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Bioquímica Introducción a bioquímica ¿Qué es la bioquímica? Ciencia relacionada con las moléculas presentes en los organismos vivos, el estudio de las reacciones químicas individuales y sus enzimas catalíticas, y la expresión y regulación de cada proceso metabólico. 1648 - Van Helmont: Digestión c...

Bioquímica Introducción a bioquímica ¿Qué es la bioquímica? Ciencia relacionada con las moléculas presentes en los organismos vivos, el estudio de las reacciones químicas individuales y sus enzimas catalíticas, y la expresión y regulación de cada proceso metabólico. 1648 - Van Helmont: Digestión como proceso químico. 1828 - Friedrich Wohler: Síntesis de la urea. 1869 - Friedrich Miescher: Descubrimiento del ADN. 1897 - Eduard Buchner: Fermentación de azúcar por enzimas. 1926 - James B. Sumner: Cristalización de la urea. 1953 - James Watson y Francis Crisk: Estructura del ADN. 1977 - Frederick Sanger: Secuenciación del ADN. 1983 - Kary Mullis: Descubrimiento de la PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa). Macromoléculas Moléculas conformadas principalmente por C H O N P S. Son sintetizadas por organismos vivos y a su vez son parte de las biomoléculas. Poseen funciones y características particulares dentro de los organismos. Carbohidratos Lípidos Proteínas Ácidos nucleicos Relación bioquímica y medicina Entendimiento y mantenimiento de la salud. Tratamiento eficaz de la enfermedad ¿De dónde obtenemos muchas de las macromoléculas? De los alimentos que ingerimos. Dieta: Conjunto de hábitos alimentarios y tipos de alimentos que consume el individuo o población. ¿Qué ocurre después de comer? Mediante el rompimiento y descomposición del alimento en moléculas más simples y asimilables. Se absorben los elementos más simples. Metabolismo Conjunto de las reacciones químicas que ocurren en un organismo para mantener la vida. Catabolismo: ○ Moléculas grandes a pequeñas. ○ Degradación de biomoléculas ○ Proceso oxido-reducción ○ Producción de ATP ○ Fase destructiva ○ Ruta convergente Anabolismo: ○ Moléculas pequeñas a grandes. ○ Fabricación de biomoléculas ○ Proceso de reducción ○ Se necesita ATP ○ Rutas divergentes ○ Fase constructiva La importancia del Agua Constituye del 50% al 90% del peso corporal de la mayoría de los seres vivos. Facilita un medio ideal para facilitar las reacciones químicas. Brinda estabilidad a la estructura de las biomoléculas. Ayuda a mantener la temperatura corporal interna. Proporciona la formación de membranas celulares. Constituida por H2O, forma tetraédrica. Propiedades físicas únicas. Alta capacidad de solventar moléculas orgánicas e inorgánicas. Forma enlaces o puentes de H. Tiene momentos dipolo debido a su forma. Reacciones metabólicas La hidrólisis es una reacción química que involucra la ruptura de enlaces químicos para obtener moléculas más sencillas. El agua es un excelente núcleo.  Prende el ataque de pares solitarios de electrones presentes en moléculas ricas en electrones denominadas nucleófilos en electrones llamados electrófilos. pH (potencial de Hidrógeno) Capacidad que tiene la sustancia de donar o aceptar electrones. Permite conocer la acidez o alcalinidad de una sustancia. pH bajo = concentraciones altas de H + (ácidos). pH alto = concentración baja de H + (bases). H2O compuesto completamente neutro en estado completamente puro. Amortiguadores Compuestos que presentan un sistema que tiende a impedir el cambio de pH cuando se añaden iones H+ o OH- Existen 3 principales amortiguadores fisiológicos: ○ Bicarbonato: Mediante dos órganos principales (En sangre) Riñón: Libera H+ del bicarbonato por medio de la orina. Pulmón: Libera exceso de CO2 ○ Fosfatos: Amortiguan líquido EC y IC ○ Algunas proteínas: carboxilatos e iones amonio. Las principales son: Hemoglobina Albúmina Estructuras y funciones de los aminoácidos y las proteínas ¿Qué son las proteínas? Moléculas orgánicas que forman polímeros formados por aminoácidos, unidos por un enlace covalente (enlace peptídico). Son de las más abundantes y las más diversas. Funciones Funciones enzimáticas. Transporte de sustancias (acuaporinas, albúmina). Señalización y mensajeros (hormonas). Defensas para la protección del organismo (inmunoglobulinas). Movimiento y contracción (músculo). Almacenamiento y reservas. Estructura básica de un aminoácido Poseen un C central que presenta quiralidad. Poseen grupo amino-NH2 y un grupo carboxilo-COOH. Solo 20 aminoácidos son codificados en el material genético. Poseen carácter anfótero (reacciona como ácido o base). Resonancia: cambio de la posición de doble enlace.  