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ilustrada
Bioquímica
Tabla de Contenidos
Introducción a la Bioquímica........................................................................4
Agua....................................................................................................................................6
Sales Minerales...........................................................................................................8
Carbohidratos............................................................................................................11
Lípidos.............................................................................................................................16
Proteínas........................................................................................................................19
Aminoácidos.............................................................................................................23
Enzimas..........................................................................................................................25
Vitaminas.....................................................................................................................27
Ácidos Nucléicos.....................................................................................................31
Respiración Celular..............................................................................................33
Fermentación...........................................................................................................35
Glucólisis......................................................................................................................38
Ciclo de Krebs..........................................................................................................40
Cadena Respiratoria...........................................................................................44
Metabolismo de la Glucosa...........................................................................46
Metabolismo de los Lípidos............................................................................49
Metabolismo de los aminoácidos y las proteínas.........................51
Bioquímica de las macromoléculas
Introducción a la bioquímica
Nivel 3:
Complejos
supramoleculares
Carbohidratos
La bioquímica es la ciencia que estudia
los procesos químicos que ocurren en
los organismos vivos.
Se ocupa de la estructura y función
metabólica de componentes celulares
como proteínas, carbohidratos, lípidos,
ácidos nucleicos y otras biomoléculas.
Introducción
Bioquímica
Histórico
1665: Robert Hooke
Las células fueron descubiertas por
el biólogo Robert Hooke.
1840: Theodor Schwann
La Teoría Celular fue creada por
Theodor Schwann y establece que:
• Todos los organismos están
compuestos por una o más células.
• La célula es la unidad básica de
organización de los organismos.
• Toda célula proviene de otra célula
preexistente.
Unidades de vida
compartimentadas;
Celda
Características
• Complejo de moléculas agrupadas por
funciones;
• Características estructurales comunes:
membrana plasmática, citoplasma y
material genético (ADN o ARN);
• Procesos metabólicos: replicación de ADN,
síntesis proteica y producción de energía.
• Clasificación: Procariotas y Eucariotas.
Jerarquía estructural
Componentes bioquímicos
Nivel 4:
Células y
orgánulos
Cromosoma
ADN Proteína Celulosa
Membrana
plasmática
Pared
celular
Nucleótidos
Aminoácidos
Nivel 2:
Macromoléculas
Nivel 1:
Unidades
monoméricas
• Agua y Agua
4
Moisés
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Bioquímica de las macromoléculas
Introducción a la bioquímica
• Carbohidratos
• Lípidos
• Proteínas
• Ácidos Nucléicos
Componentes moleculares
Orgánicos
Inorgánicos
• Proteínas;
• Carbohidratos;
• Lípidos;
• Ácidos Nucleicos.
• Agua;
• Sales minerales.
• La bioquímica de las células presenta
constituyentes inorgánicos y orgánicos;
• El agua es el constituyente inorgánico
más abundante;
• Hay reservas de carbohidratos y lípidos,
pero no de proteínas;
• Todos los constituyentes bioquímicos
son importantes, ya que realizan funciones
vitales;
• Los ácidos nucleicos coordinan directa o
indirectamente todo el metabolismo
celular.
Composición química de la célula
Sustancia Animales Plantas
Agua Sales 62% 74%
6% 18%
4%
17%
4% 2,5%
0,5%
* valores medios.
11%
Minerales
Carbohidratos
Proteínas
Lípidos
5
¡El secreto de
la vida
Moisés
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Bioquímica de las macromoléculas
Agua
Sustancia líquida, incolora, inodora e
insípida, esencial para todas las
formas de vida.
Compuesta por hidrógeno y oxígeno.
Resumen
Agua
Átomo de
oxígeno
Átomo de
hidrógeno
Átomo de
hidrógeno
H O
2
Estructura y propiedades
fisicoquímicas
• Permea todas las porciones de todas las
células;
• Importancia en los seres vivos: transporte
de nutrientes y reacciones metabólicas;
• Todos los aspectos de la estructura
celular y sus funciones están adaptados a
las propiedades físico-químicas del agua;
• Los niveles de agua en el organismo
varían según la especie, la edad y la
actividad metabólica;
• Vías de eliminación: piel, pulmones,
riñones e intestino;
• Tiene un alto calor específico
(estabilidad térmica);
• Es un solvente universal;
• Tiene una alta tensión superficial;
• Forma enlaces de H con otras moléculas
"tensión";
Sangre: 81%
Piel: 64%
Músculos: 75%
Cerebro: 75%
Corazón: 75%
Pulmones: 86%
Hígado: 86%
Riñones: 86%
Articulaciones:
83%
Huesos: 22%
• Es una de las propiedades físicas más
importantes de la bioquímica.
• Es el solvente más común en los procesos
biológicos y tiene una influencia directa en
las interacciones moleculares y en las
reacciones químicas que ocurren en las
células.
• Se regula de forma precisa y tiene un
gran impacto en la estructura y función de
las biomoléculas.
Niveles
Proporción de agua
Especie %
Medusa 98% de agua
70% de agua
10% de agua
Semillas
Mamíferos
• Facilita el transporte de sustancias en el
cuerpo Lubrica los ojos y las
articulaciones.
Agua en el cuerpo de nuestro cuerpo
6
Moisés
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Bioquímica de las macromoléculas
Agua
Metabolismo
Clasificaciones
Funciones
El hombre comienza a deshidratarse
con el paso del tiempo.
La cantidad de agua es directamente
proporcional a la actividad metabólica
de la célula.
• Neurona - 80% de agua.
• Célula ósea: - 50% de agua.
Hidrofóbica: Moléculas apolares. Tienden
a no interactuar con el agua.
Hidrofílica: Moléculas polares. Tienden a
interactuar con el agua.
Anfipática: Moléculas con una región
apolar que no interactúa con el agua y
otra polar que interactúa con el agua.
Estructuras formadas por
sustancias con regiones
apolares y polares.
Generalmente, una esfera con
la región polar orientada hacia
el exterior y la parte apolar
orientada hacia el centro.
Micelas:
• Transporte de sustancias;
• Facilita reacciones químicas;
• Termorregulación;
• Lubricante;
• Reacciones de hidrólisis;
• Equilibrio osmótico;
• Equilibrio ácido-base.
75 a 80%
0
a
2
años
60
años
o
+
2
a
5
años
5
a
10
años
10
a
15
años
15
a
20
años
20
a
40
años
40
a
60
años
70 a 75%
65 a 70%
63 a 65%
60 a 63%
58 a 60%
50 a 58%
> 50%
7
Moisés
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Bioquímica de las macromoléculas
Sales minerales
Son compuestos químicos que se
encuentran libres en el entorno físico o
en los seres vivos.
Actúan principalmente como reguladores
de las actividades celulares,
representando aproximadamente el 1%
de su composición total.
Pueden ser insolubles o solubles en agua.
Na+ - Principal ion+ en animales.
K+ - Principal ion+ en vegetales.
Cl- - Principal ion- en animales y
vegetales.
Resumen
Sales Minerales
Como vitaminas, ellas no proporcionan
energía, pero cumplen otras funciones:
• Forman parte de la estructura ósea y
dental (calcio, fósforo, magnesio y flúor).
• Regulan el equilibrio del agua dentro y
fuera de la célula (electrolitos).
• Están involucrados en la excitabilidad
nerviosa y la actividad muscular (calcio,
magnesio).
• Permiten la entrada de sustancias en
las células (la glucosa necesita de sodio
para ser utilizada como fuente de
energía a nivel celular).
• Colaboran en procesos metabólicos (el
cromo es necesario para el
funcionamiento de la insulina, el selenio
participa como antioxidante).
• Intervienen en el buen
funcionamiento del sistema
inmunológico (zinc, selenio, cobre).
• Cálcio: Leche y productos lácteos, nueces,
legumbres y otros alimentos.
• Fósforo: Carne, pescado, leche, legumbres
y otros alimentos.
• Hierro: Carnes, hígado, legumbres, nueces.
• Flúor: Pescado de mar, agua potable.
• Yodo: Pescado, sal yodada.
• Zinc: Carne, pescado, huevos, cereales
integrales, legumbres.
• Magnesio: Carne, verduras, legumbres,
frutas, leche.
• Presente en los líquidos intercelulares y en
el plasma sanguíneo.
• En el esqueleto, en forma de fosfato de
calcio, proporciona rigidez a los huesos.
Principal anión del líquido extracelular. Es
fundamental en los procesos de
transferencia de energía en la célula
(componente del ATP).
Grupos fosfato
Adenina
Funciones
Fuentes alimentarias
Funciones de los iones
Fosfato (PO )
3-
4
Revestimiento de
los vasos
sanguíneos Plaquetas
Glóbulos
blancos
Glóbulos
rojos
Plasma
Ribosa
ATP
8
Moisés
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• Principal anión del líquido extracelular.
• Es uno de los componentes del jugo
gástrico de los animales, en forma de
ácido clorhídrico (HCl), siendo
importante en el
mantenimiento del pH.
• Principal catión del líquido
extracelular.
• Importante en el equilibrio de líquidos
del cuerpo.
• Está relacionado con la conducción de
estímulos nerviosos en las neuronas.
• Principal catión del medio intracelular.
• Influye en la contracción muscular.
• También está relacionado con la
conducción de estímulos nerviosos y el
equilibrio hídrico de las células.
• Es uno de los constituyentes de las
moléculas de hemoglobina presentes en los
glóbulos rojos, responsables del transporte
de gases respiratorios a través de la
sangre.
• La mayor parte del calcio encontrado
en el organismo se encuentra en forma
insoluble (sales de calcio) como
componente del esqueleto.
Hematia
Hemoglobina
Bíceps contraído
Proteínas estructurales
contraídas
• Participa en los procesos de equilibrio
hídrico celular.
Solución hipotónica: movimiento de
líquido de agua hacia el interior de la
célula.
Solución hipertónica: movimiento de
líquido de agua hacia el exterior de la
célula.
Solución isotónica: no hay movimiento
líquido de agua.
Célula
animal
Roto
Solución
hipotónica
Hipotónico Isotónico Hipertónico
Solución
hipotónica
Solución
isotónica
Solución
isotónica
Solución
hipertónica
Solução
hipertônica
Encogido
Plasmolisado
(encogido)
Flaccid
(normal)
Turgid
(normal)
Normal
Célula
vegetal
Cloruro (Cl)
Sodio (Na)
Potasio (K)
Hierro (Fe)
Calcio (Ca)
–
+
+
+
+
+
+
9
Bioquímica de las macromoléculas
Sales minerales
Moisés
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–
• Está presente en forma iónica en los
músculos, participando en la contracción
muscular, así como en los líquidos
intercelulares, la linfa y el plasma
sanguíneo, donde ayuda en el proceso
de coagulación.
Protege los dientes contra la caries.
Componente de diversas enzimas, como
las involucradas en la digestión.
Componente de las hormonas tiroideas,
que estimulan el metabolismo.
La glándula secreta hormonas vitales
que regulan los latidos del corazón, el
sistema nervioso, los pulmones y el
consumo de energía.
• Forma insoluble;
• Sin carga;
• Con función estructural.
• Forma soluble y con
carga;
• Función reguladora.
Fluoruro (F)-
Zinc (Zn)
Yoduro (I)
+ +
-
Sales minerales x Iones
Sales minerales
Iones
Anemia ferropénica
• Falta de hemoglobina: anemia (pero la
anemia causada por falta de hierro no
es el único tipo).
• Anemias por falta de hierro: anemia
ferropénica (forma más frecuente de
anemia).
Causa principal: falta de hierro en
la dieta.
Parasitosis: por ejemplo, la
ancilostomíase (palidez, debilidad).
• Tratamiento: dieta rica en hierro y
vitamina C (ayuda en la absorción de
hierro);
suplementación con sulfato ferroso;
uso de ollas de hierro en la preparación
de alimentos.
10
Bioquímica de las macromoléculas
Sales minerales
Moisés
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n >
Cuando el grupo C=O (carbonilo)
está en los extremos.
Bioquímica de las macromoléculas
Carbohidratos
• Quitina: exoesqueleto de artrópodos.
• Celulosa: pared celular de vegetales.
Compuestos orgánicos más abundantes en el
planeta.
Están compuestos por carbono, hidrógeno y
oxígeno, aunque algunos carbohidratos
pueden contener azufre, fósforo o nitrógeno
en su estructura.
Resumen
Carbohidratos
¿Cuáles son sus funciones?
Energía (ATP)
• Fuente de energía.
• Glucosa: células del sistema nervioso.
• Fructosa: espermatozoides.
Estructural
(C H O)
2 Fórmula
general
n n
Otros nombres: Glúcidos, azúcares, sacáridos,
hidratos de carbono.
3
Clasificaciones
Monómeros que pueden ser absorbidos;
Nombre: nº de C + osa
3 carbonos: triosa
4 carbonos: tetrosa
5 carbonos: pentosa
6 carbonos: hexosa
7 carbonos: heptosa
No se pueden hidrolizar;
Son compuestos más simples
Ej.: glucosa, fructosa y galactosa.
Miel
Pueden clasificarse en adosas o cetosas según
el lugar del doble enlace
Carbonilo
Aldehído
Cetona
Cuando el grupo C=O (carbonilo) está
en cualquier otra posición, entre los
carbonos del esqueleto y no en el
extremo.
En forma lineal, forman isómeros.
D - Glucosa L - Glucosa
1 - Monosacáridos
11
Fórmula general:
Moisés
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Sacarose
Lactosa
Galactose
Maltosa
Unión de 2 monosacáridos a través de
un enlace glucosídico:
2 - Disacáridos
Glucosa
Fruct
o
s
a
3 - Oligosacáridos
Unión de 3 a 10 monosacáridos
Ej.: Rafinosa = Glucosa + Fructosa + Galactosa
4 - Polisacáridos
Formado por 10 o más moléculas de
monosacáridos.
Ej.: almidón, glucógeno y celulosa.
Maíz
Clasificados en:
Homopolisacáridos:
• sólo 1 monosacárido.
Simple Ramificado
Heteropolisacárido:
• Estructura con
monosacáridos diferentes.
Simple Ramificado
Glucosa
Ga
l
a
c
t
o
s
a
Glucosa Glucosa
12
Bioquímica de las macromoléculas
Carbohidratos
Moisés
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Almidón
Glucógeno
• Forma de almacenamiento de glucosa.
• Acumulado en el hígado y los músculos.
• Compuesto por 60,000 glucosas unidas por
enlaces α 1-4 en la cadena principal y α 1-6 en
las ramificaciones.
Celulosa
Quitina
Compuesto por:
A) Amilosa: 250 - 300 maltosas; Formada por
unidades de glucosa unidas por enlaces
glucosídicos α-1,4.
B) Amilopectina: 1400 glucosas; Formada por
unidades de glucosa unidas por enlaces
glucosídicos α-1,4 y α-1,6.
Molécula compleja formada por varias
moléculas de glucosa.
Fuentes de almidón:
Todos los vegetales presentan almidón;
Se encuentra en mayor cantidad en órganos de
reserva y granos.
• Polisacárido estructural con 15,000 glucosas
unidas por enlace β 1-4.
• Estructuralmente presente en el exoesqueleto
de los artrópodos;
• Compuesto de N-acetilglucosamina.
• Acción ahorradora de energía: si hay
suficientes carbohidratos, no se
descomponen las proteínas.
• Efecto anticetogénico: evita la descomposición
excesiva de los lípidos, que produce la
producción de cetonas.
• En el corazón, el glucógeno es la fuente principal
de energía.
• En el sistema nervioso no hay reservas, por lo
que es necesario suministrar glucosa todo el
tiempo.
Funciones especiales de los carbohidratos.
Digestión de los carbohidratos
Boca: amilasa salival
• La saliva contiene una enzima llamada amilasa
salival (ptialina), secretada por las glándulas
parótidas.
Hidroliza solo el 3 al 5% del total,
ya que actúa durante un corto
período de tiempo.
Boca
Estómago: inactivación de la
enzima
Estómago
• La amilasa salival se inactiva rápidamente a pH 4,0
o inferior, por lo que la digestión del almidón
iniciada en la boca se detiene rápidamente en el
medio ácido del estómago.
CCK: hormona
Secretina: hormona
Amilasa pancreática: enzima
CCK
• Hormona que señaliza al páncreas para la
producción de amilasa pancreática.
Hormona que envía la información para la liberación
de bicarbonato en el intestino a través del conducto
pancreático.
Secretina
Amilasa Pancreática
• Hidroliza almidón y glucógeno liberando maltosa
y maltriosas.
Intestino delgado:
disacaridasas
Duodeno: amilasa
pancreática
13
Bioquímica de las macromoléculas
Carbohidratos
Moisés
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Glucosa
Cuerpo en hiperglucemia:
• Activación de las células beta del páncreas;
• Secreción de insulina.
Cuerpo en hipoglucemia:
• Estimula las células alfa del páncreas;
• Secreción de glucagón.
Lactase: Hidroliza lactosa generando galactosa + glucosa.
Maltase: Hidroliza maltosa generando glucosa + glucosa.
Isomaltasa: Hidroliza isomaltosa generando dextrinas +
glucosa.
Sacarasa: Hidroliza sacarosa generando fructosa + glucosa.
• Por debajo del mínimo: Hipoglucemia
Duodeno
Intestino Delgado
• La amilasa pancreática es capaz de realizar la
digestión completa del almidón, convirtiéndolo
en maltosa y dextrina.
• Tenemos la acción de las disacaridasas
(enzimas que hidrolizan los disacáridos), que se
encuentran en el borde de las células
intestinales.
Enzimas liberadas por el intestino delgado
Dejando solamente:
• El nivel de glucosa en la sangre debe
mantenerse en una concentración mínima.
• Por encima del máximo: hiperglucemia
La somatostatina, liberada por las células delta,
regula la liberación de insulina y glucagón.
Glucemia normal: 80 a 110 mg de glucosa / 100 mL
de sangre en ayunas de 12 horas.
Fructosa, galactosa y glucosa que serán absorbidas en la
luz intestinal.
• Promueve la captación de glucosa por las
células.
• Estimula la glucogénesis (almacenamiento de
glucosa en forma de glucógeno).
• Almacena en forma de aminoácidos y lípidos.
• Promueve la degradación del glucógeno,
descomposición de proteínas y lípidos.
Azúcares Conjugados
Açúcares associados a outras moléculas que não
são açúcares:
• Glicosaminoglicanos: azúcares formados por
glucosa asociada a grupos amina, componen la
matriz extracelular.
• Glicoproteínas: azúcares asociados a proteínas
(proteína > azúcar).
• Proteoglicanos: azúcares asociados a
glicosaminoglicanos (azúcar > proteína).
• Glicolípidos: lípidos de membrana unidos a
oligosacáridos - función de reconocimiento.
• Hormona secretada por
el páncreas que controla
la concentración de
glucosa en la sangre.
• La insulina estimula a
las células a absorber y
utilizar la glucosa como
fuente de energía. Sin
insulina, las células
carecen de energía y la
glucosa se acumula en la
sangre, causando
hiperglucemia.
Insulina
14
Bioquímica de las macromoléculas
Carbohidratos
Moisés
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• La galactosa se acumula dentro de las células.
• Las células se vuelven hipertónicas y absorben
agua por ósmosis, se inflan y comienzan a
dañarse, causando
lesiones.
- Lesiones neurológicas.
- Lesiones hepáticas.
• Causa genética.
• Diagnóstico: prueba del talón (cribado
neonatal) - no se debe consumir leche normal.
• Almacenado principalmente en el hígado (uso
general) y en los músculos (uso exclusivo
del músculo).
• Partícula con más de 30.000 glucosas unidas
por enlaces α1-4 y enlaces α1-6, siendo más
ramificado que el almidón.
Reacción inmune a algún componente de la
leche: la caseína y el suero de leche son las
proteínas de la leche más comunes que causan
alergia a la leche.
Intolerancia a la lactosa
• Enfermedad causada por la ausencia o
disminución de la enzima lactasa o
β-galactosidasa.
• De esta manera, la lactosa de la leche no
puede ser descompuesta en glucosa y
galactosa.
• Como consecuencia, la lactosa se acumula
en el intestino, siendo metabolizada por las
bacterias intestinales con formación de ácido
láctico y gases que provocan aumento del
volumen abdominal, malestar y cólicos.
• El intestino se vuelve hipertónico en relación
con los tejidos vecinos y esto lleva a la ósmosis,
lo que provoca diarreas osmóticas.
Falta genética de la enzima galactosil transferasa
Principal carbohidrato de reserva en animales
Galactosemia
Alergia a la leche
Glucógeno
15
Bioquímica de las macromoléculas
Carbohidratos
Moisés
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Bioquímica de las macromoléculas
Lípidos
Solubles en disolventes orgánicos
(bencina, éter, acetona, cloroformo)
Alcohol + ácido graso
Anillos de benceno
Largas cadenas de hidrocarburos con un
extremo polar y otro apolar.
