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Mapa mental de integración y regulación metabólica
Este es un mapa mental sobre la integración y regulación del metabolismo. El metabolismo se refiere a todos los cambios químicos en las células vivas del cuerpo, y casi todas sus reacciones son reacciones enzimáticas.
Bearbeitet um 2023-11-06 21:44:06
Mapa mental de integración y regulación metabólica
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Integración y regulación metabólica.
El metabolismo se refiere a todos los cambios químicos en las células vivas del cuerpo y casi todas sus reacciones son reacciones enzimáticas.
El metabolismo es la base material de las actividades de la vida.
Las características básicas de las actividades vitales: diversas sustancias en los organismos vivos se metabolizan continuamente de acuerdo con ciertas reglas.
integridad metabólica
Los procesos metabólicos del cuerpo están interconectados para formar un todo.
integridad metabólica
El metabolismo de las sustancias se lleva a cabo al mismo tiempo y están interconectados y son interdependientes. El metabolismo de varias sustancias está interconectado y forma un todo unificado.
Varios metabolitos en el cuerpo tienen sus propias reservas metabólicas comunes.
Tanto los nutrientes endógenos sintetizados por uno mismo como los nutrientes exógenos ingeridos de los alimentos forman un fondo metabólico común.
El metabolismo en el cuerpo está en equilibrio dinámico.
El metabolismo de diversos nutrientes en el cuerpo está siempre en un equilibrio dinámico.
Lo que nace se transforma y la transformación se regenera. La bioquímica significa transformación y renacimiento. Lo nuevo debe envejecerse, lo viejo se elimina y lo nuevo y lo viejo se metabolizan constantemente.
El NADPH producido por descomposición oxidativa proporciona los equivalentes reductores necesarios para el anabolismo.
Muchas reacciones biosintéticas en el cuerpo son síntesis reductiva y requieren equivalentes reductores para que estas reacciones biosintéticas se desarrollen sin problemas.
El metabolismo material y el metabolismo energético están interrelacionados.
El ciclo del ácido tricarboxílico y la fosforilación oxidativa son vías metabólicas comunes para la descomposición final del azúcar, las grasas y las proteínas. La energía liberada está compuesta de ATP.
Diversas actividades vitales del cuerpo, como el crecimiento, el desarrollo, la reproducción, la reparación, el movimiento, incluida la síntesis de diversas sustancias vivas, requieren energía.
Como portador de energía que el cuerpo puede utilizar directamente, el ATP vincula el catabolismo de los nutrientes productores de energía con el anabolismo de las sustancias consumidoras de energía y vincula el metabolismo con otras actividades vitales.
Desde la perspectiva del suministro de energía, los tres nutrientes principales pueden reemplazarse y complementarse entre sí, pero también se restringen entre sí.
Si se mejora la lipólisis, aumenta la producción de ATP y aumenta la relación ATP/ADP, lo que puede inhibir alostéricamente la actividad de la enzima clave para el catabolismo del azúcar, la fosfofructocinasa-1, y ralentizar el catabolismo de la glucosa.
Si se potencia la descomposición oxidativa de la glucosa y se aumenta el ATP, se puede inhibir la actividad de la isocitrato deshidrogenasa, lo que lleva a la acumulación de ácido cítrico, este último penetra en las mitocondrias y activa la enzima acetil-CoA para promover la síntesis de ácidos grasos e inhibir los ácidos grasos; descomposición.
El metabolismo del azúcar, los lípidos y las proteínas está interconectado a través de metabolitos intermediarios.
El metabolismo del azúcar, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, etc. en el organismo no está aislado entre sí. Más bien, están conectados y transformados a través de metabolitos intermedios comunes, el ciclo del ácido tricarboxílico y la oxidación biológica.
La glucosa se puede convertir en ácidos grasos.
glucosa
Almacenamiento de glucógeno sintético (hígado, músculo)
Acetil CoA
Grasa sintética (tejido adiposo)
La ingesta excesiva de comidas sin grasa y con alto contenido de azúcar también puede aumentar los triglicéridos plasmáticos y provocar obesidad.
Gordo
glicerina
Gliceroquinasa/hígado, riñón, intestino
Ácido fosfórico, glicerol.
glucosa
ácido graso
Acetil COA
no se puede convertir en glucosa
La glucosa y la mayoría de los aminoácidos pueden transformarse entre sí.
