1. Sección 2
BIOQUIMICA
Y
BIOFISICA
AUTOR
Dr. JESUS IGNACIO DOMINGUEZ CALVO
Residente de Cardiología
Hospital Clínico Universitario San Carlos
Madrid
Jefe de Servicio: Dr. L. Sánchez Harguindey Pimentel

2. INDICE
BIOQ UIMICA Y BIOFISICA
BIOQUIMICA Capítulo VII. METABOLISMO DE
Capítulo I. CARBOHIDRATOS. GLUCOSA Y GLUCOGENO
COMPOSICION ESTRUCTURAL Y Glucólisis. Esquema y características
FUNCIONES METABOLICAS Destinos metabólicos del piruvato
Composición estructural Gluconeogénesis
Catabolismo de los hidratos de Ciclo de Cory
carbono Glucogenogénesis
Capítulo VIII. CICLO DE KREBS.
Capítulo II. PROTEINAS.
VIA DE LAS PENTOSAS FOSFATO
AMINOACIDOS CONSTITUYENTES
CADENA RESPIRATORIA.
Y PROPIEDADES DE LOS PÉPTIDOS
Ciclo del ácido cítrico
Proteínas: estructura y funciones Vía de las pentosas fosfato
Aminoácidos: composición y Cadena de transporte electrónico
propiedades
Capítulo IX. METABOLISMO DEL
Capítulo III. NUCLEOTIDOS. COLESTEROL. HORMONAS ESTEROIDEAS.
METABOLISMO Y VIAS DE SINTESIS SINTESIS Y BETAOXIDACION DE ACIDOS
Definición, nomenclatura, GRASOS. CETOGENESIS
propiedades y funciones Síntesis del colesterol
Biosíntesis Compuestos derivados del
Degradación de las purinas colesterol
Síntesis de ácidos grasos
Capítulo IV. LIPIDOS. Betaoxidación de ácidos grasos
PROPIEDADES METABOLICAS. Cetogénesis
HORMONAS ESTEROIDEAS
Capítulo X. DEGRADACION OXIDATIVA
Composición y propiedades
DE LOS AMINOACIDOS
Clasificación
Digestión proteica
Capítulo V. ENZIMAS. CINÉTICA Y Desaminación oxidativa de los amino-
PROPIEDADES ácidos
Definición y propiedades Capítulo XI. REPLICACION
Cinética enzimática
Inhibición enzimática TRANSCRIPCION Y TRADUCCION DE LOS
ACIDOS NUCLÉICOS
Capítulo VI. VITAMINAS Introducción
Conceptos generales Replicación
Clasificación Transcripción
Traducción

3. INDICE
BIOFISICA
Capítulo XII. BIOFISICA DE LAS
RADIACIONES
Concepto y parámetros
Enfoque biomédico
Conceptos importantes
Aplicaciones
Capítulo XIII. BIOFISICA DEL
APARATO LOCOMOTOR
Conceptos
Palancas en el cuerpo humano
Componentes rígidos y deformables
en el cuerpo humano
Capítulo XIV. TERMODINAMICA Y
BIOENERGÉTICA
Definición y conceptos
Leyes de la termodinámica
Bioenergética animal
Control de la disipación de calor
Capítulo XV. POTENCIALES
BIOELÉCTRICOS
Introducción a las membrranas bio-
lógicas
Propiedades eléctricas de las
membranas
Potencial de acción
Capítulo XVI. VISION Y AUDICION
Introducción
Ondas sonoras
Audición
Ondas electromagnéticas
Visión. El ojo como sistema optico
Aplicaciones de luz y sonido
en medicina
Capítulo XVII. MECANICA
CIRCULATORIA
Conceptos y leyes importantes
Organización del sistema
circulatorio
BIBLIOGRAFIA
INDICE DE MATERIAS

4. Capítulo I
CARBOHIDRAT OS .
COMPOSICION
ESTRUCTURAL Y
FUNCIONES METABOLICAS
Indice
Composición estructural Catabolismo de los hidratos de carbono
COMPOSICION ESTRUCTURAL tes. Los más abundantes son los Disacáridos, que po-
seen dos unidades de monosacárido. Ej., Sacarosa o
Los Carbohidratos son Polihidroxialdehídos o Polihidroxice- azúcar de caña, está constituida por D-Glucosa y D-
tonas, o sustancias que rinden estos compuestos por hidrólisis. Fructosa.
Son compuestos que responden generalmente a la fórmula — Polisacáridos:
empírica: C-H2-O.Aunque algunos incorporan también Nitróge- Están constituidos por cadenas largas que poseen
no, Fósforo o Azufre. centenares o millares de unidades de monosacárido.
Existen tres clases principales de carbohidratos: Los polisacáridos más abundantes son el Almidón y la
Celulosa, ambos constituidos por unidades de D-glu-
— Monosacáridos: son azúcares simples, están consti- cosa que se repiten.
tuidos por una sola unidad de polihidroxialdehído o
polihidroxicetona. Monosacáridos
El monosacárido más abundante en la naturaleza es la
Son sólidos, incoloros, cristalinos muy solubles en agua e
D-Glucosa. insolubles en disolventes polares. Sabor dulce.
— Oligosacáridos: El esqueleto de los monosacáridos es una cadena carbona-
Están constituidos por cadenas cortas de unidades de da sencilla, con los carbonos unidos por enlace simple y que
monosacáridos unidas entre sí por enlaces covalen- no posee ramificaciones.
61

5. CARBOHIDRATOS. COMPOSICION ESTRUCTURAL. FUNCIONES METABOLICAS.
MONOSACARIDOS
H H
C=O H — C — OH
H — C — OH C=O
H — C — OH C
H H
Gliceraldehído: Aldosa Dihidroxiacetona: Cetosa
ESTEREO ISOMEROS
CHO CHO
H — C — OH HO — C*— H C*= Carbono quiral.
21= 2 Estereoisómeros.
CH2OH CH2OH
D- Gliceraldehído L-Gliceraldehído
EPIMEROS FORMULA CICLICA:
CHO CHO
6CH2OH
H — C2 — OH OH — C2 — H H 5 O H
H
OH — C — OH OH — C — OH 1
4 OH H OH
OH
H — C — OH H — C — OH
2
3
H OH
H — C — OH H — C — OH
CH2OH CH2OH
D-Glucosa D-Manosa D-glucosa
ANOMEROS
CH2OH CH2OH
H O H O
H OH
H H
1 1
OH H OH OH H H
OH OH
H OH H OH
α-D-Glucosa β-D-Glucosa
Fig. 1. Monosacáridos.
62

6. BIOQUIMICA
Y BIOFISICA
2
Uno de los átomos de Carbono está unido por enlace doble
a un átomo de Oxígeno para formar un grupo carbonilo, el res- 1
to de los carbonos posee un grupo hidroxilo. Los carbohidratos al hacerse cíclicos presentan un átomo de carbono que
Si el grupo Carbonilo se encuentra en el extremo de la cade- no era simétrico en la fórmula lineal y que se hace asimétrico en la
na hidrocarbonada, el monosacárido es un Aldehído y se llama cíclica. Este carbono se llama:
Aldosa.
1. Carbono Anfipático.
Si el grupo Carbonilo se encuentra en cualquier otra posi- 2. Carbono Epimérico.
ción, el monosacárido es una Cetona y se llama Cetosa. 3. Carbono Anómerico.
Monosacáridos de tres carbonos son las Triosas, las más 4. Carbono Alostérico.
importantes: Gliceraldehído y Dihidroxiacetona. 5. No existe ningún átomo de carbono que se comporte así.
Monosacáridos de 4, 5, 6 y 7 carbonos son las Tetrosas,
Pentosas, Hexosas y Heptosas respectivamente.
Las hexosas, entre las que se encuentra la D-Glucosa y la D- 2
Fructosa, son los monosacáridos más abundantes de la natura- Denominamos Isómero Dextrorrotatorio:
leza.
Las pentosas: D-Ribosa y 2 Desoxirribosa son los azúcares 1 Aquel esteroisómero que hace girar el plano de la luz polarizada
hacia la izquierda, contrario a las agujas del reloj.
que componen los ácidos nucleicos. 2 Carbono quiral más distal cuyo grupo hidroxilo se proyecta hacia
Todos los monosacáridos, a excepción de la dihidroxiaceto- la derecha.
na, contienen uno o más átomos de carbono asimétricos o qui- 3 Carbono quiral más distal cuyo grupo hidroxilo se proyecta hacia
rales (carbono quiral es el que está unido a cuatro grupos fun- la izquierda.
cionales distintos) y poseen por tanto formas isómeras óptica- 4 Esteroisómero que hace girar el plano de la luz polarizada hacia
la derecha, sentido de las agujas del reloj.
mente activas que son imágenes especulares no superponibles
5 Isómero que aparece sólo en las fórmulas cíclicas.
entre sí. Capaces de desviar el plano de la luz polarizada en
una u otra dirección. Estas formas se llaman isómerosopticas,
enantiomeros o esteroisómeros. 3
Existen tantos estereoisómeros como 2 elevado al número
de carbonos quirales que existen en la molécula. ¿Cuántos esteroisómeros tiene un monosacárido de 3 carbonos quirales?:
Así el Gliceraldehído, que posee un único carbono quiral, 1. 2*2*2*2.
posee dos estereoisómeros. 2 elevado a 1 es igual a 2. (fig. 1) 2. 2*2+1.
Una disolución de un esteroisomero que haga girar el plano 3. 2.
4. 8.
de la luz polarizada hacia la izquierda (sentido contrario a las
5. 16.
agujas del reloj) es el isómero Levorrotatorio.
El esteoisómero que hace girar el plano de la luz polarizada
hacia la derecha (sentido de giro de las agujas del reloj. es el 4
isómero dextrorrotatario. La Hidroxiacetona tiene:
La configuración absoluta D o L se emplea para referirse a
1. 1 carbono quiral.
la configuración del átomo de carbono quiral, más distante del 2. Ningún carbono quiral.
átomo de carbono carbonílico. 3. 2 carbonos quirales.
Cuando el grupo hidroxilo del carbono quiral más distante 4. 3 carbonos quirales.
se proyecta hacia la derecha de la fórmula de proyección el 5. 4 carbonos quirales.
azucar se designa como D.
Si se proyecta hacia la izquierda, el azucar se designa como L.
Epímeros: son isómeros ópticos que sólo difieren en la con- 5
figuración alrededor de un átomo de carbono. Glucosa y Manosa son epímeros, esto significa:
Ej.D-Glucosa y D-Manosa son Epímeros en el carbono 2.
Enantiomeros: Esteroisómeros cuyas estructuras no son su- 1. La estructura de una es el espejo de la otra.
perponibles en el espacio, por ser imágenes especulares. 2. Son esteroisómeros levorrotatorios.
3. Uno es el isómero L y el otro el D.
4. Se diferencian en la configuración de un átomo de carbono.
Formas cíclicas 5. Son anómeros.
Los monosacáridos con más de 5 átomos de carbono que
son Aldosas y los de más de 6 carbonos que son Cetosas en di-
solución aparecen en formas cíclicas al formarse un enlace co- RESPUESTAS:1: 3. 2: 4; 3: 4; 4: 2; 5: 4;
valente intramolecular entre el grupo carbonilo aldehído de la
63

