Bioquímica metabólica humana

Fredy Alejandro Pardo Martínez.
Estudiante.
Carné 201640605
Técnico en Procesamiento de Alimentos.
Ingenería en Alimentos.
fredypardo13@yahoo.com
Cuarto semestre.

INTRODUCCIÓN
El presente trabajo trata sobre los temas relacionados sobre bioquímica, ya que
indican los procesos metabólicos que ocurren en el cuerpo humano desde el
momento en que se ingieren ciertos alimentos que contienen ciertos nutrientes
el cuerpo empieza a procesarlos para aprovechar toda la energía sacada de
estos.
Aquí en este portafolio se encuentran 7 temas con respecto a todas las
reacciones metabólicas del cuerpo humano, todo es una recopilación.

OBJETIVOS
• General:
Crear un portafolio donde se recaude todos los temas dados
durante el curso de bioquímica para tener un mayor conocimiento
sobre el tema.
• Especificos:
1. Conocer los diferentes metabolismos en el cuerpo humano.
2. Aprender sobre las reacciones internas del cuerpo humano.

ÍNDICE
• Introducción a la bioquímica y la teoría celular
• Agua y Soluciones
• Los carbohidratos y su metabolismo
• Los lípidos y su metabolismo
• Aminoácidos y Proteínas
• Enzimas y Co enzimas
• Ácidos Nucleicos y Nucleótidos
• Bioenergética y Metabolismo
• Fosforilación oxidativa

INTRODUCCIÓN A LA BIOQUÍMICA
• La palabra bioquímica significa etimológicamente «química de la vida», la ciencia que se
ocupa de las bases moleculares de la vida; por lo tanto, aborda el estudio de la
composición química de la materia viva, la relación estructura-función de las moléculas
características de los seres vivos, así como las transformaciones químicas que ocurren
en ellos y además, los mecanismos moleculares que intervienen en la regulación de tales
transformaciones.

IMPORTANCIA DE LA BIOQUÍMICA
La bioquímica, se constituye el pilar fundamental para el desarrollo de la medicina, sus
propias especialidades y las relacionadas con ella como la Enfermería, Odontología, Óptica,
Fisioterapia y Podología
La bioquímica es la ciencia que estudia los componentes químicos de los seres vivos,
especialmente las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos, además de otras
pequeñas moléculas presentes en las células.
La bioquímica se basa en el concepto de que todo ser vivo contiene carbono y en general las
moléculas biológicas están compuestas principalmente de carbono, hidrógeno, oxígeno,
nitrógeno, fósforo y azufre.
La bioquímica ha aportado elementos importantes de apoyo a la teoría Es la ciencia que
estudia la mismísima base de la vida: las moléculas que componen las células y los tejidos,
que catalizan las reacciones químicas de la digestión, la fotosíntesis y la inmunidad, entre
otras. Al conjunto de reacciones que suceden dentro de los seres vivos se le llama
metabolismo.

Las macromoléculas de mayor importancia biológica, son los ácidos nucleicos y las proteínas.
Con el conocimiento de la estructura de los ácidos nucleicos, se logran comprender
mecanismos de transmisión de la información genética de generación a generación, y
también los mecanismos de expresión de esa información, la cual determina las propiedades
y funciones de las células, los tejidos, los órganos y los organismos completos.
El tipo de especie química y los mecanismos de acción que intervienen en el
almacenamiento, replicación y transferencia de la información genética, así como las
reacciones que forman el metabolismo son prácticamente idénticas, desde las bacterias
hasta los organismos superiores.

No todas las células contienen y expresan la misma información, pero las reacciones que sí
llevan a cabo, utilizan enzimas prácticamente idénticas. De hecho las diferencias y similitudes
entre ellas se han utilizado para establecer la secuencia de aparición de las especies.
Los virus tienen algunas variantes, por ejemplo; los cromosomas de los retrovirus están
constituidos por moléculas de ARN y en algunos fagos (virus que atacan a las bacterias)
tienen ADN de una sola cadena.
Los virus no cuentan con un metabolismo que les permita vivir en forma autónoma, sólo se
pueden reproducir y expresarse dentro de las células que invaden.
Las reacciones que constituyen el metabolismo están localizadas en determinadas
estructuras celulares que forman unidades discretas que se llaman organelos.

Las reacciones se llevan a cabo en los lugares en donde se encuentran las enzimas que las
catalizan. La célula no es un saco sin estructura, sino que es un sistema muy complejo y
altamente organizado evolucionista, como son:
La similitud estructural de moléculas que desempeñan las mismas funciones en especies
distintas
La universalidad del código genético y la existencia de numerosas vías metabólicas
semejantes en distintos organismos.

METABOLISMO
Todas las formas de vida están basadas en prácticamente las mismas reacciones bioquímicas.
Cada uno de los compuestos que se generan en este conjunto de reacciones se le denominan
compuestos endógenos o metabolitos y al conjunto de todas las reacciones que suceden en una
célula se le denomina metabolismo.
El conjunto de reacciones que suceden en forma secuencial y que dan lugar a un compuesto o a
una función integran un camino metabólico y se le da un nombre específico. Por ejemplo
1) La glicólisis, es el camino metabólico por medio del cual se oxidan los azúcares produciendo
piruvato y equivalentes reducidos NADH
2) La transformación de la acetil-coenzima A, proveniente de la descarboxilación delpiruvato o de la
beta-oxidación de los ácidos grasos, en anhídrido carbónico y equivalentes reducidos se le
denomina ciclo de Krebs
3) La transferencia de electrones de los equivalentes reducidos hasta el oxígeno molecular,
acoplado con la síntesis de ATP, se le llama cadena de transporte de electrones o fosforilación
oxidativa. Este último proceso está formado por un conjunto de enzimas complejas que catalizan
varias reacciones de óxido-reducción, donde el oxígeno es el aceptor final de electrones.

Procesos de oxidación, denominado” Metabolismo energético”

CÉLULAS EUCARIOTAS Y PROCARIOTAS
Las células son las unidades funcionales de todos los organismos vivos. Contienen una
organización molecular y sistemas bioquímicos que son capaces de:
• Almacenar información genética
• Traducir esa información en la síntesis de las moléculas que forman las células
• Producir la energía para llevar a cabo esta actividad a partir de los nutrimentos que le
llegan
• Reproducirse pasando a su progenie toda su información genética.

CÉLULAS EUCARIOTAS
En este tipo de células, el material genético se encuentra dividido en cromosomas que a su
vez están formados por proteínas y ADN, por lo que este último se encuentra dentro del
núcleo.
Las células eucariotas pueden ser animales o vegetales.
Las eucariotas, consideradas las células más evolucionadas, presentan en su interior
múltiples compartimientos como las mitocondrias, el retículo endoplasmático o los
cloroplastos, entre otros.
Estás células poseen un tamaño diez veces más grande y pueden presentar organismos
como animales, hongos, vegetales o plantas y amebas.
La célula animal se caracteriza por no poseer pared celular y cloroplastos y el tamaño de sus
vacuolas es pequeño.

CÉLULAS PROCARIOTAS
Las células procariotas son las unidades básicas de algunos seres vivos, como algunas
bacterias. Son simples y no tienen núcleo definido: su material genético (como el ADN) está
libre en el citoplasma, es decir, el material que está dentro de la membrana plasmática en la
célula.
• Seres vivos procariotas
Los seres vivos procariotas son microorganismos principalmente unicelulares (formados por
una sola célula) entre los que podemos nombrar los llamados eubacterias, nanobios,
arqueas y bacterias.

DIFERENCIAS CON LAS CÉLULAS EUCARIOTAS
Las procariotas se diferencian de las células eucariotas en varios aspectos:
• Núcleo: Las eucariotas tienen núcleo y las procariotas no.
• ADN: El ADN en las procariotas tiene forma circular y en las eucariotas, lineal.
• Tamaño: Las procariotas son más pequeñas que las eucariotas.
• Organelas: Las eucariotas tienen varias organelos (componentes que están dentro de la
célula) y las procariotas tienen muy pocos.
• Flagelos: Los flagelos de las procariotas son simples y los de las eucariotas son complejos.
• Similitudes con las células Eucariotas
• No todas son diferencias con las células eucariotas. Ambas tienen caracteres en común:
• Membrana plasmática: Tanto las procariotas como las eucariotas tienen una membrana
plasmática que las rodea y protege.
• Ribosomas: Las dos tienen algo llamado ribosomas, una estructura formada por un ácido
nucleico llamado ARN.

ORGÁNULOS DE LA CÉLULA EUCARIOTA Y SU
FUNCIÒN
Las células eucariotas se pueden reproducir de tres maneras distintas, principalmente:
• Bipartición: Una célula se divide en dos, creando dos células idénticas.
• Gemación: A una célula le aparece una protuberancia y este bulto va creciendo hasta que
se ha formado otra célula.
• Esporulación: Una célula divide su núcleo en pequeñas réplicas y luego divide su
citoplasma formando nuevas células.

ESTRUCTURA DE LAS EUCARIOTAS MEMBRANA
PLASMATICA
• Es el límite externo de la célula, que le da protección y actúa como una barrera selectiva
entre el líquido del espacio extracelular y el citoplasma. La composición de la membrana
plasmática incluye alrededor de un 40 % de lípidos y 50 % proteínas, junto a pequeñas
cantidades de hidratos de carbono, cerca del 10 %, unidas a las dos anteriores. Los
lípidos están representados por una doble capa de fosfolípidos y por otros lípidos como el
colesterol, este último solo en eucariotas animales. La formación de la bicapa se debe a
que los fosfolípidos son anfipáticos, es decir, cada molécula posee una región hidrofílica,
soluble en agua, y una región hidrofóbica que repele el agua. Las cabezas hidrofílicas se
orientan hacia el citoplasma y hacia el medio extracelular, mientras que las colas
hidrófobas lo hacen hacia el interior de la membrana. Del total de lípidos que conforman
la membrana plasmática, cerca del 75 % son fosfolípidos, mientras que el 20 %
corresponden a moléculas de colesterol.

• Membrana plasmática
Dentro del 50 % de las proteínas que conforman la membrana plasmática hay diferentes
tipos. Las denominadas proteínas integrales se unen fuertemente a los lípidos y atraviesan la
doble capa. La mayor parte de las proteínas integrales son glucoproteínas, donde el
monosacárido se orienta al medio extracelular. Las proteínas periféricas se asocian
débilmente a los lípidos y se ubican a uno u otro lado de la membrana, sin atravesarla, en
contacto con las cabezas hidrófilas de los fosfolípidos.

CITOPLASMA
Es la parte de la célula que se ubica entre la membrana plasmática y la membrana nuclear.
Está constituido por 85 % de agua y un 15 % de proteínas, aminoácidos, sales y minerales.
En el citoplasma se realizan la mayoría de las reacciones metabólicas de la célula.
La porción del citoplasma sin estructura y que forma la parte fluida se denomina hialoplasma
o citosol, lugar donde están las moléculas necesarias para el mantenimiento de la célula.
Vale decir que el hialoplasma es el medio interno líquido de todas las estructuras celulares.
El citoesqueleto es una serie de filamentos proteicos responsable de la forma celular y de
facilitar el movimiento de los organoides. Actúa como una conexión entre las distintas partes
de la célula. El citoesqueleto se destruye y se vuelve a reconstruir, por lo que no es una
estructura permanente de la célula. Se forma a partir de tres componentes proteicos:
microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios.