Apolar Alifático: No aromatizada, no hay resonancia en sus electrones (cambio de posición), lineales o cíclicos. En la ramificación R no hay grupos funcionales distintos a los carbonos. Cargado negativamente: La ramificación tiene carga negativa al final. Apolares alifáticos: No tienen una carga, no forman ciclos, no forman momentos dipolo. Polares sin carga: Se genera un momento dipolo, la ramificación no tiene carga, hay cargas parciales. Dos grupos funcionales distintos a los carbonos en el grupo R. Aromáticos: Tienen bencenos. Depende del grupo R lateral. Clasificación: Esenciales: Aquellos que obtenemos de la dieta porque nuestro cuerpo no es capaz de producirlos. ○ Isoleucina (ILE) ○ Leucina (Leu) ○ Lisina (Lys) ○ *Metionina (Met) ○ *Fenilalanina (Phe) ○ Treonina (Thr) ○ Triptófano (Thr) ○ Valina (Trp) ○ Histidina (His) No esenciales: Aquellos que el cuerpo humano puede producir ○ Alanina ○ *Tirosina ○ *Aspartato ○ *Cisteína ○ Glutamato Enlaces peptídico Los aminoácidos se unen en un orden específico. Los aminoácidos vecinos de polipéptido se unen entre ellos por un enlace covalente. Por reacción de síntesis por condensación o deshidratación. La unión se da entre el grupo amino terminal de uno de los aminoácidos Estructura de las proteínas Aminoácidos (monómeros) Péptidos (cadena 50 aminoácidos y diferentes cadenas) Clasificación Por estructuración de plegamiento (3 niveles y uno compuesto) ○ Estructura primaria Nivel más simple; unión de aminoácidos en secuencia en forma lineal. ○ Estructura secundaria Estructuras plegadas localmente que se forman dentro de un péptido debido a las interacciones entre los átomos que lo componen. Hélice alpha: En espiral (debido a formación de puentes de hidrógeno). Hoja beta: Plegamiento en zig-zag. ○ Estructura terciaria Configuración tridimensional. Interacción entre grupos R laterales de los aminoácidos. Grupos prostéticos Puentes de hidrógeno Enlaces iónicos Interacciones dipolo-dipolo Fuerzas de London Interacciones hidrofóbicas (determinan la posición de los aminoácidos) Puentes disulfuro (único enlace covalente) ○ Estructura cuaternaria Complejo de varios fragmentos (unidades) Muchas proteínas se componen de una sola cadena polipeptídica teniendo solo 3 niveles de estructura. Algunas se componen de varias cadenas polipeptídicas conocidas como subunidades. La unión de estas subunidades genera la estructura cuaternaria. Por su forma tridimensional. ○ Proteínas fibrosas Cadenas polipeptídicas en modo paralelo. ○ Proteínas globulares Cadenas plegadas en forma esférica o compacta. Por composición molecular ○ Proteínas simples Solo formadas por cadenas de aminoácidos  ○ Proteínas conjugadas Están unidas a otras moléculas Nucleoproteínas (ribosomas) Lipoproteínas (LDH) Fosfoproteínas (Caseína) Metaloproteinasa (Hemoglobina) Glucoproteínas (Inmunoglobulinas) cisteína único aminoácido que tiene un azufre suelto, grupo tiol libre, pues está al final. Enzimas y actividad enzimática Metabolismo Catabolismo: Liberamos energía Anabolismo: Consumo de energía Energía libre de Gibbs Exergónica: Libera calor (catabolismo) Endergónicas: Consume energía (anabolismo) Enzimas Catalizadores del organismo (acelera y facilita reacciones) Generalmente proteínas De importancia médica ○ Lactasa ○ Amilasas y proteasas ○ RNA polimerasa Disminuyen la cantidad de energía requerida para realizar una reacción Disminuye la energía de activación mediante la interacción con el sustrato, es necesario tener la correcta configuración tridimensional. Estructuras Simples: Puras cadenas de aminoácidos Conjugadas: Grupos diferentes Holoenzima: Complejo enzimático, formado por una parte proteica unida a su cofactor (activador de la enzima) correspondiente. Apoenzima/apoproteína: Parte proteica de la enzima que se une a la correspondiente coenzima. Cofactor: Puede ser de origen proteico y no proteico. - No proteico: Iones metálicos como el Fe2+, Fe3+, Mg2+, Mn2+, Zn2+ y Cu2+. Siempre están pegados a la enzima para mantenerla activa. - Moléculas orgánicas:  - Coenzimas: Se unen de forma transitoria (vitaminas y sus derivadas NAD+ o la coenzima A) - Proteico: Conocidos como grupos prostéticos y se unen firmemente a la enzima (Flavina). Citocromo C oxidasa: Parte de la cadena transportadora de electrones, parte del complejo de fosforilación oxidativa; nos ayuda a producir ATP. Anhidrasa carbónica: Homeostasis del pH. Lactato deshidrogenasa: Produce lactato a partir de piruvato. Funciones de los Cofactores 1. Estabilizar las cargas negativas para favorecer el plegamiento de proteínas. 