7. CARBOHIDRATOS. COMPOSICION ESTRUCTURAL. FUNCIONES METABOLICAS.
aldosa originando un hemiacetal, o el grupo carbonilo ceto de CATABOLISMO DE LOS HIDRATOS DE
una cetosa originándose un hemicetal. CARBONO
El carbono carbonílico que no era asimétrico en las formulas
lineales se hace asimétrico en la estructura cíclica. A este car- La mayor parte de los hidratos de carbono que se ingieren
bono se le llama Carbono Anomérico o Hemiacetálico y da lu- están en forma de almidón, polisacárido complejo, formado por
gar a dos formas isoméricas o Anómeros. Ej. alfa-D-Glucosa y muchas unidades de hexosa, unidas por enlaces 1,4 ó 1,6.
Beta-D-Glucosa. Enzimas que intervienen en la degradación de los hidratos
de carbono:
Disacáridos
Amilasas
Son dos monosacáridos unidos por un enlace covalente en-
tre el carbono anomérico de uno de los residuos del azúcar y Salival y pancreática, hidrolizan el almidón dando lugar pri-
un grupo hidroxilo del otro residuo de azúcar. mero a oligosacáridos y después a disacáridos, sobre todo a
maltosa.
Principales disacáridos Los disacáridos son divididos enzimáticamente por las:
Maltosa Disacaridasas
Formada por dos unidades de D-Glucosa unidas por un enla- Localizadas sobre las microvellosidades de las células intes-
ce glucosídico, alfa-1-4. tinales. Existen dos tipos de Disacaridasas:
— Galactos idasas: como la Lactasa, descompone la lac-
Lactosa
tosa en glucosa y galactosa.
Formada por D-Galactosa y D-Glucosa unidas por un enlace, — Glucosidasas: Sacarasa y Maltasa. Sacarasa, descom-
beta-1-4. Es el azúcar de la leche. pone la sacarosa en fructosa y glucosa, y Maltasa,
descompone la maltosa en dos moléculas de glucosa.
Sacarosa A continuación, estos monosacáridos son transportados
a través de las células hacia la circulación portal, de
Es el azúcar de caña, está formado por D-Glucosa y D-Fruc- aquí pasan al hígado, que se encarga de mantener unos
tosa unidas por enlace glucosídico, beta-2-1. niveles fijos de glucosa en sangre, unos 80-100 mg./ml.
64

8. Capítulo II
PROTEIN AS .
AMINOACIDOS
CONSTITUYENTES Y
PROPIEDADES DE
LOS PEPTIDOS
Indice
Proteínas: estructura y funciones Aminoácidos: composición y propiedades
Dra. MARTA MATEO MORALES
PROTEINAS. ESTRUCTURA Y FUNCIONES Niveles estructurales de las proteínas
Estructura primaria
Cualquier miembro de un grupo de compuestos orgánicos
complejos que contienen carbono, hidrógeno, oxígeno, nitróge- Secuencia de residuos aminoácidos que la forman, nos per-
no y, por lo general, azufre. En ellos el elemento característico mite clasificar las proteínas en fibrosas y globulares. Determi-
es el nitrógeno y se encuentran ampliamente distribuidos en na conformación y función.
las plantas y los animales. Las proteínas están formadas por
Estructura secundaria
combinaciones de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos.
Existen 20 aminoácidos diferentes, y cada proteína tiene una Se refiere a la conformación de los residuos aminoácidos
secuencia única y genéticamente definida de aminoácidos de adyacentes en las cadenas polipeptídicas, es decir, su ordena-
la que dependen su forma y su función específicas. Sirven co- ción en el espacio. Así, la hélice alfa es la estructura secunda-
mo enzimas, elementos estructurales, hormonas, inmunoglobu- ria de las alfa queratinas.
linas, participan en el transporte de oxígeno, la contracción
muscular, el transporte de electrones y otras funciones corpo- Estructura terciaria
rales. Es la conformación tridimensional de las proteínas; plega-
65

9. PROTEINAS. AMINOACIDOS CONSTITUYENTES Y PROPIEDADES DE LOS PEPTIDOS
COOH COOH COOH
H2N— C— CH3 H3N+— C— H H3N+— C— H
H CH CH2
CH3 CH3 CH
H3C CH3
ALANINA VALINA LEUCINA
COOH
H3N— C— H COOH COOH
CH2 H3N— C— H H3N— C— H
CH2 CH2
SH COO-
FENILALANINA CISTEINA ACIDO ASPARTICO
Fig. 2. Estructura de los aminoácidos.
mientos mediante los cuales residuos muy alejados en la es- Conjugadas o Compuestas
tructura primaria pueden aparecer juntos. Es propia de las pro- Son aquellas en las que la molécula proteínica se encuentra
teínas globulares. unida a otra no proteínica o varias de ellas (grupo prostético).
Se estabiliza mediante enlaces de hidrógeno, acciones ióni- Entre ellas están nucleoproteínas, mucoproteínas, lipoproteí-
cas o interacciones hidrofóbicas entre los radicales de los ami- nas, fosfoproteínas.
noácidos constituyentes de las cadenas peptídicas. Según su forma se clasifican en:
Globulares
Estructura cuaternaria
Forma compacta y esférica, solubles en sistemas acuosos
Es la unión de dos o más cadenas polipeptídicas separadas que desempeñan funciones que exigen movilidad. Ej. hemoglo-
por enlaces no covalentes o entrecruzamientos covalentes. bina, anticuerpos.
Clasificación Fibrosas
Las proteínas se pueden clasificar como: Alargadas y finas, insolubles en agua, con funciones estáti-
cas, estructurales o protectoras como el colágeno, la querati-
na, actina, miosina. Existen dos tipos: Disposición de la hélice
Simples Alfa y disposicion de hélice Beta.
Sólo compuestas por aminoácidos. Constituyen la mayoría
de las proteínas del cuerpo, generalmente solubles en agua o Hélice-Alfa
solución salina; a este grupo pertenecen albúminas, globuli- Ejemplo alfa-Queratinas: forman parte del pelo, piel y uñas.
nas, histonas y protaminas. Son insolubles en agua. Pueden estirarse longitudinalmente.
66

