3º Parcial De Fisico-Quimica Aplicada PDF

3º Parcial de Físico-Química aplicada LÍPIDOS Tienen en común: que son solubles en solventes orgánicos y no polares (por ejemplo, alcohol, éter) y son insolubles en solventes inorgánicos y polares (agua). Clasificación Lípidos complejos: o Ter...

3º Parcial de Físico-Química aplicada LÍPIDOS Tienen en común: que son solubles en solventes orgánicos y no polares (por ejemplo, alcohol, éter) y son insolubles en solventes inorgánicos y polares (agua). Clasificación Lípidos complejos: o Terpenos o Fosfolípidos o Prostaglandinas Lípidos simples: o Esfingolípidos o Glicéridos: o Esteroides  Grasas  Esteroles  Aceites  Ácidos biliares o Ceras  Hormonas sexuales  Hormonas corticosteroides  Vitamina D Lípidos simples: son esteres de ácidos grasos con diversos alcoholes. - Estructura de ácidos grasos Poseen una cadena hidrocarbonada con un grupo carboxilo. Tienen distintas longitudes. - Pueden ser: Saturados: enlaces simples, formando grasas. Fuentes de origen animal. (- ico) Insaturados: enlaces dobles, formando aceites. Fuente de origen vegetal. (- eico) Los ácidos grasos con número par de átomos de carbono son los más importantes. Los animales y las personas sintetizan ácidos grasos saturados y monoinsaturados (con un solo doble enlace), pero no son capaces de sintetizar “ácidos grasos poliinsaturados”, es por eso por lo que, a estos últimos no los producimos y deben ser incorporados a través de la alimentación y se los denomina ESENCIALES. - Funciones biológicas: o Reserva energética o Estructural o Reguladora, hormonal o de comunicación celular o Transportadora o Térmica Glicerol: es un alcohol formado por tres grupos oxhidrilos (OH). Es el alcohol constituyente de grasas y aceites. Glicéridos: son ésteres que se forman a partir del glicerol y uno, dos o tres moléculas de ácidos grasos. Si el glicerol reacciona con UNA sola molécula de ácido graso, se forma un MONOGLICÉRIDO. se elimina una molécula de agua. Si el glicerol reacciona con DOS moléculas de ácido graso, se forma un DIGLICÉRIDO, se eliminan dos moléculas de agua. Si el glicerol reacciona con TRES moléculas de ácido graso, se forma un TRIGLICÉRIDO, se eliminan tres moléculas de agua. 1  - Los triglicéridos pueden ser: o Simples: formados por tres ácidos grasos iguales. o Mixtos: formado por tres ácidos grasos distintos. Si los ácidos grasos que forman el triglicérido son saturados, este se encontrará en estado sólido, a temperatura ambiente formando grasas. Si los ácidos grasos que forman el triglicérido son insaturados, este se encontrará en estado líquido, a temperatura ambiente formando aceites. Ceras: son ésteres formados por ácidos grasos y un alcohol distinto al glicerol, (posee un solo grupo OH). También se elimina una molécula de agua. Son insolubles, a T° ambiente son sólidos y duros, en animales se encuentra en plumas y piel y en vegetales recubre frutos, hojas y tallos. Lípidos complejos Fosfolípidos: éster formado por glicerol, dos moléculas de ácido graso y un grupo fosfato. Son moléculas anfipáticas (tiene un extremo polar, “cabeza” y otro apolar, “cola”). Cabeza afín al agua, cola repele el agua. Es constituyente de la membrana celular, formando la bicapa lipídica. La bicapa resulta una barrera entre el interior y el exterior de la célula. Esteroides: presentan todos un núcleo de esteroide, denominado cicloperhidrofenantreno. Esteroles: dentro de este grupo el más conocido es el colesterol (sustancia blanca cristalina e insoluble en agua), abunda en grasas de origen animal. Es un componente estructural de las membranas celulares animales y es transportado a través de lipoproteínas. Hay dos tipos: Lipoproteínas de baja densidad LDL: transportan alrededor del 75% del colesterol total a la sangra y lo conducen a las células del cuerpo para reparación de las membranas celulares y la síntesis de hormonas y sales