Capa de grasa que mantiene la
temperatura corporal constante.
Moléculas orgánicas insolubles en
agua y solubles en ciertas sustancias
orgánicas (alcohol, éter y acetona).
Resumen
Lípidos
¿Cuáles son sus funciones?
Fuente de energía
Son la segunda fuente de energía,
utilizados cuando no hay
carbohidratos disponibles.
Aislamiento térmico
Son almacenados en los adipocitos
(células que componen el tejido
adiposo).
Células que
almacenan
grasas.
Principal constituinte das membranas
plasmáticas e formação de hormônios.
Estructural
Ayudan en la absorción de vitaminas
liposolubles.
Absorción de nutrientes
Color blanquecino o amarillento.
Características
Estructura
Insoluble en agua
Moléculas compuestas por C, H, O.
Moléculas compostas por C, H, O, N, P, S.
Lípidos simples
Lípidos compuestos
Tienen un carácter ácido
Estructura química
Clasificación
• Son lípidos complejos con diversas
funciones en el organismo.
• Ejemplos incluyen hormonas como la
testosterona y el estrógeno.
• El colesterol es un tipo de esteroide
importante en la síntesis de hormonas y en
la formación de la membrana celular.
• También pueden actuar como
pigmentos en algunas especies.
Esteroides
16
Moisés
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Grasa Trans
Ligantes iguales
del mismo lado
del plano.
• Glicerol + ácidos grasos.
• Lípidos más simples.
• Saturados: grasa animal.
• Insaturados: grasa vegetal.
Glicéridos
• Glicerol + ácidos grasos.
• Lípidos más simples que los
gliceridos.
• Se encuentran en ceras, polen de
flores y en la superficie de hojas y frutas.
• Saturados: grasa animal.
• Insaturados: grasa vegetal.
Céridos
• Glicerol + fosfato + 2 ácidos grasos.
• Componente importante de la
membrana plasmática.
• Forma una bicapa lipídica.
• Tiene una región polar (cabeza
hidrofílica) y una región apolar (cola
hidrofóbica).
• Contribuye a la permeabilidad
selectiva de la membrana.
Fosfolípidos
Isomería geométrica
CIS
Los ligantes
ocupan planos
inversos, están
opuestos en
diagonal.
TRANS
Remueve el exceso de colesterol y
lo transporta al hígado para ser
eliminado.
HDL
HEROI
Disminuye el colesterol bueno (HDL)
Aumentar el colesterol malo (LDL)
LDL
LADRÓN
Transporta el colesterol del hígado
a las células; su elevación está
directamente relacionada con
problemas cardiovasculares
debido a la acumulación de grasa
en las paredes de los vasos.
Provocan aterosclerosis en las
arterias
Disminuir los mecanismos de
defensa. 17
Bioquímica de las macromoléculas
Lípidos
Moisés
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Grasas trans
LDL: lipoproteína de baja densidad -
transporte de lípidos a los tejidos
periféricos.
• Colesterol > proteína;
• Transporta colesterol del hígado a
los tejidos, incluyendo las paredes de
los vasos formando ateromas
(aumenta el riesgo de enfermedades
cardiovasculares).
HDL: lipoproteína de alta densidad -
remueven el colesterol del plasma y
de los tejidos extrahepáticos,
transportándolo al hígado.
• Proteína > colesterol;
• Transporta el colesterol de los tejidos
al hígado, donde se almacena o se
elimina como bilis en las heces.
VLDL: lipoproteína de muy baja
densidad.
• Sintetizada en el hígado;
• Precursora de IDL (intermedia) que
es precursora de LDL;
• Transporte de triglicéridos y
colesterol endógeno a los tejidos
extrahepáticos.
Deficiencia
La deficiencia de ácidos grasos
esenciales puede causar:
• Dermatitis;
• Dificultad para cicatrizar heridas;
• Baja resistencia a infecciones;
• Alopecia y trombocitopenia
(disminución del número de
plaquetas).
• Fosfoacilglicéridos, glicolípidos
(esfingomielina y gangliósido), colesterol y
proteínas integrales y periféricas.
• Cuanto más ácido graso insaturado,
mayor es la fluidez.
• Glucocáliz: glicolípido + glicoproteína.
• Juega un papel importante en el
reconocimiento celular.
Glicoproteína Carbohidratos Glicolípidos
Colesterol
Proteínas
enteras
Proteína
periférica
Proteína de canal
Proteína de
hélice alfa
Proteína
globular
Micelas
• Flota en el agua porque su densidad es
inferior a la del agua.
• La parte apolar que interactúa con las
moléculas de grasa está orientada hacia
el interior, lo que atrapa la grasa.
Membrana Plasmática
18
Bioquímica de las macromoléculas
Lípidos
Apolar
Cabeza hidrófila
Cola hidrofóbica
Contra-ión
Agua
Moisés
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Bioquímica de las macromoléculas
Proteínas
Macromoléculas orgánicas compuestas
por un conjunto de aminoácidos unidos
entre sí a través de enlaces peptídicos.
Resumen
Proteínas
¿Cuáles son sus funciones?
Participan en la composición de
varias estructuras del organismo,
proporcionando soporte y
promoviendo rigidez.
Ej.: colágeno, elastina.
Estructural
Lleva varios componentes.
Ej.: Lipoproteínas (transportan
colesterol) y hemoglobina (transporta
O2) a través de la sangre.
Transporte
Defensa y protección: promueven la
defensa del organismo contra
microorganismos y sustancias extrañas.
Ej.: inmunoglobulinas (anticuerpos).
Defensa
Promueven los movimientos de
estructuras celulares, músculos.
Ej.: actina y miosina.
Contracción
Actúan como mensajeras químicas.
Ej.: insulina ("regula la glucosa"), adrenalina.
Reguladora/hormonal
Acelera las reacciones.
Ej.: amilasa (hidroliza el almidón).
Catalizador
¿Cuál es su importancia?
• Son fundamentales para cualquier ser
vivo [incluso los virus].
• Toda manifestación genética se da a
través de proteínas.
• Gran parte de los procesos orgánicos
son mediados por proteínas [enzimas].
• Sin proteínas, no existiríamos y ningún
otro ser vivo existiría.
Son los constituyentes básicos de la vida
y son necesarias para los procesos
químicos que ocurren en los organismos
vivos.
En los animales, representan
aproximadamente el 80% del peso
muscular, alrededor del 70% de la piel y el
90% de la sangre seca. Incluso en las
plantas, las proteínas están presentes.
Son sintetizadas en los ribosomas.
C
H
H
H
H
O
O
C
Carboxilo
Amina Radical
N
19
Moisés
@estudiasencillo
• Terciario - replegándose sobre sí
misma
• Cuaternario - formado por más de 1
cadena
Tienen una estructura globular con una
serie de pliegues y superpliegues en su
estructura tridimensional.
Se encuentran en todos los seres vivos y
desempeñan una variedad de funciones
biológicas esenciales:
• Actuar como enzimas;
• Transportar moléculas;
• Ser receptores celulares;
• Funcionar como anticuerpos;
• Actuar como proteínas
reguladoras.
La estructura tridimensional de las
proteínas globulares está relacionada con
su secuencia de aminoácidos y cualquier
cambio en ella puede afectar su función
biológica.
Pueden desnaturarse (perder su estructura
tridimensional) y renaturarse (recuperar su
estructura tridimensional) debido a
cambios en la temperatura, la
concentración de sales y otros factores.
Estructura
• Primaria - secuencia lineal
• Secundaria - arreglo
Enlace peptídico
Enlace peptídico
Salida H O
2
Grupo amida
La unión peptídica es el nombre
dado a la interacción entre dos o más
moléculas más pequeñas (monómeros)
de aminoácidos, formando de esta
manera una macromolécula
denominada proteína.
Desnaturalización
Las proteínas forman una estructura
tridimensional, la cual puede deshacerse
si se producen cambios en el entorno.
Decimos que una proteína ha sido
desnaturalizada cuando se despliega y
pierde su forma original.
En el huevo crudo, la proteína está en su
estado nativo. Después de freírlo o
cocinarlo, la proteína se
desnatura.
Proteína Globular
20
Bioquímica de las macromoléculas
Proteínas
Moisés
@estudiasencillo
Proteína globular encontrada
principalmente en las células
musculares, especialmente en las
células musculares esqueléticas y
cardíacas.
Su función principal: es almacenar
oxígeno, específicamente en el
músculo esquelético para su uso
durante actividades físicas.
La mioglobina tiene una estructura
compleja que permite la unión
reversible de oxígeno. Está compuesta
por una unidad protética globular y un
grupo hemo, que es responsable de la
unión del oxígeno.
Su estructura tridimensional y la unión
de oxígeno están reguladas por: • La
frecuencia de contracción muscular. •
La temperatura. • La presencia de
otros elementos en el entorno celular.
La mioglobina es importante para el
rendimiento muscular y se estudia
para comprender y tratar
enfermedades musculares.
Está compuesta por cuatro cadenas
proteicas llamadas cadenas globínicas y
cuatro moléculas de hemo que contienen
hierro.
La hemoglobina es esencial para la
respiración celular y el mantenimiento del
equilibrio de oxígeno en el cuerpo.
Las anormalidades en la estructura
de la hemoglobina pueden causar
enfermedades hematológicas como
la anemia falciforme y la talasemia.
Proteína importante que compone la
mayor parte de la piel, los tendones, los
huesos y los cartílagos. Responsables de:
• Brindar soporte y firmeza a la piel.
• Ayudar a mantener las articulaciones
saludables.
Con el tiempo, la producción de colágeno
disminuye, lo que puede provocar el
envejecimiento de la piel y problemas en
las articulaciones.
Los suplementos de colágeno se utilizan
comúnmente para mejorar la salud de la
piel y las articulaciones. También se
puede encontrar en alimentos como
carne, pescado y huevos.
Mioglobina
Hemoglobina
Proteína presente en los glóbulos rojos
(eritrocitos) de la sangre.
Su función es transportar el oxígeno
desde los pulmones hasta los tejidos
del cuerpo, y el gas carbónico desde
los tejidos del cuerpo hasta los
pulmones.
Grupo de proteínas estructurales que
desempeñan papeles importantes en el
mantenimiento de la forma y la integridad
de los tejidos. Incluyen colágeno,
elastina y fibrina.
Proteínas fibrosas
Colagénio
21
Bioquímica de las macromoléculas
Proteínas
Moisés
@estudiasencillo
Proteína importante encontrada en la
piel, junto con el colágeno.
Responsable de proporcionar
elasticidad a la piel.
Al igual que el colágeno, la producción
de elastina disminuye con el tiempo, lo
que lleva al envejecimiento de la piel y
la aparición de arrugas.
Los suplementos de elastina se venden
con el objetivo de mejorar la salud de
la piel, y alimentos como pescados y
mariscos pueden ser fuentes naturales
de elastina.
Tipo de desnutrición proteico-calórica
común en niños de países en
desarrollo.
Es causada por una dieta deficiente en
proteínas. Puede ser fatal si no se trata
adecuadamente.
Retraso físico y mental
Cambio de color
(rojo) y textura
del cabello
Cambio en la
pigmentación
de la piel
Pérdida de masa
muscular
Abdomen abultado
Normal Kwashiorkor
Elastina
Kwashiorkor
22
Bioquímica de las macromoléculas
Proteínas
Moisés
@estudiasencillo
Bioquímica de las macromoléculas
Aminoácidos
• Unidad básica formadora de proteínas.
• Hay 20 tipos de aminoácidos que
forman proteínas.
• Un aminoácido es una molécula
orgánica formada por átomos de
carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno.
• Algunos aminoácidos también pueden
contener azufre.
• Los aminoácidos se dividen en cuatro
partes:
– El grupo amino (NH2),
– El grupo ácido carboxílico (COOH),
– Hidrógeno.
– Radical (sustituyente característico de
cada aminoácido).
Todos unidos al carbono alfa.
– No esenciales o naturales: son los
aminoácidos producidos por el
organismo.
– Esenciales: son los aminoácidos que
no son producidos por el organismo.
Se obtienen únicamente a través de la
dieta (alimentación).
– Semi-esencial: el cuerpo produce en
pequeñas cantidades.
Clasificación
Dipeptídeo - 2 aminoácidos;
Tripeptídeo - 3 aminoácidos;
Polipéptido - varios aminoácidos.
"n.º de enlaces peptídicos =
n.º de aminoácidos - 1."
Proteínas simples: formadas solo por
aminoácidos;
Proteínas conjugadas: cuando se
hidrolizan, liberan aminoácidos y un
radical no peptídico. Este radical se
denomina grupo prostético;
Proteínas derivadas: no se encuentran
en la naturaleza y se obtienen
mediante la degradación, a través de
la acción de ácidos, bases o enzimas,
de proteínas simples o conjugadas.
Producción de un aminoácido a partir
de otro aminoácido y un cetoácido
(derivado del ciclo de Krebs).
Proteínas globulares: son aquellas que
tienen formas esféricas y están
plegadas en múltiples ocasiones;
Proteínas fibrosas: presentan una
forma de fibra alargada.
C
H
H
H
H
O
O
C
Carboxilo
Amina Radical
N
Transmisión
Resumen
Aminoácidos
23
Transaminasa
Moisés
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Bioquímica de las macromoléculas
Aminoácidos
Lista de 20 aminoácidos
24
• Hay 20 tipos diferentes de aminoácidos
que se pueden encontrar en las
proteínas.
• Cada aminoácido contiene un grupo
amino, un grupo carboxilo, un átomo de
hidrógeno y una cadena lateral única,
que determina sus propiedades
químicas y físicas.
• La secuencia de aminoácidos en una
proteína está determinada por la
secuencia de nucleótidos en el gen que
codifica esa proteína.
Moisés
@estudiasencillo
Bioquímica de las macromoléculas
Enzimas
Sustrato
Enzima
Productos
• Facilitan reacciones químicas
biocatalizadoras;
• Son esenciales en el organismo de
los seres vivos, nuestros procesos
biológicos dependen de una gran
variedad de enzimas;
• También son bastante específicas.
Funciones
• Son proteínas terciarias o
cuaternarias (excepto las ribozimas).
• Catalizadores.
• Reducen la energía de activación.
• Aumentan la velocidad de la reacción.
• No se consumen.
Modelo de cerradura de llave
Sitio activo
Enzima + Sustrato
Complejo
Enzima-sustrato
Enzima + Productos
La unión entre el sitio activo y el sustrato
es extremadamente específica.
El sustrato debe tener características
que permitan el "ajuste" con la enzima.
Esta relación se llama modelo de "llave y
cerradura".
Componentes:
Enzima: proteína catalizadora;
Sustrato: objeto que será modificado;
Producto.
Energía de activación: la cantidad de
energía necesaria para activar una
reacción química.
▪Las enzimas reducen la energía de
activación, lo que se logra más
rápidamente (aumentando la velocidad de
la reacción).
Inhibición
Las enzimas necesitan un entorno
favorable [pH, temperatura, cantidad de
sustrato], considerado óptimo. De lo
contrario, se inhiben.
Un inhibidor es cualquier factor que pueda
reducir o detener (mediante la
desnaturalización) la reacción enzimática.
La inhibición puede ser:
▪Reversible (presencia de sustancias).
▪Irreversible (calentamiento excesivo).
Resumen
Enzimas
Sitio activo:
Una hendidura que contiene cadenas
laterales de aminoácidos que se unen al
sustrato, promoviendo su catálisis. De esta
manera, el sustrato se convierte en
producto y la enzima se libera, sin ser
consumida durante la reacción.
(RESUMIENDO: es donde el producto se une).
Energía
25
Sin enzima
Con enzima
Reactivos:
C H 0 + 0
6 12 6 2
Productos: C O + H 0
2 2
Energía total
liberada en la reacción
Energía de
activación
de la enzima
Energía de
activación
sin la enzima
Tiempo
Moisés
@estudiasencillo
• Son moléculas orgánicas pequeñas
que son necesarias para la actividad
enzimática.
• Generalmente se combinan con las
enzimas proteicas formando complejos
enzimáticos.
• Las coenzimas funcionan como
intermediarios químicos, transportando
grupos funcionales (como hidrógeno,
electrones y grupos de acción) entre las
enzimas y los sustratos.
Existen muchas coenzimas diferentes,
pero algunos ejemplos incluyen:
• NAD (nicotinamida adenina
dinucleótido) y NADP (nicotinamida
adenina dinucleótido fosfato): estas
coenzimas son importantes para la
transferencia de electrones en diversas
reacciones metabólicas, incluyendo la
respiración celular.
• Coenzima Q (CoQ): esta coenzima es
importante para la transferencia de
electrones en cadenas de transporte
de electrones, como la cadena de
transporte de electrones de la
mitocondria.
Flavina adenina dinucleótido (FAD): esta
coenzima es importante para la
transferencia de electrones en
reacciones oxidativas, como la
conversión de azúcar en energía.
Acetil-CoA (coenzima A): esta coenzima
es importante para la producción de
energía a través del ciclo de Krebs y en
la síntesis de compuestos, como los
ácidos grasos.
Ácido p-aminobenzóico (PABA): esta
coenzima es importante para la síntesis de
compuestos, como aminoácidos y ácidos
nucleicos.
Más características de las enzimas:
• Actúan mediante interacciones débiles
con un corto alcance de acción,
requiriendo proximidad, que se logra a
través de la complementariedad.
Acción reversible: realiza la reacción directa
e inversa: el sentido de la reacción está
determinado por las condiciones de
equilibrio.
Inhibición de las enzimas: un inhibidor puede
interferir en la acción de la enzima, lo que
hace que la velocidad de la reacción sea
más lenta. Este inhibidor puede actuar de
dos formas: de forma reversible y de forma
irreversible.
Inhibidor reversible: es aquel que se une a la
enzima y puede ser desligado
posteriormente. Además, puede actuar
mediante inhibición competitiva o inhibición
no competitiva.
Inhibidor irreversible: es aquel que cambia
la conformación de la enzima de manera
irreversible.
Coenzimas
26
Bioquímica de las macromoléculas
Enzimas
Moisés
@estudiasencillo
Bioquímica de las macromoléculas
Vitaminas
• Las vitaminas son compuestos
orgánicos no sintetizados por el
organismo y se incorporan a través
de la alimentación.
• Son esenciales para el
funcionamiento de importantes
procesos bioquímicos del organismo,
especialmente como catalizadores
de reacciones químicas.
Resumen
Vitaminas
Propiedades
La falta de vitaminas en el organismo
se conoce como avitaminosis o
hipovitaminosis, y puede causar
graves problemas de salud.
• Esencialidad: se requieren en
cantidades mínimas para el
funcionamiento normal de las células,
tejidos y órganos.
• Actúan como cofactores en reacciones
enzimáticas.
• Solubilidad en agua o en grasa.
• Estabilidad variable, algunas pueden ser
almacenadas y otras deben obtenerse
regularmente.
• Posible toxicidad en dosis elevadas.
• Interacciones con otras vitaminas y
minerales.
Clasificación
Las vitaminas se clasifican según su
solubilidad en agua o en grasa. Las
principales clasificaciones son:
• Vitaminas hidrosolubles: son solubles en
agua e incluyen la vitamina C y el
complejo B (B1, B2, B3, B5, B6, B7, B8, B9 y
B12). Estas vitaminas son fácilmente
excretadas por el cuerpo y, por lo tanto,
deben obtenerse regularmente a través de
la dieta.
• Vitaminas liposolubles: son solubles en
grasa e incluyen la vitamina A, vitamina D,
vitamina E y vitamina K. Estas vitaminas se
almacenan en el cuerpo y, por lo tanto,
pueden acumularse y causar problemas si
se consumen en exceso.
Algunas vitaminas también se clasifican
como factores de crecimiento o
hormonas, como la vitamina D, que es
tanto una vitamina como una hormona y
se produce en la piel cuando se expone
al sol, y la vitamina K, que es necesaria
para la coagulación sanguínea.
Es importante mencionar que esta
clasificación es general y algunas
vitaminas pueden tener características
que las hacen encajar en ambas
categorías.
Vitaminas hidrosolubles
Complejo B:
• Mismas fuentes: cereales
integrales, levaduras y vísceras de
carne.
• Misma acción: coenzimas de enzimas de
la respiración celular: producción de
energía.
• Mismos síntomas en la hipovitaminosis.
27
Moisés
@estudiasencillo
• Es importante para el sistema nervioso
y el metabolismo energético.
• Se encuentra en cereales integrales,
carne de cerdo, nueces, semillas y
frijoles.
• La falta de vitamina B1 puede causar
anemia, neuropatía y problemas
cardíacos.
Tiamina (B1)
• Es importante para la piel, el cabello y
los ojos.
• Se encuentra en la leche, el queso, los
huevos, las verduras de hojas verdes y
los cereales integrales.
• La falta de vitamina B2 puede causar
problemas en la piel, los ojos y la boca.
Riboflavina (B2)
• Es importante para el sistema nervioso,
la digestión y la piel.