2. Atraer y fijar el sustrato al sitio activo de la enzima. 3. Facilitar las reacciones de oxido-reducción. Catálisis enzimática Los catalizadores reducen la energía requerida para la activación hasta 8 grados de magnitud. Modelos enzimáticos: Permiten describir la interacción entre la enzima y el sustrato. ○ Modelo de llave-cerradura: Alta especificidad. La interacción es estática y no cambia la forma de la enzima (falta de dinamismo). ○ Modelo de ajuste inducido Más flexible con la especificidad La interacción puede inducir cambios conformacionales en la enzima para tener un mejor sitio de unión. El sustrato hace que se adapte la enzima para llevar a cabo la reacción. Clasificación de enzimas Por reacción: Oxidorreductasas: Catalizan reacciones de oxido-reducción (lactato deshidrogenasa). Transferasa: Catalizan la transferencia de grupos metilo, glucosilo o fosforilo. Hidrolasas: Catalizan la ruptura hidrolítica de enlaces covalentes (amilasas). Rompen enlaces covalentes con agua. Liasas: Catalizan la ruptura de enlaces covalentes por eliminación de átomos generando dobles enlaces (piruvato descarboxilasa).  Isomerasas: Catalizan cambios geométricos dentro de una molécula (triosafosfato isomerasa). Mantienen a la molécula pero altera su conformación y por tanto su función. Ligasas: Catalizan la unión de 2 moléculas utilizando ATP (ADN ligasa). CLASIFICACIÓN Y ESTRUCTURA DE LOS CARBOHIDRATOS El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas que nos ayudan a producir nuestra propia energía con lo que encontramos en el ambiente. Los carbohidratos son nuestra principal fuente y reserva de energía (principalmente glucosa), así como estructura de estructuras celulares (glucolípidos). ¿Qué son? Molécula orgánica formada principalmente por C , H y O, derivados de aldehídos y cetonas de alcoholes polivalentes. Características: Forman cristales Son solubles en agua Diferentes grados de dulzor Da textura a los alimentos. Isómeros de carbohidratos Isomería: compuestos con la misma fórmula química, pero con diferentes estructuras y configuraciones. ○ Se puede determinar el número de isómeros posibles por el número de carbonos asimétricos/quirales. Num. de Isómeros = (2)**n n = num. de carbonos asimétricos ○ Enantiómeros: Moléculas que son imágenes especulares entre sí, pero no son superponibles. (El giro óptico lo da el penúltimo carbono) ○ Epímero: La estructura cambia en un solo átomo de carbono asimétrico. ○ Interconversión: Capacidad de cambiar entre aldosas y cetosas bajo un medio básico. (agua desprotonada) Sucede por cambios de pH Tautomería: Cambios entre isoméricas, como las formas enol y ceto, es decir, difieren en la disposición de los dobles enlaces e hidrógenos. La mayoría de carbohidratos en nuestro cuerpo son D (CLASIFICACIÓN EN PRESENTACIÓN) TRIOSAS, PENTOSAS Y HEXOSAS son las más comunes en nuestro cuerpo. Son menos comunes las cetosas en nuestro organismo (+ conocida la fructosa) Ciclación de monosacáridos Los giros producen cambio de pH. Hidroxilo de carbono 5 (penultimo) reacciona con carbono 1 (carbono que contiene grupo funcional). OH abajo = alpha OH arriba = beta Qué cosas favorecen que se forme en alfa o en beta durante la ciclación Enlace glucosídico Es un enlace covalente formado entre dos monosacáridos por una reacción de condensación. Existen 2 tipos: - Alfa o beta, dependiendo de la posición del grupo OH en el C1. Por medio de una reacción de condensación. - Enlace alfa (1-4) - Enlace beta (1-4) - Enlaces alfa y beta (1-6) son para cuando se realizan ramificaciones. - Piranosa = hexágono - Piranosa + furanosa = alfa (1-2) - Sacarosa alfa (1-2) - Maltosa (alfa (1-4) - Lactosa beta (1-4) - Celobiosa