biliares. Colesterol malo: concentración excesiva de colesterol, las LDL lo depositan en arterias y su alrededor. Lipoproteínas de alta densidad HDL: extraen el exceso de colesterol de las células corporales y lo transportan hacia el hígado para su eliminación. Colesterol bueno: impiden la acumulación de colesterol en la sangre. Ácidos biliares: se producen en el hígado a partir de la transformación del colesterol, dejando el núcleo intacto. Forman parte de la bilis. Se conjugan con aminoácidos y forman las sales biliares. Las sales tienen la función de emulsificar durante la digestión para facilitar su degradación. 2 Hormonas sexuales: progesterona, estrógenos en la mujer y testosterona, androsterona en el hombre (mayor estimulación para la producción de masa muscular y ósea). La función de estas hormonas en mantener los caracteres sexuales tanto femeninos como masculinos. Vitamina D (calciferol): ayuda a la absorción de calcio en los huesos. Se produce en presencia de la luz solar, en la piel, el hígado y los riñones. La mayor parte se excreta a través de la bilis. PROTEÍNAS Formadas por aminoácidos unidos a un enlace peptídico. Están formadas por los elementos carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno (también azufre y fósforo). Son polímeros (macromoléculas) formados por aminoácidos (20 en total) ordenados y definidos genéticamente (ARNm). Estructura general del aminoácido “R”: “grupo radical o también cadena lateral”: es la responsable de aportar la diferencia a cada aminoácido. Esta cadena lateral, puede contener grupos ácidos, básicos o neutros. Clasificación de aminoácidos Según la cadena lateral: o “Aminoácidos ácidos”: cuando la cadena lateral contiene ácidos carboxílicos y el PI es menor a 7. o “Aminoácidos básicos”: cuando la cadena lateral contiene grupos amino y el PI es mayor a 7. o “Aminoácidos neutros”: cuando la cadena no presenta ni grupos carboxílicos ni grupos amino y su PI es cercano a 7. Además, estos aminoácidos pueden ser “polares” o “no polares”. Según la obtención: o “Aminoácidos no esenciales”: pueden ser sintetizados por el organismo. o “Aminoácidos no esenciales”: deben incorporarse en la dieta. Por ejemplo, Por ejemplo, histidina, lisina, leucina, isoleucina, metionina, fenilalanina, treonina. Características de los aminoácidos Son sólidos, cristalinos, solubles en agua y poco solubles en solventes no polares. Su punto de fusión es elevado. Estas características son propias de los compuestos iónicos, y por lo tanto, se deduce que las moléculas de los aminoácidos tienen cargas eléctricas. Los aminoácidos son moléculas bipolares y presentan carácter ANFÓTERO (pueden comportarse como ácido o como base según el pH del medio). Si la cadena “R” no contiene ni grupos ácidos ni grupos básicos adicionales, en las soluciones acuosas de aminoácidos se encuentran en estado de equilibrio las tres formas iónicas: o Catión: el pH del medio es ácido, mayor concentración de H+ o Ión bipolar: especie con carga global cero. Punto isoeléctrico (PI) pH en que su concentración es máxima. 3  o Anión: pH del medio es alcalino, mayor concentración de OH+ Enlace peptídico: es la unión de dos aminoácidos por condensación del grupo amino de uno con el Carboxilo del otro. En este proceso se elimina una molécula de agua. Al unirse dos aminoácidos se forma un DIPÉPTIDO. La unión de varios aminoácidos da lugar a “polipéptidos”. Al superarse la unión de más de 50 a 100 aminoácidos, ya podemos considerarlo, “PROTEÍNAS”. Estructuras de las proteínas Primaria: secuencia lineal u ordenamiento de aminoácidos. Es específica de cada proteína. Determina su estructura tridimensional, función y relación con otras proteínas. Un leve cambio en ésta puede afectar su forma general y función. Por ejemplo, el caso de la hemoglobina. Secundaria: interacción regular de aminoácidos cercanos entre sí. Patrones repetitivos, establecidos