- Microtúbulos: son los componentes más importantes del citoesqueleto, compuestos por una
proteína denominada “tubulina”. De consistencia rígida, son los responsables de la formación
de estructuras como los centríolos y órganos de locomoción, como los cilios y los flagelos.
Los microtúbulos irradian desde el centrosoma.
- Microfilamentos: se disponen cerca de la membrana plasmática y están asociados al
movimiento de la célula. Están formados por dos tipos de proteínas, la “actina” y la “miosina”.
Los microfilamentos están muy desarrollados en células musculares estriadas (músculos
voluntarios). La superposición de microfilamentos de actina y miosina permiten la contracción
muscular.
- Filamentos intermedios: están formados por varios tipos de proteínas. Se extienden por todo
el citoplasma y abundan en aquellas células que soportan mucha tensión, por lo que son
resistentes y evitan la destrucción celular.
Dentro del citoplasma, existen organelas con distintas funciones, que están presentes tanto
en eucariotas animales como vegetales y que se detallan a continuación.

MITOCONDRIAS
Las mitocondrias son organelas que presentan doble membrana, una externa en contacto con
el citoplasma y otra interna, hacia la matriz mitocondrial. Dicha matriz está compuesta por
agua y proteínas. Las mitocondrias, de forma oval y alargada, son consideradas como las
“usinas eléctricas” de las células. Son las encargadas de producir y almacenar energía en
forma de ATP a partir de la glucosa, lípidos y demás nutrientes. Mediante la respiración
celular, proceso que consume oxígeno y libera dióxido de carbono, se produce energía que
se acumula en el ATP. Toda vez que en algún lugar de la célula se necesita aporte energético,
por ejemplo para transportar sustancias a través de la membrana plasmática, la división
celular, reciclado de desechos, etc., el ATP se descompone y se libera. Las mitocondrias
poseen ADN en su interior, un ARN propio y ribosomas. Las mitocondrias ocupan un lugar
importante dentro del citoplasma

RETICULO ENDO PLASMÁTICO
Esta estructura es un sistema de membranas que se dispone formando una red de sacos
aplanados, donde contiene túbulos que se conectan entre sí formando una lámina continua
que da lugar a un lumen. Las membranas del retículo endoplásmico separan dicho lumen del
citoplasma, y actúan en la transferencia selectiva de moléculas entre ambos compartimientos.
Todas las membranas del retículo endoplasmático equivalen a la mitad de las membranas
totales que hay en cada célula. Además, es el lugar donde se producen todas las proteínas y
los lípidos que forman las membranas del propio retículo, del complejo de Golgi, de los
lisosomas y de la membrana plasmática.
El retículo endoplásmico adopta dos variedades: una forma granular o rugosa y otra
agranular o lisa. El retículo endoplasmático granular está unido a la membrana nuclear
externa, mientras que el retículo endoplasmático agranular es una prolongación del retículo
endoplasmático rugoso.
Son funciones del retículo la síntesis de proteínas, de lípidos, el transporte intracelular de
sustancias y la detoxificación de la célula. Las sustancias sintetizadas son almacenadas y
luego transportadas a su destino celular. La detoxificación de sustancias como fármacos,
drogas y desechos celulares es de gran importancia en las células del hígado.

COMPLEJO DE GOLGI
• Es un organoide con 5 a 10 sacos aplanados membranosos de forma discoide
denominados dictiosomas. Estos dictiosomas se conectan entre sí y contienen fluidos en
su interior. Poseen una cara cóncava y otra convexa. La parte cóncava (cara cis o de
formación), próxima al retículo endoplásmico, recibe de este último las proteínas
sintetizadas en el área rugosa (granular). Esas proteínas son transportadas en vesículas
de transición hasta la mencionada cara cis del complejo de Golgi. La parte convexa del
dictiosoma (cara trans o de maduración) es la más cercana a la membrana plasmática y
formadora de vesículas de secreción. En síntesis, las vesículas de transición que llegan
del retículo endoplásmico penetran en la cara cis del complejo de Golgi, atraviesan todos
los sáculos o dictiosomas y llegan al trans-Golgi. Aquí son empaquetadas para luego
dirigirse a la membrana plasmática para vaciar su contenido fuera de la célula por
exocitosis.

En resumen, las funciones del complejo de Golgi son:
• -Síntesis de polisacáridos para la pared celular.
• -Formación de glucoproteínas y glucolípidos de secreción. (glicosilación de prótidos y
lípidos).
-Formación de lisosomas que permanecen en el citoplasma.
• -Empaquetamiento, dentro de vesículas, de sustancias de secreción como proteínas. -
Transporte intracelular de sustancias.

RIBOSOMAS
• Son organelas muy pequeñas de alrededor de 20 nanómetros de diámetro, visibles al
microscopio electrónico. Un nanómetro es la millonésima parte del milímetro (1 nm =
0,000001 mm).
Los ribosomas están formados por ácido ribonucleico ribosómico (ARNr) y proteínas.
Existen varios millones de estas estructuras en cada célula. Los ribosomas se componen
de dos subunidades: una mayor, que se encarga de formar las uniones de aminoácidos
que darán lugar a las proteínas, y otra menor que reconoce a los ARN mensajeros
(ARNm) y a los ARN de transferencia (ARNt) . En eucariotas, las dos subunidades
mencionadas se sintetizan en el nucléolo. Las moléculas de ARN mensajero llevan la
información que llega desde el ADN de cómo se distribuirán los aminoácidos para la
elaboración de una determinada proteína. El ARN de transferencia transporta los
aminoácidos apropiados hacia los ribosomas para que se incorporen a las proteínas.

NUCLEO
• La carioteca, que se conecta de manera directa con el retículo endoplásmico, posee
numerosos orificios o poros por donde salen hacia el citoplasma moléculas de ARN
mensajero que serán leídas por los ribosomas, proteínas y ARN ribosómico, precursor de
los ribosomas. Las sustancias que ingresan por los poros del citoplasma al núcleo son
proteínas sintetizadas por los ribosomas citoplasmáticos. Los poros nucleares regulan en
forma selectiva el pasaje de sustancias. Una de las funciones de la carioteca es proteger
al ADN intranuclear de las distintas reacciones que se producen en el citoplasma.

• El jugo nuclear es una sustancia que llena todo el núcleo, formada por una solución
coloidal que contiene agua, carbohidratos, enzimas y ATP, entre otros.
Dentro del núcleo y en íntimo contacto con el jugo nuclear se encuentra la cromatina, que
son filamentos muy largos y numerosos de ADN que se enrollan a moléculas de proteínas
especiales llamadas “histonas”. Toda vez que una célula inicia su división, los filamentos
de ADN se pliegan entre sí dando lugar a la formación de cromosomas. En un
determinado lugar de los cromosomas se ubican los genes, que son subdivisiones o
porciones de ADN. Es decir, cada gen es una secuencia de ADN que almacena
información que se transmite a la descendencia.
Otra formación presente dentro del núcleo es el nucléolo, pequeña estructura de forma
redondeada y sin membranas. Cuando las células comienzan a reproducirse (mitosis) el
nucléolo desaparece, haciéndose nuevamente visible al final de la mitosis. El nucléolo
contiene ADN ribosómico, fundamental para el proceso de fabricación de ARN
(transcripción), que ha de sintetizar los ribosomas del citoplasma. Se ha comprobado que
el nucléolo actúa como un regulador del ciclo celular.

Las células eucariotas animales tienen estructuras exclusivas, como el centrosoma, los
lisosomas y los cilios y flagelos. Además, se diferencian de las eucariotas vegetales por ser
heterótrofas, por carecer de pared celular y de plástidos, estos últimos fundamentales para
que los vegetales verdes puedan fotosintetizar.

LISOSOMAS
Los lisosomas se originan en los dictiosomas (sacos aplanados) del aparato de Golgi, y en
ocasiones a partir de vesículas en algunas regiones del retículo endoplasmático granular.
Son organelas pequeñas, esféricas y semejantes a vacuolas.
Limitadas por una sola membrana, contienen en su interior poderosas enzimas encargadas
de digerir sustancias que ingresan a las células (lisosomas digestivos), con lo cual se
comportan como un sistema digestivo celular. Por otra parte, los lisosomas pueden degradar
desechos celulares, lípidos y proteínas (lisosomas autofágicos) que son liberados a través de
la membrana plasmática.
Mecanismo de acción de los lisosomas

CENTROSOMA
Ocupa un área del citoplasma situada casi siempre muy cerca del núcleo. Regula los
movimientos celulares de cilios y flagelos y tiene un rol fundamental en la división celular. El
centrosoma está formado por el diplosoma, la centrosfera y el áster. En su interior está el
diplosoma, que son dos cilindros huecos cuyas paredes están formadas por unidades de
proteína (figura de la izquierda). Esos cilindros son los centríolos, que carecen de
membranas y se ubican de manera perpendicular entre sí. Cada célula posee dos centríolos,
cuya función es intervenir en la división celular y posibilitar la transferencia de material
genético entre las células hijas. Por cada centríolo hay nueve grupos de tres microtúbulos
cada uno, dispuestos en forma cilíndrica.

CILIOS Y FLAGELOS
Son proyecciones del citoesqueleto limitadas por una membrana que es continuación de la
membrana plasmática. Son estructuras similares y permanentes. Los flagelos se caracterizan
por ser largos y escasos. Los cilios por ser cortos y numerosos. Dentro del citoplasma,
ambos están formados por un anillo representado por nueve pares de microtúbulos que
rodean a un par ubicado en el centro, todo cubierto por la membrana plasmática. Muchas
eucariotas, igual que las procariotas bacterianas, utilizan estas estructuras para la
locomoción. Son ejemplos el flagelo (cola) de los espermatozoides y los cilios del paramecio.

Los cilios (del latín “pestaña”) son prolongaciones muy finas de la membrana plasmática a
modo de “dedo de guante”, con un contenido que es continuación del citoplasma. De
diámetro uniforme en toda su longitud, rodean total o parcialmente el contorno de las células.
Los cilios producen vibraciones sincronizadas que permiten el movimiento de la célula. El
Paramecio es un ejemplo de microorganismo ciliado, con cerca de 200 cilios en cada
individuo. Los cilios de las células del tracto respiratorio tienen la misión de capturar las
partículas del aire.
Los flagelos son apéndices en forma de látigo presente en muchos organismos unicelulares,
como el Trypanosoma sp. (foto de la izquierda) y en algunos pluricelulares, como los
espermatozoides. El flagelo es utilizado para la movilidad celular en medios líquidos, igual
que los cilios. También poseen un diámetro uniforme en toda su longitud, aunque algo mayor.
Son más largos y menos numerosos que los cilios, ya que algunas células tienen tan solo uno
o dos flagelos. El flagelo de las eucariotas se desplaza como si fuera un látigo, mientras que
en las procariotas el movimiento es rotatorio.

ESTRUCTURAS DE EUCARIOTAS VEGETALES

A pesar que las eucariotas vegetales tienen casi los mismos elementos que las eucariotas
animales, hay estructuras que son propias como la pared celular y los plástidos.
• PARED CELULAR
Es una típica estructura de eucariotas vegetales y fúngicas. Se ubica en la parte externa de la
membrana plasmática, en contacto con células adyacentes. Es de consistencia gruesa y
rígida, formada principalmente por celulosa. Cumple una función similar al esqueleto de los
animales superiores, ya que le da firmeza a la planta posibilitando que se mantenga erguida.
Además, interviene en diversos procesos como la absorción, secreción, transpiración y
defensa contra agentes patógenos. La pared está perforada por pequeños poros
denominados plasmodesmas. Estos plasmodesmas atraviesan la membrana plasmática y
establecen una comunicación directa entre el citoplasma de las células adyacentes.

PLASTIDOS
Tal como las mitocondrias, los plástidos son organelas con doble membrana, responsables de
los diferentes colores que tienen las plantas. Dentro de los plástidos, también llamados
“plastos”, se distinguen los cloroplastos, los cromoplastos y los leucoplastos. Los cloroplastos
contienen clorofila, que se encarga de captar la energía lumínica y transformarla en energía
química. De esa forma, el vegetal realiza la fotosíntesis, reacción que tiene lugar en los
tilacoides, sacos o vesículas aplanadas que están inmersos en una solución llamada estroma
en el interior de los cloroplastos. En la membrana de los tilacoides se ubica la clorofila,
carotenos y xantinas. Pilas de tilacoides forman el grana de los cloroplastos. Los cloroplastos
producen grande cantidades de ATP (adenosintrifosfato). Contienen ADN, un ARN propio y
ribosomas.
Los cromoplastos fabrican y almacenan otros pigmentos que le dan color a los frutos, flores y
hojas secas. Son ejemplos de esos pigmentos el caroteno (anaranjado) y la xantofila
(amarillo). Los leucoplastos son plástidos de color blanquecino encargados de almacenar
almidones (amiloplastos), lípidos y proteínas.

