1. PLANIFICACIÓN BIOQUÍMICA MÉDICA.FECHA UNIDADES Y ACTIVIDADES A DESARROLLAR

I-MEDIO INTERNO

II-PROTEÍNAS

III-CINÉTICA ENZIMATICA

IV-VITAMINAS Y COENZIMAS I PARCIAL V-METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS VI-CICLO DE KREBS Y OXIDACIONES BIOLÓGICAS VII-METABOLISMO DE LÍPIDOS II PARCIAL VIII-METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS IX-METABOLISMO DE NUCLEÓTIDOS X-PORFIRINAS III PARCIAL XI-REGULACIÓN E INTEGRACIÓN METABÓLICA XII-MECANISMOS DE ACCIÓN HORMONAL IV PARCIAL XIII-NUTRICIÓN XIV-BIOLOGÍA MOLECULAR V PARCIAL FINAL REPARACIÓN

1. Escuela de Ciencias de la Salud Bioquímica Médica UNIDAD I-MEDIO INTERNO Prof. Zulay Castillo

2. ESTRUCTURA DEL AGUA: La molécula de agua es polar, con dos zonas débilmente negativas y dos zonas débilmente positivas; en consecuencia, entre Puente de sus moléculas se hidrógeno forman enlaces Unión covalente débiles.

3. EL AGUA COMO SOLVENTE: La polaridad de las moléculas de agua es la responsable de la capacidad solvente del agua. Esferas de solvatación. Las moléculas de agua se aglomeran alrededor de los iones con carga y los separan unos de otros. Esfera de solvatación

4. EL AGUA COMO SOLVENTE: Muchas moléculas importantes tienen regiones de carga parcial positiva o negativa, que atraen moléculas de agua y por ende se disuelven en ella. Estas moléculas se conocen como HIDROFÍLICAS Ión sodio hidratado Observe la orientación de las moléculas de agua Ión cloro hidratado

5. EL AGUA COMO SOLVENTE Moléculas como los lípidos, poseen en su estructura solo una pequeña región polar, pero la mayor parte de su estructura es alifática e incompatible con el agua, ya que los puentes de hidrógeno que se establecen excluyen esta cadena alifática. Estas moléculas se dice que son HIDROFÓBICAS y la disposición que adoptan en medio acuoso esta dictada por interacciones hidrofóbicas.

6. CONSECUENCIAS DE LA FORMACIÓN DE PUENTES DE HIDRÓGENO: Los puentes de hidrógeno son los responsables de las propiedades del agua; Resistencia a los cambios de temperatura. *Alto calor específico -o capacidad calorífica *Alto calor de vaporización Gran cohesión o atracción mutua, de sus moléculas. *Alta tensión superficial. *Alta resistencia ténsil La acción capilar -o capilaridad- y la imbibición son también fenómenos relacionados con la adhesión y cohesión de las moléculas de agua.

7. EL AGUA COMO SOLVENTE

8. IONIZACIÓN DE LA MOLÉCULA DE AGUA La molécula de agua se ioniza produciendo iones hidronio (H3O+) e hidróxido (OH-), esta ionización en numero pequeño y constante en cualquier volumen de agua. La tendencia del agua a disociarse se expresa como: Keq=Donde los corchetes representan la concentración molar de los iones y las moléculas de agua sin disociar y la K la constante de disociación

9. IONIZACIÓN DE LA MOLÉCULA DE AGUA Constante de disociación del agua:Un mol de agua = 18g ; 1L de agua tiene una masa de: 1000 g entonces; 1000g / 18 g mol-1 = 55,56 mol/L; sustituyendo: 55,6 Keq = [H+][OH-].La contante de equilibrio de disociación del agua determinada por medidas e conductividad eléctrica es 1,8 x 10 -16 Sustituyendo en la ecuación: (55,6)(1,8 x 10 -16) = [H+][OH-] 1 x 10 -14 = [H+][OH-] = Kω ; ó producto iónico del agua Asumiendo que [H+] = [OH-] se habla de una solución neutra Cuando [H+] > [OH-] se habla de disoluciones ácidas y Cuando [H+] < [OH-] se habla de disoluciones básicas

10. CONCEPTO DE pH: Es el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno. Representa una fuerza motriz generada por los protones libres en distribución desigual conotros iones a ambos lados de la membrana. pH = - log [H+]

11. CAPACIDAD TAMPÓN Y PUNTO ISOELÉCTRICO: La capacidad tampón de unsistema es la cantidad deácido o base fuerte que puedeneutralizar sufriendo undesplazamiento de pH de unaunidad. Punto isoeléctrico: es el valor de pH en el cual una sustancia no tiene carga eléctrica neta. Es decir en este valor de pH la mitad de las moléculas se encuentra disociada.

12. ECUACIÓN DE HENDERSON-HASSELBALCH. Base pH pKa log Ácido Se puede definir el pK como el valor de pH de una solución amortiguadora en el que el ácido y la base se encuentran a concentraciones equimoleculares o al 50% cada una. Como el pKa es constante para un ácido dado durante titulación la única variable es el cociente [sal] / [ácido] que cambia con la adición definida de una base conocida

13. SISTEMAS AMORTIGUADORES: Amortiguador bicarbonato: es el principal tampón extracelular en lasangre y fluidos intersticiales es el sistema bicarbonato H2CO3 /HCO3‾ con un pK’= 6,1. En este sistema el ácido carbónico esta enequilibrio con el CO2 disuelto y este a su vez con el CO2 gaseoso Es un sistema muy eficaz debido a que: ♣ La relación HCO3‾ / H2CO3 es muy alta (20/1), lo que le proporciona una alta capacidad tampón frente a los ácidos; ♣ Es un sistema abierto, con lo que el exceso de CO2 puede ser eliminado por ventilación pulmonar de manera rápida; y ♣ Además, el HCO3‾ puede ser eliminado por los riñones mediante un sistema de intercambio con solutos. ♣ Sus concentraciones se mantienen relativamente constantes y se puede regular a través de la ventilación pulmonar y la eliminación renal.

14. SISTEMAS AMORTIGUADORESAmortiguador fosfato: la disociación del ácido fosfórico se desarrolla con lapérdida de un protón en cada equilibrio establecido al que corresponde unvalor de pKa determinado. Estos equilibrios son: H 3 PO4 H2PO4 HPO24 PO34‾ pKa1= 2,21 pKa2 = 6,80 pKa3= 12,70 pH = 6,8 + log H2PO4 / HPO24 A nivel intracelular, las concentraciones de fosfato son elevadas lo que le convierte en un tampón eficiente. Las grandes cantidades de fosfato dentro de las células corporales y en el hueso hacen que el fosfato sea un depósito grande y eficaz para amortiguar el pH.

15. SISTEMAS AMORTIGUADORESAmortiguador hemoglobina: Su característica principal es quedependiendo si la hemoglobina (HHb) se encuentra oxigenada ono el pKa del equilibrio correspondiente varía lo que le otorgaversatilidad de regulación.Los equilibrios de disociación son: Oxihemoglobina: HHbO2 HbO2 + H+ ( pKa: 6,7) Hemoglobina: HHb Hb- + H+ ( pKa: 7,9)En la respiración celular con la formación de acido carbónico y lacorrespondiente acidificación, los protones convierten eloxihemoglobinato (HbO2 ) en hemoglobina amortiguando el efectoacidificante y liberando O2 HbO2 + H+ HHb + O2

16. Alteración Tipo Causas Compensación Tratamiento Excesiva combustión de grasas (Diabetes). Ventilación pulmonar Patologías como la profunda y rapida. Infusiones de Metabólica hipertermia que suponen Retención de bicarbonato bicarbonato, tampón tris un aumento en la o eliminación de protones producción de ácidos por el riñon Acidosis orgánicos Aumento del volumen Insuficiencia en la Aumento de reabsorción de ventilación o ventilación pulmonar, Respiratoria renal de bicarbonato y de respiración pulmonar. bronquitis crónica, la excreción de protones. Usando

aparatos de enfisema. respiración asistida Infusión de disolución Vómitos contínuos, Disminución de la isotónica ligeramente Metabólica diarreas, ventilación pulmonar, ácida.(HCl diluido, hiperaldosteronismo. retención de protones acido láctico,etc)Alcalosis Hiperventilación Retención de protones, Respirar dentro de una pulmonar, ansiedad, Respiratoria eliminación del anión bolsa para aumentar el insuficiencia cardíaca, bicarbonato. espacio no oxigenado. fiebre, hipoxia

17. ELECTROLITOSLos solutos se clasifican en tres categorías según lasconductividades eléctricas de sus soluciones acuosas.♣ Las sustancias que se disuelven como moléculas y que enconsecuencia dan soluciones no conductoras se clasifican comono electrolito.♣ Las sustancias que existen en solución acuosa como unamezcla en equilibrio de iones y moléculas reciben el nombre deelectrolitos débiles y se ionizan parcialmente.♣ Los electrolitos fuertes existen casi exclusivamente en forma deiones en soluciones acuosas, aquí se incluyen todas las salesneutras (NaCl) y bases fuertes (NaOH, KOH).

18. CONCENTRACIÓN NORMAL DE ELECTROLITOS

19. COMPARTIMIENTOS LÍQUIDOS DEL ORGANISMO♣ El agua total del organismo corresponde a un 50-60%del peso corporal del adulto y aproximadamente 75% enniños.♣ Aproximadamente de este volumen el 40%corresponde al LIC y el 20% al LEC.♣ Los iones constituyen el 95% de los solutossuspendidos en los fluidos orgánicos, la suma de lasconcentraciones de cationes equivalen a la de losaniones en cada compartimiento y así el fluido de cadauno de los espacios es eléctricamente neutral.

20. COMPARTIMIENTOS LÍQUIDOS DEL ORGANISMO

21. REGULACIÓN DE LA TRANSFERENCIA DE AGUA ENTRE COMPARTIMIENTOS El volumen de agua se mantiene constante en elorganismo, habiendo movimiento continuo entrecompartimientos. El balance entre el líquido intersticial y el intracelularesta regulado por el mantenimiento constante del equilibrioosmótico por la presencia de sales como Na+ e ionespolivalentes donde destacan el Ca2+ y el Mg2+ así comoproteínas y fosfatos . La transferencia entre el compartimiento vascular y elintersticial ocurre a nivel de los capilares y esta regido por elequilibrio entre los gradientes de presión oncótica plasmática ypresión hidrostática.

