La química orgánica de las rutas metabólicas.

1. NOMBRE DEL
ALUMNO:JOSSELYN
QUIMIS
BIOQUÍMICA
LA QUÍMICA
ORGÁNICA DE
LAS RUTAS
METABÓLICAS
20
21

2. ÍNDICE
RUTAS METABÓLICAS
BIOQUÍMICA 2021
Metabolismo y energía bioquímica. 01
Catabolismo de triacilgliceroles:
el destino del glicerol.
02
Catabolismo de triacilgliceroles:
β-oxidación.
03
Biosíntesis de los ácidos grasos. 04
Catabolismo carbohidratos:
glucólisis.
05
Conversión de piruvato en
acetil CoA.
06
El ciclo del ácido cítrico. 07
Biosíntesis de carbohidratos:
gluconeogénesis.
08
Catabolismo de las proteínas:
desaminación.
09
Algunas conclusiones acerca de la química
biológica.
10
Una mirada mas profunda :
Estatina.
11

3. INTRODUCCIÓN
RUTAS METABÓLICAS
BIOQUÍMICA 2021
Una ruta metabólica es un conjunto de reacciones químicas
consecutivas catalizadas por enzimas programadas por la
célula. Normalmente se distinguen tres tipos de rutas
metabólicas de acuerdo a un criterio bioenergético.
Cualquier persona que desee comprender o contribuir a la
revolución que tiene lugar en estos momentos en las
ciencias biológicas debe comprender primero los procesos
de la vida a nivel molecular. A su vez, esta comprensión
debe tener como base un conocimiento detallado de las
reacciones químicas y de las rutas metabólicas utilizadas
por los organismos vivos. No es suficiente sólo saber qué
ocurre, sino también es necesario comprender cómo y por
qué los organismos utilizan la química.

4. METABOLISMO Y ENERGÍA
BIOQUÍMICA
RUTAS METABÓLICAS
BIOQUÍMICA 2021
El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que
tienen lugar en las células del cuerpo para convertir los
alimentos en energía. Nuestro cuerpo necesita esta energía
para todo lo que hacemos, desde movernos hasta pensar o
crecer.
La mayor parte de los
alimentos se digieren
en el estómago y en el
intestino delgado para dar
moléculas pequeñas.
Los ácidos grasos, los
monosacáridos y
los aminoácidos se
degradan en las células
para producir acetil CoA.
Las rutas que degradan a las moléculas grandes en más
pequeñas se llaman catabolismo y las rutas que sintetizan
biomoléculas grandes a partir de las más pequeñas se
conocen como anabolismo. El catabolismo puede dividirse
en las cuatro etapas que son:
La acetil CoA se oxida en el
ciclo del ácido cítrico para
dar CO2.
.
La energía liberada en el ciclo
del ácido cítrico es utilizada por
la cadena de transporte de
electrones para la fosforilación
oxidativa del ADP y producir
ATP.
ETAPA 1 ETAPA 2
ETAPA 3 ETAPA 4

5. RUTAS METABÓLICAS
BIOQUÍMICA 2021
CATABOLISMO DE
TRIACILGLICEROLES:
EL DESTINO DEL GLICEROL
La degradación metabólica de los triacilgliceroles
comienza con su hidrólisis para producir glicerol
más ácidos grasos.
La hidrólisis se consigue por 2 actitudes de sustitución
nucleofílica sobre el conjunto acilo en sucesión, una en la
que se une covalentemente un conjunto acilo al OH de la
cadena lateral de un residuo de serina en la enzima y una
segunda que libera el ácido graso de la enzima.
Los ácidos grasos liberados en la hidrólisis del
triacilglicerol son transportados a la mitocondria y se
degradan a acetil CoA, en lo que el glicerol es llevado al
hígado para un metabolismo subsiguiente. En el hígado,
primero se fosforiliza el glicerol por la actitud con ATP y
después es oxidado por NAD+.
Como es típico para las actitudes catalizadas por una
enzima, la fosforilación del glicerol es selectiva. Además,
observe que el producto de fosforilación se llama sn 3-
fosfato de glicerol, donde el prefijo sn- significa
“numeración estereoespecífica”. En esta convención, la
molécula se dibuja en una proyección de Fischer con el
conjunto OH en C2 apuntando hacia la izquierda y los
átomos de carbono del glicerol se numeran empezando por
la parte preeminente.

