DIPLOMADO DEBIOQUIMICA CLÍNICA

METABOLISMO

Q.F.B, MenC. Carolina Moreno Ramos

DIPLOMADO DEBIOQUIMICA CLÍNICA

METABOLISMO

Q.F.B, MenC. Carolina Moreno Ramos Enero, 2005

Suma de todas las reacciones químicasSuma de todas las reacciones químicas

Obtención de energíaObtención de energíaFunciones del metabolismoFunciones del metabolismo

Obtención de Energía

EL METABOLISMO

Que transforma esa materia en el interior de las células para obtener de ella los precursores químicos para la síntesis de nuevas moléculas y la energía para impulsar el trabajo celular.

Conversión de nutrientes Conversión de nutrientes en componentes celularesen componentes celularesConversión de nutrientes Conversión de nutrientes en componentes celularesen componentes celulares

CARBOHIDRATOSCARBOHIDRATOS

PROTEINASPROTEINAS

LIPIDOSLIPIDOS

BIOENERGETICABIOENERGETICA

Formar y degradar moléculasFormar y degradar moléculas

ANABOLISMO Y CATABOLISMO

En los seres vivos hay dos tipos principales de procesos metabólicos, como dos caminos diferentes; en uno se construye y en el otro se descompone, se degrada. Estos procesos se llaman anabolismo y catabolismo, y están relacionados entre sí.

Los  procesos anabólicos son procesos metabólicos de construcción, en los que se obtienen moléculas grandes a partir de otras más pequeñas. En estos procesos se consume energía. Los seres vivos utilizan estas reacciones para formar, por ejemplo, proteínas a partir de aminoácidos. Mediante los procesos anabólicos se crean las moléculas necesarias para formar nuevas células.

Los  procesos catabólicos son procesos metabólicos de degradación, en los que las moléculas grandes, que proceden de los alimentos o de las propias reservas del organismo, se transforman en otras más pequeñas. En los procesos catabólicos se produce energía. 

Una parte de esta energía no es utilizada directamente por las células, sino que se almacena formando unas moléculas especiales. Estas moléculas contienen mucha energía y se utilizan cuando el organismo las necesita.

En el catabolismo se produce, por ejemplo, la energía que tus células musculares utilizan para contraerse, la que se emplea para mantener la temperatura de tu cuerpo, o la que se consume en los procesos anabólicos.

AnabolismoAnabolismo

Fase de síntesis, se forman precursores y se unen para generar componentes de la célula, esta fase requiere ENERGIA

C A R B O H I D R A T O SC A R B O H I D R A T O SC A R B O H I D R A T O SC A R B O H I D R A T O S

SINÓNIMOS:

GLÚCIDOS

AZÚCARES

SACARIDOS

Compuestos que consisten en Carbono, Hidrógeno y Oxígeno

Compuestos orgánicos que tienen en su molécula ya sea en forma libre o

combinada una o más moléculas de azúcar no hidrolizables llamados

monosacárdos.

Polihidroxialdehídos o Polihidroxicetonas

Fórmula general: C6H12O6

F U N C I O N E S F U N C I O N E S

ENERGÉTICA: Cuando en el organismo se quema u oxida la glucosa, se libera 4.1 calorías por gramo.

ESTRUCTURAL: La cual se cumple a nivel de la celulosa en los vegetales, dando forma a éstos.

Parte del material genético.Parte del material genético.

Unidos a proteínas Unidos a proteínas forman parte de los forman parte de los anticuerposanticuerpos y y algunas algunas hormonashormonas..

En las membranas celulares están En las membranas celulares están asociados a proteínas asociados a proteínas y lípidosy lípidos formando formando antígenosantígenos característicos y parte de característicos y parte de centros receptores hormonalescentros receptores hormonales..

SSe encuentran en muchos tejidos animales.e encuentran en muchos tejidos animales.

Los polímeros de glucosa como almidones y glucógeno son Los polímeros de glucosa como almidones y glucógeno son los medios para los medios para almacenar energía almacenar energía en plantas y animales en plantas y animales respectivamente.respectivamente.

Son moléculas formadas por Son moléculas formadas por (C)(C), (H) y (O). Los , (H) y (O). Los átomosátomos (C) (C) están unidos a grupos están unidos a grupos alcoholalcohol (-OH) (-OH) y un átomo de y un átomo de (C)(C) unido a un unido a un (O)(O) mediante mediante un doble enlace (C=O). un doble enlace (C=O).

El grupo El grupo CCarbonilo puede ser arbonilo puede ser un grupo un grupo aldehídoaldehído (-CHO), o (-CHO), o un grupo un grupo cetónicocetónico (-CO-). (-CO-).

POLIHIDROXIALDEHÍDOS O POLIHIDROXIALDEHÍDOS O POLIHIDROXICETONASPOLIHIDROXICETONAS

G L U C I D O S o AZUCAREZ G L U C I D O S o AZUCAREZ

Radical Hidroxilo

Gpo.Carbonilo

C OHH

C HHO

C OHH

C OHH

C

CH2OH

O

H

D-Glucosa

CH2OH

C O

C

C

C

CH2OH

HHO

OHH

OHH

D-Fructosa

C

CH OH

CH2OH

OH

D-Gliceraldehido

CH2OH

C O

CH2OH

Glicerona(Dihidroxiacetona)

Polihidroxialdehidos Polihidroxicetonas

El carbohidrato más

pequeño solamente tiene 3 átomos de carbono, es una ALDOSA si posee un grupo

ALDEHÍDO (-CHO) (Gliceraldehído)

Es una CETOSA si posee un grupo CETONA (C=O)

(Dihidroxiacetona).

A L D O S A SA L D O S A S

C E T O S A SC E T O S A S

• En disolución acuosa, los monosacáridos se cierran formando anillos de 5 ó 6 lados , FURANOS y PIRANOS, respectivamente.

