPORTE DEL GRUPO AMINO
Glutamato Glutamato Urea Aminoácidos
Glutamina
Glutaminasintetasa
+NH4
ATP
H O2
ADP, Pi
Glutamina
Glutaminasa
+NH4
Glu a CG
Piruvato Alanina
Glucosa
Gluconeogénesis
+NH4
a
CG Glu
Alanina Piruvato
Glucosa
Glucólisis
TransaminaciónTransaminación
CICLOGLUCOSA-ALANINA
Glutaminasa
Desaminaciónoxidativa
OTROSTEJIDOS HIGADO
MUSCULO
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CICLO DE LA UREA
Mitocondria
Citosol
REGULACIÓN DE LA CARBAMOIL FOSFATO SINTETASA I
Acetil-CoA + Glutamato N-Acetilglutamato + CoASH
N-Acetilglutamatosintasa
(+)
Carbamoil fosfato sintetasa I
2
PPi
2
Adaptado de Murray R., Granner D., Mayes P., Rodwell V., “Bioquímica de Harper”, 15º edición, El Manual Moderno, 2001.
CARBAMOILFOSFATO
SINTETASA I
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DESTINO FINAL DEL GRUPO AMINO Y DE LOS ESQUELETOS CARBONADOS
a-Cetoglutarato
Fumarato
Oxaloacetato
AcetoacetilCoA
Destino final del grupo amino de aminoácidos
Oxalosuccinato
Isocitrato
Citrato
Malato
Succinil-CoA
Gluconeo-
génesis
Glutamato
ArgininaHistidinaGlutaminaProlina
Acidos grasosColesterol
Cuerpos cetónicos
AcetilCoa
Piruvato
Asparagina Aspartato
FenilalaninaTirosina
IsoleucinaMetioninaValinaTreonina
FenilalaninaLeucinaLisinaTirosinaTriptofano
IsoleucinaLeucina
Triptofano
AlaninaCisteínaGlicinaHidroxiprolinaSerinaTreonina
Destino final de la cadena carbonada de aminoácidos
Alanina Arginina AspartatoCisteínaCistinaFenilalaninaGlicinaGlutamatoHistidinaIsoleucinaLeucinaMetioninaSerinaTirosinaTriptofanoValina
Piruvato
Oxaloacetato
Transaminación
Transaminación
a-Cetoácido
a-Cetoácido
+
+
Alanina
Aspartato
a -Cetoglutarato Transaminacióna-Cetoácido + Glutamato
Desaminaciónoxidativa
a-Cetoglutarato + NH3Urea
Adaptado de Blanco A., “Química Biológica”, Ed. El Ateneo, 1993.
{
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INTEGRACION
METABOLICA
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Páncreas(células a )
Vena Porta
Intestino Hígado
Cerebro
Linfáticos
Glóbulos Rojos
Músculo
Tejido Adiposo
glucagon
Glicerol
aminoácidos
Lactato
ácidosgrasos
grasa
proteínas
aminoácidos
CO + HO2 2
CO + H O2 2
proteína
aminoácidos
glucosa
glicerol
urea
alanina
lactato cuerposcetónicos
AYUNO PROLONGADO
Adaptado de Devlin TM, “Biochemistry”, 5th edition, A John Wiley and Sons Eds, 2002.
aminoácidos
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Páncreas(células b)
Hígado
Intestino
Cerebro
Linfáticos
Glóbulos Rojos Tejido Adiposo
Músculo
Vena Porta
insulina
quilomicrón
VLDL
Lactato
grasa
glucógeno
grasa
glucosaaminoácidos
glucosaaminoácidos
glucógeno
ureapiruvatosíntesisproteica
glucógeno
grasa
Lactato
CO + H O2 2
CO + H O2 2
síntesisproteica(todos lostejidos)
CO + HO2 2
ALIMENTADO
Adaptado de Devlin TM, “Biochemistry”, 5th edition, A John Wiley and Sons Eds, 2002.
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Fase
Glucosausadag/h
exógeno
glucógeno gluconeogénesis
horas días
Fase
ORIGEN DE
LA GLUCOSASANGUINEA
TEJIDOS
USANDOGLUCOSA
PRINCIPAL
COMBUSTIBLECEREBRAL
Exógeno Todos Glucosa
Glucógeno
Gluconeogénesishepática
Todos, excepto hígado
Músculo y tejidoadiposo a ritmodisminuído
Glucosa
Glucosa
Gluconeogénesishepática
Glucógeno
Todos, excepto hígado
Músculo y tejidoadiposo a ritmo
intermedio entre II y IV
Gluconeogénesishepática y renal
Cerebro y eritrocitos
Baja cantidadpor músculo
Glucosa,cuerpos cetónicos
Cerebro a ritmodisminuído y eritrocitos
Gluconeogénesishepática y renal
Cuerpos cetónicos,glucosa
PROVISION DE GLUCOSA Y ENERGIA EN
DISTINTOS ESTADOS NUTRICIONALES
Adaptado de Devlin TM, “Biochemistry”, 5th edition, A John Wiley and Sons Eds, 2002.
