Guía de Biología - Resumen de Conceptos Fundamentales PDF

Nombre del inhibidor competitivo de la enzima convertidora de la angiotensina Teprótido. nombre del enlace entre COOH del primer aminoácido y el NH2 del segundo aminoácido. Peptídico. que nombre recibe la secuencia de reacciones química par un proceso particular y cada reacción cataliz...

Nombre del inhibidor competitivo de la enzima convertidora de la angiotensina Teprótido. nombre del enlace entre COOH del primer aminoácido y el NH2 del segundo aminoácido. Peptídico. que nombre recibe la secuencia de reacciones química par un proceso particular y cada reacción catalizada por una enzima. Vía metabólica. Cuál es la característica de una célula eucariota que no lo tiene una procariota. Núcleo. Cuál es la molécula biológica, que además de proteínas y ácidos nucleicos se forma por polimerización. Polisacáridos. Nombre de la proteína que tiene como grupo protético un átomo de hierro. Mioglobina. Se define como la cantidad de energía necesaria para que los reactantes se conviertan en producto. Energía de activación. Cuál es el producto cuando glucosa + ATP alcanza su energía de activación para formar dicho producto. Glucosa 6 fosfato. Nombre del proceso de diseñar y crear proteínas de manera artificial. Ingeniería proteínica. Qué estructura utilizan para la locomoción (movimiento) las células procariotas. Flagelos. Cuál es el signo que representa la energía libre no espontánea, se dice que es endergónico. Positivo. Cuál es el tipo de célula para protistas, hongos, plantas y animales. Eucariota. Nombre del enlace que forma las ramificaciones en el glucógeno. Alfa (1-6) glucosídico. Nombre del disacárido formado de glucosa + galactosa. Lactosa. Nombre de la molécula química precursora de síntesis de lípidos. Ácidos grasos. Nombre de la región del universo que está rodeado por su alrededor o entorno. Sistema. Cuál es la región hidrófila en un ácido graso. Grupo Carboxilo. Cómo se nombra del azúcar de cuatro carbonos. C4H8O4 Tetrosa. En qué tipo de organismos (seres vivos) se aplica la prueba clínica. Humanos. Cuáles son los componentes del complejo enzima-sustrato. Enzima y Sustrato Cuál de las siguientes enfermedades es producida por virus. Influenza. Tipo de inhibición enzimática reversible donde el inhibidor actúa en un sitio distinto al sitio activo. No competitivo. Qué nombre recibe el azúcar cuando el grupo carbonilo está en una posición interna. Cetosa. Cuál es el origen de las células según la evolución. Vida precelular. Nombre del lípido tipo esteroide es componente de las membranas de la célula animal. Colesterol. 1) ¿Nombre de los procesos, involucrados en la síntesis de un polipéptido? Traducción transcripción 2) ¿ De la actividad metabólica del pre carcinógeno 1) órgano donde se realiza, 2) enzima responsable? 1) Hígado 2) citocromo p450 2) ¿Qué acciones realiza la proteína E6 del papiloma virus humano en el desarrollo del cáncer cervical? La proteína E6 se une a la proteína p53 de la célula norma promoviendo su destrucción. 3) ¿escriba dos características del núcleo de una célula cancerosa? Presencia de telomerasa, daños en el ADN. 4) ¿Qué daños a nivel cromosómico ocasiona la no disyunción en la meiosis I o II? Células trisomicas y monosomicas 5) ¿Células dañadas en su ADN que determinan si el cáncer es heredable? Gametos. 6) ¿Precursores linfáticos, se liberan al torrente sanguíneo y viajan al timo? Células T 7) ¿nombre de la enfermedad, cuando el cuerpo efectúa una respuesta inmunitaria en contra de un tipo particular de células que debería reconocer como propias? Autoinmune 8) Moléculas extrañas que son específicas de los microbios o toxinas Antígenos 9) Que clase de organismos somos los seres humanos por tener una dotación completa y normal de cromosomas? Diploides 10) Que función realiza la plasmina en la invasión de la célula cancerosa? Degrada la lámina basal y la matriz extracelular 11) permite que los leucocitos entren en escena, cuando hay tejidos dañados e invasión de microbios? Respuesta inflamatoria 12) triplete de bases que identifican a los aminoácidos en la síntesis proteica? Codón 13) tipo de cáncer donde las células cancerígenas residen y proliferan en el torrente sanguíneo? Leucemia 14) técnica de detección de cáncer que utiliza rayos x? Mamografía 15) Transporta el fragmento de ADN a replicar? ADN recombinante 16) son descendientes de las células B, que secretan anticuerpos al torrente circulatorrio? Células plasmáticas 17) estapa de diseminación del cancer a) migración directa y penetrante de células cancerosas en tejidos vecinos. B) capacidad de células cancerosas de entrar en el torrente circulatorio. a) invasión b) metástasis 18) es el total del material genético de una celula o del individuo. Genoma 19) son bloque ordenados de secuencias de ADN? Gen 20) cuales son los procesos que presentan anomalías y contribuyen a la proliferación celular de la división de la célula? Vías de señalización, ciclo celular y apoptosis. 21) tipos de alteraciones que pueden ocurrir en los cromosomas? Numérica , estructural y de ordenamiento 22) nombre que recibem los 22 pares de cromosomas humanos? Somáticos (autosómicos) 23) cual es la característica de los 22 pares si uno pertenece al papa y otro a la mama? Homologos 24) tipo de cancer donde los alelos son mutados? Heredable 25) permite la proliferación celular, sin importar si el medio es liquido, solido o semi solido? Independencia de anclaje 26) grupo de medicamentos contra el cancer que comprende a la bleomicina? Antibióticos 27) estimula la proliferación celular y la supervivencia celular? Oncogenes 28)Detiene y frenan la proliferación celular? Genes supresores de tumores. 29) Que tamaño tienen los virus? 25-30 m 30) cuales son las dos clases de catalizadores biológicos? Enzimas, ribosomas. 31) son enzimas que realizan reacciones de oxido reducción? Oxidoreductasas 32) son enzimas que transfieren grupos químicos de una molécula a otra? Transferasas 33) realiza las acciones de reconocer, atacar y recordar al invasor? Defensas internas no especificas. 34) estructura de la mitocondria donde se localiza la cadena transportadora de electrones? Espacio inter membrana 35) orgánulo del sistema de endomembrana, donde se modifican y se clasifican las proteínas? Ribosomas Guía#1 introducción al estudio de la célula. ¿escriba algunos ejemplos de células que forman nuestro cuerpo? Piel, órganos, músculos, vasos sanguíneos. ¿cuál es la estructura básica para el origen de la vida? La célula. ¿Cuál es la caracterización de los seres vivos en relación a su organización? Nacer, crecer, reproducirse y morir ¿Cuál es la característica de la célula en relación al tamaño y que instrumento se utiliza para visualizarlo? El microscopio porque emplea la imagen del objeto diminuto. ¿Qué significa decir que la biología celular y molecular es reduccionista? Es decir se basa en la opinión de que el conocimiento de las partes puede explicarle el carácter del todo. De la teoría celular diga: ¿nombre del investigador que descubre la célula y como experimento? Robert Hooke, en un pedazo de corcho. Aporte de Mathias Schleiden? Concluyo que varios tejidos, de las plantas estaban hechas de células y que el embrión de la planta surgió de una sola célula. Aporte de Theodor Schwann? Concluyo que las células de las plantas y los animales son estructuras similares, propuso dos principios de la teoría celular; todos los organismos están compuestos por una o más células, la célula es la unidad estructural de la vida. Aporte de Rudolf Virchow? Concluyo con el tercer principio de la teoría; las células pueden surgir únicamente por la división de una célula preexistente. ¿Escriba los tres principios de la teoría celular? Todos los organismos están compuestos por una o más células. La célula es la unidad estructural de la vida. Las células pueden surgir únicamente por la división de una célula preexistente. escriba la propiedad porque las células evolucionan? A partir de algún tipo de vida pre celular que a su vez evoluciono a partir de materiales orgánicos no vivos, todos los organismos vivos han evolucionado a partir de una única célula ancestral como se le conoce como el ultimo ancestro universal. ¿Qué significa que las células participan en actividades mecánicas y que responden a estímulos? Las células son sitios de mucha actividad, las materias se transportan de un lugar a otro, y luego se desmontan rápidamente, toda la célula se mueve de un sitio a otro. Las células responden a estímulos de forma obvia, las células pueden responder a estímulos específicos alternando de un lugar a otro o incluso destruyéndose. ¿describe por qué las células tienen programa genético? Los organismos se construyen de acuerdo con la información codificada en una colección de genes, los cuales están construidos de ADN. ¿Cuáles son las características que diferencia a una célula eucariota con una procariota? División de las células en el núcleo y el citoplasma separas por una envoltura nuclear que contiene complejas estructuras de poros. Cromosomas complejos compuestos por ADN y proteínas asociadas que son capases de compactarse en estructuras mitóticas. Organelos citoplasmáticos especializados para la respiración aerobica. Organelos citoplasmáticos membranosos complejos. Sistema citoesqueleticos complejo y proteínas motoras asociadas. Flagelos complejos y cilios. Capacidad de ingerir material articulado por envoltura dentro de vesículas de la membrana plasmática (fagocitos). Paredes celulares que contienen celulosa (en plantas). División celular usando un microtubulo que contiene un hueso mitótico que separa los cromosomas. Presencia de tres enzimas sintetizadoras de ARN diferentes (ARN polimerasas) Reproducción sexual que requiere de miosis y fecundación. 11) ¿escriba 3 orgánulos y sus aspectos claves en una célula eucariota? Núcleo; región delimitada por una estructura membranosa compleja llamada envoltura nuclear. La mayoría de las células eucariotas contienen mucha más información genética poseen una cantidad de cromosomas separados, cada uno con una sola molécula lineal de ADN. El ADN cromosomatico de las eucariotas esta estructuralmente asociados con las proteínas para formar un complejo material de nucleoproteínas conocido como cromatina. Cromatina; más importante aún, el ADN cromosomaticas de las eucariotas, a diferencia de las procariotas, está estrechamente asociado con las proteínas para formar complejos. 12) ¿Describa los tipos de células procariotas? Archea o arqueobacterias; incluye varios grupos de organismos cuyo lazo evolutivo entre si se revelan por similitudes en las secuencias de nucleótidos de sus ácidos nucleicos. 13) ¿Describa los tipos de las células eucariotas? Vegetal y animal 14) ¿unidades de medida para medir el tamaño celular? Micrómetro, nanómetro y angstrom. 