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    Bioquímica. Bioquímica. Presentation Transcript

    • ESTUDIANTE: DAVID ESTEBANSOLER CAMARGO1
    • BIOQUÍMICABioquímica traduce etimológicamente, la ciencia dela vida, es una de las áreas de mayor desarrollo enlos últimos años, y nos permite hacer compresiónde las bases moleculares del fenómeno vital.2
    • PENSUM3
    • TEMAS4
    • ¿POR QUÉ ES IMPORTANTE ESTUDIARBIOQUÍMICA COMO SER HUMANO? Ya que nos ayuda a teneruna visión mas ampliasobre los comportamientosde nuestro organismo, y delos seres vivos que están anuestro alrededor, asítambién como elfuncionamiento de lasmoléculas que componencada una de lascélulas, tejidos, hormonasy órganos que poseemos.Molécula de oxitocina5
    • ¿POR QUÉ ES IMPORTANTE ESTUDIARBIOQUÍMICA COMO INGENIERO? Como ingenieros químicos, esmuy importante tenerclaro, conocer y saber acercadel comportamiento químicode las bases moleculares de lavida, ya que en muchas áreasde la ingeniería química, comola farmacéutica, se necesitan yse aplican. Además, tanto enel ámbito laboral ingenierilcomo en el ámbito de culturageneral es necesario conocersobre bioquímica.Fármacos, desarrollados en gran partepor conocedores de Bioquímica.6
    • GLÚCIDOS O CARBOHIDRATOS7
    • CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LOSHIDRATOS DE CARBONO Son la principal fuente de energía de las célulaspor sus múltiples y rápidos mecanismos detransformación. Se originan a través de la fotosíntesis. Se tienden a ciclar y comprimir cuando la moléculade glúcido es muy amplia. Un intervalo amplio de fenómenos celulares, como el reconocimiento celular y launión, dependen del hidrato de carbono La mayoría de los hidratos de carbono contienencarbono, hidrógeno y oxígeno con una proporción(CH20)n.8
    • CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LOSHIDRATOS DE CARBONO También tiene funciones estructurales como lacelulosa y la quitina. Son precursores de otras biomoléculas importantescomo los aminoácidos, lípidos, purinas ypirimidinas. Se clasifican enmonosacáridos, disacáridos, oligosacáridos ypolisacáridos esto es de acuerdo del numero deazucares sencillos que tienen. Se encuentran también como parte de moléculasproteicas y lipídicas mas grandes. Cuando están lineales se representan medianteestructuras de Fisher y cuando están cíclicosmediante estructura de Haworth9
    • FUNCIONES DE LOS CARBOHIDRATOS. Son fuente de reserva energética como el almidóny el glucógeno. Son reguladores de procesos metabólicos. Son fuente de energía. Hacen parte de la estructura de los ácidosnucleicos y paredes celulares. (Celulosa o quitina) Tienen funciones de comunicación entre tejidos ycélulas. Papel principal en la endocitosis. Precursores de la producción biológica debiomoleculas mas complejas comoaminoácidos, lípidos, purinas, etc. 10
    • MONOSACÁRIDOSSonpolihidroxialdehidos opolihidroxicetonas y seclasifican según:El numero decarbonos en:Si son de 3 carbonos sellaman triosas estas soncompuestosimportantes en elmetabolismomuscular, derivados delglicerol (C3H8O3)Si son de 4carbonos se llamantetrosas, sonmoléculas quesiempre seencuentran enestado lineal, soninestables cicladas.las pentosas sonazucares de cincoátomos decarbono, tres de loscuales sonasimétricos .Si son de 6 carbonosse llamanhexosas, su principalfunción es producirenergía.Si tienen la funcióncetona o la funciónaldehído o cetonaen:Aldosas que sonaquellas que poseenel grupo aldehídodentro de suestructuraCetosas que sonaquellas que tienenel grupo ceto dentrode su estructura.11
    • MONOSACÁRIDOS Los monosacáridos mas abundantes son las pentosas yhexosas que se tienden a ciclar. Dependiendo de la función principal y el numero decarbonos se llaman a los monosacáridos, porejemplo, uno de grupo principal aldehído y de seiscarbonos se llama aldohexosa como lo es la glucosa. Los monosacáridos poseen carbonos quirales ysimétricos, los simétricos son aquellos que tienen dosenlaces de un carbono con el mismo radical, losquirales o asimétricos son aquellos que difieren entodos los radicales del carbono. Los monosacáridos no se pueden hidrolizar por falta deenlaces éteres, éstereses o amidas.12
    • ISOMERÍA DE LOS MONOSACÁRIDOS:ISOMERÍA DE FUNCIÓN Los isómeros de funciónse distinguen por tenerdistintos gruposfuncionales. Las aldosasson isómeros de lascetosas si son del mismonumero de carbonos. Unejemplo de estos, de 5carbonos son laaldopentosa ribosa estahace parte de los ácidosnucleicos y lacetopentosa ribulosa. 13
    • ISOMERÍA ESPACIAL Los isómeros espaciales, o estereseoisómeros, seproducen cuando la molécula presenta uno omás carbonos asimétricos. Los radicales unidosa estos carbonos pueden disponerse en el espacioen distintas posiciones. Cuantos más carbonosasimétricos tenga la molécula, más tipos deisomería se presentan.En el caso de esta molécula, el 1ercarbono es simétrico por el doble enlacecon el O2, el segundo carbono esasimétrico, ya que en un radical tienehidrogeno, otro es un hidroxilo, otro unmetanol y el otro un aldehído, por ultimoel carbono 3 es simétrico por tener dosenlaces con hidrógenos.14
    • ENANTIÓMEROS El carbono asimétrico másalejado del grupo funcional sirvecomo referencia para nombrar laisomería de una molécula.Cuando el grupo alcohol de estecarbono se encuentrarepresentado a su derecha enla proyección lineal se dice queesa molécula es D-. Cuando elgrupo alcohol de este carbonose encuentra representado asu izquierda en la proyecciónlineal se dice que esa moléculaes L-.15
    • ENANTIÓMEROS, DIASTOMEROS Y EPIMEROS. Los isómerosespeculares, llamados tambiénenantiómeros, oenantiomorfos, o isómerosquirales, son moléculas quetienen los grupos -OH de todoslos carbonos asimétricos, enposición opuesta, reflejo de laotra molécula isómera. Los diastomeros son aquellosque son isómeros, pero noimágenes especulares, unisómero que solo difiere en laposición de un OH en uncarbono asimétrico se llamaepímero.16
    • ISOMERÍA DE LOS MONOSACÁRIDOS:ISOMERÍA ÓPTICA Cuando se hace incidir unplano de luz polarizadasobre una disolución demonosacáridos que poseencarbonos asimétricos elplano de luz se desvía. Si ladesviación se produce haciala derecha se dice que elisómero es dextrógiro y serepresenta con el signo (+).Si la desviación es hacia laizquierda se dice que elisómero es levógiro y serepresenta con el signo ( - ).17
    • ISOMERÍA DE LOS MONOSACÁRIDOS. El numero total de isómeros posibles de unmonosacárido, se determina usando la regla devan’t Hoff que dice, que un monosacárido con nátomos de carbono, tiene un total de 2néstereseoisómeros posibles. Casi todos los azucares naturales tienen laconfiguración D-.18
    • FAMILIA DE LAS D-ALDOSAS19
    • FAMILIA DE LAS D-CETOSAS20
    • ESTRUCTURA CÍCLICA DE LOSMONOSACÁRIDOS Los azúcares que contienen cuatro o más carbonosse encuentran principalmente en formas cíclicas.La formación del anillo se produce en disoluciónacuosa debido a que los grupos aldehído y cetonareaccionan reversible mente con los gruposhidroxilo presentes en el azúcar para formarhemiacetales y hemicetales cíclicos. Son mas estables de 5 a 6 carbonos. El átomo de carbono donde se cicla se llama átomode carbono anomérico.21
    • CICLACIÓN DE LOS MONOSACÁRIDOS. En los azúcares aldosa, el grupo hidroxilo delrecién formado hemiacetal se produce en elcarbono I (el carbono anomérico) y puede tenerlugar bien por encima del anillo o por debajo delanillo .Cuando el hidroxilo está hacia abajo, laestructura está en la forma anomérica α. Si elgrupo hidroxilo está hacia arriba, la estructura estáen la forma anomérica β. Para representar estas ciclaciones se hace pormedio de las estructuras de Haworth, en lasproyecciones de Fischer cuando el carbonoanomérico esta a la derecha es α, a la izquierda esβ. 22
    • ESTRUCTURAS DE HAWORTH En las proyecciones de Fischer se representa así laciclación de la molécula, pero no es la mejor formade hacerlo, la mejor forma es mediante lasestructuras de Haworth.23
    • ESTRUCTURAS DE HAWORTH Para dibujar las estructuras de Haworth haydiferentes pasos.1. Dibujar un anillo de cinco o seis miembros con eloxígeno situado así.24
    • 2. Comenzando con el carbono anomérico hacia laderecha del oxígeno del anillo, colocar los gruposhidroxilo. Los grupos que apuntan hacia la izquierda en lafórmula de proyección de Fischer deben ir por encima delplano del anillo, y aquellos que apuntan hacia la derechadeben ir por debajo del anillo.3. En los azúcares D-, la posición del último carbono (p.ej., C-6 de la glucosa) está siempre hacia arriba.ESTRUCTURAS DE HAWORTH25
    • PROYECCIONES DE HAWORTH Los anillos hemiacetálicos de cinco miembros sedenominan fúranosas debido a su semejanzaestructural con el furano y Los anillos de seismiembros se denominan piranosas debido a susemejanza con el pirano26