beta (1-4) Oligosacaridos famosos - Oligosacáridos: Formados de 3 a 10 monosacáridos - La ribosa es un trisacárido que al hidrolizarse nos daría: galactosa, glucosa y fructosa. Polisacáridos conocidos - Formados por más de 10 residuos de monosacáridos. Se dividen en: - Homopolisacáridos: Producen un solo tipo de monosacárido cuando se hidrolizan - Heteropolisacárido: Producen 2 o más monosacáridos al hidrolizarse. - Glucógeno: Principal polisacárido de reserva de energía. - Quitina: Función estructural en invertebrados y hongos, forma parte del exoesqueleto de estos animales. - Monómeros: N-acetil-D-glucosaminas (enlaces beta - Almidón: Reserva de energía en plantas. - Formado por una cadena alfa (1-4) con alfa (1-6) - amilosa (15 a 20%)  - Amilopectina (80 a 85%) de 24 a 30 residuos de glucosa con cadenas muy ramificadas unidas por enlaces alfa (1-6) - Celulosa: Función estructural en las plantas. - Formada por monómeros de D-glucopiranosa unidos de forma intercalada. en enlace beta (1-4). ABSORCIÓN Y DIGESTIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS Obtención de carbohidratos: La dieta debe proporcionar la materia prima del metabolismo como los carbohidratos, lípidos, proteínas, fibra, minerales y vitaminas. Los polisacáridos complejos deben ser hidrolizados complejos para la obtención de sus monosacáridos para ser absorbidos y utilizados por las células. Estado postprandial: Después de consumir los alimentos iniciamos el proceso de digestión y absorción de nutrientes. Estado postabsortivo: Después de absorber los nutrientes de los alimentos. Glucogenogénesis: Generación de glucógeno Normoglucemia: Cuando regresan a la normalidad los niveles de glucosa en sangre. Proceso de digestión: 1. Fase cefálica, gástrica e intestinal. 2. Ingesta de un bocado (secreción de amilasa) 3. Masticación 4. Formación del bolo alimenticio. 5. Fase gástrica 6. Secreción de enzimas pancreática (amilasa pancreática) a. Glucosidasa alfa (1-4) b. Glucosidasa alfa (1-6) 7. Disacaridasas intestinales 8. Proceso de absorción GLUCÓLISIS Clasificació del metabolismo Por síntesis o degradación - Anabolismo - Catabolismo Por la participación de oxigeno - Aerobio (requiere O2) - Presente en organismos más complejos (cantidad de estructuras que han desarrollado) - Presentan mitocondrias - Anaerobio (NO requiere O2) - Más común en bacterias y levaduras - No presentan mitocondrias en su estructura - SIMILITUDES - Degradan a las moléculas orgánicas liberando energía calórica y ATP. - Usan como vía principal degradativa Por fuente de carbono - Autótrofos - Fijan carbono a partir de CO2 u otros compuestos inorgánicos - Heterótrofos - Organismos que obtienen su carbono de moléculas orgánicas producidas por otros organismos. No pueden fijar CO2 por sí mismos. Por fuente de energía - Fotótrofos - Obtienen su energía a partir de la luz - Capacidad de utilizar fotones de la luz sola para la fijación de CO2. - Quimiótrofos - Obtiene su energía a partir de reacciones químicas. Metabolismo de la glucosa Glucolisis Ciclo de Krebs (ciclo ácido cítrico) Cadena respiratoria Ruta de las pentosas Síntesis de degradación de glucógeno Gluconeogénesis Principio de le chatelier: Se trata de mantener la misma cantidad de producto y reactivo que tenemos para mantener un equilibrio. (si hay un aumento en un lado de la reacción se genera una reacción contraria para tener la misma cantidad de lo otro (reactivo/producto)) Las reacciones tienen reactivos y productos y estas tienen que estar en equilibrio. Delta G negativo. reacción espontánea ¿QUÉ ES Y EN QUÉ PARTE ESTÁ LA GLUCOLISIS? Proceso que resulta en la conversión de una molécula de glucosa y convertirla en 2 moléculas de piruvato. Ruta metabólica primitiva y bien conservada en los organismos (por eso es anaerobia). Ocurre en el citoplasma Suministra energía de manera rápida a las células. Por 1 mol de energía se obtienen 2ATPs netos = 21Kcal/mol (3% de la obtención total de energía de una sola mol de glucosa) Funciones: ○ La glucosa convertida en piruvato facilita su entrada al ciclo de krebs (a que sea oxidado) ○ Muchos otros compuestos además de la glucosa pueden entrar en esta ruta en pasos intermedios. ○ La vía genera intermediarios involucrados en otras vías. ○ 2 moléculas de ADP son fosforiladas