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Páncreas(células a)
Hígadoglucógeno
aminoácidos
glucosa
Lactato
Intestino
glucosa
aminoácidos
Vena Porta
grasa
Músculo
quilomicrón
aminoácidos
glucagon
glucosa
cuerposcetónicos
ácidosgrasos
triacilglicéridos
proteína
grasa
(acumulación)
(acumulación)
(acumulación)
(acumulación)
grasa
Tejido Adiposo
DIABETES
INSULINO DEPENDIENTE
Adaptado de Devlin TM, “Biochemistry”, 5th edition, A John Wiley and Sons Eds, 2002.
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DIGESTION Y METABOLISMO
EN
POLIGASTRICOS
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ANATOMIA DE LOS PREESTOMAGOS DEL RUMIANTE
Adaptado de Sisson S, Grossman JD. “Anatomia de los animales domésticos”. 4º edición, Salvat editores SA, 1979.
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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REGULACION DEL pH RUMINAL
ración rica en fibra bruta
ración rica en concentrados
AlimentoTiempo (horas)
FLUCTUACION TIPICA DEL pH RUMINAL POST-INGESTA
AGV = ácidos grasos volátiles
Adaptado de Kaufmann W., Saelzer V., “Fisiología Digestiva aplicada del ganado vacuno”, Ed Acribia, 1976.
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CLASIFICACION FUNCIONAL DE LAS BACTERIAS RUMINALES
Metanógenas
celulosa
Adaptado de Kaufmann W., Saelzer V., “Fisiología Digestiva aplicada del ganado vacuno”, Ed Acribia, 1976.
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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METABOLISMO DE POLISACARIDOSEN MICROORGANISMOS RUMINALES
Piruvato
Glucólisis(microorganismos)
Piruvato
Acidos grasos volátiles
Glucólisis(microorganismos)
Enzimas despolimerizantes Enzimas despolimerizantes
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UTILIZACION DE HIDRATOS DE CARBONO POR MICRO-ORGANISMOS RUMINALES Y DIGESTION EN RUMIANTES
RUMEN
HEMICELULOSAPECTINASCELULOSA ALMIDON
INTESTINO
HECES
POLISACARIDOS VEGETALES
Célula microbiana
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Ferredoxina( reducida )
Ferredoxina( oxidada )
Conserva la alta energía del acetilCoAy puede ser utilizada para sintetizar ATP
Quinasa
Ferredoxina oxidasa
Ferredoxinaoxidada
Ferredoxinareducida
H2
+2 H
GLUCOSA
FERMENTACION ACETICA POR MICROORGANISMOS RUMINALES
+NAD
+NADH + H
Ferredoxinaoxidada
Ferredoxinareducida
+2 H
H2
SINTESIS DE METANO POR MICROORGANISMOS METANOGENOS
4 H + CO2 2 CH +2 H O4 2
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FERMENTACION PROPIONICAPOR MICROORGANISMOS RUMINALES
COSCoA
METIL-MALONIL-CoA
PROPIONIL-CoA
SUCCINIL-CoA
GLUCOSA
ATP ?
XH2
-COO
X
+NADH + H
+NAD
Transferasa(biotina)
Transferasa
Complejofumarato
reductasa
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FERMENTACION BUTIRICA POR MICROORGANISMOS RUMINALES
133
GLUCOSA
Ferredoxinaoxidada
Ferredoxinareducida
ADP + Pi ATP
Ferredoxina oxidasa
H2
+2 H
+NADH + H
+NAD
Reductasa
CH -C-CH -COSCoA3 2
OH
H
+NAD
+NADH + H
CROTONIL ~ CoA
Deshidratasa
CH -CH=CH-COSCoA3
H O2
BUTIRIL ~ CoA
Reductasa
CH -CH -CH -COSCoA3 2 2
+NAD
+NADH + H
BUTIRIL ~ P
Transferasa
CH -CH -CH -COP3 2 2
CoASH
Pi
-CH -CH -CH -COO3 2 2 BUTIRATO
b-OH-BUTIRIL ~ CoA
ADP ATP
Quinasa
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UTILIZACION DE LIPIDOS POR MICROORGANISMOS RUMINALES Y DIGESTION EN RUMIANTES
LIPIDOS(microorganismos)
A.G.V.
