Productos Naturales

Productos Naturales

Bioqumica

Bioqumica

Bioqumica

Bioqumica

Departamento de Qumica

Universidad de Caldas

Gonzalo Taborda Ocampo MSc. Ph.D

Manizales, Agosto 15 de 2012

Metabolismo

Metabolismo

Anabolismo y catabolismo

Fotosntesis -Respiracin celular

Enzimas y coenzimas

Molculas energticas

Rutas bioqumicas

Metabolismo primario y secundario

Productos Naturales

Ciclo del Nitrgeno

Flujo de Energa

Equilibrio

Equilibrio

Mountain top

Mountain height

Mountain height

Val

ley d

epth

The valley of the balls

kF[A] =

kR[B]

elevation

Enzymes accelerate reactions by decreasing

Enzymes accelerate reactions by decreasing

GG

Catalysts get

mounta

in top =

activat

ion e

ner

gy

Catalysts get

the reaction to

the equilibrium

faster, but dont

affect K

eq.

But Life

is

not at

equilib

rium

!

Met

abolism

o: pro

ceso

de

snte

sis (a

nab

olism

o) y d

egra

dac

in (ca

tabolism

o)

de

sustan

cias

qum

icas

en e

l in

terior de

las c

lula

s.

Se

pued

e cl

asific

ar seg

n e

l tipo d

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mpues

tos en

:

M

etab

olism

o p

rim

ario

: az

ca

res, a

min

oc

idos,

cidos gra

sos co

munes

,

polm

eros de

los an

teriore

s, ...

M

etab

olism

o sec

undar

io: pro

duct

os i

ntile

s.

Metabolismo: Conceptos Generales

En e

l m

etab

olism

o sec

undar

io los m

ecan

ism

os se

act

ivan

dura

nte

poca

s

espec

iale

s de

crec

imie

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rollo, en

per

iodos en

que

el o

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ism

o e

st

som

etid

o a

alg

n tip

o d

e es

trs

, hay

lim

itac

iones

nutric

ional

es, at

aques

por

mic

roorg

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os, e

tc.

Am

bos tipos de

met

abolism

o e

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tados por lo

que

no e

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cil

esta

ble

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ln

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par

aci

n. D

e hec

ho, m

uch

os m

etab

olito

s

secu

ndar

ios se

form

an a

par

tir de

met

abolito

s prim

ario

s.

STAGE

I-Complex

to Building

Blocks

Stages of Catabolism

Stages of Catabolism

II-Building

Blocks

toAcetyl

CoA III-

Oxidation

of Acetyl

CoA

Eac

h a

rrow

rep

rese

nts

a

cata

bolic

pat

hw

ay.

Cat

abolic

pat

hw

ays

tend to c

onver

ge.

Some enzymes utilize cofactors

Some enzymes utilize cofactors

1.1.

Metals

Metals

2.2.

Coenzymes

Coenzymes

2.2.

Coenzymes

Coenzymes

A.

A.Prosthetic groups

Prosthetic groups

1.1.Hem

eHem

e

2.2.Thiamine (B

Thiamine (B

11), riboflavin (B

), riboflavin (B22), pyridoxine (B

), pyridoxine (B

66))

B.B.Transiently associated cofactors

Transiently associated cofactors

1.1.ATP

ATP

2.2.NADH

NADH

3.3.FADH

FADH22

LIPIDS

POLY

SACCHARIDES

(COMPLEX CARBOS)

PROTEINS

fatty

acids

amino acids

acety

l-C

oA

pyru

vate

glucose

ATP

Gly

coly

sis

Pro

duct

ion o

f

ener

gy c

ofa

ctors

during c

atab

olism

oxid

ative

phosphory

lation

acety

l-C

oA

FA

DH

2and

NA

DH

(reducin

g p

ow

er)

O2

tric

arb

oxylic

acid

(TC

A)

cycle

ATP

during c

atab

olism

ATP: the energy currency of Life

ATP: the energy currency of Life

For co

nven

ience

, en

ergy fro

m c

atab

olism

is usu

ally

sto

red a

s

chem

ical

ener

gy in a

hig

h-e

ner

gy inte

rmed

iate

. Ever

ybodys

favorite

is :

Hig

h e

ner

gy

phosp

hat

e

bonds:

Enzy

me

bonds:

1. Ele

ctro

stat

ic

repuls

ion

2. Res

onan

ce

stab

iliz

atio

n

Enzy

me

han

dle

PO-

HO

O-

O

CATALISIS ENZIMTICA

Todas las reacciones metablicas estn catalizadas por enzimas.

