Tipos:

1. Rutas catabólicas: Son aquellas en las que se degradan moléculas complejas en moléculas más simples, liberando energía en el proceso.

2. Rutas anabólicas: Estas rutas implican la síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas más simples, utilizando energía.

3. Rutas de transporte de electrones y fosforilación oxidativa: Son rutas involucradas en la transferencia de electrones a través de complejos proteicos en la membrana mitocondrial, generando así ATP, la principal fuente de energía celular.

4. Rutas de desintoxicación: Estas rutas ayudan a eliminar compuestos tóxicos o no deseados del organismo, convirtiéndolos en formas menos nocivas que pueden ser excretadas.

1. Catabolismo: La glucólisis es una vía catabólica, ya que implica la degradación de glucosa (una molécula más compleja) en piruvato (una molécula más simple), generando energía en forma de ATP y NADH.

2. Vía de obtención de energía: La glucólisis es una de las principales vías metabólicas para la obtención de energía en forma de ATP. A través de una serie de reacciones bioquímicas, la glucólisis descompone la glucosa para liberar energía utilizable en forma de ATP.

3. Vía de interconversión de compuestos: La glucólisis también puede considerarse como una vía de interconversión de compuestos, ya que convierte una molécula de glucosa en dos moléculas de piruvato, que luego pueden ser utilizadas en otras vías metabólicas para la síntesis de otros compuestos, como ácidos grasos o aminoácidos.

Esto nos indica que la glucólisis es una vía metabólica catabólica y una vía principal para la obtención de energía en forma de ATP.

1. Anabolismo: La síntesis de colesterol es un proceso anabólico, ya que implica la formación de una molécula compleja la cual vendria siendo el colesterol y a partir de precursores más simples, como unidades de acetato.

2. Vía de interconversión de compuestos: La síntesis de colesterol también puede considerarse como una vía de interconversión de compuestos, ya que transforma precursores metabólicos, como el acetil-CoA, en colesterol, una molécula crucial para la estructura de las membranas celulares y la producción de hormonas.

3. Vía de almacenamiento de energía: Aunque la síntesis de colesterol no está directamente relacionada con el almacenamiento de energía en forma de ATP, requiere energía en forma de NADPH, que es producido por vías metabólicas como la pentosa fosfato y la degradación de ácidos grasos. Por lo tanto, se puede considerar que la síntesis de colesterol utiliza energía almacenada en forma de cofactores reducidos.

Lo que nos indica que la síntesis de colesterol es un proceso anabólico y una vía metabólica crucial para la producción de colesterol, una molécula esencial para diversas funciones celulares.

1. Anabolismo: Implica la síntesis de aminoácidos complejos a partir de precursores más simples. En este caso, los aminoácidos ramificados se producen a partir de intermediarios metabólicos y enzimas específicas en un proceso de múltiples pasos.

2. Vía de interconversión de compuestos: Implica la transformación de precursores metabólicos, como el alfa-cetoácido y otros metabolitos intermedios, en aminoácidos ramificados mediante una serie de reacciones enzimáticas.

3. Vía de utilización de energía: Si bien la biosíntesis de aminoácidos ramificados no produce energía en forma de ATP directamente, requiere energía metabólica para llevar a cabo las reacciones anabólicas necesarias. Esta energía puede provenir de otras vías metabólicas, como el ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa.

Quiere decir que la biosíntesis de aminoácidos ramificados es un proceso anabólico y una vía metabólica crucial para la producción de estos aminoácidos esenciales para la síntesis de proteínas y otras funciones celulares.

1. Fase de preparación (Fase de inversión de energía):

   • La glucólisis comienza en el citoplasma de la célula. Se requiere una molécula de ATP para activar la glucosa, que se convierte en glucosa-6-fosfato mediante la enzima hexoquinasa/glucokinasa.

   • La glucosa-6-fosfato se convierte en fructosa-6-fosfato a través de una serie de reacciones enzimáticas.

2. Fase de desdoblamiento (Fase de recuperación de energía):

   • La fructosa-6-fosfato se convierte en fructosa-1,6-bifosfato mediante la acción de la enzima fosfofructoquinasa-1 (PFK-1), utilizando una segunda molécula de ATP.