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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UTILIZACION DE PROTEINAS POR MICROORGANISMOS RUMINALES Y DIGESTION PROTEICA EN RUMIANTES
Peptidasasmicrobianas
Proteasasmicrobianas
AGVa-cetoácidos
Célula microbiana
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Glutaminasa
CICLO RUMINO-HEPATO-SALIVAL
Suplemento dietario
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METABOLISMO INTERMEDIO DEL ANIMAL RUMIANTE
COMPARACION DE LA PRODUCCION DE ENERGIA Y SINTESIS DE GRASA ENTRE MONOGRASTRICOS Y RUMIANTES
ACETATO
OA
3-P
Citosol
ACETIL-CoA ACETIL-CoA
[GLUCOSA][ ]
HIGADO
PROPIONATO
*
MALATO
* En rumiantes el NADPH además proviene de la reacción catalizad por la isocitrato deshidrogenasa-NADP dependiente citosólica: ISOCITRATO + NADP α-CETOGLUTARATO + CO + NADPH2
Lanzaderadel citrato
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SINTESIS DE GLUCOSA Y TRIACILGLICERIDOS A PARTIR DE ACIDOS GRASOS VOLATILES EN RUMIANTES
ACETATO
CoA
COMPLEJO DE LAACIDO GRASO SINTASA
ACETIL-CoA
TEJIDO ADIPOSO GL. MAMARIA
DIETA
b-OH-BUTIRATO
Energía
INTESTINO
SNCGL. MAMARIAERITROCITOS
AaGlicerolLactato
MUTASA
SUCCINIL-CoA
METIL MALONIL-CoA
PROPIONIL-CoA
i
LIPOPROTEINASPLASMATICAS
ACIDOSGRASOS
ACETIL CoA
20 %
80 %
-OXIDACIONb
b-OH-BUTIRATO
Vías metabólicas con alta actividad
Vías metabólicas con baja actividad
SINTETASA
GRASALECHE
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2
CoA- SH
Tiolasa
DESTINOSDEL BUTIRATO
EN LAMUCOSA RUMINAL
ATP
Sintetasa
Ciclo de KrebsCadena respiratoria
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FOTOSINTESIS
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ETAPA LUMINOSA
ESTRUCTURA DE UN CLOROPLASTO
Membranainterna
GranaEstroma Membrana externa
Espaciointermembrana
Lumen
Membrana tilacoide
( A) Micrografía electrónica de una grana del cloroplasto(B) Representación esquemática de la estructura de un cloroplasto.
(B )
( A)
Adaptado de Matheus, “Biochemistry”, The Benjamin, 1990.
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PIGMENTOS FOTOSINTETICOS
CLOROFILAS
H C = CH2
X
CH = CHII
III CH
IN
N
N
N
Mg
IV
V
COOCH OCH
CH
0 =C
2
2
3
2
3
O
CH 2
CH
C - CH3
CH2
CH
CH
2
2
CH - CH3
CH
CH
CH
2
2
2
CH - CH3
CH2
CH2
CH2
CH2CH - CH3
CH2
CH2
CH 2
CH - CH 3
CH 3Estructura de las clorofilas a y b
Clorofila a: X = -CHClorofila b: X = -CHO
3
Adaptado de Torres HN, Carminatti H.,“Bioquímica General”, Ed. El Ateneo, 1983.
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7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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ETAPA LUMINOSA: CAPTACION DE LUZ Y FOTOFOSFORILACION NO CICLICA
Fotosistema I+
NADP
+NADPH + H
P700
(clorofila a)
3H
3- ADP
2-P + H
+-
4- ATP
CF1
Luz
CF0
Complejo CF CF0 1
3H
Complejo decaptación de luz
NADP FAD
Reductasa
Feredoxina
SFe
Flujo de electrones y H en el ciclo Q
HComplejocitocromo b/f
Plastocianina(Transportador soluble de electrones)
+++++ Lumen(bajo pH)
Complejo de captación d e l u z
Transferencia de energía
Complejo liberador de 02
H + ½ O2H O2
Membrana tilacoide
Estroma(alto pH)- - - - - - -
Luz P680(clorofila a)
Fotosistema II2 H
Q 2
Q
QH
H
-E
-E
Cit b6
Cit f
+
+
+
+
+
++
2
++
Adaptado de Lodish H., Baltimore D., Berk A., Zipurksky L., Matsudaira P., Darnell J., “Molecular Cell Biology”, 4º edición, 1999
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FOTOFOSFORILACION NO CICLICA
Complejo del centro de reacción FS II
Complejo delcitocromo b/f
+ +NADP NADPH + H
Complejo del centro de reacción FS I
Transporte de
protones
r
c
E n e r g
í a
l i b e
, G
( k c a
l / m o
l e
l e
t r o n e s
)