Anómeros

(en posición(en posición transtrans))

Anómeros

(en posición (en posición ciscis))

FFórmula lineal y cíclica de la fructosa, formando un anillo de 5 lados (FURANO)

A N I L LO F U R A N OA N I L LO F U R A N O

Fructosa

Anómeros

(en posición(en posición ciscis))

Anómeros

(en posición (en posición transtrans))

Fórmula lineal y cíclica de la glucosa, formando un anillo de 6 lados (PIRANO)

A N I L LO P I R A N OA N I L LO P I R A N O

Glucosa

CLASIFICACIONCLASIFICACION

AZÚCARES

SIMPLES

TriosasPresentan 3 carbonos en su estructura.

TetrosasPresentan 4 carbonos en su estructura.

Pentosas Presentan 5 carbonos en su estructura.

HexosasPresentan 6 carbonos en su estructura.

Heptosas

Presentan 7 carbonos en su estructura.

AZUCARES COMPUESTOSAZUCARES COMPUESTOSAl hidrolizarse originan compuestos glúcidos Al hidrolizarse originan compuestos glúcidos

más moléculas diferentes.más moléculas diferentes.

AZUCARES

COMPUESTOS

HolósidosHomosacáridos

Sólo azúcares.

Oligosacáridos

Disacáridos

Polisacáridos

HeterósidosHeterosacáridos

Azúcares y

Otras moléculas.

Glucoproteínas

Glucolípidos

M O N O S A C A R I D O SM O N O S A C A R I D O S

• Glúcidos sencillos, constituidos sólo por una cadena de átomos de Carbono.

TRIOSA TETROSA PENTOSA HEXOSA

Se nombran Se nombran añadiendo la añadiendo la terminación terminación -osa -osa al al número de carbonos.número de carbonos.

C I C L A C I Ó N DE MONOSACÁRIDOS

C I C L A C I Ó N DE MONOSACÁRIDOS

H E X O S A• El grupo carbonilo del C1

queda próximo al C5 y entre ellos reaccionan sus radicales

• Ambos carbonos quedarán unidos por un átomo de oxígeno.

• El C1 se denomina Carbono anomérico y posee un grupo OH llamado hemiacetálico.

• Según la posición de este grupo, se originan dos anómeros (a y b).

HEMIACETAL

IMPORTANCIA BIOLOGICA

(MONOSACARIDOS)

IMPORTANCIA BIOLOGICA

(MONOSACARIDOS)

• TRIOSAS

Son abundantes en el interior de la célula, son metabolitos intermediarios de la degradación de la glucosa.

• PENTOSAS

Ribosa y Desoxirribosa: Forman parte de los ácidos nucléicos.

Ribulosa, importante en la fotosíntesis, a ella se fija el CO2 atmosférico y de esta manera se incorpora el carbono al ciclo de la materia viva.

HEXOSASHEXOSAS

Azúcares más extendidos en la naturalezaContienen seis átomos de carbono en su molécula

Fórmula empírica C6H12O6.

ISÓMEROS ESTRUCTURALES ENTRE ELLAS.

De cada hexosa se conoce su forma dextrógira y levógira.

(En disolución, una forma dextrógira girará el plano de polarización de la luz a la derecha, y una forma levógira lo girará a la izquierda).

TTodas las hexosas asimiladas por los animales y seres odas las hexosas asimiladas por los animales y seres humanos humanos presentanpresentan formas dextrógiras formas dextrógiras. .

HHexosas exosas con mayor importancia biológicacon mayor importancia biológica::

GLUCOSAGLUCOSA (aldehído)(aldehído)

GALACTOSAGALACTOSA ( (aldehídosaldehídos))

FRUCTOSAFRUCTOSA ((cetonacetona)) menos reactiva. menos reactiva.

Galactosa: junto con glucosa forma lactosa (leche)GLUCOSA: Se encuentra en vegetales y animales fuente de energía de la célula.

Fructuosa: Cetohexosa, muy difundida en plantas, frutos y miel. En higado se trasforma en glucosa. Forma el disacarido sacarosa

ENLACE GLUCOSÍDICOENLACE GLUCOSÍDICO

Unión de monosacáridos, se verifica entre dos grupos alcohol con la pérdida de una molécula de agua, las dos moléculas quedan unidas por un oxígeno en forma de hemiacetal.

El enlace se rompe por reacción de “hidrólisis”; en la naturaleza esta reacción se realiza por enzimas hidrolíticas; en laboratorio por acción de ácidos y calor.

D I S A C Á R I D O S D I S A C Á R I D O S

Glúcidos formados por la unión de dos

monosacáridos, realizadose dos formas:

Enlace monocarbonilico

Enlace dicarbonilico

A) A) EEnlace monocarboníliconlace monocarbonílico, entre el, entre el C1 C1 anomérico anomérico yy un un C no anoméricoC no anomérico.. Estos conservan Estos conservan el carácter reductor.el carácter reductor.

B) Enlace dicarbonílico, se establece entre los dos carbonos anoméricos de los dos monosacáridos, pierde su poder reductor

Disacáridos de interés biológicoDisacáridos de

interés biológico

Maltosa = Glucosa + Glucosa

Celobiosa = Glucosa + Glucosa

Sacarosa = Glucosa + Fructosa

Lactosa = Glucosa + Galactosa

Maltosa

Celobiosa

Sacarosa

Lactosa

P O L I S A C Á R I D O S P O L I S A C Á R I D O S

Moléculas formadas por la unión de muchos monosacáridos (puede variar entre 11 y varios miles)

Sinónimos: Glicanos.• Se encuentran enlaces O-glucosídico (similar al

presente en disacáridos), con pérdida de una molécula de H2O por cada enlace.

• Generalmente el monosacárido más abundante es glucosa, puede contener manosa, fructosa y galactosa.

Tienen pesos moleculares muy elevadosTienen pesos moleculares muy elevados

No poseen poder reductorNo poseen poder reductor

FFuncionesunciones biológicas: biológicas: RReserva energética (Almidon, Glucogeno)eserva energética (Almidon, Glucogeno) FFunción estructuralunción estructural

ClasificaciónClasificación

HomoHomopolisacáridos:polisacáridos: Contienen un solo tipo de monosacárido repetitivo en su cadena.

