El documento resume varias rutas metabólicas importantes como la glucólisis, la β-oxidación de ácidos grasos, el ciclo del ácido cítrico y la gluconeogénesis. Explica los pasos clave de cada ruta a nivel molecular, incluyendo las enzimas y coenzimas involucradas. El objetivo es comprender a profundidad los diversos procesos mediante los cuales los seres vivos metabolizan las grasas, carbohidratos y otras moléculas.

1. NOMBRE DEL
ALUMNO:.ELIANY CABANILLA.
BIOQUÍMICA
RUTAS
METABÓLICAS
20
21

2. Índice
RUTAS METABÓLICAS
BIOQUÍMICA 2021
Metabolismo y energía bioquímica 01
Catabolismo de triacilgliceroles:
el destino del glicerol
03
Catabolismo de triacilgliceroles:
β-oxidación
05
Biosíntesis de los ácidos grasos 06
Catabolismo carbohidratos:
glucólisis
08
Conversión de piruvato en
acetil CoA
9
El ciclo del ácido cítrico 10
Biosíntesis de carbohidratos:
gluconeogénesis
12
Catabolismo de las proteínas:
desaminación
13
Algunas conclusiones acerca de la
química biológica
14

3. Introducción
Es importante conocer el proceso de las rutas metabólicas, debido a
las respuesta y soluciones que se obtiene a diversos problemas a
nivel molecular del organismo, tenemos como objetivo comprender y
tener un conocimiento detallado de los diversos procesos , también
veremos las rutas metabólicas utilizadas por los organismos de los
seres vivos, y por estas metabolizan las grasas y los carbohidratos,
además con la información brindaba se dará una idea de los tipos de
procesos que ocurren en cada ruta.
RUTAS METABÓLICAS
BIOQUÍMICA 2021

4. Metabolismo y energía
bioquímica
RUTAS METABÓLICAS
BIOQUÍMICA 2021
El metabolismo es un conjunto de reacciones en las células de los organismos
vivos. El catabolismo y anabolismo, ambas son rutas, sin embargo se
diferencian por que el catabolismo degrada moléculas grandes en pequeñas,
mientras que el anabolismo sintetiza moléculas grandes a partir de las
moléculas pequeñas. Generalmente las rutas de reacción catabólica liberan
energía mientras que las rutas anabólicas absorben energía.
La reacción del catabolismo se da en cuatro etapas:
Etapa 1
Para dar moléculas la mayor parte
de los alimentos se digieren en el
estomago y el intestino delgado.
Etapa 2
Para la producción de acetil
coenzima A (CoA), se degradan
en las células los ácidos grasos,
los monosacáridos y los
aminoácidos
Etapa 3
Ocurre la oxidación de la acetil
CoA en el ciclo del ácido cítrico
para dar Co2.
Etapa 4
Finalmente para la fosforilación oxidativa del ADP y la
producción de ATP se usa la energía liberada en la etapa
anterior por la cadena de transporte de electrones.

5. El ATP conduce a la reacción
de fosforilación de la glucosa
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Se le ha llamado " Moneda de la energía" a este proceso de catabolismo.
También las reacciones catabólicas y anabólicas provocan la regeneración del
ADP
A continuación se puede observar las estructuras del difosfato de adenosina
(ADP) y del trifosfato de adenosina (ATP) para una mejor comprensión.
El ADP y el ATP son anhídridos de ácido fosfórico, reaccionan con alcoholes al
romper un enlace y forman un éster fosfato, las reacciones de fosforilación con
ATP requieren la presencia de un catión metálico divalente en la enzima y su
reacción al formar el éster es una sustitución nucleofílica del grupo acilo en el
fosfato.