6. Cada vuelta durante la ruta resulta en la separación de un
conjunto acetilo del final de la cadena de un ácido graso,
hasta que al final se degrada la molécula completa,
mientras se genera cada conjunto acetilo, éste entra al
periodo del ácido cítrico y se degrada después a CO2.
La actitud retro-Claisen pasa por la suma nucleofílica de
un conjunto - SH de la cisteína en la enzima al conjunto
ceto de la β-cetoacil CoA para generar un ion alcóxido
como intermediario. El conjunto acilo unificado a la
enzima experimenta después una sustitución nucleofílica
en el conjunto acilo por la actitud con una molécula de la
coenzima A.
La primera vuelta convierte la miristoil CoA de 14
carbonos en la lauroil CoA de 12 carbonos más acetil CoA,
la segunda vuelta convierte la lauroil CoA en la caproil
CoA de 10 carbonos más acetil CoA, la tercera vuelta
convierte la caproil CoA en la capriloil CoA de 8 carbonos
y de esta forma sucesivamente. Nótese que la última vuelta
crea 2 moléculas de acetil CoA ya que el precursor tiene 4
carbonos.
CATABOLISMO DE
TRIACILGLICEROLES : Β-OXIDACIÓN
RUTAS METABÓLICAS
BIOQUÍMICA 2021

7. BIOSÍNTESIS DE LOS ÁCIDOS GRASOS
La biosíntesis de ácidos grasos ocurre en el citosol, a partir de Acetil-
Coenzima A (Acetil–CoA), que a su vez es un producto de la
degradación de ácidos grasos. La síntesis de ácidos grasos consiste en
enlazar dos átomos de carbono entre sí y reducirlos para formar un
ácido graso.
RUTAS METABÓLICAS
BIOQUÍMICA 2021
Una de las propiedades más sobresalientes de los ácidos
grasos usuales es que poseen un número par de átomos de
carbono. Este número par resulta ya que todos los ácidos
grasos se derivan biosintéticamente del acetil CoA por la
añadidura secuencial de unidades de 2 carbonos a la cadena
en incremento.
Ambas rutas tienen que diferir en ciertos puntos, empero
las dos permanecen energéticamente favorecidas; por
consiguiente, la ruta de β- oxidación para transformar
ácidos grasos en acetil CoA y la biosíntesis de ácidos
grasos desde el acetil CoA permanecen en relación, sin
embargo, no son opuestas precisas.
La FAD se usa para meter un enlace doble en la β-
oxidación, mientras tanto que se usa NADPH para
minimizar el enlace doble en la biosíntesis de ácidos
grasos.
El hígado, el tejido adiposo y la
glándula mamaria son los tres sitios
principales donde se lleva a cabo la
biosíntesis de los ácidos grasos y los
triglicéridos.
¿DÓNDE SE LLEVA A CABO LA
BIOSÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOS?
Los ácidos grasos son biomoléculas
muy importantes para los seres vivos.
Son los principales constituyentes de
los triglicéridos y de los fosfolípidos.
Su biosíntesis es, pues, de crucial
importancia para todos los
organismos.

8. CATABOLISMO CARBOHIDRATOS:
GLUCÓLISIS
El catabolismo de los carbohidratos es la degradación de
carbohidratos para producir un compuesto rico en energía llamado
ATP, la producción de ATP se consigue mediante la oxidación de
moléculas de glucosa.
En el proceso de oxidación, se extraen electrones de la molécula
de glucosa y son usados para minimizar NAD+ y FAD, las células
han desarrollado 2 procedimientos para crear ATP degradando
carbohidratos: uno es la respiración aeróbica y el otro es la
respiración anaeróbica.
En la respiración aeróbica, es preciso oxígeno el cual actúa como
aceptor final de electrones. El oxígeno lleva a cabo un papel clave
debido a que posibilita incrementar la producción de ATP a partir
de 4 moléculas por molécula de glucosa, hasta alrededor de 30
moléculas de ATP por molécula de glucosa, en la respiración
anaerobia, no es necesario oxígeno. Una vez que el oxígeno está
ausente, la generación de ATP continúa por medio del proceso de
fermentación.
La degradación de glucosa para crear energía a modo de ATP es
una de las vías metabólicas más relevantes que tienen la
posibilidad de descubrir en los seres vivos.
La glucólisis pertenece a los procedimientos que utilizan las
células para crear energía, la glucólisis o glicólisis es la ruta
metabólica delegada de oxidar la glucosa con el fin de obtener
energía para la célula.
RUTAS METABÓLICAS
BIOQUÍMICA 2021