HeteroHeteropolisacáridospolisacáridos: Contienen dos o más unidades diferentes en su cadena.

HomopolisacáridosHomopolisacáridos

HeteropolisacáridosHeteropolisacáridos

Polisacáridos de interés Biológico

ENERGIA

Almidón:Sintetizado por vegétales.Formado por moléculas de

glucosa unidas por α1-4, cada12 moléculas tiene ramificaciones

por uniones α1-6.

Glucogeno:Origen animal, estructurasemejante al almidón, perocon mas ramificaciones. Se

Encuentra en hígado y musculo

ESTRUCTURAL

Celulosa:Formada por uniones β1-4 de

miles de glucosa. Forma paredesde células vegetales.

Quitina:Formada por derivado nitrogenado de glucosa,

constituye los exoesqueletosde los insectos

Polisacáridos de interés Biológico

A L M I D Ó N

A L M I D Ó N

Homopolisacárido de reserva propio de los vegetales, integrado por dos tipos de polímeros, amilosa y amilopectina.

Representa la forma de almacenamiento de

glucosa.

a) a) AMILOSAAMILOSA, formada por unidades de , formada por unidades de maltosa, , unidas mediante enlaces unidas mediante enlaces (1-4). (1-4).

Presenta estructura Presenta estructura helicoidal. helicoidal. -amilasa.-amilasa.

-amilasa-amilasa

B) B) AMILOPECTINAAMILOPECTINA , formada también por unidades , formada también por unidades de de maltosas unidas mediante enlaces unidas mediante enlaces (1-4)(1-4), con , con ramificaciones en posición en posición (1-6). (1-6).

-amilasa, -amilasa (no hidrolizan enlaces 1-6)

6-glucanohidrolasa, 1,6-glucosidasa

AMILOPECTINAAMILOPECTINA maltosas (1-4)(1-4) ramificaciones (1-6). (1-6).

G L U C Ó G E N OG L U C Ó G E N O

Polisacárido propio de los animales.

Reservorio: Principalmente el hígado, (10% del peso húmedo del tejido), además de músculo esquelético.

Molécula muy similar a la amilopectina; pero con mayor número de ramificaciones.

G L U C Ó G E N G L U C Ó G E N OO

G L U C Ó G E N OG L U C Ó G E N O

Es hidrolizado por ácidos, enzimas y amilasas.Se forma glucosa y maltosa.

QUITINAQUITINA

• Quitina es uno de los componentes principales de las

paredes celulares de los hongos, del exoesqueleto que

tienen la mayoría de los insectos y otros artrópodos y

algunos otros animales.

• Es un polisacárido, compuesto de unidades de

acetilglucosamina (N-acetil-D-glucosa-2-amina).

Éstas están unidas entre sí con enlaces β-1,4.

• Después de la celulosa, es el segundo polímero más

abundante en el planeta.

QUITINAQUITINA

C E L U L O S AC E L U L O S A

Polisacárido estructural de vegetales en los que constituye la pared celular

Constituída por unidades de D-glucosa unidas por enlaces β 1-4. Es un polímero lineal de celubiosa.

Sus glucosas se unen por puentes de Hidrógeno dando microfibrillas, que se unen para dar fibrillas y que a su vez producen fibras visibles.

G L U C O L I S I SG L U C O L I S I S

DEGRADACION DE LA GLUCOSA.DEGRADACION DE LA GLUCOSA.

SSe produce en e produce en células vivascélulas vivas ( ( eucariotaseucariotas,, procariotasprocariotas ))

Utilización de carbohidratos en organismos vivos desde Utilización de carbohidratos en organismos vivos desde glucosa o glucógenoglucosa o glucógeno hasta hasta ácido lácticoácido láctico en en ausencia de ausencia de OxígenoOxígeno para el caso del para el caso del músculomúsculo, ,

y en y en presencia de Oxígeno presencia de Oxígeno hasta hasta pirúvatopirúvato en la mayoría en la mayoría de los tejidos.de los tejidos.

OcurreOcurre en el en el citoplasma (CITOSOL)citoplasma (CITOSOL), donde se , donde se encuentran las enzimas encuentran las enzimas que transformaque transforma unauna molécula de molécula de GLUCOSAGLUCOSA en en dosdos moléculas de un compuesto de tres moléculas de un compuesto de tres carbonos carbonos PIRUVATO.PIRUVATO.

ProduceProduce energía suficiente, energía suficiente, dosdos moléculas de moléculas de ATPATP..

Ecuación general:Ecuación general:

CC66HH1212OO66 2C2C33HH66OO3 3 + 36 Kcal/mol+ 36 Kcal/mol

Fase de gasto de energía (ATP)

Esta primera fase de la glucólisis consiste en transformar una molécula de glucosa en dos moléculas de gliceraldehído.

1er paso: Hexoquinasa

Las ventajas de fosforilar la glucosa son 2: La primera es hacer de la glucosa un metabolito más reactivo, mencionado anteriormente, y la segunda ventaja es que la glucosa-6-fosfato no puede cruzar la membrana celular a diferencia de la glucosa ya que en la célula no existe un transportador de G6P. De esta forma se evita la pérdida de sustrato energético para la célula. 

El proceso es irreversible

2° paso: Glucosa-6-P isomerasa

Aquí se define la geometría molecular que afectará los dos pasos críticos en la glucólisis: El próximo paso, que agregará un grupo fosfato al producto de esta reacción, y el paso 4, cuando se creen dos moléculas de gliceraldehido que finalmente serán las precursoras del piruvato.

3er paso: Fosfofructoquinasa El proceso es irreversible

La irreversibilidad es importante, ya que la hace ser el punto de control de la glucólisis.

4° paso: Aldolasa

Mediante una condensación aldólica reversible, rompe la fructosa-1,6-bisfosfato en dos moléculas de tres carbonos triosas): dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído-3-fosfato.