15)¿haga un resumen de los virus concepto? Patógenos aún más pequeños y presumiblemente, más simples que las bacterias más pequeñas conocidas. A) concepto; patógenos aún más pequeños y presumiblemente, más pequeñas conocidas. B) escriba algunas enfermedades que producen los virus; el sida, la polio, la gripe, el ebola el sarampión, y algunos tipos de cáncer. C)Quienes son los huéspedes para los seres virus; el huésped puede ser una planta, un animal o una célula bacteriana. D)Cual es el material genético para los virus; puede ser una cadena simple o doble, ARN o ADN. E) Describa la capside de los virus; se componen de un numero especifico de subunidades F) Que es un viroide Diener; consiste en una pequeña molécula de ARN circular que carece de cubierta proteica Deiner le llamo viroide. G) Defina bacteriófago; son virus que infectan exclusivamente a las bacterias. H) Defina pro virus; el virus no conduce a la muerte de la célula huésped si no integra su ADN en los cromosomas de célula huésped, el ADN integrado se llama provirus. GUIA #2 bases químicas ¿De la naturaleza de las moléculas biológicas diga? Elementos químicos que forman parte de las biomoléculas o elementos se les denomina bioelementos o elementos biogenéticos, moléculas orgánicas, formadas principalmente por carbono, hidrogeno, oxigeno, y nitrógeno que interfieren en la composición y metabolismo de los seres vivos. ¿Cuál es el elemento de las moléculas biológicas? Elementos químicos carbono, hidrogeno, oxigeno, y nitrógeno. ¿El termino bioquímicos que significa? Ciencia que estudia la composición química de los seres humanos. ¿Qué hace importante al carbono en las moléculas de la vida? Permiten enlazarse con otros elementos como oxígeno y el hidrogeno, su capacidad de formar polímeros lo convierte en un elemento idóneo para unirse en moléculas que generan la vida. ¿De los grupos principales diga; A) Defina grupo funcional; son agrupaciones particulares de aminoácidos que a menudo se comparten como una unidad y dan a las moléculas orgánicas sus propiedades iónicas, reactividad química solubilidad en soluciones acuosas. B) ¿Qué es necesario realizar a la molécula de hidrogeno para que sea base de las moléculas biológicas? El hidrocarburo etano es un gas toxico e inflamable se remplaza uno de los hidrógenos con un grupo hidroxilo (-OH) y la molecula (CH3CH2OH) se vuelve grato al paladar es el alcohol etílico ( etanol). C) ¿Escriba el nombre de 5 grupos funcionales? Metilo, hidroxilo, amino, fosfato, sulfihídrico. D) Haga la adición de un grupo funcional hidroxilo (OH) y en (COOH) en un hidrocarburo de dos átomos y como se nombra los compuestos. CH3-CH3+COOH = CH3COOH Acido orgánico (Ácido acético) CH3-CH3+OH= CH3-CH2OH Alcohol etílico ¿ De la clasificación de las moléculas biológicas por su función diga; A) Defina macromoléculas; son moléculas enormes y altamente organizadas, que forman la estructura y llevan a cabo las actividades de las células. B) ¿Cuál es la propiedad que se denotan los organismos vivos con la presencia de macromoléculas? Propiedad de la vida y los separa químicamente del mundo inanimado. C) Categorías de macromoléculas presentes en los seres vivos; entre ellas están, proteínas ácidos nucleicos, polisacáridos y ciertos lípidos. D) ¿Qué es polimerización? Son polímeros compuestos de un gran número de bloques de construcción de bajo peso molecular o monómeros. E) ¿Cuál es la característica de las macromoléculas en el interior de la célula? Es que tiene una vida útil corta en comparación con la propia célula, con excepción de ADN de la célula. F) Escriba precursora para cada una de las macromoléculas; Azucares; precursores de los polisacáridos. Aminoácidos; precursores de las proteínas. Nucleótidos; precursores de ácidos nucleicos. Ácidos grasos; precursores de los lípidos. 4¿De los carbohidratos diga; A) Función de los carbohidratos; funcionan principalmente como depósito de energía química y como materiales de construcción duraderos para la construcción biológica. B) ¿Cuántos átomos de carbono pueden tener los azucares importantes en el metabolismo celular? Los azucares de importancia en el metabolismo celular tienen 3 a 7 átomos de carbono. C) Nombre los azucares simples, nombre que reciben los compuestos según su composición de grupo carbonilo. Cotosa; grupo carbonilo ubicado en posición interna, por ejemplo; fructosa. Aldosa; grupo carbonilo se encuentra en un extremo del azúcar, forma un grupo aldehído ejemplo; glucosa. ¿De la unión de los azucares; A) Nombre del enlace covalente que une los azucares simples, y su representación química Enlaces químicos covalentes C-O-C. 6.De los sacáridos diga; Concepto de disacárido; cuales están y algunas características. a) Moléculas compuestas de solo 2 unidades de azúcar. b) Sacarosa y lactosa c) Sacarosa; componente principal de la planta que transporta energía de un lado de la planta a otro. Lactosa; suministra a los mamíferos recién nacidos, combustible para crecimiento y desarrollo. ¿Qué es un oligosacarido, y como se forman glicolipidos y glicoproteínas, que son importantes en la membrana plasmática; ¿un oligosacárido es la unión de azucares que forman pequeñas cadenas (oligo=poco) tales cadenas se encuentran unidas covalentemente a lípidos y proteínas, convirtiéndolas en glicolipidos y glicoproteínas respectivamente? Los oligosacáridos son particularmente importantes en los glucolipidos y glucoproteínas de la membrana plasmática donde se proyectan desde la superficie de la célula. ¿Qué función realizan los disacáridos? Sirven como reserva de energía de fácil acceso. 7.De los polisacáridos diga; Describa al glucógeno Hepático; se encuentra en el tejido hepático contiene un polímero insoluble de glucosa que se llama glucógeno. ¿Cuándo el glucógeno se almacena en el hígado y cuando en el musculo? Cuando el cuerpo necesita azúcar como combustible, el glucógeno del hígado se transforma en glucosa, que se libera al torrente sanguíneo para satisfacer un tejido sin glucosa. Por ser ramificados que tipo de enlaces tienen; los azucares se pueden unir entre si mediante enlaces glucosidicos covalente. Nombre de los polisacáridos nutricionales; Almidón y glucógeno Tipo de enlaces que tienen por ser ramificados; Enlaces glucosidicos. Resumen de los polisacáridos estructurales; Tipo de enlace correspondiente para cada. 8)De los lípidos diga; Descríbalos ; son un grupo diversos de moléculas biológicas no polares cuyas propiedades comunes son su capacidad para disolverse en solventes orgánicos y su capacidad para disolverse en agua. B) Defina triacilglicerido o triglicérido; es una molécula de glicerol unida por enlaces éster a tres acidos grasos. C) Describa un acido graso; los acidos grasos son cadenas de hidrocarburos largas, no ramificadas con un único grupo carboxilo en un extremo, debido a que los dos extremos de una molécula de acido graso contiene una estructura muy diferente también tiene distintas propiedades. D) Que grupos químicos tienen los acidos grasos por lo cual se consideran anfipaticas; La cadena de hidrocarburo es hidrofilica, mientras que el grupo carboxilo (-COOH) que tiene una carga negativa. Ambas regiones hidrofóbicas e hidrofilicas son anfipaticas tales moléculas tiene propiedades inusuales biológicamente importantes. E) Cuáles son las clases de ácidos grasos según presencia de enlaces covalentes simple o doble; Ácidos grasos que carecen de dobles enlaces, el ácido esteárico ( saturados) Que poseen dobles enlaces ( insaturado) los ácidos grasos naturales. F) Porque los aceites que son grasas son liquidas a temperatura ambiente; por la fusión de dobles enlaces en las grasas vegetales explica su estado líquido ´´se etiquetan como polisacáridos´´. G) Cual es la diferencia de un carbohidrato y una grasa en relación a su función energética; los carbohidratos funcionan principalmente como una fuente de energía disponible a corto plazo mientras que las reservas de grasas almacenan energía a largo plazo. H) Donde almacenan las grasas en las células animales; en muchas células animales las grasas se almacenan en células especiales (adipocitos) cuyo plasma está lleno de una o unas pocas gotas de líquidos grandes. Los adipocitos exhiben una capacidad notable de cambio de volumen para acomodar cantidades variables de grasa. 9. De los esteroides diga; A) como se construyen los esteroides; se construyen alrededor de un característico esqueleto de hidrocarburo de cuatro anillos. B) Porque el colesterol es el esteroide más importante; este es uno de los esteroides más importantes ya que es un componente de las membranas de las células animales y es precursor para la síntesis de varias hormonas esteroides. C) ¿Cuáles son los compuestos donde el colesterol es el precursor? El colesterol es precursor en varias hormonas esteroides como lo son la testosterona, la progesterona y el estrógeno. 10. De los fosfolípidos diga. A) Describa la estructura química de un fosfolípido, escribiendo como están relacionados los grupos químicos que los forman; la molécula se asemeja a una grasa ( triaglicerol) pero tiene solo dos cadenas de ácidos grasos en lugar de tres; es un diaglicerol. El tercer hidroxilo de la cadena principal de glicerol se une covalentemente a un grupo fosfato, que a su vez se une covalentemente a un grupo polar. Por tanto, a diferencia de las moléculas de grasas, los fosfolípidos contienen dos extremos que tiene propiedades muy diferentes; en el extremo que contiene el grupo fosfato tiene un valor claramente hidrofilico; el otro extremo claramente hidrofóbico. Debido a que los fosfolípidos funcionan principalmente en las membranas y debido a que las propiedades de las membranas celulares dependen de sus componentes fosfolípidos se ampliara luego en otras secciones. B) Parte de la celula donde realizan su función los fosfolípidos; membrana celular. 11) De las proteínas diga; A. Describa las proteínas; las macromoléculas que llevan a cabo medicamente, todas las actividades de una célula; son las herramientas moleculares y las maquinas que hace que todo suceda. B. Que actividades o funciones realizan; las proteínas aceleran enormemente la tasa de reacciones metabólicas, realizan una gran variedad de funciones reguladoras, como receptores de membrana y transportadores, las proteínas determinan a que reacciona una célula y que tipos de sustancias entran o salen de la célula, como filamentos contráctiles y motores moleculares, las proteínas construyen la maquinaria para los movimientos biológicos. C. grafique la estructura química de un aminoácido. D. define cadena polipeptidica; son polímeros largos y continuos y no ramificados. E. Defina enlace peptídico; resulta de la unión del grupo carboxilo de un aminoácido grupo amino de su vecino con la eliminación de una molécula de agua F. Clasificación de los aminoácidos por la polaridad del grupo R; unida al carbono alfaba es muy variable entre los 20 bloques de construcción y es esa variabilidad la que le da a las proteínas sus diversas estructuras y actividades.  BIOLOGIA RESUMEN CAP 1  La biología celular y molecular es reduccionista: es decir que se basa en la opinión de que el conocimiento de las partes puede explicar el carácter del todo.  Microscopio: instrumento que proporciona una imagen ampliada de un objeto diminuto.  A quien se debe el descubrimiento de las células: Robert Hooke, donde tomo un pedazo de corcho y observo poros a los cuales los denomino células.  Teoría celular: 1. todos los organismos están compuestos por una o más células. 2. Le célula es la unidad estructural de la vida. 3. Las células pueden surgir únicamente por la división de una célula preexistente  Las células que se obtuvieron de un tumor maligno y se denominaron: Células HeLa  Células cultivadas in vitro: en cultivo, fuera del cuerpo.  