por interacción entre grupos carbonilos y amino del esqueleto polipéptidico, mediante interacciones puente hidrógeno. Terciaria: conformación tridimensional debido a interacción de cadenas “R” de aminoácidos. o Globular: esféricas o semiesféricas poseen cierta movilidad y son solubles en agua. Son producto de la combinación de dos estructuras secundarias (helicoidal y hoja plegada). Este tipo de estructura se da en las enzimas. o Fibrosa: forman largas fibras y son insolubles en agua. Enteramente helicoidales (este tipo de estructura la tienen las proteínas del pelo). Cuaternaria: esta estructura la poseen proteínas de peso molecular elevado. Son varias cadenas polipeptídicas que interactúan entre sí o se ensamblan. Forman “subunidades”. Ejemplo, la hemoglobina (4). Propiedades de las proteínas Las proteínas simples (formadas exclusivamente por aminoácidos) son sustancias sólidas e incoloras. Las proteínas fibrosas son insolubles en agua, mientras que la mayoría de las globulares si se disuelven. Son, en general, insolubles en solventes orgánicos. 4  Las proteínas no forman soluciones verdaderas sino dispersiones coloidales, en razón de que son macromoléculas. Las proteínas, al estar constituidas por aminoácidos, presentan un determinado punto isoeléctrico, que es el valor de pH en el que se comportan como iones bipolares y no manifiestan carga eléctrica. En la mayoría de las proteínas el punto isoeléctrico es inferior a 7. Cuando una proteína se encuentra en un líquido cuyo pH es igual a su punto isoeléctrico, presenta el mínimo de solubilidad y, por lo tanto, precipita o flocula en dicho líquido. Funciones de las proteínas Estructurales: colágeno, miosina. Contráctiles: miosina, lactina (globular) De defensa: anticuerpos (inmunoglobulinas) Reguladoras: hormonas, proteínas (insulina, glucagón) De transporte: hemoglobina , albúmina (transporta fármacos) Enzimática: catalizar reacciones (hidrolasas (se encargan de romper los enlaces por hidrólisis). Desnaturalización de proteínas Cuando una proteína pierde su conformación tridimensional o nativa. Es decir, se rompe su estructura secundaria, terciaria y cuaternaria. No involucra ruptura de enlaces peptídicos, es decir la estructura primaria queda intacta. En general es un proceso irreversible. La proteína pierde su función. Ej: huevo (clara) ovoalbúmina, leche cortada, planchar el pelo. Causantes (agentes químicos y físicos) Ácidos y bases: modifican el pH (dando lugar a protonación y desprotonación. Muchas veces la proteína se vuelve insoluble y precipita. Solventes orgánicos: polares, como metanol. Sales: competencia entre iones salinos y grupos cargados de proteínas en el agua (interactúan). Temperatura: aumenta energía cinética y se pierde estabilidad. Agitación mecánica: se rompen mecánicamente. Enzimas Son proteínas que actúan como catalizadores biológicos específicos, que no solo aceleran reacciones químicas del organismo, sino que también, ayudan a que estas sean llevadas a cabo. Regulan procesos metabólicos (reacciones acopladas). Sustancia que tiene la capacidad de catalizar reacciones químicas, es una proteína globular, no modifica su estructura al finalizar la reacción, acelera una reacción química, necesita energía de activación. Catalizador: sustancia que acelera el ritmo de una reacción química. Son específicas (existe una encima para cada reacción). La sustancia sobre la cual actúa, se denomina “sustrato” (molécula sobre la cual actúa la enzima), el cual se une a la enzima por medio de “sitios activos”. Formando el “complejo enzima – sustrato” 5 Modo de acción, complejo enzima – sustrato: el sustrato se une a la enzima en un sitio específico llamado sitio activo. La enzima y el sustrato forman un complejo que permite la reacción química. La enzima facilita la reacción química, reduciendo la energía de activación necesaria. El producto se forma y