5° paso: Triosa fosfato isomerasa

Último paso de la "fase de gasto de energía". Sólo se ha consumido ATP en el primer paso (hexoquinasa) y el tercer paso (fosfofructoquinasa). De aquí en adelante, las reacciones a seguir ocurrirán dos veces, debido a las 2 moléculas de gliceraldehído generadas de esta fase. 

Fase de beneficio energético (ATP, NADH)

Hasta el momento solo se ha consumido energía (ATP), sin embargo, en la segunda etapa, el gliceraldehído es convertido a una molécula de mucha energía, donde finalmente se obtendrá el beneficio final de 4 moléculas de ATP.

6° paso: Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa

Consiste en oxidar el gliceraldehído-3-fosfato utilizando NAD+ para añadir un ion fosfato a la molécula. Mientras el grupo aldehído se oxida, el NAD+ se reduce, lo que hace de esta reacción una reacción redox. El NAD+ se reduce por la incorporación de algún [H+] dando como resultado una molécula de NADH de carga neutra.

7° paso: Fosfoglicerato quinasa

La enzima fosfoglicerato quinasa transfiere el grupo fosfato de 1,3-bisfosfoglicerato a una molécula de ADP, generando así la primera molécula de ATP de la vía. Como la glucosa se transformó en 2 moléculas de gliceraldehído, en total se recuperan 2 ATP en esta etapa. 

8° paso: Fosfoglicerato mutasa

Lo único que ocurre aquí es el cambio de posición del fosfato del C3 al C2. 

9° paso: Enolasa

La enzima enolasa propicia la formación de un doble enlace en el 2-fosfoglicerato, eliminando una molécula de agua formada por el hidrógeno del C2 y el OH del C3.

10° paso: Piruvato quinasa

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

El enzima piruvato quinasa es dependiente de magnesio y potasio. La reacción es favorable e irreversible.

El rendimiento total de la glucólisis de una sola glucosa (6C) es de 2 ATP y no 4 (dos por cada gliceraldehído-3-fosfato (3C)), ya que se consumen 2 ATP en la primera fase, y 2 NADH.

Con la molécula de piruvato, mediante un paso de oxidación intermedio llamado descarboxilación oxidativa, mediante el cual el piruvato pasa al interior de la mitocondria,

perdiendo CO2 y un electrón que oxida el NAD+, que pasa a ser NADH más H+ y ganando un CoA-SH (coenzima A), formándose en acetil-CoA gracias a la enzima piruvato deshidrogenasa, se puede entrar al ciclo de Krebs.

G L U C O L I S I SG L U C O L I S I S

rx 10 rx 6 rx 7,10 rx 6 rx 9

Visión general de la glucolisisVisión general de la glucolisis

Entrada de otros azucares en la ruta glucolítica

Interior de la célula

Glucosa - 6 – fosfato

a) Punto de partida para síntesis de glucógeno.

b) Degradarse por glucólisis.

c) Degradarse por ciclo de pentosas.

d) Perder grupo fosfato y convertirse en glucosa libre.

ImportanciaImportancia

IMPORTANCIA DEL PIRUVATOIMPORTANCIA DEL PIRUVATO

CICLO DE LAS PENTOSASCICLO DE LAS PENTOSAS

Es una vía metabólica alternativa del metabolismo de los carbohidratos presente en tejidos vegetales. Las enzimas del ciclo se encuentran en el citoplasma.

Este ciclo se conoce también como vía catabólica de oxidación directa de la glucosa, formada por una serie de reacciones que trasforman la glucosa en triosa fosfato y CO2.

Por cada molécula de glucosa se produce una molécula de CO2.

1.- La reacción inicial es la conversión oxidativa de la glucosa-6-fosfato en 6-fosfogluconato, con la formación de NADPH2.

2.- Oxidación del 6-fosfogluconato mediante un enzima que requiere NADP con la producción de ribulosa-5-fosfato y CO2.

3.- Conversión de ribulosa-5-fosfato a otros metabolitos de la glucólisis como son gliceraldehido-3-fosfato y fructuosa-6-fosfato.

Los tejidos vegetales enfermos generalmente oxidan a la glucosa mediante el ciclo de las pentosas.

ATP ADP NADP NADPH NADP NADPH

Glucosa Glucosa -6-P Gluconato 6-P Ribulosa-5-P Ribosa-5-p Glucolisis CO2

G L U C O G E N O L I S I SG L U C O G E N O L I S I SHidrólisis de glucógeno a glucosa • Gracias a la acción combinada de tres enzimas que son:

glucógeno fosforilasa glucantransferasa o fosfoglucomutasa (remueve las ramas de

glucogeno) desramificante del glucógeno, formándose glucosa-6-fosfato (glc-6-P).

• Debido a la estructura tan ramificada del glucógeno, permite la obtención de moléculas de glucosa en el momento que se necesita.

• La glucógeno fosforilasa va quitando glucosa de una rama del glucógeno hasta dejar 4 moléculas de glucosa en la rama, la glucantransferasa toma tres de las moléculas de glucosa y las transfiere a la rama principal y por último, la enzima desramificante quita la molécula de glucosa sobrante.

Degradación del GlucógenoDegradación del Glucógeno

Glucogeno fosforilasa rompe enlaces alfa 1-4, es glucantransferasa que degrada secuencialmente las cadenas de glucogeno es sus extremos no reductores, hasta que quedan solo 4 residuos Glucosa en la ramificacion.

Desramificacion del glucogenoDesramificacion del glucogeno

Glucolisis

Piruvato

Glucokinasa

Glucosa

GLUCOGENESISGLUCOGENESIS

Glucogénesis es la formación de glucógeno a partir de glucosa.

Reacciones que ocurren en la glucogénesis

a) Síntesis de glucosa-1-fosfato a partir de glucosa-6-fosfato.

b) Síntesis de UDP-glucosa a partir de glucosa-1-fosfato.

c) Síntesis de glucógeno a partir de UDP-glucosa.