10. BIOQUIMICA
Y BIOFISICA
2
Están formadas por cadenas que se disponen paralelas.
Presentan puentes de hidrógeno intracatenarios. 6
Son ricas en residuos de cisteína, pudiendo formar enlaces
¿Cuál de los siguientes aminoácidos no es un aminoácido esencial?:
covalentes de cisteína entre cadenas vecinas.
1. Valina.
Hélice-Beta 2. Aspártico.
3. Metionina.
Ejemplo: beta-Queratinas: fibroína de la seda. 4. Histidina.
Son insolubles en agua. 5. Treonina.
Son flexibles y blandas pero no se estiran.
Están dispuestas en hoja plegada o zig-zag.
No poseen enlaces de hidrógeno intracatenarios pero sí in-
tercatenarios. 7
No existen enlaces de cisteína intercatenarios. ¿Cuál de las siguientes opciones sobre la hélice beta es falsa?:
Las cadenas corren antiparalelas.
1. Las cadenas corren antiparalelas.
Colágeno 2. Existen puentes de hidrógeno intercatenarios.
3. No existen puentes de hidrógeno intracatenarios.
Proteína más abundante del cuerpo humano, su estructura 4. Son insolubles en agua.
básica es el tropocolágeno, molécula compuesta por una triple 5. Pueden estirarse longitudinalmente.
hélice en la que cada cadena polipeptídica constituyente se
arrolla sobre sí misma sin seguir una disposición de alfa o beta
hélice sino una configuración específica del colágeno. Entre
cadenas se unen por enlaces de hidrógeno y por la unión de 8
restos de lisina, enlace muy específico del colágeno. En la naturaleza los aminoácidos se unen por enlaces peptídicos tipo:
1. Cis.
AMINOACIDOS. COMPOSICION Y
2. Cis o Trans indistintamente.
PROPIEDADES 3. Trans.
4. Sólo los aminoácidos esenciales se unen en disposición cis.
Los sillares primarios de todas las proteínas son un grupo de 5. Tanto los aminoácidos esenciales como los no esenciales se
20 aminoácidos diferentes, cada uno de los cuales posee la si- unen en disposición Cis.
guiente estructura (fig. 2):
Carbono alfa, grupo amino (NH2), grupo carboxilo (COOH) y 9
cadena lateral (R ) que confiere individualidad química.
¿Qué aminoácido posee un grupo Imidazol en su molécula?:
Todos los aminoácidos, excepto la glicina, tienen un carbo-
no asimétrico o quiral, pues se halla unido a cuatro grupos- 1. Histidina.
constituyentes diferentes, por esta razón existen dos isómeros 2. Prolina.
especulares, estereoisómeros, enantiómeros o isómeros ópti- 3. Alanina.
4. Triptófano, fenilalanina y Tirosina.
cos (ver configuración L y D en capítulo de carbohidratos), se-
5. Leucina.
gún hacen girar el plano de la luz polarizada hacia la derecha
(dextrorrotatorio) o hacia la izquierda (levorotatorio). Los ami-
noácidos de las proteínas humanas son L-estereoisómeros. 10
Isómeros Geométricos: difieren en la organización de sus
grupos alrededor de un doble enlace. Pueden aparecer en dis- ¿Qué es el PH Isoeléctrico?:
posición Cis o en disposición Trans; en la naturaleza los amino- 1. Es igual a la suma de los PH de los aminoácidos ácidos que for-
ácidos se unen por enlaces peptídicos en disposición Trans (ta- man la proteína.
bla I). 2. Tiene el mismo valor para todas las proteínas, sólo depende del
medio en que se solubilicen.
Clasificación de los aminoácidos según sus 3. Es el PH al cual un aminoácido es neutro eléctricamente.
propiedades 4. En la igualdad: ph= pk + log. A/B. Se cumple cuando A/B= 0.
5. Es el valor del ph al cual un aminoácido tiene la mínima capaci-
No Polares dad tampón.
Por la naturaleza hidrocarbonada de su grupo R, son hidrófo-
bos o insolubles en agua: alanina, leucina, valina, isoleucina, RESPUESTAS: 6: 2; 7: 5; 8: 3; 9: 1; 10: 3.
metionina, fenilalanina, trptófano y prolina.
67

11. PROTEINAS. AMINOACIDOS CONSTITUYENTES Y PROPIEDADES DE LOS PEPTIDOS
dieta, son: arginina, lisina, histidina, fenilalanina, triptófano,
metionina, leucina, isoleucina, valina y treonina.
TABLA I
Aminoácidos esenciales
Aminoácidos especiales
Hidroxiprolina e hidroxilisina, son los principales componen-
tes del colágeno.
— Arginina.
Acido carboxiglutámico: forma parte de la protrombina y de-
— Histidina.
sempeña un importante papel en la coagulación, gracias a su
— Lisina.
— Fenilalanina. capacidad de ligar calcio.
— Triptófano. Desmosina, aminoácido formado a su vez por lisinas , forma
— Metionina. parte de la elastina.
— Leucina. N-Metil lisina: es un componente importante de las fibras
— Isoleucina. musculares de miosina.
— Valina.
— Treonina. PH Isoeléctrico o punto isoeléctrico
Antes de definir este concepto es preciso conocer el con-
cepto de constante de disociación de una reacción:
Polares o hidrófilos Los compuestos eléctricamente se clasifican como ácidos o
bases. Los ácidos son sustancias capaces de ceder protones,
Son solubles en agua, ya que contienen diferentes grupos mientras que las bases son compuestos capaces de aceptar
funcionales que forman puentes de hidrógeno con el agua; se-
gún su polaridad pueden ser: neutros, ácidos o básicos. protones o lo que es lo mismo capaces de liberar un grupo hi-
droxilo.
Polares Neutros Un dador de protones y el correspondiente aceptor de proto-
nes constituyen un par ácido-base conjugado y existe un pará-
— Glicina: único aminoácido cuyo átomo de carbono no
es quiral, pues su grupo R es un átomo de hidrógeno. metro específico, conocido como la constante de disociación;
— Serina, Treonina y Tirosina: su grupo R es un grupo hi- que es la constante de equilibrio de la reacción:
droxilo.
AB <————> A- + B.
— Glutamina y Asparragina: su grupo R es un grupo ami-
do.
— Cisteína : su grupo R es un grupo Sulfhidrilo. El valor de la constante de equilibrio es:
K = (A-) + (B+) / (AB).
Polares con carga negativa o ácidos Como sabemos, el pH es el logaritmo de la inversa de la
— Aspártico y Glutámico: su grupo R es un grupo carbo- concentración de protones: ph = log. 1/ (H+).
xilo, COOH.
Del mismo modo el PK = log. 1/K
Polares con carga positiva o Básicos PH = PK + log (A-)/(B+).
— Histidina, Arginina y Lisina.
Otras características Esta igualdad se cumple para aquel valor en que (A-) =(B+),
— El único aminoácido cetogénico puro es la Leucina. ya que entonces el cociente es 1 y log 1 = 0. Así pues el PK es
— Aminoácidos con grupo aromático: Fenilalanina, Trip- el valor del PH en el cual una sustancia se halla disociada en
tófano y Tirosina. un 50%.
— Aminoácido con grupo imidazol: Histidina. El PH isoeléctrico o punto isoeléctrico. Equivale a la media
— Aminoácido con grupo R cíclico: Prolina. aritmética de los PK de cada uno de los grupos funcionales que
constituyen ese aminoácido, es por tanto el pH, al cual un ami-
Aminoácidos Esenciales noácido es neutro eléctricamente y no se desplazaría eléctrica-
Son aquellos aminoácidos que nuestro organismo no es ca- mente en un campo eléctrico. En este valor del PH la capaci-
paz de sintetizar y que por tanto deben ser aportados con la dad tampón del aminoácido es máxima.
68

12. Capítulo III
NUCLEOTIDOS .
METABOLISMO Y VIAS
DE SINTESIS
Indice
Definición, nomenclatura, propiedades y funciones Degradación de las purinas
Biosíntesis
DEFINICION, NOMENCLATURA, Los ácidos nucleicos son largos polímeros de nucleótidos
PROPIEDADES Y FUNCIONES unidos por enlaces fosfodiéster (covalentes, pues) entre el hi-
droxilo 3’ de un azúcar de un nucleótido y el fosfato 5’del nu-
Un nucleótido resulta de la fosforilación de un nucleósido.
Un nucleósido resulta de la unión de una base nitrogenada y cleótido siguiente.
un azúcar de 5 carbonos (una pentosa) mediante un enlace N- En el DNA el azúcar es la desoxirribosa y las bases son A,
O-Beta-glicosídico con pérdida de una molécula de agua. La G, C, T.
pentosa puede ser ribosa (en el RNA) o desoxirribosa (en el En el RNA el azúcar es la ribosa y las bases son A, G, C, U.
DNA).
Las bases nitrogenadas son de dos tipos: purinas (doble
anillo): adenina y guanina, y pirimidínicas: citosina, timina y Funciones de los nucleótidos
uracilo.
Los nucleósidos correspondientes son respectivamente ade- — Transportadores de energía química (ATP).
nosina (A), guanosina (G), citidina (C), timidina (T) y uridina (U). — Componentes de los ácidos nucleicos (la más caracte-
Los nucleótidos correspondientes son respectivamente AMP rística).
(adenosín monofosfato), GMP, CMP, UMP, dTMP (desoxitimi-
— Componentes de coenzimas (NAD,FAD) y efectores
din monofosfato) y sus formas di- y trifosfato.
Los nucleótidos tienen carga negativa y carácter ácido a pH alostéricos por sí mismos.
fisiológico por su grupo fosfato. — Mediadores fisiológicos (AMPc).
69