Entre los 20 aminoácidos que componen las proteínas humanas, todos ellos, excepto los aminoácidos cetogénicos, pueden generar los correspondientes α-cetoácidos mediante desaminación.
Los 20 aminoácidos, excepto la leucina y la lisina, se pueden convertir en azúcar, mientras que los metabolitos intermedios del metabolismo del azúcar sólo se pueden convertir en 11 aminoácidos no esenciales en el cuerpo.
Alanina
desaminación
piruvato
gluconeogénesis
glucosa
azúcar
piruvato
Alanina
oxalacetato
ácido aspártico, ácido glutámico
Acetil COA
ácido cítrico
alfa-cetoglutarato
Los aminoácidos se pueden convertir en una variedad de lípidos, pero los lípidos difícilmente se pueden convertir en aminoácidos.
aminoácidos
Acetil COA
Gordo
serina
fosfatidilserina
colamina
cefalina
colina
Lecitina
Algunos aminoácidos, las pentosas fosfato, son materias primas para la síntesis de nucleótidos.
La síntesis de novo de bases purínicas requiere glicina, ácido aspártico, glutamina y unidades de un carbono como materias primas.
La síntesis de base de pirimidina junto a la cama requiere ácido aspártico, glutamina y una unidad de un carbono como materias primas.
Principales formas de regulación metabólica.
El metabolismo de sustancias intracelulares se logra principalmente mediante la regulación de la actividad enzimática articular.
La complejidad del ajuste del color aumenta con el grado de purificación del agua.
La regulación metabólica a nivel celular es la base. La regulación del metabolismo por hormonas y nervios debe lograrse mediante la regulación metabólica a nivel celular.
La regulación metabólica a nivel celular es principalmente regulación a nivel enzimático.
Distribución aislada de enzimas intracelulares.
La velocidad y dirección de una vía metabólica están determinadas por la actividad de enzimas clave en ella.
La regulación metabólica se logra principalmente mediante la regulación de actividades enzimáticas clave.
La distribución compartimental de diversas enzimas metabólicas en las células es la base estructural subcelular del metabolismo material y su regulación.
Esta distribución compartimentada de enzimas puede evitar la interferencia entre diferentes vías metabólicas, permitiendo que una serie de reacciones enzimáticas en la misma vía metabólica se desarrollen de manera más suave y continua, lo que no solo aumenta la velocidad de las vías metabólicas, sino que también facilita la regulación.
Las actividades enzimáticas reguladoras clave determinan la velocidad y la dirección de vías metabólicas completas.
Características de las enzimas clave.
1 A menudo cataliza la reacción del primer paso o la reacción en el punto de ramificación de una vía metabólica, que es la más lenta. Su actividad puede determinar la velocidad general de toda la vía metabólica.
2 a menudo cataliza reacciones unidireccionales o reacciones de no equilibrio, y su actividad puede determinar la dirección de toda la vía metabólica.
3 Además de estar controlada por sustratos, la actividad enzimática también está regulada por una variedad de efectores.
Características de las reacciones catalizadas por enzimas clave.
1 es el más lento
2. Reacción catalítica unidireccional, reacción irreversible o desequilibrada
La regulación metabólica se puede dividir según la velocidad.
Ajuste rápido
Al cambiar la estructura molecular de la enzima, se cambia la actividad de la enzima, cambiando así la velocidad de la reacción enzimática y ejerciendo un efecto regulador en segundos o minutos.
ajuste lento
Al cambiar la tasa de síntesis o degradación de las moléculas de proteínas enzimáticas, se cambia el contenido de enzimas intracelulares, cambiando así la velocidad de las reacciones enzimáticas. Por lo general, la regulación tarda horas o incluso días en entrar en vigor.
La regulación alostérica cambia las actividades enzimáticas clave a través de efectos alostéricos
La regulación alostérica es un método de regulación metabólica común en el mundo biológico.
Algunos compuestos de moléculas pequeñas pueden unirse específicamente a partes específicas fuera del centro activo de la molécula de proteína enzimática, cambiando la conformación de la molécula de proteína enzimática y cambiando así la actividad enzimática.