    • MONOSACÁRIDOS REACCIONESLos carbohidratos soncompuestos orgánicos, quese clasifican como aldehídoso cetonas, polihidroxilados.Los grupos funcionalesaldehído o cetona que sepueden reducir uoxidar, aunque cuandotienen funciones decetonas, estás tienenmenor poder de oxidación oreducción.Si se oxidan se obtienengrupos funcionales ácidosde estos.Si se reducen se obtienengrupos funcionalesalcoholes de estos.Cuando se hace referenciaa que es un compuestopolihidroxilado, se refiere aque tiene una cantidadamplia de funcionesalcohol en el compuestoque se pueden oxidar oreducir.Cuando se oxidan alcoholesse obtienen gruposfuncionales ácidos de estos.Si se reducen se obtienengrupos funcionaleshidrocarburo de estos.27
    • REACCIONES DE LOS MONOSACÁRIDOS:OXIDACIÓN La oxidación de un grupo aldehído da lugar a unácido aldónico, mientras que la oxidación de ungrupo terminal CH20H (pero no el grupo aldehído)da lugar a un ácido urónico. La oxidación delaldehído y del CH20H da un ácido aldárico.28
    • REACCIONES DE LOS MONOSACÁRIDOS:REDUCCIÓN La reducción de los grupos aldehído y cetona delos monosacáridos proporciona los azúcaresalcohol (alditoles). Por ejemplo, la reducción de laD-glucosa proporciona D-glucitol, que también seconoce como D-sorbitol.29
    • ISOMERIZACIÓN Los monosacáridosexperimentan varios tiposde isomerizaciones. Porejemplo, tras varias horasuna disolución alcalina deo-glucosa también contieneD-manosa y D-fructosa.Además de esto seencuentran las enzimasisomerasas que puedenconvertir una glúcido en suisómero. Por ejemplo unaepimerasa es la encargadade convertir manosa englucosa. 30
    • ÉSTERESIFICACIÓN Como todos los grupos OH libres, los de loshidratos de carbono pueden convertirse en ésterespor reacciones con ácidos. La ésteresificaciónsuele cambiar considerablemente las propiedadesfísicas y químicas de los azúcares. Los ésteresfosfato y sulfato de las moléculas de hidratos decarbono se encuentran entre los más comunes dela naturaleza.31
    • ÉTERES Y POLIMERIZACIÓN Si se forma un enlace acetal entre el grupohidroxilo del hemiacetal de un monosacárido y elgrupo hidroxilo de otro monosacárido, el glucósidoque se forma se denomina disacárido. Unamolécula que contiene un gran número demonosacáridos unidos por enlaces glucosídicos sedenomina polisacárido.32
    • MONOSACÁRIDOS PRINCIPALES : GLUCOSA La o-glucosa, se encuentra en cantidades importantes entodo el mundo vivo. Es el principal combustible de lascélulas. En los animales, la glucosa es la fuente deenergía preferida de las célula cerebrales y las células quetienen aporte limitado de oxigeno, como las oculares. Lasfuentes de glucosa son el almidón de las plantas y losdisacáridos lactosa, maltosa y sacarosa.Molécula deglucosa33
    • FRUCTOSA Esta molécula es un miembro importante de la familiade azúcares de cetosa. Por gramo, la fructosa es eldoble de dulce que la sacarosa. Por esta razón, lafructosa se usa frecuentemente como agenteedulcorante en los productos alimenticios procesados.Se fructosa en el sistema reproductor masculino. Sesintetiza en las vesículas seminales y posteriormente seincorpora al semen. Los espermatozoides utilizan elazúcar como fuente de energía.Molécula de fructosa34
    • GALACTOSA La galactosa es necesaria para sintetizar diversasbiomoléculas, entre las que se encuentran lalactosa (en las glándulas mamarias lactantes), losglucolípidos, determinadosfosfolípidos, proteoglucanos y glucoproteínas.35
    • DERIVADOS DE MONOSACÁRIDOSIMPORTANTES: ÁCIDOS URÓNICOS. los ácidos urónicos se formancuando se oxida el grupoCH20H terminal de unmonosacárido. En las células hepáticas elácido glucurónico se combinacon moléculas como losésteresoides, determinadosfármacos y la bilirrubina paramejorar suhidrosolubilidad, este procesoayuda a eliminar los productosde desecho del cuerpo. 36
    • AMINOAZÚCARES Estos compuestos son constituyentes comunes delas moléculas complejas de hidratos de carbonounidas a las proteínas y a los lípidos celulares. Los aminoazúcares más comunes de las célulasanimales son la D-glucosamina y la D-galactosamina.-D-Glucosamina y -D-galactosaminarespectivamente37
    • DESOXIAZÚCARES Los monosacáridos en los queun grupo -OH ha sido sustituidopor un - H se denominandesoxiazúcares. La fucosa suele encontrarseentre los componentes hidratosde carbono de lasglucoproteínas, como las quedeterminan los grupossanguíneos ABO sobre lasuperficie de los eritrocitos. La2-desoxirribosa es el azúcarpentosa integrante del DNA. 38
    • DISACÁRIDOS Y OLIGOSACÁRIDOS Cuando están unidos mediante enlacesglucosídicos, los monosacáridos forman variasmoléculas que realizan diversas funcionesbiológicas. Los disacáridos son glucósidosformados por dos monosacáridos. El términooligosacárido se utiliza para polímeros de azúcaresrelativamente pequeños que constan de dos a diezo más unidades de monosacárido. La digestión de los disacáridos y de otros hidratosde carbono se produce por enzimas sintetizadaspor las células que tapizan el intestino delgado.39
    • PRINCIPALES DISACÁRIDOS: LACTOSA Es un disacárido quese encuentra en laleche. Está formado poruna molécula degalactosa y unamolécula de glucosa Es un azúcarreductor.40
    • MALTOSA Conocida tambiéncomo azúcar demalta, es unproductointermediario de lahidrólisis delalmidón y noparece existir enforma libre en lanaturaleza.41
    • CELOBIOSA Es un producto dedegradación de lacelulosa, contiene dosmoléculas de glucosaligadas por un enlaceglucosídico, β( 1,4). No se encuentra libreen la naturaleza.42
    • SACAROSA Es conocido como azúcarcomún de mesa. Se produce en las hojas yraíces de las plantas. Es una fuente de energíaque se transporta por todala planta. Es un azúcar no reductor.43
    • POLISACÁRIDOS Las moléculas de polisacáridos se utilizan como formasde almacenamiento de energía o como materialesestructurales. Están formadas por un gran número de unidades demonosacárido unidos por enlaces glucosídicos. La mayoría de los polisacáridos comunes sonmoléculas grandes que contienen desde cientos hastamiles de unidades de azúcar. Estas moléculas pueden tener una estructuralineal, como la de la celulosa o la amilosa, o puedentener formas ramificadas, como las que se encuentranen el glucógeno y la amilopectina. Los polisacáridos pueden dividirse en dos clases:homopolisacáridos, que están formados por un tipo demonosacárido, y heteropolisacáridos, que contienen doso más tipos de monosacáridos. 44
    • HOMOPOLISACÁRIDOS Los homopolisacáridos, que se encuentran enabundancia en la naturaleza, son el almidón, elglucógeno, la celulosa y la quitina. El almidón, elglucógeno y la celulosa cuando se hidrolizan dantodos D-glucosa. Los polisacáridos no tienen sabor dulce y nocristalizan. Su importancia biológica reside en quepueden servir como reservas energéticas o puedenconferir estructura al ser vivo que los tiene. Lafunción que cumplan vendrá determinada por eltipo de enlace que se establezca entre losmonosacáridos formadores. 45
    • HOMOPOLISACARIDOS IMPORTANTES:ALMIDÓN Aparece en células vegetales. Esun homopolísacárido con función de reservaenergética, formado por dos moléculas, que sonpolímeros de glucosa, la amilosa y la amilopectina.La amilosa está formada por glucosas unidas porenlace (1-4). La amilopectina está formada porglucosas unidas por enlaces (1-4) y (1-6). Estosenlaces (1-6) originan ramificaciones. Proporciona el 70-80% de las calorías consumidaspor los humanos de todo el mundo. Tanto elalmidón como los productos de la hidrólisis delalmidón (amilosa y amilopectina).46
    • COMPONENTES DEL ALMIDÓN: AMILOSA La amilosa es el componente minoritario (menos del 30%).Es un polímero de alfa glucosa, con enlaces 1-4. Puesto quecada dos unidades forman una maltosa, también se puededecir que está compuesto por unidades de maltosa. Lamolécula tiene una estructura lineal (sin ramificaciones) y deaspecto helicoidal. Varios polisacáridos, incluyendo ambos tipos dealmidón, poseen un extremo reductor en el que el anillopuede abrirse para formar un gmpo aldehído libre conpropiedades reductoras.47
    • AMILOPECTINA La amilopectina está compuestatambién por unidades de alfa-glucosa con enlaces 1-4 queforman el núcleo central de lamoléculahelicoidal, pero, además, hayenlaces alfa 1-6 que formanisomaltosas y que constituyenpuntos de ramificación cada 12 –30 glucosas. Dentro de cadaramificación los enlaces siguensiendo alfa 1-4, salvo en lasnuevas ramificaciones. Enconjunto, la molécula tiene unascinco o seis veces más unidadesde glucosa que la de amilosa, loque supone algo más de milunidades.Amilopectina48