VACUOLAS
Son elementos en forma de saco que se originan a partir de provacuolas, pequeñas
estructuras presentes en células jóvenes. A medida que la célula crece, estas diminutas
estructuras absorben agua por ósmosis y se unen entre sí hasta formar una vacuola de gran
tamaño que ocupa un considerable espacio del citoplasma. Las vacuolas tienen una
membrana de permeabilidad selectiva que acumula agua, dando lugar al crecimiento de la
célula y al mantenimiento de su turgencia. En su interior contiene sales, glúcidos, proteínas y
demás nutrientes.
Las vacuolas también actúan en la remoción de elementos innecesarios. Mediante el proceso
de exocitosis (movimiento de sustancias hacia fuera de la célula) las vacuolas se acercan y
se adhieren a la membrana plasmática para eliminar desechos al exterior. Además, por
endocitosis (movimiento de sustancias hacia dentro de la célula) pueden transportar al
citoplasma moléculas que no difunden por la membrana celular. En este caso, esas
moléculas se adhieren a la membrana plasmática y se produce una invaginación, formándose
una vacuola.

LA POLARIDAD DEL AGUA
• El agua tiene una estructura molecular simple. Está compuesta por un átomo de oxígeno
y dos de hidrógeno. Cada átomo de hidrógeno se encuentra unido covalentemente al
oxígeno por medio de un par de electrones de enlace. El oxígeno tiene además dos pares
de electrones no enlazantes. De esta manera existen cuatro pares de electrones
rodeando al átomo de oxígeno: dos pares formando parte de los enlaces covalentes con
los átomos de hidrógeno y dos pares no compartidos en el lado opuesto. El oxígeno es
un átomo electronegativo o "amante" de los electrones, a diferencia del hidrógeno.

El agua es una molécula "polar"; es decir, existe en ella una distribución irregular de la
densidad electrónica. Por esta razón, el agua posee una carga parcial negativa ( ) cerca del
átomo de oxígeno y una carga parcial positiva (Delta +) cerca de los átomos de hidrógeno.
La habilidad de los iones y otras moléculas para disolverse en el agua es debida a la
polaridad de ésta última. Por ejemplo, en la imagen inferior se muestra el cloruro sódico en su
forma cristalina y disuelta en agua.

ENLACE O "PUENTE" DE HIDRÓGENO
El enlace o “puente” de hidrógeno es un tipo de enlace muy particular, que aunque en algunos
aspectos resulta similar a las interacciones de tipo dipolo-dipolo, tiene características especiales.
Es un tipo específico de interacción polar que se establece entre dos átomos significativamente
electronegativos, generalmente O o N, y un átomo de H, unido covalentemente a uno de los dos
átomos electronegativos. En un enlace de hidrógeno tenemos que distinguir entre el átomo DADOR
del hidrógeno (aquel al que está unido covalentemente el hidrógeno) y el ACEPTOR, que es al
átomo de O o N al cual se va a enlazar el hidrógeno.
• DADOR
Un enlace O-H está muy polarizado por la elevada electronegatividad del oxígeno y por el hecho de
que el único protón del núcleo del hidrógeno atrae débilmente a los electrones del enlace. Así, se
estima que la carga positiva sobre el hidrógeno es de 0,4 unidades. En el caso de que el átomo
electronegativo sea nitrógeno la situación es similar, aunque dada la menor electronegatividad del
nitrógeno la polarización del enlace va a ser algo menor menor. Los grupos O-H y el N-H van a
actuar como donadores de hidrógeno en el enlace de hidrógeno. A pesar de la similitud química el
grupo S-H es un mal donador, debido a la baja electronegatividad del azufre.

• ACEPTOR
El aceptor del hidrógeno va a ser un átomo electronegativo (otra vez oxígeno o nitrógeno)
pero con una peculiaridad: el hidrógeno se va a unir a un orbital ocupado por dos electrones
solitarios. Estos orbitales tienen una densidad de carga negativa alta, y por consiguiente se
pueden unir a la carga positiva del hidrógeno.
En el caso del oxígeno, con un total de 8 electrones, se presentan DOS pares de electrones
solitarios, tanto en el caso de la hibridación sp3 como de la sp2:
Sin hibridar agua
Hibridación sp3
Hibridatacion
Hidrogeno
Los dos pares de electrones solitarios se muestran en rojo; los orbitales en verde, ocupados
por un electrón cada uno, son los que van a participar en los enlaces. En el caso de la
hibridación sp2, trigonal, como en el C=O (no mostrada la figura), también hay dos pares de
electrones solitarios. En resumen, un átomo de oxígeno puede actuar como aceptor de dos
puentes de hidrógeno.

IONIZACIÓN DEL AGUA
La ionización es el proceso químico o físico mediante el cual se producen iones, estos son
átomos o moléculas cargadas eléctricamente debido al exceso o falta de electrones respecto
a un átomo o molécula neutra. A la especie química con más electrones que el átomo o
molécula neutra se le llama anión, y posee una carga neta negativa, y a la que tiene menos
electrones catión, teniendo una carga neta positiva.
Se refiere a que en el agua en estado líquido hay una leve tendencia a que un átomo de
hidrógeno salte del átomonde oxígeno al que está unido covalentemente al otro átomo de
oxígeno al que se encuentra unido por un puente de hidrogeno. En esta reacción se producen
dos iones.

ESCALA DEL PH
La sigla pH significa “potencial de hidrogeno. El pH es una medida de la acidez o alcalinidad
de una solución. Lo que el pH indica exactamente la concentración de iones hidrógenos.
El pH típicamente va de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo ácidas las disoluciones con pH
menores a 7 y básicas o alcalinas las que tienen pH mayores a 7. El pH = 7 indica la
neutralidad de la disolución. Ese valor constituye la base para establecer la escala de pH,
que mide la acidez o alcalinidad de una disolución acuosa; es decir, su concentración de
iones [H+] o [OH-], respectivamente.

MEDICIÓN DEL PH
Medida del pH La determinación del pH es uno de los procedimientos analíticos más importantes
y más utilizados en bioquímica, ya que el pH determina muchas características notables de la
estructura y la actividad de las macromoléculas biológicas y. por tanto, de la conducta de las
células y de los organismos. El patrón primario para la medida de las concentraciones del ion
hidrógeno (y por tanto del pH) es el electrodo de hidrógeno. Es este un electrodo de platino tratado
especialmente y que se sumerge en la disolución cuyo pH se va a medir. La disolución se halla
en equilibrio con el hidrógeno gaseoso a una presión y una temperatura conocidas.
• Calcular pH de Ca(OH)2 1*10-5 M
pH = -log (1*10-5)M
pH= 5
pOH= 14 – 5 = 9
• Calcular pH de H3PO4 2.3*10-3 M
pH = -log (2.3*10-3)M
pH = 2.6

SOLUCIONES AMORTIGUADORAS
Algunas veces es necesario preparar y guardar una solución con un pH constante. La
preservación de dicha solución es aún más difícil que su preparación:
• si la solución entra en contacto con el aire, absorberá dióxido de carbono, CO2, y se
volverá más ácida.
• si la solución se guarda en un recipiente de vidrio, las impurezas alcalinas
"desprendidas" del vidrio pueden alterar el pH.
Las soluciones buffer o amortiguadoras son capaces de mantener su pH en valores
aproximadamente constantes, aún cuando se agreguen pequeñas cantidades de ácido o
base, o se diluya la solución.
Una disolución buffer o amortiguadora se caracteriza por contener simultáneamente una
especie débil y su par conjugado:
• un ácido débil y la sal de su par conjugado
HA + H2O A– + H3O+

• una base débil y la sal de su par conjugado
B + H2O BH+ + OH–
La disolución buffer debe contener una concentración relativamente grande de cada uno
de los integrantes del par conjugado, de modo que:
La especie ácida del sistema buffer pueda reaccionar con los iones OH– que se le añadan
La especie básica del sistema buffer pueda reaccionar con la cantidad de iones H+ que se
añadan

ECUACIÓN DE HENDERSON-HASSELBALCH.
Solución amortiguadora es aquella que se opone a los cambios de pH cuando se agrega
ácido o álcali. Tales soluciones se usan en muchos experimentos bioquímicos en los cuales
se necesita controlar exactamente el pH.
• Función e Importancia Biológica: En los organismos vivos, las células deben mantener un
pH casi constante para la acción enzimática y metabólica. Los fluidos intracelulares y
extracelulares contienen pares conjugados ácido-base que actúan como buffer.

Una constante de disociación ácida, Ka, (también conocida como constante de acidez,
o constante de ionización ácida) es una medida cuantitativa de la fuerza de un ácido en
disolución. Es la constante de equilibrio de una reacción conocida como disociación en el
contexto de las reacciones ácido-base.
PKA es la fuerza que tienen las moléculas al disociarse. Es el logaritmo negativo de la
constante de disociación ácida de un ácido débil. Un ácido será más fuerte cuanto menor es
su pka y en una base ocurre al revés, que es más fuerte cuanto mayor es su pka.
Es decir, el ácido se disocia en protón H+ y base conjugada A-. Entonces lo que nos
dice pKa es qué tan fuerte o débil es un ácido, cuanto más grande sea pKa menor será la
fuerza del ácido, por lo tanto menor será el Ka, y por ende mayor será el pH porque la
solución será menos ácida.
El pH de una mezcla amortiguadora se puede conocer mediante la ecuación de Henderson-
Hasselbalch.
De la ecuación de Henderson- Hasselbalch se puede deducir que el pH de una solución
amortiguadora depende de dos factores: uno es el Pka y el otro es la proporción sal/acido.

• Esta ecuación permite el cálculo del valor del pK' de cualquier ácido, conociendo la
relación molar de las especies dadoras y aceptoras de protones, a un pH determinado;
permite también el cálculo del pH de un par conjugado ácido-básico que posea un
determinado pK' y una relación molar dada asimismo permite el cálculo de la relación
molar del ácido y su base conjugada si se conocen los correspondientes valores de pH y
pK'. Cuando las concentraciones del dador y del aceptor de protones son iguales, el pH
observado es numéricamente igual al pK'.

La ecuación de Henderson-Hasselbalch es fundamental para el tratamiento cuantitativo de
todos los equilibrios ácido-base en los sistemas biológicos.
A partir de esta fórmula se pueden deducir fácilmente las propiedades de los amortiguadores:
• 1.- El pH de una disolución amortiguadora depende de la naturaleza del ácido débil que
lo integra (de su pK), de modo que para cantidades equimoleculares de sal y de ácido, el
pH es justamente el pK de este ácido. Dicho de otra forma, se puede definir el pK de un
ácido débil como el pH del sistema amortiguador que se obtiene cuando [sal] = [ácido
• 2.- El pH del sistema amortiguador depende de la proporción relativa entre la sal y el
ácido, pero no de las concentraciones absolutas de estos componentes. De aquí se
deduce que añadiendo agua al sistema, las concentraciones de sal y ácido disminuyen
paralelamente, pero su cociente permanece constante, y el pH no cambia. Sin embargo,
si la dilución llega a ser muy grande, el equilibrio de disociación del ácido se desplazaría
hacia la derecha, aumentando la [sal] y disminuyendo [ácido], con lo cual el cociente
aumenta y el pH también, de forma que se iría acercando gradualmente a la neutralidad
(pH 7).