22. ALTERACIONES DE LA CONCENTRACIÓN DE LÍQUIDOS Y ELECTROLITOS: La eliminación de Deshidratación con Enfermos débiles u glucosa urinaria en aumento relativo de obnubilados. Mayor diabeticos. sales pérdida de agua que Eliminación de exceso de sales. de urea.Deshidratación con Insuficiencia de la Paso del LEC al LIC, pérdida de sales corteza suprarrenal. células turgentes. Pérdida de Na+ por Alteración del orina. funcionamiento renal

23. Es la forma clásica de deshidratación. Deshidratación Pérdida de Sequedad de la piel y paralela a la secreciones del mucosas, hipotensiónpérdida de sales aparato digestivo. de los globos oculares y descenso de la presión arterial El descenso del volumen plasmático y la hipotensión arterial impiden una correcta filtración renal por deficiencia de líquido. Edema por paso de insuficiencia liquido del capilar al Retención de cardíaca congestiva, espacio intersticial.agua paralela a enfermedades del retención de riñón, toxemias del Aumento del espacio sales embarazo, cirrosis intersticial a expensas del hepática. LIC

24. BIOENERGÉTICA Energía :Propiedad de la materia que le permite transformarseen trabajo o a la inversa formarse como resultado deun trabajo Energética : Ciencia que estudia los intercambios de energía Termodinámica :Disciplina que estudia los cambios de energía que ocurren con la ruptura o formación de una biomolécula y puede predecir si este ocurrirá de forma espontánea o no.

25. Diversas formas de energíaCalor: forma de energía que pasa de un cuerpo a otro por la influenciade una diferencia de temperatura. Resulta del movimiento desordenadode las moléculasEnergía Luminosa: vibración electromagnética portadora de fotones.Energía eléctrica: se debe a un desplazamiento de electrones en unasustancia o un medio conductor.Energía mecánica: permite el desplazamiento de los seres vivientes.Energía osmótica: tipo de energía mecánica que depende de laconcentración de las moléculas disueltas en un espacio dado, de supoder de atraer moléculas de agua y modificar su ordenamiento.

26. PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA PRIMERA LEY: Conservación de la energía“En cualquier transformación física o química lacantidad total de energía del universo permanececonstante" SEGUNDA LEY: Entropía“Cualquier proceso irreversible que se lleva acabo en un sistema aislado conduce al aumentode entropia del sistema"

27. Energía libre de Gibbs (G): Cantidad de energía capaz de realizar trabajo durante una reacción a Tª y presión constantes.Proporciona información sobre: La dirección de la reacción química Composición en el equilibrio La cantidad de trabajo desarrollado Variación de energía libre (ΔG): Predice si una reacción es factible o no ΔG = 0 Proceso en equilibrio (proceso irreversible) ΔG > 0 Reacción endergónica, consume energía ΔG < 0 Reacción exergónica, genera energía (espontánea)

28. Entalpía (H): contenido calórico del sistema ♣ DH > 0 Reacción endotérmica (absorbe calor) ♣ DH < 0 Reacción exotérmica (libera calor)Entropía (S): aleatoriedad o desorden del sistema. Una reacciónocurrira solo si la entropia (desorden) aumenta en el sistema yen el medio circundante. La energía de un sistema que nopuede utilizarse para realizar un trabajo útil ♣ DS > 0 Aumenta entropía en el sistema ♣ DS < 0 Disminuye entropía en el sistema

29. REACCIONES ACOPLADASUna reacción endergónica espontáneamente imposible puedeocurrir desde el punto de vista termodinámico si se acopla a otraexergónica siempre que el resultado final sea exergónico. Ejemplo: Sintesis de glucosa-6-P

30. COMPUESTOS DE ALTA ENERGÍA Son compuestos que al hidrolizarse pueden liberar gran cantidad de energía.El ATP funciona como el principal portador de energía enlos seres vivos, por esta razón es considerado la monedauniversal de energía libre en los sistemas biológicos. Poseeenlaces muy inestables en disolución acuosa.

31. COMPUESTOS DE ALTA ENERGÍA Compuestos ricos en energía y Potencial de transferencia de PEl acoplamiento de las reacciones endergónicas y exergónicas estámediado por intermediarios de alta energíaLos compuestos ricos en energía:♣ Liberan la energía mediante hidrólisis y transferencia de grupo (roturaenlace rico en energía ~)♣ Ceden una energía > 25 kJ/mol (potencial de transferencia de grupo)Potencial de transferencia de grupo: Energía libre que un compuesto escapaz de ceder a otra sustancia junto con el grupo transferido♣ Se mide por la energía libre desprendida en la hidrólisis del enlace dealta energía♣ Transfieren la energía en una sola reacción

32. COMPUESTOS DE ALTA ENERGÍA Compuesto Energía (kJ/mol) ΔG en hidrólisis Fosfoenolpiruvato (-61.9) 1,3-bifosfoglicerato (-49.3) Fosfocreatina (-43.0) ATP (-30.5) ADP (-30.5) Glucosa-1-fosfáto (-20.9) Glucosa-6-fosfáto (-13.8)

33. CÉLULAS Y MEMBRANAS Células procariotasSon células pequeñas y de estructura muy sencilla. Carecen deenvoltura nuclear (carioteca), con lo cual el contenido del núcleo estádiseminado en la zona central del citoplasma.Las procariotas constituyen microorganismos unicelulares de vidamuy simple. Como ejemplos de este tipo están: arqueobacterias,las bacterias y las algas verde azuladas llamadas cianobacterias.

34. CÉLULAS Y MEMBRANAS Ribosomas Células eucariotas RER Mitocondria Las células eucariotas tienen su Membrana plasmática información genética encerrada Citoplasma dentro de la envoltura nuclear. MicrotúbulosSu citoplasma presenta organelos Lisosomainterconectados cuyos límites se encuentran fijados por membranas biológicas.El compartimiento más notorio del citoplasma es el núcleo. Núcleo Nucleolo REL Cromatina Poro nuclear Ribosomas libres Envoltura nuclear Complejo de Golgi Centríolos

35. MEMBRANAS La membrana plasmática representa el límite entre el medio extracelular y el intracelular.En la composición química de la membrana entran a formar parte lípidos, proteínas y glúcidos

36. CARACTERÍSTICAS DE LAS MEMBRANAS♣ Son asimétricas♣ Son semipermeables♣ Puede variar su fluidez en función de la temperatura ycomposición en ácidos grasos y colesterol.♣ Su fluidez permite el movimiento lateral de moléculas.♣ Alojan proteínas transportadoras.♣ Crean compartimentos con una concentración demoléculas y carga de iones distinta del gradiente normal

37. MEMBRANASLa membrana presenta una permeabilidad selectiva, ya que permite elpaso de determinadas pequeñas moléculas.Los mecanismos de transporte pueden verse en el siguiente esquema: Difusión simpleTransporte pasivo: Difusión facilitada Bomba sodio potasio Transporte activo: Otras bombas EndocitosisMoléculas grandes: Exocitosis

38. MECANISMOS DE TRANSPORTE DE AGUA Y ELECTRÓLITOSUn ión o una molécula puede atravesar una membrana por difusión simple, difusión facilitada o transporte activo Pequeñas no cargadas Moléculas polares Ligeramente permeable Moléculas polares grandes no Glucosa, fructosa cargadas Iones Moléculas Aminoácidos, ATP, polares glucosa-6-P, proteínas , cargadas ácidos nucléicos

39. MECANISMOS DE TRANSPORTE DE AGUA Y ELECTRÓLITOS TRANSPORTE PASIVO O DIFUSIÓN. Difusión simple:Paso de la molécula a través de la membrana celular espontáneamente a favor del gradiente de concentración.Este proceso es siempre limitado y no supera el 5-10 % del total transportado

40. MECANISMOS DE TRANSPORTE DE AGUA Y ELECTRÓLITOS Difusión facilitada:Es el paso de moléculas a través de la membranas celulares, con el uso de transportadores también conocidos como Carriers, ya que la membrana actúa como una barrera para estas moléculas.

41. MECANISMOS DE TRANSPORTE DE AGUA Y ELECTRÓLITOS Se distinguen 3 tipos de transportadores:Uniportadores: transporta un solo tipo de molécula bajo su gradiente deconcentración.Antiportadores y Simportadores: en estos casos mueven un tipo de ióno molécula en contra de su gradiente de concentración con movimientode un ión diferente a favor de gradiente de concentración.

42. MECANISMOS DE TRANSPORTE DE AGUA Y ELECTRÓLITOS TRANSPORTE ACTIVOSon ejemplos de transporte activo la bomba de Na/K, y la bomba de Calcio.La bomba de Na+/K+ requiere una proteína transmembranosa (ATPasa) que bombea Na+ hacia el exterior de la membrana y K+ hacia el interior.Por este mecanismo, se bombea 3 Na+ hacia el exterior y 2 K+ hacia el interior, con la hidrólisis acoplada de ATP. El transporte activo de Na+ y K+ tiene una gran importancia fisiológica. De hecho todas las células animales gastan más del 30% del ATP que producen (y las células nerviosas más del 70%) para bombear estos iones.

43. TRANSPORTE DE MOLÉCULAS DE GRAN TAMAÑO.Endocitosis: Es el proceso por el que la célula capta partículas del medio externo mediante una invaginación de la membrana en la que se engloba la partícula a ingerir.

44. TRANSPORTE DE MOLÉCULAS DE GRAN TAMAÑO.Exocitosis. Es el mecanismo por el cual las macromoléculas contenidas en vesículas citoplasmáticas son transportadas desde el interior celular hasta la membrana plasmática, para ser vertidas al medio extracelular .

45. MECANISMOS DE TRANSPORTE DE AGUA OsmosisDifusión de agua a través de una membrana que permite elflujo de agua, pero inhibe el movimiento de la mayoría desolutos. Solución Solución hipotónica hipertónica Soluto molécula Membrana selectivamente permeable Solución hipotónica Solución hipertónica Membrana selectivamente permeable

46. NÚCLEO CELULAR.Estructura generalmente grande, rodeada por una membrana doble. En suinterior se encuentra el nucleolo y los cromosomas. Su función consiste enalmacenar el material hereditario (DNA), el cuál se transcribe en RNA para lasíntesis de proteínas celulares. NUCLEOLOCuerpo granular en el núcleo, consistente de RNA y proteínas. Es el lugar desíntesis de RNA ribosómico y ensamble de subunidades ribosómicas.

47. CITOPLASMA.El citoplasma consiste en el contenido celular de apariencia es viscosa que se encuentra localizada dentro de la membrana plasmática pero fuera del núcleo de la célula.Hasta el 85% del citoplasma está conformado por agua, proteínas, lípidos, carbohidratos, ARN, sales minerales y otros productos del metabolismo.Es en el citoplasma donde se encuentran embebidos los organelos que conforman las células.

48. RIBOSOMASRealizan la síntesis de proteínas, según ordenes delnúcleo. Se encuentran libres en el citoplasma oadosados a la pared del retículo endoplasmático

49. RETÍCULO ENDOPLASMÁTICOConsiste en un conjunto de sacos membranosos que forman cavidades comunicados entre si .Existen dos tipos: 1.-RE.rugoso: que presenta ribosomas adosados. 2.-RE liso que carece de ellos.Se encarga del almacenamiento y transporte de sustancias por el citoplasma celular.

50. APARATO DE GOLGIEstá formado por sacos membranosos aplanados y apilados, no comunicados entre si y rodeados por pequeñas vesículas.Se encargan del empaquetamiento y transporte de proteinas y otras sustancias que deben ser exportadas al exterior celular.Modifica proteínas y lípidos (grasas) que han sido construidos en el retículo endoplasmático y los prepara para expulsarlos fuera de la célula .