Los efectores alostéricos cambian la actividad enzimática al cambiar la conformación de la molécula de enzima.
mecanismo
La subunidad reguladora de la enzima también tiene una secuencia de "pseudosustrato" cuando se une al sitio activo de la subunidad catalítica, puede impedir la unión del sustrato e inhibir la actividad enzimática cuando la molécula efectora se une al regulador. subunidad, la secuencia "pseudo-sustrato" El cambio conformacional de la secuencia "sustancia" libera la subunidad catalítica para realizar la acción catalítica
La combinación de efectores alostéricos y subunidades reguladoras puede hacer que las estructuras terciaria y cuaternaria de la molécula enzimática cambien entre la conformación "T" y la conformación "R", afectando así la actividad enzimática.
La regulación alostérica coordina el metabolismo de una sustancia con las correspondientes necesidades metabólicas y el metabolismo de sustancias relacionadas.
Los efectos alostéricos pueden ser sustratos enzimáticos, productos finales de reacciones enzimáticas u otros metabolitos de moléculas pequeñas.
regulación alostérica
1. Las enzimas clave en su ruta metabólica son inhibidas por otras estructuras para evitar producir más productos de los necesarios.
2 El ajuste alostérico permite al cuerpo producir energía según la demanda y evitar el desperdicio provocado por una producción excesiva.
3 Algunos intermediarios metabólicos pueden regular alostéricamente las enzimas clave de múltiples vías metabólicas relacionadas, de modo que estas vías metabólicas puedan avanzar de manera coordinada.
La modulación de modificación química modula la actividad enzimática mediante modificación covalente enzimática.
Las modificaciones covalentes enzimáticas se presentan de muchas formas.
Ciertas cadenas laterales de residuos de aminoácidos en la cadena peptídica de la proteína enzimática pueden modificarse de manera covalente reversible bajo la catálisis de otra enzima, cambiando así la actividad enzimática.
Fosforilación y desfosforilación, acetilación y desacetilación, metilación y desmetilación, adenilación y desadenilación
La fosforilación y desfosforilación son las más comunes, y las reacciones son irreversibles y están catalizadas por proteínas quinasas y fosfatasas respectivamente.
La modificación química de las enzimas tiene un efecto de amplificación en cascada.
Características
1 La gran mayoría de sustancias clave reguladas por modificaciones químicas tienen dos formas: inactivas (o de baja actividad) y activas (o de alta actividad). Pueden modificarse covalentemente y transformarse entre sí en dos condiciones químicas diferentes. La interconversión catalítica in vivo está controlada por factores reguladores anteriores, como las hormonas.
La modificación química del 2-alcohol es otra reacción catalizada por enfermedades. Una molécula de enzima catalítica puede catalizar la modificación covalente de múltiples moléculas de enzima sustrato, con una fuerte especificidad y efecto de amplificación.
La fosforilación y desfosforilación son las reacciones de modificación química enzimática más comunes. La fosforilación de una molécula de subunidad suele consumir una molécula de ATP, que es mucho menor que la que consume la proteína sintetasa. Actúa rápidamente y tiene un efecto de amplificación. Es una forma económica y eficaz de regular la actividad enzimática.
Los propios alcoholes modificados catalíticamente covalentemente a menudo están sujetos a regulación alostérica y modificación química, y están acoplados a la regulación hormonal para formar moléculas de señalización (hormonas, etc.), moléculas de transducción de señales y moléculas efectoras (enzimas clave reguladas por modificaciones químicas). La reacción en cascada compuesta de la enzima hace que la regulación de la actividad enzimática intracelular sea más precisa y coordinada.
La misma enzima puede regularse tanto por regulación alostérica como por modificación química.
Modula la actividad enzimática cambiando el contenido de enzimas intracelulares.
Cambiar el contenido de enzimas también puede cambiar la actividad enzimática, que es una forma importante de regular el metabolismo.
Induce o reprime la expresión de genes codificadores de proteínas enzimáticas para regular el contenido de enzimas.
Factores: sustratos enzimáticos, productos, hormonas y fármacos.
Cambiar la tasa de degradación de proteínas enzimáticas para regular el contenido de enzimas
Cambiar la tasa de degradación de las moléculas de proteínas enzimáticas es una forma importante de regular el contenido de enzimas.