se libera de la enzima. La enzima se regenera y está lista para catalizar otra reacción. Modulación alostérica: Muchas enzimas poseen sitios alostéricos en donde se unen moléculas distintas del sustrato, llamadas “efectores”, estos se unen por uniones débiles y lo que hacen es modificar la conformación espacial de la enzima. Esto repercute en la afinidad del sustrato por la enzima. Es un mecanismo regulador que permite la “activación” o “inactivación” de enzimas. - Efector positivo: aumenta afinidad. - Efector negativo: disminuye afinidad Holoenzimas: son enzimas que además de una parte proteica requieren componente no proteico para funcionar. La parte proteica se denomina APOENZIMA (sola carece de actividad catalítica, es inactiva). Los componentes no proteicos (activadores). Pueden ser: o Cofactores (de origen inorgánico), los “Oligoelementos” (metales como Fe+2, Cu+2, K+1). o Grupos prostéticos (de origen orgánico), que presentan uniones covalentes y de forma permanente. o Coenzimas (de origen orgánico), que presenta interacciones débiles, son temporales. Éstas no son específicas, es decir, que pueden unirse a distintas apoenzimas. Forman parte de este grupo las VITAMINAS (la mayoría no pueden ser sintetizadas por el organismo). Inhibidores: al unirse a la enzima la inactivan o Competitivo: estructura similar al sustrato que compite con el sustrato para unirse al sitio activo de la enzima. o No competitivo: el inhibidor se une a una enzima en un sitio diferente al sitio activo, ocasionando que el sitio activo sufra una distorsión. Mayor cantidad de sustrato, mayor es la velocidad de reacción. Mayor cantidad de sustrato que de enzima no produciría un cambio significativo. Los cambios de pH pueden afectar la unión entre el sustrato y la enzima, ocasionando ruptura de enlaces y un cambio en la forma de la enzima, finalmente la enzima se desnaturaliza. La velocidad de reacción es la cantidad de producto formado en una unidad de tiempo. La energía de activación es la mínima energía que se necesita para iniciar una reacción química. Las enzimas hacen que se lleven más rápido las reacciones porque disminuyen la energía de activación, son catalizadores. Un aumento de la Tº aumenta la velocidad de las moléculas tanto de la enzimas como de las moléculas del sustrato. DIGESTIÓN DE GLÚCIDOS La digestión de glúcidos comienza en la boca. La enzima que actúa es la amilasa salival y lo hace sobre la amilopectina, la amilosa y el glucógeno; y se obtiene maltosas, maltotriosas y dextrinas. Lleva a cabo su función a un pH entre 6,8 y 7,2 (amilasa salival). El pH ácido del estómago (no hay digestión de glúcidos) destruye la amilasa salival y hace cesar su actividad. La mayor parte de la digestión de glúcidos se lleva a cabo en el intestino delgado (duodeno) con una enzima llamada amilasa pancreática. 6  La amilasa pancreática no tiene efecto sobre la celulosa, un producto vegetal indigerible al que habitualmente nos referimos como fibra. Las fibras retienen agua para ayudar a mantener la motilidad del intestino, además, retienen sales biliares y colesterol, colaborando en su eliminación. Las enzimas que se encuentran en el ribete en cepillo del intestino delgado son la sacarasa cuyo sustrato es la sacarosa y su producto la glucosa y fructosa, la lactasa cuyo sustrato es la lactosa y su producto es glucosa y galactosa; y la maltasa cuyo sustrato es la maltosa y su producto es la glucosa; y αdextrinasa actúa sobre las dextrina y su producto son moléculas de glucosa. El intestino solo puede disolver monosacáridos. La amilasa y la lipasa degradan rompiendo los enlaces con moléculas de agua, son hidrolasas. DIGESTIÓN DE LÍPIDOS Se produce en el duodeno (intestino delgado) donde se mezclan secreciones pancreáticas que contienen bicarbonato, agua (que aumentan el pH) y lipasa pancreática (actúa en pH óptimo de entre 7 y 9), que degrada los