Las células son altamente complejas y organizadas: cuanto más compleja sea una estructura, mayor será el número de partes que deben estar en su lugar apropiado, menor será la tolerancia a los errores de la naturaleza e interacciones de sus partes y mayor regulación y control deberá ejercerse para mantener el sistema.  Las células epiteliales: recubren el intestino están estrechamente conectadas entre sí como ladrillos en la pared, los extremos apicales de estas células, que se dirigen hacia la luz intestinal, tienen largas elongaciones (microvellosidades) que facilitan la absorción de los nutrientes.  Microvellosidades: son capaces de proyectarse hacia afuera desde la superficie de la célula apical porque contienen un esqueleto interno hecho de filamento, que a su vez están compuestos de monómeros de proteínas (actina) polimerizados en un conjunto característico.  Mitocondria: está compuesta por un patrón definido de membranas internas, que a su vez están compuestas por un conjunto consistente de proteínas, incluido un mecanismo sintetizador de trifosfato de adenosina (ATP) eléctricamente activado que sobresale de la membrana interna como una pelota sobre un palo.  En qué consisten las proteínas: en una cadena polipeptídica que tiene que plegarse en una estructura tridimensional (nativa) definida con precisión.  Las células poseen un programa genético y los medios para usarlo: genes; constituyen las recetas para construir estructuras celulares, las instrucciones para ejecutar actividades celulares y el programa para hacer más de sí mismos.  La energía de la luz: se convierte por fotosíntesis en energía química que se almacena en carbohidratos ricos en energía, como sacarosa o almidón.  Enzimas: moléculas que aumentan en gran medida y la velocidad a la que se producen una reacción química.  Metabolismo de la célula: La suma total de las reacciones químicas en una célula.  Las células participan en actividades mecánicas: Las células son sitios de mucha actividad los materiales son transportados de un lugar a otro, las estructuras se ensamblan y luego se desmontan rápidamente y, en muchos casos, toda la célula se mueve de un sitio a otro. Este tipo de actividades se basa  en cambios mecánicos y dinámicos dentro de las células, muchos de los cuales se inician por cambios en la forma de las proteínas “motoras”.  Proteínas motoras: son solo uno de los muchos tipos de máquinas moleculares empleadas por las células para llevar a cabo actividades mecánicas.  Receptores: interactúan con sustancias en el medio ambiente de manera muy específica, las células poseen receptores de hormonas, factores de crecimiento y materiales extracelulares, así como también sustancias en las superficies de otras células.  Robustez: las células son robustas es decir vigorosas o duraderas, están protegidas de fluctuaciones peligrosas en la composición y el comportamiento.  Donde reside la información para el diseño en una célula: reside en los ácidos nucleicos y los trabajadores de la construcción son principalmente las proteínas.  Donde esta presente el material genético de las células de una célula procariota: en un nucleoide  Nucleoide: una región mal demarcada de la célula, que carece de una membrana límite para separarla del citoplasma circundante.  Envoltura nuclear: región delimitada por una estructura membranosa compleja.  El ADN de las células eucariotas está estrechamente asociado con las proteínas para formar un complejo material denominado: nucleoproteína conocido como cromatina  Organismos modelo los biólogos celulares y moleculares: han centrado considerables actividades de investigación en un pequeño número de organismos representativos u organismo en modelo existen seis organismos modelos uno procariota y cinco eucariotas una bacteria E. Coli, una levadura germinada Saccharomyces cerevisiae, una planta fluoresciente Arabidopsis Thaliana, un nematodo caenorhabditis elegans, una mosca de fruta Drosophila melanogaster y un ratón Mus, musculus.  Tamaños de las células y sus componentes, 2 unidades de medida lineal se usan con mayor frecuencia para describir estructuras dentro de una célula: el micrómetro (um) y el nanómetro (nm).  Un micrómetro es: 10 a la -6.  Un nanómetro es: 10 a la -9.  El angstrom A: que es igual a un nanómetro de un manómetro es por lo general empleado por los biólogos moleculares para las dimensiones atómicas.  Los complejos de macromoléculas como los ribosomas los microtúbulos y los microfilamentos tienen un diámetro de entre 5 y 25 manómetros  El filtrado todavía era infectivo lo que provocó que Ivanobski concluyera en 1892 que ciertas enfermedades eran causadas por: patógenos aún más pequeños y presumiblemente más simples que las bacterias más pequeñas conocidas, estos patógenos se conocían como virus  El virus del mosaico del tabaco: es una proteína en forma alargada que consiste en una sola molécula de a RN rodeada por una capa helicoidal compuesta de subunidades proteicas.  Los virus: son responsables de docenas de enfermedades humanas como el sida el polio la gripe el ébola el sarampión y algunos tipos de cáncer, todos los virus son parásitos intracelulares obligatorios: es decir no pueden reproducirse a menos  que estén presentes dentro de una célula anfitriona. El huésped puede ser: una planta un animal o una célula bacteriana  El virión: contiene una pequeña cantidad de material genético que, es dependencia del virus, puede ser de cadena simple o doble, ADN o a RN.  El material genético del virión: está rodeado por una cubierta proteica o cápside.  Los virus no se consideran organismos y no se describen como vivos.  Muchos virus tienen una cápside cuyas unidades están organizadas en un poliedro, Es decir, una estructura que tiene caras planas. Una forma poliédrica particularmente común en los virus es el icosaedro, con 20 caras.  El adenovirus: causa infecciones respiratorias en los mamíferos tiene una icosahedrica.  El virus de la inmunodeficiencia humana VIH responsable del sida: la cápside proteica está rodeada por una envoltura folfolipídica externa que proviene de la membrana plasmática modificada de la célula hospedador obtenida cuando el virus salió por gemación de la superficie celular.  Los virus bacterianos o bacteriófagos: se encuentran entre los virus más complejos también son las entidades biológicas más abundantes de la tierra.  La proteína que se proyecta desde la superficie de la partícula del VIH GP 120: que significa glicoproteínas de masa molecular de 120,000 Dalton interactúa con una proteína específica llamada CD4 en la superficie de ciertos glóbulos blancos facilitando la entrada del virus en una célula huésped.  La interacción entre proteínas virales y las proteínas del huésped determina la especificad del virus  El virus infeccioso: no conduce a la muerte de la célula huésped, sino que se inserta su ADN en el ADN de los cromosomas de la célula huésped.  El ADN viral integrado se llama provirus.  Un provirus integrado puede tener diferentes efectos según el tipo de virus y la célula huésped: 1. Las células bacterianas que contienen un pro virus se comportan de manera normal, Hasta que se exponen a un estímulo, como la radiación ultravioleta, que activa el ADN vírico inactivo, lo que lleva la lisis de la célula y a la liberación de la progenie viral. 2. Algunas células animales que contienen un pro virus producen una nueva progenie viral que brota en la superficie de las células sin producir lisis de la célula infectada y el vino el virus de la inmunodeficiencia humana actúa de esta manera una célula infectada puede permanecer viva durante un periodo actuando como una fábrica de la producción de nuevos viriones. 3. Algunas células Animales que contienen un pro virus pierden el control sobre su propio crecimiento y división y se vuelven malignas este fenómeno se estudia fácilmente en el laboratorio, al infectar células cultivadas con el virus tumoral apropiado.  Los Bacteriografos se han utilizado durante décadas para tratar las infecciones bacterianas en Europa oriental y Rusia mientras que los médicos en occidente han dependido de los antibióticos, los Bacteriografos pueden estar volviendo a los prometedores estudios en ratones infectados   La duplicación del ARN del viroide de dentro de una célula infectada: utiliza el a RN polimerasa II del huésped una enzima normalmente transcribe el ADN del huésped en ARN mensajero. Capitulo 2 (Biología) Enlaces covalentes - Los enlaces covalentes son enlaces fuertes, entre los átomos que componen una molécula. - Las propiedades de las células y sus organelos derivan directamente de las actividades de las moléculas de las que están compuestas. - Los átomos que componen una molécula están unidos por enlaces covalentes en los pares de electrones se comparten entre pares de átomos. - Si se comparten dos pares de electrones como ocurre en el oxígeno molecular (O2), el enlace covalente es un enlace doble, y si se comparten tres pares de electrones, se trata de un enlace triple. - Los electrones que se comparten en los enlaces tienden a estar ubicados más cerca del átomo con mayor fuerza de atracción, es decir el átomo más electronegativo. - El nitrógeno y el oxígeno son fuertemente electronegativos. - Las moléculas que tienen una distribución asimétrica de carga (o dipolo) se denominan moléculas polares, estas contienen uno o más átomos electronegativos (O, N, o S). - Las moléculas que carecen de enlaces electronegativos y enlaces fuertemente polarizados, como moléculas formadas por átomos de hidrogeno y carbono, son no polares. Enlaces no covalentes - Los enlaces no covalentes son débiles, y por tanto se rompen y se reforman fácilmente. - No dependen de electrones compartidos, sino de fuerzas atractivas entre átomos que tienen una carga opuesta. - Aunque son débiles llegan a proporcionar estructuras con estabilidad considerable. - Los enlaces de hidrógeno se producen entre las moléculas más polares y son particularmente importantes para determinar la estructura y las propiedades del agua. - Las moléculas que tienen la capacidad de interactuar con el agua como las moléculas polares, azucares y aminoácidos se les conoce como hidrofílicas o amantes del agua. - Las moléculas no polares, como las moléculas de esteroides o grasas, son esencialmente insolubles en agua porque carecen de las regiones cargadas que los  atraerían a los polos de las moléculas de agua, y se conocen como hidrófobas o temerosas del agua. - Si dos moléculas con dipolos transitorios están muy cerca la una de la otra y orientadas de la manera apropiada, experimentan una fuerza de atracción débil, llamada fuerza de Van der Waals. - Una molécula que es capaz de liberar (donar) un ion de hidrógeno se denomina ácido. - Una molécula que sea capaz de aceptar un protón se define como una base. - La acidez de una solución se mide por la concentración de iones de hidrógeno4 y se expresa en términos de pH. La naturaleza de las biomoleculas - Antes se pensaba que las moléculas que contenían carbono estaban presentes solo en los organismos vivos y, por tanto, se les denominaba moléculas orgánicas para distinguirlas de las moléculas inorgánicas que se encuentran en el mundo inanimado. - Los compuestos producidos por organismos vivos se llaman bioquímicos. - Las cadenas principales que contienen carbono pueden ser lineales, ramificadas o cíclicas. - El grupo más simple de moléculas orgánicas son los hidrocarburos, que contienen solo átomos de carbono e hidrógeno. - Los