GLUCONEOGENESISGLUCONEOGENESIS

La glucosa puede sintetizarse en hígado a partir de

precursores no glucocidicos como lactato, glicerol

y a.a. El punto de entrada de esta vía es el piruvato

que se carboxila en oxalacetato y este se metaboliza

a fosfoenolpiruvato

Es un proceso irreversible

C o n c e p t oC o n c e p t o

Biomóleculas formadas básicamente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, además pueden contener azufre, fósforo, hierro, magnesio y cobre entre otros elementos.

Pueden considerarse polímeros de pequeñas moléculas que reciben el nombre de aminoácidos y serían por tanto los monómeros. Los aminoácidos están unidos mediante enlaces peptídicos.

La unión de un bajo número de aminoácidos da lugar

a un péptido.

F U N C I O N E SF U N C I O N E S

ESTRUCTURAL Como las glucoproteínas que forman parte de las membranas. Las histonas que forman parte de los cromosomas .El colágeno, del tejido conjuntivo fibroso. La elastina, del tejido conjuntivo elástico. La queratina de la epidermis.

ENZIMÁTICA Son las más numerosas y especializadas. Actúan como biocatalizadores de las reacciones químicas.

HORMONAL Insulina y glucagón Hormona del crecimiento Calcitonina

DEFENSA Inmunoglobulina Trombina y fibrinógeno

TRANSPORTE

Hemoglobina Hemocianina Citocromos

RESERVA Ovoalbúmina, de la clara de huevo Gliadina, del grano de trigo Lactoalbúmina de la leche 

A M I N O A C I D O S

A M I N O A C I D O S

En su estructura poseen un

grupo carboxilo (-COOH) y un

grupo amino (-NH2).

Las otras dos valencias del carbono se saturan con un átomo de H y con un grupo variable denominado radical R (Según éste se distinguen 20 tipos de aminoacidos.

A M I N O A C I D O SA M I N O A C I D O S

A M I N O A C I D O SA M I N O A C I D O S

En disolución acuosa, los aminoácidos muestran un comportamiento ANFÓTERO, pueden ionizarse, dependiendo del pH, como un ácido liberando protones y quedando (-COO'), o como base , los grupos -NH2 captan protones, quedando como (-NH3+ ).

Pueden aparecer como ácido y base a la vez, en este

caso los aminoácidos se ionizan doblemente, apareciendo una forma dipolar iónica llamada ZWITTERION.

COMPORTAMIENTO QUÍMICOCOMPORTAMIENTO QUÍMICO

ENLACE PEPTÍDICOENLACE PEPTÍDICO

• Los péptidos están formados por la unión de aminoácidos

mediante un enlace peptídico.

• Es un enlace covalente que se establece entre el grupo carboxilo de un a.a. y el grupo amino del siguiente, dando lugar al desprendimiento de una molécula de agua.

• El enlace peptídico tiene un comportamiento similar al de

un enlace doble, presenta una cierta rigidez que inmoviliza en un plano los átomos que lo forman.

E N L A C E P E P T I D I C OE N L A C E P E P T I D I C O

MMarrón= aarrón= a.a..a. hidrófobos hidrófobos VVerde= aerde= a.a..a. polares polaresFFuchsia = auchsia = a.a.a ácidos ácidos TTurquesa = aurquesa = a.a.a básicos básicos

E S T R U C T U R AP R O T E I C A

E S T R U C T U R AP R O T E I C A

ESTRUCTURA PRIMARIA

*Secuencia de aminoácidos de la proteína.

*Indica qué aminoácidos componen la cadena polipeptídica y el orden en que dichos aminoácidos se encuentran.

*La función de una proteína depende de su secuencia y de la forma que ésta adopte.

ESTRUCTURA PRIMARIAESTRUCTURA PRIMARIA

ESTRUCTURA SECUNDARIA

*Disposición de la secuencia de aminoácidos en el espacio.

*Los a.a, a medida que van siendo enlazados durante la síntesis de proteínas y gracias a la capacidad de giro de sus enlaces, adquieren una disposición espacial estable.

Tipos de estructura secundaria: a-hélice Conformación b

a-HÉLICE: Esta estructura se forma al enrollarse helicoidalmente sobre sí misma la estructura primaria.

CONFORMACIÓN b: Se debe a la formación de enlaces de hidrógeno entre el -C=O de un aminoácido y el -NH- del cuarto aminoácido que le sigue.

Los a.a. no forman una hélice sino una cadena en forma de zigzag, denominada disposición en lámina plegada.

Ej.Queratina de la seda.

E S T R U C T U R AS E C U N D A R I A E S T R U C T U R AS E C U N D A R I A

Linus Pauling

ESTRUCTURA TERCIARIAESTRUCTURA TERCIARIA

SSe mantiene estable e mantiene estable gracias a la existencia de gracias a la existencia de enlaces entre los enlaces entre los radicales Rradicales R de los aminoácidos. de los aminoácidos.

TTipos de enlaces:ipos de enlaces: puente disulfuro puente disulfuro entre los radicales de entre los radicales de aminoácidos que tiene azufre. aminoácidos que tiene azufre. puentes de hidrógeno. puentes eléctricos. interacciones hifrófobas.

ESTRUCTURA CUATERNARIA

Es la unión mediante enlaces débiles ( no covalentes) de varias cadenas polipeptídicas con estructura terciaria, para formar un complejo proteico.

Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre de PROTÓMERO.

El número de protómeros varía desde dos como en la hexoquinasa, cuatro como en la hemoglobina, o muchos como la cápsida del virus de la poliomielitis, que consta de 60 unidades proteínas.

H E M O G L O B I N AH E M O G L O B I N A

CLASIFICACIÓNCLASIFICACIÓN

Globulares cadenas polipeptidicas ordenadas en paralelo.Prolaminas: Zeína (maíza),gliadina (trigo), hordeína (cebada)

Gluteninas: Glutenina (trigo), orizanina (arroz).

Albúminas: Seroalbúmina (sangre), ovoalbúmina (huevo), lactoalbúmina (leche)

Hormonas: Insulina, hormona del crecimiento, prolactina, tirotropina

Enzimas: Hidrolasas, Oxidasas, Ligasas, Liasas, Transferasas...etc.