• 3.- Cuando se añaden ácidos o bases fuertes a la disolución amortiguadora, el equilibrio
se desplaza en el sentido de eliminar el ácido añadido (hacia la izquierda) o de
neutralizar la base añadida (hacia la derecha). Este desplazamiento afecta a las
proporciones relativas de sal y ácido en el equilibrio. Como el pH varía con el logaritmo
de este cociente, la modificación del pH resulta exigua hasta que uno de los
componentes está próximo a agotarse.

EJERCICIOS
El pH de una disolución de 0.01Mde un ácido, HA, es 3.80. Calcúlese a) K’ y b) pK’ del
ácido.
a) Ecuación de Henderson-Hasselbalch= pH= pKa + log(Ac/AcH)
• pKa= pH – log(Ac/AcH)
• pKa= 3.8 – log (0.01)
• pKa= 5.8
• b) pKa= -log K’
• K’= 10^(-5.8)
• K’= 1.58x10^-6

CARBOHIDRATOS
Los carbohidratos, también llamados glúcidos, se pueden encontrar casi de manera exclusiva
en alimentos de origen vegetal. Constituyen uno de los tres principales grupos químicos que
forman la materia orgánica junto con las grasas y las proteínas.
Los carbohidratos son los compuestos orgánicos más abundantes de la biosfera y a su vez
los más diversos. Normalmente se los encuentra en las partes estructurales de los vegetales
y también en los tejidos animales, como glucosa o glucógeno. Estos sirven como fuente de
energía para todas las actividades celulares vitales.

Clasificación de los hidratos de carbono:
• Los simples:
• Los carbohidratos simples son los monosacáridos, entre los cuales podemos mencionar a
la glucosa y la fructosa que son los responsables del sabor dulce de muchos frutos.
• Con estos azúcares sencillos se debe tener cuidado ya que tienen atractivo sabor y el
organismo los absorbe rápidamente. Su absorción induce a que nuestro organismo
secrete la hormona insulina que estimula el apetito y favorece los depósitos de grasa.

• Los complejos:
Los carbohidratos complejos son los polisacáridos; formas complejas de múltiples moléculas.
Entre ellos se encuentran la celulosa que forma la pared y el sostén de los vegetales; el
almidón presente en tubérculos como la patata y el glucógeno en los músculos e hígado de
animales.
El organismo utiliza la energía proveniente de los carbohidratos complejos de a poco, por eso
son de lenta absorción. Se los encuentra en los panes, pastas, cereales, arroz, legumbres,
maíz, cebada, centeno, avena, etc.

METABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS
Se define como metabolismo de los carbohidratos a los procesos bioquímicos de formación, ruptura
y conversión de los carbohidratos en los organismos vivos. Los carbohidratos son las principales
moléculas destinadas al aporte de energía, gracias a su fácil metabolismo.
El carbohidrato más común es la glucosa; un monosacárido metabolizado por casi todos los
organismos conocidos. La oxidación de un gramo de carbohidratos genera aproximadamente 4 kcal
de energía; algo menos de la mitad que la generada desde lípidos.
Reaccion global de la glucolisis
+ Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2 2Piruvato + 2NADH + 2ATP + 2H+ + 2H2O

METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS:
GLUCÓLISIS Y LA VÍA DE LA PENTOSA FOSFATO
Si la célula requiere más NADPH que moléculas de ribosa, puede derivar los productos de la
fase no oxidativa de la vía de la pentosa fosfato hacia la glucólisis. Como ilustra el esquema
general de las dos vías, el exceso de ribulosa-5-fosfato puede convertirse en los
intermediarios glucolíticos fructosa-6-fosfato y gliceraldehído-3-fosfato.

ANALISIS DE CARBOHIDRATOS
• Calidad Nutricional
• Estabilidad química
• Verificación de la calidad
• Control de procesos.

METODOS QUIMICOS
El análisis químico es necesario para identificar sustancias peligrosas, químicos útiles de
ingeniería y para llevar a cabo estudios en varios campos. Estas técnicas de análisis
usualmente destruyen un químico, así que no son buenas si la integridad de un químico tiene
que ser preservada. Las excepciones a esta regla son los métodos XFR y Spark-OES del
análisis químico, el XFR no causa daño y el Spark-OES causa un daño mínimo.

METODOS FLUORIMETRICO
Se aplica en la reemisión de radiación previamente absorbida. El análisis fluorimetrico
muestra muchas características similares a las de los métodos fotométricos, aunque posee
como propiedad particular su elevada sensibilidad, que lo hace particularmente útil en el
análisis de trazas. Con frecuencia las técnicas fluorimetricas ofrecen mayor grado de
selectividad que las absorciometricas, puesto que hay mayor número de moléculas que
absorben radiación que moléculas que la reemiten y además porque para un compuesto
fluorescente es necesario seleccionar dos longitudes de onda.

METODOS ENZIMATICOS
• El análisis enzimático de alimentos es un método básico que se utiliza para medir
compuestos tales como azúcares, ácidos, alcoholes y otros metabolitos en alimentos y
bebidas. La alta especificidad de las reacciones enzimáticas permite el análisis de
componentes de los alimentos en matrices complejas. Los métodos enzimáticos son
importantes para la producción de alimentos y garantía de calidad. Los resultados
proporcionan información sobre los nutrientes, la autenticidad y el estado higiénico de los
alimentos. También es posible detectar si el alimento ha sido manipulado mediante
métodos enzimáticos.

METODO CROMATOGRAFIA DE GASES
• La cromatografía de gases es una técnica cromatográfica en la que la muestra se
volatiliza y se inyecta en la cabeza de una columna cromatográfica. La elución se
produce por el flujo de una fase móvil de gas inerte. A diferencia de los otros tipos
de cromatografía, la fase móvil no interactúa con las moléculas del analito; su única
función es la de transportar el analito a través de la columna.

METODO CROMATOGRAFIA LIQUIDA
La cromatografía líquida, también conocida como cromatografía de líquidos, es una técnica
de separación y no debe confundirse con una técnica cuantitativa o cualitativa de análisis. Es
una de las técnicas analíticas ampliamente utilizadas, la cual permite separar físicamente los
distintos componentes de una solución por la adsorción selectiva de los constituyentes de
una mezcla. En toda cromatografía existe un contacto entre dos fases, una fija que suele
llamarse fase estacionaria, y una móvil (fase móvil) que fluye constantemente durante el
análisis, y que en este caso es un líquido o mezcla de varios de ellos.

GENERALIDADES DE LA GLUCOLISIS
Es la vía metabólica encargada de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía para
la célula. Consiste en 10 reacciones enzimáticas consecutivas que convierten a la glucosa en
dos moléculas de piruvato, el cual es capaz de seguir otras vías metabólicas y así continuar
entregando energía al organismo.
• ocurre en el citosol
• no necesita oxígeno.
• Sustrato inicial: una molécula de glucosa de 6 carbonos.
• Sustrato final: dos moléculas de piruvato de 3 carbonos.

FUNCIONES DE LA GLUCOLISIS
Durante la glucólisis se obtiene un rendimiento neto de dos moléculas de ATP; el ATP puede ser
usado como fuente de energía. Se encuentra estructurada en 10 reacciones enzimáticas que
permiten la transformación de una molécula de glucosa a dos moléculas de piruvato medio de un
proceso catabólico.
• La primera fase: Consiste en transformar una molécula de glucosa en dos moléculas de
gliceraldehído (una molécula de baja energía) mediante el uso de 2 ATP. Esto permite duplicar
los resultados de la segunda fase de obtención energética.
• En la segunda fase: El gliceraldehído se transforma en un compuesto de alta energía, cuya
hidrólisis genera una molécula de ATP, y como se generaron 2 moléculas de gliceraldehído, se
obtienen en realidad dos moléculas de ATP. Esta obtención de energía se logra mediante el
acoplamiento de una reacción fuertemente exergónica después de una levemente endergónica.
Este acoplamiento ocurre una vez más en esta fase, generando dos moléculas de piruvato.

REACCIONES DURANTE LA GLUCOLISIS:
• Fosforilación Irreversible
• Isomerización reversible
• Fosforilación, utiliza ATP
• Rompimiento de fructuosa (inversa a condensación aldólica)
• Isomerización
• Oxidación de gliceraldehído
• Transferencia del fosfato (se produce el primer ATP)
• Isomerización (Conversión de 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato)
• Deshidratación (Remueve una molécula de agua)
• Fosforilación a nivel de sustrato; esencialmente irreversible bajo condiciones
intracelulares.

OTRAS FUNCIONES DE LA GLUCOLISIS SON:
• La generación de moléculas de alta energía (ATP y NADH) como fuente de energía
celular en procesos de respiración aeróbica (presencia de oxígeno) y fermentación
(ausencia de oxígeno).
• La generación de piruvato que pasará al ciclo de Krebs, como parte de la respiración
aeróbica.
• La producción de intermediarios de 6 y 3 carbonos que pueden ser utilizados en otros
procesos celulares.

ENZIMAS PARTICIPANTES EN LAS REACCIONES
PARA EL PROCESO DE GLUCOLISIS:
• Hexoquinasa.
• Isomerasa de fosfoglucosa.
• Fosfofructoquinasa-1.
• Aldolasa de fructosa .
• Isomerasa de triosa fosfato.
• Dehidrogenasa de gliceraldehído.
• Quinasa de fosfoglicerato.
• Fosfoglicerato mutasa.
• Enolasa.
• Piruvato quinasa.

GLUCÓLISIS
• La glucólisis es una vía citosolica en la cual una molécula de glucosa es oxidada a dos
moléculas de piruvato en presencia de oxígeno. En esta vía se conserva enrgía en forma
de ATP y NADH.
La glucólisis consta de dos fases: preparatoria y de beneficios que a su vez se componen
de 10 pasos.
La glucólisis es una vía metabolica estimulada por la hormona insulina.

REGULACIÓN GLUCOLISIS
La glucólisis se regula enzimáticamente en los tres puntos irreversibles de esta ruta, esto es, en la
primera reacción (G → G-6P), por medio de la hexoquinasa; en la tercera reacción (F-6P → F-1,6-
BP) por medio de la PFK1 y en el último paso (PEP → Piruvato) por la piruvato quinasa.
La hexoquinasa es un punto de regulación poco importante, ya que se inhibe cuando hay mucho G-
6P en músculo. Es un punto poco importante ya que el G-6P se utiliza para otras vías.
La fosfofructoquinasa-1 es la enzima principal de la regulación de la glucólisis, actúa como una
llave de agua, si está activa cataliza muchas reacciones y se obtiene más Fructosa 1,6 bisfosfato,
lo que permitirá a las enzimas siguientes transformar mucho piruvato. Si está inhibida, se obtienen
bajas concentraciones de producto y por lo tanto se obtiene poco piruvato. Esta enzima es
controlada por regulación alostérica mediante: Por un lado se activa gracias a niveles energéticos
elevados de ADP y AMP, inhibiendose en abundancia de ATP y citrato, y por otro se activa en
presencia de un regulador generado por la PFK2 que es la Fructosa-2,6-Bisfosfato (F-2,6-BP), que
no es un metabolito ni de la glucolisis ni de la gluconeogénesis, sino un regulador de ambas vías
que refleja el nivel de glucagón en sangre.