13. NUCLEOTIDOS. METABOLISMO Y VIAS DE SINTESIS
BIOSINTESIS
11
Nucleótidos de purina
Los nucleótidos:
Sobre la ribosa-5-fosfato se construye el doble anillo de pu- 1. Tienen cargar positiva.
rina en el que intervienen glicina, aspartato, un CO2, el formia- 2. Se unen por enlaces covalentes 3'----5' para formar los ácidos
to y la amida de la glutamina. nucleicos.
5-fosfato de ribosa (PR)→pirofosfato de PR (PRPP)→1--- 3. Resultan de la fosforilación de las bases nitrogenadas.
PRA (fosforribosilamina)→ácido inosínico (IMP) 4. Se unen por enlaces glucosídicos para formar los ácidos nuclei-
IMP—-2—-AMP (ácido adenílico) cos.
5. De pirimidina participan todos en el DNA.
IMP—-3—-GMP (ácido guanílico)
El AMP inhibe los pasos 1y 2. El GMP inhibe los pasos 1 y 3.
12
Pirimidinas Con respecto a los nucleótidos de pirimidina no es cierto que:
El anillo se sintetiza a partir de aspartato y carbamilfosfato, 1. El anillo se sintetiza a partir de aspartato y carbamilfosfato.
unión catalizada por la aspartato transcarbamilasa. El carba- 2. El enzima regulador de la síntesis es la carbamilfosfato sinteta-
milfosfato, a diferencia del necesario para el ciclo de la urea, sa.
se sintetiza en el citosol y no en la mitocondria. El primero en 3. En el DNA no hay uracilo.
sintetizarse es el UMP—-UTP—-CTP. El CTP, último producto 4. El carbamilfosfato proviene del citosol.
5. Uno de los principales inhibidores alostéricos en la síntesis es
de esta cadena, es el inhibidor alostérico de la enzima regula- el CTP.
dora de esta ruta, la aspartatotranscarbamilasa.
DEGRADACION DE LAS PURINAS 13
En la composición de los ácidos nucleicos es cierto que:
En humanos conduce al ácido úrico. 1. Son largos polímeros de nucleótidos unidos por enlaces gluco-
AMP→adenosina→inosina→hipoxantina (base purínica del sídicos.
nucleósido inosina). 2. En el DNA el azúcar es una hexosa.
GMP→guanosina→-guanina→xantina. 3. El ácido guanílico es un nucleósido de purina.
HIPOXANTINA—-(A)→-XANTINA—-(B)→ACIDO URICO. 4. Los nucleótidos por sus componentes nitrogenados tiene pH
Los pasos A y B están catalizados por la xantín-oxidasa, en- básico.
zima que se inhibe por el alopurinol, de eficacia clínica en el 5. DNA y RNA están compuestos por pentosas.
tratamiento de la hiperuricemia.
Tanto la guanina como la hipoxantina pueden recuperarse 14
para la síntesis de AMP y GMP gracias a la enzima HGPRT (hi- Con respecto a los nucleótidos de purina no es cierto que:
poxantina-guanina-fosforribosiltransferasa), que les une la ribo-
sa fosfato del PRPP. Esta es la vía de recuperación de los nucle- 1. Son necesariospara su sintesis glicina, aspartato, glutamina y
ótidos de purina. El déficit de esta enzima condiciona el síndro- formiato.
2. AMP y GMP son los principales inhibidores altéricos de su sín-
me de Lesch-Nyhan, con retraso mental y automutilaciones. tesis.
3. El síndrome de Lesch-Nyhan esta causado por un defecto enzi-
mático en la degradación de las purinas.
4. El uracilo no interviene en su composición.
5. El ácido úrico es el producto final de su degradación.
15
Con respecto a la composición de los ácidos nucleicos es cierto que:
1 El ácuido adenílico es un nucleósido.
2 Citosina es un nucleótido.
3 Timidina interviene en la composición del RNA.
4 UMP es un nucleótido de pirimidina.
5 Citosina es una base de doble anillo.
RESPUESTAS: 11: 2; 12: 2; 13: 5; 14: 3; 15: 4.
70

14. Capítulo IV
LIPIDOS . PROPIEDADES
METABOLICAS .
HORMONAS
ESTEROIDEAS
Indice
Composición y propiedades Clasificación
Dra. MARTA MATEO MORALES
COMPOSICION Y PROPIEDADES Difieren unos de otros en la longitud de la cadena y en la
presencia y el número de dobles enlaces que presentan.
Los lípidos son sustancias orgánicas insolubles en agua, Podemos encontrar dos tipos de ácidos grasos:
grasa o aceitosas que pueden extraerse de los tejidos y de las
células mediante disolventes no polares, como el éter o el clo-
Saturados
roformo.
Existen cinco tipos principales de lípidos: Triacilglicéridos, Sólo poseen enlaces simples, no dobles enlaces; son sus-
Ceras, Fosfolípidos, Esfingolípidos y Esteroles. tancias sólidas de consistencia cérea; son moléculas flexibles,
Así como los aminoácidos son los componentes básicos de
con gran libertad de rotación alrededor de los enlaces simples.
las proteínas, los ácidos grasos son los sillares principales de
la mayoría de los lípidos. Son ácidos orgánicos de cadena lar- Principales ácidos grasos saturados: láurico, palmítico, esteári-
ga, que poseen entre 4 y 22 átomos de carbono, tienen un solo co, araquínico.
grupo carboxilo y una cola no polar hidrocarbonada que hace
que la mayoría de los lípidos sean insolubles en agua. Insaturados
Los ácidos grasos no aparecen en forma libre en las células
o los tejidos, sino que se encuentran unidos de forma covalen- Poseen uno o más dobles enlaces en su cadena, son líqui-
te formando parte de los distintos lípidos de los que pueden li- dos a temperatura ambiente; son moléculas rígidas con poca
berarse por hidrólisis química o enzimática. libertad de rotación por la existencia de dobles enlaces.
71

15. LIPIDOS. PROPIEDADES METABOLICAS. HORMONAS ESTEROIDEAS
ACIDOS GRASOS
OLEICO: CH3(CH2)7CH= CH(CH2)7COOH
LINOLEICO: CH3(CH2)4CH= CHCH2CH= CH(CH2)7COOH
TRIGLICERIDOS
H H H
H C C C H GLICERINA
O O O
C=O C=O C=O
CH2 CH2 CH2 RESIDUOS DE PALMITOILO
CH2 CH2 CH2
TRIPALMITINA
FOSFOGLICERIDOS
NH3
ALCOHOL
CH2
CH2
O
O P O- AC. FOSFORICO
O
H CH2
GLICERINA
H C C H
O O
C=O C=O AC. GRASOS
CH2 CH2
Fig. 3. Lípidos.
72

16. BIOQUIMICA
Y BIOFISICA
2
Principales ácidos grasos insaturados: palmitoleico, oleico,
linoleico, linolénico y araquidónico. 16
Los dobles enlaces de la mayoría de los ácidos grasos insa- Respecto a los ácidos grasos, qué es falso:
turados que existen se encuentran en configuración geométri-
ca cis. 1. Son solubles en disolventes polares.
2. No aparecen en forma libre sino unidos por puentes de hidróge-
Los ácidos grasos diluidos en KOH o en NaOH se transfor- no formando parte de los distintos lípidos.
man en jabones en el proceso conocido como saponificación 3. Son ácidos orgánicos con grupo carboxilo y cola no polar hidro-
del que se obtienen jabones, que son las sales de los ácidos carbonada.
grasos y glicerina. 4. Forman parte de triglicéridos, fosfolípidos y esfingolípidos.
5. Diluídos en KOH se transforman en jabones.
CLASIFICACION
Triacilglicéridos 17
También conocidos como grasas neutras. Son ésteres del al- ¿Cuál de los siguientes ácidos grasos son saturados?:
cohol glicerina con tres moléculas de ácido graso. Existen mu-
chas clases de triglicéridos, dependiendo de la identidad y de la 1. Palmítico y Láurico.
2. Araquidónico.
posición de los tres ácidos grasos que esterifican la glicerina. 3. Palmítico y Araquidónico.
4. Linoleico y Oleico.
Triacilglicéridos simples 5. Linoleico y Linolénico.
Contienen una sola clase de ácido graso en las tres posicio-
nes de la glicerina. Ej. triestearoglicerina, formada por ácido
esteárico, o tripalmitoilglicerina, formada por ácido palmítico.
18
Triacilglicéridos mixtos ¿Qué es cierto sobre los lípidos polares?:
Contienen dos o más ácidos grasos diferentes. 1. Son: triglicéridos, fosfolípidos y esfingolípidos.
2. Siempre forman micelas en un medio acuoso.
Los triacilglicéridos o triglicéridos son los componentes prin- 3. Son las ceras y los triglicéridos.
cipales del depósito graso en las células animales y en las 4. Son los fosfolípidos, esfingolípidos y esteroides.
plantas y normalmente no se encuentran en las membranas. 5. Sólo son los esteroides.
Son moléculas no polares, hidrofóbicas que no contienen
grupos funcionales con carga o de polaridad elevada.
Ceras 19
Son ésteres de ácidos grasos y alcoholes de cadena larga. El ácido fosfatídico está formado por:
Son segregadas por las glándulas de la piel como recubrimien- 1. Alcohol + ATP.
to protector para mantener la piel flexible, lubricada e imper- 2. Glicerina + ATP + 2 ácidos grasos.
meable. 3. Glicerina + Ac. Fosfórico + 2 ác. grasos.
4. Esfingomielina + ác. Fosfórico.
Fosfolípidos 5. ADN + Ac. graso + ac. fosfórico.
A diferencia de los triglicéridos, son lípidos polares. Su pa-
pel fundamental es el de elementos estructurales de las mem-
branas. 20
Están constituidos por dos moléculas de ácido graso, una ¿Cuál de los siguientes no es un fosfolípido:
molécula de glicerina, que es esterificada por los dos ácidos
grasos en los grupos hidroxilo 1 y 2, y por el ácido fosfórico en 1. Cardiolipina.
su 3.er grupo hidroxilo: formando el Acido Fosfatídico, y una 2. Fosfatidilcolina.
3. Fosfatidilserina.
segunda molécula de alcohol que queda localizado en la cabe-
4. Gangliósidos.
za polar del fosfotípido. 5. Fosfatidilinisitol.
Los distintos tipos de fosfolípidos se designan según el al-
cohol situado en la cabeza polar, así tenemos: fosfoglicéridos,
fosfatidiletanolamina o fosfatidilcolina que presentan los alco- RESPUESTAS: 16:2; 17:1; 18: 4; 19: 3; 20: 4.
holes: glicerina, etanolamina y colina respectivamente (fig. 3).
73