Fibrosas cadenas polipeptidicas plegables. Colágenos: en tejidos conjuntivos, cartilaginosos

Queratinas: En formaciones epidérmicas: pelos, uñas, plumas, cuernos.

Elastinas: En tendones y vasos sanguineos

Fibroínas: En hilos de seda, (arañas, insectos)

Basandose en su composición son;;Proteínas Simples Por hidrólisis producen solo a.a. sin ningún otro producto.

Proteínas compuestas Por hidrólisis producen a.a. y otros compuestos. La porcion no a.a. se le llama grupo protetico.

NUCLEOPROTEÍNASNUCLEOPROTEÍNAS Nucleosomas de la cromatina Nucleosomas de la cromatina Ribosomas Ribosomas

Se dividen en dos clasesSe dividen en dos clases

GLUCOPROTEÍNASGLUCOPROTEÍNAS

RibonucleasaRibonucleasa Mucoproteínas Mucoproteínas Anticuerpos Anticuerpos

Hormona luteinizanteHormona luteinizante

CROMOPROTEÍNAS CROMOPROTEÍNAS Hemoglobina, hemocianina, mioglobina, que transportan Hemoglobina, hemocianina, mioglobina, que transportan oxígeno.oxígeno.Citocromos, que transportan electrones.Citocromos, que transportan electrones.

LIPOPROTEÍNAS LIPOPROTEÍNAS De alta, baja y muy baja densidad, que transportan lípidos en la De alta, baja y muy baja densidad, que transportan lípidos en la sangre.sangre.

PROPIEDADES DE LAS PROTEINASPROPIEDADES DE LAS PROTEINAS

Especificidad

La especificidad se refiere a su función; cada una lleva a cabo una determinada función y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformación espacial propia; por lo que un cambio en la estructura de la proteína puede significar una pérdida de la función.

D E S N A T U R A L I Z A C I O ND E S N A T U R A L I Z A C I O N

La desnaturalización La desnaturalización se puede producir por se puede producir por cambios de temperaturacambios de temperatura, ( huevo cocido o , ( huevo cocido o frito ), variaciones del pH. frito ), variaciones del pH.

RENATURALIZACIÓNRENATURALIZACIÓN

En algunos casos, En algunos casos, si las condiciones se si las condiciones se restablecen,restablecen, una proteína desnaturalizada una proteína desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o puede volver a su anterior plegamiento o conformación.conformación.

S I N T E S I S DE a.a. A PARTIR DE INTERMEDIARIOS DE CICLO DE KREBS

S I N T E S I S DE a.a. A PARTIR DE INTERMEDIARIOS DE CICLO DE KREBS

SINTESIS DE Serina POR CAMINO GLUCOLITICO

SINTESIS DE Serina POR CAMINO GLUCOLITICO

METABOLISMO DE a.a.METABOLISMO DE a.a.

a.a. Glucogénicos a.a. Cetogénicos

DESTINO DE a.a.

Biomoléculas formadas básicamente por carbono, hidrógeno y generalmente oxígeno, pero en

porcentajes mucho más bajos

Además pueden contener también fósforo, nitrógeno y azufre

Lípidos

Macromoléculas que en el organismo se encargan de mantener las reservas de energía,

además de formar parte de estructuras biológicas.

Grupo heterogéneo que solo tienen en común

dos características:

- Insolubles en agua

- Solubles en solventes orgánicos como,

eter, cloroformo, benceno

Función biológica• Función de reserva. Son la principal reserva

energética del organismo. 1gr de grasa produce 9.4 kcal en las reacciones metabólicas de oxidación, mientras que proteínas y glúcidos sólo producen 4.1 kcal/gr.

• Función estructural. Forman las bicapas lipídicas de las membranas. Recubren órganos y le dan consistencia, o protegen mecánicamente como el tejido adiposo de pies y manos.

Función biocatalizadoraFunción biocatalizadora. . favorecenfavorecen o facilitan las o facilitan las

reacciones químicas reacciones químicas que se producen en los seres vivos. que se producen en los seres vivos.

Cumplen esta función las Cumplen esta función las vitaminas lipídicasvitaminas lipídicas, las , las

hormonas esteroideashormonas esteroideas y las y las prostaglandinasprostaglandinas. .

Función transportadoraFunción transportadora. El trasporte de lípidos . El trasporte de lípidos

desde el desde el intestino hasta su lugar de destino intestino hasta su lugar de destino se realiza se realiza

mediante su emulsión gracias a los mediante su emulsión gracias a los ácidos biliares ácidos biliares y a y a

los los proteolípidosproteolípidos. .

LLípidos más importantesípidos más importantes,, componentes mayoritarios componentes mayoritarios de la membrana de la célula. de la membrana de la célula.

Función:

LLimitan el paso de agua y compuestos hidrosolubles a imitan el paso de agua y compuestos hidrosolubles a través de la membrana celular,través de la membrana celular, permitiendopermitiendo así así ser a ser a la la célula altamente célula altamente selectiva a la entradaselectiva a la entrada de sustancias de sustancias del del exterior exterior alal interior interior y viceversa. y viceversa.

FOSFOLÍPIDOSFOSFOLÍPIDOS

Lípidos Lípidos formados formados por por cadenas de cadenas de ácidos grasos unidas a ácidos grasos unidas a un alcoholun alcohol llamado llamado glicerol o glicerinaglicerol o glicerina. .

Función:Función:Sirven como Sirven como depósitos de reserva de energía depósitos de reserva de energía en las en las células células animalesanimales y y vegetalesvegetales. .

Cuando un organismo recibe energía asimilable en Cuando un organismo recibe energía asimilable en exceso a partir del alimento, éste exceso a partir del alimento, éste puede almacenarla en puede almacenarla en forma de forma de triglicéridostriglicéridos, que podrán ser reutilizadas , que podrán ser reutilizadas posteriormente en la posteriormente en la producción de energíaproducción de energía, , cuando el cuando el organismo lo necesite.organismo lo necesite.

TRIGLICÉRIDOSTRIGLICÉRIDOS

Saturado

acido linoleico

Insaturado

acido palmítico

T R I G L I C E R I D OT R I G L I C E R I D O

FForman orman parte de las parte de las cubiertas protectoras en las hojas de cubiertas protectoras en las hojas de las plantaslas plantas y en los tegumentos animales, también tienen y en los tegumentos animales, también tienen función de protección función de protección la cera del conducto auditivo.la cera del conducto auditivo.

CCERASERAS

((vitamina D y varios tipos de hormonasvitamina D y varios tipos de hormonas))..

EESTEROIDESSTEROIDES

1.-LÍPIDOS SAPONIFICABLES1.-LÍPIDOS SAPONIFICABLES

SimplesSimples a) Acilglicéridos a) Acilglicéridos b) Cerasb) Ceras

Complejos Complejos Fosfolípidos Fosfolípidos

Clasificación de Clasificación de LípidosLípidosClasificación de Clasificación de LípidosLípidos

SIMPLESSIMPLES

Son lípidos saponificables en cuya composición química sólo intervienen

carbono, hidrógeno y oxígeno.

a) ACILGLICERIDOS

Son lípidos simples formados por la esterificación de una, dos o tres moléculas de ácidos grasos con una molécula de glicerina.

También reciben el nombre de glicéridos o grasas simples.

Las grasas animales y vegetales son mezclas complejas de acilgliceridosLas grasas animales y vegetales son mezclas complejas de acilgliceridos

De acuerdo alDe acuerdo al número de ácidos grasos que tienen número de ácidos grasos que tienen::

MMonoglicéridosonoglicéridos: C: Contienen una molécula de ontienen una molécula de ácido ácido graso. graso. DDiglicéridos: iglicéridos: con dos moléculas de ácidos grasos con dos moléculas de ácidos grasos TTriglicéridos:riglicéridos: con tres moléculas de ácidos grasos. con tres moléculas de ácidos grasos.

Los acilglicéridos Los acilglicéridos frente a bases frente a bases dan lugar a reacciones dan lugar a reacciones de saponificación en la que se producen de saponificación en la que se producen moléculas de moléculas de jabón.jabón.

MonogliceridoDiacilglicerido

Triglicerido

Reacción de Saponificación de un triglicéridoReacción de Saponificación de un triglicérido

b) CERAS: Son éster de ácidos grasos y con alcoholes ambos de cadena

larga. En general son sólidas a temperatura ambiente, de bajo punto de

fusión, impermeables.

COMPUESTOSCOMPUESTOS

Son lípidos saponificables en cuya estructura molecular además de carbono, hidrógeno y oxígeno, hay también nitrógeno, fósforo, azufre o un glúcido.

Son las principales moléculas constitutivas de la doble capa lipídica de la membrana, por lo que también se llaman lípidos de membrana.

También son moléculas anfipáticas.a) Fosfolipidosb) Glucolipidos

FF OO SS FF OO LL ÍÍ PP II DD OO SS

Son el resultado de la Son el resultado de la unión de una de una molécula molécula de glicerol de glicerol (glicerina) con (glicerina) con 2 de ácido graso 2 de ácido graso y y una de fosfatouna de fosfato, , unida a su vez a un alcohol unida a su vez a un alcohol polar polar ("grupo de cabeza").("grupo de cabeza").

SSon las moléculas on las moléculas más abundantes de la más abundantes de la membrana citoplasmática.membrana citoplasmática.

Existen dos clases Existen dos clases a) a) FosfogliceridosFosfogliceridosb) Glucolipidosb) Glucolipidos

a) FOSFOGLICERIDOSa) FOSFOGLICERIDOS

Son lípidos Son lípidos formadosformados por por ácidos grasosácidos grasos, , glicerinaglicerina, , ac. ac. fosforico fosforico y y un alcohol. un alcohol.

El alcohol puede ser: El alcohol puede ser: Colina, Serina, Etanolamida, Colina, Serina, Etanolamida, Glicerina, Inositol. Glicerina, Inositol.

Acidos grasosGlicerina

Ac.fosforico

Alcohol: Colina, Serina, Etanolamida, Glicerina, InositolColina, Serina, Etanolamida, Glicerina, Inositol

b) G L U C O L Í P I D O Sb) G L U C O L Í P I D O S

Son lípidos complejos que se caracterizan por poseer un GLÚCIDO. Se encuentran formando parte de las bicapas lipídicas de las membranas de todas las células, especialmente de las neuronas.

Se sitúan en la cara externa de la membrana celular, en donde realizan una función de relación celular, siendo receptores de moléculas externas que darán lugar a respuestas celulares.

2.- LÍPIDOS INSAPONIFICABLES2.- LÍPIDOS INSAPONIFICABLES

I.I.Terpenos Terpenos

II. II. Esteroides Esteroides

III. III. Prostaglandinas Prostaglandinas

I.-TERPENOS

Moléculas lineales o cíclicas que cumplen funciones muy variadas.

• Esencias vegetales como el mentol, el geraniol, limoneno, alcanfor, eucaliptol, vainillina.

• Vitaminas, como la vitamina (A,E y K).

• Pigmentos vegetales, como la carotina y la xantofila.

II.- ESTEROIDES

Lípidos que derivan del esterano. Comprenden dos grandes grupos de sustancias:

• Esteroles: Como el colesterol y las vitaminas D.

• Hormonas esteroideas: Como las hormonas suprarrenales y las hormonas sexuales.

C O L E S T E R O LC O L E S T E R O L

Forma parte estructural de las membranas a las que confiere estabilidad. Es la molécula base que sirve para la síntesis de casi todos los esteroides.

HORMONAS SEXUALES

Progesterona (prepara los órganos sexuales femeninos para la gestación).

Testosterona (responsable de los caracteres sexuales masculinos).