La lógica de la inhibición y activación son las siguientes:
ATP: inhibe esta enzima pues si hay una alta concentración de ATP entonces la célula no
necesita generar más.
Citrato: Si la concentración de citrato es alta el Ciclo de Krebs va más despacio de lo que el
sustrato (acetil-CoA) llega para degradarse, y la concentración de glucosa será más alta. En
el Ciclo de Krebs se produce mucho NADH y FADH2, para que funcionen se han de reoxidar
en la cadena de transporte electrónico creando gradiente de protones, si el gradiente no se
gasta los coenzimas no se reoxidan y el Ciclo de Krebs se para.
AMP, ADP: la alta concentración de estas moléculas implica que hay una carencia de ATP, por
lo que es necesario realizar glucólisis, para generar piruvato y energía.
La piruvatoquinasa se regula distintamente según el tejido en el que trabaje, pero en hígado
se inhibe en presencia de ATP y Acetil Coenzima-A (Acetil-CoA), y se activa gracias de nuevo
ante la F-1,6-BP y la concentración de fosfoenolpiruvato

GLUCOLISIS: CARACTERÍSTICAS Y
REACCIONES
La Glucolisis o glicolisis es la ruta metabólica mediante la que se degrada la glucosa hasta
dos moléculas de piruvato, a la vez que se produce energía en forma de ATP y de NADH.
La ruta esta formada por diez reacciones enzimáticas: 3 irreversibles y 7 reversibles
Es una ruta metabólica universalmente distribuida en todos los organismos y células.
- Se considera que tiene 2 fases o etapas:
a) Preparatoria: Cuatro reacciones: dos son de fosforilación y consumen 2 ATP por molécula
de glucosa. La ruptura de la hexosa-BP acaba en 2 de gliceraldehido-3-P.
b ) De beneficios: Oxidación del gliceraldehido-3-fosfato (x 2) hasta piruvato (x 2) y formación
acoplada de ATP en 2 de las reacciones, en total se forman 4 ATP y 2 NADH.

BALANCE QUÍMICO Y ENERGÉTICO DE LA
GLICOLISIS
Por cada molécula de glucosa degradada se forman 2 de piruvato. se invierten 2 ATP en la
fase preparatoria y se forman 2 ATP por cada piruvato en la fase de beneficios. Ademas la
oxidación del gliceraldehido-3-P produce NADH; luego por cada glucosa degradada se
generan 2 ATP + 2 NADH
• Balance global: Glucosa + 2 ADP + 2 NAD+ ------> 2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH
• Recordar que cada NADH citoplasmático que entre en la cadena respiratoria
mitocondrial producirá 3 ATP.
• Balance energético: Glucosa + 2 ADP + 2 NAD+ ------> 2 piruvato + 8

REGULACIÓN DE LA GLUCOLISIS
Se realiza sobre las tres enzimas que catalizan las tres reacciones irreversibles, que, junto a
la catalizada por la fosfoglicerato quinasa, son fuertemente exergónicas.

INCORPORACIÓN DE OTROS GLÚCIDOS
La galactosa se fosforila y se isomeriza a Glu-1-P.
La fructosa puede incorporarse por dos vías, en dependencia del tejido.
1.- Músculo: Se fosforila a F6P y se incorpora a la glucolisis.
2.- Hígado: Se fosforila a F1P y se hidroliza a GAL-3-P.

VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATOS
La vía de las pentosas fosfato es otra vía metabólica de oxidación de la glucosa en la que no
se genera ATP. Sus productos principales son el NADPH (fosfato de dinucleótido de
nicotinamida y adenina reducido), un agente reductor que se requiere en varios procesos
anabólicos, y la ribosa-S-fosfato, un componente estructural de los nucleótidos y de los
ácidos nucleicos. La vía de las pentosas fosfato se produce en el citoplasma en dos fases: la
oxidativa y la no oxidativa. En la fase oxidativa de la vía, la conversión de la glucosa-6-
fosfato en ribulosa-S-fosfato va acompañada de la producción de dos moléculas de NADPH.
En la fase no oxidativa se producen la isomerización y la condensación de varias moléculas
de azúcar diferentes. Tres intermediarios de este proceso que son útiles en otras vías son la
ribosa-S-fosfato, la fructosa-6-fosfato y el gliceraldehído-3-fosfato.

METABOLISMO DEL GLUCÓGENO
• El glucógeno almacena la glucosa. La síntesis y la degradación del glucógeno se regulan
con precaución para que pueda disponerse de suficiente glucosa para las necesidades
energéticas del organismo. La glucogénesis y la glucogenólisis están controladas
principalmente por tres hormonas: insulina, glucagon y epinefrina.

GLUCOGÉNESIS
La síntesis de glucógeno ocurre después de una comida, cuando la concentración sanguínea de glucosa se
eleva. Se sabe desde hace mucho tiempo que justo después de ingerir una comida con carbohidratos ocurre la
glucogénesis hepática. La síntesis de glucógeno a partir de glucosa-6-fosfato implica la siguiente serie de
reacciones.
• Síntesis de glucosa-l-fosfato. La glucosa-6-fosfato se convierte de forma reversible en glucosa-I-
fosfato a través de la fosfoglucomutasa, una enzima que contiene un grupo fosfato unido a un residuo
de serina reactivo: El grupo fosfato de la enzima se transfiere a la glucosa-6-fosfato, formando
glucosa-l ,6-difosfato. Al formarse la glucosa-l-fosfato, el grupo fosfato unido a C-6 se transfiere al
residuo de serina de la enzima.
• Síntesis de UDP-glucosa. La formación de los enlaces glucosídicos es un proceso endergónico. La
formación de productos derivados del azúcar con un buen grupo saliente proporciona la fuerza
impulsora para la mayoría de las reacciones de transferencia de azúcares. Por esta razón, la síntesis
de un nuc!eótido-azúcar es una reacción común que precede a la transferencia de azúcar y a los
procesos de polimerización. El difosfato de uridina-glucosa (UDP-glucosa) es más reactiva que la
glucosa y se mantiene de forma más segura en el sitio activo de las enzimas que catalizan las
reacciones de transferencia (denominadas transferasas de glucosilo). Debido a que el UDP-glucosa
contiene dos enlaces fosfato, es una molécula muy reactiva.
• Síntesis de glucógeno a partir de UDP-glucosa. La formación de glucógeno a partir de UDP-glucosa
requiere dos enzimas: (a) de la sintasa de glucógeno, que cataliza la transferencia del grupo glucosilo
del UDP-glucosa a los extremos no reductores del glucógeno, y (b) glucosil transferasa (enzima
ramificante), que crea los enlaces a( 1,6) para las ramificaciones de la molécula.

GLUCOGENÓLISIS
La degradación del glucógeno requiere las dos reacciones siguientes:
• Eliminación de la glucosa de los extremos no reductores del glucógeno. La fosforilasa de
glucógeno utiliza fosfato inorgánico (P) para romper los enlaces de las ramificaciones externas
del glucógeno para formar glucosa- I-fosfato. La fosforilasa de glucógeno se detiene cuando
llega a cuatro residuos de glucosa del punto de ramificación (Una molécula de glucógeno que
se ha degradado hasta estos puntos de ramificación se denomina inadextrina límite.)
• Hidrólisis de los enlaces glucosídicos a(l,6) en los puntos de ramificación del glucógeno. La
amilo-a(1,6)-glucosidasa, que también se denomina enzima desramificante, comienza a
eliminar los puntos de ramificación al transferir los tres residuos de glucosa más externos de
los cuatro unidos al punto de ramificación a un extremo no reductor cercano. Luego elimina al
único residuo de glucosa unido en cada punto de ramificación. El producto de esta última
reacción es glucosa libre.
La glucosa-l-fosfato, principal producto de la glucogenólisis, es desviada a la glucólisis en las
células musculares con el propósito de generar energía para la contracción muscular. En los
hepatocitos la glucosa-I-fosfato se convierte en glucosa, por medio de la fosfoglucomutasa y de la
glucosa-6-fosfatasa, y se libera en la sangre.

¿QUÉ SON LOS LÍPIDOS?
Los lípidos son un grupo de moléculas orgánicas formadas por carbono (C), hidrógeno (H) y
oxígeno (O), aunque los de mayor complejidad también llevan nitrógeno (N), fósforo (P) y
azufre (S).
Desde el punto de vista químico son muy heterogéneos, si bien tienen en común las
siguientes propiedades físicas:
• Son insolubles en agua.
• Son solubles en disolventes orgánicos
• Son muy poco densos.

• Definición de lípidos: Los lípidos son un grupo de
moléculas orgánicas formadas por carbono (C),
hidrógeno (H) y oxígeno (O), son muy
heterogéneos, insolubles en agua (momento dipolar
es mínimo.
• Principales funciones de los lípidos:
o Fuente y reserva de energía.
o Estructural.
o Vitaminas liposolubles y hormonas.

• Clasificación de los lípidos
• Clasificación según su estado.

• Lípidos simples
o Ácidos grasos saturados: son aquellos en los que no existen
uniones de carbonos entre sí (o dobles enlaces entre carbono y
carbono), y tienen todos los hidrógenos que pueden albergar
dentro de la estructura.
o Ácidos grasos insaturados: Son aquellos en los cuales sí
existen enlaces dobles entre carbonos. Estos dobles enlaces
convierten a la estructura en una composición rígida e impide
que las moléculas estén en contacto entre sí.

o Ceras: Su estructura básica está formada por la unión de un ácido
graso y un monoalcohol (aquel alcohol que tiene sólo un grupo
hidroxilo), ambos compuestos por cadenas largas; es decir, ambas
cadenas tienen gran cantidad de carbonos. Tiene dos extremos son
hidrofóbicos.

• Lípidos compuestos
o Colesterol: lípido que se encuentra en los tejidos corporales y en
el plasma sanguíneo de los vertebrados. Es una sustancia esencial
para crear la membrana plasmática que regula la entrada y salida
de sustancias en la célula.
o Derivados del colesterol:
-sales biliares
-Hormonas esteroides: Progestágenos, Glucocorticoides,
Mineralocorticoides, andrógenos, estrógenos.

LÍPIDOS ESTRUCTURALES DE LAS
MEMBRANAS
LÍPIDOS EN
MEMBRANAS
Tipos
Fosfolípidos
Glicerofosfolípidos
Esfingofosfolípi
dos
Glucolípidos
Cerebrósidos Gangliósidos
Colesterol Glicoglicerolípido
s
Características
Principales
Función y
estructura básica Asimetría
Movilidad y
fluidez

LÍPIDOS COMO COFACTORES Y PIGMENTOS
ACTÚAN
COMO:
• Hormonas: Transportadas en la sangre
desde un tejido a otro.
Potentes señales
• Reacciones de transferencia de
electrones en cloroplastos y mitocondrias.
Cofactores Enzimáticos
• Absorben luz visible de la fotosíntesis.
Moléculas de pigmentos

ANÁLISIS Y TÉCNICAS DE IDENTIFICACIÓN DE
LÍPIDOS.
Método de Soxhlet
Método de Gerber
Peso específico
Índice de refracción
Índice de saponificación
Determinación de Colesterol
Indice de yodo (método wijs y
método de hanus)

• Es la cualidad que tienen
los seres vivos de poder
cambiar químicamente la
naturaleza de ciertas
sustancias, o bien es el
conjunto de reacciones
bioquímicas y procesos
fisicoquímicos que
ocurren en una célula y
en el organismo
¿QUÉ ES METABOLISMO ?
El metabolismo se
divide en dos
procesos
Catabolismo
Liberan energía
Anabolismo
Utilizan energía
liberada

METABOLISMO DE LÍPIDOS
proceso que involucra la
síntesis y degradación en los
organismos vivos de los
lípidos, es decir sustancias
insolubles en agua y solubles
en solventes orgánicos.
El intestino absorbe los lípidos
y son digeridos y
metabolizados antes de ser
utilizados por el cuerpo. La
mayor parte de los lípidos son
grasas y moléculas complejas
que el cuerpo tiene que
descomponer antes de se las
pueda utilizar y se pueda
obtener energía de ellas
Absorción
Emulsión
Digestión
Metabolismo
Degradación

CATABOLISMO DE ÁCIDOS GRASOS
• Es la parte del proceso
metabólico que consiste en la
transformación de
biomoléculas complejas en
moléculas sencillas y en el
almacenamiento adecuado de
la energía química
desprendida en forma de
enlaces de alta energía en
moléculas de ATP
La glicerina se degrada para formar:
Dihidroxiacetona fosfato
Los ácidos grasos se oxidan para
formar acetil CoA

RUTAS DE OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS
• La β-oxidación de los ácidos grasos lineales es el principal proceso productor de
energía, pero no el único. Algunos ácidos grasos, como los de cadena impar o los
insaturados requieren, para su oxidación, modificaciones de la β-oxidación o rutas
metabólicas distintas. Tal es el caso de la α-oxidación, la ω-oxidación o la oxidación
peroxisómica.