    • HOMOPOLISACARIDOS IMPORTANTES:GLUCÓGENO. El glucógeno es el hidrato de carbono dealmacenamiento de energía de los vertebrados.Se encuentra abundantemente en las célulashepáticas y musculares. Está formado porglucosas unidas por enlace (1-4) y presentaramificaciones formadas por enlaces (1-6) enmayor cantidad que en la amilopectina. Debido a que la molécula es más compacta queotros polisacáridos, ocupa poco espacio, unacaracterística importante en los cuerposanimales que se mueven. Los muchosextremos reductores de las moléculas deglucógeno permiten que la glucosa almacenadase movilice rápidamente cuando el animaldemanda mucha energía.49
    • CELULOSA La celulosa es un polímero formado por residuos de o-glucopiranosa unidos por enlaces glucosídicos β(l,4). Es el polisacárido estructural más importante de lasplantas. Debido a que la celulosa representa alrededorde un tercio de la biomasa de las plantas. La capacidad para digerir la celulosa sólo se encuentraen los microorganismos que poseen la enzima celulasa.50
    • QUITINA Como con la celulosa, las unidades monoméricas(en este caso N-acetil-glucosamina) están unidasen cadenas sin ramificar por enlaces glucosídicosβ(l,4). Se encuentra en exoesqueletos de artrópodos yotros seres, ya que ofrece gran resistencia ydureza.51
    • HETEROPOLISACÁRIDOS Los heteropolisacáridos son polímeros de hidratosde carbono de peso molecular elevado quecontienen más de una clase de monosacárido.Entre los ejemplos importantes se encuentran losglucosaminoglucanos (GAG), los componentesprincipales de los proteoglucanos y la mureína, uncomponente importante de las paredes de lascélulas bacterianas.52
    • UNIDADES DE DISACÁRIDOS QUE COMPONENLOS GAG.53
    • UNIDADES DE DISACÁRIDOS QUE COMPONENLOS GAG.54
    • MUREÍNA Es un polímero complejoque es la principalcaracterística estructural delas paredes celulares detodas las bacterias.Contiene dos derivados deazúcar: N-acetil-glucosamina y ácido N-acetil murámico. La mureína es, en granparte, responsable de laforma y la rigidez de lasparedes celularesbacterianas.55
    • LÍPIDOS56
    • DEFINICIÓN Y PROPIEDADES Son sustancias apolares o antipáticas de origenorgánico presentes en los seres vivos, son solublesen solventes orgánicos. Algunos lípidos sonreservas energéticas vitales. Otras son loscomponentes estructurales primarios de losmembranas biológicos. Asimismo, otras moléculaslipídicas actúan comohormonas, antioxidantes, pigmentos o factores decrecimiento vitales y vitaminas.57
    • CLASES DE LÍPIDOS Los lípidos pueden clasificarse de muchas formasdiferentes1. Ácidos grasos y derivados.2. Triacilgliceroles.3. Ceras.4. Fosfolípidos (fosfoglicéridos y esfingomielinas).5. Esfingolípidos6. Isoprenoides58
    • ÁCIDOS GRASOS los ácidos grasos son ácidosmonocarboxílicos que contienentípicamente cadenashidrocarbonadas de longitudesvariables (entre 12 y 20 carbonos). Los ácidos grasos soncomponentes importantes devarias clases de moléculaslipídicas, comotrigliceroles, esfingolípidos yfosfolípidos. Cuando están insaturados estosse isomerizan en dos diferenteslos cis (b) y trans(a).59
    • EJEMPLOS DE ÁCIDOS GRASOS60
    • ÁCIDOS GRASOS INSATURADOS Los ácidos grasos con un doble enlace se denominanmoléculas monoinsaturadas. Cuando hay dos o másdobles enlaces en los ácidos grasos, normalmenteseparados por grupos metileno (-CH2-), se denominanpolinsaturados. El ácido graso monoinsaturado ácido oleico (a) (18:1Δ9)Y el polinsaturado ácido linoleico (b) (18:2 Δ9,12) seencuentran entre los ácidos grasos más abundantes delos seres vivos.a.b.61
    • ÁCIDOS GRASOS NO ESENCIALES Los mamíferos obtienen lamayoría de sus ácidosgrasos de la alimentación.Sin embargo, estosorganismos pueden sintetizarlos ácidos grasos saturadosy algunos ácidos grasosinsaturados. Los ácidos grasos que sepueden sintetizar sedenominan ácidos grasos noesenciales. 62
    • ÁCIDOS GRASOS ESENCIALES Debido a que los mamíferos noposeen las enzimas que serequieren para sintetizar losácidos linoleico (l8:2 Δ9,12) ylinolénico (imagen) (18:2Δ15,12), estos ácidos grasosesenciales deben obtenersemediante la alimentación. Además de contribuir a laestructura adecuada de lamembrana, los ácidos linoleicoy linolénico son precursores devarios metabolitos importantes. 63
    • TRIACILGLICEROLES Son ésteres de glicerol con tres moléculas deácidos grasos Debido a que los triacilgliceroles no tienen carga seles suele denominar grasas neutras. La mayoría de las moléculas de triacilglicerolescontienen ácidos grasos de diversaslongitudes, que pueden ser in saturados, saturadoso una combinación de ambos64
    • GRASAS Y ACEITES Las grasas, que son sólidas a temperaturaambiente, contienen una gran proporción de ácidosgrasos saturados. Los aceites son líquidos a temperatura ambientedebido a su contenido relativamente elevado deácidos grasos insaturados.65
    • FUNCIONES DE TRIACILGLICEROLES La primera es que son la principal forma dealmacenamiento y transporte de los ácidos grasos. Las moléculas de triacilgliceroles almacenan laenergía de manera más eficaz que el glucógenopor varias razones:1. Debido a que los triacilgliceroles sonhidrófobos, se fusionan en gotitas compactasanhidras dentro de las células estas células sonllamadas adipocitos, debido a que el glucógenotiene una gran cantidad de agua lostriacilgliceroles pueden almacenar hasta 8 vecesmas energía por gramo que los hidratos decarbono 66
    • FUNCIONES DE LOS TRIACILGLICEROLES2. Las moléculas de triacilgliceroles se oxidan menosque las moléculas de hidratos de carbono. Por lotanto, cuando se degradan, los triacilglicerolesliberan más energía. Una segunda función importante de la grasa es lade proporcionar aislamiento para las bajastemperaturas ya que las grasas son malosconductores de calor. Debido que el tejido adiposose encuentra por todo el cuerpo, impide la perdidamasiva de calor. Una ultima función importante es que algunosanimales segregan estos para proteger eimpermeabilizar sus plumas y pieles. 67
    • FUNCIONES DE TRIACILGLICEROLES PARA LASPLANTAS En los vegetales, lostriacilgliceroles constituyenuna reserva de energíaimportante en las frutas ylas semillas. Debido a queestas moléculas contienencantidades relativamentegrandes de ácidos grasosinsaturados (p. ej., oleico ylinoleico), se les denominaaceites vegetales.68
    • ÉSTERES DE CERAS Las ceras son mezclas complejas de lípidos apolares. Son cubiertas protectoras de las hojas, los tallos y lasfrutas de los vegetales y la piel de los animales. Los ésteres formados por ácidos grasos de cadenalarga y alcoholes de cadena larga son constituyentesdestacados de la mayoría de las ceras. Las ceras contienen tambiénhidrocarburos, alcoholes, ácidos grasos, aldehídos yesteroles (alcoholes esteroides).69
    • FOSFOLÍPIDOS Son los componentes de membrana estructuralesfundamentales. Sin agentes que disminuyen la tensión superficial de unliquido, especialmente agua. Son moléculas anfipáticas, los dominios hidrófobosestán compuestos por cadenas carbonatadaspertenecientes a los ácidos grasos que lascomponen, los hidrófilos, o cabezas polares, contiene elgrupo fosfato y otros grupos polares. Hay dos tipos de fosfolípidos, los fosfoglicéridos y lasesfingomielinas.70
    • FOSFOGLICÉRIDOS Son moléculas que contienen glicerol, ácidosgrasos, fosfato y un alcohol. El precursor de todos los fosfogliceridos es el acidofosfatídico Las moléculas de fosfoglicérido se clasi-fican deacuerdo con el alcohol que esterifica el grupo fosfato.Por ejemplo, si el alcohol es la colina, la molécula sedenomina fosfatidilcolina (PC) ( que también se llamalecitina). Otras clases de fosfoglicéridos son lafosfatidiletanolamina (PE), la fosfatidilserina (PS), eldifosfatidilglicerol (dPG) y el fosfatidilinositol (PI).71
    • PRINCIPALES CLASES DE FOSFOGLICÉRIDOS72
    • CERAMIDAS Las ceramidas son una familia de lípidos . Una ceramida se compone de un ácido graso unidomediante un enlace amida a una esfingosina, unalcohol insaturado de 18 carbonos. Es la molécula base de los esfingolípidos, muyabundantes en la bicapa lipídica de las membranascelulares.73
    • ESFINGOLÍPIDOS Son componentes importantes de las membranasanimales y ve-getales. Todas las moléculas de esfingolípidos contienenun aminoalcohol de cadena larga. En los animales, este alcohol es principalmente laesfingosina, en los vegetales es la esfingosina. El centro de cada clase de esfingolípido es unaceramida,74
    • ESFINGOMIELINAS En las esfingomielinas, elgrupo hidroxilo 1 de laceramida está esterifi-cadocon el grupo fosfato de lafosforilcolina o lafosforiletanolamina . Las esfingomielinas seencuentran en mayorabundancia en la vaina demielina de las célulasnerviosas.75Esfingomielina.