Las

enzi

mas

son p

rote

nas

unid

as a

cofa

ctore

s o m

etal

es. Cat

aliz

an rea

ccio

nes

org

nic

as tp

icas

: oxid

aci

n, re

ducc

in, al

quilac

in, hid

rlisis, h

idro

xilac

in,

elim

inac

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c. L

os in

crem

ento

s de

vel

oci

dad

que

consiguen

son d

el o

rden

de

10

10-1

012.

Alg

unas

car

acte

rstic

as c

om

unes

a las

enzi

mas

son:

1.

Cat

aliz

an u

na

nic

a re

acci

n

de

un

nic

o sustra

to o

un g

rupo h

om

ogn

eo d

e 1.

Cat

aliz

an u

na

nic

a re

acci

n

de

un

nic

o sustra

to o

un g

rupo h

om

ogn

eo d

e

sustra

tos sim

ilar

es. Son e

ster

eoes

pec

fic

as: ac

epta

n u

n

nic

o e

ster

eoism

ero

(enan

tim

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ener

an u

na

nic

a co

nfigura

cin d

e un c

entro q

uiral

.

2.

La

acid

ez y

la

bas

icid

ad son a

um

enta

das

por el

ento

rno a

pr

tico

del

sitio

activo, donde

no suel

e hab

er d

isolv

ente

. La

cat

lisis se

des

arro

lla

por

tran

sfer

enci

a de

pro

tones

de

restos de

amin

oc

idos neu

tros o c

argad

os

positivam

ente

(SH

, O

H, N

H3+, CO

2H

) a

restos de

amin

oc

idos neu

tros o

carg

ados neg

ativ

amen

te (S

- , N

H2, CO

2- ).

3.

Las

inte

racc

iones

entre

enzi

ma,

sustra

to y

cofa

ctore

s so

n n

o c

oval

ente

s. E

sto

quie

re d

ecir q

ue

se a

soci

an y

se

disoci

an c

asi es

pont

nea

men

te.

COFACTORES

1. Trifo

sfat

o d

e A

den

osina

(ATP)

HO

OH

P O

O

OH

OPO

OH

OPO

O

N N

NH2

N

N

ROH + ATP

Mg+2

Enzima

RO

PO-

O O-

+ ADP

RO

PO-

O O-

+ HY

RY +

HO

PO-

O O-

Enzima

HO

OH

2. Coen

zim

a A

(CoA

SH

)

HS

N H

O

N H

O

OHM

e Me

O

O-

OPO

O-

OPO O

O

-PO

OH

O-NN

NH2

N

N

O-

RCH2-CO-SCoA + YH

RCH2-CO-Y + CoASH

RCH2-CO-SCoA + R'X

RCHR'-C

O-SCoA + HX

3. N

AD

(P)+

/NA

D(P

)H

OO

ON

CONH2

R

O

R

OO

ON

CONH2

H+

RHO

H

R

HR

HS

- O - O

O

P P

OO

HO

HO

OO

OOOH

N N P

O-

O-

NH2

N

N

NADPH

- O- O

OO

P P

OO O

HO

HO

OO

O

OH

ONNN

P

O-

O-

NH2

N

N

NADP

4. Fla

vin

as

Me

Me

CH2CHOHCHOHCHOHCH2

NN

ON

NHO

O

OH

O PO

OH

O PO

CH2

HO

O

OHNN

NH2

N

N

H+

FAD

HR1

R2

CO

H

FADH2

HN NR

OH N

NHO

R2

R1

CO

H

+

5. S-A

den

osil m

etio

nin

a

N

NH2

NNN

O

H2N

H2C

H C CH2

CH2

SMe

CO2H -O

MeO

Me

H

H HO

OHH

- NMe

NMe O

H+

HO

Me

- O

Origen de los materiales de partida del metabolismo

secundario

Foto

snte

sis: S

e fo

rman

az

care

s a

par

tir de

CO

2y a

gua.

Glico

lisis:

Una

mol

cula

de

glu

cosa

se

convie

rte

en d

os

mol

cula

s de

piruvat

o y

se

form

an d

os m

ol

cula

s de ATP.

mol

cula

s de

piruvat

o y

se

form

an d

os m

ol

cula

s de ATP.

El piruvat

o se

tran

sform

a en

Ace

til Coen

zim

a A

.

Cic

lo d

el

cido c

trico

: a

par

tir de A

cetil Coen

zim

a A se

form

an

ceto

cid

os (p

recu

rsore

s de

amin

oc

idos)

, c

idos dic

arboxlic

os,

CO

2y A

TP.

Azul= vas metablicas, verde enzimas claves, rojo las molculas energticas resultantes y en

amarillo los intermediarios metablicos. Las flechas rojas sealan los caminos anablicos y las

negras los catablicos

Las principales materiales de partida para el

metabolismo secundario son:

1.

Aci

do shik

mic

o: pre

curs

or de

com

pues

tos ar

om

tic

os co

mo

los am

inoc

idos ar

om

tic

os, los c

idos ci

nm

icos

com

pues

tos fe

nolico

s y c

iertos polife

nole

s.

2.

Am

inoc

idos:

pre

curs

ore

s de

alca

loid

es y

pp

tidos.

2.

Am

inoc

idos:

pre

curs

ore

s de

alca

loid

es y

pp

tidos.

3.

Ace

tato

: pre

curs

or de

poliac

etat

os, p

rost

agla

ndin

as,

antibi

tico

s m

acro

ccl

icos, p

olife

nole

s. P

artici

pa

en d

os va

s

bio

gen

tic

as d

istinta

s.

1.

Mev

alonat

o: Ter

pen

os, iso

pre

noid

es, es

tero

ides

y

caro

tenoid

es e

ntre

otros

CO2 + H

2O (fotosntesis)

h

GLUCOSA (+

otros azcares de 4, 5, 6 y 7 carbonos)

POLISACARIDOS

GLICOSIDOS

ACIDOS NUCLEICOS

OCCH2 OP

O-

Fosfoenol

piruvato

CHO

CHOH

CHOH

CH2O

P

Eritrosa-

4-fosfato

CO2-

DERIVADOS DEL CIDO

CINMICO

COMPUESTOS

Glicolisis

ciclo de las pentosas

HO

OH

OH

Shikimato

COMPUESTOS

AROMTICOS:

LIGNANOS

O

CH3

C C

O O-

Piruvato

Aminocidos Aromticos

Aminocidos Alifticos

PPTIDOS

PROTENAS

ALCALOIDES

PENICILINAS

PPTIDOS CCLICOS

CICLO DEL

ACIDO

CTRICO

CH3COSCoA

Acetil-Coenzima A

OCH3

C C

O O-

Piruvato

Aminocidos Aromticos

Aminocidos Alifticos

PPTIDOS

PROTENAS

ALCALOIDES

PENICILINAS

PPTIDOS CCLICOS

CICLO DEL

ACIDO

CTRICO

CH3COSCoA Acetil-Coenzima A

CO2

CH3COSCoA

- OCCH

COSCoA

CH

COCH

COSCoA

- O2CCH2C

OSCoA

CH3C

OCH2C

OSCoA

CH3C

OSCoA

CH3C

OSCoA

POLICTIDOS

yACIDOS GRASOS

- O2C

OH

H3C

OH

Mevalonato

ISOPRENOIDES

(TERPENOS, ESTEROIDES

CAROTENOIDES)

POLIFENOLES

POLIACETILENOS

PROSTAGLANDINAS

ANTIBITICOS MACROCCLICOS