para producir ATP ○ NADH = sirve para reacciones oxido-reducción (en otras reacciones del cuerpo) (ECUACIÓN BALANCEADA EN PRESENTACIÓN) Nicotinamida adenina dinucleótido = NAD Pasos: Involucra 10 reacciones enzimáticas y 9 compuestos Fases: - Fase 1: requiere energía (de inversión/preparativa) - Fase 2: Libera ATP y energía (rendimiento) - Fase 1: 1. alfa-D-glucosa - se fosforila (irreversible) [se modifica para evitar que escape por difusión facilitada] a. Enzimas: i. Hexoquinasa (todas las células del cuerpo) ii. Glucocinasa (en hígado y páncreas) iii. Estas enzimas sostienen al ATP para que ataque a la glucosa y pueda suceder la reacción, esto con la presencia del Mg. b. -1 ATP c. Delta G = -4.0  2. Glucosa-6-P - Isomerización (reversible) [se dobla para cambiar su estructura de piranosa y furanosa a. Enzimas: i. Fosfoglucoisomerasa ii. Delta G = +0.4 (no es espontánea) 3. Fructosa-6-P - fosforilación (irreversible) [para que sean simetricas las moléculas] a. Enzima: i. Fosfofructocinasa b. -1 ATP c. Delta G = - 4. Fructosa-1,6-bis-P — Ruptura (reversible) a. Enzima: i. Aldolasa b. Se obtiene: i. Gliceraldehido-3-P ii. Dihidroxiacetona-P (este debe convertirse a gliceraldehido-3-P) c. Delta G = +5.7 5. Dihidroxiacetona-P — Isomerizar/tautomeriza (reversible) a. Enzima: i. Triosafosfato Isomerasa b. Delta G: +1.8 - Fase 2: 6. Gliceraldehido-3-P (X2) — Oxidación (reversible) [se le añade otro fosfato proveniente del medio(de los buffers)] a. Enzima: i. Gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa (se desprende de un H) b. El hidrógeno liberado se añade al NAD c. +2NADH d. Delta G = +1.5 7. 1,3-Bifosfoglicerato (x2)— (altamente inestable) (reversible) a. Enzima: i. Fosfoglicerato Quinasa b. El fosfato que se quitó del bisfosfoglicerato se añade al ADP c. +2ATP 8. 3-fosfoglicerato (x2)— (reversible) Isomerización[mutasa] a. Enzima:  i. Fosfogliceromutasa b. El fosfato se le da al C2 y el hidroxilo al C3 9. 2-fosfoglicerato (x2) — (Reversible y requiere Mg+2) Deshidratación a. Enzima: i. Enolasa b. Libera H2O 10. Fosfoenolpiruvato (x2) — (Irreversible) a. Enzima: i. Piruvatoquinasa b. +2ATP c. La quinasa le da el fosfato al ADP d. El hidrógeno del piruvato sale del medio acuoso e. Delta G = -7.5 11. Piruvato (X2) PUNTOS DE CONTROL DE LA GLUCOLISIS Son 3: 1. Reacción 1 a. Forma hormonal: i. Principalmente a la Glucocinasa (CK) ii. En el hígado es regulada por la proteína reguladora de la Glucocinasa (GKRP) iii. La insulina estimulada y el glucagón inhibe la actividad y expresión de la GK (la “secuestra”) iv. El glucagón inhibe la actividad GK (vuelve a unir a GK a la insulina) b. Alostérica: i. La glucocinasa es activada de manera alostérica por altas concentraciones de glucosa. ii. El incremento de fructosa-6-fosfato inhibe a GK iii. La hexocinasa se inactiva con concentraciones altas de glucosa-6-fosfato 2. Reacción 3 a. Es la más importante para determinar la rapidez de la glucolisis b. La insulina va a ir a las células para que estos agilicen su producción de piruvato mediante otra enzima (fosfofructoquinasa 2) añadiendo un fosfato en el carbono 2 (genera fructosa-2,6-bis-P) c. Para inhibir esta reacción se deja de producir insulina y se generan productos (ATP, citrato, NADH) que inhiben a la enzima fosfofructoquinasa.  3. Reacción 10 a. Se le pega la enzima fructosa-1,6-bis-P a la piruvato quinasa acelerándose. b. Cuando hay mucho ATP esto provoca que estas 2 enzimas que separan inhibiendo la reacción. PIRUVATO Si se oxida se va a la respiración celular y por tanto al ciclo de Krebs Si no se oxida se va a algún tipo de fermentación ○ Acética ○ Láctica ○ Alcohólicas ○ Otras Nosotros podemos tener fermentación láctica de manera normal FERMENTACIÓN LÁCTICA Bajo condiciones anaerobias Se reoxidar el NADH a NAD+ Ocurre únicamente a glóbulos rojos, hígado y miocitos activos del músculo. Se toma el piruvato y se reduce al lactato y se oxida el NADH ○ Enzima: Lactato deshidrogenasa La más eficiente es la del músculo esquelético Ciclo de cori ○ Su músculo hace fermentación láctica y produce lactato, se intenta eliminar y se envía al torrente sanguíneo llegando al hígado quien lo agarra para transformarlo y convertirlo en piruvato o de nuevo en glucosa, la cual vuelve a ser utilizada. Lactato protonado = Ácido