    • GLUCOLÍPIDOS Las ceramidas también son precursoras de losglucolípidos, que suelen denomi-narseglucoesfingolípidos. En los glucolípidos, se encuentran unidos a laceramida un monosacárido, un disacárido o unoligosacárido mediante un enlace glucosídico. Las clases más importantes de glucolípidos son loscere-brósidos, los sulfátidos y los gangliósidos.76
    • CEREBROSIDOS Los cerebrósidos son esfingolípidos en los que elgrupo de cabeza es un monosacárido. Losgalactocerebrósidos, el ejemplo más importante deesta clase, se encuentran casi por completo en lasmembranas celulares del cerebro. Si se sulfata uncerebrósido, se le denomina sulfátido.77Glucocerebrosido Sulfatido
    • GANGLIÓSIDOS Son esfingolípidos que contienenoligosacaridos, con uno o varios residuos de acidosiálico Los nombres de los gangliósi-dos incluyensuperíndices con letras y números. Las letras M, DY T indican si la molécula tiene uno, dos o tresresiduos de ácido siálico.78Gangliósido de Tay-Sachs
    • ISOPRENOIDES. Son un gran grupo de biomoléculas que contienenunidades estruc-turales de cinco carbonos que serepiten y que se denominan unidades isopreno. Los isoprenoides no se sintetizan a partir delisopreno, sino que todas sus rutas de biosíntesiscomienzan con la formación de isopentenilpiro-fosfato a partir de acetil-CoA Los isoprenoides constan de terpenos y esteroides79
    • TERPENOS Los terpenos son un grupo enorme de moléculasque se encuentran en gran medida en los aceitesesenciales de las plantas. Se clasifican según el numero de isoprenos quetengan. Hay algunas moléculas denominadas terpenoidesmixtos, están formadas por componentes noterpénicos unidos a grupos isoprenoide. seencuentran la vitamina E (u.-tocoferol, laubiquinona, la vitamina K y algu-nas citoquininas(hormonas vegetales)80
    • VITAMINAS K, E Y CITOQUINA.81
    • CLASIFICACIÓN DE LOS TERPENOS82
    • ESTEROIDES Los esteroides son derivados complejos de lostriterpenos. Se encuentran en todos los eucariotas y en unpequeño número de bacterias. Cada tipo de esteroíde está formado por cuatroanillos fusionados. Se diferencian entre ellos por la posicion del dobleenlace carbono- carbono y por tener diferentessustituyentes, hidroxilos, carbonilo y alquilos.83
    • COLESTEROL colesterol, una molécula importante de losanimales, es un ejemplo de esteroi-de Además de ser un componente esencial de lasmembranas de las células animales, el colesteroles precursor de la biosíntesis de todas lashormonas esteroideas, la vitamina D y las salesbiliares. El colesterol normalmente se almacena dentro delas células en forma de éster de ácido graso.84
    • DERIVADOS DE LÍPIDOS. EICOSANOIDES Son un grupo de sustancias muy potentessemejan-tes a las hormonas que se producen en lamayoría de los tejidos ani-males. Intervienen en una gran variedad de procesosbiológicos, como la contracción del musculo liso, lainfla-mación. la percepción del dolor y la regulacióndel flujo sanguíneo. Los eicosanoides participan también en variasenfermedades como el infarto de miocardio y laartritis reumatoide. Se forman apartir del ácido araquidónico. Se dividen en 3 las prosta-glandinas, lostromboxanos y los leucotrienos. 85
    • PROSTAGLADINAS Son derivados del. ácido araquidónico quecontienen un anillo de ciclopentano con gruposhidroxilos. Tienen una gran variedad de funcionesreguladoras. Por ejemplo. las prostaglandinasestimulan la inflamación, un proce-so de luchacontra la infección que produce dolor y fiebre.Tam-bién participan en los procesos reproductorescomo la ovulación y la diges-tión.86
    • TROMBOXANOS También se forman a partir del ácido araquidónico. Se diferencian de otros eicosanoides en que susestructuras tie-nen un éter cíclico. El tromboxano A2 (TXA2), el miembro másdestacado de este grupo de eicosanoides. loproducen principalmente las plaquetas (fragmentoscelulares de la sangre que inician su coagulación.una vez liberado, el TXA, estimula la agregación delas pla-quetas y la vasoconstricción.87
    • LEUCOTRIENOS. Son derivados lineales (acíclicos) del ácidoaraquidónico cuya síntesis se inicia con una reacción deperoxidación. Los leucotrienos se diferencian por laposición de este paso de peroxidación y la naturalezadel grupo tioéter unido cerca del lugar de pero-xidación. Los efectos de los leucotrienos sonvasoconstricción, bronco- constricción.88
    • ACCIONES BIOLÓGICAS ALGUNAS MOLÉCULASEICOSANOIDES.89
    • 90AMINOÁCIDOS, PÉPTIDOSY PROTEÍNAS.
    • ALGUNAS PROTEÍNAS91Las propias proteínasson informativas, cada una deellas con una forma singular loque permite interaccionesselectivas con sólo unamolécula o unas pocasmoléculas, por ejemplo laenzima glucoquinasa sóloacepta como sustrato a laglucosa, mientras que lahexoquinasa aceptaglucosa, galactosa o manosa.
    • AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS Todas las proteínas estánformadas hasta por 20diferentes aminoácidos, Encada proteína los tipos ycantidades precisas de cadaaminoácido están ligados deforma covalente en unasecuencia lineal especificadapor la secuencia de bases delmRNA generado por el DNApara esa proteína. Aquellas conpesos moleculares bajos, queconstan de menos de 50aminoácidos, se denominanpéptidos. El término proteínadescribe las moléculas con másde 50 aminoácidos.92Proteína mioglobinaTetrapéptido, (oligopéptido)
    • AMINOÁCIDOS Son los componentes fundamentales de todos lospéptidos y proteínas existentes, estas sonconstituyentes esenciales de todas los organismos.La mayoría de las tareas que realizan las célulasrequieren proteínas. La diversidad de funcionesque pueden realizar es asombrosa. Por ejemplo, enlas animales, las proteínas son los componentesestructurales principales del músculo, el tejidoconjuntivo, las plumas, las uñas y el pelo. Ademáscumplen funciones hormonales, metabólicas yenzimáticas.93
    • AMINOÁCIDOS Hay 20 aminoácidos que hacen parte usualmente de lasproteínas presentes en el ser humanos, a estos 20aminoácidos se les llama estándar, estas moléculascontienen un átomo de carbono central (el carbono a) alque están unidos un grupo amino, un grupocarboxílico, un átomo de hidrógeno y un grupo R. La excepción de esto es la prolina, difiere de los otrosaminoácidos estándar en que su grupo amino essecundario, formado por un cierre en anillo entre elgrupo R y el nitrógeno amino. La prolina confiere rigideza la cadena peptídica debido a que no es posible larotación alrededor del carbono a. Esta característicaestructural posee implicaciones significativas en laestructura y, por lo tanto, la función de las proteínas conun contenido elevado de prolina.94
    • AMINOÁCIDOS Los aminoácidos no estándar son residuos deaminoácido que se han modificado de formaquímica después de haberse incorporado a unpolipéptido o los aminoácidos que se encuentranen los seres vivos pero que no se encuentran enlas proteínas. Los 20 aminoácidos estándar son lossiguientes:95
    • AMINOÁCIDOS ESTÁNDAR96
    • 97AMINOÁCIDOS ESTÁNDARA un pH de 7, el grupo carboxilo de un aminoácido se encuentra en suforma de base conjugada (-COO-) y el grupo amino en su forma de ácidoconjugado (-NH3+). De este modo, cada aminoácido puede comportarsecomo un ácido o como una base. El término anfótero se utiliza paradescribir esta propiedad.