• El anabolismo de los ácidos grasos no constituye
simplemente una inversión de las reacciones de la oxidación.
• En general, el anabolismo no constituye el inverso exacto del
catabolismo; por ejemplo, la gluconeogénesis no es
simplemente una inversión de las reacciones de la glucólisis.
reacciones
anabólicas se
llevan a cabo en el
citosol

La mayoría de estas reacciones tienen lugar en la
mitocondria y requieren de un mecanismo de
transporte, para exportar la acetil-CoA al citosol
para la biosíntesis de ácidos grasos.
En este caso, la acetil-CoA
carboxilasa consta de tres
proteínas:
 la biotina carboxilasa
 la proteína portadora de biotina y
 la carboxil transferasa

Para la síntesis de ácidos grasos es necesario en el citoplasma:
Acetil-CoA, NADPH y Malonil-CoA
En todos los organismos en cadena carbonadas largas se forman
mediante una secuencia repetida de reacciones con cuatro etapas
catalizadas por un sistemas al que se le denomina ácidos grasos
En la biosíntesis de lípidos se encuentran:
 Acetil Coenzima A
 Maloni Coenzima A
 Acetil Coenzima A
 carboxilasa

Son los principales
componentes de la
membrana celular, así
como también lo
son de la
estructura liposomal
Un fosfolípido está construido de un glicerol, un grupo
fosfato y dos cadenas de ácidos grasos (lípidos).

 propan 1,2,3-triol, glicerol o glicerina (C3H8O3) es
un alcohol con tres grupos hidroxilos (–OH).
 Se trata de uno de los principales productos de la
degradación digestiva de los lípidos, paso previo
para el ciclo de Krebs y también aparece como un
producto intermedio de la fermentación alcohólica

CALORIA
: UNIDAD
PARA
MEDIR LA
ENERGIA
1000 CALORIAS = 1
KILOCALORIA
Lípidos: 9 kcal/gramo

Son compuestos químicos producidos por citogénesis en las
mitocondrias de las células del hígado.
Su función es suministrar energía al corazón y cerebro en ciertas
situaciones excepcionales .

• Debido a la estructura química de un aminoácido en un medio
ácido, grupo carboxilo no se encuentra disociado
completamente, mientras que en disolución básica se encuentra
totalmente disociado.
• el caso inverso para el grupo amino que en un pH alto no se
encuentra disociado y en un pH bajo se encuentra disociado
• es por esto que los aminoácidos tiene tanto propiedades ácidas
y básicas dependiendo del medio donde se encuentren, esta es
la razón por la que se les cataloga con sustancias anfóteras.
• Los aminoácidos y las proteínas se comportan como
sustancias tampón.
Propiedades ácido- base

CURVA DE TITULACIÓN DE UN AMINOÁCIDO

TÉCNICAS DE IDENTIFICACIÓN DE LOS
AMINOÁCIDOS
• Electroforesis: se trata de un proceso en que algunas biomoléculas con carga se separan a
partir de su distinta velocidad de migración en un campo eléctrico.
• Cromatografía en capa Fina: es un procedimiento que se utiliza para separar moléculas
relativamente pequeñas.

• Electroforesis en Gel: La electroforesis consiste en aplicar una corriente a través de un gel
que contiene las moléculas de interés. Con base en su tamaño y carga, las moléculas se
desplazarán por el gel en diferentes direcciones o a distintas velocidades, con lo que se
separan unas de otras.

PROTEÍNAS
• Las proteínas son biomoléculas de alto peso molecular constituidas por una cadena lineal de
aminoácidos unidos por enlaces peptídicos que se mantiene plegada de forma que muestra
una estructura tridimensional.

• La estructura de las proteínas puede jerarquizarse en una serie de niveles,
interdependientes. Estos niveles corresponden a:
• Estructura primaria
• Estructura secundaria
• Estructura terciaria
• Estructura cuaternaria
Estructura de las proteínas

Desnaturalización de las proteínas
• Se llama desnaturalización de las proteínas a la pérdida de las
estructuras de orden superior (secundaria, terciaria y cuaternaria),
quedando la cadena polipeptídica reducida a un polímero estadístico sin
ninguna estructura tridimensional fija.

Funciones de las proteínas
• Anticuerpos
• Proteínas contráctiles
• Función enzimática
• Proteínas hormonales
• Proteínas estructurales
• Proteínas de almacenaje
• Proteínas de transporte

Técnicas de análisis de Proteínas
• Cuantificación de proteínas totales. Los
principales métodos empleados para la
determinación de proteínas totales son los
siguientes:
• Método del Biuret
• Método de Lowry
• Reacción de Folin

Técnicas de separación y análisis de las
proteínas
• Turbidimetría y nefelometría
• Inmunodifusión
• Electroforesis
• Inmunoelectroforesis
• Inmunoelectroforesis en cohete
• Inmunofijación
• Cromatografía

Metabolismo de aminoácidos y
compuestos nitrogenados

Los aminoácidos introducidos por la dieta (exógenos) se
mezclan con aquellos liberados en la degradación de
proteínas endógenas y con los que son sintetizados.
Estos aminoácidos se encuentran circulando en sangre y
distribuidos en todo el organismo sin que exista separación
alguna entre aminoácidos de diferente origen.
Existe, de esta manera, un conjunto de estos compuestos
libres en toda la circulación que constituyen un fondo común
o "pool de aminoácidos", al cual las células recurre cuando
debe sintetizar nuevas proteínas o compuestos
relacionados.

El destino más importante de los aminoácidos es su incorporación a cadenas
polipeptídicas, durante la biosíntesis de proteínas específicas del organismo.
En segundo lugar, muchos aminoácidos son utilizados para la síntesis de
compuestos nitrogenados no proteicos de importancia funcional.
Finalmente los aminoácidos en exceso, como no pueden almacenarse, son
eliminados por orina o bien se utilizan principalmente con fines energéticos. En
éste caso sufren primero la pérdida de la función amina, lo cual deja libre el
esqueleto carbonado.
El grupo nitrogenado que se desprende como amoníaco, es eliminado en el ser
humano principalmente como urea.
Las cadenas carbonadas siguen diferentes rutas, que las llevan a alimentar el
ciclo del ácido cítrico o de Krebs para oxidarse completamente en él hasta CO2 y
H2O y producir energía.
Alternativamente, dichas cadenas pueden ser derivadas a las vías de
gluconeogénesis (aminoácidos glucogénicos) o de síntesis de ácidos grasos o
cuerpos cetónicos (aminoácidos cetogénicos).

Fijación biológica del nitrógeno (FBN)
• Aunque estemos rodeados por una atmósfera que contiene casi el 80 por
ciento de nitrógeno, nutriente que, junto con el agua, es factor limitante para el
crecimiento de las plantas, la mayoría de los seres vivos son incapaces de
aprovecharlo en la forma en que se encuentra (N2) y sólo algunos organismos
procarióticos pueden reducirlo a amonio, en un proceso conocido como fijación
biológica de nitrógeno.
Esta incorporación de nitrógeno a la biosfera ocurre gracias a la existencia en las
bacterias fijadoras de la enzima nitrogenasa, capaz de realizar en las condiciones
ambientales normales, una reacción química que requiere más de 800o de
temperatura y bastantes atmósferas de presión en el procedimiento industrial
Haber Bosch por el que se producen unos 70 millones de Tn de amonio al año.
Este dato es fácil de conocer, mientras que la cantidad global de nitrógeno fijado
biológicamente es pura especulación, aunque se estima razonablemente que
puede estar alrededor de unos 170 millones de Tn año.

• La dificultad de una estimación fiel deriva de la gran variedad de
microorganismos fijadores y de los diferentes ecosistemas
posibles. Una parte importante de esa cifra global corresponde
al nitrógeno fijado en el mar por las cianobacterias que allí se
desarrollan, y algo más de la mitad se debe a la llamada fijación
simbiótica, que en contraposición con la libre, se da en íntima
asociación de los organismos fijadores con su correspondiente
planta hospedadora.
La importancia de la fijación biológica de nitrógeno no deriva
solamente de su contribución a la nutrición de las plantas, con
mayor significación agronómica en el caso de la simbiótica, sino
también por lo que supone al contrarrestar el nitrógeno combinado
que pasa a la atmósfera por desnitrificación, actividad microbiana
muy importante en suelos poco aireados.

Reacciones de los aminoácidos
• Transaminaciones
Son reacciones donde se traspasa el grupo amino desde un α-aminoácido
a un α-cetoácido, convirtiéndose el 1º en α-cetoácido, y el 2º en una α-
aminoácido. Las enzimas que catalizan estas reacciones son las
transaminasas y necesitan el piridoxal fosfato (PLP) como coenzima.

• Cuando predomina la degradación, la mayoría de los aminoácidos
cederán su grupo amino al α-cetoglutarato que se transforma en
glutamato (GLU), pasando ellos al α-cetoácido correspondiente.
Hay dos transaminasas, GOT y GPT, cuyos niveles en suero
tienen un importante significado en el diagnóstico clínico. Estas
enzimas, abundantes en corazón e hígado, son liberadas cuando
los tejidos sufren una lesión, por lo tanto sus niveles altos en suero
pueden ser indicativos de infarto de miocardio, hepatitis infecciosa,
u otros daños orgánicos.

• Desaminación oxidativa
El AA pierde el grupo amino y pasa a-cetoácido. Esta
reacción reversible puede convertir el GLU en α-
cetoglutarato para su degradación, pero también puede
sintetizar GLU.
Luego es una reacción que actuará en sentido degradativo o
en sentido biosintético según las necesidades celulares.

• Descarboxilacion
Los AA se descarboxilan y forman aminas biógenas, ellas o sus
derivados tienen muy importantes funciones biológicas (hormonas,
neurotransmisores, inmunomoduladores, etc): histamina, etanolamina,
serotonina, feniletilamina, etc. Desde la TYR, por descarboxilación y otras
reacciones, se producen la familia de las catecolaminas: dopamina,
noradrenalina y adrenalina. El TRP se descarboxila a triptamina y ésta se
convierte en Serotonina.

Reconocimiento de aminoácidos
cetónicos y glucogénicos.
Cetónicos:
producen cuerpos
cetonicos,
convirtiendoce en
acetilCoA o
acetoacetilCoA.
Glucogénicos:
producen
intermediarios dela
gluconeogénesis
(piruvato,
oxalacetato,
fumarato,
succinilCoA o alfa-
cetoglutarato).

Participación del ciclo de krebs en el
catabolismo de aminoácidos.
El ciclo del ácido cítrico (ciclo de Krebs, ciclo del ácido tricarboxílico) es una secuencia de
reacciones en las mitocondrias que oxidan la porción acetilo de la acetil-CoA, y reducen
coenzimas que se reoxidan por medio de la cadena de transporte de electrones, enlazada a
la formación de ATP.
El ciclo del ácido cítrico es la vía común final para la oxidación de carbohidratos, lípidos y
proteínas porque la glucosa, los ácidos grasos y casi todos los aminoácidos se metabolizan
hacia acetil-CoA o intermediarios del ciclo. También tiene una función fundamental en la
gluconeogénesis, lipogénesis e interconversión de aminoácidos. Muchos de estos procesos
ocurren en casi todos los tejidos, pero el hígado es el único tejido en el cual todos suceden
en un grado significativo.

Participación del ciclo de krebs en el
catabolismo de aminoácidos.

