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Clasificación del tipo de proceso metabólico 

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Clasificación del tipo de proceso metabólico 

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Los procesos metabólicos se pueden clasificar de diversas formas, dependiendo de los criterios utilizados. Una clasificación común se basa en dos categorías principales: anabolismo y catabolismo.

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Anabolismo: Son procesos metabólicos en los cuales se construyen moléculas más grandes a partir de moléculas más pequeñas.

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Catabolismo: Son procesos metabólicos en los cuales se descomponen moléculas grandes en moléculas más pequeñas, liberando energía en el proceso.

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La glucogenólisis es un proceso metabólico que implica la descomposición del glucógeno en glucosa para liberar energía cuando es necesario. Esta descomposición se lleva a cabo a través de una serie de reacciones enzimáticas que tienen lugar principalmente en el hígado y en los músculos esqueléticos. La glucogenólisis es fundamental para mantener los niveles de glucosa en sangre dentro de un rango normal durante períodos de ayuno o actividad física intensa.

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La síntesis de ácidos grasos es un proceso regulado por la disponibilidad de sustratos y la actividad enzimática. Se activa en condiciones de exceso de energía, como cuando hay un exceso de glucosa en el torrente sanguíneo, y se inhibe cuando los niveles de energía son suficientes o cuando hay una deficiencia de sustratos.

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Biosíntesis de aminoácidos derivados del alfa-cetoglutarato

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Biosíntesis de aminoácidos derivados del alfa-cetoglutarato

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El alfa-cetoglutarato sirve como precursor para la síntesis de varios aminoácidos importantes, incluyendo glutamato, glutamina, prolina y arginina, a través de diferentes vías metabólicas. Estos aminoácidos desempeñan roles fundamentales en numerosos procesos celulares y metabólicos.

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Glucogenólisis: Comienza con la acción de la enzima glucógeno fosforilasa, que cataliza la liberación de glucosa-1-fosfato del glucógeno almacenado. Luego, la glucosa-1-fosfato se convierte en glucosa-6-fosfato, que puede ser desfosforilada y liberada como glucosa libre al torrente sanguíneo.

Síntesis de ácidos grasos: Comienza con la conversión de acetil-CoA en malonil-CoA por la acción de la enzima acetil-CoA carboxilasa. Luego, el malonil-CoA se une a un grupo acil-CoA para formar ácidos grasos más largos en una serie de reacciones catalizadas por complejos de ácido graso sintasa.

Biosíntesis de aminoácidos derivados del alfa-cetoglutarato: Dependen de la conversión del alfa-cetoglutarato en los aminoácidos específicos mediante una serie de reacciones enzimáticas. Por ejemplo, el glutamato se forma directamente a partir del alfa-cetoglutarato, mientras que otros aminoácidos como la prolina y la arginina requieren múltiples pasos intermedios.

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Cantidad de reacciones que componen la ruta glucogenólisis

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Cantidad de reacciones que componen la ruta glucogenólisis

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La glucogenólisis es el proceso de lisis o ruptura del glucógeno. Es una ruta enzimática de tipo catabólica (destrucción) que implica la degradación del glucógeno y la liberación de glucosa-6-fosfato.

La gluconeogénesis y la glucogenólisis son las dos vías esenciales para la homeostasis de la glucosa. La Figura 5.1 ilustra el marco de tiempo y el solapamiento de la glucogenólisis y la gluconeogénesis. Estas vías se activan casi simultáneamente cuando la relación insulina a glucagón se reduce suficientemente. Con el tiempo, la dependencia de los caminos cambia.

Los pasos de la glucogenólisis

La glucogenólisis comienza por la acción de la glucógeno fosforilasa (EC 2.4.1.1), un homodímero que para su actividad requiere necesariamente de la presencia de piridoxal-5-fosfato, un derivado de piridoxina o vitamina B6.

La enzima cataliza la escisión fosforolítica del enlace glicosídico α- (1,4), liberando moléculas de glucosa una a la vez desde los extremos no reductores, es decir, los extremos con un grupo 4′-OH libre, de las ramificaciones externas. Esta reacción, que no consume ATP sino un ortofosfato, produce glucosa 1-fosfato.

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cantidad de reacciones que componen la ruta biosintesis de aminoácidos derivados de alfa-cetoglutarato.

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cantidad de reacciones que componen la ruta biosintesis de aminoácidos derivados de alfa-cetoglutarato.