• Se encuentra en carnes, pescados,
nueces, granos y legumbres.
• La falta de vitamina B3 puede causar
dermatitis, diarrea y dificultad para
concentrarse.
Niacina (B3)
• Es importante para el metabolismo de
carbohidratos, proteínas y grasas.
• Se encuentra en carnes, leche, huevos,
granos y legumbres.
• La falta de vitamina B5 puede causar
fatiga, dolor en las piernas, hormigueo,
calambres musculares, piel seca, caída
del cabello y dificultad para
concentrarse.
Ácido Pantoténico (B5)
• Es importante para el metabolismo de
aminoácidos, la síntesis de
neurotransmisores y la producción de
hemoglobina.
• Se encuentra en alimentos como carnes,
cereales integrales, leguminosas, nueces
y semillas.
• La falta de vitamina B6 puede causar
anemia, problemas neurológicos y
dermatitis.
Piridoxina (B6)
• Es importante para el sistema nervioso y
la salud del cerebro. Actúa como cofactor
de enzimas relacionadas con el
metabolismo.
• Se encuentra en frutas, vegetales, leche y
carnes.
• La falta de vitamina B8 puede causar
problemas de salud mental y de piel.
Inositol (B8)
• Es importante para la formación de
glóbulos rojos y para la división celular.
Actúa como cofactor de enzimas
relacionadas con el ADN.
• Se encuentra en vegetales de hojas
verdes, frutas, nueces y granos integrales.
• La falta de vitamina B9 puede causar
anemia y problemas de desarrollo en el
feto durante el embarazo.
Ácido fólico (B9)
28
Biotina (B7)
• Es importante para el metabolismo de
carbohidratos, proteínas y grasas. Actúa
como cofactor de enzimas relacionadas
con el metabolismo.
• Se encuentra en huevos, leche, frutas,
vegetales, nueces y semillas.
• La falta de vitamina B7 puede causar
problemas en la piel, cabello y uñas.
Bioquímica de las macromoléculas
Vitaminas
Moisés
@estudiasencillo
• Es importante para la visión, el
crecimiento y la diferenciación celular.
• Se encuentra en alimentos de origen
animal, como leche, huevos, hígado y
pescado, y también en vegetales de
hojas verdes oscuro y zanahorias.
• La falta de vitamina A puede causar
problemas de visión y crecimiento.
Retinol (A)
• Es importante para el crecimiento y
desarrollo de los huesos.
• Se produce en el cuerpo cuando se
expone a la luz solar y también se
encuentra en alimentos como
pescados, huevos y leche fortificada.
• La falta de vitamina D puede causar
raquitismo y osteoporosis.
Colecalciferol, Ergocalciferol (D)
• Es importante para la salud de la piel y
los ojos. También es un poderoso
antioxidante que ayuda a proteger las
células del cuerpo contra el daño
causado por los radicales libres.
• Se encuentra en aceites vegetales,
nueces, semillas y vegetales de hojas
verdes.
• La falta de vitamina E puede causar
problemas en la piel y los ojos, además
de aumentar el riesgo de enfermedades
cardíacas.
Tocoferol (E)
• Es importante para la coagulación de
la sangre y la salud de los huesos.
• Se encuentra en vegetales de hojas
verdes, como col rizada, espinaca y
brócoli, y también es producida por las
bacterias intestinales.
• La falta de vitamina K puede causar
problemas de coagulación y fragilidad
ósea.
Fitoloquinona, Menaquinona (K)
• Es importante para el sistema
inmunológico y la salud de la piel y los
vasos sanguíneos.
• Se encuentra principalmente en frutas
cítricas, vegetales verdes y otras frutas
y vegetales.
• La falta de vitamina C puede causar
escorbuto y aumentar el riesgo de
infecciones.
Ácido Ascórbico (C)
29
• Es importante para el funcionamiento
normal del sistema nervioso y la
producción de glóbulos rojos.
• Se encuentra principalmente en
alimentos de origen animal, como
carne, leche, huevos y otros productos
lácteos.
• La falta de vitamina B12 puede causar
anemia, problemas neurológicos y
dificultades cognitivas.
Cobalamina (B12)
Bioquímica de las macromoléculas
Vitaminas
Moisés
@estudiasencillo
Vitamina (P)
• Nombre genérico dado a una clase de
compuestos flavonoides. Pueden tener
efectos beneficiosos para la salud,
incluyendo la reducción del riesgo de
enfermedades cardíacas y cáncer.
• Se encuentra en frutas, vegetales y tés.
• No es una vitamina esencial, es decir,
no es necesaria para el funcionamiento
normal del cuerpo y su ausencia no
causa enfermedades.
Truco de las Vitaminas
@estudiasencillo Vitaminas liposolubles
Sabiendo cuáles son las vitaminas liposolubles, consecuentemente
sabrás cuáles son las hidrosolubles.
¿Qué son las vitaminas liposolubles?
Vitamina K Vitamina E Vitamina D Vitamina A
Kilos de Energía durante el Día Alegran nuestra vida
30
Bioquímica de las macromoléculas
Vitaminas
Moisés
@estudiasencillo
Bioquímica de las macromoléculas
Ácidos Nucleicos
Los ácidos nucleicos son moléculas que
contienen la información genética de
los seres vivos.
Están compuestos por una cadena
larga de nucleótidos, que son unidades
básicas compuestas por un azúcar, una
base nitrogenada y un grupo fosfato.
Los dos tipos principales de ácidos
nucleicos son el ADN (ácido
desoxirribonucleico) y el ARN (ácido
ribonucleico).
• Sus nucleótidos pueden contener
citosina, guanina, timina y adenina.
Base purina: guanina (G) y adenina (A).
Base pirimidina: citosina (C) y timina (T).
Ley de Chargaff: el número de purinas =
el número de pirimidinas.
• Azúcar: desoxirribosa.
• Función: El ADN contiene las instrucciones
para sintetizar las proteínas y es
responsable de la transmisión de la
información genética de una generación
a otra.
• Sus nucleótidos pueden contener
citosina, guanina, uracilo y adenina.
Base purina: guanina (G) y adenina (A).
Base pirimidina: citosina (C) y uracilo (U).
Ley de Chargaff: el número de purinas = el
número de pirimidinas.
Resumen
Ácidos Nucléicos
ADN
En este caso, la timina se sustituye por
uracilo.
Formado por 2 cadenas de nucleótidos
Fosfato
Pentose
Base nitrogenada
A = T
C = G
=
Desoxirribosa
Ribosa
ARN
Suele constar de 1 cadena de
nucleótidos
A = T
C = U
=
Fosfato
Desoxirribosa
Base nitrogenada
Fosfato
Ribosa
Base nitrogenada
31
Moisés
@estudiasencillo
• Azúcar: ribosa.
• Función: El ARN es una molécula que
se produce a partir del ADN y es
responsable de transportar la
información genética a los ribosomas,
donde se utiliza para sintetizar
proteínas. Se encuentra en el
citoplasma de las células. Existen
diferentes tipos de ARN, cada uno con
una función específica.
Esta teoría es importante porque explica
cómo se transmite, almacena y expresa
la información genética en los seres vivos,
y también permite comprender cómo se
genera la variabilidad genética y cómo
se producen las proteínas.
Replicación
Transcripción
ADN ARN Proteína
• Teoría básica que
describe la relación entre
los tres componentes
principales de la biología
molecular: ADN, ARN y
proteínas.
• Según esta teoría, la información
genética contenida en el ADN es
transcrita para formar ARN, y luego esta
información se utiliza para sintetizar
proteínas. El dogma central se divide en
dos partes principales: la transcripción y
la traducción.
• La transcripción es el proceso por el
cual la información contenida en el ADN
es copiada al ARN. Esto es llevado a
cabo por una enzima llamada ARN
polimerasa, que lee la secuencia de
nucleótidos del ADN y produce una
cadena complementaria de ARN.
• La traducción es el proceso por el cual
la información codificada en el ARN se
utiliza para sintetizar proteínas. Esto es
llevado a cabo por los ribosomas,
organelos celulares que leen la
secuencia de nucleótidos del ARN y
producen una cadena de aminoácidos,
que es la estructura básica de las
proteínas.
Dogma Central de la
Biología Molecular
Transcripción inversa
Traducción
Determinación de
las características
morfológicas y
fisiológicas
Control de las
reacciones
químicas
32
Bioquímica de las macromoléculas
Ácidos Nucleicos
Moisés
@estudiasencillo
Bioquímica de las macromoléculas
Respiración celular
• Esta etapa ocurre en las mitocondrias y se
divide en tres fases: ciclo de Krebs,
cadena de transporte de electrones
y fosforilación oxidativa.
• La respiración aeróbica es más eficiente
que la fermentación, ya que genera más
energía y produce menos residuos tóxicos.
• Es la segunda etapa del proceso de la
respiración celular, donde la célula
obtiene energía a partir de compuestos
orgánicos, como la glucosa, en
presencia de oxígeno.
• Durante esta etapa, los compuestos
orgánicos se descomponen en
partículas más pequeñas, liberando
energía que es utilizada por la célula.
• Respiración anaeróbica: es un proceso
metabólico que ocurre en las células sin la
presencia de oxígeno.
• Se divide en dos categorías: la
fermentación láctica y la fermentación
alcohólica.
• En la respiración láctica, el azúcar se
convierte en energía sin utilizar oxígeno,
produciendo lactato como subproducto.
• En la respiración alcohólica, el azúcar se
convierte en energía sin utilizar oxígeno,
produciendo etanol como subproducto.
• Ambos los tipos de respiración anaeróbica
son menos eficientes que la respiración
aeróbica en la producción de energía, pero
son importantes en situaciones donde el
oxígeno es limitado.
• Respiración celular: proceso
metabólico mediante el cual las células
obtienen energía a partir de compuestos
orgánicos, como azúcares, grasas y
aminoácidos.
• Se divide en dos etapas: la
fermentación y la respiración aeróbica.
• La fermentación ocurre sin oxígeno y
genera pequeñas cantidades de
energía.
• La respiración aeróbica ocurre en
presencia de oxígeno y genera grandes
cantidades de energía.
El producto final de la respiración celular
es dióxido de carbono y agua.
Resumen
Respiración Celular
Respiración aeróbica
Es importante para la supervivencia
de la célula y para el funcionamiento
del organismo en su conjunto.
Respiración anaerobia
33
Glucosa
Glucólisis
Ácido láctico
c
a
d
e
n
a
r
e
s
p
i
r
a
t
o
r
i
a
Moisés
@estudiasencillo
¡Atención! Las etapas de la
fermentación se abordarán en el
próximo tema del resumen. Continúa
leyendo para obtener más
información.
Existen tres tipos de organismos vivos
en cuanto a la respiración: aerobios,
anaerobios facultativos y anaerobios
obligados.
• Los aerobios son aquellos que realizan
la respiración celular aeróbica, es
decir, utilizan oxígeno para obtener
energía. Son capaces de sobrevivir y
reproducirse solo en ambientes donde
hay oxígeno disponible. Ejemplos
incluyen animales y plantas.
• Los anaerobios facultativos son
aquellos que pueden realizar tanto la
respiración celular aeróbica como la
anaeróbica, dependiendo de las
condiciones del entorno. Son capaces
de sobrevivir tanto en ambientes con
oxígeno como en ambientes sin
oxígeno. Ejemplos incluyen ciertos tipos
de bacterias y hongos.
La respiración celular es importante porque
proporciona la energía necesaria para que
las células realicen sus funciones vitales,
como la síntesis de proteínas, la
contracción muscular y la división celular.
e
Tipos de seres vivos en
relación con la respiración
• Los anaerobios obligados son aquellos que
solo pueden llevar a cabo la respiración
celular anaeróbica, es decir, sin oxígeno.
No pueden sobrevivir en ambientes con
oxígeno y solo se encuentran en lugares
sin oxígeno, como en el interior de
alcantarillas o en el suelo. Ejemplos
incluyen ciertos tipos de bacterias y
hongos.
Com oxigênio Sem oxigênio
Importancia
La respiración celular puede ser afectada
por factores externos, como la
disponibilidad de oxígeno y nutrientes, la
temperatura y la presencia de sustancias
tóxicas.
Influencia de factores externos
34
Bioquímica de las macromoléculas
Respiración celular
Moisés
@estudiasencillo
Bioquímica de las macromoléculas
Fermentación
• La fermentación es un proceso de
obtención de energía que ocurre sin
la presencia de oxígeno gaseoso, por
lo tanto, es una vía de producción de
energía anaeróbica. En este proceso,
la molécula orgánica actúa como
aceptor final de electrones.
• Esta vía es ampliamente utilizada
por hongos, bacterias y células
musculares esqueléticas en nuestro
cuerpo que están experimentando
contracciones intensas.
• La fermentación ocurre en el citosol
y comienza con la glucólisis, donde la
glucosa se descompone en dos
moléculas de piruvato.
• Importante: la descomposición de
la glucosa es parcial, lo que resulta
en la producción de productos de
desecho de mayor tamaño
molecular en comparación con la
respiración aeróbica, y el
rendimiento de ATP es bajo.
-> Glucólisis:
Resumen
Fermentación • Proceso en el cual las levaduras y
algunas bacterias fermentan azúcares
produciendo alcohol etílico y dióxido de
carbono.
• Esto es común en los hongos, conocidos
como levaduras de cerveza.
• Ellos producen alcohol durante la
fermentación de la caña de azúcar y de
otros vegetales. Este proceso se utiliza en
la fabricación de bebidas alcohólicas
(vino, cerveza, aguardiente, etc.).
Alcohólica
2 ADP + 2P
2 NAD
2 NADH
2 ATP
Glucosa
(6C)
2 Ácido pirúvico
(3c)
Glucosa
Etanol Etanol
Ácido pirúvico Ácido pirúvico
C H O
2 NAD
2 ADP + 2P
2 ATP
2 NADH2
H
6 12 6
C H OH
CO
2 5 C H OH
2 5
2 CO2
-> Evolución:
C H O 2C H OH
6 12 6 2 2
5 + +
2CO 2ATP
C H O
3 4 3 C H O
3 4 3
35
Moisés
@estudiasencillo
• Este proceso también se utiliza en la
panificación, ya que el crecimiento de
la masa de pan se produce debido a
la formación de CO2, que hace que la
masa se hinche. Además, el calor
durante la cocción mata a los
hongos y evapora el alcohol."
• Los lactobacilos (bacterias
presentes en la leche) realizan la
fermentación láctica, en la cual el
producto final es el ácido láctico.
Para esto, utilizan como punto de
partida la lactosa, el azúcar de la
leche, que es descompuesto
mediante una enzima fuera de las
células bacterianas, en glucosa y
galactosa. Luego, los monosacáridos
entran en la célula, donde ocurre la
fermentación."
Lática
Ácido Láctico
2 NADH2
2 NAD
2 NAD
Ácido pirúvico
Ácido Láctico
Ácido pirúvico
Glucosa
2 NADH2
2 NADH2
2 NAD
Fermentación láctica
36
Bioquímica de las macromoléculas
Fermentación
Moisés
@estudiasencillo
• Las acetobacterias realizan la
fermentación acética, en la cual el
producto final es el ácido acético.
Ellas provocan la acidificación del
vino y los jugos de frutas, siendo
responsables de la producción de
vinagres.
-> Ecuación:
Acético
C H O 2C H O
6 12 6 2 2
2
4 + +
2CO 2ATP
37
Moisés
@estudiasencillo
Bioquímica de las macromoléculas
Fermentación
Bioquímica de las macromoléculas
Glucólisis
A glicólise es el proceso de liberación de
energía a partir de la descomposición
de la glucosa que ocurre en las células y
es uno de los primeros pasos de la
respiración celular.
• En esta reacción, la glucosa se
convierte en dos moléculas de piruvato,
liberando energía en forma de ATP.
• La glucólisis es una vía anaeróbica, es
decir, no depende del oxígeno.
• Ocurre en el citosol o hialoplasma.
• Se consumen inicialmente 2 ATP para
activar la glucólisis.
• Se producen 4 ATP: saldo = 2 ATP.
• Es la forma más primitiva de producir
energía.
La glicólisis tiene como objetivo principal
la producción de ATP (adenosín
trifosfato), la principal molécula de
energía utilizada por las células.
Además, la glicólisis también
proporciona intermediarios que serán
utilizados en otros procesos celulares,
como la gluconeogénesis y la
fermentación.
Resumen
Glucólisis
• Proceso en el que las levaduras y
algunas bacterias fermentan azúcares,
produciendo alcohol etílico y dióxido de
carbono.
La glucólisis es un proceso metabólico
que ocurre en las células y tiene como
objetivo obtener energía a partir de la
descomposición del azúcar (glucosa).
El proceso consta de 10 etapas, que son
las siguientes:
1. La glucosa se fosforila mediante ATP
para formar glucosa-6-fosfato.
2. El glucosa-6-fosfato se isomeriza para
formar fructosa-6-fosfato.
3. La fructosa-6-fosfato se fosforila
mediante ATP para formar fructosa-1,6-
bifosfato.
4. El fructosa-1,6-bifosfato se hidroliza
para formar dos moléculas de
gliceraldehído-3-fosfato.
5. El gliceraldehído-3-fosfato se oxida
para formar ácido pirúvico.
6. El ácido pirúvico se convierte en
acetil-CoA.
Finalidad de la glucólisis
Etapas de la glucólisis
Los productos finales de la glucólisis
son dos moléculas de ácido pirúvico
(una por cada molécula de glucosa),
que pueden utilizarse para generar
energía a través de procesos como el
ciclo de Krebs o la fermentación,
dependiendo de si hay o no presencia
de oxígeno.
38
Glucosa
Ácido pirúvico
Moisés
@estudiasencillo
7. El acetil-CoA se convierte en cetoacil-
CoA.
8. El cetoacil-CoA se transforma en
acetato.
9. El acetato se convierte en acetil-CoA.
10. El acetil-CoA se utiliza en el ciclo de
Krebs para producir ATP y CO2.
• La glucólisis produce un saldo neto de 2
ATP, 2 NADH y 2 piruvato (o ácido
pirúvico).
• El NADH y el ATP se utilizan como fuentes
de energía para otras reacciones
celulares, mientras que el piruvato se
utiliza en otros procesos, como la
respiración celular o la fermentación,
dependiendo de las condiciones de la
célula.
• En condiciones aeróbicas, el piruvato
se convierte en acetil-CoA y entra en la
cadena de transporte de electrones de
la respiración celular, donde se
convierte en ATP adicional.
Equilibrio de la glucólisis
• La glucólisis es una vía metabólica
importante para las células, ya que
proporciona energía para las funciones
celulares.
• Convierte la glucosa en piruvato,
liberando energía en forma de ATP.
• Además, la glucólisis también es
importante como punto de partida para
otros procesos metabólicos, como la
gluconeogénesis (formación de glucosa
a partir de otros compuestos) y la
fermentación.
• En condiciones anaeróbicas, la glucólisis
es la única fuente de energía para las
células, lo que la hace fundamental para
la supervivencia celular.
Importancia de la glucólisis
¡Atención! Para obtener más detalles
sobre los procesos mencionados,
consulta el material adicional
disponible sobre la glucólisis.
39
Bioquímica de las macromoléculas
Glucólisis
Moisés
@estudiasencillo
Bioquímica de las macromoléculas
Ciclo de Krebs
Resumen
Ciclo de Krebs
Carbohidratos
(Papel)
Grasa
(Carbón)
Proteína
(Madera)
Acetil-CoA
(Ceniza)
CICLO
DE
KREBS
ATP
¡Somos "organismos aeróbicos"! El
proceso aeróbico ocurre dentro de
las mitocondrias, en parte debido al
famoso Ciclo de Krebs, el "monstruo
de siete cabezas" para los
estudiantes debido a la dificultad de
entender su relación con el
metabolismo.
Imagina que el Ciclo de Krebs (CK) es
el motor del automóvil. Si enciendes
el motor del automóvil, genera
energía para que puedas conducir.
De la misma manera, el CK es el
"motor" dentro de una célula
muscular: si se activa, induce la
producción de.
Introducción - Comprender de una vez por todas
Analogía
ATP, la molécula de energía que las
células musculares necesitan para
contraerse.
Ahora supongamos que, en lugar de
gasolina, el motor de ese automóvil
funcionara con las cenizas de una
hoguera que hiciste con papel
(carbohidratos), carbón (grasas) y
madera (proteínas). Al final, tienes
muchas cenizas, tienes "combustible"
para que el motor funcione durante
mucho tiempo. Ya ni siquiera
importa lo que era papel, carbón
y madera... lo que importa es que
tienes cenizas.
40
Moisés
@estudiasencillo
H C C S
CoA
O
3
• El "combustible" del Ciclo de Krebs es
una molécula llamada Acetil-CoA. Es
esta molécula la que activa y
mantiene en funcionamiento el Ciclo
de Krebs. Sin el Acetil-CoA, el ciclo no
puede llevarse a cabo y, como
resultado, la producción de ATP se ve
comprometida.