Dos vías para la degradación de proteínas enzimáticas.
Las enzimas proteolíticas lisosomales pueden degradar proteínas enzimáticas de forma no específica
La degradación específica de proteínas enzimáticas se logra a través de la vía ubiquitina-proteosoma dependiente de ATP.
Las hormonas regulan el metabolismo de las células diana a través de receptores específicos.
Cambios en el entorno interno y externo.
Los tejidos relacionados del cuerpo secretan hormonas.
Las hormonas se unen a los receptores de las células diana.
Las células diana producen efectos biológicos y se adaptan a los cambios en el entorno interno y externo.
Las hormonas receptoras de membrana regulan el metabolismo mediante señalización transmembrana
Los receptores de membrana son proteínas transmembrana que se encuentran en la membrana celular.
Las hormonas receptoras intracelulares cambian la expresión genética y regulan el metabolismo a través de complejos hormona-receptor intracelular.
El complejo de receptores hormonales formado después de que los receptores intracelulares presentes en el citoplasma se combinan con las hormonas ingresa al núcleo y también actúa sobre los elementos de respuesta hormonal, ejerciendo un efecto regulador metabólico al cambiar la expresión de los genes correspondientes.
El cuerpo coordina el metabolismo general a través del sistema nervioso y las vías neurohumorales.
Regulación a nivel general: Bajo la guía del sistema nervioso, regula la liberación de hormonas e integra varios metabolismos de diferentes tejidos y órganos a través de hormonas para lograr una regulación general para adaptarse a estados como saciedad, ayuno, hambre, sobrenutrición, estrés, etc. y mantener el equilibrio general.
El metabolismo de las tres sustancias principales del cuerpo en estado de saciedad está relacionado con la composición de la dieta.
Después de consumir una comida mixta
1. En estado de saciedad, el cuerpo descompone principalmente glucosa.
2. Parte de la glucosa no descompuesta se sintetiza en glucógeno hepático en el hígado y glucógeno muscular en los músculos esqueléticos bajo la acción de la insulina para su almacenamiento; parte se convierte en piruvato y acetil-CoA en el hígado para sintetizar triglicéridos en forma de VLDL transportado; a tejidos como la grasa
3. Parte de los triglicéridos absorbidos se convierte en triglicéridos endógenos en el hígado y la mayor parte se transporta al tejido adiposo, músculo esquelético, etc. para su conversión, almacenamiento o utilización.
Después de consumir una comida rica en azúcar
1 Parte de la glucosa absorbida en el intestino delgado se sintetiza en glucógeno muscular en los músculos esqueléticos, glucógeno hepático y triglicéridos en el hígado, y estos últimos se transportan a tejidos como la grasa para su almacenamiento.
2. La mayor parte de la glucosa se transporta directamente al tejido adiposo, el músculo esquelético, el cerebro y otros tejidos y se convierte en sustancias no azucaradas, como los triglicéridos, para su almacenamiento o utilización.
Después de consumir una comida rica en proteínas
1. El glucógeno hepático se descompone para reponer el azúcar en sangre y abastecer el tejido cerebral.
2 Los aminoácidos se generan principalmente en glucosa en el hígado a través del piruvato, que suministra tejido cerebral y otros tejidos extrahepáticos.
3 partes de aminoácidos se convierten en acetil coenzima A para sintetizar triglicéridos.
4 Algunos aminoácidos también se transportan directamente a los músculos esqueléticos.
Después de consumir una comida rica en grasas
1. El glucógeno hepático se descompone para reponer el azúcar en sangre y abastecer el tejido cerebral.
2. Los aminoácidos del tejido muscular se descomponen y se convierten en piruvato, que se transporta al hígado para convertirse en glucosa para suministrar azúcar en la sangre y los tejidos extrahepáticos.
3. Los triglicéridos absorbidos en el intestino se transportan principalmente al tejido adiposo y muscular.
4. Mientras recibe los triglicéridos absorbidos, el tejido adiposo también descompone parcialmente la grasa en ácidos grasos y los transporta a otros tejidos.
5. El hígado oxida los ácidos grasos para producir cuerpos cetónicos, que irrigan los tejidos extrahepáticos como el cerebro.
El metabolismo corporal en ayunas se caracteriza por la glucogenólisis, la gluconeogénesis y la movilización moderada de grasas.