    • TABLA DE AMINOÁCIDOS98
    • CLASES DE AMINOÁCIDOS. Los aminoácidos se clasifican de acuerdo con sucapacidad para interaccionar con el agua.Utilizando este criterio, pueden distinguirse cuatroclases: apolares neutros, polaresneutros, ácidos, básicos.99
    • APOLARES NEUTROS Los aminoácidos apolares neutroscontienen principalmente grupos Rhidrocarbonados. El término neutrose utiliza debido a que estos gruposR no llevan cargas positivas onegativas. Dado que interaccionanpoco con el agua, los aminoácidosapolares participan de formaimportante en el mantenimiento de laestructura tridimensional de lasproteínas. En este grupo seencuentran dos tipos de cadenas Rhidrocarbonadas: aromáticas yalifáticas. 100AromáticoAlifático
    • AMINOÁCIDOS POLARES NEUTROS. Dado que los aminoácidos polares poseen gruposfuncionales capaces de formar enlaces dehidrógeno, interaccionan fácilmente con el agua. Los grupos hidroxilo tienen otras funciones en lasproteínas. Por ejemplo, la formación del ésterfosfato de la tirosina es un mecanismo deregulación habitual. Además, los grupos -OH deserina y treonina son puntos a los que se unen loshidratos de carbono101
    • AMINOÁCIDOS ÁCIDOS Y BÁSICOS Ácidos: Dos aminoácidos estándar poseencadenas laterales con grupos carboxilato. Lascadenas laterales del ácido aspártico y del ácidoglutámico están cargadas negativamente a pHfisiológico, por lo que suele llamárseles aspartato yglutamato. Básicos: Los aminoácidos básicos a pH fisiológicollevan una carga positiva. Por lo tanto, puedenformar enlaces iónicos con los aminoácidos ácidos.La lisina, que tiene un grupo amino en la cadenalateral, acepta un protón del agua para formar elácido conjugado (-NH3+). 102
    • FUNCIONES BIOLÓGICAS DEAMINOÁCIDOS Varios aminoácidos o sus derivadosactúan como mensajeros químicos. Porejemplo, la glicina, el ácido (GABA) y la γ-aminobutírico erotonina y la melatonina(derivados del triptófano) sonneurotransmisores, sustancias liberadaspor una célula nerviosa que influyensobre la función de una segunda célulanerviosa o una célula muscular. Latiroxina (un derivado de la tirosina) y elácido indol acético (un derivado deltriptófano que se encuentra en lasplantas) son dos ejemplos de hormonas.Las hormonas son moléculasseñalizadores producidas en una célulaque regulan la función de otras células. 103
    •  Los aminoácidos son precursores dediversas moléculas complejas que contienennitrógeno. Entre los ejemplos se encuentranlas bases nitrogenadas componentes de losnucleótidos y los ácidos nucleicos, el hemo(el grupo orgánico que contiene el hierronecesario para la actividad biológica devarias proteínas importantes) y la clorofila(un pigmento de importancia crucial en lafotosíntesis). Varios aminoácidos estándar y no estándaractúan como intermediarios metabólicos. Porejemplo, la arginina, la citrulina y la ornitinason componentes del ciclo de la urea. Lasíntesis de urea, una molécula que se formaen el hígado de los vertebrados, es elprincipal mecanismo para eliminar losdesechos nitrogenados.104FUNCIONES BIOLÓGICAS DE AMINOÁCIDOS
    • AMINOÁCIDOS MODIFICADOS DE LASPROTEÍNAS Varias proteínas contienen derivados de aminoácidos que seforman tras la síntesis de la cadena polipeptídica. Entre estosaminoácidos modificados se encuentra el ácido y-carboxiglutámico, un residuo de aminoácido que une el calcioque se encuentra en la proteína de la coagulación de lasangre, protrombina. La 4-hidroxiprolina y la 5-hidroxiprolinason componentes estructurales importantes del colágeno laproteína más abundante del tejido conjuntivo. La fosforilaciónde los aminoácidos que contienen hidroxilo, serina, treonina ytirosina suele utilizarse para regular la actividad de lasproteínas. Por ejemplo, la síntesis del glucógeno estásignificativamente restringida cuando la enzima glucógenosintasa está fosforilada.105
    • TITULACIÓN DE AMINOÁCIDOS Debido a que los aminoácidoscontienen gruposionizables, la forma iónicapredominante de estasmoléculas en disolucióndepende del pH. La titulación de un aminoácidoexplica el efecto del pH sobrela estructura del aminoácido La titulación también es unaherramienta útil paradeterminar la reactividad delas cadenas laterales de losaminoácidos. 106Curva de titulación de alanina
    • EJEMPLO DE CURVA TITULACIÓN DE ALANINA Durante la titulación con una base fuerte como el NaOH, laalanina pierde dos protones, para formar H2O con los OH. En una disolución muy ácida, la alanina se encuentrapresente fundamentalmente en la forma sin carga en el grupocarboxilo, pero en el grupo amino se encuentra protonadaNH3+, en este caso la molécula tiene carga +1, en total puestiene un H+, del que debería tener en su forma fundamental. El descenso de la concentración de H+ hace que el grupocarboxilo pierda su protón y se transforme en un grupocarboxilato con carga negativa. (En un ácido poliprótico, losprimeros protones que se pierden son los del grupo con elpKa menor.) En ese punto la alanina no tiene carga neta, pues el acidocarboxílico esta cargado negativamente y el grupo amino estacargado positivamente.107
    • PUNTO ISOELÉCTRICO Es el punto en el cual la molécula tiene una carganeta igual a 0. Debido a que no hay carga neta en el puntoisoeléctrico, a este pH los aminoácidos son menossolubles. Para EL CASO DE LA ALANINA el puntoisoeléctrico se puede calcular con la siguienteecuación: Para casos de aminoácidos mas grandes opéptidos se tiene que aplicar el método visto enclase108
    • ENLACE PEPTÍDICO Los polipéptidos son polímeros lineales formadospor aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. Estos son enlace, amida que se forman cuando elpar de electrones sin compartir del átomo denitrógeno -amino de un aminoácido ataca alcarbono -carboxilo de otro en una reacción desustitución nucleófila. Dado que esta reacción es una deshidratación losaminoácidos unidos se denominan residuos deaminoácido.109Reacción de sustitución de acilo
    • ENLACE PEPTÍDICO Cuando dos moléculas de aminoácido se unen, elproducto se llama un dipéptido, al añadirse losaminoácidos y alargarse la cadena, el prefijo reflejael número de residuos. Por ejemplo, un tripéptidocontiene t.res residuos de aminoácido, untetrapéptido cuatro, y así sucesivamente. Por convenio, el residuo de aminoácido con elgrupo amino libre se denomina residuo N-terminal yse escribe a la izquierda. El grupo carboxilo libre enel residuo C-terminal aparece a la derecha. Lospéptidos se nombran utilizando su secuencia deaminoácidos, empezando por su residuo N-terminal.110tetrapéptido denominado tirosilalanilcisteinilglicina.
    • PÉPTIDOS Aunque sus estructuras son menos complejas que las delas moléculas proteicas más grandes, los péptidosposeen actividades biológicas significativas.111Ejemplo de algunospéptidos con suconformación deaminoácidos
    • GLUTATIÓN Es un ejemplo de un péptido formado por 3aminoácidos que se encuentra en casi todos losorganismos participa en muchos procesosbiológicos importantes, entre los que se encuentranla síntesis de proteínas y de DNA, el metabolismode fármacos y toxinas ambientales, y el transportede aminoácidos. Un grupo de las funciones delglutatión explota su efectividad como agentereductor. El glutatión protege a las células de losefectos destructores de la oxidación por lasreacciones con sustancias como los peróxidos112
    • FUNCIONES DE LOS PEPTIDOS Los péptidos son una clase de moléculas señalizadorasque utilizan los organismos multicelulares para regularsus complejas actividades. Recuerde que losorganismos multicelulares que están formados porvarios cientos de clases de células deben coordinar unnúmero inmenso de procesos bioquímicos. Lainterrelación dinámica entre los procesosopuestos, denominada homeostasís, mantiene unambiente interno estable. En la actualidad se conocenmoléculas peptícticas con funciones opuestas queafectan a la regulación de numerosos procesos. Entrelos ejemplos se encuentran el comportamientoalimentario, la presión sanguínea y los receptores deldolor.113
    • PROTEÍNAS De las moléculas biológicaspresentes en el ser humanolas proteínas contienen lasfunciones mas diversas. Catálisis, estructura, movimiento, defensa, regulación, transporte, respuestaagreciones yalmacenamiento, sonalgunas de las funciones delas proteínas. Se pueden clasificar de 2formas, por su forma o sucomposición.114
    • SEGÚN SU FORMA Proteínas fibrosas son moléculas largascon forma de varilla que son insolubles enagua y físicamente correosas. Las proteínasfibrosas, como las queratinas de la piel, elpelo y las uñas, tienen funcionesestructurales y protectoras. Las proteínas globulares son moléculasesféricas compactas, normalmentehidrosolubles. De forma característica, lasproteínas globulares tienen funcionesdinámicas. Por ejemplo, casi todas lasenzimas tienen estructuras globulares.Otros ejemplos son las inmunoglobulinas ylas proteínas de transporte hemoglobina yalbúmina (un transportador de ácidosgrasos en la sangre).115FibrosasGlobulares
    • SEGÚN SU COMPOSICIÓN Las proteínas simples, como laalbúmina sérica y laqueratina, contienen sóloaminoácidos. Por el contrario, cada proteínaconjugada consta de una proteínasimple combinada con un componenteno proteico, que se denomina grupoprostético. Los grupos prostéticosdesempeñan un papel importante, aveces crucial, en la función de lasproteínas. Las proteínas conjugadasse clasifican de acuerdo con lanaturaleza de su grupo prostético. Porejemplo, las glucoproteínascontienen un componente hidrato decarbono, las Lipoproteínas contienenmoléculas de lípidos, lasmetaloproteínas contienen ionesmetálicos etc.116Albumina séricaGlucoproteínaMetaloproteína
    • ALGUNAS FUNCIONES DE PROTEÍNAS117
    • ¿QUÉ ES UNA HORMONA?Las hormonas son sustancias producidas por las glándulas endocrinas (otambién por células epiteliales e intersticiales), que actuando comomensajeros químicos, a través de la sangre, hacen activar mecanismospara que el organismo se adapte a las diversas alteraciones que seproducen en el ambiente externo e interno.La mayoría de las hormonas son de tipo proteico, esdecir, formadas por una cadena de aminoácidos con unradical libre en el cual se adicionan diferentes gruposfuncionales según la hormonaPROTEÍNAS HORMONALES
    • DOPAMINALa dopamina es una feniletilamina, unacatecolamina (aminohormonas, neurotransmisores que sevierten al torrente sanguíneo), que cumplefunciones de neurotransmisor en el sistemanervioso central.Los alimentos altos en proteína y que contienen antioxidantes sonmejores para aumentar los niveles de dopamina.Fenilalanina Tirosina Dopamina
    • MetabolismoSe concentra en áreas del cerebro contiguas a los lugaresde mayor secreción de endorfina. Cuando la función de ladopamina disminuye también disminuye la función de laendorfina. Cuando demasiado estrés causa unadisminución de la dopamina la persona pierde su"anestésico" natural.Funciones• Motivación y places• Anatomía• Movimiento• Cognición y corteza frontal• Regulación de la secreción de prolactina
    • ADRENALINALa adrenalina es una catecolamina yuna monoamina; es una hormonavasoactiva secretada por lasglándulas suprarrenales bajosituaciones de alerta o emergencia.
    • Mecanismo de acciónAnte las situaciones de riesgo, las glándulassuprarrenales secretan la adrenalina, la que relaja lamusculatura de las vías respiratorias para permitir queingrese más aire a los pulmones; estimula al corazón y lohace latir más rápido y con más fuerza; las pupilas sedilatan para que aumente la capacidad de observar; lavelocidad de la respiración aumenta y el sistema digestivose retarda de manera que entra más sangre a losmúsculos, los cuales se tensionan y aumenta la presiónarterial.
