E portafolio luky leiva

Universidad San Carlos de Guatemala
Centro Universitario de Suroccidente
Bioquímica I.
E-Portafolio
Estudiante:
Luky Esperanza Leiva Navarro 201346243
Jueves 28 de Diciembre de 2017

Índice
1. Introducción a la Bioquímica, agua y Soluciones.
2. Carbohidratos y su metabolismo.
3. Lípidos.
4. Aminoácidos y proteínas.
5. Enzimas y Coenzimas.
6. Ácidos Nucléicos.
7. Ácidos Nucleótidos.
8. Bioenergética.
9. Fosforilación Oxidativa.

Introducción a la Bioquímica,
agua y soluciones.
Tema No.1
3

Introducción a la Bioquímica
¿Qué es la Bioquímica?
La Bioquímica es el estudio de la Química,
y lo que se relaciona con ella, de los
organismos biológicos. Forma un puente
entre la Química y la Biología, al estudiar
como tienen lugar las estructuras y las
reacciones químicas complejas que dan
lugar a la vida y a los procesos químicos
de los seres vivos.

Objeto de estudio de
la Bioquímica
La bioquímica es la ciencia que explica la vida
utilizando el lenguaje de la química, estudia los procesos
biológicos a nivel molecular empleando técnicas
químicas, físicas y biológicas.
El Objetivo fundamental de la bioquímica consiste
entonces, en estudiar la estructura, organización y las
funciones de los seres vivos desde el punto de vista
molecular.

Bioquímica: Disciplinas científicas
relacionadas.
Genética
Fisiología
Inmunología
Farmacología y Farmacia
Toxicología
Patología
Microbiología
Medicina
Enfermería
Nutrición
Ciencias de la Salud

 Organelos de la Célula Eucariota y Procariota
EUCARIOTA
Tienen un núcleo rodeado por una
membrana doble, el material genético
se halla separado del resto del
contenido celular, denominado
citoplasma, que es donde encuentran
organoides complejos
denominados ORGANELAS.
PROCARIOTA
Las células procariotas, unidades básicas
de algunos seres vivos, son aquellas
células que no presentan un núcleo celular
definido, y que su material genético (ácido
desoxirribonucleico o ADN) se encuentra
disperso por el citoplasma; la información
genética se encuentra en la membrana
plasmática.

ORGANELOS DE LA CELULA PROCARIOTA

ORGANELOS DE LA CÉLULA EUCARIOTA
ANIMAL

ORGANELOS DE LA CÉLULA EUCARIOTA
VEGETAL

Agua y soluciones: Estructura
 La molécula de agua está formada por dos átomos de
hidrógeno (H= unidos a un átomo de oxìgeno (O) por medio
de dos enlaces covalentes.

Polaridad de las moleculas de agua
 La clave para entender el comportamiento químico del
agua es su estructura molecular. Una molécula de agua
consta de dos átomos de hidrógeno unidos a uno de
oxígeno y su estructura general es angular.
 Esto se debe a que el átomo de oxígeno, además de
formar enlaces con los átomos de hidrógeno, tiene dos
pares de electrones no compartidos. Todos los pares de
electrones—compartidos o no—se repelen entre ellos.

Puentes de hidrógeno
de las moléculas de
agua.
Gracias a su polaridad, las
moléculas de agua se atraen
entre sí con gran facilidad. El
lado positivo de una —un
átomo de hidrógeno— se
asocia con el lado negativo de
otra —un átomo de oxígeno.

Carbohidratos y su
Metabolismo.
Tema No.2

Los carbohidratos
Se encuentran principalmente
en azúcares, almidones y fibra.
La función principal de los
carbohidratos es el aporte
energético y junto a las grasas
y las proteínas, se consideran
una de las principales
sustancias.

Cumplen un papel muy
importante en nuestro
organismo, que incluyen las
funciones relacionadas con
el ahorro de las proteínas, la
regulación del metabolismo
de las grasas y el tema
estructural.

La fibra dietética de los carbohidratos puede ser soluble e insoluble.
En la clasificación de soluble encontramos la pectina y los
hidrocoloides y en la insoluble están celulosa, hemicelulosa, lignina y
almidones resistentes.

Simples
Dentro de los carbohidratos
simples encontramos los
azúcares monosacáridos que son
aquellos que cuentan solo con
una molécula de carbono, como
lo es la glucosa y la fructuosa.

Complejos
En los complejos encontramos
los polisacáridos que como bien
su nombre lo dice cuentan con
varias moléculas de carbonos en
ellos están los almidones y la
celulosa.