• El Acetil-CoA no es más que "las
cenizas" de la descomposición de los
3 macronutrientes que consumes:
carbohidratos, grasas y proteínas.
• Para el Ciclo, no importa de dónde
provenga el Acetil-CoA (ya sea de
carbohidratos, grasas o proteínas), lo
importante es que necesita esas
"cenizas" para activarse e inducir la
producción de ATP de manera
mitocondrial.
El Acetil-CoA y el oxaloacetato se
combinan para formar citrato, con la
acción de la enzima citrato sintasa. El
carbono del acetil se une al grupo
carbonilo (C-2) del oxaloacetato.
1ª Reacción
• El Ciclo de Krebs o Ciclo del Ácido
Cítrico ocurre en la matriz
mitocondrial y es la segunda fase de
la respiración celular.
• Su principal función es promover la
degradación de los productos finales
del metabolismo de carbohidratos,
lípidos y proteínas.
Acetil CoA
Proceso
• Estas sustancias se convierten en Acetil-
CoA para ingresar al ciclo. En total, hay 8
reacciones con un saldo final de 6 NADH,
6 CO2, 2 FADH2 y 2 GTP (ATP).
El isocitrato se forma a partir de la acción
de la enzima aconitasa, que cataliza la
transformación del citrato en isocitrato
mediante la formación de un
"intermediario" (cis-aconitato). Este
intermediario permite el cambio de
posición de H2O, retirándola del citrato y
reubicándola en el isocitrato.
2ª Reacción
41
Bioquímica de las macromoléculas
Ciclo de Krebs
Citrato sintasa
Moisés
@estudiasencillo
Oxidación del succinato a fumarato +
formación de FADH2, con la acción de la
enzima succinato deshidrogenasa.
El isocitrato se convierte en a-
cetoglutarato mediante la acción de la
enzima isocitrato deshidrogenasa. El
isocitrato experimenta una
descarboxilación y una
deshidrogenación, liberando un CO2 y
generando un NADH, respectivamente.
3ª Reacción
El a-cetoglutarato se transforma en
succinil-CoA mediante la acción de la
enzima a-cetoglutarato
deshidrogenasa. El a-cetoglutarato
experimenta una descarboxilación y
una deshidrogenación, liberando un
CO2 y generando un NADH,
respectivamente. El producto de esta
reacción es el succinil-CoA.
4ª Reacción
Conversión de a-succinil-CoA a
succinato, con la acción de la enzima
succinil-CoA sintetasa. La CoA es
removida y esta salida libera energía
para la unión de GDP + Pi formando
GTP (ATP)."
El fumarato se hidrata con una molécula
de H2O formando malato, mediante la
acción de la enzima fumarato hidratasa.
42
Bioquímica de las macromoléculas
Ciclo de Krebs
Isocitrato
deshidrogenasa
Complejo de
5ª Reacción
deshidrogenasa
deshidrogenasa
6ª Reacción
Carbanión de
estado de transición
7ª Reacción
Moisés
@estudiasencillo
El malato sufre una deshidrogenación,
generando NADH y regenerando el
oxaloacetato mediante la acción de la
enzima malato deshidrogenasa.
43
Bioquímica de las macromoléculas
Ciclo de Krebs
deshidrogenasa
8ª Reacción
Moisés
@estudiasencillo
Bioquímica de las macromoléculas
Cadena respiratoria
• La cadena respiratoria, también
conocida como complejo de transporte
de electrones, es una serie de
reacciones enzimáticas que ocurren en
las mitocondrias de las células y son
responsables de liberar energía a partir
de la oxidación de los ácidos grasos y
del azúcar.
• Esta liberación de energía es utilizada
por las células para llevar a cabo sus
funciones vitales y es fundamental para
el funcionamiento del organismo.
• La cadena respiratoria está compuesta
por varias etapas, que incluyen la
oxidación de los ácidos grasos y del
azúcar, transferencia de electrones y
transferencia de protones, y está
regulada por una serie de proteínas y
enzimas.
• Además de proporcionar energía a las
células, la cadena respiratoria también
desempeña un papel crucial en el
equilibrio del ambiente celular y en la
homeostasis del organismo en su
conjunto.
Resumen
Cadena Respiratoria
Participación de los electrones
La mayor parte de la energía liberada
a partir de la glucólisis y el ciclo de
Krebs no se encuentra en forma de
ATP, sino en forma de electrones, en
forma de NADH2 y FADH2.
• La transferencia de electrones a través
de la cadena respiratoria es una de las
partes más importantes del proceso.
• Los electrones son transferidos a través
de una serie de proteínas llamadas
citocromos, que contienen hierro en su
composición y están organizadas según
su electronegatividad creciente.
• A lo largo de la cadena respiratoria, la
transferencia de electrones libera
energía que las células utilizan para
llevar a cabo diversas actividades.
La cadena respiratoria consta de tres
etapas principales:
• La entrada de electrones al sistema se
realiza a través de los NADH y FADH2,
generados durante la glucólisis y el ciclo
de Krebs.
Al final del ciclo de Krebs, toda la
glucosa se descompone en 6 átomos
de dióxido de carbono (CO2), sin
embargo, solo se producen 4
moléculas de trifosfato de adenosina
(ATP) durante este proceso.
Etapas de la cadena respiratoria
44
Moisés
@estudiasencillo
• La transferencia de electrones a través
de los citocromos, que contienen hierro
en su composición, liberando energía
durante la transferencia.
• La oxidación final de los electrones en
el sistema para la formación de agua,
liberando aún más energía que se
almacena en forma de ATP.
• La glicólisis produce un total de 2 ATP,
4 NADH + H+ y 2 piruvato.
• En el ciclo de Krebs, cada molécula de
acetil-CoA generada en la glicólisis
produce 1 mol de ATP, 6 moles de NADH
+ H+ y 2 moles de FADH2.
• La cadena respiratoria, que ocurre en
la matriz mitocondrial, resulta en un
total neto de 34 ATP. Es responsable de
utilizar los electrones liberados por el
NADH + H+ y el FADH2 generados en la
glicólisis y el ciclo de Krebs.
• La cadena respiratoria es considerada
una de las etapas más importantes del
metabolismo celular, ya que permite la
producción de ATP, la principal fuente de
energía de las células.
• Durante la cadena respiratoria, los
electrones del NADH y FADH2 son
transferidos a través de una serie de
proteínas (citocromos), liberando
energía en forma de ATP.
• Además, la cadena respiratoria es
fundamental para la oxidación
completa de los nutrientes, permitiendo
la generación de más ATP y evitando la
formación de compuestos tóxicos.
• En resumen, la cadena respiratoria es
importante para la supervivencia de las
células, ya que proporciona la energía
necesaria para realizar sus funciones.
Equilibrio de la cadena respiratoria
Importancia para las células
45
Bioquímica de las macromoléculas
Cadena respiratoria
Moisés
@estudiasencillo
Bioquímica de las macromoléculas
Metabolismo de la glucosa
La digestión de los hidratos de carbono
comienza en la boca por la acción de la
enzima salival.
Conjunto de reacciones químicas que
ocurren en las células y les permiten
mantenerse vivas, crecer y dividirse.
• Glicosa - degradada o almacenada por
diferentes vías celulares.
• La molécula de glucosa se
descompone en dos moléculas de
piruvato y libera energía (2 ATP).
α-amilase
Resumen
Glucosa
@estudiasencillo
Alta
Baja
Glucosa en sangre
La insulina ayuda al cuerpo a
absorber la glucosa y utilizarla como
energía en otros lugares.
Es estimulada por la hormona insulina
e inhibida por la hormona glucagón.
Glucosa en sangre
El páncreas libera
insulina
Alimentado
@estudiasencillo
@estudiasencillo
Aumenta
Bajo
Glucosa en sangre
Glucosa en sangre
El páncreas libera
glucagón
El hígado
descompone el
glucógeno (glucosa
almacenada).
Ayuno
Metabolismo de la
Glucosa
Polisacárido compuesto por monómeros
de glucosa unidos por enlaces 1-4 (y en las
ramificaciones 1-6).
Glucógeno
Enzimas reguladoras
Glucogenólisis
46
Moisés
@estudiasencillo
Glucógeno almacenado
en el hígado
Hígado
Glucosa
• El glucógeno hepático es un
tipo de carbohidrato almacenado en el
hígado y tiene las siguientes
características principales:
• Es un polisacárido compuesto por
muchas unidades de glucosa unidas
entre sí.
• Se utiliza como fuente de energía rápida
para el hígado y se libera en el torrente
sanguíneo cuando es necesario.
• Se forma a partir de glucosa y se
descompone en glucosa para
proporcionar energía cuando hay
necesidad.
• Se almacena en pequeñas cantidades en
el hígado en comparación con el músculo,
que puede almacenar grandes cantidades
de glucógeno.
• O glicogênio hepático é importante para
manter os níveis de glicose no sangue e
regular a homeostase glicêmica.
• Después de ser absorbida, la mayor
parte de la glucosa se convierte en
glucosa-6P.
• A continuación, se lleva a cabo una
secuencia de reacciones para la
formación del glucógeno.
• Degrade del glucógeno para liberar
glucosa;
Ocurre por acción de 3 enzimas:
• Glucógeno fosforilasa;
• 1,6 glucosidasa (desramificación);
• Fosfoglicomutasa.
Glicogénesis: Síntesis de glucógeno.
Glicogenólisis: Degradación del
glucógeno.
Glucogénesis: Síntesis de
carbohidratos a partir de moléculas
que no son glúcidos (por ejemplo,
grasas o proteínas).
Glucogenólisis
Glucogenólisis
Glucogenólisis
Estimulada por la hormona glucagón
e inhibida por la hormona insulina.
Además, la contracción muscular
también puede estimular la
glucogenólisis en el tejido muscular.
Para evitar más confusiones
glicogénesis
Cuando una palabra termina en "nesis"
se considera como síntesis.
glicogenólisis
----------------------
Cuando una palabra termina en "lisis"
se considera como romper.
Glucógeno hepático
47
Bioquímica de las macromoléculas
Metabolismo de la glucosa
Moisés
@estudiasencillo
El glucógeno muscular es una forma de
glucosa almacenada en las células
musculares, que sirve como fuente de
energía para el músculo cuando es
necesario.
Se forma a partir de la glucosa
circulante en la sangre y puede ser
rápidamente descompuesto y
convertido en glucosa para satisfacer
las necesidades energéticas del
músculo durante la actividad
física intensa.
Las principales características
del glucógeno muscular incluyen:
• Almacenamiento: El glucógeno
muscular se utiliza como una
fuente de energía rápida para el
músculo durante el ejercicio.
• Reservas: Las reservas de glucógeno
muscular son mayores que las
hepáticas.
• Movilidad: El glucógeno muscular se
degrada y se pone a disposición de la
respiración celular de manera más
rápida que el glucógeno hepático.
Mayor
• Función fisiológica: El glucógeno muscular
es importante para el rendimiento físico,
ayudando a mantener la energía para
actividades intensas.
• Regulación: La disponibilidad de
glucógeno muscular está regulada por
diferentes hormonas, incluyendo la
insulina y el cortisol, que controlan el
almacenamiento y la degradación del
glucógeno."
Glucógeno muscular
48
Bioquímica de las macromoléculas
Metabolismo de la glucosa
Moisés
@estudiasencillo
Bioquímica de las macromoléculas
Metabolismo lipídico
El metabolismo de los lípidos es el
conjunto de reacciones químicas que
transforman los lípidos presentes en la
alimentación y en las reservas de grasa
corporal en energía.
• La síntesis de lípidos implica la
condensación de glicerol con ácidos
grasos para formar glicerolípidos, que
son los principales componentes de los
lípidos.
• La degradación de los lípidos incluye la
hidrólisis de los glicerolípidos en glicerol
y ácidos grasos, que pueden ser
utilizados como fuente de energía por el
cuerpo.
• La síntesis y degradación de lípidos
están reguladas por varios factores,
incluyendo las necesidades de energía
del cuerpo, la disponibilidad de
precursores y la presencia de hormonas
que controlan el metabolismo de los
lípidos.
Resumen
Metabolismo de los
lípidos
Síntesis y degradación
Los ácidos grasos se obtienen de
fuentes alimenticias como las grasas
animales y vegetales.
También pueden ser sintetizados por el
cuerpo a partir de otros nutrientes
como los carbohidratos.
Además, el tejido adiposo del cuerpo
almacena ácidos grasos para
utilizarlos como fuente de energía
cuando sea necesario."
• Las grasas de la dieta son absorbidas en
el intestino delgado.
• Son hidrolizadas en ácidos grasos libres y
glicerol por las enzimas lipasas, y luego
son transportadas a través de las células
del revestimiento intestinal hacia el
torrente sanguíneo, donde pueden ser
transportadas a los tejidos y utilizadas
como fuente de energía o almacenadas
como grasa corporal.
La oxidación de los ácidos grasos es el
proceso mediante el cual los ácidos
grasos se descomponen en carbono e
hidrógeno, liberando energía.
Las principales etapas de la oxidación de
ácidos grasos incluyen:
• Transporte de ácidos grasos hasta el
citosol: los ácidos grasos son liberados de
las reservas de grasa o absorbidos de la
dieta y transportados a través del torrente
sanguíneo hasta el citosol de las células.
• Hidrólisis de la grasa: los ácidos grasos
son hidrolizados en glicerol y ácidos
grasos libres.
Absorción en la dieta
Oxidación de ácidos
49
Grasas
ingeridas
en la dieta
AGLs y glicerol
de los
alimentos
Miocito o adipocito
Almacenamiento
Los ácidos
grasos son
oxidados como
combustible o
reesterificados
para su
almacenamiento
nuevamente.
Los ácidos grasos
ingresan a las células.
Lipoproteína lipasa
La lipasa lipoproteica,
activada por apoC-II en
los capilares, convierte
los triacilgliceroles en
ácidos grasos y glicerol.
Los quilomicrones se
desplazan a través del
sistema linfático y el torrente
sanguíneo hacia los tejidos.
Los triacilgliceroles se incorporan junto
con colesterol y apolipoproteínas en los
quilomicrones.
Quilomicrones
Los ácidos grasos y otros productos
de degradación son absorbidos por
la mucosa intestinal y convertidos en
triacilglicéridos.
Las lipasas intestinales
degradan los
triacilglicéridos.
Los sales biliares
emulsionan las
grasas de la dieta
en el intestino
delgado,
formando micelas
mixtas.
Moisés
@estudiasencillo
Los cuerpos cetónicos son moléculas
producidas por el hígado como una
fuente alternativa de energía para el
cuerpo, especialmente durante
períodos de ayuno o dietas bajas en
carbohidratos.
• Se forman a partir de la oxidación de
ácidos grasos y circulan en la sangre
para ser utilizados como combustible
por el cerebro, los músculos y otros
tejidos.
• La presencia excesiva de cuerpos
cetónicos en la sangre es una condición
conocida como cetosis, que puede
ocurrir en dietas muy restrictivas en
carbohidratos o en condiciones como la
diabetes no controlada.
• Transporte de ácidos grasos libres a las
mitocondrias: los ácidos grasos libres
son transportados a las mitocondrias,
donde serán oxidados.
• Beta-oxidación: La beta-oxidación es el
proceso en el cual los ácidos grasos se
descomponen en fragmentos cada vez
más pequeños, liberando electrones y
energía.
• Ciclo de transporte de
electrones: los electrones liberados en
la beta-oxidación son transportados a
través de una cadena de proteínas,
generando ATP y dióxido de carbono
como productos finales.
• síntesis de ATP: la energía liberada en
la oxidación de ácidos grasos se utiliza
para sintetizar ATP, que se utiliza como
fuente de energía para las células.
Restricción de carbohidratos
Glucógeno almacenado
El cuerpo solicita otra fuente
de energía: FAT
Los cuerpos cetónicos son
liberados por el hígado.
Enviados al cerebro y
al sistema nervioso.
El músculo se preserva y
la grasa se quema.
Las células de grasa
son utilizadas por el
músculo como
fuente de energía.
Qué es la cetosis
Cuerpos cetónicos
50
Bioquímica de las macromoléculas
Metabolismo lipídico
Moisés
@estudiasencillo
Bioquímica de las macromoléculas
Metabolismo de aminoácidos y proteínas
El metabolismo de los aminoácidos y las
proteínas es 
el conjunto de reacciones
químicas que convierten los
aminoácidos en otras sustancias, como
glucosa, ácidos grasos y cuerpos
cetónicos, y las proteínas en
aminoácidos.
La desnaturación de proteínas es el
proceso mediante el cual las proteínas
se dañan o se alteran en su estructura
tridimensional, lo que puede resultar en
su inactivación funcional.
Estructura
tridimensional de una
cadena proteica
Proteína
desnaturalizada
Páncreas
Desnaturalización
Resumen
Metabolismo de
aminoácidos y proteínas
Desnaturalización de proteínas
La degradación de los aminoácidos
puede ser influenciada por diversos
factores, incluyendo la dieta, el estado
nutricional, la actividad física y la salud
en general.
La síntesis de proteínas está controlada
por diversos factores, incluyendo la
disponibilidad de aminoácidos,
hormonas, factores de crecimiento y
otros estímulos celulares.
Estas reacciones son importantes para:
• Mantener el equilibrio de nitrógeno en
el cuerpo.
• Proporcionar energía.
• Sintetizar nuevas proteínas.
• Desintoxicar el cuerpo.
• Esto puede ocurrir debido a varios
factores, incluyendo cambios en la
temperatura, pH, concentración de sal,
presencia de detergentes u otras
sustancias.
• La desnaturación de proteínas es
importante en varios procesos biológicos,
incluyendo el procesamiento de
alimentos, la producción de biotecnología
y la terapia de proteínas recombinantes.
• Además, la desnaturación puede ser
utilizada como una técnica para investigar
la estructura y la función de las proteínas.
La colecistocinina es un péptido hormonal
producido por el páncreas que actúa como
un regulador importante del metabolismo
de las grasas.
• Es liberada en presencia de grasa en el
duodeno y estimula la liberación de bilis
por parte del hígado, lo que permite la
emulsificación y digestión de las grasas en
la dieta.
• Además, la colecistocinina también inhibe
la entrada de grasa al hígado y estimula la
oxidación de grasa por el tejido adiposo,
lo que ayuda a mantener el equilibrio
energético del cuerpo.
• La colecistocinina desempeña un papel
importante en la regulación de la
absorción de grasa, la síntesis de grasa en
el hígado y la oxidación de grasa por el
tejido adiposo.
Colecistoquinina
51
Moisés
@estudiasencillo
El jugo entérico es un líquido producido
por las células de la mucosa intestinal
que ayuda en la digestión y absorción
de nutrientes.
• Contiene enzimas digestivas, ácido
clorhídrico y moco, y se libera en la luz
intestinal para ayudar en la degradación
de proteínas, carbohidratos y grasas.
• La tripsina es una enzima producida y
secretada por las células de los islotes de
Langerhans en las glándulas pancreáticas.
• Tiene un papel importante en la digestión
de proteínas, actuando en la ruptura de los
enlaces peptídicos y convirtiendo las
proteínas en péptidos más pequeños.
• La tripsina actúa específicamente en la
hidrólisis de los enlaces peptídicos a nivel
de los enlaces peptídicos de la cadena
lateral del almidón de algunos
aminoácidos, como la lisina y la arginina.
• La tripsina es inhibida por el complejo
tripsina-inhibidor formado por el propio
páncreas, lo que impide la autodigestión
pancreática.
La degradación de los aminoácidos es el
proceso mediante el cual los aminoácidos
se rompen en componentes más
pequeños, liberando energía y
produciendo otros productos, como
amoníaco.
A degradación de los aminoácidos es un
proceso complejo que involucra varias
enzimas específicas.
• El primer paso es la hidrólisis del enlace
peptídico, que libera un aminoácido de la
proteína.
El jugo pancreático es una secreción
producida por el páncreas que contiene
enzimas digestivas, incluyendo lipasas,
amilasas y tripsinas.
• Se libera en la luz del intestino delgado,
donde ayuda en la digestión de los
alimentos.
• Además, el jugo pancreático también
contiene bicarbonato, que neutraliza el
ácido gástrico y ayuda a proteger la
mucosa intestinal.
• La producción de jugo pancreático está
regulada por varios factores, incluyendo
la presencia de alimentos en el tracto
digestivo, las hormonas gástricas y la
acción nerviosa.
• El jugo pancreático es fundamental
para una digestión adecuada y para
mantener la salud del tracto digestivo.
• El jugo entérico también juega un papel
en la regulación del pH en el tracto
gastrointestinal y en la defensa contra
bacterias y otros agentes patógenos.
Tripsina
Jugo pancreático
Jugo entérico
Degradación de aminoácidos
52
Bioquímica de las macromoléculas
Metabolismo de aminoácidos y proteínas
Moisés
@estudiasencillo
La degradación de los aminoácidos
ocurre en varias etapas, que incluyen:
• Remoción del grupo amino (NH2) a
través de la reacción de desaminación,
formando una amina libre y un grupo
ácido (COOH).