grupos funcionales son agrupaciones particulares de átomos que a menudo se comportan como una unidad y dan a las moléculas orgánicas sus propiedades físicas, reactividad química y solubilidad en solución acuosa. - Algunos de los grupos funcionales son el metilo, hidroxilo, caboxilo, aminado, fosfato, carbonilo y sulfhidrilo. - Dos de los enlaces más comunes entre los grupos funcionales son los enlaces éster, que se forman entre los ácidos carboxílicos y los alcoholes, y los enlaces amida, que se forman entre los ácidos carboxílicos y las aminas. - Las moléculas que forman la estructura y llevan a cabo las actividades de las células son moléculas enormes y altamente organizadas llamadas macromoléculas, que contienen de docenas a millones de átomos de carbono. - Las macromoléculas se pueden dividir en cuatro categorías principales: proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos y ciertos lípidos. - La mayoría de las macromoléculas dentro de una célula tienen una vida útil corta en comparación con la propia célula; con la excepción del DNA de la célula, estos se degradan continuamente y son reemplazados por nuevas macromoléculas. En consecuencia, la mayoría de las células contienen un suministro (o conjunto) de precursores de bajo peso molecular que están listos para incorporarse en las macromoléculas. Estos incluyen azúcares, que son los precursores de polisacáridos; aminoácidos, que son los precursores de las proteínas; nucleótidos, que son los precursores de ácidos nucleicos, y ácidosgrasos, que se incorporan a los lípidos. - En la célula, cada serie de reacciones químicas se denomina vía metabólica. - Los compuestos formados a lo largo de las vías que conducen a los producto finales pueden no tener función per se y se denominan intermedios metabólicos. - Las moléculas de diversas funciones incluyen sustancias como vitaminas, que funcionan principalmente como adyuvantes de las proteínas; ciertas hormonas esteroides o de aminoácidos; moléculas involucradas en el almacenamiento de energía, como ATP; moléculas reguladoras como el monofosfato de adenosina AMP, cíclico, y productos de desecho metabólicos como la urea. - Los carbohidratos funcionan principalmente como depósitos de energía química y como materiales de construcción duraderos para la construcción biológica. - Cada molécula de azúcar consiste en una columna central de átomos de carbono unidos entre sí en una serie lineal por enlaces simples. Cada uno de los átomos de carbono de la cadena principal está unido a un único grupo hidroxilo, a excepción de uno que porta un grupo carbonilo (C=O). - Los azúcares se pueden unir entre sí mediante enlaces glucosídicos covalentes para formar moléculas más grandes. - Un disacárido es la unión de dos azucares simples enlazados entre sí por un enlace glucosídico. - Los disacáridos sirven principalmente como reservas de energía de fácil acceso. - Existen tres tipos de disacáridos, la sacarosa, la lactosa y la maltosa. - Los azúcares también se pueden unir para formar pequeñas cadenas llamadas oligosacáridos. - Los oligosacáridos son particularmente importantes en los glucolípidos y glucoproteínas de la membrana plasmática, donde se proyectan desde la superficie de la célula. - Un polisacárido es un polímero de unidades de azúcar unidas por enlaces glucosídicos. - El almidón es una mezcla de dos polímeros diferentes, amilosa y amilopectina.  - La celulosa consiste únicamente en monómeros de glucosa; sus propiedades difieren drásticamente de estos otros polisacáridos porque las unidades de glucosa están unidas por enlaces. - La quitina es un polímero no ramificado del azúcar N-acetilglucosamina, que es similar en estructura a la glucosa pero tiene un grupo acetil amino en lugar de un grupo hidroxilo unido al segundo átomo de carbono del anillo. - A diferencia de otros polisacáridos los glucosaminoglucanos tienen la estructura — A—B—A—B—, donde A y B representan dos azúcares diferentes. - Los lípidos son un grupo diverso de moléculas biológicas no polares cuyas propiedades comunes son su capacidad para disolverse en solventes orgánicos, como el cloroformo o el benceno, y su incapacidad para disolverse en el agua, una propiedad que explica muchas de sus variadas funciones biológicas. Los lípidos de importancia en la función celular incluyen grasas, esteroides y fosfolípidos. - Las grasas consisten en una molécula de glicerol unida por enlaces éster a tres ácidos grasos; la molécula compuesta se denomina triacilglicerol también conocida como triglicérido. - Los ácidos grasos que carecen de dobles enlaces, como el ácido esteárico se describen como saturados; aquellos que poseen dobles enlaces son insaturados. - Las grasas que son líquidas a temperatura ambiente se denominan aceites. - En muchos animales, las grasas se almacenan en células especiales (adipocitos) cuyo citoplasma está lleno de una unas pocas gotas de lípidos grandes. - Los esteroides se construyen alrededor de un característico esqueleto de hidrocarburo de cuatro anillos. Uno de los esteroides más importantes es el colesterol, un componente de las membranas de las células animales y un precursor para la síntesis de varias hormonas esteroides, como la testosterona, la progesterona y el estrógeno. Bloques de construcción de proteínas - Las proteínas son las macromoléculas que llevan a cabo prácticamente todas las actividades de una célula. Son las herramientas moleculares y las máquinas que hacen que las cosas sucedan. Como enzimas, las proteínas aceleran enormemente la tasa de reacciones metabólicas; como cables estructurales, las proteínas proporcionan soporte mecánico tanto dentro de las células como fuera de sus perímetros; como hormonas, factores de crecimiento y activadores de genes, las proteínas realizan una amplia variedad de funciones reguladoras; como receptores de membrana y transportadores, las proteínas determinan a qué reacciona una célula y qué tipos de sustancias entran o salen de la célula. - Cada proteína tiene una secuencia única de aminoácidos que le da a la molécula sus propiedades únicas.  - Durante el proceso de síntesis de proteínas, cada aminoácido se une a otros dos aminoácidos, formando un polímero largo, continuo y no ramificado llamado cadena polipeptídica. - Los aminoácidos que componen una cadena polipeptídica se une mediante enlaces peptídicos que resultan de la unión del grupo carboxilo de un aminoácido al grupo amino de su vecino, con la eliminación de una molécula de agua. - El polipéptido más largo conocido, que se encuentra en la proteína muscular titina, contiene más de 30 000 aminoácidos. Estructuras de las proteínas - La estructura de la proteína se puede describir en varios niveles de organización. Habitualmente, se describen cuatro niveles: primario, secundario, terciario y cuaternario. - La estructura primaria de un polipéptido es la secuencia lineal específica de aminoácidos que constituyen la cadena. - En la estructura secundaria, las proteínas están formadas por enlaces entre un gran número de átomos; en consecuencia, su forma es compleja. - La estructura terciaria se estabiliza mediante una matriz de enlaces no covalentes entre las diversas cadenas laterales de la proteína. - La mayoría de las proteínas se pueden clasificar en función de su conformación general como proteínas fibrosas, que tienen una forma alargada, o proteínas globulares, que tienen una forma compacta. - Se dice que los complejos proteicos tienen estructura cuaternaria. Dependiendo de la proteína, las cadenas polipeptídicas pueden ser idénticas o no idénticas. - Un complejo de proteínas compuesto por dos subunidades idénticas se describe como un homodímero, mientras que un complejo de proteínas compuesto por dos subunidades no idénticas es un heterodímero. Ácidos nucleicos - Los ácidos nucleicos son macromoléculas construidas a partir de cadenas largas (cadenas) de monómeros llamados nucleótidos. - Los ácidos nucleicos funcionan principalmente en el almacenamiento y la transmisión de información genética, pero también pueden tener funciones estructurales o catalíticas. - Hay dos tipos de ácidos nucleicos que se encuentran en los organismos vivos, el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN). - El ADN sirve como el material genético de todos los organismos celulares, aunque el ARN desempeña esa función para muchos virus.  - En las células, la información almacenada en el ADN se usa para controlar las actividades celulares a través de la formación de mensajes de RNA. - Cada nucleótido en una cadena de RNA consta de tres partes: 1) un azúcar de cinco carbonos, ribosa; 2) una base nitrogenada (llamada así porque los átomos de nitrógeno forman parte de los anillos de la molécula), y 3) un grupo fosfato. - Las pirimidinas son moléculas más pequeñas, que consisten en un solo anillo; las purinas son más grandes y constan de dos anillos. - Los RNA contienen dos purinas diferentes, adenina y guanina, y dos pirimidinas diferentes, citosina y uracilo. - En el DNA, el uracilo se reemplaza por timina, una pirimidina con un grupo metilo adicional unido al anillo. - Los ARN ribosomales no son moléculas que llevan información genética; más bien, ellos sirven como andamios estructurales en los que se pueden unir las proteínas del ribosoma y como elementos que reconocen y unen diversos componentes solubles requeridos para la síntesis de proteínas. CAP 3 BIONERGETICA, ENZIMAS Y METABOLISMO Bioenergética El estudio de los diversos tipos de transformaciones de energía que ocurren en los organismos vivos. La energía se define como la capacidad de hacer trabajo, es decir, la capacidad de cambiar o mover algo. La termodinámica es el estudio de los cambios de energía que acompañan a los eventos del universo. Primera ley de la termodinámica es la ley de la conservación de la energía, establece que la energía no puede ser creada ni destruida. Sin embargo, la energía se puede convertir (transformarse) de una forma a otra. Las células son capaces de transformar, almacenar y transportar la energía. La energía química almacenada en ciertas moléculas biológicas como el ATP se convierte en energía mecánica cuando los músculos se contraen; en energía eléctrica cuando los iones fluyen a través de una membrana, o en energía térmica cuando temblamos de frío. El universo se divide en dos partes: el sistema en estudio y el resto del universo, al que nos referiremos como los alrededores. Un sistema se puede definir de varias maneras: puede ser un cierto espacio en el universo o una cierta porción de materia. Aunque el sistema puede perder o ganar energía, la primera ley de la termodinámica indica que la pérdida o ganancia se debe equilibrar con una ganancia o pérdida correspondiente en el entorno, de modo que la cantidad en el universo como un todo permanezca constante. La energía del sistema se denomina energía interna (E) y su cambio durante una transformación es ΔE (delta E). Una forma de describir la primera ley de la termodinámica es que ΔE = Q – W, donde Q es la energía transmitida en forma de calor y W la energía transmitida en forma de trabajo. Las reacciones exotérmicas son en las que se pierde calor. Las reacciones endotérmicas son en las que se gana calor. Segunda ley de la termodinámica expresa el concepto de que los eventos en el universo tienen dirección; tienden a proceder “colina abajo” desde un estado de mayor