Entre más procesados están
los azúcares son más
difíciles para el organismo
digerirlos

El componente básico de
todos los hidratos de
carbono es una molécula
de azúcar, una simple
unión de carbono,
hidrógeno y oxígeno.

Para llevar a
cabo el análisis
de carbohidratos
existen métodos
físicos y
químicos

El análisis químico es
necesario para
identificar sustancias
peligrosas, químicos
útiles de ingeniería y
para llevar a cabo
estudios en varios
campos.
El análisis enzimático
de alimentos es un
método básico que se
utiliza para medir
compuestos tales como
azúcares, ácidos,
alcoholes y otros
metabolitos en
alimentos y bebidas.

La cromatografía de
gases es una técnica
cromatográfica en la
que la muestra se
volatiliza y se inyecta en
la cabeza de una
columna
cromatográfica.

Definición:
 Los lípidos, almacenes energéticos de gran capacidad por su naturaleza anfifílica algunos de ellos
constituyen el material básico de la estructura de las membranas. (Peña Díaz , Arroyo Begovich,
Gómez Puyou, & Tapia Ibarguengoytia)
 Reciben el nombre de lípidos aquellas sustancias de origen biológico, solubles en los llamados
solventes orgánicos, como el etanol, éter, el cloroformo, el benceno, la acetona, etc. (Peña Díaz ,
Arroyo Begovich, Gómez Puyou, & Tapia Ibarguengoytia)

Catabolismo de los lípidos
La oxidación de ácidos graso constituye la principal fuente de
energía en el catabolismo de lípidos; los triacilgliceroles,
constituyen la principal forma de almacenamiento de energía
química en lípidos.
La oxidación de ácidos grasos se inicia con la activación de la
molécula. Esta reacción, se forma un enlace tioéster entre el grupo
carboxilo del acido graso y el grupo tiol de la coenzima A.

Transporte hacia la mitocondria
El ácido graso debe ser transportado a la mitocondría para que se efectúe el
proceso de oxidación restante:
a) La acil-CoA puede atravesar la membrana mitochondrial externa pero no
la inter.a
b) En el espacio entermembrana, el grupo acido es transferido a la carnitina
por transesterifiación.
c) Esta reacción es catalizada por la enzima carnitina aciltransferasa
ubicada en la membrana interna.
d) La aciltransferasa atraviesa la membrana interna atraves de un
transportador específico.

Rendimiento energético de la oxidación de los ácidos
grasos.
 En el metabolismo de carbohidratos, la energía liberada
por las reacciones de oxidación se emplea para impulzar
la producción de ATP.
 La mayor parte del ATP es producido a traves de
procesos anaeróbicos.
 En los mismos procesos anaeróbicos la energía liberada
por la oxidación de la acetil—CoA formada por la B-
oxidación de los ácidos grsos, también puede emplearse
para producir ATP.

Formación de cuerpos “Cetónicos”
Se producen cuando hay un exceso de
acetil-CoA por la B-oxidación. Esta
condición ocurre cuando no se dispone de
suficiente oxaloacetato para reaccionar
con las grandes cantidades de acetil-CoA
que podrían entrar al ciclo del ácido
cítrico.

El anabolismo de los ácidos grasos
 Las reacciones anabólicas se llevan
a cabo en el cytosol. La acetil-CoA
puede formarse, ya sea por B-
oxidación de ácidos grasos o por
decarboxilación de piruvato.
 El citrate que es exportado al
cytosol puede experimentar la
reacción inversa, la producicón de
oxalacetato y acetil-CoA.

Clasificación:
 Los lípidos se pueden clasificar en:
Saponificables, ya que al someterlos a hidrólisis
alcalina (saponificación) se convierten en
“jabones”, los cuales son hidrosolubles por
haberse convertido en sales. Son aquellos que
contienen en su estructura ácidos grasos. Dentro
de este grupo tenemos: Lípidos simples Y lípidos
complejos. (Garrido Pertierrra, et al., 2006)

También están los lípidos
insaponificables, que son los que
no contienen ácidos grasos y por
tanto no tienen la capacidad de
formar “jabones”. Dentro de este
grupo tenemos: Prostaglandinas,
leucotrienos y tromboxanos,
Derivados del isopropeno y
Esteroides. (Garrido Pertierrra, et
al., 2006)

Funciones:
 Las grasas almacenan
energía
 proporcionan aislamiento
 conforman las membranas
celulares
 forman capas
impermeables en las hojas
 proporcionan unidades
estructurales a hormonas

Ácidos grasos esenciales
Los ácidos grasos omega-3 y omega-6 desempeñan diversas funciones en el
cuerpo. Son los precursores (material de partida) para la síntesis de una
serie de moléculas de señalización importantes, incluyendo a las que
regulan la inflamación y el estado de ánimo.
Los ácidos grasos omega-3 en particular pueden reducir el riesgo de
muerte súbita por ataques cardíacos, disminuir los triglicéridos en la
sangre, bajar la presión arterial y prevenir la formación de coágulos
sanguíneos.