6. Catabolismo de triacilgliceroles:
el destino del glicerol
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La reacción del catabolismo de triacilgliceroles es catalizada por una lipasa, el
cual tiene el siguiente mecanismo:
El sitio activo de la enzima
contiene un ácido aspártico, una
histidina y una serina. Primero, la
histidina actúa como una base para
desprotonar el grupo –OH de la
serina, con el carboxilato cargado
negativamente del ácido aspártico
estabilizando el catión cercano de
la histidina. Se adiciona la serina
al grupo carbonilo del
triacilglicerol, lo que produce un
intermediario tetraédrico.
1.
2. El intermediario tetraédrico expulsa
como grupo saliente un diacilglicerol
en una reacción de sustitución
nucleofílica en el grupo acilo, lo que
da una acil enzima. El diacilglicerol es
protonado por el catión histidina.

7. RUTAS METABÓLICAS
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La degradación metabólica de
triacilgliceroles comienzan con su
hidrólisis para la producción de glicerol
más ácidos grasos.
Los ácidos grasos liberados en la hidrólisis son transportados a la
mitocondria y de degradan a acetil CoA. El glicerol es llevado al hígado
para un metabolismo
3. La histidina desprotona una
molécula de agua, la cual se adiciona
al grupo acilo. Se forma de nuevo un
intermediario tetraédrico y el catión
histidina es estabilizado otra vez por el
carboxilato cercano.
4. El intermediario tetraédrico expulsa
como grupo saliente la serina en una
segunda reacción de sustitución
nucleofílica en el grupo acilo, lo que
produce un ácido graso libre. La serina
acepta un protón de la histidina y
ahora la enzima ha regresado a su
estructura inicial.

8. La mayoría de los ácidos grasos tiene un número par de
átomos de carbono y los que tiene un número impar de átomos
de carbono producen propionil CoA de tres carbonos.
Catabolismo de triacilgliceroles:
β-oxidación
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El resultado de la hidrólisis de los ácidos grasos son transformados en
tióesteres con una CoA y es catabolizada por una secuencia de
reacciones repetitiva hasta que se degrada la molécula, la secuencia ya
mencionada se muestra a continuación
Se forma un enlace doble
conjugado por la eliminación
de los hidrógenos de C2 y C3
por la coenzima dinucleótido
de flavina adenina (FAD).
La adición nucleofílica
conjugada de agua al
enlace doble da una β-
hidroxiacil CoA.
El alcohol es oxidado por
NAD+ para dar un β-ceto
tioéster.
Ocurre la adición
nucleofílica de la coenzima
A al grupo ceto, seguida
por una reacción de
condensación retro-
Claisen. Los productos son
acetil CoA y una acil CoA
grasa de cadena más corta.

9. Biosíntesis de los ácidos grasos
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Están relacionadas la ruta de c-oxidación para convertir ácidos grasos
en acetil CoA Y la biosíntesis de ácidos grasos a partir de la acetil CoA,
sin embargo no son opuestas exactas. Las diferencias de estas rutas
están en la identidad del portador del grupo acilo, estereoquímica del
intermediario β-hidroxiacil y la identidad de la coenzima redox.
Se transfiere un grupo acetilo de la
CoA a la ACP (proteína portadora de
acilo).
Se transfiere de nuevo el grupo acetilo,
de la ACP a una enzima sintasa.
La acetil CoA se carboxila para dar
malonil CoA.
Se transfiere el grupo malonilo de la
CoA a la ACP
Ocurre una condensación parecida a la
de Claisen de la malonil ACP con la
acetil sintasa, seguida por una
descarboxilación para producir
acetoacetil ACP, un β-ceto tioéster.
La reducción de la cetona por NADPH
produce el β-hidroxitioéster
correspondiente.
La deshidratación de β-hidroxibutiril
ACP da crotonil ACP, un tioéster a,β-
insaturado.
La reducción del enlace doble produce
la butiril ACP saturada de cadena más
larga.

10. Tienen un
número par de
átomos de
carbono
*
La síntesis de ácidos grasos es catalizada por
una enzima diferente, en las bacterias.
Las rutas
anabólicas y
catabólicas están
energéticamente
favorecidas.
*
RUTAS METABÓLICAS
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El efecto de los ocho pasos es tomar dos grupos acetilo de dos
carbonos y combinarlos en un grupo butirilo de cuatro
carbonos, además, otras repeticiones de la ruta adicionan cada
vez dos átomos de carbono más a la cadena hasta alcanzar la
palmitoil (ACP) de los 16 carbonos.