energía a un estado de menor energía. Las rocas caen desde los acantilados hasta el suelo, y una vez abajo, se reduce su capacidad de trabajo adicional; es muy poco probable que se eleven hasta la cima del acantilado. De manera similar, las cargas opuestas normalmente se mueven juntas, no separadas, y el calor fluye de un cuerpo caliente a uno frío, no a la inversa. Se dice que estos eventos son espontáneos. Espontaneo un término que indica que son termodinámicamente favorables y que pueden ocurrir sin entrada de energía externa. La pérdida de energía disponible durante un proceso es el resultado de una tendencia a que la aleatoriedad o desorden del universo aumenta cada vez que hay una transferencia de energía. Esta ganancia en el desorden es medida por el término entropía. De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, cada evento va acompañado de un aumento en la entropía del universo. La liberación del calor de oxidación de la glucosa dentro de una célula, o de la fricción generada cuando la sangre fluye a través de un vaso, es ejemplo del aumento de la entropía. Solo en el cero absoluto (0 K), cuando cesan todos los movimientos, la entropía es cero. La segunda ley de la termodinámica indica solo que la entropía total en el universo debe aumentar; el desorden dentro de una parte del universo (el sistema) puede disminuir a un mayor costo de su entorno. La primera y la segunda leyes de la termodinámica indican que la energía del universo es constante, pero la entropía continúa aumentando hacia un máximo. Energía libre es el cambio de la energía disponible para hacer trabajo durante un proceso. ΔH es la variación de entalpía o contenido total de energía del sistema. Los procesos que pueden ocurrir espontáneamente, es decir, los procesos que se ven favorecidos termodinámicamente (tienen un –ΔG, energía útil), se describen como exergónicos. Si el ΔG para un proceso dado es positivo, entonces no puede ocurrir espontáneamente. Dichos procesos son termodinámicamente desfavorables y se describen como endergónicos. De acuerdo con la ley de acción de masas, la velocidad de una reacción es proporcional a la concentración de los reactivos. En el equilibrio hay una relación predecible entre la concentración de productos y la concentración de reactivos. Esta relación, que es igual a k1/k2, se denomina constante de equilibrio, Keq. La constante de equilibrio permite predecir la dirección (de avance o retroceso) en la que se favorece la reacción bajo un conjunto dado de condiciones. Constante de disociación, denotada Kd. La constante de disociación refleja en qué medida dos moléculas tienden a permanecer juntas. La variación estándar de energía libre (ΔG°9) describe la energía libre liberada cuando los reactivos se convierten en productos bajo estas condiciones estándar. El puente entre las dos reacciones se denomina intermediario común. A medida que las reacciones tienden al equilibrio, la energía libre disponible para hacer el trabajo disminuye hacia un mínimo y la entropía aumenta hacia un máximo. Por tanto, cuanto más lejos se mantiene una reacción de su estado de equilibrio, se pierde menos de su capacidad de hacer trabajo a causa del aumento de entropía. El metabolismo celular es esencialmente metabolismo de no equilibrio; es decir, se caracteriza por relaciones de desequilibrio entre productos y reaccionantes. Esto no quiere decir que algunas reacciones no ocurran en el equilibrio, o cerca de él, dentro de las células. De hecho, muchas de las reacciones de una secuencia metabólica pueden estar cerca del equilibrio. Sin embargo, al menos una, y a menudo varias reacciones en una secuencia, están lejos del equilibrio, haciéndose esencialmente irreversibles El flujo continuo de oxígeno y otros materiales hacia dentro y fuera de las células permite que el metabolismo celular exista en un estado estacionario. En estado estacionario las concentraciones de reaccionantes y productos permanecen relativamente constantes, a pesar de que las reacciones individuales no están necesariamente en equilibrio. Se encontró que la fermentación era muy diferente de los tipos de reacciones llevadas a cabo por los químicos orgánicos. La fermentación requería la presencia de un conjunto único de catalizadores que no tenían contrapartida en el mundo no vivo. Estos catalizadores se llamaron enzimas (se les llamaba fermento antiguamente). Las enzimas son los mediadores del metabolismo, responsables de prácticamente cada reacción que ocurre en una célula. Sin las enzimas, las reacciones metabólicas avanzarían tan lentamente que serían imperceptibles. El término enzima aún se reserva por lo general para catalizadores proteicos, mientras que el término ribosoma se usa para catalizadores de RNA. Aunque las enzimas son proteínas, muchas de ellas son proteínas conjugadas; es decir, contienen componentes no proteicos llamados cofactores, que pueden ser inorgánicos (metales) u orgánicos (coenzimas). Los reaccionantes enlazados por una enzima se llaman sustratos. Propiedades de las enzimas solo se requieren en pequeñas cantidades. no se alteran irreversiblemente durante el curso de la reacción y, por tanto, cada molécula de enzima puede participar repetidamente en reacciones individuales. no tienen efecto alguno sobre la termodinámica de la reacción. Las transformaciones químicas requieren que ciertos enlaces covalentes se rompan dentro de los reaccionantes. Para que esto ocurra, los reaccionantes deben contener suficiente energía cinética (energía de movimiento) que superen una barrera, llamada energía de activación (EA). Las enzimas aceleran los procesos de ruptura y formación de enlaces. Para lograr esta tarea, las enzimas se involucran íntimamente en las actividades que tienen lugar entre los reaccionantes. Las enzimas hacen esto formando un complejo con los reaccionantes, llamado complejo enzima- sustrato. Aquella parte de la molécula de la enzima que está directamente involucrada en la unión del sustrato se denomina sitio activo. El sitio activo normalmente está enterrado en una hendidura o grieta que conduce desde el entorno acuoso a las profundidades de la proteína. Relación matemática entre la concentración del sustrato y la velocidad de las reacciones enzimáticas, medida por la velocidad de formación de productos (también conocida como velocidad de reacción). A medida que una concentración mayor y mayor de sustrato está presente en la mezcla de reacción, la enzima se aproxima a un estado de saturación. La constante de Michaelis (KM), que es igual a la concentración del sustrato cuando la velocidad de reacción es la mitad de Vmáx. Los inhibidores enzimáticos son moléculas que pueden unirse a una enzima y disminuir su actividad. La célula depende de inhibidores para regular la actividad de muchas de sus enzimas. Los inhibidores irreversibles son aquellos que se unen muy fuertemente a una enzima, a menudo formando un enlace covalente a uno de sus residuos de aminoácidos. Varios gases nerviosos, como el diisopropilfosfofluoridato y los plaguicidas organofosforados, actúan como inhibidores irreversibles de la acetilcolinesterasa, una enzima que desempeña un papel crucial en la destrucción de la acetilcolina, el neurotransmisor responsable de causar la contracción muscular. Con la enzima inhibida, el músculo se estimula continuamente y permanece en un estado de contracción permanente. Los inhibidores reversibles, por otra parte, se unen débilmente a una enzima, y por tanto se desplazan fácilmente. Los inhibidores competitivos son inhibidores reversibles que compiten con un sustrato para acceder al sitio activo de una enzima. En la inhibición no competitiva, el sustrato y el inhibidor no compiten por el mismo sitio de unión; por lo general el inhibidor actúa en un sitio que no es el sitio activo de la enzima. La enzima convertidora de angiotensina (ACE, angiotensin converting enzyme) es una enzima proteolítica que actúa sobre un péptido de 10 residuos (angiotensina I) para producir un péptido de ocho residuos (angiotensina II). Los niveles elevados de angiotensina II son un factor de riesgo importante en el desarrollo de la alta presión arterial (hipertensión). El teproide (captopril apto para humanos) que es un inhibidor de la enzima convertidora de angiotensina que actúa bloqueando la proteína peptidasa del centro activo de la misma. El metabolismo es la colección de reacciones bioquímicas que ocurren dentro de una célula, que incluye una tremenda diversidad de conversiones moleculares. La mayoría de estas reacciones se pueden agrupar en vías metabólicas que contienen una secuencia de reacciones químicas en las que una enzima específica cataliza cada reacción, y el producto de una reacción es el sustrato para la siguiente. Los compuestos formados en cada paso a lo largo de la ruta son intermediarios metabólicos (o metabolitos) que conducen finalmente a la formación de un producto final. Las vías metabólicas se pueden dividir en dos amplios tipos. Las vías catabólicas conducen al desmontaje de moléculas complejas para formar productos más simples. Las secuencias anabólicas conducen a la síntesis de compuestos más complejos a partir de materiales más simples. Las reacciones que implican un cambio en el estado electrónico de los reaccionantes se denominan reacciones de oxidación-reducción (o redox). La sustancia que se oxida durante una reacción redox, es decir, la que pierde electrones, se llama agente reductor, y la que se reduce, o sea, la que gana electrones, se llama agente oxidante. Glucolisis la glucólisis, ocurre en la fase soluble del citoplasma (el citosol) y conduce a la formación de piruvato. La segunda etapa es el ciclo del ácido tricarboxílico (o TCA, tricarboxylic acid), que se produce dentro de las mitocondrias de las células eucariotas y el citosol de las procariotas, y conduce a la oxidación final de los átomos de carbono a dióxido de carbono. La glucólisis comienza con la unión de azúcar a un grupo fosfato a expensas de una molécula de ATP. La fosforilación activa el azúcar, por lo que es capaz de participar en reacciones posteriores, mediante las que los grupos de fosfato se mueven y se transfieren a otros aceptores. La fosforilación también atrapa la glucosa dentro de la célula, porque la glucosa fosforilada no puede atravesar la membrana celular. La glucosa 6-fosfato se convierte en fructosa 6-fosfato y luego en fructosa 1,6-bisfosfato a expensas de una segunda molécula de ATP. El bisfosfato de seis carbonos se divide en dos monofosfatos de tres carbonos ), que establece el escenario para la primera reacción exergónica a la que se puede acoplar la formación de ATP. la conversión de gliceraldehído 3-fosfato en 3-fosfoglicerato La reacción general es la oxidación de un aldehído a un ácido carboxílico ), y ocurre en dos etapas catalizadas por  dos enzimas diferentes. La primera de estas enzimas requiere un cofactor no proteico para catalizar la reacción (una coenzima), llamada nicotinamida adenina dinucleótido (NAD). la NAD desempeña un papel clave en el metabolismo energético al aceptar y donar electrones. La primera reacción es una oxidación-reducción en la que dos electrones y un protón (equivalente a un ion hidruro, :H– ) se transfieren del gliceraldehído 3-fosfato (que se oxida) a NAD+ (que se reduce).. La forma reducida de la coenzima es NADH. Una enzima que cataliza este tipo de reacción