   • La fructosa-1,6-bifosfato se divide en dos triosas fosfato: dihidroxiacetona fosfato (DHAP) y gliceraldehído-3-fosfato (G3P) por la enzima aldolasa.

   • DHAP se convierte en G3P.

3. Fase de producción de energía (Fase de ganancia de energía):

   • G3P se oxida a 1,3-bifosfoglicerato (1,3-BPG) mediante la enzima gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH), produciendo NADH.

   • 1,3-BPG se convierte en 3-fosfoglicerato (3-PG) con la generación de una molécula de ATP mediante fosforilación a nivel de sustrato.

   • 3-PG se convierte en 2-fosfoglicerato (2-PG) y luego en fosfoenolpiruvato (PEP), liberando una molécula adicional de ATP por cada molécula de 2-PG.

   • Finalmente, el PEP se convierte en piruvato, generando una última molécula de ATP.

Al final de la glucólisis, una molécula de glucosa se descompone en dos moléculas de piruvato. Además de la producción de ATP, la glucólisis también genera NADH, que puede ser utilizado en la fosforilación oxidativa para generar más ATP en el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones. La glucólisis es esencial para la generación de energía en forma de ATP en muchas células y organismos.

La síntesis de colesterol se lleva a cabo en el citosol, y el acetil-CoA necesario se puede obtener de varias fuentes como la β-oxidación de ácidos grasos, la oxidación de aminoácidos cetogénicos, como leucina y lisina, y la reacción de piruvato deshidrogenasa (acetil-CoA transportada fuera de las mitocondrias se encuentra en forma de citrato, que se escinde en acetil-CoA y piruvato por citrato liasa). El proceso de síntesis de colesterol involucra cuatro etapas; sin embargo, solo se regula la primera etapa y se enfocará aquí.

La síntesis de colesterol es un proceso metabólico complejo que ocurre principalmente en el retículo endoplásmico y el citoplasma de las células, especialmente en el hígado y las células intestinales. Ruta metabólica de la síntesis de colesterol:

1. Inicio de la vía de síntesis de colesterol:

   • La síntesis de colesterol comienza con la formación del compuesto precursor, el acetil-CoA, que se deriva de la glucólisis y la beta oxidación de ácidos grasos. El acetil-CoA se convierte en acetil-CoA citoplasmático, donde se llevará a cabo la mayor parte de la síntesis de colesterol.

2. Formación del mevalonato:

   • En el citoplasma, varias moléculas de acetil-CoA se combinan para formar un compuesto de cinco carbonos llamado ácido mevalónico. Esta reacción es catalizada por la enzima acetil-CoA carboxilasa.

3. Conversión del mevalonato en isoprenoides:

   • El ácido mevalónico se convierte en isopentenil pirofosfato (IPP) a través de una serie de reacciones enzimáticas. El IPP es un precursor clave para la biosíntesis de muchos compuestos, incluido el colesterol.

4. Síntesis de unidades isoprenoides:

   • Las unidades isoprenoides se ensamblan a partir de IPP y se convierten en unidades de cinco carbonos llamadas unidades isoprenoide isopentenil difosfato (IPP) y dimetilalil difosfato (DMAPP).

5. Formación de geranil pirofosfato y farnesil pirofosfato:

   • Varias unidades de IPP y DMAPP se condensan para formar geranil pirofosfato y farnesil pirofosfato, compuestos de 10 y 15 carbonos, respectivamente.

6. Síntesis de esqualeno:

   • Varias moléculas de farnesil pirofosfato se combinan para formar esqualeno, una molécula de 30 carbonos, en una reacción catalizada por la enzima esqualeno sintasa.

7. Ciclización del esqualeno:

   • El esqualeno se convierte en lanosterol en una serie de reacciones enzimáticas, incluida la ciclización y la reducción.

8. Síntesis de colesterol:

   • El lanosterol se convierte en colesterol a través de una serie adicional de reacciones enzimáticas, incluida la eliminación de grupos metilo y la reducción de dobles enlaces.

     
     

1 paso: hexoquinasa: El grupo fosfato se transfiere de glucosa a glucosa y se convierte en glucosa-6-fosfato. La glucosa-6-fosfato es más soluble que la glucosa y la adición de fosfato mantiene la glucosa en las células porque la glucosa y el fosfato no pueden cruzar las membranas celulares por sí solos.