Biosíntesis del grupo Hemo
• Ser humano sintetiza 40-50 mg/día
• Biosíntesis en hígado para citocromo P450
• Biosíntesis para hemoglobina en células eritroides de la médula ósea
• Tiene lugar entre mitocondria y citosol

COMPONENTES DE UNA ENZIMA
• Algunas totalmente por proteínas
• Otras por parte proteica y componente no proteico (apoenzima ) y (cofactor) juntas
conforman la holoenzima.

CLASIFICACIÓNÓN DE LAS ENZIMAS

LA REACCIÓN ENZIMÁTICA Y SU
ESPECIFICIDAD
Una de las principales características de las enzimas es su alta especificidad.
Las enzimas son específicas para:
• a) el substrato
• b) la reacción

REACCIONES DE LA ENZIMAS
• Prácticamente todas las reacciones químicas que tienen lugar en los seres vivos están
catalizadas por enzimas. Los enzimas son catalizadores específicos: cada enzima
cataliza un solo tipo de reacción, y casi siempre actúa sobre un único sustrato o sobre
un grupo muy reducido de ellos. En una reacción catalizada por un enzima:

ESPECIFICIDAD DE LOS ENZIMAS
• La especificidad de acción consiste en que la enzima solo cataliza una de las posibles
reacciones que puede seguir un substrato.
• En el caso del glutamato, por ejemplo, que puede experimentar diferentes
transformaciones, se requiere una enzima diferente para cada una de esas
transformaciones:
• Glutamato a:
•
• Glutamina (Fijacion de amoniaco) : Glutamina sintetasa
• GABA (Descarboxilacion): Glutamato Descarboxilasa
• Alfacetoglutarato: Glutamato Deshidrogenasa

GRADOS DE ESPECIFICIDAD
• Las enzimas se distinguen de los catalizadores no biológicos por su especificidad,
presentan distintos grados de especificidad:
• ESPECIFICIDAD ESTEREOQUIMICA: Muchas enzimas muestran preferencia
por determinado isómero óptico o geométrico

• ESPECIFICIDAD BAJA: El enzima no discrimina el sustrato y únicamente
presenta especialidad hacia el enlace que ataca
• ESPECIFICIDAD DE GRUPO: El enzima es periférico para determinado enlace
químico adyacente a un grupo especifico ejm: la tripsina en específica para los
enlaces pepiticos situados en el extremo carboxilo de la arginina y la lisina
• ESPECIFICIDAD ABSOLUTA: Pueden atacar solo un sustrato y catalizar una sola
reacción. La mayoría de los enzimas pertenecen a esta categoría.

SITIO O CENTRO ACTIVO
• es la zona de la enzima en la que se une el sustrato para ser catalizado. La reacción
específica que una enzima controla depende de un área de su estructura terciaria.
Dicha área se llama el sitio activo y en ella ocurren las actividades con
otras moléculas. Debido a esto, el sitio activo puede sostener solamente ciertas
moléculas. Las moléculas del sustrato se unen al sitio activo, donde tiene lugar
la catálisis.

LA CATÁLISIS
• Es el proceso por el cual se aumenta la velocidad de una reacción química, debido a
la participación de una sustancia llamada catalizador y aquellas que desactivan la
catálisis son denominados inhibidores.

GRUPOS CATALÍTICOS QUE PARTICIPAN EN
LA CATÁLISIS ENZIMÁTICA.

CINÉTICA ENZIMÁTICA
• La cinética enzimática estudia la velocidad de las
reacciones catalizadas por enzimas. Estos estudios
proporcionan información directa acerca del
mecanismo de la reacción catalítica y de la
especifidad del enzima. La velocidad de una
reacción catalizada por un enzima puede medirse
con relativa facilidad, ya que en muchos casos no es
necesario purificar o aislar el enzima. La medida se
realiza siempre en las condiciones óptimas de pH,
temperatura, presencia de cofactores, etc, y se
utilizan concentraciones saturantes de sustrato.

• Para explicar la relación oservada entre la velocidad inicial (v0) y la concentración
inicial de sustrato ([S]0) Michaelis y Menten propusieron que las reacciones
catalizadas enzimáticamente ocurren en dos etapas: En la primera etapa se forma el
complejo enzima-sustrato y en la segunda, el complejo enzima-sustrato da lugar a
la formación del producto, liberando el enzima libre:

ECUACIÓN MICHAELIS- MENTEN.
• En este esquema, k1, k2 y k3 son las constantes cinéticas individuales de cada proceso
y también reciben el nombre de constantes microscópicas de velocidad. Según esto,
podemos afirmar que:
• v1 = k1 [E] [S]
• v2 = k2 [ES]
• v3 = k3 [ES]

ECUACIÓN MICHAELIS- MENTEN.
• Se puede distinguir entre enzima libre (E) y enzima unido al sustrato (ES), de
forma que la concentración total de enzima, [ET], (que es constante a lo largo de la
reacción) es:
• [ET] = [E] + [ES]
• Como [E] = [ET] - [ES], resulta que: v1= k1[S] [ET] - k1 [S] [ES]

• Este modelo cinético adopta la hipótesis del estado estacionario, según la cual la
concentración del complejo enzima-sustrato es pequeña y constante a lo largo de la
reacción (Figura de la derecha). Por tanto, la velocidad de formación del complejo
enzima-sustrato (v1) es igual a la de su disociación (v2+ v3):
• v1 = v2 + v3
• Además, como [ES] es constante, la velocidad de formación de los productos es
constante:
v = v3 = k3 [ES] = constante.

• Como v1=v2+v3, podemos decir que:
k1[S] [ET] - k1 [S] [ES] = k2 [ES] + k3 [ES]
• Despejando [ES], queda que: , siendo , en donde
la expresión (k2+k3)/k1 se ha sustituído por KM,
o constante de Michaelis-Menten. Este enlace nos
aporta una explicación sobre las razones que hacen
de la KM un parámetro cinético importante.
• Por lo tanto, en el estado estacionario, la velocidad
de formación del producto es:

Químicamente, los ácidos nucléicos son
macromoléculas formadas por la union de unicdaes
más sencillas, los nucléotidos.
Cada nucléotidos está compuesto
Por tres subunidades:
• Un grupo Fosfato
• Un glúcido (azúcar) de 5
• Átomos de carbon (una pentosa)
• Puede ser la ribose o la desoxirribosa
• Una base Nitrogenada

• Son largas cadenas de nucleótidos unidos
unos a otros.
• La union de los nuclótidos se produce entre
el ácido fosfórico (grupo fosfato) y la pentose
(azúcar) mediante un enlace químico.
• El número de moléculas diferentes de ácidos
nucléicos es casi infinito.

Es un cambio estructural de los ácidos nucleicos, donde pierden su estructura nativa.

• ARN mensajero (ARNm): Es quien lleva la información del núcleo al
citoplasma para sintetizar las cadenas peptídicas.
• ARN ribosomal o ribosómico (ARNr):Se asocia a proteínas y forma los
ribosomas, donde se sintetizan más proteínas.
• ARN de transferencia (ARNt): Su función es unir o enlazar aminoácidos y
transportarlos hacia los ARNm para poder sintetizar las proteínas

La replicación del ADN origina nuevas moléculas de ADN en
forma semiconservativa. Este proceso tiene lugar en la etapa
de S del ciclo celular y permite la transmisión de la información
célula a célula.
La transcripción, es el proceso mediante el cual se originan
moléculas de ARNm que contienen información del ADN. La
transcripción inversa la realizan algunos virus (retrovirus).

LEYES DE LA TERMODINÁMICA APLICADA A
LOS SISTEMAS BIOLÓGICOS
Sistemas y sus alrededores
En la biología, la termodinámica se refiere al estudio de la transferencia de energía que se
produce entre moléculas o conjuntos de moléculas, el elemento o conjunto particular de
elementos de interés (que podría ser algo tan pequeño como una célula o tan grande como
un ecosistema) se llama sistema, mientras que todo lo que no está incluido en el sistema que
hemos definido se llama entorno

Hay tres tipos de sistemas en la termodinámica:
• Sistema abierto: Puede intercambiar energía y materia con su entorno.
• Sistema cerrado: Por el contrario, solo puede intercambiar energía con sus alrededores,
no materia.
• Sistema aislado: Es aquel que no puede intercambiar ni materia ni energía con su
entorno. Es difícil encontrarse con sistema aislado perfecto. Los elementos en el interior
pueden intercambiar energía entre sí.

LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
Se refiere a la cantidad total de energía en el universo, y en particular declara que esta
cantidad total no cambia. Dicho de otra manera, ésta ley dice que la energía no se puede
crear ni destruir, solo puede cambiarse o transferirse de un objeto a otro. Esta ley puede
parecer algo abstracta, pero encontraremos que las transferencias y transformaciones de
energía ocurren a nuestro alrededor todo el tiempo. En cada situación, parte de la energía
inicial se libera como energía térmica. Cuando la energía térmica se mueve de un objeto a
otro, recibe el nombre más familiar de calor .

LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
Según la primera ley de la termodinámica la energía no puede ser creada ni destruida, pero
puede cambiar de formas más útiles a formas menos útiles. En cada transferencia o
transformación de energía en el mundo real, cierta cantidad de energía se convierte en una
forma que es inutilizable (incapaz de realizar trabajo). En la mayoría de los casos, esta
energía inutilizable adopta la forma de calor. Aunque de hecho el calor puede realizar trabajo
bajo las circunstancias correctas, nunca se puede convertir en otros tipos de energía (que
realicen trabajo) con una eficiencia del 100%. Por lo que cada vez que ocurre una
transferencia de energía, cierta cantidad de energía útil pasa de la categoría de energía útil a
la inútil. El calor aumenta lo aleatorio del universo. Con lo anteriormente descrito está
relacionada la 2ª. Ley de la termodinámica.

LA ENTROPÍA Y LA SEGUNDA LEY DE LA
TERMODINÁMICA
El grado de aleatoriedad o desorden en un sistema se llama entropía. Puesto que sabemos
que cada transferencia de energía resulta en la conversión de una parte de energía en una
forma no utilizable (como calor) y que el calor que no realiza trabajo se destina a aumentar el
desorden del universo, se puede establecer una versión relevante para la biología de
la segunda ley de la termodinámica: cada transferencia de energía que se produce
aumentará la entropía del universo y reducirá la cantidad de energía utilizable disponible para
realizar trabajo (o en el caso más extremo, la entropía total se mantendrá igual). En otras
palabras, cualquier proceso, como una reacción química o un conjunto de reacciones
conectadas, procederá en una dirección que aumente la entropía total del universo. Para
resumir, la primera ley de termodinámica habla sobre la conservación de la energía entre los
procesos, mientras que la segunda ley de la termodinámica trata sobre la direccionalidad de
los procesos, es decir, de menor a mayor entropía (en el universo en general).

LA ENTROPÍA EN LOS SISTEMAS BIOLÓGICOS
Una de las implicaciones de la segunda ley de la termodinámica es que, para que el proceso se
lleve a cabo, de algún modo debe aumentar la entropía del universo. Por ejemplo, cada célula del
cuerpo tiene su propia organización interna; las células se organizan en tejidos y los tejidos en
órganos; y todo el cuerpo sostiene un cuidadoso sistema de transporte, intercambio y comercio que
mantiene con vida a los organismos. Por ejemplo, los intercambios de energía que ocurren en el
cuerpo al caminar. Al contraer los músculos de las piernas para mover el cuerpo hacia delante, se
está utilizando energía química de moléculas complejas, como la glucosa, y se convierten en
energía cinética (y, si se está caminando cuesta arriba, energía potencial). Sin embargo, esto se
hace con eficiencia muy baja: una gran parte de la energía de las fuentes de combustible
simplemente se transforma en calor. Parte del calor mantiene el cuerpo caliente, pero gran parte se
disipa en el ambiente circundante. Esta transferencia de calor aumenta la entropía del entorno, al
igual que el hecho de que se toman grandes y complejas biomoléculas y se convierten en muchas
pequeñas moléculas simples, como dióxido de carbono y agua, cuando se metaboliza el
combustible para poder caminar. Este ejemplo utiliza a una persona en movimiento, pero lo mismo
sería válido para una persona, o cualquier otro organismo, en reposo. La persona u organismo
mantendrá cierta tasa basal de actividad metabólica que causa la degradación de moléculas
complejas en otras más pequeñas y numerosas junto con la liberación de calor, lo que aumenta la
entropía del entorno. Dicho en términos más generales, los procesos que disminuyen localmente la
entropía, como aquellos que construyen y mantienen los altamente organizados cuerpos de los
seres vivos, sí pueden ocurrir.