se denomina deshidrogenasa; la enzima que cataliza la reacción anterior es la gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa. La molécula de NAD, que se deriva de la vitamina niacina, actúa como una coenzima débilmente asociada a la deshidrogenasa en posición de aceptar el ion hidruro (es decir, tanto los electrones como el protón. La NADH formado en la reacción se libera luego de la enzima a cambio de una nueva molécula oxidada NAD+. NADH se considera un compuesto de alta energía debido a la facilidad con la que es capaz de transferir electrones a otras moléculas que atraen electrones. (Se dice que la NADH tiene un alto potencial de transferencia de electrones en relación con otros aceptores de electrones en la célula. Los electrones por lo general se transfieren de la NADH a través de una serie de portadores de electrones incorporados a la membrana, que constituyen una cadena de transporte de electrones. A medida que los electrones se mueven a lo largo de esta cadena, se mueven a un estado de energía libre más y más bajo, y finalmente se trasladan al oxígeno molecular, reduciéndolo a agua. La energía liberada durante el transporte de electrones se utiliza para formar ATP mediante un proceso llamado fosforilación oxidativa. Además de la ruta indirecta para la formación de ATP que implica NADH y una cadena de transporte de electrones, la conversión de gliceraldehído 3-fosfato a 3-fosfoglicerato incluye una ruta directa para la formación de ATP. En el segundo paso de esta reacción global, un grupo fosfato se transfiere del 1,3-bisfosfoglicerato al ADP para formar una molécula de ATP. La enzima fosfoglicerato quinasa cataliza la reacción. Esta ruta directa de formación de ATP se denomina fosforilación a nivel de sustrato porque se produce por transferencia de un grupo fosfato de uno de los sustratos (en este caso, 1,3- bisfosfoglicerato) al ADP. Glucolisis ¿QUÉ ES? Es la vía metabólica encargada de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía para la célula. Consiste en 10 reacciones enzimáticas consecutivas que convierten a la glucosa en dos moléculas de piruvato, el cual es capaz de seguir otras vías metabólicas y así continuar entregando energía al organismo. Dela glucolisis se obtiene: La glucolisis está dividida en 2 fases: - 2 ATP netos - 2 NADH - 2 Piruvatos - 2 H2O  1. Fase de gasto de energía ‘’fase de hexosas’’ o etapa preparativa: Es una etapa degradativa no es oxidativa, no se produce ATP y se consumen 2 ATP por glucosa. 2. Fase de obtención de energía o fase de ‘’triosas’’ o etapa oxidativa: Se oxida el NAD lo que transforma NADH+ H+ y se forman 4 moléculas de ATP por transferencia de grupos fosfato al ADP. * Se llama vía de reacción enzimática porque por cada reacción se utiliza una enzima * Fase de gasto de energía (ATp) Primera reacción: Fosforilación en el C6 de la glucosa para dar Glucosa-6- fosfato. Para activar el ATP la fosforila cediendo uno de sus grupos fosfato insertándolo en el C6 de la glucosa para activarla (hidrolisis). Es una reacción irreversible y está catalizada por la enzima Hexokinasa (Kinasa= cataliza reacciones de fosforilación) y constituye el primer punto de control de la ruta, pues es inhibida por altas concentraciones de G6P, aunque es independiente de la concentración de ATP NOTE: En esta reacción se Glucosa + ATP Glucosa 6-fosfato + ADP gastó el primer Enzima: Hexokinasa ATP Segunda Reacción: Isomerización de la glucosa-6-fosfato para dar Fructosa- 6-fosfato La G6P rompe su forma cíclica y se abre, sufriendo unos procesos que dan lugar a la formación de un intermediario de reacción denominado Cis-enol, con una corta vida que seguidamente se transforma en una cetosa, que al ciclarse da lugar a la furanasa de la F6P. Es una reacción reversible de isomerización de aldosa a cetosa catalizada por la fosfoglucoisomerasa. Isomerización: Reacomodar Glucosa-6-fosfato fructosa-6-fosfato los grupos de una molécula. Enzima: Fosfoglucoisomerasa Tercera reacción: Fosforilación de la Fructosa-6-fosfato en el C1 para dar fructosa-1-6-bisfosfato (FBP). Es una reacción irreversible, catalizada por una kinasa concretamente la fosfofructokinasa-1 (PFK-1) que fosforila el C1 de la F6P. Esta reacción constituye el segundo y principal punto de control de la glucolisis, pues cuando las concentraciones de ATP son altos, esta enzima inhibe y cesa la glucolisis. También está controlada por las concentraciones de citrato. El ATP se incorpora en la C1 como grupo fosfato. NOTE: En esta Fructosa-6-fosfato + ATP Fructosa-1-6-bifosfato + ADP reacción se gastó el Enzima: Fosfofructokinasa-1 segundo ATP Cuarta reacción: Fragmentación de la Fructosa-1-6-bifosfato que dará 2 triosas fosfato. La enzima aldolasa (Fructosa-1-6-bifosfato aldolasa) mediante una condensación aldólica reversible, rompe la fructosa-1-6bifosfato en dos moléculas de tres carbonos (triosas): la dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehido-3-fosfato. Existen dos tipos de aldolasa, que difieren tanto en el tipo de organismos donde se expresan como en los intermediarios de reacción. (divide los 6C de la F-1-6-B en 2 moléculas de 3C cada una). Fructosa-1,6-bifosfato Dihidroxiacetona-fosfato + Gliceraldehido-3- fosfato Enzima: Aldolasa Quinta reacción: Isomerización de la dihidroxiacetona-fosfato (DHAP) que se transforma en otra molécula de gliceraldehído-3-P en una reacción reversible. Puestp que solo el gliceraldehido-3-fosfato puede seguir los pasos restantes de la glucolisis, la otra molécula generada por la reacción anterior (dihidroxiaceto- fosfato) es isomerizada (convertida) en gliceraldehído-3-fosfato. NOTE: En esta Dihidroxiacetona-fosfato Gliceraldehído-3-fosfato reacción se Enzima: Triosa-fosfato isomerasa gastaron el 2 ATP Fase de beneficio energético (atp, nadh) Sexta reacción: Oxidación y fosforilación del D-gliceraldehído-3-Fosfato (G3P) para dar 1,3-bifosfoglicerato. Se trata de una oxidación que requiere por tanto una reducción al mismo tiempo se produce la incorporación de un Pi (fosforo inorgánico) por cada molécula de G3P, el cual va a quedar unidamente un enlace rico en energía los dos hidrógenos del carbono 1 pasan a la coenzima NAD+, el cual trata de una deshidrogenación u oxidación del sustrato. Gliceraldehído-3-fosfato 1,3-bifosfoglicerato NAD+ = forma oxidada (marca oxidación) +Pi + NADH +NADH + H+ NADH= Forma reducida Enzima: Fosfogliceraldehido deshidrogenasa Séptima Reacción: Cesión de un grupo fosfato del 1,3-bifosfoglicerato al ADP. El bifosfoglicerato libera con el enlace rico en energía suficiente para formar ATP, por lo tanto, se producen dos moléculas de ATP, que ya compensan el gasto de la primera fase. Es una reacción reversible, la cual ocurre cuando la concentración de ATP es pequeña, ya que en presencia de una alta concentración de ATP puede ocurrir el proceso inverso. -Se genera ATP (2 moléculas 1,3-bifosfoglicerato + ADP 3-fosfoglicerato + ATP de ATP) Enzima: Fosfoglicerato kinasa -Primera fosforialción a nivel Octava reacción: Isomerización del 3-fosfoglicerato sustrato. para dar 2- fosfoglicerato. Se isomeriza el 3-fosfoglicerato procedente de la reacción anterior dando 2-fosfoglicerato. Lo que ocurre en esta reacción es el cambio de posición del fosfato del C3 al C2. 3-fosfoglicerato 2-fosfoglicerato Enzima: Fosfoglicerato mutasa Novena reacción: Deshidratación del 2-fosfoglicerato la enzima enolasa propicia la formación de un doble en el 2-fosfoglicerato, eliminando una molécula de agua formada por el hidrógeno del C2 y el OH del C3. El resultado es el fosfoenolpiruvato. 2-fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato + H2O Enzima: Enolasa Décima reacción: Desfosforilación del fosfoenolpiruvato, obteniéndose piruvato y ATP. El fosfoenolpiruvato cede su grupo fosfato al ATP para formar energía. Es una reacción irreversible. NOTE: en esta Fosfoenolpiruvato Piruvato reacción se forman Enzima: Piruvato quinasa. 2 piruvatos y 2 ATP netos. Note: La glucolisis ocurre en el citosol.  VÍAS DEL PIRUVATO: Anaerobia: fermentación ocurre en el citosol y existen 2 tipos. - Fermentación láctica: Se da en células musculares y FERMENTACIÓN: eritrocitos. - Fermentación alcohólica: Se da en levaduras y algunas bacterias. Aerobia: Descarboxilación oxidativa ocurre en la matriz mitocondrial y forma Acetil Co A ¿Qué es fermentación? Se llama fermentación a un proceso de oxidación incompleta que no requiere de oxígeno para tener lugar y que arroja una sustancia orgánica como resultado que causa sensación de dolor. Es un proceso de tipo catabólico, es decir, de transformación de moléculas complejas a moléculas sencillas y generación de energía química en forma de ATP (adenosin trisfosfato) Los microorganismos obtienen ATP por fermentación. La fermentación sucede en el citosol al igual que la glucolisis. NOTE: En los seres humanos la fermentación se da en los musculos y en los eritrocitos porque a pesar que somos seres aerobios los músculos y los eritrocitos se vuelen anaerobios en condiciones de hipoxia (bajas concentraciones de oxígeno) al realizar mucho ejercicio. Fermentación Láctica: Produce ‘’lactato’’ Se da en células musculares y eritrocitos. Es un proceso que se da en el ser humano cuando este deja sin oxígeno a alguna parte del cuerpo, o sea, en hipoxia (bajas concentraciones de O2). Cuando el ser humano realiza ejercicio por un largo tiempo y se agota la energía y no puede realizar glucolisis y el cuerpo se encuentra con poco oxígeno se lleva a cabo la fermentación que secreta una sustancia que causa dolor muscular después de realizar ejercicio. Consiste en una oxidación parcial de la glucosa, llevada a cabo por bacterías lácticas o por las células musculares animales (cuando se quedan sin oxígeno para respirar). Este proceso genera ATP pero subproduce ácido láctico, lo cual produce al acumularse, la sensación dolorosa de fatiga muscular. NAHD+ Piruvato lactato Enzima: Lactato deshidrogenasa El lactato abandona la célula muscular cuando entra oxígeno a través de la respiración, el lactato viaja por el oxígeno reduciendo el dolor y devolviéndole a la célula muscular oxígeno con el reposo. - Cada piruvato (producto de la glucolisis) se convierte en ácido láctico - El ácido láctico difunde hacia la sangre y es transportado hacía el hígado. - Puede ser reversible. Eritrocitos: También forma fermentación cuando se queda con baja concentración en oxígeno y a los eritrocitos no deben faltarles el oxígeno. Fermentación alcohólica: (fermentación etílica) ‘’produce alcohol: etanol’’ También conocida como fermentación etílica, o del etanol. Es un proceso de tipo biológico en el cual se lleva a cabo una fermentación sin presencia de oxigeno (anaeróbico) porque se lleva a cabo sin presencia de oxígeno y la producen los microorganismos, el ser humano no realiza fermentación alcohólica. Este tipo de fermentación se debe a las actividades de ciertos microorganismos, los cuales se encargan de procesar azúcares como la glucosa y fructosa. (hidratos de carbono) dando como resultado un alcohol a modo de etanol y forma CO2 y ATP. El ATP, moléculas que son utilizadas por los propios microorganismos en sus metabolismos energéticos. El piruvato (ácido pirúvico) es descarboxilado produciendo acetaldehído luego es reducido a etanol mediante la enzima alcohol deshidrogenasa y genera NAD+. Numerosos hongos, bacterias, algas y algunos protozoos fermentan azúcares, transformándolos en etanol y CO2. A este proceso es al que se le conoce como fermentación alcohólica. En este tipo de fermentaciones, el piruvato es descarboxilado, convirtiéndose en acetaldehído, el cual a su vez es reducido a etanol a través de la enzima, alcohol deshidrogenasa, utilizando como dador de electrones al NADH. La glucosa, en ausencia de oxígeno, se transforma en dióxido de carbono y un alcohol, el etanol. Parte de la energía contenida en la glucosa se utiliza para sintetizar ATP, el que puede entonces ser usado por el organismo para cumplir sus diferentes funciones. H2O CO2 NADH+ NAD+ Piruvato Acetaldehído Etanol Enzima: Piruvato Enzima: Alcohol descarboxilasa deshidrogenasa Gluconeogénesis: ‘’es un tipo de ruta anabólica porque sintetiza’’ La glucosa llega a la sangre cuando consumimos carbohidratos, grasas etc. para proporcionar energía y que la célula pueda realizar las actividades especializadas de la célula. Cuando nos enfermamos se nos va el apetito y no entra glucosa a nuestro cuerpo, pero tiene función de formar glucosa cuando nuestra reserva se ha acabado a partir de compuestos ya existentes como el lactato y piruvato (productos de la fermentación y de la glucolisis). El glucógeno (se puede encontrar en el hígado o en músculos) es la reserva de azúcar y cuando esta se acaba se puede formar glucosa en nuestro cuerpo para mantener estabilidad. -El ser humano debe mantener la estabilidad de concentración de glucosa en la sangre. - La gluconeogénesis se da solamente cuando ya no hay glucosa en nuestro cuerpo a causa la enfermedad.  