51. MITOCONDRIASLas mitocondrias son los organelos celulares encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular. Actúan por tanto, como centrales energéticas de la célula .La energía se obtiene a partir del proceso denominado RESPIRACIÓN CELULAR que consiste en la siguiente transformación: Glucosa + O2 CO2 + H2O + Energía.

52. LISOSOMASLos lisosomas (del griego lysis = aflojamiento; soma = cuerpo): son vesículas relativamente grandes formadas por el aparato de Golgi que contienen enzimas hidrolíticas Intervienen en la ruptura de materiales extracelulares. Se fusionan con las vacuolas alimenticias y sus enzimas digieren su contenido.

53. CITOESQUELETOConjunto de filamentos que sirven de soporte a los organelos y da forma a la célula.

54. CILIOS Y FLAGELOSLos cilios y los flagelos son unas proyecciones largas y finas de la superficie de diversos tipos celulares. Son prácticamente idénticas, excepto en su longitud. Los cilios son cortos y se encuentran en abundancia. Los flagelos son más largos y escasos .

55. Enzimas marcadoras de fracción celularFracción nuclear: ADN, presencia de antígeno nuclear decélulas en proliferación (PCNA), nucleasas, etc.Fracción mitocondrial: glutamato deshidrogenasa, citocromooxidasa, succinato deshidrogenasaFracción lisosomal: actividad de la fosfatasa ácida oalcalina.Fracción microsomal: actividad de la glucosa−6 fosfatasaFracción soluble: lactato deshidrogenasa.

56. RADICALES LIBRES Radical libre: cualquier especie capaz de existirin de pendientemente que contiene uno o más electronesdesapareados (electrones que están solos en orbitales atómicos o moleculares)

57. RADICALES LIBRESEl oxígeno es un elemento esencial para la vida de los organismos aerobios1. Se emplea como aceptor de electrones en la cadena de transporte electrónico (aproximadamente un 90 % del consumido)2. Algunos enzimas lo utilizan para procesos de hidroxilación y oxigenación (aproximadamente un 10% )3. Una fracción residual (~ 1%) se convierte en especies reactivas de oxígeno (ROS):

58. ENZIMAS ANTIOXIDANTES La SOD y la catalasa actúan degradando las especies reactivas de oxígeno (ROS)Superóxido dismutasa: Cataliza lareacción de destrucción de losradicales superóxido mediante sutransformación en peróxido dehidrógeno, el cual puede ser destruidoa su vez por las actividades catalasa oglutatión peroxidasa. O2- + O2- + 2H+ -> H2O2 + O2

59. ENZIMAS ANTIOXIDANTESCatalasa: Es una de las enzimasconocidas más eficientes, tanto queno puede ser saturada por H2O2 aninguna concentración, catalizandosu conversión en H2O y O2, paraproteger a las células del H2O2 quese genera en su interior. 2H2O2 -> 2H2O + O2

60. ENZIMAS ANTIOXIDANTESGlutatión peroxidasa: Reduce peróxido de hidrógeno complementando a la catalasa

61. MECANISMOS DE DEFENSA EXÓGENOS VITAMINA E (α-tocoferol) Captura radicales hidroxilo y aniones superóxido y neutralizaperóxido de hidrógeno. Hortalizas, verduras, frutos secos, aceites (soja, girasol..), arrozintegral, lentejas, mantequilla VITAMINA C (ácido ascórbico) Poderoso inhibidor de la oxidación de lípidos. Regenerala Vitamina E. Frutas (cítricos), acelgas, tomates, perejil, β-CAROTENO (provitamina-A) carotenoide más abundante de la naturaleza Elimina losradicales libres y protege al ADN de su acción mutagénica. Verduras y frutas de coloramarillo OLIGOELEMENTOS Forman parte del núcleo activo de muchos antioxidantes. (Cu/Zn/Mn/Se/Fe) FLAVONOIDES Su efecto antioxidante

reside tanto en su capacidad para secuestrarradicales como en su capacidad para formar quelatos con metalesajo, cebolla, té, manzanas, peras, espinacas, naranjas, limones.

1. Universidad de Oriente Núcleo Bolívar Escuela de Ciencias de la Salud Bioquímica Médica Unidad II - ProteínasProf. Zulay Castillo

2. PROTEÍNASSon polímeros lineales de aminoácidos que forman lamasa principal de la célula y de los tejidos y tienenfunciones diversas entre las que destacantransportadoras de compuestos hidrófobos en lasangre, catalizadores, canales iónicos en las membranasentre otros.Sus características están dictadas por su secuencia linealde aminoácidos o estructura primaria y esta determina suplegado e interacciones en la célula para realizar susfunciones.Las estructuras primarias de las proteínas se sintetizan apartir de 20 aminoácidos dispuestos en una secuencialineal determinada por el código genético.

3. AMINOÁCIDOSSon moléculas orgánicas que contienen al menos un grupoamino (-NH2) a excepcion de prolina que contiene un grupoimino (-NH-) y un grupo ácido (-COOH) tienen por estructurageneral: COOH H2N C H R La presencia de estos dos grupos le confiere la propiedad de ser anfóteros y siendo bifuncionales pueden formar polímeros de longitud variable.

4. Los aminoácidos son anfóteros, es decir, secomportan a la vez como ácidos y como basesA pH 7 Los aminoácidos sin cadena lateral cargadason zwitteriones; presentan simultáneamente unacarga positiva y una negativa.

5. CLASIFICACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS Aminoácidos alifáticos apolares: Tienen cadenas laterales alifáticas, apolares y voluminosas en las proteínas estas cadenas laterales se unen para formar centros hidrófobos

6. CLASIFICACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS Aminoácidos aromáticos: se agrupan aquí los que tienen anillo aromático y propiedades semejantes pero de polaridades diferentes. El es un anillo C-H con 6 miembros y 3 dobles enlaces (Anillo bencénico). Los sustituyentes del anillo determinan si participan en interacciones polares o hidrófobas.

7. CLASIFICACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS Aminoácidos alifáticos polares y sin carga: tienen un grupo amida o un grupo OH en su cadena lateral. La asparagina y la glutamina son amidas de los aa aspartato y glutamato. Los grupos forman puentes de H entre ellos, con el agua y con el esqueleto peptídico de otros compuestos polares. Se encuentran generalmente en la superficie de proteínas globulares hidrosolubles.

8. CLASIFICACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS Aminoácidos azufrados: En este grupo se incluyen los aminoácidos que contienen azufre (la cisteína y la metionina).

9. CLASIFICACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS Aminoácidos ácidos: tienen grupos ácido carboxílicos que llevan una carga negativa a pH fisiológico

10. CLASIFICACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS Aminoácidos básicos: tienen cadenas laterales que contienen nitrógeno que puede protonarse y cargarse positivamente a pH fisiológico o menos. Forman enlaces electrostáticos con grupos con carga negativa como grupos R de aa ácidos o grupo fosfato de las coenzimas.

11. DISOCIACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS Aminoácidos no polares

12. DISOCIACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS

13. DISOCIACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS Aminoácidos aromáticos

14. DISOCIACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS Aminoácidos polares sin carga

15. DISOCIACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS Aminoácidos polares sin carga

16. DISOCIACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS Aminoácidos azufrados H H H SH SH

17. DISOCIACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS Aminoácidos cargados negativamente

18. DISOCIACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS Aminoácidos cargados positivamente

19. ENLACE PEPTÍDICOEnlace amida entre el grupo α-carboxilo de unaminoácido y el grupo α-amino de otro conliberación de una molécula de agua formandoen esta condensación un péptido.

20. CLASIFICACIÓN DE LOS ENLACES PEPTÍDICO SEGÚN EL NUMERO DE AMINOÁCIDOS Dipéptidos: si el n º de aminoácidos es 2. Tripéptidos: si el n º de aminoácidos es 3. Tetrapéptidos: si el n º de aminoácidos es 4. Oligopéptidos: si el n º de aminoácidos es menor de 10. Polipéptidos o cadenas polipeptídicas: si el nº de aminoácidos es mayor de 10.

21. CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS

22. CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS Según su solubilidad PROTEÍNA ORIGEN SOLUBLES EN: Albúmina Animal Agua fría Globulinas Animal Soluciones salinas diluidas Glutelinas Vegetal Ácidos y bases diluidas Prolaminas Vegetal Alcoholes de escaso peso molecular Histonas Eucariotas Agua y ácidos diluidosEscleroproteínas Animal Solo por degradación

23. CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS

24. ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNASLas proteínas son macromoléculas de estructuratridimensional muy compleja, cada proteína tiene unaestructura nativa que es necesaria para que la proteínarealice su función.Se han planteado 4 niveles de organización estructuralpara las proteínas:☯ Estructura primaria☯ Estructura secundaria: α-hélice y lámina β☯ Estructura terciaria☯ Estructura cuaternaria

25. NIVELES DE ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Primaria: Se refiere al esqueleto covalente y establece de modo específico la secuencia de sus residuos de aminoácidos. Así, denominamos estructura primaria de una proteína a su secuencia de aminoácidos.

26. NIVELES DE ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL• Las proteínas homólogas tienensecuencias y funciones semejantes• La comparación de secuencias permiteestablecer relaciones evolutivasMutaciones --> variaciones en la secuencia• Los aminoácidos invariables sonimportantes para la función• Las mutaciones conservadoras soncambios entre aminoácidos químicamentesemejantes• Algunas mutaciones se relacionan conenfermedades --> enfermedadesmoleculares (patología molecular)

27. NIVELES DE ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Secundaria: es el plegamiento regular local entre residuos aminoacídicos cercanos de la cadena polipeptídica. Se adopta gracias a la formación de enlaces de hidrógeno entre los grupos carbonilo (-CO-) y amino (-NH-) de los carbonos involucrados en las uniones peptídicas de aminoácidos cercanos en la cadena..

28. α-HÉLICELa cadena polipetídica principal forma la estructura central, y las cadenaslaterales se extienden por fuera de la hélice. El grupo carboxílo (CO) de un aminoácido n se une por puentehidrógeno al grupo amino (NH) de otro aminoácido que está tres residuosmas allá (n + 4).De esta manera cada grupo CO y NH de la estructura central (columnavertebral o "backbone") se encuentra unido por puente hidrógeno

29. ESTABILIDAD DE LA α-HÉLICE☯Contribución principal: enlaces de hidrógeno entre grupos -COy NH peptídicos (cada residuo i con i+4)Interacciones entre cadenas laterales☯ Electrostáticas. Atractivas (estabilizadoras, entre residuos dedistinta carga)☯Repulsivas --> desestabilizadoras (entre residuos con la mismacarga)☯•Hidrofóbicas

30. LÁMINA βSe forma por el posicionamiento paralelo de dos cadenas deaminoácidos dentro de la misma proteína, en el que los gruposamino de una de las cadenas forman enlaces de hidrógeno conlos grupos carboxilo de la opuesta.☯ Cadenas paralelas. Aquellas que ambas van de grupo aminoa carboxilo☯ Cadenas antiparalelas. Aquellas que una va de amino acarboxilo y otra de carboxilo a amino.

31. ESTRUCTURAS NO REPETITIVASVueltas, giros y bucles son estructuras secundarias sinelementos repetitivos.Representan un cambio abrupto de la dirección de la proteínay posibilitan que la proteína tenga una estructura compacta,suelen estar en la superficie protéica. Muchas vecesconectan segmentos de las hojas plegadas β antiparalela.

32. ESTRUCTURA TERCIARIADefine el plegamiento espacial de la cadena completa eincluye el conjunto de interacciones covalentes o de otrotipo que gobiernan estos plegamientos.En algunas proteínas globulares representa zonas deplegamiento compacto llamados dominios.

33. FUERZAS ESTABILIZADORAS DE LA ESTRUCTURA TERCIARIA

34. ESTRUCTURA CUATERNARIAAsociación no covalente de varias cadenaspolipeptídicasVentajas de la asociación• Mayor estabilidad• Regulación alostéricaEstabilidad• Mismo tipo de enlaces que estructura terciaria.

35. NIVELES DE ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL

36. DESNATURALIZACIÓN DE LAS PROTEÍNAS La desnaturalización de las proteínas implica modificaciones en modo variable de su estructura con la consiguiente alteración o modificación de sus funciones. Puede ocurrir por efectos físicos: calor, radiaciones UV, altas presiones. O por efectos químicos: ácidos, alcális, urea y sustancias con actividad detergente.

37. DESNATURALIZACIÓN DE LAS PROTEÍNASCaracterísticas de lasproteínasdesnaturalizadas:☯ Solubilidaddisminuida☯ Disminución de lasimetría molecular☯ Disminución de sucristalidad

38. PROTEÍNAS PLASMÁTICASEl plasma consiste enagua, electrolítos, metabolitos, nutrientes, proteinas yhormonas, exento de células y el suero exento de célulasy proteínas implicadas en coagulación de la sangre.Las proteínas plasmáticas son en realidad una mezclamuy compleja que incluye no sólo proteinas simples, sinotambién proteínas conjugadas como glucoproteínas yvarios tipos de lipoproteinasLas proteínas del plasma en 3 grupos principales:albúmina, fibrinógeno y globulinas. El valor total de las proteínas plasmáticas es de 6 a 8 g% Albúmina 3.3 a 5.5 g/dl Globulinas 2 a 3.5 g/dl ml.

39. FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS PLASMÁTICAS ☯ Transporte y Almacenamiento ☯ Balance de Fluidos (Agua y electrolitos) ☯ Regulación del equilibrio ácido/base ☯ Respuesta de fase aguda/Anticuerpos/Sistema inmune/complemento ☯ Construcción y reparación de tejidos ☯ Enzimas ☯ Hormonas ☯ Coagulación

40. PROTEÍNAS PLASMÁTICAS: ALBÚMINAProteína plasmática de granimportancia fisiológica y clinica.Compuesta por 610 aminoácidosen una sola cadena peptídica yposee una estructura terciariadefinida.Es sintetizada exclusivamentepor el hígado y tiene vida mediade 10 días. Representa el 55%del total de proteínas del plasma.

41. PROTEÍNAS PLASMÁTICAS Funciones de la albúmina☯ Reserva de proteínas en la deprivación nutricional☯ Transporte de ácidos grasos de cadena larga yesteroles☯ Transporte de Bilirrubina☯ Unión y solubilización de drogas☯ Regulador de la presión coloidal

42. PROTEÍNAS PLASMÁTICASCausas de la disminución de albúmina en plasmaDisminución de la síntesis☯ Malnutrición, Ayuno☯ Malabsorción alimentaria☯ Enfermedad hepática crónica avanzada Distribución anormal o dilución☯ Sobrehidratación☯ Aumento de permeabilidad capilar como ensepticemia, quemadosExcreción anormal o degradación☯ Síndrome nefrótico☯ Quemados☯ Hemorragias☯ Enteropatías con pérdidas protéicas

43. PROTEÍNAS PLASMÁTICAS: GLOBULINAS Son producidas principalmente en el hígado (80%) y en los linfocitos (20%). Se conocen tres tipos de globulina: alfa, beta y gamma.Alfa-1-antitripsina Gamma-globulinas Beta-globulina

44. PROTEÍNAS PLASMÁTICAS: GLOBULINAS α Fracción FunciónAlfa 1-antitripsina Es reactante de fase aguda. Controla la acción de las enzimas lisosomales.Alfa-1-glicoproteína Es mediador en el proceso inflamatorio ácidaAlfa-1-fetoproteína: Marcador de cáncer hepatocelular y tumores testiculares de células germinales.Alfa-1-lipoproteína Corresponde a la fracción HDL colesterol. Es transportadora de lípidos. Alfa-2- Promueve la proliferación celular. macroglobulina Ceruloplasmina Transportadora de Cu. Es una catalizadora de procesos oxidativos y reactante de fase agudaAlfa-2-lipoproteína: Corresponde a la fracción VLDL colesterol. Tiene relación con el metabolismo de triglicéridos, sobre todo los de síntesis endógena.

45. PROTEÍNAS PLASMÁTICAS: GLOBULINAS β Fracción Función Transporta Fe y es capaz de unir otros iones Transferrina metálicos Hemopexina Actúa ligando grupos Hemoβ1 Beta-lipoproteína Corresponde con la fracción LDL colesterol. Transporta lípidos y se relaciona con el síndrome nefrótico y el hipotiroidismo. C4 Reactante de fase aguda. Disminuido en procesos auto-inmunes Fibrinógeno Reactante de fase aguda que es un precursor de la formación del coágulo de fibrina. Lactógeno Hormona placentaria con papel estimulador placentario: en la resistencia insulínica y la intolerancia a hidratos de Carbonoβ2 Beta-2- Es un marcador de insuficiencia renal y se microglobulina: relaciona con cuadros de Amiloidosis. SP-1-glicoproteína: Glicoproteína Específica del Embarazo. Utilidad como marcador de tumores testiculares de células germinales

46. PROTEÍNAS PLASMÁTICAS: GLOBULINAS γ Fracción Función Predomina en las secreciones mucosas. La IgA aumenta Inmunoglobulina A en procesos inflamatorios, cirrosis alcohólica, hepatitis, artritis, Lupus, TBC y otras infecciones crónicas. Aumenta en fumadores, alcoholismo, cánceresγ1 orofaríngeos y de pulmón, procesos inflamatorios orales, Inmunoglobulina A infecciones bacterianas. secretora Disminuye en enfermedades autoinmunes como artritis reumatoide o Lupus, síndromes malabsortivos, entre otros Inmunoglobulina D Aumenta en el mieloma múltiple, aunque lo hace de forma inespecífica. Aumenta en artritis reumatoide y lupus, brucelosis, en Inmunoglobulina M linfosarcoma, cirrosis biliar primaria, enfermedades autoinmunes, mononucleosis, paludismo, micosis. Aumenta en infecciones crónicas, hiperinmunización,γ2 Inmunoglobulina G sarcoidosis, fiebre reumática, artritis reumatoide, hepatitis crónica activa, cirrosis, mieloma múltiple IgG, SIDA. Se eleva en el síndrome hiper-IgE, parasitosis, lepra, Inmunoglobulina E aspergilosis bronco-pulmonar alérgica, SIDA.

47. PROTEÍNAS PLASMÁTICAS: FIBRINÓGENO Se forma en el hígado y juega un papel importante en la coagulación de la sangre. Debido a su peso molecular elevado, es uno de los factores que condiciona la viscosidad sanguínea. Involucrado directamente en el proceso de coagulación sanguínea es el responsable de transformarse en fibrina insoluble que constituye la armazón fundamental del coágulo.Tromboplastina + Ca2+ +protrombina trombina + fibrinógeno fibrina

48. SEPARACIÓN Y CUANTIFICACIÓN DE PROTEÍNAS Para estudiar detalladamente las proteínas se necesita extraer las proteínas de la células y orgánulos subcelulares. Homogeneización: Ruptura de la célula, moler el tejido en una licuadora, homogeneizar Se puede emplear posterior a la homogeneización: ☯ CENTRIFUGACIÓN DIFERENCIAL ☯ CENTRIFUGACIÓN DE GRADIENTE DE DENSIDAD (Tipos: zonal e isopícnica)

49. CENTRIFUGACIÓN DIFERENCIAL La separación de las partículas es en función de su coeficiente de sedimentación (S) Se obtienen dos fracciones: Un pellet con material sedimentado y un sobrenadante con el material no sedimentadoDesventaja: nunca se S <S <Sobtienen fracciones puras Centrifugación pellet

50. CENTRIFUGACIÓN EN GRADIENTE DE DENSIDAD. ☯ La densidad del medio aumenta hacia el fondo del tubo ☯ Los componentes de la muestra se dispone en diferentes bandas. ☯ No debe provocar modificaciones biológicas en la muestra ☯ No debe interactuar con el método de detección ☯ Debe ser fácil de separar de la muestra Existen dos variantes: Centrifugación zonal. Centrifugación isopícnica.

51. CENTRIFUGACIÓN ZONAL.En la centrifugación zonal lamuestra a analizar se depositaen la parte superior de ungradiente de densidadespreviamente formado.A causa de la fuerza centrífugalas partículas se mueven avelocidades que dependen de lamasa y sedimentan en diferenteszonas del gradiente.La densidad máxima delgradiente no ha de exceder a lade las partículas a separar.

52. CENTRIFUGACIÓN ISOPÍCNICA.En este tipo deseparaciones, partículas deuna densidad en particularse hunden durante lacentrifugación hasta que sealcanza una posición dondela densidad de la soluciónque las rodea esexactamente igual a la delas partículas.Una vez que se alcanzaeste cuasi equilibrio, lalongitud de la centrifugaciónya no influye en lamigración de partículas

53. MÉTODOS DE SEPARACIÓN☯ Cromatografía: método físico de separación en el que loscompuestos a separar se distribuyen entre dos fases: laestacionaria y la móvil, que son fluidos que pasa a través de la faseestacionaria.Puede ser liquida o gaseosa. Ejemplos: de intercambio iónico, deafinidad, de exclusión molecular.☯ Electroforesis: La electroforesis se basa en el movimiento departículas cargadas en un campo eléctrico, hacia un electrodo concarga opuesta. La movilidad de las macromoléculas depende de sucarga, forma y tamaño.

54. CUANTIFICACIÓN DE PROTEÍNAS Una vez purificada la proteína puede ser cuantificada por los siguientes métodos:Método De BiuretEl reactivo de Biuret se compone de hidróxido de sodio y sulfato de cobre(solución alcalina fuerte), el grupo amino de las proteínas reacciona con losiones del cobre del reactivo dando el color púrpura, la cantidad del colorproducido es proporcional al número de enlaces peptídicos, y por lo tanto a lacantidad de proteína.Metodo de Lowry:La muestra se trata con el reactivo de Folin – Ciocalteau modificado. Si hayproteínas presentes se produce una coloración azul debido principalmente a lapresencia de residuos de tirosina y triptofano en las proteínas que reaccionancon ácido fosfomolíbdico tungstico en un medio cúprico alcalino.Método De Bradfordel azúl brillante g-250 coomassie se adhiere a la proteína, el colorante se tornade rojizo a azulado y el máximo de absorción del colorante cambia de 465 a595nm. el cambio en la absorbancia a 595nm es proporcional a laconcentración de proteína en la muestra.

55. PROTEÍNAS NO PLASMÁTICASProteínas estructurales: Forman parte de células y tejidosa los que confieren apoyo estructural. Dentro de estaspodemos citar, el colágeno y la elastina presentes en eltejido conectivo de los vertebrados. La queratina de lapiel, pelo y uñas, la actina y la miosina, entre otras. ☯ Colágeno ☯ Elastina ☯ Queratina ☯ Sistema actina - miosina ☯ Mucoplisacárdos

56. PROTEÍNAS NO PLASMÁTICASColágeno: proteína insoluble en agua, rígida y muyresistente a todo tipo de tensiones, es una de lasproteínas más abundantes en el cuerpo humano.Predomina en el tejido conjuntivo. Contenido de colágeno en algunos tejidos humanos (g/100 g de peso seco) Tejido Contenido Hueso sin minerales 88.0 Tendón de Aquiles 86.0 Piel 71.9 Córnea 68.1 Cartílago ~ 50 Ligamentos 17.0 Aorta 12 – 24 Hígado 4.0

57. PROTEÍNAS NO PLASMÁTICASLa unidad esencial del colágeno está constituida por trescadenas de polipéptidos que aparecen entralazadasformando una triple hélice, constituyendo una unidadmacromolecular denominada tropocolágeno.

58. PROTEÍNAS NO PLASMÁTICASElastina: Proteína insoluble de gran elasticidad es la segunda enimportancia luego del colágeno en la arquitectura del tejidoconjuntivo. Se encuentra en las paredes de vasossanguíneos, en los ligamentos, la piel y los cartílagos. Laelastina se forma por la interacciones entre moléculas solublesde tropoelastina.

59. PROTEÍNAS NO PLASMÁTICASQueratina: la queratina, es una proteína fibrosa y está unidaprincipalmente por enlaces disulfuro y por puentes de hidrógeno.Tiene alto contenido de Cisteína (por eso los enlaces disulfuro)La cadena polipeptídica de esta proteína se enrolla en unahélice α.

60. PROTEÍNAS NO PLASMÁTICAS Sistema actina – miosinaActina: monómero estructural de los filamentos delgadosdel sarcómero, es una proteína globular de 43000-48000Da y 375 aminoácidos que puede unir un mol de ATP yCa2+Miosina: es el componente fundamental de los filamentosgruesos del sarcómero es una proteína de 480000 Da,muy asimétrica constituida por dos cadenaspolipeptídicas que se conocen como cadenas pesadas yotras 4 mas pequeñas no idénticas llamadas cadenasligeras.

61. PROTEÍNAS NO PLASMÁTICAS Ca2+ Troponina inhibe a tropomiosinaEstímulo despolarización de la membrana, hidrólisis de ATP yliberación de Ca2+ que aumenta [citosol] dispara la contracciónCesa el estímulo el Ca2+ regresa al retículo sarcoplásmico modifica a la troponina que cambia conformación y el músculo se relaja.

62. UN MODELO PROTÉICO: LA HEMOGLOBINA Estructura: Hemoproteína. Constituida por 4 grupos hemo y 4 moléculas de globina Cada cadena es muy similar a la mioglobina.Función: Transporte de O2 y CO2entre los pulmones y lostejidos. Une oxígeno en lospulmones y lotransporta, vía sangrearterial, a los tejidos dondelo libera. Une CO2 procedente delmetabolismo en lostejidos, y lo transporta, víasangre venosa, a lospulmones para sereliminado

63. UN MODELO PROTÉICO: LA HEMOGLOBINALa Hb presenta un comportamiento alostérico,es decir depende de efectores de diversasnaturalezas para aumentar o disminuir laafinidad de esta por el O2. EFECTORES ALOSTÉRICOS: 1. CO2 2. H+ 3. 2,3-bisfosfoglicerato (2,3-BPG)La unión del O2 al grupo hemo de las 4subunidades de la hemoglobina ocurre deforma cooperativa es decir la unión del primerO2 al primer grupo hemo promueve un cambioconformacional de la Hb aumentando suafinidad por el O2.

64. UN MODELO PROTÉICO: LA HEMOGLOBINALa Hb capta oxígeno cuando es abundante (pulmones PO2 100 mmHg) y lo cede cuando disminuye (capilares PO2 30 mm Hg) La curva de unión del oxígeno a la Hb es sigmoidea:Este comportamiento sedebe a fenómenos decooperatividad en la uniónde oxígeno. Cadamolécula de Hb tiene 4lugares de unión de O2. PO2 en los pulmonesLa unión del primer O2produce un cambio PO2 en los tejidosconformacional en lamolécula, lo que facilita launión de los siguientes yviceversa

65. UN MODELO PROTÉICO: LA HEMOGLOBINARepresenta el comportamiento de la Hb como esta en la sangrefrente a la Hb diluida en agua. Se evidencia la efectividad de Hb enla fijación de O2 . A elevadas pO2. en el caso de tener la presenciade Hb diluida en sangre a bajas presiones estaria aun tan saturadaque impediria el paso de O2 a los tejidos. Curva de saturación basada en la pO2

66. UN MODELO PROTÉICO: LA HEMOGLOBINACuando aumenta la pCO2 disminuye la afinidad de la Hb por eloxígeno. Una fracción del CO2 se transporta a los pulmones en formade bicarbonato (HCO3) y otra fracción se transporta unidocovalentemente a la hemoglobina. Aumentos en la pCO2 desplazan lacurva a la derecha por aumento de la tensión, esto se conoce comoefecto Bohr y se debe al aumento de [H+].

67. UN MODELO PROTÉICO: LA HEMOGLOBINA EFECTO BOHREl CO2 que se libera de los En los pulmones el O2 setejidos ingresa al GR donde une a la Hb protonada,forma H2CO3 que libera H+ haciendo que libere H+ quey los cuales se unen a la se unen al HCO3- paraHb induciendo la liberación formar H2CO3 que sede O2 en los tejidos. disocia en H+ y CO2.

68. UN MODELO PROTÉICO: LA HEMOGLOBINA 7.6 Efecto del pH sobre la curva de saturación de oxígeno.

69. UN MODELO PROTÉICO: LA HEMOGLOBINA Regulación Alostérica por el 2,3-BPGEl 2,3 BPG se une a la Hb en lacavidad central y dificulta loscambios conformacionales quefacilitan la unión de O2 por loque este compuesto facilita elpaso de O2 a los tejidos dondehay una baja pO2 (tejidos)

70. HEMOGLOBINOPATÍASPatologías ocasionadas por la existencia demoléculas de Hb anormales por alteraciones en suestructura, derivadas de mutaciones en los genesestructurales que las codifican.Entre las Hb normales estan A, F. Las anormales Sy M entre otros tipos.Las enfermedades relacionadas con lashemoglobinopatías se dividen en alteracionesestructurales de la Hb (slteración de secuencias enalgunas de las cadenas) y talasemias (ausencia odisminución de alguna de las globinas)

71. HEMOGLOBINAS NORMALESHb A: es la forma mayoritaria en adultos, es un tetrámeroformado por dos tipos de subunidades α y β. Realiza sufunción transportadora normalmente como se ha descritoanteriormente.Hb F: forma predominante durante el período fetal tiene unamenor afinidad por el 2,3 BPG esta constituida por cadenas α yγ. Persistencia de la Hb fetal es posible pero no manifiestansíntomas en pacientes.

72. HEMOGLOBINOPATÍAS Hemoglobinas MEstas hemoglobinas se caracterizan por la presencia delhierro del hemo en estado férrico (Fe+++) en vez de estaren estado ferroso (Fe++). Son mutaciones que secaracterizan casi siempre por una sustitución delaminoácido histidina, situado en la cavidad del hemo, por latirosina.La tirosina al poseer una carga negativa y al estar unida alhierro estabiliza su forma oxidada e impide la uniónreversible al oxígeno.

73. HEMOGLOBINOPATÍAS Hemoglobina S o anemia drepanocíticaSe caracteriza por una anemia hemolítica grave, que aparece a lospocos meses de nacer cuando la Hb S reemplaza a la Hb fetal. Losvalores de Hb oscilan entre 6 y 8 gr/dl. En el frotis de sangre seobservan drepanocitos.Se produce por la sustitución del ácido glutámico por la valina.Al descender la pO2 la sustitución de dicho aminoácido origina que lamolécula de la hemoglobina cristalice, deformando loshematíes, volviéndolos falciformes y rígidos, e impidiendo su tránsitopor los capilares pequeños.

1. Universidad de Oriente Núcleo BolívarEscuela de Ciencias de la Salud “Francisco Batisttini” Dpto. de Ciencias Fisiológicas: Bioquímica Profesora: Zulay Castillo Pérez

2. Proteínas con actividad catalítica de los seres vivos. Unidades del Metabolismo Regulan la velocidad de las reacciones químicas espontáneas (ΔG-). No promueven reacciones no-espontáneas (Δ G +). Incrementan la velocidad de reacción 103 a 1012 veces sin afectar el sentido de la reacción. No forman parte del producto de la reacción.

3. Catalizador de origen biológico y naturaleza proteica, de alto pesomolecular y conformación tridimensional característica, acelera lareacción al disminuir la energía de activación.Contiene un centro activo, generalmente situado en un entornoapolar. La actividad catalítica requiere que dicho centro adopte unaconformación determinada, mantenida por el resto de la moléculaproteica.

4. No hacen factibles las reacciones imposibles Son sustancias que, sin consumirse en una reacción, aumentan notablemente su velocidad. Ello hace posible que en condiciones fisiológicas tengan lugar reacciones que sin catalizador requerirían condiciones extremas de presión, temperatura o pH. Prácticamente todas las reacciones químicas que tienen lugar en los seres vivos están catalizadas por enzimas. * En su mayoría son proteínas, hay ARN con capacidad catalítica (ribozimas)

5. Aumentan la velocidad de reacción De 106 a 1012 veces vs sin enzima. Aún más rápido que los catalizadores químicos.Condiciones de reacción Temperatura 25-40 o C (algunas hasta 75 o C) pH neutro (5-9), la mayoría 6.5 – 7.5 Presión atmosférica normalCapacidad de regulación Por concentración de sustrato Por concentración de enzima

Por inhibidores competitivos (semejantes al sustrato) Por inhibidores no competitivos (modificación covalente de la enzima) Por regulación alostéricaAlta especificidad de reacción Interacción estereoespecífica con el sustrato No hay productos colaterales.

6. Las enzimas simples están constituidas por proteína sinrequerir de la unión de otra molécula o grupo químico pararealizar su actividad catalítica.Las enzimas conjugadas poseen en su estructura una parteno protéica esencial para su funcionamiento que según sunaturaleza puede llamarse cofactor o coenzima.

7. Apoenzima: fracción protéicaCofactor: grupo que se une a la fracción protéica parapermitir el correcto funcionamiento de la enzima.Holoenzima: fracción protéica + cofactor o coenzima

8. Átomo, ion o molécula que participa en el proceso catalíticosin ser enzima ni sustrato.Los cofactores participan de dos maneras distintas: A través de una fijación muy fuerte a la proteína y salen sinser modificados del sitio catalítico.Como un segundo substrato; salen modificados del sitiocatalítico y por lo general requieren otra enzima para volver alestado original.

9. En función de su naturaleza los cofactores se denominan:Grupos prostéticos: se trata de iones o moléculas inorgánicas.Coenzima: es una molécula orgánica. Aquí se puede señalar, quemuchas vitaminas funcionan como coenzimas; y realmente lasdeficiencias producidas por la falta de vitaminas responde más biena que no se origina la coenzima, para una determinada enzima.

10. Tiamina B1 Tiamina pirofosfato FAD (Flavín adenín dinucleótido), FMNRiboflavina (Flavín mononucleótido)Piridoxina PLP (Piridoxal fosfato)Cobalamina Metilcobalamina, cobamidaÁcido pantoténico Coenzima A (CoA) NAD+ (Nicotín adenín dinucleótido) Y NADP+Nicotinamida (Nicotín adenín dinucleótido fosfato)Ácido lipoico LipoamidaÁcido fólico THF (Tetrahidrofolato)

11. Hemo Hemoenzimas , citocromosComplejos Fe-S FerredoxinasQuinonas Transporte electrónico mitocondrial y fotosintéticoGlutatión Redox, transporte de aminoácidosATP Transferencia de fosfato y/o energíaUTP Transferencia de grupos glucosídicosCarnitina Transportador de grupos acilo

12. Región de la enzima donde se une la molécula de sustrato deforma específica, suele ser un bolsillo o una hendidura que se forma entre las cadenas laterales de los aminoácidos.Estas cadenas:• Facilitan la unión del sustrato (especificidad de sustrato)• Intervienen en la catálisis (centro catalítico)

13. Supone una porción relativamente pequeña del volumen total de la enzima Es una entidad tridimensional Se unen a los sustratos por fuerzas relativamente débiles Son hoyos o hendiduras de las que suele quedar excluida el agua, salvo que sea un componente de la reacción La especificidad del enlace depende de la disposición de los átomos del centro activo

14. Lugar de la enzima en el que ocurre la catálisis y puedeincluir también:• Coenzimas• CofactoresPuede coincidir o no con el centro activo

15. En 1894, Emil Fischer propuso la hipótesis de la llave-cerradura Sitio activo

16. En 1958, Koshland propuso el modelo del ajuste inducido Sitio activo Conformación del estado de transición

17. Estereoespecificidad Centros activos asimétricos: sólo L-aminoácidos Capacidad de distinguir entre estereoisómerosEspecificidad geométrica Grupos químicos que interactúan con el sitio activo Más limitante que la estereoespecificidad Enzimás digestivas: más “preferencia” que “especificidad”

18. Antiguamente, las enzimas recibían nombres particulares, asignados por su descubridor.Ejemplo:amilasa (hidroliza el almidón) Glc + ATP Glc-6P + ADP Al ir aumentando el número de enzimas conocidos, se hizo necesaria una nomenclatura sistemática que informara sobre la acción específica de cada enzima y los sustratos sobre los que actuaba.

19. Consta actualmente de 3 partes:el sustrato preferenteel tipo de reacción realizadoterminación "asa"Ejemplo: la glucoquinasa ATP-glucosa-fosfo-transferasa Glc + ATP Glc-6P + ADP

20. El nombre es identificado por un código numérico:Encabezado por las letras EC (enzyme commission), seguidas de cuatro números separados por puntos: el primer número indica a cual de las seis clases pertenece la enzima, el segundo se refiere a distintas subclases dentro de cada grupo, el tercero y el cuarto se refieren a los grupos químicos específicos que intervienen en la reacción.

21. Ej.: ATP:glucosa fosfotransferasa (glucoquinasa) Glc + ATP Glc-6P + ADPEC 2.7.1.2.2: transferasa7: fosfotransferasa1: el aceptor es un grupo OH2: es un OH de la D-glucosa el que acepta el grupo fosfato.

22. Clases1. Óxido-reductasas2. Transferasas3. Hidrolasas4. Liasas5. Isomerasas6. Ligasas

23. Catalizan reacciones de transferencia de hidrógeno (H) o electrones (e-) de un sustrato a otro AH2 + B ⇄ A + BH2 Ared + Box ⇄ Aox + Bred

24. Catalizan la transferencia de un grupo químico (distinto del hidrógeno) de un sustrato a otro A-B + C ⇄ A + C-B

25. Catalizan las reacciones de hidrólisisA-B + H2O ⇄ AH + B-OH

26. Catalizan reacciones de ruptura o unión de sustratos A-B ⇄ A + B

27. Catalizan la interconversión de isómeros AB BA

28. Catalizan la unión de dos sustratos con hidrólisis simultánea de un nucleótido trifosfato (ATP, GTP, etc.) A + B + XTP A-B + XDP + Pi

29. Perfil energético de una Perfil energético de una reacción espontánea reacción catalizadaLa acción de los catalizadores consiste en disminuir la Energía de activación. Las enzimas son catalizadores especialmente eficaces, ya quedisminuyen la energía de activación, aún más que los catalizadores inorgánicos.

30. Por ejemplo, la descomposición del agua oxigenada (H2O2) puede ocurrir: sin catalizador Ea= 18 Kcal/mol con un catalizador inorgánico (platino) Ea= 12 Kcal/mol con una enzima específico (catalasa) Ea= 6 Kcal/mol Así, se puede calcular que el platino acelera la reacción 20.000 veces, mientras que la catalasa la acelera 370.000 veces.

31. Para que una reacción química tenga lugar, las moléculas de los reactantes deben chocar con una energía y una orientación adecuadas.La enzima : Aumenta la concentración efectiva de los sustratos (aumenta la probabilidad de choque) Permite que los reactantes (sustratos) se unan a su centro activo con una orientación óptima para que la reacción se produzca y Modifica las propiedades químicas del sustrato unido a su centro activo, debilitando los enlaces existentes y facilitando la formación de otros nuevos

32. Estudio cuantitativo de la catálisis enzimática que proporcionainformación sobre las velocidades de reacción, afinidad de lasenzimas por su sustrato, mecanismos de reacción y losinhibidoresAplicación: - Mejor comprensión de las rutas metabólicas - Diseño de tratamientos más adecuadosVelocidad de una reacción bioquímica: Cambio de laconcentración de un reactante o un producto por unidad detiempo

33. 1. Concentración de sustrato2. Concentración de enzima3. pH4. Temperatura5. Efectores (Activadores e Inhibidores)

34. La velocidad inicial Vo de la reacción A → P , donde A= Sustrato y P=Producto, es: - Δ[A] Δ[P] Donde Vo= = Δt Δt [A]= concentración de sustrato [P]= concentración del producto T= tiempoEs proporcional a la frecuencia con que las moléculas reactantesforman el producto, la velocidad de reacción es Vo= K [A]x Donde Vo= velocidad K= constante de velocidad (temp, pH, fuerza iónica) X= orden de reacción

35. Orden de Reacción: Suma de los componentes de los términos de concentración en la expresión de velocidadReacción de Primer Orden:La velocidad es proporcional a laconcentración de sustratoReacción de Orden Cero:Independientemente de laconcentración de sustrato, lavelocidad es constante

36. Modelo propuesto por Leonor Michaelis y Maud Menten en1913 Donde: K1= constante de velocidad de la formación de ES k1 k2 K-1= constante de velocidad de la E+S ES E+P disociación de ES K-1 K2= constante de velocidad de la

formación y liberación del producto del lugar catalíticoHipótesis del Estado Estacionario: establece que [ES] semantiene casi constante durante gran parte de la reacción K1 [E][S]=K-1 [ES] + K2 [ES]

37. Inducen una nueva constante: Km (Constante de Michaelis) K-1 + K2 Km= K1Ecuación de Michaelis-Menten: Donde Vmax s Vmax= velocidad máxima v Km= constante de Michaelis Km s [S]= concentración del sustrato

38. Representa la Ecuación de Michaelis-MentenKm (Constante de Michaelis): mide laconcentración del sustrato a la que laenzima tiene la mitad de la velocidadmáxima (Vmáx/2) Vmáx: Se alcanza cuando todos los centroscatalíticos de la enzima se encuentranocupados por sustratoKm y Vmax se determina midiendo las velocidades iniciales de reacción a varias [S]

39. No todas las enzimas cumplen las condiciones(Enzimas alostéricas) Difícilmente aplicable a reacciones con dossustratos No se puede determinar con exactitud Vmax niKm (Hipérbola rectangular, nunca llega a Vmax)

40. Unidades Internacionales (UI): Cantidad de enzimanecesaria para producir 1 μmol de producto/minuto Nueva Unidad: KatalCantidad de enzima que transforma 1 mol desustrato/segundo (6 x 107 UI)Grado de Pureza: Actividad Específica. Número de UIen 1 mg de proteína

41. Consiste en representar la recíproca de la ecuación deMichaelis-Menten Donde: 1 KM 1 1 y = 1/Vo v0 V max S V max x = 1/[S] m = Km/Vmáx Y = mx + b b = 1/VmáxResultado: línea rectaPendiente: Km/VmaxCorte en ordenada: 1/VmaxCorte en Abscisa (extrapolado): -1/Km

42. Inhibidores: moléculas que reducen la actividad de una enzima(fármacos, antibióticos, conservantes alimentarios, venenos) - Importante para regular las rutas metabólicas - Tratamiento clínicoTipos de Inhibición Enzimatica: Isostérica: Reversible (competitiva, acompetitiva y nocompetitiva) e Irreversible Alostérica

43. El inhibidor competitivo es muy similar al sustrato normalde la enzima. Dada esa similitud estructural, este tipo de inhibidor se une reversiblemente al sitio activo de la enzima. Varia el Km, en presencia del inhibidor Vmáx, no es alcanzada. Puede ser superada al aumentar la [S]

44. El inhibidor se combina sólo con ES, por lo que el inhibidor ejerce su efecto sólo a altas concentraciones de sustrato en las que hay gran cantidad de complejo enzima-sustrato (ES). Aumenta el Km, disminuye Vmáx y mantiene Km/Vmáx

45. El inhibidor se combina con la enzima en un lugar distinto al sitio activo. Tanto EI como EIS se forman: Mantiene el Km disminuye Vmáx y aumenta Km/Vmáx

46. Los inhibidores irreversibles reaccionan con un grupo químico de la enzima,modificándola covalentemente, su acción no se describe por una constantede equilibrio, sino por una constante de velocidad: E+I E’A diferencia de la inhibición reversible, el efecto de los inhibidoresirreversibles depende del tiempo de actuación del inhibidor.Los inhibidores irreversibles son, por lo general, altamente tóxicos. Algunos tipos de inhibidores irreversibles 1. Reactivos de grupos -SH 2. Organofosfóricos 3. Ligandos de metales 4. Metales pesados

47. Sustratos suicidas: (Inhibidores activados enzimáticamente) 1 2 3 E+I EI EI* E’ + I*1. El inhibidor se unen al centro activo de la enzima, de manera específica, igual que el substrato o un inhibidor competitivo convencional2. La acción catalítica de la enzima convierte al inhibidor I en una especie altamente reactiva I*3. I* modifica covalentemente a la enzima, inactivándola de forma definitiva al igual que un inhibidor irreversible.Tienen por tanto:(a) la especificidad del inhibidor competitivo y(b) la potencia de los inhibidores irreversibles

48. Ejemplo: Sistema de la b-lactamasa bacterianaLa utilización masiva de antibióticos b-lactámicos(penicilinas, sus derivados semisintéticos y Penicilina (activa)cefalosporinas) ha conducido a la aparición de Sresistencias a los mismos. R CO NH CH3 N CH3 OLos microorganismos resistentes a estos COO-antibióticos lo son por producir una enzima, la b-lactamasa, que inactiva a los antibióticos b-lactámicos. -Lactamasa S R CO NH CH3 O C HN CH3 O- COO- Ác.peniciloico (inactivo)

49. [E] Temperatura pH

50. Características:También llamadas regulables, la actividad de la enzima seafecta por moléculas efectores que se unen en otros lugares;sitios alostéricos o regulablesCatalizan pasos reguladores claves de las rutas bioquímicasLa regulación puede ser:Activación alostérica: enzima aumenta afinidad por elsustrato (disminuye su Km), así como su velocidad de catalisisInhibición alosterica: efectores negativos.

51. Características: VoCinéticamente no sigue elcomportamiento catalítico de MM - Gráfica: curva sigmoidea ohiperbólicaLa presencia de una sigmoideimplica la existencia decooperatividad en la fijación delsubstrato [S]

52. Enzimas AlostéricasLa cooperatividad (positiva) consiste en que la fijación de unamolécula de substrato favorece la fijación del siguiente, y así hastaocuparse toda la moléculas + s s + s s + s s 1 2 s 3 s sEn términos de Km veríamos que Km1 > Km2 > Km3Existe también cooperatividad negativa, cuando la fijación deuna molécula de substrato dificulta la fijación del siguiente.

53. 1. Monad, Wyman y Chanqeux (MWC) Forma R s s s s s s s s s s Forma T i i i i i i i i i i1. Kosland, Nemethy y Filmes (KNF)2. Eigen (Eig)

54. Inhibidores y activadores alostéricosLos inhibidores alostéricos aumentan 1.0 Yel grado de cooperatividad Activador 0.8Los activadores alostéricos 0.6 Sindisminuyen el grado de Inhibicióncooperatividad; a concentraciones 0.4elevadas de activador, la cinética Inhibidorpasa a ser michaeliana, y deja de ser 0.2sigmoide. s 0.0 0 2 4 6 8 10 12

55. Control HomoalostéricoControl Heteroalostérico

56. Centro Centro Centro Centro activo alostérico activoalostérico s i s En ausencia de inhibidor, el sustrato Cuando el inhibidor ocupa el centro se fija normalmente al centro activo alostérico, tiene lugar un cambio conformacional en el centro activo que impide la fijación del sustrato

57. La mayoría de las enzimas catalizan reacciones con doso más sustratosVarios mecanismos posibles - Orden de unión de los sustratos - Orden de liberación de los productosDeterminación más compleja que en las enzimasmonosustrato - Para cada sustrato hay Km, Kcat y Vmax

58. Mecanismo secuencialo de desplazamientosimple: Secuencial Ordenadoadición de todos lossustratos para poderobtener los productos Secuencial Aleatorio

59. Mecanismo de doble desplazamiento o ping pong:No se han unidos todos los sustratos cuando ya haysalida de productos

60. Catálisis Covalente - Grupo reactivo que se une transitoriamente mediante enlacecovalente Catálisis Ácido-Base - Molécula diferente de H2O acepta o cede protón Catálisis por Iones Metálicos - Varias funciones, dependiendo de la reacción Catálisis por Aproximación Catálisis por unión del Estado de Transición

61. Quimotripsina: proteasa que rompe enlacespeptídicos adyacentes a los aminoácidos aromáticos Catálisis Covalente - Unión irreversible con el diisopropilfluorofosfato(DFP) - Actividad de residuo clave, Ser 195 Catálisis Ácido-Base - Otros dos elementos de “triada catalítica” - Asp 102 e His 57

62. Aprox. 30% de las enzimas usan iones metálicos: - Metaloenzimas unidas fuertemente a metales detransición: Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+, Mn2+ o Co3+ - Metaloenzimas unidad débilmente a metales ensolución: Na+, K+, Mg2+ o Ca2+Mecanismos: - Enlace con el sustrato para permitir su adecuadaorientación - Participación del metal en mecanismos deoxidorreducción - Estabilizador de la reacción al atraer cargas negativasdel sustrato

63. Observada en reacciones con varios sustratos - Reactantes se encuentran en relación espacialóptimaProximidad: acercamiento simple de las moléculas - Aumentos de velocidad de hasta 5xOrientación: acercamiento de los grupos

64. Uno de los mecanismos más importantes - Enzima tiene mayor afinidad por el estadode transición que por los sustratos oproductosConjuntamente con los demás, esresponsable de los grandes aumentos develocidad

65. Las rutas bioquímicas están organizadas en reacciones químicascatalizadas por enzimas, donde la regulación se hace más complejaRazones de la regulación: - Mantenimiento de un estado ordenado - Conservación de la energía - Respuestas a las variaciones ambientalesSe realiza: - Regulación de la concentración enzimática - Regulación de la actividad intrínseca de la enzima 1. Regulación alostérica 2. Regulación por modificación covalente

66. Regulación alostéricaProcesos a nivel celular; regulación de ajuste fino de la actividadenzimática, a través de efectos de retroalimentación (negativao positiva)Regulación por modificación covalenteProcesos a nivel supracelular (orgánico); regulación a gran escalade actividades enzimáticas, a través de modificación covalentede enzimas, provocadas por señales (transducción de señales)

67. Regulación alostérica Retroalimentación Negativa en Vías Metabólicas Síntesis de Isoleucina Thr a-cetobutirato Ile Treonina desaminasa El producto final de la ruta, Isoleucina, inhibe a la primera enzima de la misma, Treonina desaminasa

68. Suele haber fenómenos de modificación covalente de enzimas en la respuesta celular a señales químicas:1. Neurotransmisores2. Hormonas3. Factores de crecimiento4. Estímulos morfogenéticos y de diferenciación5. Muerte celular programada (apoptosis)6. Estímulos antigénicos7. Luz y otros agentes físico-químicos

69. Defosforilación: Protein fosfatasas Fosforilación: Protein kinasas R CH R CH ATP ADP N H N H O C O C O Ser H C CH2OH Ser HC CH2O P O- H N H N O- C O C O R CH R C H N H N HSobre residuos previamente fosforilados: Ser- Sobre residuos de Ser, Thr y Tyr P, Thr-P, Tyr-P Adenilación. ADP-ribosilación. Actúa NAD+ como Sistema de la Glutamina sintetasa donador del grupo ADP-ribosa H 2N Tyr R CH R CH H2N N H N N N H O N N O C O O C OH OH O O HC CH2 O P O CH2 N N O HC NH N CH2 O P O P O CH2 N N C H O H N O- H N O- O- C O C O NH2 + R C H R CH OH OH OH OH N H N H

70. Son variantes de una misma enzima. Formasfísicamente distintas de una enzima pero que catalizanuna misma reacciónEnzimas multiméricas con varios tipos de subunidades - LDH: cuatro cadenas, tipos M y H - 5 isoenzimas diferentes - Preferencia por reacciones diferentesPermite ajustes sutiles en función catalítica, una enzimasimple puede tener isoenzimas, ej: anhidrasa carbónica

71. Niveles enzimáticos como índices de enfermedadEnzimas Funcionales: Actúan normalmente enlas reacciones del metabolismoEnzimas No Funcionales: Aumentan sus nivelescuando hay daño tisular o orgánico

72. Enzima no Funcional Daño ocasionado a-amilasa Daño pancreático Obstrucción biliar, Fosfatasa Alcalina cáncer de huesos Fosfataa Ácida Cáncer de Próstata Creatinfosfoquinasa (CKmb), LactatoDeshidrogenasa (LDH-H4), a-hidroxibutirato Infarto al miocardio DH Trasaminasa Glutámica Oxaloacético Evalúa infarto (TGO) Trasaminasa Glutámica Pirúvica (TGP) Evalúa la Hepatitis

1. Universidad de Oriente Núcleo Bolívar Escuela de Ciencias de la Salud Bioquímica MédicaUnidad IV-VITAMINAS Y COENZIMAS Lcda. Zulay Castillo

2. VITAMINASSon factores exógenos necesarios para la síntesisde coenzimas, desde el punto de vista químico sonun grupo de compuestos orgánicos muy variadoscon la característica común que no pueden sersintetizados por el hombre. HORMONAS Son mensajes químicos producidos por células especializadas que han sido activadas por algún estímulo ambiental o fisiológico.

3. COENZIMASMoléculas de naturaleza orgánica de bajo pesomolecular, más estable que la enzima atemperaturas elevadas y que participa junto con laenzima en el proceso catalítico.En algunos casos teniendo afinidad por la enzimaparecida a la del sustrato y en este caso seconocen como cosustratos y en otros casos lacoenzima puede estar unida covalentemente a laenzima en su sitio activo y participa directamenteen la catálisis.

4. VITAMINAS. ClasificaciónLas vitaminas se clasifican en dos grandes grupos: Hidrosolubles: afinidad con el agua, vida mediacorta, en este grupo se ubican las B y la C, sonprecursores de coenzimas a excepción de la vitaminaC.Debido a su solubilidad en agua, los excesos de estasvitaminas se excretan en la orina, de modo que raravez se acumulan en

concentraciones tóxicas. Por lamisma razón, su almacenaje es limitado(aparte decobalamina) y como consecuencia deben recibirsecon regularidad.