17. LIPIDOS. PROPIEDADES METABOLICAS. HORMONAS ESTEROIDEAS
Esfingolípidos Cuando contienen un grupo alcohol se llaman esteroles; el
Lípidos componentes de membrana, compuestos por una principal de ellos es el colesterol, su molécula posee una parte
molécula de ácido graso de cadena larga, una molécula de es- polar constituida por un grupo hidroxilo en posición 3 y una
fingosina (aminoalcohol de cadena larga) y un alcohol. parte no polar constituida por el resto de la molécula.
Existen tres tipos de esfingolípidos: Más adelante se describe su metabolismo, funciones y vías
de síntesis.
Esfingomielinas
Lípidos polares y no polares
Contienen fosfocolina o fosfoetanolamina, pueden incluirse
dentro de los fosfolípidos, pues contienen fósforo en su molé- — No polares: triglicéridos y ceras.
cula. Función, constituyen la cubierta de mielina de las células — Polares: fosfolípidos, esfingolípidos y esteroides.
nerviosas.
Los lípidos polares en medio acuoso se dispersan espontá-
Cerebrósidos neamente formando:
El grupo polar de su cabeza está formado por una o más uni-
dades de azúcar. Los cerebrósidos también son llamados glu- Micelas
coesfingolípidos; ejemplos de los mismos son: Estructura en la que las colas hidrocarbonadas de los lípidos
quedan ocultas al entorno acuoso y las cabezas hidrofílicas
— Glucocerebrósidos, se encuentran profusamente ex- quedan expuestas al mismo.
tendidos en la capa externa de las membranas celula-
res.
Monocapas
— Galactocerebrósidos, presentes en las membranas de
las células cerebrales. Estructura en la que las colas hidrófobas quedan expuestas
al aire, evitando de esta manera el contacto con el agua, las
Gangliósidos cabezas hidrofílicas se extienden en la fase acuosa.
Poseen como cabeza polar oligosacáridos muy completos
que contienen por lo menos un residuo de N-Acetil neuramíni- Bicapa
co (ácido siálico), son especialmente abundantes en las termi- Separan dos compartimientos acuosos, las estructuras hi-
naciones nerviosas y en los receptores hormonales de las su- drocarbonadas se extienden hacia el interior desde las dos su-
perficies celulares. perficies para formar un núcleo hidrocarbonado interno y las
cabezas hidrofílicas se encaran hacia el exterior y se extienden
Esteroides hacia la fase acuosa.
Moléculas liposolubles, con cuatro anillos condensados, la Cuando la bicapa es continua se forma una vesícula cerrada
molécula recibe el nombre de ciclopentanoperhidrofenantreno. llamada liposoma.
74

18. Capítulo V
ENZIMAS . CINETICA Y
PROPIEDADES
Indice
Definición y propiedades Inhibición enzimática
Cinética enzimática
Dra. MARTA MATEO MORALES
DEFINICION Y PROPIEDADES se llama simplemente Coenzima; muchas vitaminas desempe-
ñan esta función.
Conceptos generales
Son macromoléculas de carácter proteico, el 99% son pro- Inorgánica
teínas globulares y el resto RNAs catalíticos, capaces de cata- Iones metálicos como el Zn, Fe. También pueden unirse co-
lizar una reacción química aumentando la velocidad de la reac- valentemente llamándose Metaloenzimas, o no covalentemen-
ción, sin modificar la Ke (constante de equilibrio), dotadas de te y se llaman Activadores metálicos.
una gran especificidad respecto a su sustrato, que actúan sin
degradarse ni producir subproductos y que son eficaces a con- Isoenzima
centraciones muy pequeñas comparadas con las de los reac-
cionantes. Diferentes formas estructurales de una enzima que catalizan
una misma reacción.
Composición Se originan en diferentes tejidos y tienen distinta secuencia
Algunas enzimas están compuestas sólo por polipéptidos, de aminoácidos. Se diferencian por las distintas propiedades
otros requieren un componente no proteico llamado Cofactor, cinéticas (pH, Km, Vmáx ) y electroforéticas.
que puede ser de naturaleza:
CINETICA ENZIMATICA (fig. 4)
Orgánica
Se encarga del estudio de la velocidad de una reacción enzi-
En cuyo caso se denomina coenzima, que a su vez puede es- mática y de los factores que la modifican; éstos son:
tar unido covalentemente a la enzima y se le denomina Grupo
prostético. O puede estar unido no covalentemente la enzima y — La propia concentración de la enzima.
75

19. ENZIMAS. CINETICA Y PROPIEDADES
Km
1 Pendiente =
Y= Vmax
Vo
1
Vmax
1
1 X=
(S)
Km
1,0 Vmax
ORDEN 0
Vo
ORDEN MIXTO
0,5
ORDEN 1
(S)
Fig. 4. Cinética enzimática.
— La presencia de inhibidores, ya sean competitivos o La relación que existe entre la velocidad de una reacción y
no competitivos. la concentración de sustrato viene representada por una curva
— La concentración de sustrato. hiperbólica cuya expresión algebraica es la ecuación de Mi-
— La temperatura y el pH óptimos de esa enzima. chaelis -Menten: Vo = Vmáx * (Sustr) / Km + (Sust).
76

20. BIOQUIMICA
Y BIOFISICA
2
En la que Vo es la velocidad inicial de la reacción, Km es la
concentración de sustrato con la que obtenemos la mitad de 21
la velocidad máxima y Vmáx es la velocidad hacia la que se
Señalar la opción correcta sobre los Isoenzimas:
tiende cuando la concentración de sustrato es infinitamente
elevada. 1. Son enzimas que catalizan exclusivamente reacciones irreversi-
bles.
En esta curva podemos distinguir tres tramos: 2. Siempre tienen un ión metálico en su molécula.
3. Son enzimas con propiedades diferentes que catalizan la misma
Tramo de Orden 1 reacción.
4. Son enzimas iguales que catalizan distintas reacciones.
Corresponde a la primera parte de la curva, a pequeñas con- 5. Conjunto de enzimas con el ph isoeléctrico.
centraciones de sustrato, la velocidad de la reacción es direc-
tamente proporcional a la concentración de sustrato
22
Tramo de Orden Mixto
En una reacción enzimática, un inhibidor competitivo:
Es el tramo siguiente, aquí la velocidad de la reacción de-
1. Aumenta la Vmax.
pende de la concentración del complejo enzima-sustrato. 2. Disminuye la Vmax.
3. Disminuye la Km.
Tramo de Orden 0 4. Aumenta la Km y disminuye la Vmax.
5. Aumenta la Km.
A concentraciones altas de sustrato se obtiene un valor má-
ximo de la velocidad que es constante e independiente de la
concentración de sustrato, pues corresponde a la fase de satu-
23
ración de la enzima.
Transformación lineal de la ecuación de Michaelis-Menten, ¿Qué es falso sobre los inhibidores no competitivos?:
es la ecuación de Lineweaver-Bur, o ecuación de los dobles re- 1. No modifican la Km.
cíprocos: 1/Vo = Km/Vmáx * 1/(S) + 1/Vmáx. 2. Disminuyen la Vmax de la reacción.
Es la ecuación de una recta del tipo: y = ax + b, donde la 3. Se unen a la enzima en el mismo sitio al qu se une el sustrato.
pendiente de la recta, es decir : a = Km/Vmáx. b = 1/Vmáx. y el 4. Su efecto no se aminora aumentando la concentración de sus-
valor de x =1/(S). trato.
5. Todas son falsas.
INHIBICION ENZIMATICA (fig. 5)
Las enzimas tienen un sitio activo o catalítico, lugar donde 24
se unen con el sustrato cuya reacción química van a catalizar. Señalar la opción correcta acerca de los grupos prostéticos:
Las enzimas pueden ser inhibidas por unos compuestos llama-
dos inhibidores que pueden ser de dos tipos: 1. Porción no proteica de una enzima de naturaleza inorgánica.
2. Porción proteica de una proteína globular.
3. Porción no proteica de una proteína conjugada.
Reversibles 4. Sinónimo de Isoenzima.
A su vez se subdividen en dos grupos: 5. Sinónimo de Coenzima.
Competitivo
Compite con el sustrato por la unión en el sitio activo, no 25
modifica la velocidad máxima de la reacción pero aumentan su
¿Qué es falso sobre los enzimas?:
Km. Su efecto puede aminorarse aumentando la cantidad de
sustrato. 1. La mayoría son proteínas globulares.
2. Aumentan la velocidad de la reacción.
3. No se degradan.
No Competitivo 4. Tienen especificidad respecto al sustrato.
5. Modifican la Ke, constante de equilibrio de la reacción.
Se une a la enzima en un sitio distinto al que se une el sus-
trato, al unirse a la enzima altera su conformación e inactiva el
sitio catalítico; a diferencia del anterior, éste no modifica la RESPUESTAS: 21: 3; 22: 5; 23: 3; 24: 3; 25: 5.
Km pero disminuye la velocidad máxima de la reacción.
77