• Transferencia del grupo ácido a otro
grupo amino a través de la reacción de
transaminación, formando un nuevo
aminoácido y una nueva amina libre.
• Transformación del grupo ácido en una
cetona o ácido graso a través de
reacciones químicas, como la
oxidación.
• Incorporación del grupo ácido en el
ciclo del ácido cítrico (también
conocido como ciclo de Krebs) para su
metabolismo, produciendo ATP y otros
productos intermedios.
• Unión del grupo amino con el grupo
ácido a través de la reacción de
aminotransferencia, formando una
nueva amida.
Destino dos Aminoácidos
Visión general de la degradación de
aminoácidos
• A continuación, el aminoácido se
somete a una serie de reacciones que
incluyen la desaminación,
transaminación y oxidación.
• El producto final de la degradación de
los aminoácidos es la amoníaco, que se
convierte en otros compuestos como el
ácido úrico o la urea, los cuales son
excretados por el cuerpo.
• La degradación de los aminoácidos
también es importante para la
producción de energía, ya que el cuerpo
puede utilizar los productos resultantes
de la degradación de los aminoácidos
como fuente de energía cuando sea
necesario.
Etapas
53
Bioquímica de las macromoléculas
Metabolismo de aminoácidos y proteínas
Proteínas
intracelulares
Proteínas de
la dieta
Biosíntesis de
aminoácidos,
nucleótidos y
aminas
biológicas
fosfato de
carbamoil
Ciclo de
la urea
Ciclo del
ácido
cítrico
Circuito
aspartato-
arginina-
succinato del
ciclo del ácido
cítrico
Urea (producto de
excreción de nitrógeno)
Glucosa
(sintetizada en
la gluconeogénesis)
Amino-
transferasa
Moisés
@estudiasencillo
Moisés
@farmaciamapeada
Rodwell, Victor W. "Bioquímica Ilustrada de Harper. 31a edição." Grupo Artmed, 2021.
Berg, Jeremy M., John L. Tymoczko e Lubert Stryer. Bioquímica. 8a edição. Grupo Artmed,
2019.
Voet, Donald, e Judith G. Voet. Bioquímica. 4a edição. Grupo Artmed, 2013.
Ferrier, Denise R. Bioquímica ilustrada. 7a edição. Grupo Artmed, 2019.
Marzzoco, Anita, e Bayardo Baptista Torres. Bioquímica Básica. 4a edição. Grupo GEN, 2015.
Motta, Valter. Bioquímica. 2a edição. MedBook Editora, 2011.
Lehninger, A.L., Nelson, D.L., & Cox, M.M. (2020). Princípios de bioquímica de Lehninger.
Artmed Editora.
Referencias utilizadas
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  • 2. Tabla de Contenidos Introducción a la Bioquímica........................................................................4 Agua....................................................................................................................................6 Sales Minerales...........................................................................................................8 Carbohidratos............................................................................................................11 Lípidos.............................................................................................................................16 Proteínas........................................................................................................................19 Aminoácidos.............................................................................................................23 Enzimas..........................................................................................................................25 Vitaminas.....................................................................................................................27 Ácidos Nucléicos.....................................................................................................31 Respiración Celular..............................................................................................33 Fermentación...........................................................................................................35 Glucólisis......................................................................................................................38 Ciclo de Krebs..........................................................................................................40 Cadena Respiratoria...........................................................................................44 Metabolismo de la Glucosa...........................................................................46 Metabolismo de los Lípidos............................................................................49 Metabolismo de los aminoácidos y las proteínas.........................51
  • 3. Bioquímica de las macromoléculas Introducción a la bioquímica Nivel 3: Complejos supramoleculares Carbohidratos La bioquímica es la ciencia que estudia los procesos químicos que ocurren en los organismos vivos. Se ocupa de la estructura y función metabólica de componentes celulares como proteínas, carbohidratos, lípidos, ácidos nucleicos y otras biomoléculas. Introducción Bioquímica Histórico 1665: Robert Hooke Las células fueron descubiertas por el biólogo Robert Hooke. 1840: Theodor Schwann La Teoría Celular fue creada por Theodor Schwann y establece que: • Todos los organismos están compuestos por una o más células. • La célula es la unidad básica de organización de los organismos. • Toda célula proviene de otra célula preexistente. Unidades de vida compartimentadas; Celda Características • Complejo de moléculas agrupadas por funciones; • Características estructurales comunes: membrana plasmática, citoplasma y material genético (ADN o ARN); • Procesos metabólicos: replicación de ADN, síntesis proteica y producción de energía. • Clasificación: Procariotas y Eucariotas. Jerarquía estructural Componentes bioquímicos Nivel 4: Células y orgánulos Cromosoma ADN Proteína Celulosa Membrana plasmática Pared celular Nucleótidos Aminoácidos Nivel 2: Macromoléculas Nivel 1: Unidades monoméricas • Agua y Agua 4 Moisés @estudiasencillo
  • 4. Bioquímica de las macromoléculas Introducción a la bioquímica • Carbohidratos • Lípidos • Proteínas • Ácidos Nucléicos Componentes moleculares Orgánicos Inorgánicos • Proteínas; • Carbohidratos; • Lípidos; • Ácidos Nucleicos. • Agua; • Sales minerales. • La bioquímica de las células presenta constituyentes inorgánicos y orgánicos; • El agua es el constituyente inorgánico más abundante; • Hay reservas de carbohidratos y lípidos, pero no de proteínas; • Todos los constituyentes bioquímicos son importantes, ya que realizan funciones vitales; • Los ácidos nucleicos coordinan directa o indirectamente todo el metabolismo celular. Composición química de la célula Sustancia Animales Plantas Agua Sales 62% 74% 6% 18% 4% 17% 4% 2,5% 0,5% * valores medios. 11% Minerales Carbohidratos Proteínas Lípidos 5 ¡El secreto de la vida Moisés @estudiasencillo
  • 5. Bioquímica de las macromoléculas Agua Sustancia líquida, incolora, inodora e insípida, esencial para todas las formas de vida. Compuesta por hidrógeno y oxígeno. Resumen Agua Átomo de oxígeno Átomo de hidrógeno Átomo de hidrógeno H O 2 Estructura y propiedades fisicoquímicas • Permea todas las porciones de todas las células; • Importancia en los seres vivos: transporte de nutrientes y reacciones metabólicas; • Todos los aspectos de la estructura celular y sus funciones están adaptados a las propiedades físico-químicas del agua; • Los niveles de agua en el organismo varían según la especie, la edad y la actividad metabólica; • Vías de eliminación: piel, pulmones, riñones e intestino; • Tiene un alto calor específico (estabilidad térmica); • Es un solvente universal; • Tiene una alta tensión superficial; • Forma enlaces de H con otras moléculas "tensión"; Sangre: 81% Piel: 64% Músculos: 75% Cerebro: 75% Corazón: 75% Pulmones: 86% Hígado: 86% Riñones: 86% Articulaciones: 83% Huesos: 22% • Es una de las propiedades físicas más importantes de la bioquímica. • Es el solvente más común en los procesos biológicos y tiene una influencia directa en las interacciones moleculares y en las reacciones químicas que ocurren en las células. • Se regula de forma precisa y tiene un gran impacto en la estructura y función de las biomoléculas. Niveles Proporción de agua Especie % Medusa 98% de agua 70% de agua 10% de agua Semillas Mamíferos • Facilita el transporte de sustancias en el cuerpo Lubrica los ojos y las articulaciones. Agua en el cuerpo de nuestro cuerpo 6 Moisés @estudiasencillo
  • 6. Bioquímica de las macromoléculas Agua Metabolismo Clasificaciones Funciones El hombre comienza a deshidratarse con el paso del tiempo. La cantidad de agua es directamente proporcional a la actividad metabólica de la célula. • Neurona - 80% de agua. • Célula ósea: - 50% de agua. Hidrofóbica: Moléculas apolares. Tienden a no interactuar con el agua. Hidrofílica: Moléculas polares. Tienden a interactuar con el agua. Anfipática: Moléculas con una región apolar que no interactúa con el agua y otra polar que interactúa con el agua. Estructuras formadas por sustancias con regiones apolares y polares. Generalmente, una esfera con la región polar orientada hacia el exterior y la parte apolar orientada hacia el centro. Micelas: • Transporte de sustancias; • Facilita reacciones químicas; • Termorregulación; • Lubricante; • Reacciones de hidrólisis; • Equilibrio osmótico; • Equilibrio ácido-base. 75 a 80% 0 a 2 años 60 años o + 2 a 5 años 5 a 10 años 10 a 15 años 15 a 20 años 20 a 40 años 40 a 60 años 70 a 75% 65 a 70% 63 a 65% 60 a 63% 58 a 60% 50 a 58% > 50% 7 Moisés @estudiasencillo
  • 7. Bioquímica de las macromoléculas Sales minerales Son compuestos químicos que se encuentran libres en el entorno físico o en los seres vivos. Actúan principalmente como reguladores de las actividades celulares, representando aproximadamente el 1% de su composición total. Pueden ser insolubles o solubles en agua. Na+ - Principal ion+ en animales. K+ - Principal ion+ en vegetales. Cl- - Principal ion- en animales y vegetales. Resumen Sales Minerales Como vitaminas, ellas no proporcionan energía, pero cumplen otras funciones: • Forman parte de la estructura ósea y dental (calcio, fósforo, magnesio y flúor). • Regulan el equilibrio del agua dentro y fuera de la célula (electrolitos). • Están involucrados en la excitabilidad nerviosa y la actividad muscular (calcio, magnesio). • Permiten la entrada de sustancias en las células (la glucosa necesita de sodio para ser utilizada como fuente de energía a nivel celular). • Colaboran en procesos metabólicos (el cromo es necesario para el funcionamiento de la insulina, el selenio participa como antioxidante). • Intervienen en el buen funcionamiento del sistema inmunológico (zinc, selenio, cobre). • Cálcio: Leche y productos lácteos, nueces, legumbres y otros alimentos. • Fósforo: Carne, pescado, leche, legumbres y otros alimentos. • Hierro: Carnes, hígado, legumbres, nueces. • Flúor: Pescado de mar, agua potable. • Yodo: Pescado, sal yodada. • Zinc: Carne, pescado, huevos, cereales integrales, legumbres. • Magnesio: Carne, verduras, legumbres, frutas, leche. • Presente en los líquidos intercelulares y en el plasma sanguíneo. • En el esqueleto, en forma de fosfato de calcio, proporciona rigidez a los huesos. Principal anión del líquido extracelular. Es fundamental en los procesos de transferencia de energía en la célula (componente del ATP). Grupos fosfato Adenina Funciones Fuentes alimentarias Funciones de los iones Fosfato (PO ) 3- 4 Revestimiento de los vasos sanguíneos Plaquetas Glóbulos blancos Glóbulos rojos Plasma Ribosa ATP 8 Moisés @estudiasencillo
  • 8. • Principal anión del líquido extracelular. • Es uno de los componentes del jugo gástrico de los animales, en forma de ácido clorhídrico (HCl), siendo importante en el mantenimiento del pH. • Principal catión del líquido extracelular. • Importante en el equilibrio de líquidos del cuerpo. • Está relacionado con la conducción de estímulos nerviosos en las neuronas. • Principal catión del medio intracelular. • Influye en la contracción muscular. • También está relacionado con la conducción de estímulos nerviosos y el equilibrio hídrico de las células. • Es uno de los constituyentes de las moléculas de hemoglobina presentes en los glóbulos rojos, responsables del transporte de gases respiratorios a través de la sangre. • La mayor parte del calcio encontrado en el organismo se encuentra en forma insoluble (sales de calcio) como componente del esqueleto. Hematia Hemoglobina Bíceps contraído Proteínas estructurales contraídas • Participa en los procesos de equilibrio hídrico celular. Solución hipotónica: movimiento de líquido de agua hacia el interior de la célula. Solución hipertónica: movimiento de líquido de agua hacia el exterior de la célula. Solución isotónica: no hay movimiento líquido de agua. Célula animal Roto Solución hipotónica Hipotónico Isotónico Hipertónico Solución hipotónica Solución isotónica Solución isotónica Solución hipertónica Solução hipertônica Encogido Plasmolisado (encogido) Flaccid (normal) Turgid (normal) Normal Célula vegetal Cloruro (Cl) Sodio (Na) Potasio (K) Hierro (Fe) Calcio (Ca) – + + + + + + 9 Bioquímica de las macromoléculas Sales minerales Moisés @estudiasencillo
  • 9. – • Está presente en forma iónica en los músculos, participando en la contracción muscular, así como en los líquidos intercelulares, la linfa y el plasma sanguíneo, donde ayuda en el proceso de coagulación. Protege los dientes contra la caries. Componente de diversas enzimas, como las involucradas en la digestión. Componente de las hormonas tiroideas, que estimulan el metabolismo. La glándula secreta hormonas vitales que regulan los latidos del corazón, el sistema nervioso, los pulmones y el consumo de energía. • Forma insoluble; • Sin carga; • Con función estructural. • Forma soluble y con carga; • Función reguladora. Fluoruro (F)- Zinc (Zn) Yoduro (I) + + - Sales minerales x Iones Sales minerales Iones Anemia ferropénica • Falta de hemoglobina: anemia (pero la anemia causada por falta de hierro no es el único tipo). • Anemias por falta de hierro: anemia ferropénica (forma más frecuente de anemia). Causa principal: falta de hierro en la dieta. Parasitosis: por ejemplo, la ancilostomíase (palidez, debilidad). • Tratamiento: dieta rica en hierro y vitamina C (ayuda en la absorción de hierro); suplementación con sulfato ferroso; uso de ollas de hierro en la preparación de alimentos. 10 Bioquímica de las macromoléculas Sales minerales Moisés @estudiasencillo
  • 10. n > Cuando el grupo C=O (carbonilo) está en los extremos. Bioquímica de las macromoléculas Carbohidratos • Quitina: exoesqueleto de artrópodos. • Celulosa: pared celular de vegetales. Compuestos orgánicos más abundantes en el planeta. Están compuestos por carbono, hidrógeno y oxígeno, aunque algunos carbohidratos pueden contener azufre, fósforo o nitrógeno en su estructura. Resumen Carbohidratos ¿Cuáles son sus funciones? Energía (ATP) • Fuente de energía. • Glucosa: células del sistema nervioso. • Fructosa: espermatozoides. Estructural (C H O) 2 Fórmula general n n Otros nombres: Glúcidos, azúcares, sacáridos, hidratos de carbono. 3 Clasificaciones Monómeros que pueden ser absorbidos; Nombre: nº de C + osa 3 carbonos: triosa 4 carbonos: tetrosa 5 carbonos: pentosa 6 carbonos: hexosa 7 carbonos: heptosa No se pueden hidrolizar; Son compuestos más simples Ej.: glucosa, fructosa y galactosa. Miel Pueden clasificarse en adosas o cetosas según el lugar del doble enlace Carbonilo Aldehído Cetona Cuando el grupo C=O (carbonilo) está en cualquier otra posición, entre los carbonos del esqueleto y no en el extremo. En forma lineal, forman isómeros. D - Glucosa L - Glucosa 1 - Monosacáridos 11 Fórmula general: Moisés @estudiasencillo
  • 11. Sacarose Lactosa Galactose Maltosa Unión de 2 monosacáridos a través de un enlace glucosídico: 2 - Disacáridos Glucosa Fruct o s a 3 - Oligosacáridos Unión de 3 a 10 monosacáridos Ej.: Rafinosa = Glucosa + Fructosa + Galactosa 4 - Polisacáridos Formado por 10 o más moléculas de monosacáridos. Ej.: almidón, glucógeno y celulosa. Maíz Clasificados en: Homopolisacáridos: • sólo 1 monosacárido. Simple Ramificado Heteropolisacárido: • Estructura con monosacáridos diferentes. Simple Ramificado Glucosa Ga l a c t o s a Glucosa Glucosa 12 Bioquímica de las macromoléculas Carbohidratos Moisés @estudiasencillo
  • 12. Almidón Glucógeno • Forma de almacenamiento de glucosa. • Acumulado en el hígado y los músculos. • Compuesto por 60,000 glucosas unidas por enlaces α 1-4 en la cadena principal y α 1-6 en las ramificaciones. Celulosa Quitina Compuesto por: A) Amilosa: 250 - 300 maltosas; Formada por unidades de glucosa unidas por enlaces glucosídicos α-1,4. B) Amilopectina: 1400 glucosas; Formada por unidades de glucosa unidas por enlaces glucosídicos α-1,4 y α-1,6. Molécula compleja formada por varias moléculas de glucosa. Fuentes de almidón: Todos los vegetales presentan almidón; Se encuentra en mayor cantidad en órganos de reserva y granos. • Polisacárido estructural con 15,000 glucosas unidas por enlace β 1-4. • Estructuralmente presente en el exoesqueleto de los artrópodos; • Compuesto de N-acetilglucosamina. • Acción ahorradora de energía: si hay suficientes carbohidratos, no se descomponen las proteínas. • Efecto anticetogénico: evita la descomposición excesiva de los lípidos, que produce la producción de cetonas. • En el corazón, el glucógeno es la fuente principal de energía. • En el sistema nervioso no hay reservas, por lo que es necesario suministrar glucosa todo el tiempo. Funciones especiales de los carbohidratos. Digestión de los carbohidratos Boca: amilasa salival • La saliva contiene una enzima llamada amilasa salival (ptialina), secretada por las glándulas parótidas. Hidroliza solo el 3 al 5% del total, ya que actúa durante un corto período de tiempo. Boca Estómago: inactivación de la enzima Estómago • La amilasa salival se inactiva rápidamente a pH 4,0 o inferior, por lo que la digestión del almidón iniciada en la boca se detiene rápidamente en el medio ácido del estómago. CCK: hormona Secretina: hormona Amilasa pancreática: enzima CCK • Hormona que señaliza al páncreas para la producción de amilasa pancreática. Hormona que envía la información para la liberación de bicarbonato en el intestino a través del conducto pancreático. Secretina Amilasa Pancreática • Hidroliza almidón y glucógeno liberando maltosa y maltriosas. Intestino delgado: disacaridasas Duodeno: amilasa pancreática 13 Bioquímica de las macromoléculas Carbohidratos Moisés @estudiasencillo
  • 13. Glucosa Cuerpo en hiperglucemia: • Activación de las células beta del páncreas; • Secreción de insulina. Cuerpo en hipoglucemia: • Estimula las células alfa del páncreas; • Secreción de glucagón. Lactase: Hidroliza lactosa generando galactosa + glucosa. Maltase: Hidroliza maltosa generando glucosa + glucosa. Isomaltasa: Hidroliza isomaltosa generando dextrinas + glucosa. Sacarasa: Hidroliza sacarosa generando fructosa + glucosa. • Por debajo del mínimo: Hipoglucemia Duodeno Intestino Delgado • La amilasa pancreática es capaz de realizar la digestión completa del almidón, convirtiéndolo en maltosa y dextrina. • Tenemos la acción de las disacaridasas (enzimas que hidrolizan los disacáridos), que se encuentran en el borde de las células intestinales. Enzimas liberadas por el intestino delgado Dejando solamente: • El nivel de glucosa en la sangre debe mantenerse en una concentración mínima. • Por encima del máximo: hiperglucemia La somatostatina, liberada por las células delta, regula la liberación de insulina y glucagón. Glucemia normal: 80 a 110 mg de glucosa / 100 mL de sangre en ayunas de 12 horas. Fructosa, galactosa y glucosa que serán absorbidas en la luz intestinal. • Promueve la captación de glucosa por las células. • Estimula la glucogénesis (almacenamiento de glucosa en forma de glucógeno). • Almacena en forma de aminoácidos y lípidos. • Promueve la degradación del glucógeno, descomposición de proteínas y lípidos. Azúcares Conjugados Açúcares associados a outras moléculas que não são açúcares: • Glicosaminoglicanos: azúcares formados por glucosa asociada a grupos amina, componen la matriz extracelular. • Glicoproteínas: azúcares asociados a proteínas (proteína > azúcar). • Proteoglicanos: azúcares asociados a glicosaminoglicanos (azúcar > proteína). • Glicolípidos: lípidos de membrana unidos a oligosacáridos - función de reconocimiento. • Hormona secretada por el páncreas que controla la concentración de glucosa en la sangre. • La insulina estimula a las células a absorber y utilizar la glucosa como fuente de energía. Sin insulina, las células carecen de energía y la glucosa se acumula en la sangre, causando hiperglucemia. Insulina 14 Bioquímica de las macromoléculas Carbohidratos Moisés @estudiasencillo
  • 14. • La galactosa se acumula dentro de las células. • Las células se vuelven hipertónicas y absorben agua por ósmosis, se inflan y comienzan a dañarse, causando lesiones. - Lesiones neurológicas. - Lesiones hepáticas. • Causa genética. • Diagnóstico: prueba del talón (cribado neonatal) - no se debe consumir leche normal. • Almacenado principalmente en el hígado (uso general) y en los músculos (uso exclusivo del músculo). • Partícula con más de 30.000 glucosas unidas por enlaces α1-4 y enlaces α1-6, siendo más ramificado que el almidón. Reacción inmune a algún componente de la leche: la caseína y el suero de leche son las proteínas de la leche más comunes que causan alergia a la leche. Intolerancia a la lactosa • Enfermedad causada por la ausencia o disminución de la enzima lactasa o β-galactosidasa. • De esta manera, la lactosa de la leche no puede ser descompuesta en glucosa y galactosa. • Como consecuencia, la lactosa se acumula en el intestino, siendo metabolizada por las bacterias intestinales con formación de ácido láctico y gases que provocan aumento del volumen abdominal, malestar y cólicos. • El intestino se vuelve hipertónico en relación con los tejidos vecinos y esto lleva a la ósmosis, lo que provoca diarreas osmóticas. Falta genética de la enzima galactosil transferasa Principal carbohidrato de reserva en animales Galactosemia Alergia a la leche Glucógeno 15 Bioquímica de las macromoléculas Carbohidratos Moisés @estudiasencillo
  • 15. Bioquímica de las macromoléculas Lípidos Solubles en disolventes orgánicos (bencina, éter, acetona, cloroformo) Alcohol + ácido graso Anillos de benceno Largas cadenas de hidrocarburos con un extremo polar y otro apolar. Capa de grasa que mantiene la temperatura corporal constante. Moléculas orgánicas insolubles en agua y solubles en ciertas sustancias orgánicas (alcohol, éter y acetona). Resumen Lípidos ¿Cuáles son sus funciones? Fuente de energía Son la segunda fuente de energía, utilizados cuando no hay carbohidratos disponibles. Aislamiento térmico Son almacenados en los adipocitos (células que componen el tejido adiposo). Células que almacenan grasas. Principal constituinte das membranas plasmáticas e formação de hormônios. Estructural Ayudan en la absorción de vitaminas liposolubles. Absorción de nutrientes Color blanquecino o amarillento. Características Estructura Insoluble en agua Moléculas compuestas por C, H, O. Moléculas compostas por C, H, O, N, P, S. Lípidos simples Lípidos compuestos Tienen un carácter ácido Estructura química Clasificación • Son lípidos complejos con diversas funciones en el organismo. • Ejemplos incluyen hormonas como la testosterona y el estrógeno. • El colesterol es un tipo de esteroide importante en la síntesis de hormonas y en la formación de la membrana celular. • También pueden actuar como pigmentos en algunas especies. Esteroides 16 Moisés @estudiasencillo
  • 16. Grasa Trans Ligantes iguales del mismo lado del plano. • Glicerol + ácidos grasos. • Lípidos más simples. • Saturados: grasa animal. • Insaturados: grasa vegetal. Glicéridos • Glicerol + ácidos grasos. • Lípidos más simples que los gliceridos. • Se encuentran en ceras, polen de flores y en la superficie de hojas y frutas. • Saturados: grasa animal. • Insaturados: grasa vegetal. Céridos • Glicerol + fosfato + 2 ácidos grasos. • Componente importante de la membrana plasmática. • Forma una bicapa lipídica. • Tiene una región polar (cabeza hidrofílica) y una región apolar (cola hidrofóbica). • Contribuye a la permeabilidad selectiva de la membrana. Fosfolípidos Isomería geométrica CIS Los ligantes ocupan planos inversos, están opuestos en diagonal. TRANS Remueve el exceso de colesterol y lo transporta al hígado para ser eliminado. HDL HEROI Disminuye el colesterol bueno (HDL) Aumentar el colesterol malo (LDL) LDL LADRÓN Transporta el colesterol del hígado a las células; su elevación está directamente relacionada con problemas cardiovasculares debido a la acumulación de grasa en las paredes de los vasos. Provocan aterosclerosis en las arterias Disminuir los mecanismos de defensa. 17 Bioquímica de las macromoléculas Lípidos Moisés @estudiasencillo
  • 17. Grasas trans LDL: lipoproteína de baja densidad - transporte de lípidos a los tejidos periféricos. • Colesterol > proteína; • Transporta colesterol del hígado a los tejidos, incluyendo las paredes de los vasos formando ateromas (aumenta el riesgo de enfermedades cardiovasculares). HDL: lipoproteína de alta densidad - remueven el colesterol del plasma y de los tejidos extrahepáticos, transportándolo al hígado. • Proteína > colesterol; • Transporta el colesterol de los tejidos al hígado, donde se almacena o se elimina como bilis en las heces. VLDL: lipoproteína de muy baja densidad. • Sintetizada en el hígado; • Precursora de IDL (intermedia) que es precursora de LDL; • Transporte de triglicéridos y colesterol endógeno a los tejidos extrahepáticos. Deficiencia La deficiencia de ácidos grasos esenciales puede causar: • Dermatitis; • Dificultad para cicatrizar heridas; • Baja resistencia a infecciones; • Alopecia y trombocitopenia (disminución del número de plaquetas). • Fosfoacilglicéridos, glicolípidos (esfingomielina y gangliósido), colesterol y proteínas integrales y periféricas. • Cuanto más ácido graso insaturado, mayor es la fluidez. • Glucocáliz: glicolípido + glicoproteína. • Juega un papel importante en el reconocimiento celular. Glicoproteína Carbohidratos Glicolípidos Colesterol Proteínas enteras Proteína periférica Proteína de canal Proteína de hélice alfa Proteína globular Micelas • Flota en el agua porque su densidad es inferior a la del agua. • La parte apolar que interactúa con las moléculas de grasa está orientada hacia el interior, lo que atrapa la grasa. Membrana Plasmática 18 Bioquímica de las macromoléculas Lípidos Apolar Cabeza hidrófila Cola hidrofóbica Contra-ión Agua Moisés @estudiasencillo
  • 18. Bioquímica de las macromoléculas Proteínas Macromoléculas orgánicas compuestas por un conjunto de aminoácidos unidos entre sí a través de enlaces peptídicos. Resumen Proteínas ¿Cuáles son sus funciones? Participan en la composición de varias estructuras del organismo, proporcionando soporte y promoviendo rigidez. Ej.: colágeno, elastina. Estructural Lleva varios componentes. Ej.: Lipoproteínas (transportan colesterol) y hemoglobina (transporta O2) a través de la sangre. Transporte Defensa y protección: promueven la defensa del organismo contra microorganismos y sustancias extrañas. Ej.: inmunoglobulinas (anticuerpos). Defensa Promueven los movimientos de estructuras celulares, músculos. Ej.: actina y miosina. Contracción Actúan como mensajeras químicas. Ej.: insulina ("regula la glucosa"), adrenalina. Reguladora/hormonal Acelera las reacciones. Ej.: amilasa (hidroliza el almidón). Catalizador ¿Cuál es su importancia? • Son fundamentales para cualquier ser vivo [incluso los virus]. • Toda manifestación genética se da a través de proteínas. • Gran parte de los procesos orgánicos son mediados por proteínas [enzimas]. • Sin proteínas, no existiríamos y ningún otro ser vivo existiría. Son los constituyentes básicos de la vida y son necesarias para los procesos químicos que ocurren en los organismos vivos. En los animales, representan aproximadamente el 80% del peso muscular, alrededor del 70% de la piel y el 90% de la sangre seca. Incluso en las plantas, las proteínas están presentes. Son sintetizadas en los ribosomas. C H H H H O O C Carboxilo Amina Radical N 19 Moisés @estudiasencillo
  • 19. • Terciario - replegándose sobre sí misma • Cuaternario - formado por más de 1 cadena Tienen una estructura globular con una serie de pliegues y superpliegues en su estructura tridimensional. Se encuentran en todos los seres vivos y desempeñan una variedad de funciones biológicas esenciales: • Actuar como enzimas; • Transportar moléculas; • Ser receptores celulares; • Funcionar como anticuerpos; • Actuar como proteínas reguladoras. La estructura tridimensional de las proteínas globulares está relacionada con su secuencia de aminoácidos y cualquier cambio en ella puede afectar su función biológica. Pueden desnaturarse (perder su estructura tridimensional) y renaturarse (recuperar su estructura tridimensional) debido a cambios en la temperatura, la concentración de sales y otros factores. Estructura • Primaria - secuencia lineal • Secundaria - arreglo Enlace peptídico Enlace peptídico Salida H O 2 Grupo amida La unión peptídica es el nombre dado a la interacción entre dos o más moléculas más pequeñas (monómeros) de aminoácidos, formando de esta manera una macromolécula denominada proteína. Desnaturalización Las proteínas forman una estructura tridimensional, la cual puede deshacerse si se producen cambios en el entorno. Decimos que una proteína ha sido desnaturalizada cuando se despliega y pierde su forma original. En el huevo crudo, la proteína está en su estado nativo. Después de freírlo o cocinarlo, la proteína se desnatura. Proteína Globular 20 Bioquímica de las macromoléculas Proteínas Moisés @estudiasencillo
  • 20. Proteína globular encontrada principalmente en las células musculares, especialmente en las células musculares esqueléticas y cardíacas. Su función principal: es almacenar oxígeno, específicamente en el músculo esquelético para su uso durante actividades físicas. La mioglobina tiene una estructura compleja que permite la unión reversible de oxígeno. Está compuesta por una unidad protética globular y un grupo hemo, que es responsable de la unión del oxígeno. Su estructura tridimensional y la unión de oxígeno están reguladas por: • La frecuencia de contracción muscular. • La temperatura. • La presencia de otros elementos en el entorno celular. La mioglobina es importante para el rendimiento muscular y se estudia para comprender y tratar enfermedades musculares. Está compuesta por cuatro cadenas proteicas llamadas cadenas globínicas y cuatro moléculas de hemo que contienen hierro. La hemoglobina es esencial para la respiración celular y el mantenimiento del equilibrio de oxígeno en el cuerpo. Las anormalidades en la estructura de la hemoglobina pueden causar enfermedades hematológicas como la anemia falciforme y la talasemia. Proteína importante que compone la mayor parte de la piel, los tendones, los huesos y los cartílagos. Responsables de: • Brindar soporte y firmeza a la piel. • Ayudar a mantener las articulaciones saludables. Con el tiempo, la producción de colágeno disminuye, lo que puede provocar el envejecimiento de la piel y problemas en las articulaciones. Los suplementos de colágeno se utilizan comúnmente para mejorar la salud de la piel y las articulaciones. También se puede encontrar en alimentos como carne, pescado y huevos. Mioglobina Hemoglobina Proteína presente en los glóbulos rojos (eritrocitos) de la sangre. Su función es transportar el oxígeno desde los pulmones hasta los tejidos del cuerpo, y el gas carbónico desde los tejidos del cuerpo hasta los pulmones. Grupo de proteínas estructurales que desempeñan papeles importantes en el mantenimiento de la forma y la integridad de los tejidos. Incluyen colágeno, elastina y fibrina. Proteínas fibrosas Colagénio 21 Bioquímica de las macromoléculas Proteínas Moisés @estudiasencillo
  • 21. Proteína importante encontrada en la piel, junto con el colágeno. Responsable de proporcionar elasticidad a la piel. Al igual que el colágeno, la producción de elastina disminuye con el tiempo, lo que lleva al envejecimiento de la piel y la aparición de arrugas. Los suplementos de elastina se venden con el objetivo de mejorar la salud de la piel, y alimentos como pescados y mariscos pueden ser fuentes naturales de elastina. Tipo de desnutrición proteico-calórica común en niños de países en desarrollo. Es causada por una dieta deficiente en proteínas. Puede ser fatal si no se trata adecuadamente. Retraso físico y mental Cambio de color (rojo) y textura del cabello Cambio en la pigmentación de la piel Pérdida de masa muscular Abdomen abultado Normal Kwashiorkor Elastina Kwashiorkor 22 Bioquímica de las macromoléculas Proteínas Moisés @estudiasencillo
  • 22. Bioquímica de las macromoléculas Aminoácidos • Unidad básica formadora de proteínas. • Hay 20 tipos de aminoácidos que forman proteínas. • Un aminoácido es una molécula orgánica formada por átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. • Algunos aminoácidos también pueden contener azufre. • Los aminoácidos se dividen en cuatro partes: – El grupo amino (NH2), – El grupo ácido carboxílico (COOH), – Hidrógeno. – Radical (sustituyente característico de cada aminoácido). Todos unidos al carbono alfa. – No esenciales o naturales: son los aminoácidos producidos por el organismo. – Esenciales: son los aminoácidos que no son producidos por el organismo. Se obtienen únicamente a través de la dieta (alimentación). – Semi-esencial: el cuerpo produce en pequeñas cantidades. Clasificación Dipeptídeo - 2 aminoácidos; Tripeptídeo - 3 aminoácidos; Polipéptido - varios aminoácidos. "n.º de enlaces peptídicos = n.º de aminoácidos - 1." Proteínas simples: formadas solo por aminoácidos; Proteínas conjugadas: cuando se hidrolizan, liberan aminoácidos y un radical no peptídico. Este radical se denomina grupo prostético; Proteínas derivadas: no se encuentran en la naturaleza y se obtienen mediante la degradación, a través de la acción de ácidos, bases o enzimas, de proteínas simples o conjugadas. Producción de un aminoácido a partir de otro aminoácido y un cetoácido (derivado del ciclo de Krebs). Proteínas globulares: son aquellas que tienen formas esféricas y están plegadas en múltiples ocasiones; Proteínas fibrosas: presentan una forma de fibra alargada. C H H H H O O C Carboxilo Amina Radical N Transmisión Resumen Aminoácidos 23 Transaminasa Moisés @estudiasencillo
  • 23. Bioquímica de las macromoléculas Aminoácidos Lista de 20 aminoácidos 24 • Hay 20 tipos diferentes de aminoácidos que se pueden encontrar en las proteínas. • Cada aminoácido contiene un grupo amino, un grupo carboxilo, un átomo de hidrógeno y una cadena lateral única, que determina sus propiedades químicas y físicas. • La secuencia de aminoácidos en una proteína está determinada por la secuencia de nucleótidos en el gen que codifica esa proteína. Moisés @estudiasencillo
  • 24. Bioquímica de las macromoléculas Enzimas Sustrato Enzima Productos • Facilitan reacciones químicas biocatalizadoras; • Son esenciales en el organismo de los seres vivos, nuestros procesos biológicos dependen de una gran variedad de enzimas; • También son bastante específicas. Funciones • Son proteínas terciarias o cuaternarias (excepto las ribozimas). • Catalizadores. • Reducen la energía de activación. • Aumentan la velocidad de la reacción. • No se consumen. Modelo de cerradura de llave Sitio activo Enzima + Sustrato Complejo Enzima-sustrato Enzima + Productos La unión entre el sitio activo y el sustrato es extremadamente específica. El sustrato debe tener características que permitan el "ajuste" con la enzima. Esta relación se llama modelo de "llave y cerradura". Componentes: Enzima: proteína catalizadora; Sustrato: objeto que será modificado; Producto. Energía de activación: la cantidad de energía necesaria para activar una reacción química. ▪Las enzimas reducen la energía de activación, lo que se logra más rápidamente (aumentando la velocidad de la reacción). Inhibición Las enzimas necesitan un entorno favorable [pH, temperatura, cantidad de sustrato], considerado óptimo. De lo contrario, se inhiben. Un inhibidor es cualquier factor que pueda reducir o detener (mediante la desnaturalización) la reacción enzimática. La inhibición puede ser: ▪Reversible (presencia de sustancias). ▪Irreversible (calentamiento excesivo). Resumen Enzimas Sitio activo: Una hendidura que contiene cadenas laterales de aminoácidos que se unen al sustrato, promoviendo su catálisis. De esta manera, el sustrato se convierte en producto y la enzima se libera, sin ser consumida durante la reacción. (RESUMIENDO: es donde el producto se une). Energía 25 Sin enzima Con enzima Reactivos: C H 0 + 0 6 12 6 2 Productos: C O + H 0 2 2 Energía total liberada en la reacción Energía de activación de la enzima Energía de activación sin la enzima Tiempo Moisés @estudiasencillo
  • 25. • Son moléculas orgánicas pequeñas que son necesarias para la actividad enzimática. • Generalmente se combinan con las enzimas proteicas formando complejos enzimáticos. • Las coenzimas funcionan como intermediarios químicos, transportando grupos funcionales (como hidrógeno, electrones y grupos de acción) entre las enzimas y los sustratos. Existen muchas coenzimas diferentes, pero algunos ejemplos incluyen: • NAD (nicotinamida adenina dinucleótido) y NADP (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato): estas coenzimas son importantes para la transferencia de electrones en diversas reacciones metabólicas, incluyendo la respiración celular. • Coenzima Q (CoQ): esta coenzima es importante para la transferencia de electrones en cadenas de transporte de electrones, como la cadena de transporte de electrones de la mitocondria. Flavina adenina dinucleótido (FAD): esta coenzima es importante para la transferencia de electrones en reacciones oxidativas, como la conversión de azúcar en energía. Acetil-CoA (coenzima A): esta coenzima es importante para la producción de energía a través del ciclo de Krebs y en la síntesis de compuestos, como los ácidos grasos. Ácido p-aminobenzóico (PABA): esta coenzima es importante para la síntesis de compuestos, como aminoácidos y ácidos nucleicos. Más características de las enzimas: • Actúan mediante interacciones débiles con un corto alcance de acción, requiriendo proximidad, que se logra a través de la complementariedad. Acción reversible: realiza la reacción directa e inversa: el sentido de la reacción está determinado por las condiciones de equilibrio. Inhibición de las enzimas: un inhibidor puede interferir en la acción de la enzima, lo que hace que la velocidad de la reacción sea más lenta. Este inhibidor puede actuar de dos formas: de forma reversible y de forma irreversible. Inhibidor reversible: es aquel que se une a la enzima y puede ser desligado posteriormente. Además, puede actuar mediante inhibición competitiva o inhibición no competitiva. Inhibidor irreversible: es aquel que cambia la conformación de la enzima de manera irreversible. Coenzimas 26 Bioquímica de las macromoléculas Enzimas Moisés @estudiasencillo
  • 26. Bioquímica de las macromoléculas Vitaminas • Las vitaminas son compuestos orgánicos no sintetizados por el organismo y se incorporan a través de la alimentación. • Son esenciales para el funcionamiento de importantes procesos bioquímicos del organismo, especialmente como catalizadores de reacciones químicas. Resumen Vitaminas Propiedades La falta de vitaminas en el organismo se conoce como avitaminosis o hipovitaminosis, y puede causar graves problemas de salud. • Esencialidad: se requieren en cantidades mínimas para el funcionamiento normal de las células, tejidos y órganos. • Actúan como cofactores en reacciones enzimáticas. • Solubilidad en agua o en grasa. • Estabilidad variable, algunas pueden ser almacenadas y otras deben obtenerse regularmente. • Posible toxicidad en dosis elevadas. • Interacciones con otras vitaminas y minerales. Clasificación Las vitaminas se clasifican según su solubilidad en agua o en grasa. Las principales clasificaciones son: • Vitaminas hidrosolubles: son solubles en agua e incluyen la vitamina C y el complejo B (B1, B2, B3, B5, B6, B7, B8, B9 y B12). Estas vitaminas son fácilmente excretadas por el cuerpo y, por lo tanto, deben obtenerse regularmente a través de la dieta. • Vitaminas liposolubles: son solubles en grasa e incluyen la vitamina A, vitamina D, vitamina E y vitamina K. Estas vitaminas se almacenan en el cuerpo y, por lo tanto, pueden acumularse y causar problemas si se consumen en exceso. Algunas vitaminas también se clasifican como factores de crecimiento o hormonas, como la vitamina D, que es tanto una vitamina como una hormona y se produce en la piel cuando se expone al sol, y la vitamina K, que es necesaria para la coagulación sanguínea. Es importante mencionar que esta clasificación es general y algunas vitaminas pueden tener características que las hacen encajar en ambas categorías. Vitaminas hidrosolubles Complejo B: • Mismas fuentes: cereales integrales, levaduras y vísceras de carne. • Misma acción: coenzimas de enzimas de la respiración celular: producción de energía. • Mismos síntomas en la hipovitaminosis. 27 Moisés @estudiasencillo
  • 27. • Es importante para el sistema nervioso y el metabolismo energético. • Se encuentra en cereales integrales, carne de cerdo, nueces, semillas y frijoles. • La falta de vitamina B1 puede causar anemia, neuropatía y problemas cardíacos. Tiamina (B1) • Es importante para la piel, el cabello y los ojos. • Se encuentra en la leche, el queso, los huevos, las verduras de hojas verdes y los cereales integrales. • La falta de vitamina B2 puede causar problemas en la piel, los ojos y la boca. Riboflavina (B2) • Es importante para el sistema nervioso, la digestión y la piel. • Se encuentra en carnes, pescados, nueces, granos y legumbres. • La falta de vitamina B3 puede causar dermatitis, diarrea y dificultad para concentrarse. Niacina (B3) • Es importante para el metabolismo de carbohidratos, proteínas y grasas. • Se encuentra en carnes, leche, huevos, granos y legumbres. • La falta de vitamina B5 puede causar fatiga, dolor en las piernas, hormigueo, calambres musculares, piel seca, caída del cabello y dificultad para concentrarse. Ácido Pantoténico (B5) • Es importante para el metabolismo de aminoácidos, la síntesis de neurotransmisores y la producción de hemoglobina. • Se encuentra en alimentos como carnes, cereales integrales, leguminosas, nueces y semillas. • La falta de vitamina B6 puede causar anemia, problemas neurológicos y dermatitis. Piridoxina (B6) • Es importante para el sistema nervioso y la salud del cerebro. Actúa como cofactor de enzimas relacionadas con el metabolismo. • Se encuentra en frutas, vegetales, leche y carnes. • La falta de vitamina B8 puede causar problemas de salud mental y de piel. Inositol (B8) • Es importante para la formación de glóbulos rojos y para la división celular. Actúa como cofactor de enzimas relacionadas con el ADN. • Se encuentra en vegetales de hojas verdes, frutas, nueces y granos integrales. • La falta de vitamina B9 puede causar anemia y problemas de desarrollo en el feto durante el embarazo. Ácido fólico (B9) 28 Biotina (B7) • Es importante para el metabolismo de carbohidratos, proteínas y grasas. Actúa como cofactor de enzimas relacionadas con el metabolismo. • Se encuentra en huevos, leche, frutas, vegetales, nueces y semillas. • La falta de vitamina B7 puede causar problemas en la piel, cabello y uñas. Bioquímica de las macromoléculas Vitaminas Moisés @estudiasencillo
  • 28. • Es importante para la visión, el crecimiento y la diferenciación celular. • Se encuentra en alimentos de origen animal, como leche, huevos, hígado y pescado, y también en vegetales de hojas verdes oscuro y zanahorias. • La falta de vitamina A puede causar problemas de visión y crecimiento. Retinol (A) • Es importante para el crecimiento y desarrollo de los huesos. • Se produce en el cuerpo cuando se expone a la luz solar y también se encuentra en alimentos como pescados, huevos y leche fortificada. • La falta de vitamina D puede causar raquitismo y osteoporosis. Colecalciferol, Ergocalciferol (D) • Es importante para la salud de la piel y los ojos. También es un poderoso antioxidante que ayuda a proteger las células del cuerpo contra el daño causado por los radicales libres. • Se encuentra en aceites vegetales, nueces, semillas y vegetales de hojas verdes. • La falta de vitamina E puede causar problemas en la piel y los ojos, además de aumentar el riesgo de enfermedades cardíacas. Tocoferol (E) • Es importante para la coagulación de la sangre y la salud de los huesos. • Se encuentra en vegetales de hojas verdes, como col rizada, espinaca y brócoli, y también es producida por las bacterias intestinales. • La falta de vitamina K puede causar problemas de coagulación y fragilidad ósea. Fitoloquinona, Menaquinona (K) • Es importante para el sistema inmunológico y la salud de la piel y los vasos sanguíneos. • Se encuentra principalmente en frutas cítricas, vegetales verdes y otras frutas y vegetales. • La falta de vitamina C puede causar escorbuto y aumentar el riesgo de infecciones. Ácido Ascórbico (C) 29 • Es importante para el funcionamiento normal del sistema nervioso y la producción de glóbulos rojos. • Se encuentra principalmente en alimentos de origen animal, como carne, leche, huevos y otros productos lácteos. • La falta de vitamina B12 puede causar anemia, problemas neurológicos y dificultades cognitivas. Cobalamina (B12) Bioquímica de las macromoléculas Vitaminas Moisés @estudiasencillo
  • 29. Vitamina (P) • Nombre genérico dado a una clase de compuestos flavonoides. Pueden tener efectos beneficiosos para la salud, incluyendo la reducción del riesgo de enfermedades cardíacas y cáncer. • Se encuentra en frutas, vegetales y tés. • No es una vitamina esencial, es decir, no es necesaria para el funcionamiento normal del cuerpo y su ausencia no causa enfermedades. Truco de las Vitaminas @estudiasencillo Vitaminas liposolubles Sabiendo cuáles son las vitaminas liposolubles, consecuentemente sabrás cuáles son las hidrosolubles. ¿Qué son las vitaminas liposolubles? Vitamina K Vitamina E Vitamina D Vitamina A Kilos de Energía durante el Día Alegran nuestra vida 30 Bioquímica de las macromoléculas Vitaminas Moisés @estudiasencillo
  • 30. Bioquímica de las macromoléculas Ácidos Nucleicos Los ácidos nucleicos son moléculas que contienen la información genética de los seres vivos. Están compuestos por una cadena larga de nucleótidos, que son unidades básicas compuestas por un azúcar, una base nitrogenada y un grupo fosfato. Los dos tipos principales de ácidos nucleicos son el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico). • Sus nucleótidos pueden contener citosina, guanina, timina y adenina. Base purina: guanina (G) y adenina (A). Base pirimidina: citosina (C) y timina (T). Ley de Chargaff: el número de purinas = el número de pirimidinas. • Azúcar: desoxirribosa. • Función: El ADN contiene las instrucciones para sintetizar las proteínas y es responsable de la transmisión de la información genética de una generación a otra. • Sus nucleótidos pueden contener citosina, guanina, uracilo y adenina. Base purina: guanina (G) y adenina (A). Base pirimidina: citosina (C) y uracilo (U). Ley de Chargaff: el número de purinas = el número de pirimidinas. Resumen Ácidos Nucléicos ADN En este caso, la timina se sustituye por uracilo. Formado por 2 cadenas de nucleótidos Fosfato Pentose Base nitrogenada A = T C = G = Desoxirribosa Ribosa ARN Suele constar de 1 cadena de nucleótidos A = T C = U = Fosfato Desoxirribosa Base nitrogenada Fosfato Ribosa Base nitrogenada 31 Moisés @estudiasencillo
  • 31. • Azúcar: ribosa. • Función: El ARN es una molécula que se produce a partir del ADN y es responsable de transportar la información genética a los ribosomas, donde se utiliza para sintetizar proteínas. Se encuentra en el citoplasma de las células. Existen diferentes tipos de ARN, cada uno con una función específica. Esta teoría es importante porque explica cómo se transmite, almacena y expresa la información genética en los seres vivos, y también permite comprender cómo se genera la variabilidad genética y cómo se producen las proteínas. Replicación Transcripción ADN ARN Proteína • Teoría básica que describe la relación entre los tres componentes principales de la biología molecular: ADN, ARN y proteínas. • Según esta teoría, la información genética contenida en el ADN es transcrita para formar ARN, y luego esta información se utiliza para sintetizar proteínas. El dogma central se divide en dos partes principales: la transcripción y la traducción. • La transcripción es el proceso por el cual la información contenida en el ADN es copiada al ARN. Esto es llevado a cabo por una enzima llamada ARN polimerasa, que lee la secuencia de nucleótidos del ADN y produce una cadena complementaria de ARN. • La traducción es el proceso por el cual la información codificada en el ARN se utiliza para sintetizar proteínas. Esto es llevado a cabo por los ribosomas, organelos celulares que leen la secuencia de nucleótidos del ARN y producen una cadena de aminoácidos, que es la estructura básica de las proteínas. Dogma Central de la Biología Molecular Transcripción inversa Traducción Determinación de las características morfológicas y fisiológicas Control de las reacciones químicas 32 Bioquímica de las macromoléculas Ácidos Nucleicos Moisés @estudiasencillo
  • 32. Bioquímica de las macromoléculas Respiración celular • Esta etapa ocurre en las mitocondrias y se divide en tres fases: ciclo de Krebs, cadena de transporte de electrones y fosforilación oxidativa. • La respiración aeróbica es más eficiente que la fermentación, ya que genera más energía y produce menos residuos tóxicos. • Es la segunda etapa del proceso de la respiración celular, donde la célula obtiene energía a partir de compuestos orgánicos, como la glucosa, en presencia de oxígeno. • Durante esta etapa, los compuestos orgánicos se descomponen en partículas más pequeñas, liberando energía que es utilizada por la célula. • Respiración anaeróbica: es un proceso metabólico que ocurre en las células sin la presencia de oxígeno. • Se divide en dos categorías: la fermentación láctica y la fermentación alcohólica. • En la respiración láctica, el azúcar se convierte en energía sin utilizar oxígeno, produciendo lactato como subproducto. • En la respiración alcohólica, el azúcar se convierte en energía sin utilizar oxígeno, produciendo etanol como subproducto. • Ambos los tipos de respiración anaeróbica son menos eficientes que la respiración aeróbica en la producción de energía, pero son importantes en situaciones donde el oxígeno es limitado. • Respiración celular: proceso metabólico mediante el cual las células obtienen energía a partir de compuestos orgánicos, como azúcares, grasas y aminoácidos. • Se divide en dos etapas: la fermentación y la respiración aeróbica. • La fermentación ocurre sin oxígeno y genera pequeñas cantidades de energía. • La respiración aeróbica ocurre en presencia de oxígeno y genera grandes cantidades de energía. El producto final de la respiración celular es dióxido de carbono y agua. Resumen Respiración Celular Respiración aeróbica Es importante para la supervivencia de la célula y para el funcionamiento del organismo en su conjunto. Respiración anaerobia 33 Glucosa Glucólisis Ácido láctico c a d e n a r e s p i r a t o r i a Moisés @estudiasencillo
  • 33. ¡Atención! Las etapas de la fermentación se abordarán en el próximo tema del resumen. Continúa leyendo para obtener más información. Existen tres tipos de organismos vivos en cuanto a la respiración: aerobios, anaerobios facultativos y anaerobios obligados. • Los aerobios son aquellos que realizan la respiración celular aeróbica, es decir, utilizan oxígeno para obtener energía. Son capaces de sobrevivir y reproducirse solo en ambientes donde hay oxígeno disponible. Ejemplos incluyen animales y plantas. • Los anaerobios facultativos son aquellos que pueden realizar tanto la respiración celular aeróbica como la anaeróbica, dependiendo de las condiciones del entorno. Son capaces de sobrevivir tanto en ambientes con oxígeno como en ambientes sin oxígeno. Ejemplos incluyen ciertos tipos de bacterias y hongos. La respiración celular es importante porque proporciona la energía necesaria para que las células realicen sus funciones vitales, como la síntesis de proteínas, la contracción muscular y la división celular. e Tipos de seres vivos en relación con la respiración • Los anaerobios obligados son aquellos que solo pueden llevar a cabo la respiración celular anaeróbica, es decir, sin oxígeno. No pueden sobrevivir en ambientes con oxígeno y solo se encuentran en lugares sin oxígeno, como en el interior de alcantarillas o en el suelo. Ejemplos incluyen ciertos tipos de bacterias y hongos. Com oxigênio Sem oxigênio Importancia La respiración celular puede ser afectada por factores externos, como la disponibilidad de oxígeno y nutrientes, la temperatura y la presencia de sustancias tóxicas. Influencia de factores externos 34 Bioquímica de las macromoléculas Respiración celular Moisés @estudiasencillo
  • 34. Bioquímica de las macromoléculas Fermentación • La fermentación es un proceso de obtención de energía que ocurre sin la presencia de oxígeno gaseoso, por lo tanto, es una vía de producción de energía anaeróbica. En este proceso, la molécula orgánica actúa como aceptor final de electrones. • Esta vía es ampliamente utilizada por hongos, bacterias y células musculares esqueléticas en nuestro cuerpo que están experimentando contracciones intensas. • La fermentación ocurre en el citosol y comienza con la glucólisis, donde la glucosa se descompone en dos moléculas de piruvato. • Importante: la descomposición de la glucosa es parcial, lo que resulta en la producción de productos de desecho de mayor tamaño molecular en comparación con la respiración aeróbica, y el rendimiento de ATP es bajo. -> Glucólisis: Resumen Fermentación • Proceso en el cual las levaduras y algunas bacterias fermentan azúcares produciendo alcohol etílico y dióxido de carbono. • Esto es común en los hongos, conocidos como levaduras de cerveza. • Ellos producen alcohol durante la fermentación de la caña de azúcar y de otros vegetales. Este proceso se utiliza en la fabricación de bebidas alcohólicas (vino, cerveza, aguardiente, etc.). Alcohólica 2 ADP + 2P 2 NAD 2 NADH 2 ATP Glucosa (6C) 2 Ácido pirúvico (3c) Glucosa Etanol Etanol Ácido pirúvico Ácido pirúvico C H O 2 NAD 2 ADP + 2P 2 ATP 2 NADH2 H 6 12 6 C H OH CO 2 5 C H OH 2 5 2 CO2 -> Evolución: C H O 2C H OH 6 12 6 2 2 5 + + 2CO 2ATP C H O 3 4 3 C H O 3 4 3 35 Moisés @estudiasencillo
  • 35. • Este proceso también se utiliza en la panificación, ya que el crecimiento de la masa de pan se produce debido a la formación de CO2, que hace que la masa se hinche. Además, el calor durante la cocción mata a los hongos y evapora el alcohol." • Los lactobacilos (bacterias presentes en la leche) realizan la fermentación láctica, en la cual el producto final es el ácido láctico. Para esto, utilizan como punto de partida la lactosa, el azúcar de la leche, que es descompuesto mediante una enzima fuera de las células bacterianas, en glucosa y galactosa. Luego, los monosacáridos entran en la célula, donde ocurre la fermentación." Lática Ácido Láctico 2 NADH2 2 NAD 2 NAD Ácido pirúvico Ácido Láctico Ácido pirúvico Glucosa 2 NADH2 2 NADH2 2 NAD Fermentación láctica 36 Bioquímica de las macromoléculas Fermentación Moisés @estudiasencillo
  • 36. • Las acetobacterias realizan la fermentación acética, en la cual el producto final es el ácido acético. Ellas provocan la acidificación del vino y los jugos de frutas, siendo responsables de la producción de vinagres. -> Ecuación: Acético C H O 2C H O 6 12 6 2 2 2 4 + + 2CO 2ATP 37 Moisés @estudiasencillo Bioquímica de las macromoléculas Fermentación
  • 37. Bioquímica de las macromoléculas Glucólisis A glicólise es el proceso de liberación de energía a partir de la descomposición de la glucosa que ocurre en las células y es uno de los primeros pasos de la respiración celular. • En esta reacción, la glucosa se convierte en dos moléculas de piruvato, liberando energía en forma de ATP. • La glucólisis es una vía anaeróbica, es decir, no depende del oxígeno. • Ocurre en el citosol o hialoplasma. • Se consumen inicialmente 2 ATP para activar la glucólisis. • Se producen 4 ATP: saldo = 2 ATP. • Es la forma más primitiva de producir energía. La glicólisis tiene como objetivo principal la producción de ATP (adenosín trifosfato), la principal molécula de energía utilizada por las células. Además, la glicólisis también proporciona intermediarios que serán utilizados en otros procesos celulares, como la gluconeogénesis y la fermentación. Resumen Glucólisis • Proceso en el que las levaduras y algunas bacterias fermentan azúcares, produciendo alcohol etílico y dióxido de carbono. La glucólisis es un proceso metabólico que ocurre en las células y tiene como objetivo obtener energía a partir de la descomposición del azúcar (glucosa). El proceso consta de 10 etapas, que son las siguientes: 1. La glucosa se fosforila mediante ATP para formar glucosa-6-fosfato. 2. El glucosa-6-fosfato se isomeriza para formar fructosa-6-fosfato. 3. La fructosa-6-fosfato se fosforila mediante ATP para formar fructosa-1,6- bifosfato. 4. El fructosa-1,6-bifosfato se hidroliza para formar dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato. 5. El gliceraldehído-3-fosfato se oxida para formar ácido pirúvico. 6. El ácido pirúvico se convierte en acetil-CoA. Finalidad de la glucólisis Etapas de la glucólisis Los productos finales de la glucólisis son dos moléculas de ácido pirúvico (una por cada molécula de glucosa), que pueden utilizarse para generar energía a través de procesos como el ciclo de Krebs o la fermentación, dependiendo de si hay o no presencia de oxígeno. 38 Glucosa Ácido pirúvico Moisés @estudiasencillo
  • 38. 7. El acetil-CoA se convierte en cetoacil- CoA. 8. El cetoacil-CoA se transforma en acetato. 9. El acetato se convierte en acetil-CoA. 10. El acetil-CoA se utiliza en el ciclo de Krebs para producir ATP y CO2. • La glucólisis produce un saldo neto de 2 ATP, 2 NADH y 2 piruvato (o ácido pirúvico). • El NADH y el ATP se utilizan como fuentes de energía para otras reacciones celulares, mientras que el piruvato se utiliza en otros procesos, como la respiración celular o la fermentación, dependiendo de las condiciones de la célula. • En condiciones aeróbicas, el piruvato se convierte en acetil-CoA y entra en la cadena de transporte de electrones de la respiración celular, donde se convierte en ATP adicional. Equilibrio de la glucólisis • La glucólisis es una vía metabólica importante para las células, ya que proporciona energía para las funciones celulares. • Convierte la glucosa en piruvato, liberando energía en forma de ATP. • Además, la glucólisis también es importante como punto de partida para otros procesos metabólicos, como la gluconeogénesis (formación de glucosa a partir de otros compuestos) y la fermentación. • En condiciones anaeróbicas, la glucólisis es la única fuente de energía para las células, lo que la hace fundamental para la supervivencia celular. Importancia de la glucólisis ¡Atención! Para obtener más detalles sobre los procesos mencionados, consulta el material adicional disponible sobre la glucólisis. 39 Bioquímica de las macromoléculas Glucólisis Moisés @estudiasencillo
  • 39. Bioquímica de las macromoléculas Ciclo de Krebs Resumen Ciclo de Krebs Carbohidratos (Papel) Grasa (Carbón) Proteína (Madera) Acetil-CoA (Ceniza) CICLO DE KREBS ATP ¡Somos "organismos aeróbicos"! El proceso aeróbico ocurre dentro de las mitocondrias, en parte debido al famoso Ciclo de Krebs, el "monstruo de siete cabezas" para los estudiantes debido a la dificultad de entender su relación con el metabolismo. Imagina que el Ciclo de Krebs (CK) es el motor del automóvil. Si enciendes el motor del automóvil, genera energía para que puedas conducir. De la misma manera, el CK es el "motor" dentro de una célula muscular: si se activa, induce la producción de. Introducción - Comprender de una vez por todas Analogía ATP, la molécula de energía que las células musculares necesitan para contraerse. Ahora supongamos que, en lugar de gasolina, el motor de ese automóvil funcionara con las cenizas de una hoguera que hiciste con papel (carbohidratos), carbón (grasas) y madera (proteínas). Al final, tienes muchas cenizas, tienes "combustible" para que el motor funcione durante mucho tiempo. Ya ni siquiera importa lo que era papel, carbón y madera... lo que importa es que tienes cenizas. 40 Moisés @estudiasencillo
  • 40. H C C S CoA O 3 • El "combustible" del Ciclo de Krebs es una molécula llamada Acetil-CoA. Es esta molécula la que activa y mantiene en funcionamiento el Ciclo de Krebs. Sin el Acetil-CoA, el ciclo no puede llevarse a cabo y, como resultado, la producción de ATP se ve comprometida. • El Acetil-CoA no es más que "las cenizas" de la descomposición de los 3 macronutrientes que consumes: carbohidratos, grasas y proteínas. • Para el Ciclo, no importa de dónde provenga el Acetil-CoA (ya sea de carbohidratos, grasas o proteínas), lo importante es que necesita esas "cenizas" para activarse e inducir la producción de ATP de manera mitocondrial. El Acetil-CoA y el oxaloacetato se combinan para formar citrato, con la acción de la enzima citrato sintasa. El carbono del acetil se une al grupo carbonilo (C-2) del oxaloacetato. 1ª Reacción • El Ciclo de Krebs o Ciclo del Ácido Cítrico ocurre en la matriz mitocondrial y es la segunda fase de la respiración celular. • Su principal función es promover la degradación de los productos finales del metabolismo de carbohidratos, lípidos y proteínas. Acetil CoA Proceso • Estas sustancias se convierten en Acetil- CoA para ingresar al ciclo. En total, hay 8 reacciones con un saldo final de 6 NADH, 6 CO2, 2 FADH2 y 2 GTP (ATP). El isocitrato se forma a partir de la acción de la enzima aconitasa, que cataliza la transformación del citrato en isocitrato mediante la formación de un "intermediario" (cis-aconitato). Este intermediario permite el cambio de posición de H2O, retirándola del citrato y reubicándola en el isocitrato. 2ª Reacción 41 Bioquímica de las macromoléculas Ciclo de Krebs Citrato sintasa Moisés @estudiasencillo
  • 41. Oxidación del succinato a fumarato + formación de FADH2, con la acción de la enzima succinato deshidrogenasa. El isocitrato se convierte en a- cetoglutarato mediante la acción de la enzima isocitrato deshidrogenasa. El isocitrato experimenta una descarboxilación y una deshidrogenación, liberando un CO2 y generando un NADH, respectivamente. 3ª Reacción El a-cetoglutarato se transforma en succinil-CoA mediante la acción de la enzima a-cetoglutarato deshidrogenasa. El a-cetoglutarato experimenta una descarboxilación y una deshidrogenación, liberando un CO2 y generando un NADH, respectivamente. El producto de esta reacción es el succinil-CoA. 4ª Reacción Conversión de a-succinil-CoA a succinato, con la acción de la enzima succinil-CoA sintetasa. La CoA es removida y esta salida libera energía para la unión de GDP + Pi formando GTP (ATP)." El fumarato se hidrata con una molécula de H2O formando malato, mediante la acción de la enzima fumarato hidratasa. 42 Bioquímica de las macromoléculas Ciclo de Krebs Isocitrato deshidrogenasa Complejo de 5ª Reacción deshidrogenasa deshidrogenasa 6ª Reacción Carbanión de estado de transición 7ª Reacción Moisés @estudiasencillo
  • 42. El malato sufre una deshidrogenación, generando NADH y regenerando el oxaloacetato mediante la acción de la enzima malato deshidrogenasa. 43 Bioquímica de las macromoléculas Ciclo de Krebs deshidrogenasa 8ª Reacción Moisés @estudiasencillo
  • 43. Bioquímica de las macromoléculas Cadena respiratoria • La cadena respiratoria, también conocida como complejo de transporte de electrones, es una serie de reacciones enzimáticas que ocurren en las mitocondrias de las células y son responsables de liberar energía a partir de la oxidación de los ácidos grasos y del azúcar. • Esta liberación de energía es utilizada por las células para llevar a cabo sus funciones vitales y es fundamental para el funcionamiento del organismo. • La cadena respiratoria está compuesta por varias etapas, que incluyen la oxidación de los ácidos grasos y del azúcar, transferencia de electrones y transferencia de protones, y está regulada por una serie de proteínas y enzimas. • Además de proporcionar energía a las células, la cadena respiratoria también desempeña un papel crucial en el equilibrio del ambiente celular y en la homeostasis del organismo en su conjunto. Resumen Cadena Respiratoria Participación de los electrones La mayor parte de la energía liberada a partir de la glucólisis y el ciclo de Krebs no se encuentra en forma de ATP, sino en forma de electrones, en forma de NADH2 y FADH2. • La transferencia de electrones a través de la cadena respiratoria es una de las partes más importantes del proceso. • Los electrones son transferidos a través de una serie de proteínas llamadas citocromos, que contienen hierro en su composición y están organizadas según su electronegatividad creciente. • A lo largo de la cadena respiratoria, la transferencia de electrones libera energía que las células utilizan para llevar a cabo diversas actividades. La cadena respiratoria consta de tres etapas principales: • La entrada de electrones al sistema se realiza a través de los NADH y FADH2, generados durante la glucólisis y el ciclo de Krebs. Al final del ciclo de Krebs, toda la glucosa se descompone en 6 átomos de dióxido de carbono (CO2), sin embargo, solo se producen 4 moléculas de trifosfato de adenosina (ATP) durante este proceso. Etapas de la cadena respiratoria 44 Moisés @estudiasencillo
  • 44. • La transferencia de electrones a través de los citocromos, que contienen hierro en su composición, liberando energía durante la transferencia. • La oxidación final de los electrones en el sistema para la formación de agua, liberando aún más energía que se almacena en forma de ATP. • La glicólisis produce un total de 2 ATP, 4 NADH + H+ y 2 piruvato. • En el ciclo de Krebs, cada molécula de acetil-CoA generada en la glicólisis produce 1 mol de ATP, 6 moles de NADH + H+ y 2 moles de FADH2. • La cadena respiratoria, que ocurre en la matriz mitocondrial, resulta en un total neto de 34 ATP. Es responsable de utilizar los electrones liberados por el NADH + H+ y el FADH2 generados en la glicólisis y el ciclo de Krebs. • La cadena respiratoria es considerada una de las etapas más importantes del metabolismo celular, ya que permite la producción de ATP, la principal fuente de energía de las células. • Durante la cadena respiratoria, los electrones del NADH y FADH2 son transferidos a través de una serie de proteínas (citocromos), liberando energía en forma de ATP. • Además, la cadena respiratoria es fundamental para la oxidación completa de los nutrientes, permitiendo la generación de más ATP y evitando la formación de compuestos tóxicos. • En resumen, la cadena respiratoria es importante para la supervivencia de las células, ya que proporciona la energía necesaria para realizar sus funciones. Equilibrio de la cadena respiratoria Importancia para las células 45 Bioquímica de las macromoléculas Cadena respiratoria Moisés @estudiasencillo
  • 45. Bioquímica de las macromoléculas Metabolismo de la glucosa La digestión de los hidratos de carbono comienza en la boca por la acción de la enzima salival. Conjunto de reacciones químicas que ocurren en las células y les permiten mantenerse vivas, crecer y dividirse. • Glicosa - degradada o almacenada por diferentes vías celulares. • La molécula de glucosa se descompone en dos moléculas de piruvato y libera energía (2 ATP). α-amilase Resumen Glucosa @estudiasencillo Alta Baja Glucosa en sangre La insulina ayuda al cuerpo a absorber la glucosa y utilizarla como energía en otros lugares. Es estimulada por la hormona insulina e inhibida por la hormona glucagón. Glucosa en sangre El páncreas libera insulina Alimentado @estudiasencillo @estudiasencillo Aumenta Bajo Glucosa en sangre Glucosa en sangre El páncreas libera glucagón El hígado descompone el glucógeno (glucosa almacenada). Ayuno Metabolismo de la Glucosa Polisacárido compuesto por monómeros de glucosa unidos por enlaces 1-4 (y en las ramificaciones 1-6). Glucógeno Enzimas reguladoras Glucogenólisis 46 Moisés @estudiasencillo
  • 46. Glucógeno almacenado en el hígado Hígado Glucosa • El glucógeno hepático es un tipo de carbohidrato almacenado en el hígado y tiene las siguientes características principales: • Es un polisacárido compuesto por muchas unidades de glucosa unidas entre sí. • Se utiliza como fuente de energía rápida para el hígado y se libera en el torrente sanguíneo cuando es necesario. • Se forma a partir de glucosa y se descompone en glucosa para proporcionar energía cuando hay necesidad. • Se almacena en pequeñas cantidades en el hígado en comparación con el músculo, que puede almacenar grandes cantidades de glucógeno. • O glicogênio hepático é importante para manter os níveis de glicose no sangue e regular a homeostase glicêmica. • Después de ser absorbida, la mayor parte de la glucosa se convierte en glucosa-6P. • A continuación, se lleva a cabo una secuencia de reacciones para la formación del glucógeno. • Degrade del glucógeno para liberar glucosa; Ocurre por acción de 3 enzimas: • Glucógeno fosforilasa; • 1,6 glucosidasa (desramificación); • Fosfoglicomutasa. Glicogénesis: Síntesis de glucógeno. Glicogenólisis: Degradación del glucógeno. Glucogénesis: Síntesis de carbohidratos a partir de moléculas que no son glúcidos (por ejemplo, grasas o proteínas). Glucogenólisis Glucogenólisis Glucogenólisis Estimulada por la hormona glucagón e inhibida por la hormona insulina. Además, la contracción muscular también puede estimular la glucogenólisis en el tejido muscular. Para evitar más confusiones glicogénesis Cuando una palabra termina en "nesis" se considera como síntesis. glicogenólisis ---------------------- Cuando una palabra termina en "lisis" se considera como romper. Glucógeno hepático 47 Bioquímica de las macromoléculas Metabolismo de la glucosa Moisés @estudiasencillo
  • 47. El glucógeno muscular es una forma de glucosa almacenada en las células musculares, que sirve como fuente de energía para el músculo cuando es necesario. Se forma a partir de la glucosa circulante en la sangre y puede ser rápidamente descompuesto y convertido en glucosa para satisfacer las necesidades energéticas del músculo durante la actividad física intensa. Las principales características del glucógeno muscular incluyen: • Almacenamiento: El glucógeno muscular se utiliza como una fuente de energía rápida para el músculo durante el ejercicio. • Reservas: Las reservas de glucógeno muscular son mayores que las hepáticas. • Movilidad: El glucógeno muscular se degrada y se pone a disposición de la respiración celular de manera más rápida que el glucógeno hepático. Mayor • Función fisiológica: El glucógeno muscular es importante para el rendimiento físico, ayudando a mantener la energía para actividades intensas. • Regulación: La disponibilidad de glucógeno muscular está regulada por diferentes hormonas, incluyendo la insulina y el cortisol, que controlan el almacenamiento y la degradación del glucógeno." Glucógeno muscular 48 Bioquímica de las macromoléculas Metabolismo de la glucosa Moisés @estudiasencillo
  • 48. Bioquímica de las macromoléculas Metabolismo lipídico El metabolismo de los lípidos es el conjunto de reacciones químicas que transforman los lípidos presentes en la alimentación y en las reservas de grasa corporal en energía. • La síntesis de lípidos implica la condensación de glicerol con ácidos grasos para formar glicerolípidos, que son los principales componentes de los lípidos. • La degradación de los lípidos incluye la hidrólisis de los glicerolípidos en glicerol y ácidos grasos, que pueden ser utilizados como fuente de energía por el cuerpo. • La síntesis y degradación de lípidos están reguladas por varios factores, incluyendo las necesidades de energía del cuerpo, la disponibilidad de precursores y la presencia de hormonas que controlan el metabolismo de los lípidos. Resumen Metabolismo de los lípidos Síntesis y degradación Los ácidos grasos se obtienen de fuentes alimenticias como las grasas animales y vegetales. También pueden ser sintetizados por el cuerpo a partir de otros nutrientes como los carbohidratos. Además, el tejido adiposo del cuerpo almacena ácidos grasos para utilizarlos como fuente de energía cuando sea necesario." • Las grasas de la dieta son absorbidas en el intestino delgado. • Son hidrolizadas en ácidos grasos libres y glicerol por las enzimas lipasas, y luego son transportadas a través de las células del revestimiento intestinal hacia el torrente sanguíneo, donde pueden ser transportadas a los tejidos y utilizadas como fuente de energía o almacenadas como grasa corporal. La oxidación de los ácidos grasos es el proceso mediante el cual los ácidos grasos se descomponen en carbono e hidrógeno, liberando energía. Las principales etapas de la oxidación de ácidos grasos incluyen: • Transporte de ácidos grasos hasta el citosol: los ácidos grasos son liberados de las reservas de grasa o absorbidos de la dieta y transportados a través del torrente sanguíneo hasta el citosol de las células. • Hidrólisis de la grasa: los ácidos grasos son hidrolizados en glicerol y ácidos grasos libres. Absorción en la dieta Oxidación de ácidos 49 Grasas ingeridas en la dieta AGLs y glicerol de los alimentos Miocito o adipocito Almacenamiento Los ácidos grasos son oxidados como combustible o reesterificados para su almacenamiento nuevamente. Los ácidos grasos ingresan a las células. Lipoproteína lipasa La lipasa lipoproteica, activada por apoC-II en los capilares, convierte los triacilgliceroles en ácidos grasos y glicerol. Los quilomicrones se desplazan a través del sistema linfático y el torrente sanguíneo hacia los tejidos. Los triacilgliceroles se incorporan junto con colesterol y apolipoproteínas en los quilomicrones. Quilomicrones Los ácidos grasos y otros productos de degradación son absorbidos por la mucosa intestinal y convertidos en triacilglicéridos. Las lipasas intestinales degradan los triacilglicéridos. Los sales biliares emulsionan las grasas de la dieta en el intestino delgado, formando micelas mixtas. Moisés @estudiasencillo
  • 49. Los cuerpos cetónicos son moléculas producidas por el hígado como una fuente alternativa de energía para el cuerpo, especialmente durante períodos de ayuno o dietas bajas en carbohidratos. • Se forman a partir de la oxidación de ácidos grasos y circulan en la sangre para ser utilizados como combustible por el cerebro, los músculos y otros tejidos. • La presencia excesiva de cuerpos cetónicos en la sangre es una condición conocida como cetosis, que puede ocurrir en dietas muy restrictivas en carbohidratos o en condiciones como la diabetes no controlada. • Transporte de ácidos grasos libres a las mitocondrias: los ácidos grasos libres son transportados a las mitocondrias, donde serán oxidados. • Beta-oxidación: La beta-oxidación es el proceso en el cual los ácidos grasos se descomponen en fragmentos cada vez más pequeños, liberando electrones y energía. • Ciclo de transporte de electrones: los electrones liberados en la beta-oxidación son transportados a través de una cadena de proteínas, generando ATP y dióxido de carbono como productos finales. • síntesis de ATP: la energía liberada en la oxidación de ácidos grasos se utiliza para sintetizar ATP, que se utiliza como fuente de energía para las células. Restricción de carbohidratos Glucógeno almacenado El cuerpo solicita otra fuente de energía: FAT Los cuerpos cetónicos son liberados por el hígado. Enviados al cerebro y al sistema nervioso. El músculo se preserva y la grasa se quema. Las células de grasa son utilizadas por el músculo como fuente de energía. Qué es la cetosis Cuerpos cetónicos 50 Bioquímica de las macromoléculas Metabolismo lipídico Moisés @estudiasencillo
  • 50. Bioquímica de las macromoléculas Metabolismo de aminoácidos y proteínas El metabolismo de los aminoácidos y las proteínas es  el conjunto de reacciones químicas que convierten los aminoácidos en otras sustancias, como glucosa, ácidos grasos y cuerpos cetónicos, y las proteínas en aminoácidos. La desnaturación de proteínas es el proceso mediante el cual las proteínas se dañan o se alteran en su estructura tridimensional, lo que puede resultar en su inactivación funcional. Estructura tridimensional de una cadena proteica Proteína desnaturalizada Páncreas Desnaturalización Resumen Metabolismo de aminoácidos y proteínas Desnaturalización de proteínas La degradación de los aminoácidos puede ser influenciada por diversos factores, incluyendo la dieta, el estado nutricional, la actividad física y la salud en general. La síntesis de proteínas está controlada por diversos factores, incluyendo la disponibilidad de aminoácidos, hormonas, factores de crecimiento y otros estímulos celulares. Estas reacciones son importantes para: • Mantener el equilibrio de nitrógeno en el cuerpo. • Proporcionar energía. • Sintetizar nuevas proteínas. • Desintoxicar el cuerpo. • Esto puede ocurrir debido a varios factores, incluyendo cambios en la temperatura, pH, concentración de sal, presencia de detergentes u otras sustancias. • La desnaturación de proteínas es importante en varios procesos biológicos, incluyendo el procesamiento de alimentos, la producción de biotecnología y la terapia de proteínas recombinantes. • Además, la desnaturación puede ser utilizada como una técnica para investigar la estructura y la función de las proteínas. La colecistocinina es un péptido hormonal producido por el páncreas que actúa como un regulador importante del metabolismo de las grasas. • Es liberada en presencia de grasa en el duodeno y estimula la liberación de bilis por parte del hígado, lo que permite la emulsificación y digestión de las grasas en la dieta. • Además, la colecistocinina también inhibe la entrada de grasa al hígado y estimula la oxidación de grasa por el tejido adiposo, lo que ayuda a mantener el equilibrio energético del cuerpo. • La colecistocinina desempeña un papel importante en la regulación de la absorción de grasa, la síntesis de grasa en el hígado y la oxidación de grasa por el tejido adiposo. Colecistoquinina 51 Moisés @estudiasencillo
  • 51. El jugo entérico es un líquido producido por las células de la mucosa intestinal que ayuda en la digestión y absorción de nutrientes. • Contiene enzimas digestivas, ácido clorhídrico y moco, y se libera en la luz intestinal para ayudar en la degradación de proteínas, carbohidratos y grasas. • La tripsina es una enzima producida y secretada por las células de los islotes de Langerhans en las glándulas pancreáticas. • Tiene un papel importante en la digestión de proteínas, actuando en la ruptura de los enlaces peptídicos y convirtiendo las proteínas en péptidos más pequeños. • La tripsina actúa específicamente en la hidrólisis de los enlaces peptídicos a nivel de los enlaces peptídicos de la cadena lateral del almidón de algunos aminoácidos, como la lisina y la arginina. • La tripsina es inhibida por el complejo tripsina-inhibidor formado por el propio páncreas, lo que impide la autodigestión pancreática. La degradación de los aminoácidos es el proceso mediante el cual los aminoácidos se rompen en componentes más pequeños, liberando energía y produciendo otros productos, como amoníaco. A degradación de los aminoácidos es un proceso complejo que involucra varias enzimas específicas. • El primer paso es la hidrólisis del enlace peptídico, que libera un aminoácido de la proteína. El jugo pancreático es una secreción producida por el páncreas que contiene enzimas digestivas, incluyendo lipasas, amilasas y tripsinas. • Se libera en la luz del intestino delgado, donde ayuda en la digestión de los alimentos. • Además, el jugo pancreático también contiene bicarbonato, que neutraliza el ácido gástrico y ayuda a proteger la mucosa intestinal. • La producción de jugo pancreático está regulada por varios factores, incluyendo la presencia de alimentos en el tracto digestivo, las hormonas gástricas y la acción nerviosa. • El jugo pancreático es fundamental para una digestión adecuada y para mantener la salud del tracto digestivo. • El jugo entérico también juega un papel en la regulación del pH en el tracto gastrointestinal y en la defensa contra bacterias y otros agentes patógenos. Tripsina Jugo pancreático Jugo entérico Degradación de aminoácidos 52 Bioquímica de las macromoléculas Metabolismo de aminoácidos y proteínas Moisés @estudiasencillo
  • 52. La degradación de los aminoácidos ocurre en varias etapas, que incluyen: • Remoción del grupo amino (NH2) a través de la reacción de desaminación, formando una amina libre y un grupo ácido (COOH). • Transferencia del grupo ácido a otro grupo amino a través de la reacción de transaminación, formando un nuevo aminoácido y una nueva amina libre. • Transformación del grupo ácido en una cetona o ácido graso a través de reacciones químicas, como la oxidación. • Incorporación del grupo ácido en el ciclo del ácido cítrico (también conocido como ciclo de Krebs) para su metabolismo, produciendo ATP y otros productos intermedios. • Unión del grupo amino con el grupo ácido a través de la reacción de aminotransferencia, formando una nueva amida. Destino dos Aminoácidos Visión general de la degradación de aminoácidos • A continuación, el aminoácido se somete a una serie de reacciones que incluyen la desaminación, transaminación y oxidación. • El producto final de la degradación de los aminoácidos es la amoníaco, que se convierte en otros compuestos como el ácido úrico o la urea, los cuales son excretados por el cuerpo. • La degradación de los aminoácidos también es importante para la producción de energía, ya que el cuerpo puede utilizar los productos resultantes de la degradación de los aminoácidos como fuente de energía cuando sea necesario. Etapas 53 Bioquímica de las macromoléculas Metabolismo de aminoácidos y proteínas Proteínas intracelulares Proteínas de la dieta Biosíntesis de aminoácidos, nucleótidos y aminas biológicas fosfato de carbamoil Ciclo de la urea Ciclo del ácido cítrico Circuito aspartato- arginina- succinato del ciclo del ácido cítrico Urea (producto de excreción de nitrógeno) Glucosa (sintetizada en la gluconeogénesis) Amino- transferasa Moisés @estudiasencillo
  • 53. Moisés @farmaciamapeada Rodwell, Victor W. "Bioquímica Ilustrada de Harper. 31a edição." Grupo Artmed, 2021. Berg, Jeremy M., John L. Tymoczko e Lubert Stryer. Bioquímica. 8a edição. Grupo Artmed, 2019. Voet, Donald, e Judith G. Voet. Bioquímica. 4a edição. Grupo Artmed, 2013. Ferrier, Denise R. Bioquímica ilustrada. 7a edição. Grupo Artmed, 2019. Marzzoco, Anita, e Bayardo Baptista Torres. Bioquímica Básica. 4a edição. Grupo GEN, 2015. Motta, Valter. Bioquímica. 2a edição. MedBook Editora, 2011. Lehninger, A.L., Nelson, D.L., & Cox, M.M. (2020). Princípios de bioquímica de Lehninger. Artmed Editora. Referencias utilizadas 54
  • 54. ¡Ah, y no te olvides de contar qué te pareció el material en Instagram, ¿eh? Tu opinión es muy valiosa para nosotros y trabajamos constantemente para mejorar cada vez más. Este producto está protegido por derechos de autor, quedando prohibida su comercialización, compartición o reproducción. Atención La violación de derechos en este documento es un DELITO. (Ley de derechos de autor correspondiente en cada país). Moisés @estudiasencillo