9. CONVERSIÓN DE PIRUVATO EN
ACETIL COA
RUTAS METABÓLICAS
BIOQUÍMICA 2021
El piruvato —tres carbonos— se convierte en acetil-CoA, una molécula de dos
carbonos unida a la coenzima A. La molécula de coenzima A es un reactivo
obligatorio en esta reacción, que libera una molécula de dióxido de carbono y reduce
NAD+ a NADH.
El piruvato, producido por el catabolismo de la glucosa (y por la
degradación de diversos aminoácidos), puede experimentar
algunas transformaciones dependiendo de las condiciones y del
organismo.
No obstante, en condiciones aeróbicas típicas en los mamíferos,
el piruvato se convierte por un proceso denominado
descarboxilación oxidativa para ofrecer acetil CoA más CO2.
La conversión pasa por medio de una serie de diversos pasos de
actitudes catalizadas por un complejo de enzimas y cofactores
denominado complejo piruvato deshidrogenasa el proceso pasa
en 3 pasos, cada uno catalizado por una de las enzimas en el
complejo.

10. EL CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO
RUTAS METABÓLICAS
BIOQUÍMICA 2021
En eucariontes, el ciclo del ácido cítrico tiene lugar en la
matriz de la mitocondria al igual que la conversión del
piruvato en acetil-CoA(en procariontes, todos estos pasos
suceden en el citoplasma).
El ciclo del ácido cítrico es un circuito cerrado de ocho
etapas principales en el que la última parte de la vía
regenera la molécula utilizada en el primer paso.
Después de un rápido rearreglo, esta molécula de seis
carbonos libera dos de sus carbonos como moléculas de
dióxido de carbono en un par de reacciones similares, a la
vez que produce una molécula de dióxido de carbono en un
par de reacciones similares, a la vez que produce una
molécula de NADH en cada ocasión.
Las enzimas que catalizan estas reacciones son
reguladores clave del ciclo del ácido cítrico y lo aceleran o
desaceleran según las necesidades energéticas de la célula.

11. RUTAS METABÓLICAS
BIOQUÍMICA 2021
La gluconeogénesis es el proceso de síntesis de glucosa o de glucógeno a partir
de precursores que no son carbohidratos. ... Un aporte de glucosa es necesario,
en especial para el sistema nervioso y los eritrocitos.
BIOSÍNTESIS DE CARBOHIDRATOS:
GLUCONEOGÉNESIS
Incluye la implementación de diversos aminoácidos,
lactato, piruvato, glicerol y cualquier persona de los
intermediarios del periodo de los ácidos tricarboxílicos (o
periodo de Krebs) como fuentes de carbono para la vía
metabólica.
Los Ácidos grasos de cadena par no otorgan carbonos para
la síntesis de glucosa, puesto que el resultado de su β-
oxidación (Acetil-CoA) no es un sustrato gluconeogénico;
en lo que los ácidos grasos de cadena impar proporcionarán
un esqueleto de carbonos que derivarán en Acetil-CoA y
Succinil-CoA (que sí es un sustrato gluconeogénico por ser
un intermediario del periodo de Krebs).
Ciertos tejidos, como el cerebro, los eritrocitos, el riñón, la
córnea del ojo y el músculo, una vez que la persona ejecuta
actividad extenuante, necesitan de un aporte constante de
glucosa, obteniéndola desde el glucógeno perteneciente del
hígado, el cual solo puede saciar estas necesidades a lo
largo de 10 a 18 horas como mayor, lo cual tarda en
agotarse el glucógeno guardado en el hígado.

12. La desaminación es la eliminación de un grupo amino de
una molécula, las enzimas que catalizan esta reacción se
llaman desaminasas, en el cuerpo humano, la desaminación
se lleva a cabo principalmente en el hígado, sin embargo,
el glutamato también se desamina en el riñón.
En situaciones de consumo excesivo de proteínas, la
desaminación se usa para descomponer los aminoácidos
para obtener energía, el grupo amina se elimina del
aminoácido y se convierte en amoníaco.
El resto del aminoácido está compuesto principalmente de
carbono e hidrógeno, y se recicla u oxida para obtener
energía, el amoníaco es tóxico para el cuerpo humano y las
enzimas lo convierten en urea o ácido úrico mediante la
adición de moléculas de dióxido de carbono (que no se
considera un proceso de desaminación) en el ciclo de la
urea, que también tiene lugar en el hígado, la urea y el
ácido úrico pueden difundirse de manera segura en la
sangre y luego excretarse en la orina.
RUTAS METABÓLICAS
BIOQUÍMICA 2021
La desaminación es la
eliminación de un grupo amino
de una molécula, las enzimas
que catalizan esta reacción se
llaman desaminasas
CATABOLISMO DE LAS PROTEÍNAS:
DESAMINACIÓN