HORMONAS SUPRARRENALE

S

Cortisona, actúa en el metabolismo de los glúcidos, regulando la síntesis de glucógeno. C O R T I S O N A

III.- P R O S T A G L A N D I N A SIII.- P R O S T A G L A N D I N A S

Son lípidos cuya molécula básica está constituída por 20 átomos de carbono que forman un anillo ciclopentano y dos cadenas alifáticas.

Funciones

• Producción de sustancias que regulan la coagulación de la sangre y cierre de las heridas.

• La aparición de la fiebre como defensa de las infecciones.

• La reducción de la secreción de jugos gástricos.

Moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada de tipo lineal, y con un número par

de átomos de carbono.

Tienen en un extremo de la cadena un grupo carboxilo (-COOH)

Se conocen unos 70 ácidos grasos que se clasifican en:Ácidos grasos saturados y Ácidos grasos insaturados

A C I D O S G R A S O SA C I D O S G R A S O S

ACIDOS GRASOS SATURADOS ACIDOS GRASOS SATURADOS

Sólo tienen enlaces simples entre los átomos de carbono. Ejemplos:mirístico (14C); palmítico (16C) y esteárico (18C).

Estructura de los ácidos grasos saturados

ÁCIDOS GRASOS ÁCIDOS GRASOS INSATURADOSINSATURADOSÁCIDOS GRASOS ÁCIDOS GRASOS INSATURADOSINSATURADOS

Tienen uno o varios dobles enlaces en su cadena y sus moléculas presentan codos, con cambios de dirección en los lugares donde aparece un doble enlace.

Ejemplos: Oleico 18C, un doble enlace. Linoleico 18 C, 2 dobles enlaces.

Estructura de los ácidos grasos insaturados

COOH

COOH

COOH

COOH

Oleico

Linoleico

Linolénico

Araquidónico

Propiedades de los ac.grasos:

Solubilidad: ANFIPÁTICOS

Los ácidos grasos poseen una zona hidrófila, el grupo carboxilo (-COOH) y una zona lipófila, la cadena hidrocarbonada que presenta grupos metileno (-CH2- metilo (-CH3) terminales.

La cadena alifática es no polar y por tanto soluble en disolventes orgánicos (lipófila), y el grupo carboxilo es polar y soluble en agua (hidrófilo).

Un ácido graso se une a un alcohol mediante un enlace covalente, formando un éster y liberándose una molécula de agua.

Reacciones de esterificación

REACCIÓN DE ESTERIFICACIÓN Y SAPONIFICACIÓN

REACCIÓN DE ESTERIFICACIÓN Y SAPONIFICACIÓN

Reaccion de SaponificacionReaccion de

Saponificacion

Cuando estos enlaces se hidrolizan con un álcali, se rompen y se obtienen las sales de los ácidos grasos correspondientes, denominados jabones.

Las moléculas de jabón presentan simultáneamente una zona lipófila o hifrófoba, que rehuye el contacto con el agua, y una zona hidrófila o polar, que se orienta hacia ella, lo que se denomina comportamiento anfipático.

Feodor Lynen, Degradación de ácidos grasos

- OXIDACION - OXIDACION

Degradación de las grasas durante la digestión intestinal.

Mecanismo hidrolítico.

LIPASAS (pancreática, hepática), liberan glicerol y ácidos grasos.

HIDROLASAS, rompen enlaces éster por acción del agua; liberan un ácido graso más diglicérido.

– O X I D A C I O N – O X I D A C I O N

Los productos hidrolizados se absorben a través de la pared intestinal, los ácidos grasos son reesterificados formando trigliceridos.

Glicerol Glucógeno (hígado)

Trigliceridos: Se transportan como Quilomicrones al hígado por linfa, forman parte de lipoproteínas de sangre, así son distribuidos en el organismo “material de depósito en tejido adiposo”.

BIOSINTESIS DE ACIDOS GRASOS

Ecuación general

BIOSINTESIS DE ACIDOS GRASOS

Ecuación general

Acetil CoA + 7 Malonil CoA + 14 NADPH + 14 H+

CH3(CH

2)14COOH + 7 CO

2 + Acido palmítico

+ 14 NADPH+ + 8 CoA + 6 H20

Metabolismo BioenergéticoMetabolismo Bioenergético

Todos son procesos de oxidación, se le denomina METABOLISMO ENERGETICO

RESPIRACION CELULAR

Conjunto de todos los procesos químicos que se llevan acabo en presencia de Oxígeno dentro de la célula, que permite obtener la energía (ATP) necesaria para las distintas funciones de organismos vivos.

SINTESIS DE ATP

RESPIRACION CELULARRESPIRACION CELULARPRODUCCION DE ENERGIAPRODUCCION DE ENERGIA

CICLO DE LOS ACIDOS TRICARBOXILICOSCICLO DE LOS ACIDOS TRICARBOXILICOS

CICLO DEL ACIDO CITRICOCICLO DEL ACIDO CITRICO

PPunto central unto central donde donde confluyenconfluyen todas las todas las rutas catabólicas de la respiración aerobiarutas catabólicas de la respiración aerobia. .

Se realiza en la matriz mitocondrial.

El producto más importante de la degradación de los carburantes metabólicos

es el acetil-CoA

CICLO DE CICLO DE KREBSKREBS

Hans A. Krebs, 1937Hans A. Krebs, 1937

• Destino final de los átomos de carbono de la mayoría de los sustratos metabólicos (eucariotas y procariotas)

• Los electrones de alta energía obtenidos en las sucesivas oxidaciones se utilizan para formar NADH y FADH2, que luego entrarán en la cadena respiratoria.

IMPORTANCIA BIOLOGICAIMPORTANCIA BIOLOGICA

Ciclo de Krebs

RENDIMIENTO ENERGETICORENDIMIENTO ENERGETICO

6

38

CELULA VEGETAL CELULA ANIMAL

E N

E R

G I

AE

N E

R G

I A

Cada órgano tiene un perfil metabólico

Cada órgano tiene un perfil metabólico

G R A C I A SG R A C I A S