triglicéridos en glicerol, ácidos grasos libres y monoglicéridos. La mayoría de los lípidos de la dieta son triglicéridos, constituidos por una molécula de glicerol unida a 3 moléculas de ácidos grasos. Las enzimas que degradan triglicéridos y fosfolípidos se denominan lipasas. Hay 3 tipos de lipasas que pueden participar en la digestión de los lípidos: la lipasa lingual, la lipasa gástrica y la lipasa pancreática. Antes de que un triglicérido se digiera en el intestino delgado, debe experimentar primero la emulsificación, proceso mediante el cual un glóbulo lipídico grande se fracciona en muchos glóbulos lipídicos pequeños. Se necesita aparte del jugo pancreático la bilis. La bilis se secreta en el duodeno. La bilis contiene agua, sales biliares, colesterol, lecitina, pigmentos biliares y varios iones. Las sales biliares son anfipáticas, lo que significa que cada sal biliar tiene una región hidrófoba (no polar) que se une a la grasa y una región hidrófila (polar) que se une al agua. (Agente emulsificante) La naturaleza anfipática de las sales biliares les permite emulsionar un glóbulo lipídico grande. Así, el glóbulo lipídico grande se divide en muchos glóbulos lipídicos pequeños. Estos glóbulos lipídicos pequeños, formados en el proceso de emulsificación, representan una enorme superficie que le permite a la lipasa pancreática realizar su función con mayor eficacia. Una vez absorbidos los ácidos grasos y monoglicéridos se recombinan para formar triglicéridos, que se agregan como glóbulos, junto con los fosfolípidos y el colesterol, y se revisten las proteínas, formando los quilomicrones. Como son muy grandes y voluminosos, los quilomicrones no pueden entrar en los capilares sanguíneos, ingresan en los vasos quilíferos, que tienen poros más grandes. Desde los quilíferos, los quilomicrones se desplazan por los vasos linfáticos hasta el conducto torácico y entran en la sangre a través de la vena subclavia izquierda. Esta tarea es llevada a cabo por una enzima adherida a la superficie apical de las células endoteliales capilares, la lipoproteinlipasa, que degrada los triglicéridos de los quilomicrones y otras lipoproteínas en ácidos grasos y glicerol. Los ácidos grasos se difunden hacia los hepatocitos y las células adiposas y se combinan con el glicerol durante la resíntesis de los triglicéridos. El jugo pancreático contiene bicarbonato, agua, sales y enzimas y su función es degradar triglicéridos y todos los nutrientes en moléculas más pequeñas, ayuda a neutralizar el pH para que sea el óptimo y ayuda a mantener el equilibrio de electrolitos en el cuerpo. 7  El jugo intestinal contiene agua y moco, y enzimas. Las enzimas que actúan en el duodeno se encuentran a un pH de entre 7 y 9 (alcalino). La lipasa lingual se segrega en la boca pero actúa recién en el estómago con la lipasa gástrica. Los hepatocitos secretan bilis. La bilis tiene un PH de 7,6 a 8,6 y contiene agua, sales biliares, colesterol, lecitina, pigmentos biliares y varios iones. El principal pigmento es la bilirrubina, obtenida de la fagocitosis de los eritrocitos viejos, que libera hierro, globina y bilirrubina (derivada del grupo hemo) Este pigmento se degrada es el intestino produciendo estercobilina que es la responsable de darle color a las heces. Las sales biliares cumplen la función de emulsificar las grasas, es decir, degradar grandes glóbulos lipídicos en una dispersión de glóbulos más peque ños, esto significa mayor superficie de contacto para la lipasa pancreática. Transporte de lípidos Los lípidos se transportan a través de lipoproteínas. Las lipoproteínas son vehículos de transporte (movilizan y recogen lípidos), partículas esféricas cubiertas por una capa externa de proteína rodeando a un núcleo de triglicéridos y otros lípidos como el colesterol. Se clasifican y se nombran según su densidad, que varía en función de la cantidad de lípidos (baja) y