11. Catabolismo carbohidratos:
glucólisis
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En está ruta la glucólisis se da en 10 pasos para catabolizar la
glucosa a dos moléculas de piruvato CH3COCO2, también es
conocida como "ruta de Embden-Meyerhoff.
1.La glucosa se fosforila por la
reacción con ATP para producir 6-
fosfato de glucosa.
2. El 6-fosfato de glucosa se
isomeriza a 6-fosfato de
fructosa por la apertura del
anillo seguida por una
tautomerización ceto-enol.
3. El 6-fosfato de fructosa se
fosforila por la reacción con
ATP para producir 1,6-
bifosfato de fructosa.
4. El 1,6-bifosfato de fructosa
experimenta la ruptura del anillo
y se rompe por una reacción
retroaldólica en 3-fosfato de
gliceraldehído y fosfato de
dihidroxiacetona (DHAP).
5. El DHAP se isomeriza a 3-
fosfato de gliceraldehído.
6. El 3-fosfato de gliceraldehído
se oxida a ácido carboxílico y
después se fosforila para
producir 1,3-bifosfoglicerato.
7. Un fosfato se transfiere del
grupo carboxilo al ADP, lo que
resulta en la síntesis de un ATP y
en la producción de 3-
fosfoglicerato.
8. La isomerización del 3
fosfoglicerato da 2-fosfoglicerato.
9. Ocurre una deshidratación para
producir fosfoenolpiruvato (PEP).
10. Un fosfato se transfiere del
PEP al ADP, lo que produce
piruvato y ATP.

12. Conversión de piruvato en acetil CoA
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El piruvato dependiendo de las
condiciones y el organismo puede
experimentar varias
transformaciones.
A través de una secuencia de varios pasos de reacciones
catalizadas por un complejo de enzimas y cofactores llamado
"complejo piruvato deshidrogenasa" ocurre la conversión.
También el piruvato se convierte por un proceso llamado
desscarboxilación para dar acetil CoA mas CO2, esto sucede
cuando se encuentra en condiciones aeróbicas típicas en los
mamíferos.
Cada uno de los proceso de la conversión de piruvato en
acetil CoA es catalizado por una de las enzimas en el
complejo y el producto final de está conversión actúa como
combustible para el paso final del catabolismo.
El mecanismo de la
conversión de piruvato
en acetil CoA a través
de una secuencia de
reacciones de varios
pasos que requiere tres
enzimas diferentes y
cuatro coenzimas
distintas.

13. RUTAS METABÓLICAS
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El ciclo del ácido cítrico
También llamado ciclo de krebs, los pasos iniciales resultan
de la conversión de grasas y carbohidratos, en grupos acetilo
que se unen a la coenzima A a travós de un enlace tioéster.
No hay que, de acuerdo a la disponibilidad de oxigeno y la
operación de la cadena de transporte de electrones, depende el
ciclo del ácido cítrico.
Mientras estén disponibles las coenzimas oxidantes NAD y
FAD, funciona la regeneración de las reacciones y su fluidez
continua. La conversión de un grupo acetilo en dos moléculas
de CO2 más coenzimas reducidas por las secuencia de
reacciones de ocho pasos, es el resultado global o general del
ciclo de krebs.
La acetil CoA se adiciona
al oxaloacetato en una reacción
aldólica para dar citrato.
El isocitrato experimenta
oxidación y descarboxilación
para dar α-cetoglutarato.
El α-cetoglutarato se
descarboxila, oxida y
convierte en el tioéster
succinil CoA.
La succinil CoA se convierte en
succinato en una reacción acoplada
a la fosforilación de GDP para dar
GTP.
El succinato es
deshidrogenado
por FAD para dar
fumarato.
El fumarato experimenta
la adición conjugada de
agua a su enlace doble
para dar (S)-malato.
La oxidación del (S)-malato
da oxaloacetato, lo que
completa el ciclo.
El citrato es isomerizado
por deshidratación y
rehidratación para dar
isocitrato.
1
2
3
4
6
5
8
7

14. RUTAS METABÓLICAS
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El producto del paso final es un reacctivo en el
primer paso, por lo tanto, es un repetición
cerrada de reacciones.