13. Después de examinar las diversas rutas metabólicas, quizá
la conclusión principal acerca de la química biológica es la
similitud notable entre los mecanismos de las reacciones
biológicas y los mecanismos de las reacciones en el
laboratorio.
En todas las rutas descritas en este capítulo, aparecen
constantemente términos como formación de una imina,
reacción aldólica, reacción de sustitución nucleofílica en el
grupo acilo, reacción E1Bc y reacción de Claisen. Las
reacciones biológicas no son misteriosas; existen razones
claras y comprensibles para las reacciones realizadas por
los organismos vivos.
Pero más allá de la satisfacción de un sentido de la
curiosidad acerca de cómo funciona la vida a nivel
molecular, ¿qué ganamos con el estudio de la química
biológica y el aprendizaje sobre el metabolismo?
RUTAS METABÓLICAS
BIOQUÍMICA 2021
ALGUNAS CONCLUSIONES ACERCA
DE LA QUÍMICA BIOLÓGICA
CIENCIA QUE PROCURA EXPLICAR LOS PROCESOS VITALES A NIVEL MOLECULAR,
COMPRENDE TANTO EL ESTUDIO DE LOS COMPONENTES DE LOS SERES VIVOS
COMO LAS TRANSFORMACIONES FÍSICO-QUÍMICAS QUE ACONTECEN EN LOS
SISTEMAS BIOLÓGICOS.

14. UNA MIRADA MÁS PROFUNDA:
ESTATINAS
RUTAS METABÓLICAS
BIOQUÍMICA 2021
En farmacología, se sabe como estatinas a un conjunto de
fármacos utilizados para reducir el colesterol y los
triglicéridos en sus diversas maneras, en pacientes que los
poseen altos (por ejemplo, con hipercolesterolemia) y que
muestran, por consiguiente, un más grande peligro de
desarrollar ateroesclerosis y de padecer episodios de
enfermedad cardiovascular.
Pese a su corta historia (menos de cuarenta años), son
bastantes una cantidad enorme de estudios los que se
realizaron alrededor de las estatinas y millones los
pacientes que han tomado dichos medicamentos.
Como resultado de la variabilidad en su origen, las
propiedades farmacocinéticas de las estatinas muestran
gigantes diferencias.

15. ASPECTO DESTACADO 1
CONCLUSIÓN
ASPECTO DESTACADO 2
ASPECTO DESTACADO 3
ASPECTO DESTACADO 4
RUTAS METABÓLICAS
BIOQUÍMICA 2021
El metabolismo es la suma de cada una
de las actitudes químicas en el
organismo. Las actitudes que degradan a
las moléculas enormes en fragmentos
más pequeños se denominan catabolismo;
las actitudes que sintetizan moléculas
monumentales desde moléculas pequeñas
se denominan anabolismo.
Los ácidos grasos son degradados en la ruta de β-
oxidación de 4 pasos por la supresión de 2
carbonos a la vez, lo cual crea un acetil CoA, el
catabolismo de los carbohidratos empieza con la
hidrólisis de los enlaces glucósido para ofrecer
glucosa, la cual es degradada en la ruta de 10
pasos de la glucólisis. El piruvato, el producto
inicial de la glucólisis es convertido en acetil
CoA. Luego el acetil CoA entra al periodo del
ácido cítrico de 8 pasos, donde más adelante es
degradada en CO2.
Sin embargo, generalmente, se eliminan los
átomos de nitrógeno del amino y las
sustancias que quedan son convertidas en
compuestos que acceden al periodo del ácido
cítrico. La mayoría de los aminoácidos
pierden su átomo de nitrógeno por
transaminación, una actitud en la que el
conjunto -NH2 del aminoácido
El ATP, el resultado final del catabolismo de
los alimentos, se acopla y conduce numerosas
actitudes que de otra forma estarían
desfavorecidas. Las biomoléculas, así como
se sintetizan se degradan, sin embargo las
rutas para el anabolismo y el catabolismo no
son inversas precisas una de otra. Los ácidos
grasos se bio sintetizan desde acetato por una
ruta de 8 pasos y los carbohidratos se
preparan desde el piruvato por la ruta de 11
pasos de la gluconeogénesis.

16. AUTORA:
NOMBRE: JOSSELYN QUIMIS
CARRERA : ENFERMERÍA
PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL
ECUADOR - SEDE SANTO DOMINGO