láctico Fermentación alcohólica ○ No somos capaces de realizarla nosotros ○ Pueden realizarla los organismos anaerobios facultativos principalmente en levaduras. ○ La piruvato descarboxilasa cataliza la conversión del piruvato a acetaldehído, el cual es reducido a etanol por la enzima deshidrogenasa ○ Se reduce el acetaldehído y se oxida el NADH formado etanol ○ Se libera CO2  En nuestro intestino generamos monosacáridos (glucosa, galactosa y fructosa) de los cuales absorbemos los 3. La fructosa genera tmb piruvato en la fructolisis, donde se rompe la fructosa principalmente en el hígado debido a las enzimas en este (fructocinasa) donde se le añade un fosfato convirtiéndola en fructosa-1-P la cual entra directamente en la reacción 4 de la glucólisis donde uno de sus gliceraldehidos si tiene un fosfato que continúa su ruta por la glucólisis normal. La galactosa difiere en la orientación del hidroxilo en el C3 con la glucosa. Pasa por la glucólisis la cual ocurre principalmente en el hígado, donde se convierte en glucosa para ser utilizada en la glucólisis. SOLO TENEMOS 3 REACCIONES IRREVERSIBLES Toda enzima que termina en “quinasa” transfiere grupos fosfatos a otras moléculas. Las “mutasas” significan que hay un cambio en los grupos funcionales CICLO DE KREBS Sucede en la mitocondria. ○ Tiene dos membranas que el espacio interno se conoce como matriz mitocondrial. El piruvato se produce en el citosol El CK se realiza en la matriz mitocondrial El piruvato debe entrar a la mitocondria por medio de proteínas de membrana. La membrana externa de la mitocondrias el piruvato entra por medio de las porinas (que no es selectiva) mientras que entra por la membrana interna por medio de un transportador específico (transportador H+ / piruvato[transportador secundario (activo) simporte]). DEGRADACIÓN DEL PIRUVATO POR LA PIRUVATO DESHIDROGENASA El piruvato es degradado a Acetil-Co por la enzima piruvato deshidrogenasa. La piruvato deshidrogenasa es una molécula grande y compleja formada por 3 subunidades catalíticas que llevan a cabo la siguiente reacción. Complejos de la piruvato deshidrogenasa ○ E1 ○ E2 ○ E3 TPP Cofactor que ayuda a que se lleve a cabo la reacción  Piruvato - CO2 + TPP = hidroxiacetil ¿CÓMO CONTROLAR A LA PIRUVATO DESHIDROGENASA? Por efectos alostéricos (inhibición y activación) y por fosforilación-desfosforilación. ○ Inhibición: mucho NADH y Acetil-CoA ○ Activadores: ADP y piruvato ○ Fosforilación: La piruvato deshidrogenasa cinasa agrega P a PDH ○ Reacción hormonal: Insulina activa Vitamina B5 coenzima de Acetil-CoA + fosforilato de adenosina difosfato La Coenzima-A solo transporta NO REACCIONA CICLO DE KREBS Vía central en metabolismos ya que se conecta con otros, como el catabolismo de carbohidratos, grasas y proteínas es un proceso Anabólico: ○ catabólico: oxidación de Acetil-CoA FALTA INFOOOOOOO Rendimiento: ○ 8 reacciones y 8 intermediarios ○ Su rendimiento es muy bajo, solo se genera 1 molécula de GTP equivalente a 1 ATP. ○ Al final de ciclo (X2) se producen 2GTP 6 NADH 2 FADH ○ Se produce CO2 Cuando se transforma el piruvato en Acetil-CoA En el CK se liberan 4 CO2 (por ambos piruvatos) Interrupción de este ciclo puede provocar Hiperamonemia VER PRESENTACIÓN LANZADERAS BALANCE ENERGÉTICO Para obtener el balance energético hay que determinar cuántos protones nos permitió bombear cada molécula de NADH y FADH2 generadas en los procesos previos a la fosforilación oxidativa. ¿Cómo llega el NADH de la glucólisis a la mitocondria ? Con ayuda de una lanzadera, puesto que este no puede entrar por si sola Mediante 2 metodos  ○ Lanzadera malato-aspartato (+eficiente y + usada) Se usa principalmente en riñones, hígado y corazón. NADH citosolico transfiere sus e- a una molécula de oxalacetato para formar malato. El oxalacetato puede venir del CK o del metabolismo de algunos aminoácidos. El malato entra por las porinas al espacio intermembranal y después a la matriz mitocondrial usando un transportador de malato (de tipo anti-porte [uno entra y otro sale]) dejando salir al a-cetoglutarato. En la matriz el malato se oxida a oxalacetato y genera un nuevo NADH. El oxalacetato se convierte en aspartato a través de una enzima llamada glutamato transaminasa mitocondrial, para salir de la mitocondria al citosol reiniciando