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La ruta de biosíntesis de aminoácidos derivados de alfa-cetoglutarato involucra varias reacciones en las que este sustrato se convierte en diferentes aminoácidos. Los principales aminoácidos derivados de alfa-cetoglutarato incluyen glutamato, glutamina, prolina y arginina, entre otros.

La cantidad exacta de reacciones puede variar dependiendo de los organismos y las condiciones específicas, ya que pueden existir variaciones en las vías metabólicas. Sin embargo, de manera general, podemos mencionar que la ruta de biosíntesis de estos aminoácidos involucra varias etapas en las que se realizan reacciones específicas de transaminación, desaminación, carboxilación, entre otras.

Para darte una idea aproximada, podríamos decir que la síntesis de cada uno de estos aminoácidos implica al menos unas pocas reacciones clave, lo que podría sumar un total de alrededor de 10 a 15 reacciones en total para la ruta biosintética completa.

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Cantidad de reacciones que componen la ruta síntesis de ácidos grasos.

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Cantidad de reacciones que componen la ruta síntesis de ácidos grasos.

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La síntesis de ácidos grasos implica una serie de reacciones enzimáticas que ocurren en el citosol de las células. Esta ruta, conocida como la ruta de la síntesis de ácidos grasos, implica múltiples pasos y puede variar ligeramente entre organismos y condiciones específicas. Sin embargo, proporcionaré una estimación general del número de reacciones involucradas en la síntesis de ácidos grasos en mamíferos.

La síntesis de ácidos grasos generalmente se lleva a cabo a través de la ruta de la síntesis de ácidos grasos de cadena larga (FAS), que consta de varias etapas en las que se agregan unidades de acetil-CoA al grupo carboxilo de una molécula de malonil-CoA. Cada ciclo de elongación de ácidos grasos implica una serie de reacciones catalizadas por enzimas específicas, incluyendo la condensación, reducción, deshidratación y reducción de nuevo (conocido como la secuencia de reacciones de la sintasa de ácidos grasos).

En general, el ciclo de elongación de ácidos grasos se repite varias veces para producir ácidos grasos de cadena larga. Además, al principio de la síntesis, hay reacciones para la formación de malonil-CoA a partir de acetil-CoA.

En resumen, aunque el número exacto de reacciones puede variar, la ruta de síntesis de ácidos grasos puede comprender aproximadamente 20 a 30 reacciones en total.

Etapas y reacciones

La mayor parte de los estudios realizados respecto a la síntesis de ácidos grasos involucra los hallazgos realizados en el modelo bacteriano, no obstante, los mecanismos de síntesis de los organismos eucariotas también han sido estudiados con cierta profundidad.

Es importante mencionar que el sistema ácido graso sintasa tipo II se caracteriza porque todos los intermediarios acil graso se unen covalentemente a una proteína acídica de pequeño tamaño conocida como la proteína transportadora de acilo (ACP), que los transporta de una enzima a la siguiente.

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Enzimas participantes con su clasificación de acuerdo con su función (Síntesis de ácidos grasos)

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Enzimas participantes con su clasificación de acuerdo con su función (Síntesis de ácidos grasos)

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Es un proceso anabólico esencial que ocurre principalmente en el citosol de las células del hígado, tejido adiposo y mama lactante. En este proceso, unidades de acetil-CoA se convierten en ácidos grasos más largos. Las enzimas que participan en la síntesis de ácidos grasos son cruciales para este proceso metabólico, y se clasifican según su función en la cadena de reacciones que conducen a la formación de ácidos grasos. A continuación, describo las principales enzimas involucradas junto con su clasificación funcional:

1. Acetil-CoA Carboxilasa (EC 6.4.1.2)

- Clase: Ligasas

- Función: Cataliza la carboxilación de acetil-CoA a malonil-CoA, utilizando biotina como cofactor y bicarbonato como fuente de CO2. Este paso es el primer paso limitante de velocidad y uno de los puntos de regulación clave en la síntesis de ácidos grasos.

2. Ácido Graso Sintasa (FAS, por sus siglas en inglés)

- Clase: Multienzimático que incluye varias actividades:

- Beta-cetoacil-ACP sintasa (Condensación)

- Beta-cetoacil-ACP reductasa

- Beta-hidroxiacil-ACP dehidratasa

- Enoil-ACP reductasa

- Función: Este complejo enzimático cataliza la adición repetida de unidades de carbono (provenientes del malonil-CoA) al creciente ácido graso. Los pasos involucran la condensación de unidades de acetil y malonil, seguido por reducciones y deshidratación para elongar la cadena del ácido graso.