La glucosa se forma a partir de sustratos principales: Lactato, aminoácido, piruvato y glicerol.  El lactato y el piruvato después de una serie de transformaciones se convierte en glucosa.  La glucolisis se produce un 90& en el hígado y un 10% en el riñón no se da en el músculos (en el musculo se da la glucolisis y la fermentación)  Es lo contrario a glucolisis (a sus reacciones).  Tiene 6 enzimas básicas y 3 reacciones que no se dan en la glucolisis, reciben el nombre de baipás LAS 3 REACCIONES QUE TIENE GLUCONEOGENESIS Y NO GLUCOLISIS   Conversión del piruvato (producto de la glucolisis) en fosfoenolpiruvato (esta etapa tiene 2 reacciones)  Conversión de la fructosa-1-6-bifosfato en fructosa-6-fosfato Enzima: Fructosa-1,6-bifosfatasa.  Conversión de la glucosa-6-fosfato en glucosa Enzima: glucosa-6- fosfatasa. PRECUSORES IMPORTANTES:  El lactato que se incorpora a nivel de piruvato.  Algunos áminoacidos a nivel de oxalacetato.  Glicerol a nivel de Dihidroxiacetona-fosfato. Note: Las enzimas de la gluconeogénesis son citosolicas, excepto la piruvato carboxilasa (mitocondrial) y la glucosa-1,6-fosfatasa (RE) REACCIONES Primera Reacción PIRUVATO A FOSFOENOLPIRUVATO--------› comprende dos etapas. PRIMERA ETAPA: Piruvato+CO2+H2O+ATP---------› Oxalacetato+ADP+Pi+2H+ Enzima: Piruvato carboxilasa Es una reacción mitochondrial SEGUNDA ETAPA: Oxalacetato+GTP Fosfoenolpiruvato+CO2+GDP Enzima: Fosfoenolpiruvato carboxiquinasa El oxalacetato debe salir de la mitocondria al citosol para que se de la gluconeogénesis.  Reacción global del primer paso diferente de la gluconeogénesis: Oxalacetato+ATP+GTP+H2O---------›Fosfoenolpiruvato+ADP+GDP+Pi+H+ Para que el oxalacetato logre salir de la mitocondria al citosol utiliza el ‘’malato’’ Oxalacetato+NADH+H-----›Malato+NAD Enzima: Malato deshidrogenasa Segunda Reacción Fructosa-1,6-bifosfato--------› Fructosa-6-fosfato Enzima: Fructosa-1,6-bifosfatasa. Tercera Reacción: Glucosa-6-fosfato+H2O --------›Glucosa+Pi Enzima: Glucosa-6-fosfatasa. REGULACIÓN ENZIMATICA DE GLUCOLISIS Y GLUCONEOGENESIS: Regulación enzimática de la Glucolisis/Gluconeogénesis  Regulación del glucolisis: Desde un punto de vista global podemos decir que la glucólisis se inhibe cuando hay mucho ATP. Los puntos clave en la regulación de la glucólisis son las tres enzimas que catalizan pasos irreversibles: la hexoquinasa, la fosfofructokinasa y la piruvato kinasa.  Regulación del sustrato: La membrana plasmática de las células es impermeable a la glucosa. Para llevarla dentro de ella utiliza transportadores especiales llamados GLUT, de los cuales hay diferentes tipos y algunos especializados para cada célula.  La hexoquinasa es un punto de regulación poco importante, ya que se inhibe cuando hay mucho G-6P en músculo. Es un punto poco importante ya que el G-6P se utiliza para otras vías.  La fosfofructoquinasa-1 es la enzima principal de la regulación de la glucólisis, actúa como una llave de agua, si está activa cataliza muchas reacciones y se obtiene más Fructosa 1,6 bisfosfato, 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. Esta enzima es controlada por regulación alostérica mediante: Por un lado se activa gracias a niveles energéticos elevados de ADP y AMP, inhibiéndose en abundancia de ATP y citrato, y por otro se activa en presencia de un regulador generado por la PFK2 que es la Fructosa-2,6-Bisfosfato (F-2,6-  BP), que no es un metabolito ni de la glucolisis ni de la gluconeogénesis, sino un regulador de ambas vías que refleja el nivel de glucagón en sangre.  ATP: inhibe esta enzima pues si hay una alta concentración de ATP entonces la célula no necesita generar más.  Citrato: Si la concentración de citrato es alta el Ciclo de Krebs va más despacio de lo que el sustrato (acetil-CoA) llega para degradarse, y la concentración de glucosa será más alta. En el Ciclo de Krebs se produce mucho NADH y FADH2, para que funcionen se han de reoxidar en la cadena de transporte electrónico creando gradiente de protones, si el gradiente no se gasta las coenzimas no se reoxidan y el Ciclo de Krebs se para.  AMP, ADP: la alta concentración de estas moléculas implica que hay una carencia de ATP, por lo que es necesario realizar glucólisis, para generar piruvato y energía.  La piruvatoquinasa se regula distintamente según el tejido en el que trabaje, pero en hígado se inhibe en presencia de ATP y Acetil Coenzima- A (Acetil-CoA), y se activa gracias de nuevo ante la F-1,6-BP y la concentración de fosfoenolpiruvato.  Gluconeogénesis y glicolisis están coordinadas: una de las vías está relativamente inactiva y la otra funciona a velocidad elevada  Razón: ambas rutas son altamente exergónicas y podrían estar funcionando al mismo tiempo, con un resultado final de consumo de 2 ATP y 2 GTP por cada ciclo de reacción.  Sistema de control: las CANTIDADES Y ACTIVIDADES de los enzimas característicos de cada ruta están controlados de tal manera que no pueden ser ambas rutas activas simultáneamente:  -Velocidad de la glucolisis: controlada por concentración de glucosa  -Velocidad de la gluconeogénesis: controlada por concentración de lactato y  otros precursores   Las cantidades de los enzimas clave de glicolisis y gluconeogénesis también están reguladas: control de su expresión génica INSULINA: aumenta después de la ingesta de alimentos Estimula expresión de : FOSFOFRUCTOQUINASA PIRUVATO QUINASA ENZIMA BIFUNCIONAL PFK-2/ FBPasa-2 GLUCAGON: aumenta en ayuno  Inhibe expresión de:  FOSFOFRUCTOQUINASA PIRUVATO QUINASA,  ENZIMA BIFUNCIONAL PFK-2/ FBPasa-2 Estimula expresión de: FOSFOENOLPIRUVATO CARBOXIQUINASA FRUCTOSA-1,6- BIFOSFATASA  Este control sobre la expresión génica es mucho mas lento (horas/días) que el control alostérico (segundos/minutos) MITOCONDRIA La mitocondria: Son organelos celulares que se encuentran prácticamente en todas las células eucariotas. La función de la mitocondria: Esta encargada de suministrar, energía necesaria para actividad celular y actúan como centrales energéticas de la célula y sintetizan ATP por medio del ciclo de Krebs y la cadena transportadora de electrones 1. Partes de la membrana plasmática  Membrana externa: esta es permeable a iones metabolito(piruvato)s y muchos polipéptidos, forman poros llamado así gracias a la proteína porinas. También tiene otras estructuras que permiten el ingreso de solutos o moleculas al interior de la mitocondria estructuras llamadas: canales aniónicos dependientes de voltaje  Membrana interna: esta presenta pliegues hacía el interior llamadas:  crestas mitocondriales: estas contienen 3 proteínas -las proteínas que transportan electrones hasta el oxígeno molecular -Un complejo enzimático, la ATP-sintetasa que cataliza la síntesis de ATP y -proteínas transportadoras que permiten el paso de iones y moleculas a través de la membrana interna.  Matriz mitocondrial: es importante en la producción de ATP Espacio entre la membrana externa e interna: Es llamado espacio intermembrana Las invaginaciones de la membrana interna: Reciben el nombre de crestas mitocondriales Espacio central o espacio que queda de las invaginaciones: Se denomina matriz mitocondrial Función del piruvato en una vía de fermentación aeróbica El piruvato pasa a ser acetil coenzima-A y luego pasa al ciclo de Krebs, significa que el piruvato está en el citosol ¿un piruvato del citosol puede pasar por la membrana externa? Si ya que su función es ser permeable y llega hasta la matriz mitocondrial ¿en que se transforma el piruvato en la matriz mitocondrial? En Acetil-coA Hipoxia: Cuando el musculo se cae en baja concentración de oxigeno cuando se hace exceso de ejercicio Al final de la cadena de electrones: Los electrones reciben oxígeno que tiene la mitocondria. 2. El l complejo enzimático de la membrana interna de la mitocondria (enzima que permite formar al ATP) es llamado: ATP-sintasa (enzima que sintetiza, que forma al ATP a nivel de la mitocondria) En todas las crestas mitocondriales se encuentra la ATP-sintasa. Complejos de la ATP-sintasa: Complejo f0= tallo que debe estar incrustado con la membrana interna de la mitocondria Complejo f1 y f0 juntos = son lo que forman a la enzima que sintetiza ATP la enzima ATP-sintasa La fosforilación oxidativa: Es la síntesis de ATP a partir de la enzima ATP-sintasa (enzima que favorece la formación de ATP) La membrana interna también tiene proteinas transportadoras donde el piruvato se transporta a través de la membrana interna y llega a la matriz mitocondrial y ahí se transforma en acetil-coA (aca inicia ciclo de Krebs) Dentro de la matriz mitocondrial se encuentra: ADN CIRCULAR: propio de la mitocondria, que tiene la info. de las rutas metabólicas que se van a realizar la mitocondria. RIBOSOMA LIBRES: sirve para sintetizar o formar proteína tipo enzimas. El ciclo de Krebs esta registrada en el ADN circular que tiene la mitocondria. ¿En dónde se forman las enzimas del ciclo de Krebs?. En los ribosomas libres de la matriz mitocondrial Las moléculas bioenergéticas: Son las que guardan o almacenan la energía de los seres vivos ¿Como se llaman la molécula que guardan la energía de las células? Es una coenzima llamada NADH NAD= función principal es el intercambio de hidrógenos La deshidrogenación: Es la pérdida de átomos de hidrógeno por parte de una molécula orgánica ¿Cuál es la forma reducida de NAD? Es FAD𝐻2 ¿Al final de todos los procesos cuantos ATP forma la respiración aerobia? 36 38 moleculas de ATP Dinucleótido de adenina flavina:  Es una coenzima donde se guarda la energía de los ácidos tricarboxilicos o ciclo de Krebs. Ciclo de Krebs  Ruta metabólica (ciclo) anfibólica, participa en procesos catabólicos como anabólicos.  Se catabolizan todos los combustibles metabólicos (hidratos de carbono, lípidos y proteínas) en organismos y tejidos aerobios.  