el ciclo por medio de una transportador de antiporte, metiendo al glutamato. ○ Lanzadera glicerol-3-fosfato (-eficiente, +rápido) Usada por el cerebro El NADH citosólico transfiere sus e- a la molécula dihidroxiacetona formando glicerol-3-P. Con ayuda de la glicerol-3-p citosólica El glicerol-3-P entra por las porinas al espacio intermembranal y es reoxidado obteniendo nuevamente dihidroxiacetona-P La enzima glicerol-3-P deshidrogenasa mitocondrial se encarga de transferir los e- a un FAD generando FADH2. Produce menos energía METABOLISMO DEL GLUCÓGENO ¿Qué es el glucógeno? Polímero de glucosa Se almacena en hígado y músculo esquelético 10% del peso total del hígado 1-2% del peso del músculo Estructura del glucógeno Enlaces glucosídicos a-1-4 y ramificaciones formadas por enlaces a-1-6.  Cada cadena representa 13 residuos de glucosa y 2 ramificaciones de la misma longitud por 3-4 residuos, para que se vayan ramificando sin exceder 12 capas de ramificaciones. La primera cadena formada debe unirse a una glucogenina (dímero que une 2 moléculas de glucógeno). 1 molécula de glucógeno debe tener aprox 54,000 glucosas Introducción de la glucogénesis por la insulina Se prenden 2 mecanismos ○ Respiración celular ○ Sintesis de glucogeno (glucogenesis) Síntesis de glucógeno Pasos 1. Entrada de la glucosa y formación de la glucosa-6-P a. Hexocinasa (musc) b. Glucocinasa (hígado) 2. Síntesis del precursor activado (UDP-glucosa) a. La glucosa necesita ser activada transformándose en UDP-glucosa para ser utilizada por las enzimas sintetizadoras del glucógeno, para esto se requieren 2 pasos: i. La enzima fosfoglucomutasa transforma a la glucosa-6-P en glucosa-1-P ii. La glucosa-1-P se transforma en UDP-glucosa por acción de la enzima glucosa-1-P uridiltransferasa. 3. Iniciamos la síntesis de glucógeno por la glucogenina a. Glucogenina = proteína con 2 funciones i. Iniciador de síntesis ii. Polimerasa que sintetiza la cadena inicial de los residuos de glucosa. b. La síntesis comienza con la unión de un residuo de UDP-glucosa a un residuo de tirosina(Tyr 194) de la glucogenina. c. Después, una de forma sucesiva más residuos de glucosa a través del extremo 4´ d. La glucogenina solo agarra 8 glucosas pero con ayuda de la enzima glucógeno sintasa se le pega el resto para formar una cadena principal del glucógeno. e. La UDP, para volverse a utilizar, le quita un fosfato a ATP. 4. Introducción de ramificaciones a. La glucogenina y el glucógeno sintasa sintetizan una cadena max de 12 glucosa, las cuales sirven de sustrato para la enzima ramificante.  b. La enzima ramificante toma un fragmento de estas (6-8 glucosas) corta un fragmento y lo pega a un fragmento 3 ó 4 de la cadena principal. c. El glucógeno sintasa regresa a pegar nuevas glucosas para formar cadenas de hasta 12 glucosas de nuevo, tanto en cadena principal como en ramificación. 5. Alargamiento de las cadenas de glucosa 6. La glucógeno sintasa sintasa sigue alargando los extremos 4´disponibles. Y el resto de la molécula es construida a través de las acciones ¿Y ahora qué? Se almacena en músculo e hígado. El glucógeno es degradado (unas horas después de haber sido sintetizado, teniendo un recambio constante). Glucogenolisis GLUCONEOGÉNESIS Los eritrocitos dependen completamente de la glucosa, pues solo llevan a cabo la glucólisis. Consumo de 260 gr de glucosa al día vs. 180 gr de reserva (principalmente en hígado). ¿Qué es? Producción de nueva glucosa o de glucógeno a partir de piruvato u oxalacetato que derivan de precursores que NO son carbohidratos. Solo el hígado y los riñones son capaces de realizarla. El principal sustrato son las proteínas, tanto endógenas como exógenas. Amino ácidos más relevantes ○ Alanina - su degradación nos da - piruvato ○ Aspartato y asparagina - su degradación nos da - oxalacetato Aminoácidos glucogénicos: Se degradan a piruvato, oxalacetato, a-cetoglutarato. Aminoácidos cetogénicos: Se pueden usar las mismas enzimas de la glucólisis PERO solo aquellas de las reacciones reversibles En los pasos irreversibles de la glucolisis ocupamos otras enzimas que solo tienen hígado y riñones: ○ Malato deshidrogenasa Pasos: 1. Piruvato - fosfoenolpiruvato (X2) a. El piruvato proviene de la glucolisis / Metabolismo de aa / Ciclo de cori  b. 3 reacciones enzimáticas