3. Malonil-CoA:ACP Transacilasa (parte de FAS)

- Clase: Transferasas

- Función: Transfiere el grupo malonil del malonil-CoA al portador de proteínas acilo (ACP) para la síntesis de ácidos grasos.

4. Ácido Graso Acil-CoA Desaturasas (varios tipos EC 1.14.19.x)

- Clase: Oxidorreductasas

- Función: Introduce dobles enlaces en las cadenas de ácidos grasos saturados. Estas enzimas son cruciales para la producción de ácidos grasos insaturados.

5. Tioesterasa (a veces presente en el complejo FAS)

- Clase: Hidrolasas

- Función: Libera el ácido graso maduro del complejo sintasa, generalmente después de alcanzar una longitud específica de cadena.

Estas enzimas trabajan coordinadamente para sintetizar ácidos grasos a partir de moléculas más pequeñas, en un proceso que es crítico para la producción de lípidos que se utilizarán como componentes estructurales de las membranas celulares, fuente de energía y mediadores en procesos biológicos. La síntesis de ácidos grasos es rigurosamente regulada, particularmente por señales hormonales y nutricionales, para ajustarse a las necesidades energéticas y metabólicas del cuerpo.

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Síntesis (de novo) de ácidos grasos [paso a paso] | Bioquímica

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Enzimas participantes con su clasificación de acuerdo con su función (Biosíntesis de aminoácidos derivados del alfa-cetoglutarato)

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Enzimas participantes con su clasificación de acuerdo con su función (Biosíntesis de aminoácidos derivados del alfa-cetoglutarato)

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Aquí presento las principales enzimas involucradas en la biosíntesis de estos aminoácidos, clasificadas según su función específica:

1. Glutamato Deshidrogenasa (EC 1.4.1.2)

- Clase: Oxidorreductasas

- Función: Cataliza la reacción reversible de alfa-cetoglutarato a glutamato mediante la adición de un grupo amino. Esta enzima puede utilizar NAD⁺ o NADP⁺ como cofactor para la reoxidación del NADH o NADPH generado en la reacción.

2. Glutamina Sintetasa (EC 6.3.1.2)

- Clase: Ligasas

- Función: Cataliza la síntesis de glutamina a partir de glutamato y amoníaco en una reacción dependiente de ATP. La glutamina es un transportador de nitrógeno vital en muchos procesos metabólicos y biosintéticos.

3. Glutamato 5-Kinasa (EC 2.7.2.11) y Pirrolina-5-carboxilato Reductasa (EC 1.5.1.2)

- Clase: Transferasas y Oxidorreductasas respectivamente

- Función: Estas dos enzimas trabajan en secuencia para convertir el glutamato en prolina. La glutamato 5-kinasa fosforila glutamato para formar gamma-glutamil fosfato, que luego se reduce a pirrolina-5-carboxilato y finalmente a prolina.

4. Ornitina Transcarbamilasa (EC 2.1.3.3)

- Clase: Transferasas

- Función: Cataliza la síntesis de citrulina a partir de ornitina (que puede ser formada a partir de glutamato) y carbamoil fosfato en el ciclo de la urea, donde la citrulina puede convertirse posteriormente en arginina.

5. Argininosuccinato Sintetasa (EC 6.3.4.5) y Argininosuccinato Liase (EC 4.3.2.1)

- Clase: Ligasas y Liases respectivamente

- Función: Estas enzimas están implicadas en la síntesis de arginina. La argininosuccinato sintetasa cataliza la condensación de citrulina y aspartato para formar argininosuccinato, que luego es escindido por la argininosuccinato liase para producir arginina y fumarato.

Estas enzimas son fundamentales en la ruta metabólica que convierte el alfa-cetoglutarato en aminoácidos esenciales y no esenciales. La regulación de estas enzimas es crucial para mantener el balance adecuado de aminoácidos necesarios para la síntesis proteica y otros procesos metabólicos.