Aminoácidos y
Proteínas.
Tema No. 4

Aminoácidos y Proteínas
 Las proteínas son uno de los principales componentes
de todas nuestras células. Los aminoácidos son los
bloques de construcción de las proteínas.
 Los aminoácidos se agrupan de acuerdo con su
comportamiento químico formando de esta forma las
proteínas. Todos los aminoácidos comparten una
estructura química común.
 Los diferentes aminoácidos imparten diferentes
comportamientos químicos a la estructura de las
proteínas. Algunos de los 20 aminoácidos comunes,
pueden ser sintetizados por las células.

Características Generales:
 actividad óptica (cuando están en una solución desvían el plano de la luz
polarizada hacia la izquierda o hacia la derecha), menos la glicina. Solo
los aminoácidos levógiros, L, forman parte de las proteínas
 anfóteros. Esto quiere decir que cuando están disueltos en agua acuosa,
los aminoácidos son capaces de ionizarse como un ácido cuando el pH
es básico, como una base cuando el pH es ácido o como un ácido y una
base a la vez cuando el pH es neutro.

Clasificación de los aminoácidos
 Según su estructura los aminoácidos se clasifican así:
 Apolares
 Alifáticos. Alanina, valina, prolina, metionina,
leucina e isoleucina
 Aromáticos. Fenilalanina y triptófano
 Polares
 Básicos. Histidina, arginina y lisina.
 Ácidos. Aspartato y glutamato.
 Sin carga. Glicina, serina, treonina, cisteína,
tirosina, asparagina y glutamina.

PÉPTIDOS
 Un péptido es una molécula que resulta de la unión de dos o más
aminoácidos (AA) mediante enlaces amida. En los péptidos y en las
proteínas, estos enlaces amida reciben el nombre de enlaces peptídicos.
 Un péptido es una molécula que resulta de la unión de dos o más
aminoácidos (AA) mediante enlaces amida. En los péptidos y en las
proteínas, estos enlaces amida reciben el nombre de enlaces peptídicos

Funciones
 vasodilatadora).
 HormonasEntre las diversas funciones naturales que pueden desarrollar los
péptidos podemos destacar:
 Agentes vasoactivos. Regulan la presión arterial. Un ejemplo es la angiotensina II,
un octapéptido que se origina mediante la hidrólisis de una proteína precursora
que se llama angiotensinógeno, y que no tiene actividad vasopresora. Otro ejemplo
sería la bradiquinina, un nonapéptido hipotensor (actividad . Aquí tenemos
numerosos ejemplos. Los más importantes:
a. Oxitocina: nonapéptido segregado por la hipófisis. Provoca la contracción uterina y la secreción
de leche por la glándula mamaria, facilitando el parto y la alimentación del recién nacido.
b. Vasopresina: nonapéptido que aumenta la reabsorción de agua en el riñón (hormona
antidiurética).

Clasificación de las proteinas
 Las proteínas estructurales son aquellas que intervienen en la constitución de los
tejidos, órganos y células. Como ejemplos se puede citar al colágeno, que forma parte
de la piel, ligamentos, tendones, hueso y matriz de varios órganos.
 Las proteínas con actividad biológica son aquellas que intervienen o facilitan un
proceso bioquímico en el organismo. Las funciones aquí son casi innumerables, desde
regulación de procesos metabólicos hasta participación en la defensa (sistema
inmune), pasando por ser moléculas de transporte de otras moléculas en la sangre.

se clasifican en dos tipos principales:
 Simples. Constituidas únicamente aminoácidos. Entre ellas tenemos
albúminas, globulinas, histonas.
 Conjugadas. Tienen en su composición otras moléculas diferentes
además de los aminoácidos. A esa parte no aminoacídica se le denomina
grupo prostético. Entre ellas tenemos las glucoproteínas o
mucoproteínas, lipoproteínas, metaloproteínas.
 Hablar de las proteínas nos podría llevar varios posts solo para definir
todas sus funciones o tipos, así que, por ahora, vamos a dejarlo aquí,
quedándonos con la idea de que las proteínas son las moléculas que
ejecutan la mayor parte de las tareas de los organismos.

Reacciones de los aminoácidos
 La descarboxilación: El aminoácido sufre
descarboxilación alfa para formar la
correspondiente amina. De esta forma
algunas aminas importantes son
producidas a partir de aminoácidos.
 Formación de amidas: El grupo -COOH de
los aminoácidos puede combinarse con
amoniaco para formar la correspondiente
amina. Por ejemplo: asparagina, glutamina,
entre otros.
• La transaminación:El grupo amino
alfa de una aminoácido puede ser
transferido a un alfa-cetoácido
para formar los correspondientes
nuevos aminoácidos y alfa-
acetoácidos
• Desanimación oxidativa: El grupo
amino alfa es removido del
aminoácido para formar el
correspondiente catoácido y
amoniaco.

Aminoácidos Esenciales
 Los aminoácidos esenciales son aquellos que el
propio organismo no puede sintetizar por sí
mismo. Esto implica que la única fuente de estos
aminoácidos en esos organismos es la ingesta
directa a través de la dieta.
 Algunos de los alimentos con todos los
aminoácidos esenciales son: la carne, los huevos,
los lácteos y algunos vegetales como la espelta, la
soja y la quinua.

Aminoácidos No Esenciales
 Los aminoácidos esenciales son aquellos que el propio organismo no
puede sintetizar por sí mismo. Esto implica que la única fuente de estos
aminoácidos en esos organismos es la ingesta directa a través de la
dieta.
 Las rutas para la obtención de los aminoácidos esenciales suelen ser
largas y energéticamente costosas.

Enzimas y Coenzimas
Tema No. 5

Componentes de una enzima
 Algunas totalmente por proteínas
 Otras por parte proteica y componente no proteico (apoenzima ) y (cofactor)
juntas conforman la holoenzima.

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

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

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

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

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

SITIO O CENTRO ACTIVO
 Es la zona de la enzima en la que se une el sustrato para ser catalizado. La reacción
específica que una enzima controla depende de un área de su estructura terciaria. Dicha
área se llama el sitio activo y en ella ocurren las actividades con otras moléculas. Debido a
esto, el sitio activo puede sostener solamente ciertas moléculas. Las moléculas
del sustrato se unen al sitio activo, donde tiene lugar la catálisis.
LA CATÁLISIS
 Es el proceso por el cual se aumenta la velocidad de una reacción
química, debido a la participación de una sustancia
llamada catalizador y aquellas que desactivan la catálisis son
denominados inhibidores.

Grupos catalíticos que participan en la
catálisis enzimática.

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

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

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

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

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

¿QUÉ SON LOS ÁCIDOS NUCLEICOS?
Los ácidos nucleicos son las
biomoléculas portadoras de
la información genética. Son
biopolímeros, de elevado
peso molecular, formados por
otras subunidades
estructurales o monómeros,
denominados Nucleótidos.

¿En dónde se encuentran?
Los ácidos ribonucleicos
están localizados en el
núcleo y citoplasma. La
mayoría de los ARN del
citoplasma se
encuentran en los
ribosomas

NIVELES ESTRUCTURALES DE LOS
ÁCIDOS NUCLEICOS

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

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

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

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

BIOSINTESIS DE ÁCIDOS
NUCLÉICOS REPLICACIÓN

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

REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA

PROTEÍNAS UTILIZADAS EN LA
REPLICACIÓN DEL ADN
Helicasa: La helicasa es una enzima es una vital en los seres vivos ya
que participa en los precesos de duplicación y reproducción celular de
este, transcripción, recombinación y reparación del ADN, y de
biogénesis de ribosomas. Su misión es romper los puentes de
Hidrógeno que unen las bases nitrogenadas, haciendo posible que otras
enzimas puedan copiar la secuencia de ADN.
SSB: Las proteínas SSB en células procariotas (single-stranded DNA
binding proteins o proteínas ligantes de ADN de cadena sencilla) son un
conjunto de proteínas encargadas de la estabilización de la apertura
del ADN de cadena sencilla generada por la acción de las helicasas
durante el proceso de replicación del ADN.

Definición:
Son moléculas orgánicas formadas por la
unión covalente de un monosacárido de
cinco carbonos (pentosa), una base
nitrogenada y un grupo fosfato. El
nucleósido es la parte del nucleótido
formada únicamente por la base
nitrogenada y la pentosa.