2- Fosfoglucosa isomerasa: paso de la glucosa-6fosfato a fructosa.6.fosfato

3- Fosfofructoquinasa: paso de fructosa-6 fosfato a fructosa-1,6.bifosfato.

4- Aldolasa: paso de fructosa-1,6 bifosfato a Dihodroxiacetona-fosfato a Gliceraldehído 3-fosfato.

5- Triosa-fosfato isomerasa: las dos triosas fosforiladas pueden ser interconvertidas entre sí gracias a la acción de la triosa-fosfato isomerasa, que permite que ambos azúcares puedan ser empleados a lo largo de la glicólisis.

6- Gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa: producido por acción de la aldolasa y de la triosa-fosfato isomerasa sirve de sustrato para la GAPDH, que es una enzima homotetramérica.

7- Fosfoglicerato quinasa: se encarga de transferir uno de los grupos fosfato del 1,3-bifosfoglicerato a una molécula de ADP por fosforilación a nivel de sustrato.

8- Fosfoglicerato mutasa: El 3-fosfoglicerato sufre un cambio del grupo fosfato hacia el carbono 2, en la mitad de la molécula, que representa un sitio de inestabilidad estratégico que facilita la posterior transferencia del grupo a una molécula de ATP en la última reacción de la ruta.

9- Enolasa : La enolasa cataliza la deshidratación del 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato, paso necesario para la generación de ATP en la reacción siguiente.

Es una enzima dimérica compuesta por dos subunidades idénticas de 45 kDa. Depende de iones de magnesio para su estabilidad y para el cambio conformacional necesario para unirse a su sustrato.

10- Piruvato quinasa: La segunda fosforilación a nivel de sustrato que tiene lugar en la glucólisis es catalizada por la piruvato quinasa, que se encarga de la transferencia del grupo fosforilo del fosfoenolpiruvato al ADP y de la producción de piruvato.

Síntesis de mevalonato a partir de acetil-CoA

La síntesis de ácido mevalónico es un poderoso inhibidor del colesterol y el colesterol. Durante este proceso, dos moléculas de acetil-CoA se combinan para formar acetil-CoA, que se combina con una tercera molécula de acetil-CoA para formar dióxido de carbono hidroxi-AmetilHidroxi. -CoA) (Fig. 6.3) (La HMG-CoA sintetasa citosólica en este caso es diferente de la HMG-CoA sintetasa mitocondrial, que es responsable de las reacciones en la producción de cuerpos cetónicos). Una función central y especializada en la regulación de la síntesis de colesterol es la reducción de HMG-CoA a mevalonato, que involucra a la HMG-CoA reductasa.

Síntesis de productos especializados.

El acervo hepático de colesterol sirve como fuente de colesterol para la síntesis de los ácidos biliares relativamente hidrófilos y sus sales. Estos derivados del colesterol son detergentes efectivos porque contienen regiones tanto polares como no polares.

Regulación de la síntesis de colesterol

La principal enzima reguladora para la síntesis de colesterol es la HMG-CoA reductasa.

Esta es también una de las principales dianas farmacológicas para el manejo de la hipercolesterolemia. Las estatinas son inhibidores directos de esta enzima.

Degradación proteolítica de HMG-CoA reductasa

La cantidad de HMG-CoA reductasa también puede estar influenciada por la degradación proteolítica.

Regulación por modificación covalente

Al igual que otras enzimas anabólicas, la actividad de la HMG-CoA reductasa puede verse influenciada por la fosforilación.

Varios destinos del colesterol

Casi todas las células de mamíferos son capaces de producir colesterol. La mayor parte de la biosíntesis del colesterol ocurre dentro de las células hepáticas, aunque el intestino, la corteza suprarrenal y las gónadas (así como la placenta en mujeres embarazadas) también producen cantidades significativas del esterol.

Esterificación y transporte del colesterol

La producción de éster de colesterol en el hígado es catalizada por la acil-CoA—colesterol acil transferasa (ACAT). ACAT cataliza la transferencia de un ácido graso de la coenzima A al grupo hidroxilo en el carbono 3 del colesterol.

Biosíntesis de Glutamina.

Otra reacción de síntesis de aminoácidos es la aminación de glutamato por la glutamina sintasa.

Biosíntesis de asparragina.

El producto de la aminación del aspartato con la asparragina sintetasa, esto en el fondo es una transaminación

aspartato glutamina, asparragina glutamato. La asparragina sintetasa es capaz de generar asparragina y es

capaz de generar glutamato.

Biosíntesis de glutamato.

Tambi2n las reacciones de transaminación son una forma de síntesis de aminoácidos y tenemos

transaminación aspartato con alfacetoglutarato, oxalacetato con glutamato. La enzima es la GOT (glutamato oxalacetato transaminasa). Esta enzima se mide para ver da5o hepático. Además de generar glutamato

tambi2n puedo generar oxalacetato.

Biosíntesis de alanina.

Otra reacción de transaminación que puedo considerarla como una vía de síntesis de aminoácidos es la

reacción de la alanina transaminasa (ALT). La alanina se produce por la transaminación de glutamato a

piruvato.

Biosíntesis de serina.

La serina se puede sintetizar a partir de un intermediario de la glucólisis que era el 3 fosfoglicerato. Ocurre una

oxidación del grupo OH del 3 fosfoglicerato, y para ello se necesita de poder oxidante, hay una transaminación,

una desfosforilación y tenemos finalmente serina.

Biosíntesis de glicina.

La serina puede ser catalizada por la serina

hidroximetiltransferasa y tras varias reacciones, dependientes de piridoxal fosfato y el metiltetrahidrofolato, se

obtiene glicina.

Tambien la glicina se puede sintetizar a partir de colina, esta reacción de síntesis es bastante más compleja,

participan 4 enzimas; reacción importante desde el punto de vista de regulación. La colina es un aminoácido

con un grupo hidroxil, viene del catabolismo de los aminoácidos.

Biosíntesis de prolina.

Prolina: Proteínas fibrilares, colageno.

Hidroxiprolina: Se forma para que el colágeno madure.

Biosíntesis de arginina.

La arginina es importante desde el punto de vista metabólico porque no solamente forma parte de las estructuras de las proteínas, sino que tambien es un aminoácido que puede sufrir diferentes conversiones e ir a diferentes vías metabólicas.

Biosíntesis de cisteína.

La metionina es un aminoácido esencial que tiene un átomo de azufre. Se puede obtener cisteína desde metionina por adenosinación de esta obteniendo S – adenosilmetionina (SAM). Luego se obtiene homocisteína.

Biosíntesis de tirosina.

Tirosina, aminoácido que se sintetiza de la fenilalanina (aminoácido esencial) gracias a la fenilalanina hidrolasa

en una sola reacción, la cual es compleja desde el punto de vista químico, y necesita cofactor

tetrahidrobioptrina , NADPH y oxígeno.

Ácido fólico.

Derivados del fosfato sirven como donadores de unidades monocarbonadas en diferentes estados de

oxidación intermedios. (metil, formil).

Transferasas: Las transaminasas catalizan la transferencia del grupo amino.

Hidrolasas: reacciones que utilizan agua para romper un enlace químico.

Liases: reacciones en las que se añaden o eliminan grupos funcionales sin hidrólisis.

Iomerasas: Las isomerasas pueden catalizar la conversión de una aldosa en una cetosa.

Ligasas: reacciones en las que se forman nuevos enlaces entre el carbono y otro átomo; se requiere energía.

Regulación de la actividad de la enzima HMG reductasa : La síntesis metabólica de la mayor parte de los productos se regula mediante un mecanismo cibernético de control negativo o retroalimentación, muchas rutas metabólicas el producto final inhibe la actividad de la enzima que cataliza.

Control de la síntesis por el colesterol de la dieta: Es importante indicar aquí que los ácidos grasos insaturados y poliinsaturados de la dieta también intervienen en el control de la síntesis de colesterol produciendo un efecto sinérgico con el colesterol de la dieta.

Control positivo de la síntesis de colesterol y regulación de la síntesis de las enzimas: Este control puede ser negativo (frenando la síntesis de la enzima) o positivo (activándola).