21. ENZIMAS. CINETICA Y PROPIEDADES
Vmax
Sin Inh.
I. Comp.
0,5
Vmax
Km
0 (S)
INHIBIDOR COMPETITIVO
Vmax
Sin Inh.
I. no comp.
0,5
Vmax
0 Km (S)
INHIBIDOR NO COMPETITIVO
Fig. 5. Inhibición enzimática.
Irreversibles que a este tipo de inhibición se le llame algunas veces inacti-
vación.
La enzima y el inhibidor están unidos covalentemente o
permanentemente; estas enzimas quedan inactivadas, de ahí
78

22. Capítulo VI
VITAMINAS
Indice
Conceptos generales Clasificación
Dr. MARTA MATEO MORALES
CONCEPTOS GENERALES CLASIFICACION
Las vitaminas son micronutrientes, es decir, sustancias que Vitamina B1 o Tiamina
se necesitan en la dieta humana en cantidades de miligramos Función: decarboxilación de cetoácidos, ej. piruvato deshi-
o microgramos por día. Este término sirve para diferenciarlos drogenasa. Patogenia: incapacidad para oxidar el piruvato en
de los macronutrientes, como los carbohidratos, las proteínas y el cerebro. Su déficit produce el beriberi: que afecta al SNC
las grasas, que se necesitan en cantidades de centenares o al con un síndrome de Wernicke-Korsakoff y polineuropatía.
menos docenas de gramos al día. En la actualidad se conocen
13 vitaminas diferentes, que se necesitan en la dieta humana y Vitamina B2 o Riboflavina
de muchas especies de animales para un desarrollo normal. Interviene en reacciones de oxidación reducción, en forma
Las vitaminas se dividen en dos clases: hidrosolubles y lipo- de FAD o FMN. Suele disminuir en embarazadas y durante pe-
solubles. Las vitaminas hidrosolubles incluyen a la tiamina, la ríodos de crecimiento. Su déficit cursa con edema e hiperemia
riboflavina, el ácido nicotínico, el ácido pantoténico, la pirido- de mucosa faríngea y oral, dermatitis seborreica y anemia nor-
xina, la biotina, el ácido fólico, la vitamina B12 y el ácido as- mocítica y normocrómica.
córbico. Se conoce la función de coenzima de casi todas ellas.
Se entiende por coenzima toda sustancia orgánica que forma Acido nicotínico o Niacina
parte del componente no proteico de una enzima. Interviene en reacciones de oxidación reducción como NAD
Las vitaminas liposolubles son las vitaminas: A, D, K y E. o NADP. Su déficit produce pelagra, que cursa con diarrea, de-
Son sustancias aceitosas que no se disuelven bien en agua mencia, dermatitis y en último extremo muerte. Es una enfer-
y cuyas funciones no están bien comprendidas. medad muy frecuente en países que sólo toman maíz.
Además de estas vitaminas bien establecidas, existen otras
sustancias que se necesitan por unas pocas especies pero que Acido Pantoténico
no se consideran generalmente como vitaminas. Se hallan en- Es el coenzima A. Transporta grupos acilos mediante enla-
tre ellas la carnitina, el inositol y el ácido lipoico ces tioéster.
79

23. VITAMINAS
Vitamina B6 o piridoxina
Interviene en la transferencia de grupos amino, papel impor- 26
tante en el metabolismo de los aminoácidos (recordar las tran-
saminasas), el fosfato de piridoxal actúa como transportador ¿Qué proteína interviene en procesos de Carboxilación, como el catali-
transitorio intermedio del grupo amino. zado por la Piruvato Carboxilasa?:
1. Biotina.
Biotina 2. Vitamina K.
Interviene en reacciones de carboxilación, como en el paso 3. Vitamina B12.
catalizado por la piruvato carboxilasa. La avidina, sustancia 4. Acido Fólico.
presente en la clara de huevo, puede ligar biotina e impedir su 5. Vitamina A.
absorción.
Acido Fólico y vitamina B12
27
Acido Fólico
¿Cuál de las siguientes vitaminas no es hidrosoluble?:
Interviene en la síntesis de novo de los folatos. Su forma co-
enzimática es el tetrahidrofolato, al cual llegamos tras el paso 1. Riboflavina.
de dihidrofolato a tetrahidrofolato, que es catalizado por la 2. La vitamina que carboxila al ácido glutámico.
dihidrofolato reductasa. Esta enzima es inhibida por el metotre- 3. Piridoxina.
xate, que de esta forma impide la síntesis de DNA. 4. Tiamina.
5. Acido Fólico.
Vitamina B12
Interviene en la síntesis de purinas, en el paso de dUMP a
dTMP. Su forma activa es la metilcobalamina, que como su 28
nombre indica es necesaria para transferir grupos metilo. Se
necesita en la vía de síntesis de novo de folatos. El enzima Piruvato Deshidrogenasa tiene como Coenzima:
El déficit de cualquiera de ellas produce: anemia megalo-
blástica, alteraciones digestivas como queilosis, glositis y dia- 1. Riboflavina.
rrea. Las alteraciones digestivas son más graves en el déficit 2. Niacina.
de ácido fólico. 3. Tiamina.
La disminución de vitamina B12 produce además alteracio- 4. Ac. Pantoténico.
nes neurológicas, como degeneración medular de cordones 5. Biotina.
posteriores y laterales.
Vitamina C
29
Interviene en reacciones de oxidación reducción.
Hidroxila la prolina, que pasa a hidroxiprolina: proteína que El Metotrexate, inhibe la síntesis de DNA, al inhibir la enzima:
se encuentra sobre todo en el colágeno. Su déficit produce Es- 1. Piruvato Cobalaminasa.
corbuto: caracterizado por rotura de capilares, caída del pelo, 2. Lactato Deshidrogenasa.
equimosis, hematomas, insuficiente cicatrización de las heri- 3. Dihidrofolato Kinasa.
das y alteraciones óseas. 4. Piruvato Carboxilasa.
5. Dihidrofolato Reductasa.
Vitamina E
Actúa como antioxidante, evita la oxidación de los lípidos de
membrana y otras estructuras.
30
Vitamina K En la enfermedad de las tres D, se sabe a un déficit de la enzima:
Carboxila el ácido glutámico y el grupo carboxilo que incor- 1 Coenzima A.
pora se encarga de fijar calcio, de ahí su importancia en proce- 2 Piridoxina, pues no se transfieren los grupos amino.
sos como la coagulación. 3 Niacina.
4. Ac. Fólico.
Vitamina A 5. Vit. A.
Interviene en funciones como la visión, el crecimiento o la
reproducción. Su déficit produce: xerolftalmía, xerostomía, de- RESPUESTAS: 26: 1; 27: 2; 28: 3; 29: 5; 30: 3.
generación retiniana, e hiperqueratosis y sequedad de piel.
80