Estructura: Cada nucleótido es un ensamblado de tres
componentes:
 Bases nitrogenadas: derivan de los compuestos heterocíclicos aromáticos
purina y pirimidina.
 Bases nitrogenadas purínicas: son la adenina (A) y la guanina (G).
Ambas forman parte del ADN y del ARN.
 Bases nitrogenadas pirimidínicas: son la timina (T), la citosina (C) y el
uracilo (U). La timina y la citosina intervienen en la formación del ADN. En
el ARN aparecen la citosina y el uracilo.
 Bases nitrogenadas isoaloxacínicas: la flavina (F). No forma parte del
ADN o del ARN, pero sí de algunos compuestos importantes como el FAD.

• Pentosa: el azúcar de cinco
átomos de carbon; puede ser
ribose (ARN) o desoxirribosa
(AND). La diferencia entre ambos
es que el ARN sí posee un grupo
OH en el segundo carbono.
• Ácido Fosfórico: de fórmula
H3PO4. Cada nucleótido puede
contener uno (nucleótidos-
monofosfato, como AMP), dos
(nucleótidos-difosfato, como el
ADP) o tres (nucleótidos-
trifosfato, como el ATP) grupos
fosfato.

Funciones:
 Son nexos químicos en los sistemas celulares en respuesta a hormonas
y otros estímulos extracelulares
 Son componentes estructurales de una serie de cofactores
enzimáticos e intermedios metabólicos.
 Son constituyentes de los ácidos nucleicos, ácido desoxirribonucleico
(DNA) y ácido ribonucleico (RNA) que son los que contienen la
información genética.

Tipos de nucleótidos en el ADN
 Los nucleótidos en el ADN contiene cuatro bases
nitrogenadas: timina, citosina, adenina, o guanina. Hay
dos grupos de bases:
 Pirimidinas: citosina y timina cada uno tiene un solo
anillo de seis miembros.
 Purinas: la guanina y la adenina cada uno tienen un
anillo doble compuesto de un anillo de cinco átomos
atado por un lado a un anillo de seis átomos.

Nucleótido y Nucleósido
 Un nucleósido consiste en una base nitrogenada covalentemente unida a un azúcar (ribosa o
desoxirribosa) pero sin el grupo fosfato. Cuando el grupo fosfato del nucleótido es eliminado por
hidrólisis, la estructura restante es nucleósido.
 Un nucleótido consiste en una base nitrogenada, un azúcar (ribosa o desoxirribosa) y uno a tres
grupos del fosfato.

Nucleótidos del ADN
 El nucleótido en en ADN consiste en un azúcar
(desoxirribosa), una de cuatro bases (citosina (c), timina
(t), adenina (a), guanina (g), y un fosfato. Citosina y
timina son bases de la pirimidina, mientras que la
adenina y el guanina son bases de la purina. El azúcar y
la base juntos se denominan nucleósidos.

Nucleótidos del ARN
 Como el ADN los polímeros del ARN son componen de las cadenas de
nucleotidos. Estos nucleótidos tienen tres partes: 1) un azúcar de
cinco carbonos ribosa, 2) una molécula de fosfato y 3) una de cuatro
bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina o uracilo.
 Los nucleótidos del arn forman los polímeros de las unidades de la
ribosa y del fosfato que se alternan ligadas por un puente fosfodiéster
entre los carbonos # 3 y # 5 de las moléculas vecinas de ribosa. Los
nucleótidos del ARN difieren de los nucleótidos de la DNA por la
presencia de un grupo del oxhidrilo ligado al carbono # 2 del azúcar.

Importancia del ARN
El ARN (ácido ribonucleico) es el material genético responsable de
trasferir y llevar a cabo las instrucciones presentes y convierte estas en
proteínas, uno de los bloques básicos con los que estamos hechos. El ARN
se especializa en la síntesis de proteínas celulares por Transcripción
(cuando el ARN ingresa dentro del Núcleo celular y es codificado por el
ADN) y por Traducción (cuando el ARNm lleva la información al
citoplasma de la célula para que sea ejecutada en la síntesis de
proteínas que la célula lo requiera).

Importancia del ADN
En la molécula del ADN (Ácido Desoxirribonucléico) se
encuentra almacenada toda la información biológica del
organismo sea esta visible (Fenotipo) o recesiva (Genotipo)
es el encargado de mantener, a través del código genético,
la información genética necesaria para crear un ser vivo
similar a aquel del que proviene, es el portador de la
información genética necesaria para el funcionamiento y
desarrollo del ser vivo, además controla y coordina todas las
actividades, procesos y funciones celulares, constituyendo el
depósito fundamental de información genética.

Digestión de nucleotidos de la alimentación
Absorbes nucleótidos de los alimentos que comes y las fuentes de la
dieta proporcionan los nucleótidos que tus células necesitan para
sobrevivir. Los nucleótidos en los alimentos están típicamente
presentes como hebras largas de material genético, que pueden
contener varios millones de nucleótidos. Después de una comida, el
páncreas segrega dos tipos de enzimas, desoxirribonucleasas, que se
descompone en ADN y ribonucleasas, que se descomponen en ARN,
explica el Dr. Thomas Morrell del Imperial Valley College. Estas enzimas
escinden el ADN o ARN de los alimentos en cadenas más cortas de
nucleótidos, que tu cuerpo luego absorbe y transporta a las células

Fuentes alimenticias de nucleótidos
Puesto que casi todos los alimentos y bebidas se componen de células
intactas o contenidos celulares, casi todos los alimentos proporcionan una
fuente de nucleótidos. En general, debes consumir nucleótidos adecuados,
independientemente de los alimentos específicos que componen tu dieta.
Consume granos, carnes, pescado, nueces, legumbres, frutas y verduras,
zumos de fruta y la leche como fuente de nucleótidos, así como las fuentes
de otros nutrientes.

Definición:
La Bioenergética es la aplicación de la Termodinámica en los sistemas
biológicos, esto incluyen todas las transformaciones de energía que se
producen en los seres vivos. Sin embargo, prácticamente en todos los
procesos que se dan en los seres vivos, existe un intermediario común
en los intercambios de energía, el Trifosfato de Adenosina (ATP) de ahí
que en forma clásica la Bioenergética se ocupe del estudio de los
mecanismos de síntesis de ATP, dejando los mecanismos de consumo
para su revisión durante el estudio del metabolismo.

Función
 Esta se encarga de estudios como: ingestión calórica en los alimentos, regulaciones metabólicas,
procesos oxidativos que permiten el uso de energía, síntesis metabólica de reserva de energía,
fijación de energía en el organismo, pérdidas como energía calórica, los cuales ayudan en el
estudio del campo de la ingeniería en alimentos.
 En cuanto a cualquier actividad física, intelectual o sensorial, incluso el reposo, necesita de un
aporte energético para llevarse a cabo. Las células vivas realizan trabajo constantemente, por
lo que requieren energía para el mantenimiento de estructuras muy organizadas, para la síntesis
de componentes celulares, para la producción de luz y para muchos otros procesos.
 El objetivo primordial es incluir en el trabajo de investigación, información verídica, además de
obtener el conocimiento de ellos y sabe la aplicación que tienen en la ingeniería en alimentos.

Glucólisis
 Es la ruta inicial del catabolismo de hidratos de carbono. Significa “dulce” y
“romper” (griego): ruta por la cual azúcares de 6 carbonos se rompen
originando compuestos de 3 carbonos (piruvato)
 Parte de energía almacenada en hexosa se libera para la síntesis de ATP a
partir de ADP+Pi.

Ocurre en condiciones anaerobias y es
utilizada por:
 Anaerobios: no oxidan completamente los azúcares.
 Aerobios: oxidan completamente los azúcares en
posteriores rutas de degradación en las cuales participa el
oxígeno.

Energética celular:
Para vivir y crecer, células dependen del consumo de alimento que les sirve como fuente
de C, N, S, P y otros elementos biológicamente esenciales, así como de una fuente para
extraer energía útil.
La Energía es utilizada para:
- Biosíntesis de proteínas, DNA y RNA.
- Fosforilación de proteínas para provocar cambios de conformación.
- Superenrollamiento del DNA.
- Funcionamiento de los sistemas de transporte activo.
- Conversión de azúcares simples en fosfatos de azúcar, etc´.

Termodinámica
Describe la energética de cualquier sistema y estudia los cambios de energía
ocurridos mientras un sistema se transforma de un estado a otro.
 Cambio de energía libre ΔG (a T y P const.) permite predecir la factibilidad de
una reacción y representa la máxima cantidad de energía disponible
para efectuar un trabajo útil.

En termodinámica es posible describir la transición de un estado inicial a
un estado final en términos de:
 - Energía interna E: expresa la energía total del sistema.
 - Entalpía H: representa el contenido de calor del sistema en unidades de
energía.
 - Entropía S: representa el grado de desorden del sistema
 Funciones de estado termodinámicas.
 - Energía libre G: expresa la energía disponible que se puede convertir
en trabajo útil.

Energía libre (G)
La reducción de energía libre de un estado a otro (Gf - Gi) es una medida de
la máxima cantidad de energía disponible para realizar trabajo útil. Otra
interpretación: G es una propiedad termodinámica relacionada de modo directo
con la energía química total del sistema, y por tanto, con la estabilidad del
sistema.