15. RUTAS METABÓLICAS
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El punto de partida de la gluconeogénesis es el
piruvato
BIOSÍNTESIS DE CARBOHIDRATOS:
GLUCONEOGÉNESIS
Es importante recalcar que la ruta de la gluconeogénesis por
la cual se prepara glucosa no es la inversa de la ruta de la
glucólisis por la cual se degrada. El principal combustible del
organismo es la glucosa, que se obtiene a través de los
alimentos y está puede agotarse, los tejidos comienzan a
metabolizar las grasas como su fuente principal de acetil
CoA, sin embargo, el cerebro es distinto ya que depende casi
por completo de la glucosa, y cuando falla el suministro de
glucosa puede ocasionar un grave daño irreversible.
A continuación se mostrará una ecuación en la cual se resume
el resultado global de la gluconeogénesis:

16. RUTAS METABÓLICAS
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CATABOLISMO DE LAS PROTEÍNAS:
DESAMINACIÓN
Tiene un proceso como todas las rutas, primero por el proceso
desaminación se elimina el amino a como amoniaco, luego el
amoniaco se convierte en urea, y finalmente, el esqueleto de carbono
del aminoácido restante se convierte en un compuesto que entra al
ciclo de ácido cítrico.
Transaminación
Generalmente el proceso de desaminación va acompañada de la
reacción de transaminación, el proceso ocurre en dos partes, es
catalizado por enzimas aminotransferasas e involucran la participación
de la coenzima fosfato de piridoxal. A pesar de que se difieren en su
especialidad para los aminoácidos de los diferentes aminotransferasas
el mecanismo es el mismo.
Regeneración de PLP a partir de PMP
En el catabolismo de las
proteínas, cada uno de los 20
aminoácidos a se degrada a
través de su propia y única
ruta, por ello se determina
que es mucho más complejo.
El fosfato de piridoximina (PLP) más el α-aminoácido convertidos en
PMP (α-ceto ácido con fosfato de piridoximina) más un α-ceto ácido, el
PMP debe transformarse de vuelta en PLP para completar el ciclo
catalítico. la conversión ocurre por otra reacción de transaminación,
entre el PMP y el α-ceto ácido, como
producto se obtiene PLP más glutamato y el
mecanismo del proceso es el inverso exacto
de la transaminación.

17. La química biológica es la
química orgánica.
RUTAS METABÓLICAS
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ALGUNAS CONCLUSIONES ACERCA
DE LA QUÍMICA BIOLÓGICA
La similitud que ahí entre los
mecanismos de las reacciones
biológicas y los mecanismos de las
reacciones en los laboratorios es
grandemente notable.
Las reacciones biológicas son clara y
muy comprensibles para las
reacciones realizadas en los
organismos vivos.

18. La química de los organismos
vivos es la química orgánica.
Conclusión
En la cadena transportadora de
electrones, se usa la energía
liberada de las rutas
metabólicas para formar
moléculas de ATP.
La exploración de las rutas
metabólicas es útil para la
elaboración de fármacos para
tratar alguna patología.
El catabolismo de las proteínas
es más complejo que el de las
grasas o de los carbohidrátos.
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19. Contacto
ekcabanilla@pucesd.edu.ec
Eliany Cabanilla
Estudiante de la carrera de Enfermería de la
Pontificia Universidad Católica del Ecuador,
graduada en Santo Domingo de los Tsáchilas-
Ecuador en la especialidad de ciencias generales y
tiene 18 años de edad.
Autor: