Cuadernillo de Bioquimica

CARRERA: LICENCIATURA EN QUIMICO CLINICO

MATERIA: BIOQUIMICA

DOCENTE: Q.F.B. Y M.C. ROLANDO GONZALEZ TREJO

ALUMNA: RAFAELA BASHULTO GONZALEZ FECHA : 29 DE SEPTIEMBRE DE 2012

EXPOSICION: CUADERNILLO DE BIOQUIMICA

IMPORTANCIA.Es un componente fundamental y

predominante en los seres vivos un 75% es

agua por que sirve para todos los procesos

metabólicos

Agua como nucleófilo.

La capacidad del agua para ionizarase, aunque

ligera, es fundamental para la vida. Puesto que

el agua puede actuar como acido y como base

su ionización se podría representar como una

transferencia intermolecular de protones que

forma un ion hidronio (H3O+) y un ion hidroxilo

(OH-)

H2O + H2O ↔ H3O+ + OH-.

. 29 DE SEPTIEMBRE DE 2012

AGUA

ESTRUCTURALa molécula de agua es un tetraedro irregular

ligeramente sesgado con oxigeno en su

centro.

Los dos hidrógenos y los electrones no

compartidos en los orbitales restantes con

hibridación sp3 ocupan las esquinas del

tetraedro.

El Angulo de 105° entre los hidrógenos difiere

un poco del Angulo del tetraedro ideal,

109°.

Es un dipolo, una molécula con carga eléctrica distribuida

de manera asimétrica sobre su estructura, disminuye mucho

la fuerza de atracción entre especies cargadas y polares

respecto a los ambientes libres de agua, con constantes

dieléctricas menores.

Su fuerte dipolo y la constante dieléctrica alta permiten al

agua disolver grandes cantidades de compuestos con carga

como las sales.

29 DE SEPTIEMBRE DE 2012

AGUA


AGUA

PROPIEDADES

LUBRICANTE

TERMOREGULADOR

EFECTO AMORTIGUADOR DE PH

NUTRIENTE

ESTRUCTURAL

DISOLVENTE

CATALIZADOR


AGUA

INTERACCIONES DEL AGUA

ATRACCION O REPULSION

HIDROFOBICAS

ELECTROSTATICASLas interacciones electrostáticas entre grupos con carga opuesta dentro o entre las biomolecular se denominan puentes salinos

La mayor parte de las biomolecular son antipáticas, es decir poseen regiones ricas en grupos funcionales polares o con carga, así como regiones con carácter hIidrogógico

Tienen que ver con interacciones dentro de las biomoléculas y entre estas y el agua que forma el componente principal del medio circundante.

Fuerzas de Van der WaalsLas fuerzas de Van de Wells son las interacciones más débiles entre las fuerzas débiles. Su existencia es casi siempre transitoria y el hecho de que puedan explicar la cohesividad de ciertos solventes y sólidos, tales como la gasolina y la parafina, sólo puede comprenderse cuando se cuantifica el enorme número de interacciones de este tipo que pueden ocurrir en el seno de la masa la substancia en cuestión.


CARBOHIDRATOS

CARBOHIDRATOS

POLISACARIDOS

OLIGOSACARIDOS

MONOSACARIDOS

CETOSAS

ALDOSAS

DISACARIDOS

DETRISACARIDOS A DECASACARIDOS

TRIOSASTETROSASPENTOSAS YHEXOSAS


CARBOHIDRATOSIMPORTANCIA BIOMEDICA

Metabolismo: es el termino que se usa para describir la interconversion de compuestos químicos en el cuerpo, las vías que siguen moléculas individuales, sus interrelaciones y los mecanismos que regulan el flujo de metabolitos a través de las vías.

VIAS METABOLICAS

ANABOLISMO

CATABOLISMO

ANFIBOLISMO

Proceso endergónico para la generación de moléculas estructurales o de almacén

Proceso exergónico para la generación de energía mediante la ruptura de enlaces en una molécula

Es el intercambio de procesos catabólicos y anabólicos en una misma vía para generar energía mientras se utiliza una biomolécula o viceversa


CARBOHIDRATOSDieta

Glucosa

Glucosa fosfato

Triosa fosfato

Piruvato

Acetil-Coa

Ciclo del

ácido cítrico

2CO2

Colesterol

Ácidos grasos

CO2

Lactato

Vía de la pentosa fosfato

Ribosa fosfato

Acilgliceroles (grasas)

3CO2

Glucógeno

RNADNA

El metabolismo de los carbohidratos se centra en el suministro de glucosa y el destino de la misma


CARBOHIDRATOS

Metabolismo de los carbohidratos

Digestión

Biosíntesis

Almacenamiento

Los carbohidratos mas abundantes en los alimentos son el almidón, en productos vegetales y el glucógeno, en productos animales.Ambos, junto con otros carbohidratos minoritarios en los alimentos, se convierten en glucosa.

La glucosa se transporta del intestino al hígado y de este órgano al resto de los tejidos por el torrente sanguíneo.El lactato se transporta del músculo al hígado.

Los carbohidratos se almacenan en forma de glucógeno en hígado y músculo. Dada su mayor masa, el principal reservorio de carbohidratos es el músculo

Transporte

Degradación

El glucógeno se degrada en la glucogenolisis produciendo glucosaLa glucosa se degrada en:La glucolisis produciendo piruvato y energíaLa ruta de las pentosas fosfato, produciendo poder reductor y pentosa

El glucógeno se sintetiza en la ruta conocida como glucogenogénesis. La glucosa se sintetiza en la gluconeogénesis.


AMINOACIDOS, PEPTIDOS Y PROTEINASAMINOACIDOS

CLASIFICACION

AMINOACIDOS

NO POLARES

POLARES SIN CARGA

POLARES CON CARGA

ALIFÁTICOS

AROMÁTICOS

CON GRUPOS ÁCIDOS

CON N BÁSICO


AMINOACIDOS, PEPTIDOS Y PROTEINASPROPIEDADES

-COOH -COO- + H+

ÁCIDO

pK1

-NH2 + H+ -NH3+

BASE

pK2

ZWITTERIÓN

pK1 pK2

Punto isoeléctricoA pH ácido: prevalece la especie con carga +A pH básico: prevalece la especie con carga –Hay un valor de pH para el cuál la carga de la especie es cero. (zwitterión)Punto isoeléctrico: valor de pH al cuál la carga neta del aminoácido es cero.

A) Formación de enlaces PEPTÍDICOS:


AMINOACIDOS, PEPTIDOS Y PROTEINASPEPTIDOS

Polímeros de aminoácidos de PM menor a 6000 daltons ( <50 aa)

Dipéptido: 2 aa Tripéptido: 3 aa Tetrapéptido: 4 aa Pentapéptido: 5 aa

NOMENCLATURA Se nombran desde el extremo N-

terminal al C-terminal, usando la terminación il, excepto para el último aa.

Ej: ser-asp-tyr-lis-ala-cys

seril-aspartil-tirosil-lisil-alanil-cysteína

EJEMPLOS: OCITOCINA: hormona que estimula la contracción del útero. GLUCAGÓN: hormona que tiene acciones contrarias a la Insulina. ANTIBIÓTICOS GLUTATIÓN: glu-cys-gli, participa en reacciones Redox de la célula.

Extremo N-terminal: comienzo de la cadenaExtremo C-terminal: fin de la cadena


AMINOACIDOS, PEPTIDOS Y PROTEINASPROTEINAS

DEFINICIÓN Biopolímeros de aminoácidos de mas de 6000 daltons, indispensables para la procesos vitales de los seres vivos.

Están formadas por C, H, O, N y S

CLASIFICACIÓN

Por su naturaleza química

Por la forma que adopta

Por su función Biológica

SIMPLESCONJUGADAS

FIBROSAGLOBULAR

ENZIMASPROTEÍNAS DE TRANSPORTECONTRÁCTILES Y MÓTILES DE DEFENSAREGULADORASNUTRIENTESHORMONAS

ESTRUCTURA TRIDIMENSIONALLas proteínas tienen 4 niveles de organización:ESTRUCTURA PRIMARIAESTRUCTURA SECUNDARIAESTRUCTURA TERCIARIAESTRUCTURA CUATERNARIA

PROPIEDADESPROPIEDADES ÁCIDOS-BASE: punto isoeléctrico.SOLUBILIDAD:Forman dispersiones en aguaEfecto del pH: hace variar la carga.Efecto de las sales:Baja [ ]: aumenta la solubilidadAlta [ ]: disminuye la solubilidadEfecto de solventes poco polares: disminuye la solubilidad.


LIPIDOSLos lípidos del organismo se hallan en un estado dinámico produciéndose constantemente variaciones en su composición que van a depender del metabolismo celular.

-Son oxidados para obtener energía.-Utilizados para la síntesis de constituyentes esenciales de los tejidos.-Almacenados como sustancia de reserva en el tejido adiposo.

Los lípidos presentes en la alimentación se encuentran generalmente en mayor concentración en aceites, manteca, yema de huevo. En general están presentes como triglicéridos (grasas neutras), ácidos grasos y sus derivados, fosfolípidos, glucolípidos, esteroles y carotenos.

FUNCIONES DE LOS LÍPIDOS

FUNCIÓN DE RESERVA.

FUNCIÓN ESTRUCTURAL.

FUNCIÓN BIOCATALIZADORA

FUNCIÓN REGULADORA

Son la principal reserva energética del organismo. Un gramo de grasa produce por oxidación 9,4 kcal/g, mientras que las proteínas y los glúcidos sólo producen 4,1 kcal/g.

Forman las bicapas lipídicas de las membranas biológicas. Recubren órganos y le dan consistencia, o los protegen mecánicamente, como el tejido adiposo de riñón, pies y manos.

Favorecen o facilitan las reacciones que se producen en los seres vivos. Cumplen esta función las vitaminas liposolubles, las hormonas esteroideas y las prostaglandinas.

A partir de ácidos grasos se sintetizan reguladores biológicos como los EICOSANOIDES, considerados hormonas de acción local y los FOSFOLÍPIDOS DE INOSITOL que actúan como segundos mensajeros.


LIPIDOS

Ácidos grasos

Lípidos

Glicéridos (contienen glicerol)

Lípidos que no contienen glicerol

Complejos (unidos a otro tipo de moléculas)

Saturados

Insaturados

Neutros

Fosfoglicéridos

Esfingolípidos

Esteroides

Ceras

Terpenos

Prostaglandinas

Lipoproteínas

Glicoproteínas

Monoacilglilcéridos

Diacilglicéridos

Triacilglicéridos

Lecitinas

Cefalinas

Esfingomielinas

Cerebrósidos

Gangliósidos


LIPIDOSÁcidos grasos

Largas cadenas hidrocarbonadas con un grupo carboxilo terminalGeneralmente número par de átomos de carbono. Predominio de 14C - 16CGeneralmente lineales. Unos 100 tipos en seres vivos- Saturados: sin dobles enlaces- Insaturados : con al menos un doble enlace C=C

Estructura

Saturados: lineales móviles Enlaces a 111º. Insaturados: formas trans, nunca totalmente lineales. Enlaces a 123º

Propiedades físicas

• Insolubles en agua . Pueden formar micelas. • Punto de fusión entre -20 y 100ºC. • Depende de longitud y dobles enlaces. • Insaturados más difícil de establecer enlaces de Van der Waals

Propiedades químicasCarácter anfipático: Parte polar y parte apolar Formación de micelas Ácidos moderadosReactivos por el grupo carboxilo que puede dar enlaces éster con grupos alcoholes: EsterificaciónR- COOH + HO-R' --> R-CO-R' + H2O

Saponificación con bases fuertes . JabonesR- COOH + NaOH --> R-COO- + Na+ + H2O Se produce la ionización del grupo carboxilo en agua y puede disolver en micelas sustancias apolaresMicelas monocapa y dicapa y efecto espumante

Poco abundantes en estado libreMuy abundantes en lípidos complejosInsaturados predominan en plantas y animales que viven a temperaturas bajas


ACIDOS NUCLEICOS

DEFINICION

DNA

LOCALIZACION

SON POLÍMEROS CONSTITUÍDOS POR LA UNIÓN MEDIANTE ENLACES QUÍMICOS DE UNIDADES MENORES LLAMADAS NUCLEÓTIDOS

Almacenar la información hereditaria del organismo.

DNA= Características generacionales y síntesis de proteínas.

ESTRUCTURA

DNA se localiza en núcleo, cromosomas

RNA se localiza en núcleo y citoplasma, ribosomas

dirige las etapas intermedias de la síntesis proteica; el ADN no puede actuar solo, y se vale del ARN para transferir esta información vital durante la síntesis de proteínas (producción de las proteínas que necesita la célula para sus actividades y su desarrollo). Varios tipos de ARN regulan la expresión génica, mientras que otros tienen actividad catalítica. El ARN es, pues, mucho más versátil que el ADN.

FUNCION RNA

Los ácidos nucléicos resultan de la polimerización de monómeros complejos denominados nucleótidos.Un nucleótido está formado por la unión de un grupo fosfato al carbono 5’ de una pentosa. A su vez la pentosa lleva unida al carbono 1’ una base nitrogenada.


ACIDOS NUCLEICOSNUCLEÓTIDOS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA

(adenosin trifosfato): Es el portador primario de energía de la célula. Esta molécula tiene un papel clave para el metabolismo de la energía.

La mayoría de las reacciones metabólicas que requieren energía están acopladas a la hidrólisis de ATP.

cíclico: Es una de las moléculas encargadas de transmitir una señal química que llega a la superficie celular al interior de la célula.

(nicotinamida adenina dinucleótido y nicotinamida adenina dinucleótido fosfato). Son coenzimas que intervienen en las reacciones de oxido-reducción, son moléculas que transportan electrones y protones. Intervienen en procesos como la respiración y la fotosíntesis.

ATP AMP NAD+ y NADP+:

TIPOS PRINCIPALES DE ARN

ARN mensajero (ARNm) ARN ribosomal (ARNr) ARN de transferencia

(ARNt).El ARNm dicta con exactitud la secuencia de aminoácidos en una cadena polipeptídica en particular. Las instrucciones residen en tripletes de bases a las que llamamos codones. Son los ARN más largos y pueden tener entre 1000 y 10000 nucleótidos

Este tipo de ARN una vez transcripto, pasa al nucleolo donde se une a proteínas. De esta manera se forman las subunidades de los ribosomas. Aproximadamente dos terceras partes de los ribosomas corresponde a sus ARNr.

Se encarga de transportar los aminoácidos libres del citoplasma al lugar de síntesis proteica. En su estructura presenta un triplete de bases complementario de un codón determinado, lo que permitirá al ARNt reconocerlo con exactitud y dejar el aminoácido en el sitio correcto. A este triplete lo llamamos anticodón.


ACIDOS NUCLEICOS

DIFERENCIAS ESTRUCTURALES ENTRE EL DNA Y EL RNA

DNA

PENTOSA BASES NITROGENADAS ESTRUCTURA

RNA


ENZIMAS

Catalizan reacciones químicas necesarias para la sobrevivencia celular

Sin las enzimas los procesos biológicos serían tan lentos que las células no podrían existir.

Las enzimas pueden actuar dentro de la célula , fuera de ésta, y en el tubo de ensayo.

Las enzimas se unen a los reactivos (sustratos) reduciendo la energía de activación

Cada enzima tiene una forma única con un sitio o centro activo en el que se une al sustrato

Después de la reacción, enzimas y productos se separan.

Las moléculas enzimáticas no han cambiado después de participar en la reacción


ENZIMAS

Las enzimas cumplen su papel catalítico gracias a:

1. Especificidad de la reacción enzimática 2. Carácter heterogéneo de la catálisis enzimáticaNos llevan a postular la existencia de un Centro Activo en la molécula de enzima, capaz de: Fijar específicamente al substrato Transformarlo catalíticamente.

Fijación estereoquímicamente complementaria del substrato

Transformación catalítica del mismo

En ambas funciones participan:1- Cadenas laterales de los aminoácidos2- Grupos o moléculas no proteicas: a.- Grupos prostéticosb.- Iones metálicosc.- Cofactores

Enzima

SustratoSustratoSitio activoSitio activo


ENZIMAS

Teorías de la acción enzimática, 1

Modelo de Llave y Cerradura (Emil Fischer)

Substrato y enzima se acoplan de forma estereospecífica,de la misma manera que una llave se ajusta a su cerradura.

Teorías de la acción enzimática, 2

Modelo de Ajuste Inducido (Koshland)

Tanto la enzima como el substrato sufren una alteración en su estructura por el hecho físico de la unión.Está mucho más de acuerdo con todos los datos experimentales conocidos hasta el momento.

Teorías de la acción enzimática, 3Estabilización del Estado de Transición

El Centro Activo enzimático es en realidadcomplementario no al substrato o al producto, sino alestado de transición entre ambos.

Coenzimas

Las coenzimas son pequeñas moléculas orgánicas, que se unen a la enzima.

Las coenzimas colaboran en la reacción enzimática recibiendo transitoriamente algún grupo químico: H+ , OH, CH3 .

La enzima sin la coenzima recibe el nombre de APOENZIMA


ENZIMAS

CLASIFICACIÓN Y NOMENCLATURA

Clasificación de enzimas por Grupos

EC 1.x Oxidorreductasas

EC 2.x Transferasas

EC 3.x Hidrolasas

EC 4.x Liasas

EC 5.x Isomerasas

EC 6.x Ligasas

Catalizan reacciones de oxidorreducción, en que átomos de oxigeno ó hidrogeno son trasladados entre moléculas

Catalizan reacciones de transferencia de átomos ó grupo de átomos entre moléculas

Catalizan reacciones de hidrólisis y también su reverso. Son las más comunes en el dominio de la tecnología enzimática

Catalizan reacciones reversibles de remoción de grupo de átomos del sustrato

Catalizan reacciones de isomerización moleculares

Catalizan la unión de dos grupos químicos a expensasde la hidrólisis de un nucleótido trifosfato


ENZIMAS

Las enzimas son proteínas que catalizan las reacciones biológicas

Presentan especificidad por su sustrato

Cada enzima presenta dos parámetros importantes Vmax (saturación de la enzima) y la Km (medida de la afinidad por el sustrato)

La actividad enzimática puede ser inhibida, por inhibidores competitivos (similares al sustrato) o por inhibidores no competitivos.

La temperatura y el pH afectan a la enzima en su actividad catalítica.

Algunas enzimas requieren de coenzimas y/o cofactores para su actividad.


GLUCOLISIS

GLUCOLISIS

Es la ruta por medio de la cual los azucares de seis átomos de carbono (que son dulces) se desdoblan, dando lugar a un compuesto de tres átomos de carbono, el piruvato.

Durante este proceso, parte de la energía potencial almacenada en la estructura de hexosa se libera y se utiliza para la síntesis de ATP a partir de ADP

Está presente en todas las formas de vida actuales. Es la primera parte del metabolismo energético y en las células eucariotas ocurre en el citoplasma.


Las cinco primeras reacciones constituyen una fase de inversión de energía, en la que se sintetizan azúcares-fosfato a costa de la conversión de ATP en ADP, y el sustrato de seis carbonos se desdobla en dos azúcares-fosfato de tres carbonos.

Isomerización de la dihidroxiacetona fosfatoLa enzima triosa fosfato isomerasa, convierte uno de los productos, la dihidroxiacetona fosfato en gliceraldehido-3-fosfato.

Isomerización de la glucosa-6-fosfato Esta reacción es la isomerización reversible de la aldosa, la glucosa-6-fosfato, a la correspondiente cetosa, la fructosa-6-fosfato, mediante la presencia de la enzima fosfoglucoisomerasa.

Segunda inversión de ATP La enzima fosfofructoquinasa (PFK1), realiza una segunda fosforilación ayudada de un ATP, para producir un derivado de hexosa fosforilado en los carbonos 1 y 6 llamada fructosa-1,6-bisfosfato.

Fragmentación en dos triosa fosfatos La enzima aldolasa, produce el desdoblamiento del azúcar, es decir el compuesto de seis carbonos, fructosa-1,6-bisfosfato produce dos intermediarios de tres carbonos.(GAP) y (DHAP).

Primera inversión del ATP En esta etapa la glucosa es fosforilada mediante un ATP, esta reacción es catalizada por la hexoquinasa

PRIMERA FASE

La Glucólisis se divide en dos partes principales y diez reacciones enzimáticas.


GLUCOLISIS

Las cinco últimas reacciones corresponden a una fase de generación de energía, en esta fase, las triosas-fosfato se convierten en compuestos ricos en energía, que transfieren fosfato al ADP, dando lugar a la síntesis de ATP.

Desfosforilación del Fosfoenolpiruvato, obteniéndose piruvato y ATP. Reacción irreversible mediada por la Piruvato quinasa.

Primera fosforilación a nivel de sustrato. En esta etapa el 1,3-bisfosfoglicerato transfiere su grupo acil-fosfato al ADP produciéndose la formación de ATP. La reacción es catalizada por la fosfoglicerato quinasa.

Preparación para la síntesis del siguiente compuesto de alta energía. El 3-fosfoglicerato se isomeriza a través de la enzima fosfoglicerato mutasa, transformándose en el 2-fosfoglicerato.

Síntesis del segundo compuesto de alta energía. En esta reacción ocurre una deshidratación simple del 3-fosfoglicerato para dar el fosfoenolpiruvato bajo la acción de la enzima enolasa.

Generación del primer compuesto de alta energía. Esta reacción la cataliza la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa, para producir 1,3-Bifosfoglicerato y una molécula de NADH (dinucleótido de nicotinamida y adenina) y H+

SEGUNDA FASE


GLUCOLISIS

La glucólisis se regula enzimáticamente en los tres puntos irreversibles de esta ruta, esto es, en la primera reacción (G -- >G-6P), por medio de la Hexoquinasa; en la tercera reacción (F-6P --> F-1,6-BP) por medio de la PFK1 y en el último paso (PEP --> Piruvato) por la Piruvatoquinasa.

1. La hexoquinasa es un punto de regulación poco importante, ya que se inhibe cuando hay mucho G-6P en músculo.

2- La PFK1 es la enzima principal de la regulación de la glucólisis, si está activa cataliza muchas reacciones y se obtiene más Fructosa 1,6 bifosfato, lo que permitirá a las enzimas siguientes transformar mucho piruvato. Si está inhibida, se obtienen bajas concentraciones de producto y por lo tanto se obtiene poco piruvato.

3. La piruvatoquinasa en el hígado se inhibe en presencia de ATP y Acetil Coenzima-A (A-CoA), y se activa gracias de nuevo ante la F-2,6-BP


GLUCOLISIS

El rendimiento total de la glucólisis es de 2 ATP y 2 NADH.

Glucosa + 2ADP + 2Pi + 2 NAD+ 2 Piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O

∆G°’= -73,3 KJ/mol

Consume ATP HexoquinasaFosfofructoquinasa

Produce ATP Fosfoglicerato quinasa Piruvato quinasa

Produce NADH Gliceraldehido 3 P deshidrogenasa


CICLO DE KREBS

ciclo

de

Krebs

Ác. pirúvicoÁc. pirúvico

Acetil-CoA (producto inicial)

Oxidación completa: descarboxilaciones sucesivas obtención de moléculas de alto valor energético (muy reducidas)

CoA NAD+ FAD

CO2

NADH+H

FADH2

Matriz mitocondrial

Cadena de transporte de electrones

Membrana mitocondrial interna

FUNCIONES DEL CICLO DE KREBS

Fuente productora de ATP.Produce la mayor parte del CO2 de la célula.Convierte intermediarios en precursores de ácidos grasosProporciona precursores para la síntesis de proteínas y ácidos nucleicos.


CICLO DE KREBS


CICLO DE KREBS

ESQUEMA DE LA PRIMERA REACCION DEL CICLO DE KREBS

Glicolisis ó Piruvato

Acetil-CoA

CICLO DE KREBS

Oxalacetato

Citrato


CICLO DE KREBS


CICLO DE KREBS Se producen 4 reacciones de oxidación:-En 3: NADH se re-oxida transfiriendo sus electrones a la cadena

respiratoria 3 moles ATP/ mol de NADH.-En la 4° reacción de oxidación se produce FADH2, que en la

cadena de transporte electrónico da lugar a 2 moles de ATP.

La 5° reacción es una fosforilación a nivel de sustrato GTP (unión fosfato de alta energía) ATP.

Por mol de acetil-CoA que ingresa al ciclo de Krebs:

3 NADH 3 X 3 9 ATP

1 FADH2 1 X 2 2 ATP

1 GTP 1 ATP

12 ATP

DESHIDROGENACION DE PIRUVATO (en la mitocondria)

1 NADH 1 X 3 3 ATP

1 MOLECULA DE GLUCOSA PRODUCE 2 MOLECULAS DE PIRUVATO (15 + 15 = 30 ATP) y 2 NADH por sistema lanzadera (2 o 3 ATP c/u) = 4 ó 6 ATP

TOTAL: 30 ATP + 6 (4) ATP = 36 ATP


BETA OXIDACION DE ACIDOS GRASOSCuando la ingesta supera las necesidades energéticas, el exceso se almacena como reserva en forma de grasas.Los restos de acetil-CoA provenientes de la β-oxidación y de la degradación de glucosa o de las cadenas carbonadas de algunos aac, pueden utilizarse para sintetizar nuevos AG.Estos se incorporan al glicerol para ser almacenados como grasa de depósito.La síntesis de AG de hasta 16 C ocurre en el citoplasma y se conoce como SINTESIS DE NOVO.La elongación de AG preexistentes se realiza en las mitocondrias.

CUANDO LA INGESTA SUPERA LAS NECESIDADES CELULARES

Acetil-CoA proveniente de hidratos de carbono y aminoácidos es utilizado para la síntesis de ácidos grasosEstos se incorporan al glicerol para ser almacenados como grasa de depósito.

Carbohidratos

Piruvato

Piruvato

GLICOLISIS

CITOSOL

Cuerposcetónicos

MITOCONDRIA

cetogénesisAcetil-CoA

Citrato

b-oxidaciónAcil-CoA

Citrato

Acil- Carnitina

Acil-CoA

Ácidos grasos

Sintesis de ácidos grasos

Oxalacetato


BETA OXIDACION DE ACIDOS GRASOSLos AG se sintetizan en citosol a partir de acetil-CoA. El Acetil-CoA que se produce en mitocondria debe estar disponible en citosolLa membrana mitocondrial interna es impermeable a acetil-CoA.El citrato es el compuesto que permite disponer de Acetil-CoA en citosol

CITRATO

CITRATO LIASA

Acetil-CoA CARBOXILASA

ACIDO GRASO SINTASA

NADPH

ACETIL-CoA

Comprende : Formación de malonil-CoA.Reacciones catalizadas por el complejo multienzimático de la Ácido graso sintetasa

1)Formación de malonil-CoA

Es una carboxilación que requiere HCO3- como fuente de CO2.Cataliza: acetil-CoA carboxilasa que usa biotina (Vit B7) como coenzima.Es el principal sitio de regulación de la síntesis de AG

H3C C

O

S CoA + CO2

ATP ADP + Pi

H2C C

O

S CoA

COO-

acetil-CoAcarboxilasa

acetil-CoA malonil-CoA

ATP

MALONIL-CoA

CITRATO

ACETIL-CoA

OxalacetatoATP ADP + Pi

ACIL-CoA

Síntesis de malonil-CoA

Complejo multienzimáticoVía de las Pentosas

Enzima málica


BETA OXIDACION DE ACIDOS GRASOSREACCIONES DE LA BIOSINTESIS

Reducción

-cetoacil-ACP

-cetoacil-ACP reductasa

D-3-OH-butiril-ACP

Condensación

S-EC

Acetil-EC

HS-EC + CO2

Malonil-ACPEnzima

condensante

1º CICLO

H2O

CH3-CH2

3-OH-acil-ACP deshidratasa

Deshidratación

Reducción

2º CICLO

3º-7º CICLO

Hidrólisis

Butiril-ACP

Enoil-ACP reductasa

D2 butenoil-ACP

Hexanoil-ACP

Palmitoil (C16)-ACP

Palmitato + ACP


BETA OXIDACION DE ACIDOS GRASOSRESUMEN: Pasos de la biosíntesis de Ac. Grasos.

Balance de la Biosíntesis

Biosíntesis de malonil-CoA

8 Acetil-CoA + 7 ATP + 14 NADPH + 13 H+

Palmitato +8 CoA-SH + 7 ADP + 7 Pi + 14 NADP+ + 6 H2O

Esquema de la regulación de la biosíntesis

Citrato

Acetil-CoA

Malonil-CoA

Palmitoil-CoA

Citrato liasa

Acetil-CoA carboxilasa

-Glucagón, Adrenalina

+

+

Insulina

Carnitina Acil transferasa I(Acil. CoA al interior de la Mitocondria)

-


BETA OXIDACION DE ACIDOS GRASOS

-Oxidación Biosíntesis

FAD Deshidroge-nación

Reducción NADPH + H+

ACP

Hidratación Deshidratación

ACPConfiguración L Configuración D

Deshidroge-nación

Reducción

Rotura tiolítica Condensación

Acetil-CoAACP

CoA ó ACPAcetil-CoAMalonil-CoA

ACP


CADENA RESPIRATORIA

RESPIRACION CELULAR

Es el proceso por el cual las células degradan las moléculas de alimento para obtener energía.

es una reacción exergónica, donde parte de la energía contenida en las moléculas de alimento es utilizada por la célula para sintetizar ATP.

Ocurre en las mitocondrias, en la membrana interna.

FUNCION DE LA FOSFORILACION OXIDATIVAProducir un compuesto de alta energía llamado ATP,El ATP es el principal compuesto en el almacenamiento y transporte de energía para distintos procesos metabólicos

CADENA RESPIRATORIALa cadena respiratoria reúne y transporta equivalentes reductores y los dirige hacia su reacción final con oxigeno para formar agua y la maquinaria para la fosforilación oxidativa, el proceso mediante el cual la energía libre se atrapa como fosfato de alta energía

Los electrones fluyen por la cadena respiratoria desde NAD+/NADH hacia O2/H2O y pasan por tres complejos proteínicos grandes.COMPLEJO 1NADH-Q oxidorreductasaSe transfieren electrones desde NADH hacia la coenzima Q (ubiquinona): Q-citocromo c oxidorreductasa (complejo III)que pasa los electrones hacia el citocromo c y citocromo c oxidasa(complejo IV )que completa la cadena, pasa los electrones hacia O2 y hace que se reduzca a H2OAlgunas sustancias como el succinato pasan electrones hacia Q por medio del complejo II la succinato Q reductasa en lugar del complejo I.


CADENA RESPIRATORIALos cuatro complejos están en la membrana mitocondrial interna, pero Q y citocromo c son móviles Q se difunde con rapidez dentro de la membrana, mientras citocromo c es una proteína soluble. El flujo de electrones a través de los complejos I,III, IV da por resultado el bombeo de protones desde la matriz a través de la membrana mitocondrial interna hacia el espacio intermembrana.

La teoría quimiosmótica de la fosforilación oxidativa. Los complejos II, III y IV actúan como bombas de protón lo, que crea un gradiente de protón a través de la membrana , que es negativa en el lado de la matriz.. La fuerza motriz de protón generada impulsa la síntesis de ATP conforme los protones fluyen de regreso hacia la matriz por medio de la enzima ATP sintetasa. Loa desacopladores aumentan la permeablidad de la membrana a iones, lo que colapsa el gradiente de protón al permitir que el H+ pase sin atravesar la enzima y así, desacopla el flujo de electrón atraves de los complejos respiratorios de la síntesis de ATP, (Q, coenzima Q o ubiquinona, cit, citocromo).Perspectiva general del flujo de electrones

atraves de la cadena respiratoria (Q, coenzima Q o ubiquinona, cit, citocromo).


CADENA RESPIRATORIATransporte de electrones.De acuerdo con la teoría quimiosmótica, los protones son bombeados hacia afuera de la matriz mitocondrial, a medida que los electrones descienden a lo largo de la cadena de transporte electrónico, que se encuentra en la membrana mitocondrial interna; el movimiento de protones a favor del gradiente electroquímico, a medida que pasan a través del complejo de la ATP sintetasa, suministra la energía por medio de la cual se regenera el ATP a partir del ADP y el fosfato inorgánico

Estados que controlan el índice de respiración de las mitocondrias

Energía resultante de la oxidación del alimento no captada como ATP se libera como calor permitiendo el flujo unidireccional continuo Y constante suministro de ATP .

Estado 1 Disponibilidad de ADP y sustrato

Estado 2 Disponibilidad solo de sustrato

Estado 3 La capacidad de la cadena respiratoria en si cuando todos los sustratos y los componentes están presentes en cantidades que originan saturación

Estado 4 Disponibilidad solo de ADP

Estado 5 Disponibilidad de únicamente oxigeno


CADENA RESPIRATORIAIMPORTANCIA BIOMEDICA

Diversos fármacos por ejemplo amobarbital y venenos como: cianuro, monóxido de carbono inhiben la fosforilación oxidativa, por lo general con consecuencias mortales. Se han encontrado defectos hereditarios de las mitocondrias, que afectan componentes de la cadena respiratoria y la fosforilación oxidativa. Los pacientes muestran miopatía y encefalopatía, y suelen tener acidosis láctica.


METABOLISMO DE PROTEINAS ( CICLO DE LA UREA)

Metabolismo de Amino Ácidos

Los aminoácidos absorbidos por la sangre, procedentes de los intestinos, se utilizan de muchas maneras en el cuerpo. Son nuestra principal fuente de nitrógeno, un elemento esencial para la vida. Las células utilizan también los aminoácidos para sintetizar las proteínas de los tejidos que se utilizan en la formación de células nuevas o para acondicionar las viejas. Se necesitan grandes cantidades de proteínas durante los períodos de crecimiento rápido o de larga convalecencia (quemaduras, hemorragias e infecciones). También los aminoácidos se usan en síntesis de otros aminoácidos, enzimas, hormonas, anticuerpos y compuestos no proteínicos que contienen nitrógeno como los ácidos nucleicos y los grupos hemo.Los aminoácidos no se almacenan en el cuerpo, como los carbohidratos (en forma de glucógeno) y los lípidos (en forma de grasa). En cambio el cuerpo mantiene una reserva de aminoácidos, cuyo contenido cambia de manera constante (1-2%), ya que las proteínas de los tejidos se degradan y sintetizan continuamente.

BIOSÍNTESIS DE AMINOÁCIDOS

La Biosíntesis de aminoácidos comprende la síntesis proteínica, la degradación y conversión de los esqueletos del carbono de los aminoácidos a intermediarios anfibólicos, la síntesis de la urea, y la formación de una amplia variedad de compuestos funcionalmente activos, como la serotonina (neuro transmisor sintetizado en el tejido nervioso).

SÍNTESIS DE PROTEINASLa síntesis de proteínas o traducción del ADN es el proceso anabólico mediante el cual se forman las proteína partir de los aa. Es el paso siguiente a la transcripción del ADN a ARN. Como existen veinte aminoácidos diferentes y sólo hay cuatro nucleótidos en el ARN (Adenina, Uracilo, Citosina y Guanina), es evidente que la relación no puede ser un aminoácido por cada nucleótido, ni tampoco por cada dos nucleótidos, ya que los cuatro tomados de dos en dos, sólo dan dieciséis posibilidades. La colinearidad debe establecerse como mínimo entre cada aminoácido y tripletes de nucleótidos. Los tripletes que codifican aminoácidos se denominan codones.



CATABOLISMO DE AMINOÁCIDOS

GLUCOGENICOS: precursores de carbohidratos.CETOGENICOS: precursores de lípidos. (Leu, Lys) AMINO ACIDOS QUE SON GLUCOGENICOS Y CETOGENICOS:

( Ile, Thr, Phe, Tyr, Trp)

CICLO DE UREASu importancia radica en que es el mecanismo más eficaz que dispone el organismo para la eliminación del amoníaco. La Urea es un compuesto de baja toxicidad. En este proceso 2 moléculas de amoníaco y una de CO2 son convertidas en urea. Es un proceso cíclico que consta de varias etapas que al final se obtiene arginina que al hidrolizarse libera Urea. Ocurre en el hígado La síntesis de la Urea se lleva a cabo en el hígado y de este órgano alcanza al riñón, donde se elimina por la orinaCualquier situación que impida eliminar la urea por los riñones puede ser fatal (uremia).

La ecuación de la reacción general es la siguiente.

2 NH3 + CO2 + 3 ATP 3 H2O + Urea + 2 ADP + AMP + Pi


METABOLISMO DE PROTEINAS ( CICLO DE LA UREA)ENZIMAS DEL CICLO DE LA UREA:

CPS I (carbamilfosfato cintasa) TRANSCARBAMILASA DE ORNITINA SINTASA DE ARGININOSUCCINATOLIASA DE ARGININOSUCCINATOarginasa

SÍNTESIS DE UREA La biosíntesis de la urea puede convencionalmente dividirse para su estudio en las siguientes etapas.A) TransaminaciónB) Desaminación OxidativaC) Transporte de amonioD) Reacciones del ciclo de la urea

Transaminación (citosol)

La importancia de la transaminación es que forma glutamato que es el producto que se utiliza para la siguiente etapa. Este proceso se utiliza en citoplasma, debiendo el glutamato pasar a Desaminación oxidativa en el interior de la mitocondria.

La reacción de aminotransferasa ocurre en dos pasos:

1.- el grupo amino de un aminoácido es transferido a la enzima, produciendo el correspondiente -ceto ácido y la enzima aminadaaminoácido + enzima -ceto ácido + E-NH2

2.- el grupo amino es transferido al -ceto ácido aceptor (ej. Alfa-cetoglutarato) formando el producto aminoácido (ej. Glutamato) y regenerando la enzima cetoglutarato + enzima-NH2 enzima + glutamato

A) TransaminaciónLa transaminación, es catalizada por las enzimas llamadas: transaminasas o aminotransferasas, implica la ínter conversión de un par de aminoácidos y un par de cetoácidos. Estos generalmente son -amino y -cetoácidos. Los -cetoácidos son estados transitorios de los aminoácidos



B) Desaminación oxidativa

Los aminoácidos que no se utilizan en procesos sintéticos pueden catabolizarse o degradarse para obtener amoníaco, CO2, agua y energía. Cuando lo anterior tiene lugar el grupo amino de los aminoácidos es removido, mediante un proceso llamado desaminación oxidativa, y entra al ciclo de la urea, lo que queda de la molécula llamado esqueleto hidrocarbonado del aminoácido, puede entrar al ciclo del ácido cítrico para suministrar la energía celular necesaria a convertirse en grasa corporal. Esto quiere decir que es posible engordar comiendo demasiada proteína, como lo es comiendo demasiados lípidos y carbohidratos.

C) Formación y transporte de amoniaco

La producción de amoniaco por los riñones está marcadamente aumentada en la acidosis metabólica y deprimida en la alcalosis. Este amoniaco no solo se deriva de la urea, sino también de los aminoácidos intracelulares, particularmente de la glutamina. La liberación de amoniaco es catalizada por la glutaminasa renal.

D) Reacciones del ciclo de la ureaLas reacciones de los intermediarios el la biosíntesis de un mol de urea a partir de un mol de amoniaco y otra a partir de CO2 (activados con Mg2+, y ATP), así como el nitrógeno alfa amino se muestran en la figura del ciclo de la urea. El proceso global requiere 3 moles de ATP (dos de los cuales son convertidos en ADP+Pi, y una en AMP+PPi) y la participación sucesiva de 5 enzimas que catalizan las reacciones del ciclo



Reacciones del ciclo de la urea

La condensación de un mol de amoniaco de otro de CO2 y de una de fosfato (derivado del ATP) para formar carbamilfosfato es catalizada por la carbamilfosfato cintasa. Los dos moles de ATP hidrolizado durante esta reacción a portan la energía necesaria durante la síntesis de dos enlaces covalente de carbamilfosfato

La transferencia de la fracción carbamilo del carbamilfosfato a la ornitina, formando citrulina + PI, es cataliza por la L-ornitina transcarbamilasa de las mitocondrias del hígado. La reacción es altamente especifica para la ornitina y el equilibrio favorece grandemente la síntesis de la citrulina.

En la reacción del argininsuccinato cintasa, el aspartato y la citrulina se unen por medio del grupo amino del aspartato la reacción requiere del ATP y el equilibrio favorece fuertemente la síntesis del argininsuccinato.

El desdoblamiento reversible del argininsuccinato en arginina y fumarato es cataliza por la argininsuccinasa. La reacción se lleva a cabo por un mecanismo de transeliminación. El fumarato formado puede ser convertido en oxalacetato mediante la reacciones de la fumarasa y de la malato deshidrogenasa y luego transaminado éste para regenerar el aspartato.

Esta reacción completa el ciclo de la urea y regenera la ornitina, sustrato de la reacción 2. el desdoblamiento hidrolítico del grupo guanidínico de la arginina es catalizado por la arginasa. La arginasa altamente purificada preparada el hígado de mamíferos es activada por el Co2+ o el Mn2+. La ornitina la lisina son potentes inhibidores que compiten con la arginina.

Reacción 1: Síntesis de carbamilfosfato

Reacción 2: Síntesis de citrulina

Reacción 3: Síntesis del argininsuccinato

Reacción 4: Desdoblamiento del argininsuccinato en arginina y fumarato

Reacción 5: Desdoblamiento de la arginina en ornitina y urea


BIBLIOGRAFIA

Bioquímica ilustradaHarper28 ediciónROBER K. MURRAY.

Fundamentos de química general órganica y bioquímica para ciencias de la salud

Jhon R. HolumLimusa Noriega editoresCapitulo 27 pag. 740 a 789

Documents

Cuadernillo de Bioquimica