 ΔG negativo: reacción que libera energía cambio de estado inestable de alto
contenido de energía a estado más estable de menor energía. Es una reacción
exergónica y es termodinámicamente favorable.
 ΔG positivo: reacción que consume energía cambio de estado estable de baja
energía a estado inestable de mayor energía. Es una reacción endergónica y
es termodinámicamente desfavorable.

La entropía y la segunda ley de la
termodinámica
El grado de aleatoriedad o desorden en un sistema se llama entropía. Puesto que
sabemos que cada transferencia de energía resulta en la conversión de una parte
de energía en una forma no utilizable (como calor) y que el calor que no realiza
trabajo se destina a aumentar el desorden del universo, se puede establecer una
versión relevante para la biología de la segunda ley de la termodinámica: cada
transferencia de energía que se produce aumentará la entropía del universo y
reducirá la cantidad de energía utilizable disponible para realizar trabajo (o en
el caso más extremo, la entropía total se mantendrá igual).

La entropía en los sistemas biológicos
 Una de las implicaciones de la segunda ley de la termodinámica es que, para
que el proceso se lleve a cabo, de algún modo debe aumentar la entropía del
universo. Por ejemplo, cada célula del cuerpo tiene su propia organización
interna; las células se organizan en tejidos y los tejidos en órganos; y todo el
cuerpo sostiene un cuidadoso sistema de transporte, intercambio y comercio
que mantiene con vida a los organismos.

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

Reacción exergónica
El termino exergónica proviene del griego y significa sale energía, se le llama
aquella reacción en la que los reactivos contienen más energía que los productos.
Por ejemplo la glucosa que los cuerpos de los corredores utilizan como
combustible, contiene más energía que el dióxido de carbono y el agua que se
produce cuando ese azúcar se descompone.

Reacción Endergónicas
 El término endergónicas significa entra energía, es aquella en la que los
productos contienen más energía que los reactivos, según la segunda ley de
la termodinámica las reacciones endergónicas, requieren un aporte de
energía, de alguna fuente externa.
 Muchas reacciones de los seres vivos, dan como resultado productos que
contienen más energía que los reactivos, el azúcar que se produce en los
organismos fotosintéticos contiene muchos más energía que el dióxido de
carbono y agua a partir de los cuales se forma los reactivos

Fosforilación Oxidativa
Tema No.10

¿Para qué necesitamos el oxígeno?
 Pues resulta que la razón por la que necesitas oxígeno es para que tus células
puedan usar esta molécula durante la fosforilación oxidativa, la etapa final de
la respiración celular.
 La fosforilación oxidativa se conforma de dos componentes estrechamente
relacionados: la cadena de transporte de electrones y la quimiosmosis. En la
cadena de transporte de electrones, los electrones se transportan de una
molécula a otra, y la energía liberada cuando se transfieren los electrones se
utiliza para formar un gradiente electroquímico.
 En la quimiosmosis, la energía almacenada en el gradiente se utiliza para
sintetizar ATP.

La cadena de transporte de electrones
es una serie de proteínas y moléculas
orgánicas que se encuentran en la
membrana interior de la mitocondria.
Los electrones pasan de un miembro de
la cadena de transporte al siguiente en
una serie de reacciones redox.
La energía liberada en estas reacciones
se captura como un gradiente de
protones, el cual se utiliza a su vez para
para formar ATP en un proceso llamado
quimiosmosis.
En conjunto, la cadena de transporte de
electrones y la quimiosmosis constituyen
la fosforilación oxidativa

Entrega de electrones por NADH y FADH2_22start subscript, 2, end subscript. Los acarreadores
de electrones (NADH y FADH2_22start subscript, 2, end subscript) reducidos en otros pasos de la
respiración celular transfieren sus electrones a las moléculas cercanas al inicio de la cadena de
transporte. En el proceso se convierten en NAD+^++start superscript, plus, end superscript y FAD,
que pueden ser reutilizados en otros pasos de la respiración celular.
Proceso:

Transferencia de electrones y bombeo de protones. Conforme se mueven los electrones en la
cadena, se desplazan de un nivel de energía más alto a uno más bajo, lo que libera energía.
Parte de esta energía se utiliza para bombear iones de H+^++start superscript, plus, end
superscript, lo que los desplaza fuera desde la matriz hacia el espacio intermembranal. Este
bombeo establece un gradiente electroquímico.
Síntesis de ATP impulsada por un gradiente. Cuando fluyen por el gradiente de regreso hacia
la matriz, los iones de H+^++start superscript, plus, end superscript pasan a través de una
enzima llamada ATP sintasa, la cual aprovecha el flujo de protones para sintetizar ATP.