Regulación hormonal: La síntesis de las enzimas responsables de la síntesis de ácidos grasos (lipogénesis) y de la síntesis de colesterol está controlada por las proteínas reguladoras

Las enzimas tienen cuatro características principales.

• Son los catalizadores más eficientes de la naturaleza. Por lo tanto, actuando en cantidades muy pequeñas, aceleran las reacciones celulares, a velocidades extremadamente rápidas, transformando gran cantidad de sustrato.

• Las enzimas no se gastan en la reacción.

• La actividad de las enzimas está regulada por agentes intracelulares o extracelulares, que aumentan o disminuyen su actividad.

• Las enzimas son altamente específicas. En otras palabras, una enzima participa en una única reacción. Por ejemplo, la peroxidasa participa, solamente, en la reacción de transforma peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno.

1. Hexoquinasa

2. Fosfofructoquinasa

3. Aldolasa

4. Triosa fosfato isomerasa

5. Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa

6. Fosfoglicerato quinasa

7. Piruvato quinasa.

8. Fosfoglicerato mutasa

9. Enolasa

10. Piruvato quinasa

La glucólisis es una vía metabólica que ocurre en el citoplasma de las células y tiene como objetivo principal la degradación de la glucosa para obtener energía en forma de ATP.

La ruta biosintética de la leucina, coincide con la de la valina hasta el ácido Q' - -oxoisovalérico. Este se condensa con acctil coenzima A, produciendo ácido {3 -hidroxi- -/1-carboxiisocaproico, que se convierte en ácido a -hidroxi-/3 -carboxiisocaproico, por una secuencia de deshidratación- re hidratación, relacionada con la conversión citrato-isocitrato catalizada por la aconitasa, si bien la {3 -hidroxi-{3 -carboxiisocaproato-isomerasa es - distinta químicamente de la aconitasa. A continuación una decarboxilación oxidativa y - una transaminación, producen sucesivamente ácido a -oxoisocaproico y leucina.

La ruta biosintética de la isoleucina deriva de la treonina. La treonina, en una reacción catalizada por la treonina deshidratasa [ L-treonina hidro-liasa ( desaminando ) 1 , se convierte en a -oxobutirato. Este cetoácido se condensa con " acetaldehido activo " ( hidroxietil-TPP ) produciendo ácido a -aceto-a hidroxibutírico. La síntesis de isoleucina a partir de este intermediario, es similar a la de valina a partir del acetolactato. Oc hecho, los mismos enzimas están implicados en las mismas secuencias de reacción, excepto en la última etapa de transaminación, catalizada por transaminasas distintas.

El punto de regulación principal de la ruta metabólica de la biosíntesis de compuestos ramificados es la enzima acetolactato sintasa (ALS). Esta enzima cataliza la primera reacción de la ruta y es inhibida por los productos finales de la ruta, como la valina, la leucina y la isoleucina. La regulación de la actividad de la ALS asegura que la síntesis de estos compuestos se detenga cuando hay suficiente cantidad en la célula.

El punto principal de regulación es la enzima HMG CoA reductasa (HMGR), primera enzima de la cadena de síntesis. Esta enzima se regula mediante mecanismos que operan sobre su actividad y sobre su cantidad.

Regulación por retroalimentación negativa: Los aminoácidos ramificados también actúan como inhibidores de las enzimas que catalizan los pasos iniciales de la biosíntesis de los aminoácidos ramificados. Por ejemplo, la leucina inhibe la enzima isocitrato deshidrogenasa, que es necesaria para la síntesis de isoleucina. De manera similar, la valina inhibe la enzima acetohidroxiácido sintasa, que es necesaria para la síntesis de leucina.

Regulación transcripcional: La expresión de los genes involucrados en la biosíntesis de los aminoácidos ramificados también está regulada a nivel transcripcional. La presencia de los aminoácidos ramificados en la célula puede afectar la transcripción de los genes involucrados en su síntesis. Por ejemplo, la presencia de leucina puede activar la expresión de genes que codifican enzimas involucradas en la síntesis de leucina.

La glucólisis ocurre en el citosol de una célula y se puede dividir en dos fases principales: la fase en que se requiere energía, sobre la línea punteada en la siguiente imagen, y la fase en que se libera energía, debajo de la línea punteada.