proteína (alta). Quilomicrones: son grandes masas esféricas constituidas por 85% de triglicéridos, 7% de fosfolípidos, 7% de colesterol y 2% de proteínas; que se forman en la mucosa de las células del intestino delgado. Transportan lípidos desde los vasos linfáticos de vellosidades intestinales a través de la linfa hacia la sangre. (de la alimentación, triglicéridos exógenos) VLDL: son lipoproteínas de muy baja densidad que contienen 50% de triglicéridos, 20% de colesterol, 20% de fosfolípidos y 10% de proteínas. Su función es transportar triglicéridos sintetizados en los hepatocitos para su almacenamiento en los adipocitos. (del hígado, triglicéridos endógenos) cuando liberan triglicéridos en la célula adiposa se convierte en LDL. LDL: son lipoproteínas de baja densidad que contiene 50% de colesterol, 5% de triglicéridos, 20% de fosfolípidos y 25% de proteínas. Su función es transportar cerca del 75% del colesterol y transferirlo a las células para su uso en la reparación de membranas y síntesis de hormonas. HDL: son lipoproteínas de alta densidad que contienen de 40 a 45% de proteínas, 5 a 10% de triglicéridos, 20% de colesterol y 30% de fosfolípidos. Su función es eliminar el exceso de colesterol de las células y la sangre y transportarlo hacia el hígado para su eliminación. DIGESTIÓN DE PROTEÍNAS Las proteínas alimenticias sufren primero una digestión química o mecánica a través de los procedimientos de preparación y cocción de los alimentos. En la boca, a través de la masticación, solo existe digestión de tipo mecánica. Las partículas de los alimentos se mezclan con las secreciones salivales formando el bolo alimenticio, que pasa al estómago, donde comienza la digestión química a través de dos componentes de las secreciones gástricas: la pepsina y el ácido clorhídrico. La pepsina es secretada en forma inactiva como pepsinógeno por las células principales y mucosas del cuello de las glándulas gástricas, tiene un pH óptimo de 1,6 a 3,2 y su acción termina cuando el contenido gástrico se mezcla con el jugo pancreático alcalino en el duodeno y en el yeyuno. El ácido clorhídrico es secretado por las células parietales gástricas y cumple dos funciones: hidroliza y desnaturaliza las fibras colagenasas y convierte el pepsinógeno en pepsina activa. En el intestino intervienen en la digestión enzimas pancreáticas e intestinales. Las enzimas del jugo pancreático (tripsina, quimotripsina, carboxipeptidasa y elastasa) continúan la degradación de las proteínas en péptidos. 8  La tripsina, la quimotripsina y la elastasa rompen la cadena peptídica entre un aminoácido y el siguiente; la carboxipeptidasa separa el aminoácido en el extremo carboxilo del péptido. La digestión proteica se completa por la acción de dos peptidasas del ribete en cepillo: la aminopeptidasa y la dipeptidasa. La aminopeptidasa actúa sobre el aminoácido en el extremo amino del péptido. La dipeptidasa actúa sobre los dipéptidos (dos aminoácidos unidos por un enlace peptídico) y los convierte en aminoácidos simples. Unión de aminoácidos actúa sobre proteínas péptido (unión de aminoácidos) del estómago al Intestino Liberar aminoácidos Como se segrega la pepsina (inactiva pepsinógeno) Se activa con el ácido clorhídrico Los orígenes del colesterol en el cuerpo provienen de dos fuentes principales: Orígenes exógenos (externos): en la dieta, se encuentra en alimentos de origen animal. Orígenes endógenos (internos): síntesis hepática, el hígado produce aproximadamente 80% del colesterol corporal total. Síntesis intestinal, en el intestino delgado. La digestión química de las proteínas comienza en el estómago y se lleva a cabo a través de dos componentes la pepsina y el ácido clorhídrico a un pH óptimo de 1,6 a 3,2. El ácido clorhídrico cumple dos funciones: hidroliza y desnaturaliza las fibras colagenasas y convierte el pepsinógeno en pepsina activa. La digestión