La cadena de transporte de electrones
Es un conjunto de proteínas y moléculas
orgánicas incrustadas en la membrana, la
mayoría de las cuales se organizan en
cuatro grandes complejos nombrados del I
al IV.
En eucariontes, muchas copias de estas
moléculas se encuentran en la membrana
mitocondrial interna. En procariontes, los
componentes de la cadena de transporte
de electrones están en la membrana
plasmática.

El NADH es muy bueno
donando electrones en
reacciones redox (o sea
que sus electrones están
en un nivel de energía
alto), por lo que puede
transferir sus electrones
directamente al complejo
I y se transforma otra vez
en NAD+. El movimiento
de los electrones a través
del complejo I en una
serie de reacciones redox
libera energía, la cual el
complejo usa para
bombear protones desde
la matriz hacia el espacio
intermembranal.
El FADH2_22start
subscript, 2, end
subscript no es tan bueno
para donar electrones
como el NADH (o sea que
sus electrones se
encuentran en un nivel de
energía más bajo), por lo
que no puede transferir
sus electrones hacia el
complejo I. En su lugar,
introduce los electrones a
la cadena de transporte a
través del complejo II, el
cual no bombea protones
a través de la membrana.

¿para qué le sirve la cadena de
transporte de electrones a la célula?
Regenera los acarreadores de electrones.
El NADH y el FADH2_22start subscript, 2,
end subscript donan sus electrones a la
cadena de transporte de electrones y se
convierten otra vez en NAD+y FAD. Esto es
importante porque las formas oxidadas de
los acarreadores de electrones se utilizan
en la glucólisis y en el ciclo del ácido
cítrico, así que deben estar disponibles
para mantener estos procesos en
funcionamiento.
Forma un gradiente de protones. La
cadena de transporte genera un gradiente
de protones a través de la membrana
interna de la mitocondria: en el espacio
intermembranal hay una concentración
más alta de H+ y en la matriz hay una
concentración más baja. Este gradiente es
una forma de energía almacenada que,
como veremos, se puede utilizar para
generar ATP.

Quimiosmosis
 El proceso en el que la energía del gradiente de protones se utiliza para generar ATP se llama
quimiosmosis. De manera más general, la quimiosmosis se puede referir a cualquier proceso en
el que la energía almacenada en un gradiente de protones se utiliza para hacer un trabajo.
 La quimiosmosis es notable por contribuir con más del 80% del ATP obtenido de la degradación
de la glucosa en la respiración celular, pero no es exclusiva de esta última. Por ejemplo, la
quimiosmosis también es importante en las reacciones dependientes de la luz en la fotosíntesis.

Rendimiento de ATP
Etapa Productos directos (netos) Rendimiento final de ATP (neto)
Glucólisis 2 ATP 2 ATP
2 NADH 3-5 ATP
Oxidación del piruvato 2 NADH 5 ATP
Ciclo del ácido cítrico 2 ATP/GTP 2 ATP
6 NADH 15 ATP
2 FADH2_22start subscript, 2,
end subscript
3 ATP
Total 30-32 ATP

El ATP- sintasa
Un gran complejo proteico llamado ATP-sintasa situado en la membrana mitocondrial interna (MMI),
permite a los protones pasar a través en ambas direcciones; genera el ATP cuando el protón se mueve
a favor del gradiente. Debido a que los protones se han bombeado al espacio intermembranoso de la
mitocondria en contra de gradiente, ahora pueden fluir nuevamente dentro de la matriz mitocondrial
y mediante la vía ATP-sintasa, se genera ATP en el proceso. La reacción es:
|ADP3- + H+ + Pi ↔ ATP4- + H2O|

Balance Energético
 Glucolisis: 4 ATP, de ellos, 2 se consumen en su fosforilación inicial, ganando
finalmente 2 ATP.
 Ciclo de Krebs: cada vuelta genera 1 ATP, pero como cada glucosa genera 2
ácidos pirúvicos, son dos vueltas al ciclo generando 2 ATP.
 Cadena transportadora de electrones: de los 24 átomos de H generados hasta
ese momento, 20 se oxidan aquí generando hasta 3 ATP por cada 2 H
proporcionando 30 ATP.
 Los 4 átomos de H restantes son oxidados por su deshidrogenasa generando 2
ATP por cada 2 átomos oxidados, lo que supone 4 ATP más.

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