i. Carboxilación del piruvato a oxalacetato mediante piruvato carboxilasa. -1ATP ii. El oxalacetato se convierte en malato para salir de la mitocondrias, una vez fuera vuelve a ser oxalacetato (malato deshidrogenasa 2 / malato deshidrogenasa 1) iii. Conversión de oxalacetato a fosfoenolpiruvato. mediante fosfoenolpiruvato carboxicinasa. -1GTP 2. Sigue los pasos de la glucólisis en reversa hasta el paso 3 3. Fructosa-1,6-bisP – Fructosa-6-P a. Fructosa-1,6-bifosfatasa 4. Glucosa-6-P – Glucosa a. Enzima: Glucosa-6-fosfatasa (encontrado en REL) Balance energético 2piruvato — 2oxalacetato = -2ATP 2 oxalacetato – 2 fosfoenol piruvato = -2ATP 2,3-P-Glicerato – 2,1,3-bis-P-glicerato = -2ATP Total = -6ATP Regulación de la gluconeogénesis Esta estrechamente relacionada con la regulación de la glucólisis. Ciclo de Cori En el hígado la enzima lactato deshidrogenasa convierte nuevamente al lactato en piruvato. A partir del glicerol podemos obtener glucosa A partir de tejido adiposo podemos obtener glicerol como resultado de la lipolisis de los triglicéridos podemos descomponerlos y obtener glicerol. VÍA DE LOS GLUCURÓNICO VER PRESENTACIÓN ¿Qué es y para qué sirve? Proceso de detoxificación, donde los xenobióticos se convierten en formas más hidrosolubles para su excreción. La glucuronidación nos ayuda en este proceso de absorción. No todos los fármacos pasan por ambas fases en la biotransformación en el hígado. Fase 1 se realiza principalmente en mitocondria pero también puede ocurrir en citoplasma. Hay xenobióticos tóxicos que producimos nosotros (urea). LÍPIDOS VER PRESENTACIÓN (6 diapos) HASTA AQUÍ LLEGA EL INTERSEMESTRAL Lípidos: VER PRESENTACIÓN Lípidos saponificables + NaOH = saponificación (genera jabón) NaOH y KOH nos permiten generar jabón al ser bases fuertes Los lípidos insaponificables no pueden generar jabón. Los ácidos grasos insaturados son sólidos a temperatura ambiente. Los ácidos grasos saturados a temperatura ambiente están en forma líquida (aceites vegetales). Reflejan la luz y por eso se ven blancos. Anfipatico = hidrofobicas/hidrofilicos Glicoesfingolípidos neutros son importantes para el reconocimiento y por eso se encuentran en la parte externa de la membrana celular. Terpeno = lípido más pequeño NO saponificable Pregnenolona = precursor de hormonas esteroideas Aromatasa = convierte la testosterona en estradiol CAPTACIÓN TRANSPORTACIÓN Y B-OXIDACIÓN Triacil glicerol funciona como precursor de la glucólisis y gluconeogénesis, se puede ir a la biosíntesis de ácidos grasos y la oxidación de ácidos grasos. B-oxidación Degradación de los ácidos grasos: ○ Conversión de ácidos grasos a Acetil-CoA ○ Las enzimas encargadas de este proceso se encuentran en la matriz mitocondrial. ¿Cómo entran los AG a la B-oxidación? ○ Transporte membrana mitocondrial externa ○ Activación en el espacio intermembranal ○ Transporte a traves de membrana mitocondrial interna El adipocito rompe los AG los manda al torrente sanguíneo, se adhieren 3 AG a la molécula transportadora seroalbúmina finalmente los tejidos que ocupan los AG se los van quitando a la albumina; usando la proteína de unión a AG (FABP) y la CD36. ○ FABP: A los AG mantiene levemente solubles dentro del citosol. ○ Los AG cambian su composición para cruzar la segunda membrana, usando a la enzima acil-CoA sintetasa Grupo tiol: Azufre unido a un H  Carnitina aciltransferasa I le pega la carnitina al acil-CoA en membrana externa y la Carnitina aciltransferasa II va a despegar la carnitina y le pega del CoA La ausencia de carnitina trae problemas para la oxidación de AG Acetil-CoA tiene solo 2 carbonos Enoil-CoA hidratasa solo puede generar mol tipo L. Ácido palmítico = más común en el cuerpo Reductasa actúa en carbonos pares y la isomerasa en impares LIPOGÉNESIS Nuestro cuerpo solo tiene la capacidad de generar AG de 16C o menos en el citoplasma Homodímero: dos proteínas iguales ensambladas por separado y se fusionan. La tioesterasa solamente reconoce AG de 16C. La acetil transacilasa ya no logra seguir pasando/agarrando AG de más de 16C; ya que tiene una especificidad por longitudes de cadena de 2 a 14C El cuerpo es incapaz de generar AG impares Lipogénesis inicial: Ocurre en citoplasma y solo forma AG de 16C Lipogénesis tardia: Ocurre en REL y es la elongación de C