química de proteínas también se lleva a cabo en el duodeno y el yeyuno. Las enzimas que actúan son la tripsina, quimotripsina, carboxipeptidasa y elastasa obteniendo como productos péptidos y aminoácidos. La digestión proteica se completa por acción de la aminopeptidasa actúa sobre el aminoácido en el extremo amino del péptido, obteniendo como producto aminopeptidasa y dipéptidos. METABOLISMO CELULAR El metabolismo celular es el conjunto de transformaciones que las sustancias químicas sufren en el interior de los organismos vivos. Son un conjunto de reacciones enzimáticas de nutrientes que actúan como sustratos. Se llevan a cabo con la ayuda de enzimas. Estas reacciones son responsables por los procesos de síntesis y degradación de los nutrientes en la célula y constituyen la base de la vida, permitiendo el crecimiento y reproducción de las células, manteniendo sus estructuras y adecuando respuestas a sus ambientes. El anabolismo son reacciones químicas que combinan moléculas simples y monómeros para formar los componentes estructurales y funcionales complejos. Son endergónicas (consumen más energía que la que producen). El catabolismo son reacciones químicas que degradan compuestos orgánicos complejos en otros más simples y producen y liberan grandes cantidades de energía almacenada en estas moléculas. Son exergónicas (producen más energía dela que consumen). La molécula que mantiene en equilibrio los dos tipos de metabolismo es el ATP (adenosín trifosfato) y es un equilibrio energético. La molécula de ATP es capaz de ceder la energía que tiene acumulada, en el momento en que se requiera para realizar la síntesis o para otras funciones celulares. Se esquematiza de la siguiente manera: A – P – P – P donde P representa H2PO3 9  Cuando la célula requiere energía el ATP sufre la hidrólisis en los puntos de sus enlaces P y libera cantidades de energía según como se produzca la ruptura. METABOLISMO DE LA GLUCOSA (glúcidos) En el proceso de digestión son absorbidos solo monosacáridos: glucosa (80%), fructosa y galactosa. Parte de la fructosa se convierte en glucosa, mientras se absorbe a través de las células epiteliales del intestino. Los hepatocitos convierten la mayor parte de la fructosa remanente y casi toda la galactosa en glucosa, en el hígado. Por lo tanto, el metabolismo es de la glucosa. Destino de la glucosa: el destino de la glucosa en la sangre dependerá de la producción de ATP Su utilización dependerá de los requerimientos celulares: o Producción de ATP: en las células que requieren energía inmediata, la glucosa se oxida para producir ATP. Si la glucosa no es ocupaba para lo anterior, puede entrar en alguna otra vía metabólica como: o Síntesis de glucógeno: tanto en hepatocitos como en fibras musculares, se puede llevar a cabo la glucogenogénesis, que es la formación de glucógeno a partir de la unión de moléculas de glucosa. o Síntesis de triglicéridos: cuando el almacenamiento de glucógeno está lleno, los hepatocitos transforman la glucosa en glicerol y ácidos grasos que participan en la “lipogénesis”. Estos triglicéridos luego se almacenan en el tejido adiposo. o Síntesis de aminoácidos: las células de todo el cuerpo pueden usar glucosa para formar varios aminoácidos. Ingreso de la glucosa en las células: una vez que la glucosa ingresa a las células, es fosforilada, de esta manera se evita que la glucosa pueda volver salir de la célula. Además, se dice que es activada, ya que este es el primer paso para que la glucosa pueda ser oxidada y así obtener su energía. Pasa de ser glucosa a ser glucosa-6-fosfato. La enzima que regula el proceso de regulación de la glucólisis es la hexocinasa. 