    • Consecuencias de una secreción de adrenalina• Aumenta la concentración de glucosa en la sangre• Aumenta la tensión arterial• Aumenta el ritmo cardiaco• Dilata la pupila para tener una mejor visión• Aumenta el ritmo de la respiraciónAplicaciones medicas• Paro cardiaco• Anafilaxia• Laringotraqueobronquitis• anestésicos locales• Autoinyectores
    • OXITOCINALa oxitocina es un péptido de nueve aminoácidos (un nonapéptido). Susecuencia es cisteína - tirosina - isoleucina - glutamina - asparagina -cisteína - prolina - leucina – glicina.
    • La oxitocina es una hormona que produce el hipotálamo y que despuésse almacena en la hipófisis, regulando diversos procesos de índolefisiológica, como por ejemplo las emociones. Se la relaciona con elcomportamiento sexual, el instinto materno o paterno y otros procesosafectivos, como la empatía hacia otras personas; se cree que estárelacionada con la capacidad de establecer relaciones sociales y generarconfianza y generosidad.FuncionesSe la conoce como la hormona del amor, precisamente, por estarinvolucrada en el orgasmo (estimulando la circulación de esperma en loshombres y las contracciones pelvianas en las mujeres) e intervenir en lacreación de lazos afectivos con la pareja; es decir, fortaleciendo laconfianza entre ambos y la fidelidad.La oxitocina se utiliza por vía intravenosa para inducir el parto y estimularlas contracciones uterinas una vez que se ha iniciado el parto. Laoxitocina intranasal se utiliza para favorecer la excreción inicial de lecheuna vez finalizado el parto
    • INSULINALa insulina es una hormona polipeptídica formada por 51aminoácidos, producida y secretada por las células beta de losislotes de Langerhans del páncreas.
    • FuncionesReguladora de metabolismo• Estimula la glucogenogénesis (síntesis del glucógeno)• Inhibe la glucogenolisis.• Disminuye la glucosecreción hepática• Promueve la glucólisis.• Favorece la síntesis de trigliceridos.• Estimula la síntesis de proteínas.
    • Función de la Insulinasobre la glucosaLa insulina es la principalhormona que regula los nivelesde glucosa en sangre. Sufunción es controlar la velocidada la que la glucosa se consumeen las células del músculo, tejidograso e hígado.
    • Deficiencia de InsulinaLa diabetes es la carencia absoluta o relativa de insulinaque da como resultado acumulaciones anormales degrasa y deficiencias en el metabolismo de las proteínas ylos carbohidratos.Inicialmente, la ausencia en la producción de insulinaafecta a la captación y entrada de glucosa en el músculo ycélulas grasas. Cuando la ingesta de glucosadisminuye, el cuerpo demanda combustible y el glucógenose libera desde el hígado. El nivel de glucosa en sangrese eleva aún más.
    • Cuando los niveles de glucosa en sangre se acercan a los180 mg/dl, la capacidad de los conductos renales parareabsorberla (el umbral renal) se excede, y la glucosa esexcretada por la orina (glucosuria). Puesto que la glucosaes un diurético osmótico, se excretan agua y sales engrandes cantidades y se produce la deshidratacióncelular. Cuando la situación se prolonga, la excesivadiuresis (poliuria) combinada con la pérdida de caloríasocasiona polidipsia (sed aumentada), polifagia (hambreaumentada) y fatiga: los síntomas clásicos de la diabetes.
    • • ¿Cómo es el tratamiento con Insulina?El tratamiento con insulina pretende revertir el estadocatabólico creado por la deficiencia de insulina. Cuando elcuerpo recibe insulina, los niveles de glucosa en sangrecomienzan a caer, de forma que las grasas dejan deproveer combustible, con lo que cesa la producción decuerpos cetónicos, los niveles de bicarbonato sódico ensangre y el PH suben, y el potasio se desplazaintracelularmente a medida que el anabolismo(reconstrucción de tejidos) comienza.
    • ESTRUCTURA PROTEICA133
    • ESTRUCTURA PROTEICA Las proteínas son moléculas extraordinariamentecomplejas. Los modelos completos que dibujan aunlas más pequeñas de las cadenas polipeptídicasson casi imposible de comprender. La estructura primaria, la secuencia deaminoácidos, está especificada por lainformación genética. Al plegarse la cadenapolipeptídica se forman determinadas disposicioneslocalizadas de los aminoácidos adyacentes queconstituyen la estructura secundaria. La formatridimensional global que asume un polipéptidose denomina estructura terciaria. Las proteínasque constan de dos o más cadenaspolipeptídicas (o subunidades) se dice que tienenestructura cuaternaria. 134
    • EJEMPLO DE UNA ENZIMA PROTEICACOMPLETA135
    • ESTRUCTURA PRIMARIA. Cada polipéptido tiene una secuencia deaminoácidos específica. Las interacciones entre los residuos deaminoácidos determinan la estructuratridimensional de la proteína, su papel funcional ysus relaciones con otras proteínas.136
    • ESTRUCTURA SECUNDARIA La estructura secundaria de los polipéptidos constade varios patrones repetitivos. Los tipos deestructura secundaria que se observan con mayorfrecuencia son la hélice y la lámina plegada β.Estas están estabilizadas por enlaces de hidrógenoentre los grupos carbonilo y N - H del esqueletopolipeptídico.137
    • HÉLICE ALFA Es una estructura rígida en forma de varilla que se formacuando una cadena polipeptídica se retuerce en unaconformación helicoidal a la derecha. Se forman enlaces de hidrógeno entre el grupo N-H de cadaaminoácido. Los grupos R de los aminoácidos se extienden hacia fuera dela hélice. Debido a varias restricciones estructurales determinadosaminoácidos no estimulan la formación de la hélice. Porejemplo, el grupo R de la glicina es tan pequeño que lacadena polipeptídica puede ser demasiado flexible. Las secuencias de aminoácidos con un número grande deaminoácidos cargados (p. ej., glutamato y aspartato) y gruposR voluminosos (p. ej., triptófano) son también incompatiblescon las estructuras de hélice CI.. 138
    • HÉLICE 139
    • LAMINAS Β PLEGADAS Se forman cuando se alinean de lado dos o mássegmentos de cadenas polipeptídicas. En lugar de estarenrollada, cada cadena β está totalmente extendida. Están estabilizadas por enlaces de hidrógeno que seforman entre los grupos N-H y carbonilo del esqueletopolipeptídico de cadenas adyacentes. Hay dos tipos de láminas plegadas β paralelas yantiparalelas. En las estructuras de láminas plegadas βparalelas las cadenas polipeptídicas están colocadas enla misma dirección. Las cadenas antiparalelas van endirecciones opuestas. Las láminas β antiparalelas sonmás estables que las láminas β paralelas debido a quese forman enlaces de hidrógeno totalmente colineales.En ocasiones se observan láminas β paralelas yantiparalelas mezcladas.140
    • BETA ANTIPARALELA141
    • COMPARACIÓN ENTRE BETA PARALELA YANTIPARALELA142
    • ESTRUCTURAS SUPERSECUNDARIAS. Son combinaciones entre estructuras secundarias. Las siguientes son estructuras supersecundarias.143
    • ESTRUCTURA TERCIARIA. Se llama estructura terciaria a la disposicióntridimensional de todos los átomos que componen laproteína, concepto equiparable al de conformaciónabsoluta en otras moléculas. La estructura terciaria deuna proteína es la responsable directa de suspropiedades biológicas, ya que la disposición espacialde los distintos grupos funcionales determina suinteracción con los diversos ligandos. Para las proteínasque constan de una sola cadena polipeptídica (carecende estructura cuaternaria), la estructura terciaria es lamáxima información estructural que se puedeobtener. La asociación de varias estructurassuprasecundarias en una única cadenapolipeptídica da lugar a la estructura terciaria.144
    • ESTRUCTURA TERCIARIA.145
    • CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURA TERCIARIA. Muchos polipéptidos se pliegan de forma que losresiduos de aminoácido distantes en la estructuraprimaria quedan cerca. Debido al eficaz empaquetamiento al plegarse lacadena polipeptídica, las proteínas globulares soncompactas. Durante este proceso, la mayoría de lasmoléculas de agua quedan excluidas del interior de laproteína permitiendo las interacciones entre los grupospolares y apolares. Las proteínas globulares grandes (es decir, aqueuascon más de 200 residuos de aminoácido) suelencontener varias unidades compactas denominadasdominios. Los dominios son segmentosestructuralmente independientes que poseen funcionesespecíficas (p. ej., unión de un ion o moléculapequeña). 146
    • LA ESTRUCTURA TERCIARIA SE ESTABILIZAPOR LAS INTERACCIONES SIGUIENTES147