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Enzimas participantes con su clasificación de acuerdo con su función (Glucogenólisis)

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Enzimas participantes con su clasificación de acuerdo con su función (Glucogenólisis)

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Las enzimas que participan en la glucogenólisis se clasifican según su función específica en la cadena de reacciones que llevan a la degradación del glucógeno. A continuación, describiré las principales enzimas involucradas en este proceso junto con su clasificación funcional:

1. Glucógeno Fosforilasa (EC 2.4.1.1)

- Clase: Transferasas

- Función: Cataliza la ruptura de los enlaces glucosídicos alfa-1,4 del glucógeno mediante la adición de un grupo fosfato (proceso conocido como fosforólisis), liberando así glucosa-1-fosfato. Es la enzima clave que inicia la glucogenólisis.

2. Fosfoglucomutasa (EC 5.4.2.2)

- Clase: Isomerasas

- Función: Convierte glucosa-1-fosfato en glucosa-6-fosfato. Esta transformación es necesaria para que la glucosa-6-fosfato pueda ser utilizada en otras rutas metabólicas o para que pueda ser desfosforilada y exportada a la sangre.

3. Glucosa-6-fosfatasa (EC 3.1.3.9)

- Clase: Hidrolasas

- Función: Se encuentra principalmente en el hígado y es responsable de la desfosforilación de glucosa-6-fosfato a glucosa, la cual puede ser liberada al torrente sanguíneo. Esta enzima es crucial en el proceso de mantenimiento de los niveles de glucosa en sangre.

4. Glucógeno Debranching Enzyme (Desramificadora de glucógeno)

- Clase: Hidrolasas

- Función: Esta enzima tiene una doble función: actúa como una 4-alfa-glucanotransferasa, que transfiere trímeros de glucosa desde una rama a otra, y como una alfa-1,6-glucosidasa, que hidroliza los enlaces alfa-1,6 en los puntos de ramificación, liberando glucosa libre.

5. Branching Enzyme (Ramificadora de glucógeno) (EC 2.4.1.18)

- Clase: Transferasas

- Función: Aunque su papel principal es durante la síntesis de glucógeno (glucogénesis), es importante mencionarla ya que facilita la formación de enlaces alfa-1,6 que serán puntos de ramificación en la molécula de glucógeno, que luego serán objetivos de la desramificadora en el proceso de glucogenólisis.

Estas enzimas trabajan en conjunto para descomponer el glucógeno almacenado en glucosa que el cuerpo puede utilizar rápidamente. La regulación de estas enzimas es clave en la respuesta del cuerpo a diferentes demandas energéticas, y están sujetas a complejos mecanismos de control por hormonas como la insulina y el glucagón.

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Puntos de regulacion de la ruta metabolica

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Puntos de regulacion de la ruta metabolica

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Son pasos clave en una vía donde la velocidad de la vía puede controlarse. Estos puntos de control son importantes para garantizar que las vías metabólicas funcionen de manera eficiente y que se produzcan los productos correctos en las cantidades correctas.

Hay dos tipos principales de puntos de regulación de vías metabólicas:

Regulación alostérica

Regulación por retroalimentación

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Ocurre cuando un efector se une a una enzima y cambia su forma, lo que afecta su actividad. Los efectores alostéricos pueden ser activadores, lo que aumenta la actividad de la enzima, o inhibidores, lo que disminuye la actividad de la enzima

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Ocurre cuando el producto final de una vía metabólica se une a una enzima al principio de la vía y inhibe su actividad. Esto ayuda a prevenir la producción excesiva del producto final.

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Factores que pueden afectar la actividad de las enzimas en una vía metabólica

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Factores que pueden afectar la actividad de las enzimas en una vía metabólica

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Disponibilidad de sustratos

Productos de la reacción

Niveles de cofactores

Modificaciones postraduccionales

Expresión génica

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Estos compartimentos celulares trabajan en conjunto para mantener el equilibrio metabólico y garantizar que la célula funcione correctamente

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El citosol es el fluido gelatinoso que llena la célula. Es el sitio de muchas reacciones metabólicas, incluida la glucólisis, la síntesis de proteínas y la degradación de aminoácidos.

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Las mitocondrias a menudo se conocen como la "central eléctrica" ​​de la célula y son las responsables de producir la mayor parte de la energía de la célula a través del proceso de respiración celular

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El RE es una red de membranas que está involucrada en el transporte, plegamiento y modificación de proteínas, asi como, es el sitio de la síntesis de lípidos

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El aparato de Golgi modifica, empaca y distribuye proteínas y lípidos.

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Los lisosomas contienen enzimas digestivas y están implicados en la degradación de moléculas grandes, como proteínas, lípidos y carbohidratos. Este proceso, llamado autofagia, recicla componentes celulares y libera nutrientes para el metabolismo.