El ayuno generalmente se refiere a 12 horas después de una comida, cuando los niveles de insulina en el cuerpo disminuyen y el glucagón aumenta.
Cuando se tiene hambre, el cuerpo principalmente oxida y descompone la grasa para obtener energía.
Después de una inanición breve, el suministro de energía de oxidación del azúcar se reduce y se mejora la movilización de grasas.
El glucógeno hepático está básicamente agotado.
El azúcar en la sangre tiende a disminuir.
Aumento de aminoácidos, mínima secreción de insulina y aumento de la secreción de glucagón.
Provoca una serie de cambios metabólicos.
La función principal del cuerpo cambia de la oxidación de la glucosa a la oxidación de grasas.
Mayor movilización de grasas y mayor producción de cuerpos cetónicos hepáticos.
La gluconeogénesis hepática aumenta significativamente.
Mejora de la descomposición de las proteínas del músculo esquelético
El hambre a largo plazo puede causar daño a los órganos e incluso poner en peligro la vida.
La movilización de grasas se mejora aún más.
degradación reducida de proteínas
La gluconeogénesis se reduce significativamente.
El estrés aumenta el catabolismo corporal.
El estrés es una serie de respuestas no específicas que el cuerpo o las células realizan en respuesta a estímulos ambientales internos y externos.
Los estímulos incluyen envenenamiento, infección, fiebre, traumatismo, dolor, grandes dosis de ejercicio o miedo, etc.
En situaciones de estrés, los nervios simpáticos se excitan, la médula suprarrenal y los corticosteroides secretan más, los niveles plasmáticos de glucagón y hormona del crecimiento aumentan y la secreción de insulina disminuye, lo que provoca una serie de cambios metabólicos.
El estrés aumenta el azúcar en la sangre
Es importante asegurar el suministro de energía del cerebro y de los glóbulos rojos.
El estrés mejora la movilización de grasas
El estrés aumenta la degradación de proteínas
La obesidad es el resultado de un desequilibrio metabólico causado por múltiples factores.
La obesidad es un factor de riesgo para muchas enfermedades crónicas importantes.
Obesidad, aterosclerosis, enfermedad coronaria, accidente cerebrovascular, diabetes. El riesgo de enfermedades como la hipertensión es significativamente mayor que el de la población normal y es uno de los principales factores de riesgo de estas enfermedades.
El síndrome metabólico se refiere a un grupo de síndromes clínicos caracterizados por obesidad, hiperglucemia, hipertensión y dislipidemia. Se caracteriza por la combinación de factores de riesgo metabólicamente relacionados en un mismo individuo, manifestándose como exceso de grasa corporal, hipertensión, resistencia a la insulina, colesterol plasmático elevado. niveles y lipoproteínas plasmáticas anormales
La ingesta de energía que excede el gasto durante un período de tiempo más largo conduce a la obesidad
La disfunción de la hormona supresora del apetito provoca obesidad
La mejora anormal de la función hormonal que estimula el apetito causa obesidad
La resistencia a la insulina conduce a la obesidad
La obesidad es causada por un desequilibrio metabólico. Una vez que se forma, a su vez agravará los trastornos metabólicos.
Durante la etapa de desarrollo de la obesidad, las células diana son sensibles a la insulina, el azúcar en sangre se reduce y la tolerancia a la glucosa es normal.
En la fase estable de la obesidad se manifiesta hiperinsulinemia, resistencia de los tejidos a la insulina, tolerancia reducida a la glucosa y niveles de azúcar en sangre normales o elevados.
Cuanto más obesa o resistente a la insulina sea una persona, mayor será la concentración de glucosa en sangre y más grave será el trastorno del metabolismo de la glucosa.
Características metabólicas de tejidos y órganos importantes del cuerpo.
El hígado es el órgano central del metabolismo humano y desempeña un papel importante y especial en el metabolismo del azúcar, los lípidos y las proteínas.
El papel del hígado en el metabolismo de la glucosa.
1Sintetizar y almacenar glucógeno
2 Descomponer el glucógeno para producir glucosa y liberarla en la sangre.
3 es el órgano principal de la gluconeogénesis.