10 Catabolismo de la glucosa La oxidación de la glucosa para generar ATP también se denomina respiración celular e incluye 4 etapas 1° etapa: “glucolisis” (en citosol), esta incluye una serie de reacciones a través de las cuales una molécula de glucosa se oxida para obtener dos moléculas de ácido pirúvico. Se desdoblan una molécula de 6 átomos de carbono (glucosa) en dos moléculas de 3 carbonos (ácido pirúvico) En estas reacciones se consumen 2 ATP, también se originan 4 ATP. por ende, la ganancia final es de 2 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa que se oxida. La glucólisis no requiere oxígeno, es una forma de producción anaeróbica de ATP (respiración celular anaeróbica). El destino del ácido pirúvico formado durante la glucólisis depende de la DISPONIBILIDAD DE OXÍGENO. o Si el oxígeno es escaso (condiciones anaeróbicas), el ácido pirúvico se reduce, por vía anaeróbica, a ácido láctico. El ácido láctico sintetizado sale rápidamente de las células hacia la sangre y los hepatocitos lo eliminan a través de su conversión en ácido pirúvico. o Cuando hay abundante cantidad de oxígeno (condiciones aeróbicas), la mayoría de las células convierte el ácido pirúvico, que ingresa en la matriz mitocondrial previamente, en acetil coenzima A (compuesto iniciador del ciclo de Krebs). En el ciclo de Krebs se producen moléculas de ATP, de agua y de dióxido de carbono. Resumen de la respiración celular: durante la respiración celular pueden generarse 36 o 38 moléculas de ATP, a partir de una molécula de glucosa. C6H12O6 + 6 O2 + 36 O 38 ADP + 36 o 38 P 6 CO2 + 6 H2O + 36 o 38 ATP Anabolismo de la glucosa Glucogenogénesis: si la glucosa no se requiere de inmediato para la producción de ATP, se combina con muchas otras moléculas de glucosa para formar glucógeno (almacenamiento de glucosa). La hormona insulina, estimula los hepatocitos y fibras musculares esqueléticas para que lleven a cabo este proceso. El cuerpo puede almacenar alrededor de 500g de glucógeno. La glucogenólisis es el proceso mediante el cual el glucógeno almacenado en los hepatocitos se degrada a glucosa y esta se libera en la sangre para transferirse a las células. Se produce en circunstancias en la que la actividad del cuerpo requiere ATP. Las hormonas que estimulan este proceso son el glucagón y la adrenalina. La gluconeogénesis es la formación de glucosa a partir de otros compuestos no glucídicos y es importante porque cataboliza algunos de los triglicéridos y proteínas del cuerpo, pero no pone en marcha un catabolismo de triglicéridos y proteínas a gran escala. Se puede desarrollar en los hepatocitos. Las hormonas que estimulan la gluconeogénesis son el cortisol y el glucagón. Asimismo, el cortisol estimula la degradación de las proteínas en aminoácidos, lo que expande la cantidad de aminoácidos disponibles. Las hormonas tiroideas también movilizan proteínas y pueden liberar los triglicéridos del tejido adiposo, lo que permite disponer del glicerol para este proceso. METABOLISMO MUSCULAR Formas de producción de ATP en las fibras musculares: A partir de la fosfocreatina. 11  Por respiración celular anaeróbica. Por respiración celular aeróbica. La glucosa en las fibras musculares proviene de la sangre. Se produce respiración celular anaeróbica cuando continúa la actividad muscular y se agota la reserva de fosfocreatina de las fibras musculares, se cataboliza glucosa para generar ATP. El compuesto que se produce en esta respiración es el ácido láctico. Se produce la obtención de ATP por respiración celular aeróbica a partir de una serie de reacciones que requieren oxígeno; durante periodos de reposo o de ejercicio leve a moderado. Las fuentes de oxígeno del tejido muscular provienen de: Oxígeno que difunde hacia las fibras musculares de la sangre. Oxígeno liberado por la mioglobina dentro de las células musculares. Los nutrientes necesarios para la respiración aeróbica son: Ácido pirúvico obtenido de la glucólisis de la glucosa. Ácidos grasos provenientes de la degradación de los triglicéridos de las células adiposas. Aminoácidos originados en la degradación de las proteínas. 12