24. Capítulo VII
METABOLISMO DE
GLUCOSA Y GLUCOGENO
Indice
Glucólisis. esquema y características Ciclo de Cory
Destinos metabólicos del piruvato Glucogenogénesis
Gluconeogénesis
Dra. MARTA MATEO MORALES
GLUCOLISIS: ESQUEMA Y CARACTERISTICAS Glucoquinasa y Hexoquinasa
Son dos enzimas capaces de fosforilar la glucosa a 6P Glucosa.
Proceso mediante el cual la molécula de glucosa se degrada
enzimáticamente a través de una secuencia de 10 reacciones Glucoquinasa
para dar lugar a 2 moléculas de piruvato, que poseen cada una Sólo actúa cuando la concentración en sangre de glucosa es
3 átomos de carbono. Durante la glucólisis gran parte de la bastante elevada, es exclusiva del hígado, es específica de la
energía libre de la glucosa se conserva en forma de ATP. D Glucosa, no se inhibe por el 6P de glucosa y posee una Km
La glucólisis es anaerobia, en ella no se consume oxígeno. para la glucosa mayor que el de la Hexoquinasa.
Se realiza, bien cuando escasea el oxígeno, como en el ejer-
cicio intenso; o bien como paso intermedio para entrar des- Hexoquinasa
pués en el ciclo de Krebs desde el Piruvato (tabla II).
Localización: Intracelular, el citosol. Está en numerosos tejidos, no es específica para la glucosa,
Las Fases 1, 2, 3 son preparatorias, reúnen todos los azúca- es inhibida por el 6p de glucosa y tiene una Km menor que el
res sencillos y los convierten en moléculas de Gliceraldehído. de la Glucoquinasa.
Constituyen la primera parte.
Fosfofructoquinasa
Reacciones Irreversibles
Segundo punto de control de la Glucólisis, es una enzima re-
De las 10 reacciones descritas en la tabla II, 3 son irreversi- guladora que se acelera cuando disminuye el ATP o cuando
bles y corresponden a las reacciones catalizadas por las si- existen en exceso AMP o ADP, se inhibe con el citrato o los
guientes enzimas: ácidos grasos.
81

25. METABOLISMO DE GLUCOSA Y GLUCOGENO
TABLA II
Reacciones de la Glucólisis
I. D. Glucosa
ATP
ADP Glucoquinasa
Hexoquinasa Irreversible
II. 6P de Glucosa
Fosfoglucoisomerasa
III. 6P de D Fructosa
ATP
ADP Fosfofructoquinasa Irreversible
IV. 1.6 Difosfato de D Fructosa
Aldolasa
V. 2 x 3. Fosfato de Gliceraldehído
NAD+
NADH+ Deshidrogenasa
VI. 2 x 1,3 Difosfoglicerato.
ADP
ATP Fosfoglicerato quinasa
VII. 2 x 3 Fosfoglicerato
Mutasa
VIII. 2 x 2 Fosfoglicerato
Enolasa
IX. 2 x Fosfoenolpiruvato
ADP
ATP Piruvato quinasa Irreversible
X. 2 x Piruvato.
Piruvato Quinasa ción 6 y 2 ATP en la reacción 9.
Balance de NADH+
Es inhibida por el ATP, Acetil CoA, ácidos grasos de cadena
larga y la Piruvato Deshidrogenasa para evitar que se sobre- Se producen 2 moléculas en la reacción 5.
cargue el ciclo de Krebs. Balance Global de la Glucólisis
Glucosa + 2pi + 2 ADP + 2 NAD+ ——- 2 Piruvato + 2 ATP +
Reacciones de Fosforilación a Nivel de Sustrato
2 NADH + 2 H + 2 H2O.
Están implicadas las reacciones: 5 (oxidación de Gliceralde-
hído a 1,3 Difosfoglicerato. Y la 6, en la cual se recoge la ener-
gía de activación en forma de ATP. DESTINOS METABOLICOS DEL PIRUVATO
Con la reacción número 5 se inicia la segunda parte de la
glucólisis, que termina con la formación de dos moléculas de Fermentación a Acido Láctico
Piruvato. En el músculo esquelético, que se contrae vigorosamente,
llega un momento en que el piruvato formado a partir de la
Balance de ATP glucosa no puede oxidarse más por falta de oxígeno. En estas
En la primera parte se consumen 2 ATP. condiciones el Piruvato formado en la glucólisis se reduce a
En la segunda parte se producen 4 ATP: 2 ATP en la reac- Lactato. Este proceso es la llamada glucólisis anaerobia y
82

26. BIOQUIMICA
Y BIOFISICA
2
constituye una importante fuente de ATP cuando se registra
una actividad física intensa. 31
En el proceso se producen 2 moléculas de ATP por cada glu- ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el metabolismo de los car-
cosa que se degrada. La ecuación sería: bohidratos es correcta?:
Glucosa + pi + 2 ADP ——— 2 Lactato + 2 ATP + 2 H2O
1. La degradación glucolítica de la glucosa a piruvato es un pro-
ceso aerobio.
Entrada en el ciclo del Acido Cítrico
2. El producto final de la glucogenolisis en el músculo es la glu-
El Piruvato formado en la Glucólisis se oxida, a continuación cosa libre.
pierde su grupo carboxilo en forma de C02 y origina el grupo 3. El principal sustrato para la gluconeogénesis en los tejidos
acetilo del Acetil-CoA, que entra en el ciclo de Krebs: animales es el Acetil-CoA.
4. El lactato formado en la glucolisis se utiliza como sustrato en
2 Piruvato + O2 ————— 2 Acetil-CoA + 2 CO2 la síntesis de glucosa.
5. Todas las afirmaciones anteriores son correctas.
Proceso catalizado por la Piruvato Deshidrogenasa. 32
Fermentación Alcohólica Respecto a la Glucokinasa, ¿qué es cierto?:
En esta tercera vía el piruvato conduce a etanol, es caracte- 1. Se encuentra en numerosos tejidos.
2. Cataliza una de las reacciones reversibles de la glucólisis, el
rístico de algunos microorganismos como las levaduras.
paso de D. Glucosa a 6PD. Fructosa.
3. Es inhibida por al Glucosa 6 Fosfato.
GLUCONEOGENESIS 4. Es específica de la D. Glucosa.
5. Es una enzima mitocondrial.
Formación de carbohidratos a partir de precursores distintos
33
a los carbohidratos.
— Localización: parte en la mitocondria, parte en el cito- ¿Cúal de las siguientes enzimas cataliza una reacción reversible?:
sol. 1. Glucokinasa.
— Organos principales donde se produce: Hígado 90%; 2. Fosfofructokinasa.
Riñón el 10%. 3. Fosfogliceratokinasa.
4. Piruvatokinasa.
Sustratos 5. Hexokinasa.
En hígado 34
Lactato, piruvato, glicerol, alanina y la mayoría de los pre- El Piruvato obtenido en la glucolisis puede seguir los siguientes desti-
cursores del ciclo de Krebs. nos, excepto:
1. Fermentar a etanol mediante levaduras.
Corteza renal 2. Incorporarse al ciclo de Krebs, oxidándose y decarboxilándose
Lactato, piruvato, glicerol y glutamina. para dar AcetilCoA, reacción mediada por la Piruvato Carboxi-
lasa.
Aunque la mayoría de los precursores del ciclo de Krebs sir-
3. Pasar a Lactato, produciendo 2 moléwculas de ATP.
ven como sustrato para la gluconeogénesis, conviene destacar 4. Incorporarse a la gluconeogénesis, tanto en hígado como en
que no puede sintetizarse Glucosa a partir de Acetil CoA. ya corteza suprarrenal.
que el paso regulado por la Piruvato Deshidrogenasa es irre- 5. Incorporarse al ciclo de Krebs, oxidándose y descarboxilándo-
versible. La reacción es: Piruvato ———- Acetil-CoA. se para dar AcetilCoA, reacción mediada por la Piruvato Deshi-
Existe un importante paralelismo entre la Glucólisis y la Glu- drogenasa.
coneogénesis, de hecho siete reacciones enzimáticas de la 35
Glucólisis intervienen también en la Gluconeogénesis, pues
En la Gluconeogénesis es cierto:
son reversibles con facilidad. Pero tres de las etapas de la Glu-
cólisis son esencialmente irreversibles (como se vio en el apar- 1. El órgano donde tiene lugar fundamentalmente es el músculo.
tado anterior) y deben ser sustituidas por un conjunto alternati- 2. Es un proceso exclusivamente mitocondrial.
vo de reacciones cuyas enzimas son (fig. 6): 3. El principal sustrato es el AcetilCoA.
4. El coenzima de la Piruvato Carboxilasa es la Biotina.
5. La Fructosa 1,6 Bifosfatasa regula el paso de Piruvato a Oxala-
Enzimas propias de la gluconeogénesis cetato.
Piruvato Carboxilasa
Regula el paso de Piruvato a Oxalacetato. Esta reaccion tie- RESPUESTAS: 31: 4; 32: 4; 33 3; 34: 2; 35: 4.
ne lugar en la mitocondria.
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27. METABOLISMO DE GLUCOSA Y GLUCOGENO
CICLO DE CORY
HIGADO SANGRE MUSCULO
Glucosa Glucosa Glucosa
Glucosa GP Glucógeno
Gluconeogénesis
Glucólisis
Piruvato
Piruvato
Lactato Lactato Lactato
GLUCONEOGENESIS
1 2. Piruvato Fosfoenol piruvato
Piruvato carboxilasa
2 2. Fosfoenolpiruvato 2.2 fosfoglicerato
Enolasa
3 2.2 Fosfoglicerato 2.3 Fosfoglicerato
Mutasa
4 2.3 Fosfoglicerato 2.1.3. Difosfoglicerato
Fosfoglicerato quinasa
5 2.1.3.Difosfoglicerato 2.3 Fosfato de gliceraldehído
Deshidrogenasa
6 2.3 Fosfato de gliceraldehído 1.6 Difosfato de D. fructosa
Aldolasa
7 1.6 Difosfato de D. fructosa 6 P de D. fructosa
Fructosa 1.6 bifosfatasa
8 6 P de D. fructosa 6 P de glucosa
Fosfoglucoisomerasa
9 6 P de glucosa D. glucosa
Glucosa 6 fosfatasa
Fig. 6. Ciclo de Cory y gluconeogénesis.
El Oxalacetato formado sale al citosol y por acción de la De este modo se supera el primer paso irreversible de la
Fosfoenolpiruvato Carboxiquinasa se transforma en Fosfoenol- Glucólisis, donde es catalizado por la Piruvato Quinasa, que
piruvato. controla el paso de Fosfoenolpiruvato a Piruvato.
Requiere: ATP, GTP y el coenzima Biotina.
El Acetil CoA es su modulador positivo. Fructosa 1,6 Bifosfatasa
Regula la segunda reacción irreversible permite el paso de:
Piruvato —- Oxalacetato —- Fosfoenolpiruvato
Piruv. Carboxilasa. Fosfpir. Carbox.Quinasa - 1,6 Fructosa Bifosfato a ———- Fructosa 6 Fosfato.
84