    • ESTRUCTURA CUATERNARIA. Muchas proteínas, especialmente las que tienen pesosmoleculares elevados, están formadas por variascadenas polipeptídicas. Cada componente polipeptídico se denomina unasubunidad, las subunidades en un complejo proteicopueden ser idénticas o bastante diferentes. Las proteínas con varias subunidades en las que algunao todas las subunidades son idénticas se denominanoligómeros. Las subunidades polipeptídicas se ensamblan y semantienen unidas por interacciones nocovalentes, como el efecto hidrófobo, las interaccioneselectrostáticas y los enlaces de hidrógeno, así como losentrecruzamientos covalentes. 148
    • ESTRUCTURA CUATERNARIA DE UNA ENZIMA149
    • EN RESUMEN150
    • ACIDOS NUCLEICOS151
    • NUCLEOTIDOS AZÚCAR (PENTOSA) GRUPO FOSFATO BASE NITROGENADA152
    •  AZÚCARES153
    •  GRUPOFOSFATO154
    •  BASESNITROGENADAS155
    • ESTRUCTURA DEL ADN156
    • ESTRUCTURA DEL ARN157
    • ESTRUCTURA158
    • • las moléculas de ARN son de cadenasimple y no suelen formar dobles hélicesextensas. No obstante, sí se pliega comoresultado de la presencia de regiones cortascon apareamiento intramolecular debases, es decir, pares de bases formadospor secuencias complementarias más omenos distantes dentro de la misma hebra.El ARNt posee aproximadamente el 60% debases apareadas en cuatro brazos conestructura de doble hélice.14•Una importante característica estructuraldel ARN que lo distingue del ADN es lapresencia de un grupo hidroxil en posición 2de la ribosa.ARN Y SU CONFORMACION159
    • TIPOS DE ARN ARN MENSAJERO (ARNm) ARN DE TRANSFERENCIA(ARNt) ARN RIBOSOMAL (ARNr)160
    • REPLICACION DEL ADNDNA RNATRANCRIPCION TRADUCCIONPOLIMERASA IIguanina metiladaHELICASAENHANCERPROTEINA•En l a replicación de DNA cada una de las hebras sirve como moldepara otra: los genes especifican los tipos de proteínas que fabricanlas celulas , pero el DNA no es el molde directo para la sintesis deproteínas.161
    • MOLDE Y NUCLEOTIDO DE ARN MOLDE. Factores de transcripción Las proteínas se unes a las secuencias de lospromotores. Nucleótidos sueltos que se incorporan a la nuevacadena de ARN UTP CTP ATP GTP Al unirse quedan UMP CMP AMP GMP. Se llega a la secuencia final y se separa lapolimerasa.162
    • REPLICACION EL ADNADN163
    • CARACTERÍSTICAS DE LA DOBLE HÉLICE Su estabilidad se debe a los puentes de hidrogeno einteracciones hidrófobas. La doble hélice del ADN facilita la transcripción de lainformación hereditaria. La doble hélice se funde reversiblemente. Algunas moléculas son circulares y estan enrrolladas164
    • CLONACIONSÍDNEY, AUSTRALIA (02/OCT/2012).-Más de 15 años después de la ovejaDolly, el primer mamífero clonado delplaneta, científicos de Nueva Zelanda hancreado genéticamente a la vaca Daisy conla esperanza de producir la primera lechea prueba de alergias."Hemos tenido éxito en reducir enormemente la cantidad de Beta-lactoglobulina(BLG), una de las proteínas de la leche que no está presente en la leche humanay que puede causar reacciones alérgicas", explicó Stefan Wagner, uno de losinvestigadores de AgResearch.Además, la leche de Daisy contiene una gran cantidad de caseínas, otrasproteínas que están presentes en la leche vacuna, lo que la convierte en másnutritiva que la producida por el vacuno común.165
    • ESTRUCTURA DE UN VIRUS166
    • CONCLUSIONES Un acido nucleico esta formado por cuatro tipos debases unidas a un eje azúcar-fosfato. Una pareja de cadenas de acido nucleico sonsecuencias complementarias pueden formar unaestructura de doble hélice. Las polimerasas replican DNA a partir de lasinstrucciones de moldes. La expresión génica es la transformación del DNAen moléculas funcionales. Los aminoácidos se codifican por grupos de tresbases comenzando desde un punto fijo. 167
    • CÉLULA168
    • SÍNTESIS DE LA TEORÍA CELULAR Cada organismo vivo está formado por una omás células. Los organismos vivos más pequeños son célulasúnicas y las células son unidades funcionales delos organismos multicelulares. Todas las células provienen de célulaspreexistentes.
    • DIVERSIDAD CELULAR
    • CINCO REINOS, TRES CÉLULAS
    • CÉLULAPROCARIONTEBACTERIANA
    • CÉLULAEUCARIONTEVEGETAL
    • CÉLULAEUCARIONTEVEGETAL
    • CÉLULAEUCARIONTEANIMAL
    • ESTRUCTURAS DE LA CÉLULA EUCARIONTE Núcleo Cromatina Nucléolo Organelos Retículo endoplásmico rugoso Retículo endoplásmico liso Ribosomas Complejo de Golgi Lisosomas Vacuolas Peroxisomas Mitocondrias Plastidios (célula vegetal)• Citoesqueleto– Microtúbulos– Microfilamentos– Filamentos intermedios– Centriolos– Cilios– Flagelos• Membrana plasmática
    • NÚCLEO:CROMATINA Contienen losgenes
    • NÚCLEO:NUCLÉOLO Síntesis deARNribosomal yensamble desubunidadesribosómicas
    • ORGANELOS: R.E.R. Síntesis de muchasproteínas destinadas ala secreción o laincorporación amembranas
    • ORGANELOS:R.E.L. Síntesis delípidos ydetoxificación desustancias
    • ORGANELOS:RIBOSOMAS Síntesis depolipéptidos(procariontes yeucariontes)
    • ORGANELOS: COMPLEJO DE GOLGI Modificación, empaque para secreción y distribuciónde proteínas para otros organelos
    • ORGANELOS: COMPLEJO DE GOLGI
    •  Degradación dematerialesingeridos, secreciones y desechoscelularesORGANELOS: LISOSOMAS
    •  Transporte yalmacenamientodemateriales, desechos y aguaORGANELOS: VACUOLAS
    • ORGANELOS: PEROXISOMAS Catálisis de varias reacciones metabólicas. Ejs.Degradación de H2O2 mediante la catalasa;degradación del etanol
    • ORGANELOS: MITOCONDRIAS Respiración celular: ciclo deKrebs, transporte de electronesy fosforilación oxidativa
    • ORGANELOS: PLASTIDIOS Clomoplastos: Cloroplastos: fotosíntesis Plastidios para pigmentación de flores y frutos Leucoplastos: Amiloplastos: almacenamiento de almidón
    • CITOESQUELETO: MICROTÚBULOS, FILAMENTOSINTERMEDIOS Y MICROFILAMENTOS Estructuras sólidas, desubunidades de actina Soporte estructural, movimientocelular y de organelos, divisióncelular Fibras resistentesestables, formadas de polipéptidos:Ej. Miosina Refuerzancitoesqueleto, estabilizan la formacelular Tubos huecos de tubulina Soporte estructural, movimientocelular y de organelos, divisióncelular, en cilios, flagelos, centriolos
    • CITOESQUELETO
    • CITOESQUELETO:CENTRIOLOS Organización delhuso mitótico Ausente en plantas
    • CITOESQUELETO: CILIOS Desplazamientoen organismosunicelulares ymovimiento demateriales ensuperficiesepiteliales
    • CITOESQUELETO:FLAGELOS Locomoción deespermatozoides yalgunos organismosunicelulares
    • MEMBRANA: ESTRUCTURA
    • MEMBRANA: PERMEABILIDAD SELECTIVA Y MECANISMOS DEINTERCAMBIO
    • MEMBRANA: PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS
    • MEMBRANA: OSMOSIS
    • OSMOSIS: FENÓMENOS ASOCIADOS
    • OSMOSIS: FENÓMENOS ASOCIADOS
    • MEMBRANA: VESÍCULAS
    • ENZIMA Y SUSTRATO
    • GLUCOSA AL FIN
    • ELABORACIÓN DE ATP
    • ¿Y QUÉ MÁS?enzima enreacción desíntesisenzima enreacción dedegradaciónenzima enreacción detransformación
    • RUTASMETABÓLICAS205
    • ¿QUÉ ES UNA RUTA METABÓLICA?Sucesión de reacciones químicas que conducen de un sustrato (dondeactúa la enzima) inicial a uno o varios productos finales, a través de unaserie de metabolitos intermediarios. Su conjunto da lugar al metabolismo.Sustrato Aa→Metabolito Bb→Metabolito Cc→Producto DdMetabolismoConjunto de reacciones bioquímicas yprocesos físico-químicos que ocurren enuna célula y en el organismo.Catabolismo AnabolismoRutasCatabólicasAnabólicasAnfibólicas
    • DIFERENTES RUTASCatabólicas• Rutas oxidantes; se libera energía y poder reductor y ala vez se sintetiza ATP.• La glucólisis y la beta-oxidación.Anabólicas• Rutas reductoras en las que se consume energía (ATP)y poder reductor.• Gluconeogénesis y el ciclo de Calvin.Anfibólicas• Rutas mixtas, catabólicas y anabólicas,• Ciclo de Krebs, que genera energía y poder reductor, yprecursores para la biosíntesis, ciclo de la urea.Anabolismo y catabolismo son simultáneos y a veces sin límitesprecisos y requieren de enzimas para poderse llevar a cabo.
    • FACTORES QUE AFECTAN A LA VELOCIDADDE REACCIÓN DE LAS RUTAS
    • MUY IMPORTANTE: EL ATPAdenosín Trifosfato (ATP)Molécula utilizada por todos los organismos vivospara proporcionar energía en las reaccionesquímicas.Es uno de los cuatro monómeros utilizados en lasíntesis de ARN celular.Es una coenzima de transferencia de gruposfosfato que se enlaza de manera no-covalente alas enzimas quinasas (co-sustrato). Debido a la presencia deenlaces ricos en energía(fosfatos), esta molécula seutiliza en los seres vivos paraproporcionar la energía quese consume en las reaccionesquímicas degradándose aADP.Las reservas de ATP en el organismo noexceden de unos pocos segundos deconsumo. El ATP se produce de formacontinua, pero cualquier proceso quebloquee su producción provoca la muerterápida.
    • DE ATP A ADP: EL INTERCAMBIO DEENERGÍA
    • ALGUNAS MOLÉCULAS DEL METABOLISMOEstas moléculas se utilizan reducir y oxidar sustancias químicas en lascélulas.