REACCIONES BIOQUÍMICAS COMUNES
Una reacción química es un proceso que forma y rompe enlaces químicos que mantienen
unidos a los átomos. Las reacciones químicas convierten un grupo de sustancias, los cuales
son; los reactivos, en otro grupo, los productos. Las reacciones químicas pueden ser
exergonicas y endergónicas.

REACCIÓN EXERGÓNICA
El termino exergónica proviene del griego y significa sale energía, se le llama aquella
reacción en la que los reactivos contienen más energía que los productos. Por ejemplo la
glucosa que los cuerpos de los corredores utilizan como combustible, contiene más energía
que el dióxido de carbono y el agua que se produce cuando ese azúcar se descompone.
La energía extra se libera como movimiento muscular y calor. Como el azúcar de cocina, la
sacarosa también puede arder, cuando el azúcar se quema en una flama, de forma similar a
como se quema en el cuerpo. La respiración celular es un ejemplo de reacción exergónica
debido que al reaccionar el o2 con la glucosa, se libera la energía contenida en ella.
Los productos (c02, y h20) poseen menos energía que los reactivos. Por lo tanto las
reacciones exergonicas, se dan cuando hay producción o liberación de energía durante el
proceso

REACCIÓN ENDERGÓNICAS
El término endergónicas significa entra energía, es aquella en la que los productos contienen
más energía que los reactivos, según la segunda ley de la termodinámica las reacciones
endergónicas, requieren un aporte de energía, de alguna fuente externa.
Muchas reacciones de los seres vivos, dan como resultado productos que contienen más
energía que los reactivos, el azúcar que se produce en los organismos fotosintéticos
contiene muchos más energía que el dióxido de carbono y agua a partir de los cuales se
forma los reactivos.
Las proteínas de una célula muscular contienen más energía que los aminoácidos
individuales que se unieron para sintetizarla. Dicho de otra forma, la síntesis de moléculas
biológicas complejas requiere un aporte de energía. La fotosíntesis utiliza agua y dióxido de
carbono, bajos en energía y produce a partir de ellos oxigeno y un compuesto de alta
energía, la glucosa que es un azúcar.
Básicamente las reacciones endergonicas son aquellas que suceden en el consumo de
energía, es decir, se refiere a la adición de energía de una fuente externa. El proceso de
formación de ATP es una reacción endergónica ADP + Pi =ATP.

ENTROPÍA
• Estados Intramoleculares (Grados de libertad)
Cuanto más grados de libertad tenga una molécula (cuanto más la molécula se pueda mover en el
espacio, mayor será el grado de desorden y, consecuentemente, mayor la entropía)
Existen tres maneras por las que una molécula se puede mover en el espacio y cada una tiene su
nombre: rotación = movimiento alrededor un eje, vibración = movimiento intramolecular de dos
átomos unidos en relación uno del otro y traslación = movimiento de una molécula de un lugar a
otro.
• Estructuras Intermoleculares
A menudo se crean estructuras nuevas cuando las moléculas interaccionan una con otra mediante
la formación de enlaces no covalentes
Esto tiende a reducir el grado de desorden (y por tanto de entropía) del sistema ya que cualquier
tipo de asociación entre las moléculas estabiliza el movimiento de ambas y disminuye las
posibilidades de distribución azarosa

• Número de posibilidades
Cuantas más moléculas estén presentes hay un mayor número de posibilidades diferentes para distribuir las
moléculas en el espacio, lo que significa un mayor grado de desorden de acuerdo a la estadística.
De igual manera, si hay una mayor cantidad de espacio disponible para distribuir las moléculas, la cantidad de
desorden se incrementa por la misma razón.
• La Energía Libre Gibbs
Los científicos al realizar sus investigaciones no pueden realizar sus ensayos de manera improvisada,
mezclando distintas sustancias, pues, el manejo de éstas sin planificación, podría poner en riesgo su integridad
física y la de los demás.
Por lo tanto, adquiere especial relevancia, predecir si una reacción ocurrirá en algunas condiciones, es decir,
determinar la espontaneidad de la reacción.
De acuerdo a la segunda ley de la termodinámica, una reacción será espontánea siempre y cuando la entropía
del universo aumente, por lo que para predecir la espontaneidad de una reacción deberíamos conocer tanto la
entropía del sistema como la entropía del entorno, sin embargo, esta última es muy difícil de medir.
Sin embargo, favorablemente la entropía del entorno está relacionada con la entalpía del sistema, lo que fue
propuesto por J. Williard Gibbs, quien introdujo una magnitud, denominada Energía libre de Gibbs.
Esta función de sestado, se relaciona con la energía útil que posee un sistema para realizar trabajo y determina
si una reacción es espontánea en un sentido o en el sentido inverso. Por lo tanto, la energía libre de Gibbs
corresponde a la expresión:
G = H - TS

REACCIONES DE ÓXIDO REDUCCIÓN
BIOLÓGICA Y ACOPLAMIENTO DE REACCIONES
EN LOS SISTEMAS BIOLÓGICOS
Las reacciones de oxidación-reducción llamadas también redox; son aquellas en las que
tienen lugar una transferencia de electrones desde un dador electrónico o agente reductor,
hasta un aceptor electrónico o el agente oxidante. También puede considerarse reacciones de
oxidación aquellas en las cuales ocurre la pérdida de átomos de hidrógeno o la ganancia de
oxígeno existiendo siempre, paralelamente, sus correspondientes reacciones de reducción
para formar el redox.
Los electrones poseen diferentes cantidades de energía potencial dependiendo de su
distancia al núcleo del átomo y de la atracción ejercida por el núcleo sobre ellos. Un ingreso
de energía lanzará a un electrón a un nivel energético más alto, pero si no se añade energía,
el electrón permanecerá en el nivel energético más bajo que encuentre disponible.
Las reacciones químicas son, transformaciones de energía en virtud de las cuales la energía
almacenada en los enlaces químicos se transfiere a otros enlaces químicos recién formados.
En estas transferencias, los electrones se desplazan de un nivel de energía a otro. En
muchas reacciones, los electrones pasan de un átomo o molécula a otro, son de gran
importancia en los sistemas vivos, y se conocen como reacciones de óxido-reducción o redox

QUIMIÓTROFOS
Los organismos quimiótrofos o quimiosintéticos son aquellos capaces de utilizar compuestos
inorgánicos reducidos como sustratos para obtener energía y utilizarla en el metabolismo
respiratorio. Es una facultad conocida con el nombre de quimiosíntesis. Estos pueden ser
quimioautótrofos o quimioheterótrofos.
Ejemplos de rutas bioenergéticas, en las que existen reacciones redox:
•Glucólisis
•Fermentación
•Ciclo de Krebs
•Cadena respiratoria
•Fosforilación oxidativa
•Ciclo de Calvin
•Fotosíntesis

RUTAS CATABÓLICAS, ANABÓLICAS Y
ANAPLETÓRICAS
Entre los distintos tipos de biomoléculas orgánicas que forman parte de las células vivas hay
que distinguir por un lado a las proteínas y los ácidos nucleicos, cuya misión fundamental es
el almacenamiento, transmisión y expresión de la información genética ("biomoléculas
informativas"), y por otro a los glúcidos y lípidos ("biomoléculas energéticas") cuya principal
misión es la de proporcionar energía para los distintos procesos celulares y que por lo tanto
están llamados a ser los grandes protagonistas del catabolismo. De todos modos, dado que
las células se encuentran en un continuo proceso de renovación de sus componentes
moleculares, el catabolismo comprende rutas que permiten llevar a cabo la degradación de
todas y cada una de las biomoléculas.

CATABOLISMO DE AZÚCARES
Los grandes polisacáridos de reserva, mediante una reacción de fosforilación catalizada por
la glucógeno-fosforilasa o por la almidón fosforilasa según se trate de glucógeno o de
almidón, liberan unidades de glucosa-1-fosfato, que a continuación, por acción de la
fosfoglucomutasa se transforma en glucosa-6-fosfato, la cual es el primer intermediario de la
ruta de degradación de la glucosa.
Los monosacáridos diferentes de la glucosa, que en ocasiones pueden proceder de la
hidrólisis de distintos tipos de oligosacáridos, se transforman en glucosa o en algunos de los
intermediarios de su degradación, mediante reacciones de isomerización.
Una vez transformados en glucosa los azúcares se pueden degradar completamente hasta
CO2 Y H2O siguiendo un camino que incluye tres rutas metabólicas principales: Glucolisis,
Ciclo de Krebs y Cadena respiratoria. Existe además una ruta alternativa, la Ruta de las
pentosas.

GLUCOLISIS
Es un conjunto de reacciones consecutivas que degradan la glucosa (6 at. de carbono),
transformándola en dos moléculas de ácido pirúvico (3 at. de C). Estas reacciones son
anaerobias, es decir, no participa en ellas el oxígeno, y transcurren íntegramente en el
hialoplasma celular. Concomitantemente parte de la energía química de la glucosa es
recuperada en forma de ATP y NADH.
Probablemente la glucolisis haya sido, en el curso de la evolución biológica, la primera ruta
metabólica de la que las células dispusieron para obtener energía. También fue la primera
ruta que los bioquímicos conocieron en su totalidad.

CICLO DE KREBS
El acetil-CoA obtenido en la etapa anterior puede ser ahora oxidado en la misma matriz
mitocondrial mediante una ruta metabólica cíclica llamada ciclo de los ácidos tricarboxílicos o
ciclo del ácido cítrico, y que, en honor a su descubridor, es más conocida por ciclo de Krebs.
A lo largo del ciclo se producen dos descarboxilaciones oxidativas, en las etapas 3 y 4, que
liberan dos moléculas de CO2. Con ello se completa la degradación del esqueleto carbonado
de la glucosa: dos átomos de carbono se desprendieron en forma de dos moléculas de CO2
en la descarboxilación oxidativa de dos moléculas de ácido pirúvico; las dos moléculas de
acetil-CoA resultantes ingresan en el ciclo de Krebs liberándose por cada una de ellas otras
dos moléculas de CO2; en total se han liberado seis moléculas de CO2 que se corresponden
con los seis átomos de carbono de la glucosa.
Haciendo un balance de lo ocurrido en el ciclo de Krebs, por cada grupo acetilo del acetil-CoA
que ingresa en el mismo se obtienen 2 moléculas de CO2, 3 moléculas de NADH, 1 molécula
de FADH2 y una molécula de GTP transformable en ATP.

CADENA RESPIRATORIA
Los electrones de los coenzimas reducidos NADH y FADH2 procedentes de las anteriores
etapas del catabolismo de los azúcares pueden ser ahora cedidos a una de los varios miles
de cadenas de transportadores de electrones que se encuentran distribuidas por toda la
superficie de la membrana mitocondrial interna y que reciben el nombre de cadenas
respiratorias. Estas cadenas conducen los electrones hasta el oxígeno, el aceptor último, que
se reduce para formar H2O, el otro producto final de la degradación de la glucosa.
El transporte de electrones se realiza mediante una serie de reacciones redox en cada una
de las cuales intervienen dos transportadores: uno de ellos se oxida cediendo un par de
electrones al otro, que se reduce. Los transportadores no se encuentran distribuidos al azar
dentro de la cadena sino que se encuentran ordenados de menor a mayor potencial redox. El
potencial redox es una medida de la afinidad que tienen los transportadores por los
electrones: la afinidad es mayor cuanto mayor es el potencial redox.

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