5. VITAMINAS HIDROSOLUBLESVitamina Fuentes Funciones en el Síntomas de en la dieta cuerpo deficienciaVitamina B1 Leche, carne, Coenzima en reacciones Beriberi (debilidad muscular, (tiamina) pan metabólicas cambios en nervios periféricos, edema, insuficiencia cardiaca)Vitamina B2 Ampliamente Constituyente de coenzimas Labios enrojecidos, grietas en(riboflavina) distribuida en en el metabolismo energético las comisuras de la boca, alimentos lesiones ocularesVitamina B3 Hígado, carne Constituyente de dos Pelagra (lesiones cutáneas y Niacina magra, coenzimas en el metabolismo gastrointestinales; nerviosismo, cereales, energético desórdenes mentales) leguminosasVitamina B6 Carne, Coenzima en el metabolismo Irritabilidad, convulsiones, tics(piridoxina) verduras, de aminoácidos musculares, dermatitis, cálculos cereales renales integrales Ácido Leche, carne Constituyente de la coenzima Fatiga, perturbaciones delpantoténico A, participa en el metabolismo sueño, merma de coordinación energético

6. VITAMINAS HIDROSOLUBLESVitamina Fuentes en Funciones en el Síntomas de deficiencia la dieta cuerpoÁcido fólico Leguminosas, Coenzima del metabolismo Anemia, perturbaciones verduras, trigo de ácidos nucleicos y gastrointestinales, diarrea, integral aminoácidos retardo del crecimiento, defectos congénitosVitamina B12 Carne, huevo, Coenzima en el metabolismo Anemia perniciosa, desórdenes lácteos de ácidos nucleicos neurológicos Biotina Leguminosas, Coenzima para la síntesis de Fatiga, depresión, náuseas, verduras, carne grasas, metabolismo de dermatitis, dolor muscular aminoácidos y formación de glucógeno Colina Yema de huevo, Constituyente de No se han informado en el ser hígado, fosfolípidos, precursor del humano cereales, neurotransmisor acetilcolina leguminosasVitamina C Cítricos, Mantenimiento de cartílagos, Escorbuto (degeneración de la (ácido tomates, huesos y dentina, síntesis de piel, dientes, vasos sanguíneos;ascórbico) pimientos y colágeno hemorragias epiteliales) chiles verdes

7. VITAMINAS. Clasificación Liposolubles: poca afinidad con el agua, vida media de intermedio a larga, no son precursores de coenzimas.Vitamina Fuentes en la dieta Funciones en el Síntomas de cuerpo deficienciaVitamina A Beta caroteno en verduras Constituyente del pigmento Ceguera nocturna. (retinol) verdes, amarillas y rojas. visual. Mantenimiento de Ceguera permanente Retinol añadido a lácteos tejidos epitelialesVitamina D Aceite de hígado de Promueve el crecimiento y Raquitismo bacalao, huevo, lácteos mineralización de los (deformaciones óseas) huesos. Aumenta la en niños; deterioro absorción de calcio esqueléticoVitamina E Semillas, verduras de hoja Antioxidante, evita daños Posiblemente anemia(tocoferol) verde, margarinas, celulares manteca.Vitamina K Verduras de hojas verdes. Importante en la Sangrado, Producto de bacterias coagulación de la sangre hemorragias internas intestinales.

8. VITAMINAS HIDROSOLUBLES. Absorción

9. VITAMINA A. Digestión y absorción

10. VITAMINA B12. Digestión y absorción

11. VITAMINASHIDROSOLUBLES

12. VITAMINA B1 ó Tiamina Antineurítica, antiberiberi. Estructura Química: Pirimidina + Anillo detiazóico R.D.: Niños: 0.5 mg/día, Adultos: 1 - 1,5 mg.Según ingesta carbohidratos. Fuentes: Tejidos animales (Carne cerdo yvísceras, cereales y leguminosas). Coenzima: Tiamina pirofosfato (TPP) Deficiencia: Beriberi (Neuropatía periférica,anorexia, fatiga)

13. Vitamina B1 Coenzima Función biológica de TPP:Transferencia de grupos aldehído pordescarboxilación oxidativa (piruvato deshidrogenasay α-cetoglutarato deshidrogenasa)

14. VITAMINA B2 ó Riboflavina Estructura Química: Ribitol + isoaloxacina. (Flavina = amarillo). R.D.: 0,5 mg en niños y 2 mg en adultos. Segúningesta proteínas Fuentes: Leche, granos, leguminosas, huevo ycarne magra. Coenzima: FMN y FAD. Oxidorreducción. Deficiencia: Arriboflavinosis (Anemia, queilosis,lengua color magenta, dermatitis seborreica yfotofobia).

15. Función biológica de FMN: transferencia de e- en elcomplejo I de la CTE.Función biológica de FAD: transferencia de e- enla el complejo II de la CTE

16. FAD+ Y FADH2 H HSuccinato deshidrogenasa:Succinato + FAD Fumarato + FADH2

17. VITAMINA B3 ó Ácido nicotínicoAntipelagra. Estructura Química: Piridina. R.D.: Niños: 5 - 8 mg. Adultos: 18 - 29 mg.(Cada 60 mg de triptófano generan 1 mg deniacina) Fuentes: Maíz, vegetales y animales. Coenzimas: NAD, NADP. Oxidorreducción. Deficiencias: Pelagra (Diarrea, Demencia,Dermatitis). Enfermedad de Hartnup ysíndrome carcinoide maligno.

18. NAD+ Y NADHFunción biológica de NAD+ yNADP+: transferencia de e-

19. VITAMINA B5 ó Ácido pantoténico Estructura Química: Ácido pantoico – β-alanina . R.D.: Niños 2 - 7 mg. Adultos 4 - 7 mg. Fuentes: Alimentos origen animal, cereales enterosy legumbres. Coenzima: CoA, Recambio bajo ácido pantoténico.b-oxidación, lipogénesis y acettilación (ACP). Deficiencia: Rara. Animales: Hemorragiasuprarrenal, acromotriquia, alopecia, dermatitis,anorexia, úlceras duodenales y retardo crecimiento.

20. VITAMINA B6 ó PiridoxinaEstructura Química: Pirimidina. Piridoxal,piridoxina. y piridoxaminaR.D.: Niños: 0.3 – 1 mg. Adultos: 2 mg. Segúningesta proteínas.Fuentes: Hígado, carnes, pescado, aguacates,bananos, vegetales y huevos.Coenzima: PLP. Metabolismo aminoácidos,glucogénesis, hem nucleótidos y fosfolípidos.Deficiencia: Neuropatía periférica, dermatitis,glositis y anemia sideroblástica.

21. VITAMINA B8 ó BiotinaEstructura Química: derivado imidazólico.R.D.: Niños: 10 – 30 mg. Adultos: 100 mg.Fuentes: Bacterias intestinalesCoenzima: Biocitina. Carboxilación.Deficiencia: Avidina (Huevo). Depresión,dermatitis, mialgias y alucinaciones.Inmunosupresión (Niños)

22. VITAMINA B8 ó BiotinaEnzimas que dependen de biotina en animales

23. Vitamina B9 ó Ácido fólicoEstructura Química: Pterina – PABA –glutamato.R.D.: Niños 25 mg. Adultos 150 mg.Fuentes: Hojas verdes, hígado, levadura.Coenzima: TH4, producido en célulasintestinales por folato reductasa, ligada aNADPH+H.La forma activa son poliglutamatos de TH4.Adición de monocarbonados.Deficiencia: Anemia megaloblástica, defectos deltubo neural (Espina bífida).

24. Vitamina B9 ó Ácido fólico

25. Vitamina B12 ó CobalaminaEstructura Química: Anillo corrina.R.D.R: Niños 0.3 -1.5 mg. Adultos 2 mg.Fuentes: Bacterias intestinales. Alimentos origenanimal.Factor intrínseco. Haptocorrina. TranscobalaminaCoenzima: Meticobalamina. Transmetilación.Cobamida. Isomerización.Deficiencia: Anemia perniciosa (Megaloblastosis ysíntomas neurológicos. Glositis)

26. Reacción crítica en la vía de conversión del propionato a unmiembro del ciclo del Acido citrico y por tanto, tieneimportancia en el proceso de gluconeogénesis

27. Vitamina B12 ó Cobalamina

28. Vitamina C ó Ácido ascórbico Estructura Química: Derivado de L –glucosa(Lactona). No producido por primates y cobayos R.D.R: Niños 15 –30 mg.Adultos 60 –75 mg. Fuentes: Cítricos, papa, tomate, guayaba. Funciones: Hidroxilación, oxidorreducciónyantioxidante. Inmunocompetencia. Antinitrosilación. Deficiencia: Escorbuto (Hemorragias, anemia,cicatrización heridas alterada, artralgias, letargia.rosario).

29. Funciones de la vitamina C (Ácido ascórbico)

30. Depresión, mialgias, fatiga muscular

31. VITAMINASLIPOSOLUBLES

32. Vitaminas liposolubles

33. Vitamina A

34. Vitamina ATrans-retinol: un alcohol isoprenoideFunciones: Interviene en el mecanismo de la visión Estimula el desarrollo del sistema nerviosoFuentes: ingesta directa (leche, huevos, hígado)Provitamina A β-carotenoRequerimientos diarios: 1,0 mgSíntomas de carencia: ceguera nocturna,xeroftalmia

35. Vitamina A. Ciclo visualLa rodopsina o púrpura retiniana es un pigmento existente en ciertascélulas de la retina llamadas bastones.Por acción de la luz, la molécula de rodopsina se descompone en unaproteina (opsina) y en retinal (aldehído de la vitamina A) y este procesoinduce el inicio de una serie de reacciones que estimularán al nervioóptico, comenzando así la transmisión de impulsos nerviosos hacia elcerebro.Durante la noche, es decir, en la oscuridad, es necesario que seregenere de nuevo la rodopsina y, como parte del retinal liberado porla luz se pierde, se precisa nuevo aporte vitamínico para mantener enlos bastones la cantidad suficiente de rodopsina.En caso de déficit prolongado de vitamina A se produce una alteraciónvisual denominada hemeralopía o más comunmente "cegueranocturna".

36. Vitamina A. Ciclo visual

37. Vitamina D Sus formas más abundantes vitamina D3 o colecalciferol yvitamina D2 o ergocalciferol Funciones: prohormona que regula el metabolismo del calcio y elfósforo (Cuando cantidades normales de Vit D estan presentes seabsorbe el 30% del calcio de la ingesta, en deficiencias de vIt D solose absorbe el 10%) Fuentes: se encuentra como provitamina D3 (7 Dehidrocolesteroló 5,7- colestadien-3b-ol) en la epidermis y dermis de animalessuperiores sin actividad o como ergosterol o provitamina D2 enhongos Requerimientos diarios: 5 µg (se sintetizan en piel) Síntomas de carencia: raquitismo

38. Vitamina EFunciones: Antioxidante (evita la agresión de peróxidos sobre los ácidos grasos insaturados de membrana) Previene la peroxidación de ácido grasos in- vitroFuentes: Germen de trigo, aceite de soja, tejidos adipososRequerimientos diarios: 10 mgSíntomas de carencia: debilidad muscular,hemólisis (no se alivian con otros antioxidantes)

39. Vitamina KFunciones: Participa en la carboxilación postraduccional de residuos de ácido glutámico (para dar g-carboxiglutamato) de protrombina para convertirla en trombina que es operativa en la cascada de coagulación. Tambien participa en la carboxilación de otros restos de Glu de proteínas transportadoras y fijadoras de calcio. Fuentes: Plantas verdes, tomates, algunas bacterias Requerimientos diarios: 1, 4mg (es sintetizada por la floraintestinal) Síntomas de carencia: Problemas de coagulación sanguínea