28. BIOQUIMICA
Y BIOFISICA
2
Este paso se corresponde con el paso catalizado por la Fos-
fofructoquinasa en la Glucólisis. 36
El Citrato es su modulador positivo, el AMP y la Fructosa 2,6 Respecto al glucógeno del músculo, qué es cierto:
Bifosfato son los moduladores negativos.
1. Es una fuente inmediata de glucosa para la sangre.
2. Se sintetiza en el propio tejido a partir de lactato y otros sustra-
Glucosa 6 Fosfatasa tos glucogenéticos.
3. No puede transformarse en glucosa libre por falta de Glucosa 6
Esta enzima se encuentra principalmente en el hígado y en fosfatasa en este tejido.
menor proporción en el riñón. Es importante señalar que está 4. Todo lo anterior es falso.
5. Todo lo anterior es verdadero.
ausente en tejidos como el músculo o los eritrocitos, pues la
ausencia de esta enzima hace que el producto final de la Glu-
cogenólisis en estos tejidos sea Glucosa 6 Fosfato y no Gluco- 37
sa libre.
¿Cuál de los siguientes compuestos es un buen sustrato para la gluconeo-
La reacción es la siguiente:
génesis en el hígado humano?:
Glucosa 6 Fosfato ————- Glucosa 1. Lactato.
2. Acidos grasos libres.
Sus moduladores son los mismos de la enzima anterior . 3. Acetoacetato.
4. Betahidroxibutirato.
En la glucólisis la reacción en sentido contrario es cataliza- 5. Acetilcoa.
da por las enzimas: Glucoquinasa y Hexoquinasa.
Balance Energético 38
2 Piruvatos + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O En la síntesis del glucógeno el donador de las unidades de glucosa al glu-
cógeno cebador es:
Glucosa + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi + 2 NAD+ .
1. Glucosa-1-P.
2. Glucosa-6-P.
CICLO DE CORY (fig. 6) 3. Maltosa-1-P.
4. GMP-glucosa.
Este ciclo consiste en un reciclaje continuo de carbonos de 5. UDP-glucosa.
glucosa entre el músculo (y otros órganos formadores de lacta-
to) y el hígado. 39
El Lactato, formado en el músculo en condiciones anaeróbi-
¿Qué es falso sobre la Gluconeogénesis?:
cas, pasa a la sangre, de aquí al hígado, donde pasa a piruvato
y éste a través de la gluconeogénesis pasa a glucosa. Ya he- 1. Su actividad aumenta en situaciones como el ayuno o la diabe-
tes.
mos comentado antes que el músculo no forma glucosa desde 2. Es inhibida por la Insulina.
glucógeno por carecer de la enzima Fosfatasa de la Glucosa 3. Es activada por el glucagón y las catecolaminas.
(tabla II)I (fig. 6). 4. No es funcionante en la etapa fetal.
5. Tiene lugar unicamente en el hígado.
GLUCOGENOGENESIS
40
Reacciones: La intolerancia a la fructosa produce hipoglucemia uando se ingiere fruc-
tosa, porque:
— Glucosa ——— Glucosa 6 Fosfato. Enzima: Hexoqui-
nasa o Glucoquinasa. 1. Se inhibe la gluconeogénesisa nivel de la Fructosa 1-6 bifosfato
aldolasa.
— Glucosa 6 Fosfato ——— Glucosa 1 Fosfato. Enzima: 2. Se inhibe la Glucosa 6 fosfatasa.
Fosfoglucomutasa. 3. Se inhibe la síntesis de glucógeno.
— Glucosa 1 Fosfato + UTP ——— UDP Glucosa + PPi. 4. La fructosa no llega a fosforilarse.
Enzima: Transferasa Uridil 1 Fosfato. 5. Disminuye la disponibilidad de sustratos gluconeogenéticos.
— La Sintetasa del Glucógeno une residuos y crea enla-
ces 1,4. RESPUESTAS: 36: 3; 37: 1; 38: 5; 39: 5; 40: 1.
— La Transferasa del Glucógeno crea enlaces 1,6.
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29. METABOLISMO DE GLUCOSA Y GLUCOGENO
TABLA III
Gluconeogénesis
— Se produce glucosa desde:
Lactato.
Piruvato.
Aminoácidos.
Glicerina.
Intermediarios ciclo Krebs.
— No se produce glucosa desde:
Acetil-CoA→etapa irreversible, paso previo
al ciclo de Krebs: Piruvato → Acetil CoA. Enz.= piruv. deshidrog.
No confundir:
— Piruvato quinasa: Enzim. de la glucólisis. Reacc.: Fosfenolpiruv→Piruvato.
— Piruvato carboxilasa: Enz. de la gluconeogénesis. Reacc. Piruvato →
Oxalacetato.
— Piruvato deshidrogenasa: Etapa previa al ciclo de Krebs. Reacc: Piruvato→
- Acetil CoA.
Enzimas limitantes:
Glucólisis: Fosfofructoquinasa.
C. Krebs: Citrato sintetasa.
Oxidación ac. grasos: Carnitin aciltransferasa I.
Biosíntesis colesterol: Hidroximetilglutaril CoA reductasa.
Ciclo de la urea: carbamil fosfato sintetasa.
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30. Capítulo VIII
CICLO DE KREBS . VIA DE
LAS PENT OSAS FOSFAT O .
CADENA RESPIRAT ORIA
Indice
CIiclo del ácido cítrico Cadena de transporte electrónico
Vía de las pentosas fosfato
Dra. MARTA MATEO MORALES
CICLO DEL ACIDO CITRICO (fig. 7) El ciclo del ácido cítrico se lleva a cabo en la mitocondria,
donde las enzimas se encuentran de forma ordenada y próxi-
Mecanismo metabólico cíclico en virtud del cual se logra la mas a las de la cadena respiratoria, lo que favorece el acopla-
oxidación completa de la función acetilo del Acetil-Coa que miento entre el ciclo y la cadena.
rinde CO2 y átomos de hidrógeno ricos en energía que pasarán Algunas enzimas son extramitocondriales: aconitasa, fuma-
a la cadena respiratoria, y se unirán con el O2 formando H2O y rasa y malato deshidrogenasa.
liberando ATP en este transporte electrónico. Objetivos:
En el capítulo correspondiente a catabolismo de carbohidra- — Producir CO2.
tos hemos estudiado la descarboxilación oxidativa del Piruva- — Producir NADH y FADH2 (coenzimas reducidas) que
to, que consiste en la formación de Acetil-CoA desde el piruva- pasarán a la cadena respiratoria.
to formado principalmente en la degradación de carbohidratos — Producir precursores para biosíntesis metabólica.
y a partir de ciertos aminoácidos.
Esta descarboxilación del Piruvato constituye un eslabón en- El ciclo del ácido cítrico es un sistema enzimático circular, a
tre la glicólisis y el ciclo de Krebs sin formar parte de ninguno diferencia de la glucólisis, que se produce mediante una se-
de ellos. Aunque sí supone un elemento de control en el ciclo cuencia lineal de etapas catalizadas por enzimas.
por ser la vía de abastecimiento de Acetil-CoA del mismo. En cada vuelta del ciclo, una molécula de Acetil-CoA cede
El ATP, el NADH, los ácidos grasos de cadena larga y el su grupo acetilo al Oxalacetato, compuesto de 4 carbonos, pa-
Acetil-CoA inhiben esta reacción y el calcio la estimula. ra formar el Citrato de 6 carbonos. El Citrato se transforma a
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