La importante función del tejido adiposo es almacenar energía en forma de grasa, por lo que el tejido adiposo contiene lipoproteínas, lipasa y un triglicérido lipasa sensible a hormonas único.
Puede hidrolizar la grasa en la circulación sanguínea y utilizarla para sintetizarla en las células grasas y almacenarla.
También puede movilizar grasa cuando el cuerpo la necesita, liberando ácidos grasos para que otros tejidos los utilicen.
El hígado es el centro metabólico material y el centro metabólico del cuerpo humano.
El hígado tiene una estructura tisular y una composición histoquímica especiales. Es el centro del metabolismo material y la fábrica bioquímica central del cuerpo humano.
Aunque el hígado puede sintetizar grasa en grandes cantidades, no puede almacenarla. La grasa sintetizada por las células del hígado luego se sintetiza en VLDL y se libera a la sangre.
El cerebro utiliza principalmente glucosa para obtener energía y consume grandes cantidades de oxígeno.
La glucosa y los cuerpos cetónicos son las principales sustancias energéticas del cerebro.
El cerebro no tiene glucógeno, ni grasas ni proteínas almacenadas como energía para el catabolismo. La glucosa es la principal sustancia que suministra energía al cerebro.
El consumo de oxígeno del cerebro llega a 1/4 del consumo total de oxígeno del cuerpo.
El cerebro tiene funciones complejas, actividades frecuentes y un consumo energético elevado y continuo. Es un órgano que consume mucho oxígeno en el estado de reposo del cuerpo humano.
El cerebro tiene aminoácidos específicos y su mecanismo de regulación metabólica.
El miocardio puede utilizar una variedad de sustancias energéticas.
El miocardio puede utilizar una variedad de nutrientes y sus intermediarios metabólicos como energía.
Los cardiomiocitos contienen una variedad de tioquinasas, que pueden catalizar la conversión de ácidos grasos con diferentes longitudes de cadenas de carbono en acil graso-CoA, por lo que el miocardio utiliza preferentemente la oxidación y descomposición de los ácidos grasos para obtener energía.
Las células del miocardio son ricas en enzimas que utilizan los cuerpos cetónicos y también pueden oxidar completamente los cuerpos cetónicos, el producto intermedio de la descomposición de los ácidos grasos, para obtener energía.
La forma en que los cardiomiocitos descomponen los nutrientes para suministrar energía es principalmente oxidación aeróbica.
Los cardiomiocitos son ricos en mioglobina, citocromos y mitocondrias.
El miocardio es rico en lactato deshidrogenasa, principalmente LDH1, que tiene una fuerte afinidad con el ácido láctico y puede catalizar la oxidación del ácido láctico en piruvato, que luego puede carboxilarse en oxaloacetato, que favorece la oxidación aeróbica.
El músculo esquelético utiliza el glucógeno muscular y los ácidos grasos como principales fuentes de energía.
Los diferentes tipos de músculo esquelético producen energía de diferentes maneras.
Los diferentes tipos de músculo esquelético tienen diferentes capacidades de glucólisis y fosforilación oxidativa.
Los músculos esqueléticos se adaptan a diferentes estados de consumo de energía y seleccionan diferentes fuentes de energía.
La fuente directa de energía necesaria para la contracción del músculo esquelético es el ATP.
La glucogenólisis muscular no puede reponer directamente el azúcar en sangre, y el ciclo del lactato es un mecanismo importante que integra la gluconeogénesis y las vías de baja glucólisis.
Los músculos esqueléticos tienen una cierta cantidad de reservas de glucógeno. En condiciones de reposo, el tejido obtiene energía, generalmente a través de la oxidación aeróbica del glucógeno muscular, los ácidos grasos y los cuerpos cetónicos. Durante el ejercicio extenuante, la función de oxidación anaeróbica del azúcar aumenta considerablemente.
El tejido adiposo es un tejido importante para almacenar y movilizar triglicéridos.
El cuerpo almacena la energía absorbida de las comidas principalmente en el tejido adiposo.
Las sustancias energéticas que el organismo absorbe de las comidas son principalmente grasas y azúcares.
Cuando tiene hambre, depende principalmente de la descomposición y almacenamiento de grasa en el tejido adiposo para obtener energía.
Los riñones realizan la gluconeogénesis y la producción de cuerpos cetónicos.