Ocurre en las mitocondrias de las células eucariotas y en el citoplasma de las células procariotas. Funciones.  Produce la mayor parte del dióxido de carbono en los tejidos animales.  Mayor fuente de coenzimas que impulsan la producción de ATP en la cadena respiratoria.  Dirige el exceso de energía hacia la biosíntesis de ácidos grasos, por lo cual permite el almacenamiento energético.  En el proceso se generan dos moléculas de CO2, 3 moléculas de NADH, 1 molécula de GTP y 1 de FADH2 por cada acetil que entra en el ciclo. Citrato sintasa (De oxalacetato a citrato) Irreverisble Sustrato: Acetil-CoA Producto: citrato Reacción: exergónica Enzima: citrato sintasa Metabolito: oxalacetato  El uso de agua es lo que libera la reacción del uso de energía.  El grupo metílico del acetilo reacciona con el carbonilo del oxalacetato.  Como consecuencia de la unión entre las dos moléculas, el grupo tioéster (CoA) se hidroliza, formando así la molécula de citrato. Aconitasa (De citrato a isocitrato) Reversible Sustrato: citrato Producto: isocitrato Enzima: aconitasa Metabolito: cis-aconitato  La aconitasa cataliza la isomerización (mismos átomos, diferente acomodo) del citrato a isocitrato vía la síntesis del metabolito.  Consiste la hidratacion y deshidratacion sucesiva para el intercambio de H con un OH.  El cis-aconatido se mantiene secuestrado, evitando el uso de energía del aconitato citrasa. Isocitrato deshidrogenasa (De isocitrato a α-cetoglutarato) Irreversible Sustrato:isocitrato Producto:α-cetoglutarato Reacción:oxidacción Coenzima: NAD+ Enzima: Isocitrato deshidrogenasa Metabolito inter: oxalsuccinato Cofactor: Mn+  La enzima cataliza la oxidación del isocitrato a oxalsuccinato, lo que genera una molécula de NADH (dinucleótido de nicotinamida y adenina; coenzima) a partir de NAD+.  El metabolito en el sitio activo pierde un CO2, generando α-cetoglutarato α-cetoglutarato deshidrogenasa (De α-cetoglutarato a Succinil-CoA) Irreversible Sustrato: α-cetoglutarato Producto: Succinil-CoA Enzima: α-cetoglutarato deshidrogenasa Coenzimas: NAD+, CoA-SH  El alfa-cetoglutarato reacciona con la alfa-cetoglutarato deshidrogenasa, se utiliza el NAD+ como transportador de electrones y CoA-SH como transportador de succinilo; Se escinde ademas un CO2, (el segundo en Krebs) terminando con esta reacción. Succinil-CoA sintetasa (De Succinil-CoA a succinato) Reversible Sustrato:Succinil-CoA Producto:succinato Enzima: Succinil-CoA sintetasa (por utilizar moleculas de ADP/ATP) Molecula de energia: ADP o GDP   El succinil-CoA es un tioéster de alta energía.  Esta reacción utiliza este enlace de alta energía para promover la formación de un enlace fosfanhídrido de GTP o ATP  El proceso final es la liberación de succinato, reacción catalizada por succinil-CoA sintetasa. Succinato deshidrogenasa (De succinato a fumarato) Reversible Sustrato: succinato Producto: fumarato Enzima: succinato deshidrogenasa Coenzima: FAD+  Oxidación catalizada por la succinato deshidrogenasa.  El aceptor de hidrógeno es FAD, debido al cambio de energía libre que es insuficiente para que el NAD interactúe. Fumarasa (De fumarato a L-malato) Reversible Sustrato: fumarato Producto:L-malato Enzima:fumarasa  La fumarasa cataliza la conversión de fumarato a L-Malato (hidratación reversible). Malato deshidrogenasa (De L-malato a oxalacetato) Reversible Sustrato:L-malato Producto:oxalacetato Enzima:Malato deshidrogenasa Metabolito: cis-aconitato Reacción:exergónica  Consiste en la oxidación del L-malato a oxalacetato. La reacción, catalizada por la malato deshidrogenasa, utiliza otra molécula de NAD+ como aceptor de hidrógeno, produciendo NADH. Carácter anfibólico. Algunos procariontes usan esta ruta como fuente de precursores biosintéticos. Se valen de reacciones que integran el Ciclo de Krebs, pero carecen de una α-cetoglutarato deshidrogenasa, ocupan el α-cetoglutarato como precursor de aminoácidos o grupos prostéticos.  Regulación del Ciclo de Krebs Transportadores de electrones Complejos en el transporte de electrones REGULACION DE CICLO DE KREBS: - Debe satisfacer con precisión las necesidades energéticas de las células ya que es la vía final para la degradación de las moléculas energéticas. - Es una fuente muy importante de precursores de gran cantidad de biomoléculas. DOS NIVELES: - Disponibilidad del sustrato. - Modulación de enzimas claves. DISPONIBILIDAD DEL SUSTRATO: - El aumento de la concentración de Acetil-CoA y oxalacetato, estimula la síntesis del citrato, y por consiguiente, el Ciclo de Krebs. MODULACION DE ENZIMAS CLAVES: - Las enzimas que catalizan los pasos irreversibles están reguladas por efectores alostéricos. - Citrato sintasa y la a-cetoglutarato deshidrogenasa se inhiben por succinil-CoA y NADH + H+. - Isocitrato deshidrogenasa se inhibe principalmente por ATP y NADH + H+. GRUPOS TRANSPORTADORES DE ELECTRONES DE LA CADENA: Ubiquinona (coenzima Q) (Q) Flavoproteinas (Flavina Mononucleótido (FMN)) Citocromos (Grupos hemo de los citocromos: b,c,c1,a,a3) Citocromos que contienen cobre (a, a3) Ferrosulfoproteinas (Centros Fe-S) UBIQUINONA: - Derivado quinona con larga cadena isoprenoide. - Puede presentar 3 estados de oxidación:  Ubiquinona (Q)  Semiquinona (QH)  Ubiquinol (QH2) FLAVINA MONONUCLEOTIDA: - Al igual que la ubiquinona, sus reacciones de transferencia de electrones están acopladas a la unión o liberación de protones. - El aceptor de los electrones es el anillo de isoaloxazina, que es idéntico al del FAD. CENTROS FE-S: - Fe está presente no en forma de hemo (como en los citocromos) sino en asociación con átomos de azufre inorgánico o con átomos de azufre de residuos de Cys de la proteína transportadora, o con los dos al mismo tiempo. Se pueden presentar en tres tipos:  Proteína   2Fe-2S  4Fe-4S - Centro de Rieske: complejo [2Fe-2S] donde los S son de His en lugar de Cys. - El Fe de estos complejos alterna entre los estados oxidado Fe3+ y reducido Fe2+ - Suelen intervenir en reacciones redox sin aceptar o liberar protones. GRUPO HEMO: - Presentes en los citocromos. Los fuertes colores característicos de los citocromos se deben a la presencia del grupo prostético hemo. - Los citocromos que intervienen en la cadena de transporte electrónico se designan a, b, y c y se distinguen por sus diferentes espectros de absorción. (cerca de 600 nm para tipo a,, cerca de 560 nm en los del tipo b y cerca de 559 nm en los del tipo c). Para distinguir entre citocromos de un tipo estrechamente relacionados, se utiliza en su nombre la longitud de onda de absorción máxima (citocromo b562 ) - Los grupos hemo de los citocromo a y b: unidos fuertemente de manera no covalente, a sus proteínas respectivas; - Los grupos hemo de los citocromos c están unidos de forma covalente a traves de residuos de Cys. - Su átomo de hierro oscila entre Fe3+ y Fe2+. - Diferentes citocromos tienen diferentes potenciales redox (diferente entorno para cada grupo hemo): intervienen en diferentes pasos en la cadena de transporte de electrones. COMPLEJOS RESPIRATORIOS DE LA CADENA TRANSPORTE DE ELCTRONES: - Complejo I: NADH-coenzima Q oxidorreductasa (NADH Deshidrogenasa) - Complejo II: Succinato-coenzima Q oxidorreductasa (succinato Deshidrogenasa) - Complejo III: coenzima Q citocromo c oxidorreductasa (Complejo Citocromo b-c1). - Complejo IV: citocromo c oxidasa. LA CADENA DE TRANSPORTE ELECTRONICO MITOCONDRIAL: NADH CoQ oxidorreductasa Complejo I Succinato Q reductasa Complejo II (UNICO COMPEJO QUE NO BOMBEA H+) Q citocromo c oxidorreductasa Complejo III Citocromo c oxidasa Complejo IV - Complejo I: NADH-Q oxidorreductasa - (NADH deshidrogenasa) Estructura en forma de L: - Punto de entrada de los electrones del NADH - Enzima enorme (880 Kd). 34 cadenas polipeptidicas, codificadas tanto por genoma mitocondrial como genoma nuclear - Brazo anclado en la membrana interna - Brazo vertical en la matriz mitocondrial Complejo II: Succinato-Q reductasa: - Complejo proteico más pequeño que el Complejo I: dos tipos de grupos prostéticos y al menos cuatro proteínas diferentes. Incluyendo: - 2 proteinas Fe-S - Succinato deshidrogenasa (ciclo del ácido citrico). Posee FAD unido covalentemente Succinato FAD Complejos FeS Q libre (difunde) - No se produce transporte de H+ - De manera análoga, Glicerol fosfato deshidrogenasa y Acil CoA deshidrogenasa de ácidos grasos transfieren sus electrones de alta energia del FADH2 a Q para formar QH2 Complejo III: Q-citocromo c oxidorreductasa mecanismo: CICLO-Q - Segunda bomba de H+ de la cadena de transporte. - Dimero donde cada monómero esta formado por 11 subunidades. - En su estructura podemos encontrar: 2 citocromos - citocromo b: contiene 2 grupos hemo tipo b - bL (baja afinidad) bH (alta afinidad) - citocromo c1: - proteina con centro de Rieske 2Fe-2S Dos sitios de unión dististos para la union de Ubiquinona: Qo Y Qi (más cerca del interior de la matriz) Complejo IV: citocromo c oxidasa - Etapa final de la cadena de transporte electronico:. - En la estructura de la citocromo c oxidasa bovina: 11 subunidades: 3 codificadas por genoma mitocondrial (I,II,III) - 2 grupos hemo de tipo a: hemo a hemo a3 - con propiedades redox distintas (diferente entorno) 2 centros de cobre: CuA / CuA - dos iones cobre conectados mediante dos residuos de Cys CuB - Cu coordinado por 3 residuos de His - CuA / CuA aceptor de los electrones del citocromo c reducido - hemo a: aceptor de los electrones de CuA / CuA - Hemo a3/ CuB: forman parte del centro activo donde O2 se reduce a H2O. COMPLEJOS RESPIRATORIOS: Es un conjunto de proteínas transportadoras de electrones situado en la membrana interna de la mitocondria, capaces de generar un gradiente electroquímico de protones para la síntesis de ATP. se libera una gran cantidad de energía cuando estas coenzimas reducidas son reoxidadas por la transferencia de sus electrones al oxígeno molecular. A ella llegan las moléculas reducidas (CADH+H +, FADH2, etc) producidas en otras rutas metabólicas. La cadena transportadora de electrones es un conjunto de complejos enzimáticos embebidos en la membrana mitocondrial donde se reoxidan NADH y FADH 2 generándose un gradiente de protones. ATP sintasa aprovecha la energía del gradiente de protones para producir ATP.  El sistema de transporte de electrones conduce los electrones desde las coenzimas reducidas al oxígeno Evidentemente, buena parte de la energía liberada por el catabolismo oxidativo de los carbohidratos, grasa o proteínas se almacena en las coenzimas reducidas de elevada energía que se producen en este proceso. Es más, estos procesos oxidativos pueden continuar únicamente si hay moléculas de coenzimas oxidadas disponibles como aceptores de electrones. Esto, a su vez, depende de la reoxidación continua de coenzimas reducidas mediante la transferencia de electrones a un aceptor terminal de electrones -02, en el caso de la respiración aerobia. El transporte de electrones y la oxidación de las coenzimas. El transporte de electrones implica la oxidación altamente exergónica del NADH y de FADH2 con el oxígeno como aceptor terminal de electrones. El transporte de electrones, por lo tanto, no sólo conlleva la reoxidación de las coenzimas y el consumo de oxígeno, sino también la liberación de agua, que es la forma reducida del oxígeno y uno de los dos productos finales del metabolismo energético aerobio. El sistema de transporte de electrones consiste en cinco tipos diferentes de