FOTOFOSFORILACION CICLICA
Complejo del
citocromob/f
E
( v o l t s )
m
+30 -1.2
-0.8
-0.4
+20
+10
0.00.0
-10+0.4
+0.8
-20
+1.2
-30
H Oa1/2O2 2
P +680
Mn
Z
Luz(680nm)
P +680
Feof
Q A
QB Q
Cit bSFe
Cit f
P +700
A
AF
Fd
FAD Luz(700 nm)
P +700
PC
+30
+20
+10
0.0
-10
-20
-30
+1.2
+0.8
+0.4
0.0
-0.4
-0.8
-1.2
E n
(
l /
l
t
e r g
í a l i b
r e ,
G
k c a
m o e
l e c r o n e s
)
E
( v o l t s )
m
Complejo del centro
de reacción FS I
Bombeo de protones desde el estroma hacia el lumen
QCit b
SfeCit f PC
P +700
Luz(700nm)
Fd
F
AA
P +700
5
ab
1
0
Fab
x
1
0
F
x
Adaptado de Lodish H., Baltimore D., Berk A., Zipurksky L., Matsudaira P., Darnell J., “Molecular Cell Biology”, 4º edición, 1999
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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FOTOSISTEMA II
Estroma
Membranatilacoide
Complejocaptador de luz
D1
FS II
D2
Lumen
P680Par especialde clorofilas
Complejo liberador
de oxígeno
2 HO2
+O + 4 H2
Chl Chl
P680 P680
Feofitina Feofitina
QB
Fe
QA
2+Ca
CI-
Mn
Mn
Mn
Mn
33 kDa
23 kDa17 kDa
Clorof Clorof
P680P680 P680
Adaptado de Lodish H., Baltimore D., Berk A., Zipurksky L., Matsudaira P., Darnell J., “Molecular Cell Biology”, 4º edición, 1999
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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RESUMEN DE LAS REACCIONES LUMINOSAS QUE OCURREN EN EL DISCO TILACOIDE
Fotón Estroma Fotón
Fd
FNR
+NADP
+NADPH+HP700
Fotosistema I
Complejo d e lcitocromo bf
PC
PC
2+Cu
+Cu
2 H+
Lumen tilacoide
Membrana tilacoide
P680
Fotosistema II
Q
QH2
2 H O O2 2
+
4 H+
Estroma ATP sintasa
ADP + Pi
ATP
H
2H+
+
Adaptado de Matheus, “Biochemistry”, The Benjamin, 1990.
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
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ETAPA OSCURA: CICLO DE CALVIN-BENSON
Reaccionesdependientesde la luz
Inicio del ciclo:
6 moléculas dedióxido de carbono (CO )2
(6 x 1 carbono) 6 moléculas de unintermediario inestable(6 x 6 carbonos)
6 moléculas deribulosa difosfato(6 x 5 carbonos)
12 moléculas deácido fosfoglicérico(12 x 3 carbonos)
Ciclo de Calvin(6 vueltas)
10 moléculas degliceraldehído fostato(10 x 3 carbonos)
12 moléculas dedifosfoglicerato(12 x 3 carbonos)
12 moléculas degliceraldehído fosfato(12 x 3 carbonos)
2 moléculas degliceraldehído fosfato
(2 x 3 carbonos)
Síntesis de hidratos decarbono, amino ácidos y ácidos grasos
Adaptado de Curtis and Barnes, “Invitation to Biology”,5th edition, 1994.
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SINTESIS DE SACAROSA
Ribulosa1,5-bisfosfato
= 5C 3-Fosfoglicerato = 3C
Ribulosa5-fosfato
= 5C 1,3-Bisfosfoglicerato = 3C
7 enzimas
Gliceraldehído3-fosfato
= 3CGliceraldehído3-fosfato= 3C = 3C
Gliceraldehído3-fosfato = 3C
Estroma
CitosolMembrana interna
Antiporter Fosfato-triosafosfato Gliceraldehído
3-fosfato = 3C
Fructosa1,6-bisfosfato
= 6C
Fructosa1-fosfato = 6C
Glucosa1-fosfato
= 6CFructosa6-fosfato
= 6C
UDP glucosa = 6C
Sacarosa6-fosfato
= 12C
Sacarosa = 12C
Adaptado de Lodish H., Baltimore D., Berk A., Zipurksky L., Matsudaira P., Darnell J., “Molecular Cell Biology”, 4º edición, 1999
7/29/2019 Esquemas Metabólicos 2013
http://slidepdf.com/reader/full/esquemas-metabolicos-2013 154/154
PLANTAS DE CARBONO 4 (C )
Croroplasto Citosol
CO2 CO2
+Fosfoenolpiruvato
ADP
ATP4 2
hn
ATPNADPH
ADP+
NADP
Triosa
Piruvato OxalacetatoGlutamato
a-Cetoglutarato
Alanina Aspartato
é l
a d
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C
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c u
r
Alanina Aspartatoa-Cetoglutarato
Glutamato
Piruvato OxalacetatoPiruvato
P + ATPi
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4