    • CATABOLISMOParte destructiva delmetabolismo.Forma moléculassencillas a partir demoléculas máscomplejas.Cuando se destruyenmacromoléculas seobtiene energía.Pueden producirenergía en forma deATP.Catabolismo
    • ESQUEMA GENERAL CATABOLISMOGlucólisisFermentaciónRespiraciónCiclo de los ácidostricarboxílicosCatabolismo de LípidosCatabolismo deprotidosCatabolismo deaminoácidos
    • CATABOLISMO
    • GLUCOLISISProceso catabólico que parte de la Glucosa-6-Fosfato (G6P) y finalizaen el Piruvato.El piruvato pasará al Ciclo de Krebs, como parte de la respiraciónaeróbica.G6P puede obtenerse fosfatando glucógenoo almidón con ATP.En su fase inicial de activación queconsume energía en forma de ATP.Va de la G6P al GAP (Glucosa fosfatada).La siguiente fase es de rendimiento energético.De GAP -> piruvatoEn puntos clave hay enzimasalostéricas.El piruvato es el iniciode varias rutasanabólicasConsume 6 moléculasde ATP
    • DIAGRAMA GLUCÓLISIS
    • ¿CÓMO SUCEDE TERMODINÁMICAMENTE?
    • RESPIRACIÓNEs un procesobásico dentro dela nutricióncelular.Conjunto de reacciones bioquímicas que ocurre en la mayoría de las células, enlas que el ácido pirúvico producido por la glucólisis se desdobla a dióxido decarbono y agua y se producen hasta 38 moléculas de ATP.En lascélulas eucariotas la respiración serealiza enlas mitocondrias yocurre en tresetapasOxidación del ácido pirúvico.Ciclo de los ácidos tricarboxílicos (ciclode Krebs)Cadena respiratoria y fosforilaciónoxidativa del ADP a ATP.
    • OXIDACIÓN DEL ÁCIDO PIRÚVICOEs el lazo entrela glucólisis y el ciclo deKrebs.Es un complejo dereacciones catalizado por elpiruvato deshidrogenasalocalizado en la matrizmitocondrial.Cada ácido pirúvico reacciona con la coenzima A, desdoblándoseen CO2 y un grupo acetilo de dos carbonos que se une inmediatamente ala coenzima A formando acetil coenzima A que entrará al ciclo de Krebs.El piruvato se difunde hasta lamatriz de la mitocondria, cruzandoambas membranas.
    • CADENA RESPIRATORIA
    • INHIBIDORES DE LA CADENA RESPIRATORIAInhibidores delas respiración.• Este tipo de inhibidores reciben este nombre porque su principalfunción es el inhibir el transporte de electrones en la cadena de larespiración. Los inhibidores del transporte de electrones máscomúnmente usados pueden reunirse en tres grupos principalessegún el sitio de la cadena respiratoria donde actúan.Inhibición de lafosforilación• Actúan en el complejo enzimático (ATPasa) que cataliza la síntesis deATP, bloquean el paso en el cual el ADP se une al fosfato impidiendoque la energía del potencial electroquímico llegue al sistemafosforilante. La oligomicina y atractilósido son ejemplos de estosinhibidores.Desacopladores• La acción de estos consiste en disociar la oxidación en la cadenarespiratoria, de la fosforilación. Bloquean la síntesis de ATP, al tiempoque permite que continúe el transporte electrónico a lo largo de lacadena respiratoria hasta el O2.221
    • DESACOPLADORES Son ácidos débiles solubles en lípidos. Un desacoplante muy usado es el 2,4-dinitrofenol (DNP) elcual actúa de aproximándose a la membrana interna yprotonandose, debido al pH más bajo existente en estazona, esta protonación aumenta la hidrofobicidad del DNP, locual permite que difunda en la membrana y que la atraviesepor la acción de masa. Una vez dentro de la matriz, el pH másalto hace que el hidroxilo fenólico desprotone. Así pues, eldesacoplador tiene el efecto de transporte de H+ de vueltahacia la matriz, evitando el canal protónico Fo y, por tanto, sinsíntesis de ATP. Ya que la entrada de los H+ en la matriz, através del canal Fo proporciona la energía necesaria paraimpulsar la síntesis de ATP, Otros desacopladores son: Dinitrocresol Pentaclorofenol CCCP (m-clorocarbonilcianuro fenilhidrazona), 100 vecesmás activa que el primero. 222
    • LOS INHIBIDORES DE LA RESPIRACIÓN Hay varias clases de inhibidores dependiendo del sitio de acción. Sobre la NADH-deshidrogenasa, bloqueando la transferencia deelectrones entre la flavina y la ubiquinona. (Inhibidores del sitio I) Barbitúricos, como el amobarbital Piericidina A (antibiótico) Rotenona (insecticida) Actúa bloqueando la transferencia de electrones entre elcitocromo b y el citocromo c1. (inhibidores de sitio III) Antimicina Actúan sobre el Hemo a3 de la citocromooxidasa impidiendo suinteracción con el oxígeno (inhibidores de sitio IV) Cianuro Monóxido de carbono H2S223
    • GLUCOLISIS Y ACIDO LÁCTICOHay una utilización de la glucosaque se encuentra en el citoplasmade la célula muscular, bien libre oalmacenada en forma deglucógeno.No hay una utilización deloxígeno en esta serie dereacciones químicas, en lasque partiendo de la glucosa sellegan a formar 2 moléculasde ácido pirúvico y energía(ATP).La capacidad de metabolizarmoléculas de glucosa a ácidopirúvico es mucho mayor quela capacidad de metabolizarácido pirúvico a travésdel metabolismoaeróbico que tiene lugar en elinterior de la mitocondria(ciclo de Krebs).Cuando las necesidadesenergéticas son bajas, seproduce una continuidad entrelos procesos anaeróbico lácticoy aeróbico, de forma que lamayor parte del ácido pirúvicoque se produce entra en la víaaeróbica.
    • GLUCOLISIS Y ÁCIDO LÁCTICOCuando la necesidad de obtenerenergía para la contracciónmuscular es elevada aumenta deforma importante la utilización de laglucosa por la vía anaeróbica y hayun aumento significativo en laformación de ácido pirúvico.Como consecuencia de ello hay unasobreproducción de ácido pirúvico yeste exceso de ácido pirúvico esconvertido en ácido láctico.
    • ÁCIDO LÁCTICO A NIVEL INTRACELULARNeutralización• El ácido láctico es neutralizado, principalmente debido albicarbonato, al fosfato y a las proteinas intramusculares.Energíaaeróbica• Parece que puede haber una entrada de Lactato en lamitocondria y de esta forma ser un combustible de lacadena respiratoria.Bloqueo de laglucólisis• Cuando disminuye el pH intracelular (debido al aumentode ácido láctico), hay un bloqueoenzimático, principalmente de la fosfofructoquinasa, conlo que la glucólisis anaeróbica deja de tener lugar.
    • ÁCIDO LÁCTICO A NIVELEXTRACELULAREl exceso de ácido láctico que se va generando en la célulamuscular y que no puede ser neutralizado, sale al espacioextracelular gracias a la actuación del transportador MCT1.El ácido láctico es reducido alactato y sale al espaciointersticial.El lactato a través del espaciointersticial alcanza lasangre, siendo de esta formadistribuido de forma rápida a todoel organismo.El ácido láctico es producido porlas fibras musculares que seactivan al alcanzar altasintensidades de trabajo, por lo quefibras oxidativas que forman partedel músculo metabolizan parte dellactato producido.Lactato circulante en la sangre, es captadopor diferentes células -principalmentemusculares-, que son capaces deconvertirlo en piruvato y de esta forma entraen el ciclo de Krebs para convertirse en unafuente de energía aeróbica.
    • ESQUEMA ÁCIDO LÁCTICO
    • GLUCOGENOLISISGlucogenólisisProceso catabólico llevado acabo en el citosol queconsiste en la remoción deun monómero de glucosa deun glucógenomediante fosforólisis paraproducirglucosa 1 fosfato, quedespués se convertiráen glucosa 6 fosfato.Es antagónica dela glucogénesis, estimuladapor el glucagon en elhígado, epinefrina yadrenalina en el músculo einhibida por la insulina.Requiere un grupo específicode enzimas citosolíticas:la glucógeno fosforilasa quesegmenta secuencialmentelos enlaces glucosídicos, laenzima desramificadora, quehidroliza los enlaces 1,6 delglucógeno.
    • GLUCOGENÓLISIS
    • B-OXIDACIÓNβ-oxidaciónProceso catabólico delos ácidos grasos en el cualsufren remoción mediantela oxidación de un par deátomos de carbonosucesivamente en cadaciclo del proceso, hasta queel ácido graso sedescomponga por completoen forma de moléculas acil-CoA, oxidados enla mitocondria para formarATP.Cada paso comporta cuatroreacciones:Oxidación por FADHidrataciónOxidación por NAD+TiólisisLa ruta es cíclica, cadapaso termina con laformación de una acil-CoAacortada en dos carbonos.
    • Β-OXIDACIÓN
    • Reacción 1: Deshidrogenación inicial. Reacción catalizada por una acil-CoA deshidrogenasa. Reacción ligada a la formación de FAD.Formación de enoil CoA y un doble enlace entre los carbonos 2 y 3Reacciones 2: Hidratación. Hidratación del doble enlace en una reacción catalizada por la enoil CoAhidratasa.Se genera la formación de β-hidroxiacil CoA.REACCIONES DE LA B-OXIDACIÓN
    • Reacción 3: Deshidrogenación. Reacción catalizada por 3-hidroxiacil-CoA deshidrogenasa. Convierte el grupo hidroxilo del carbono 3 en un grupo ceto. Generación de NADH y cetoacil-CoAReacciones 4: Escisión o Tiólisis. Escinsión del cetoacil CoA en una reacción catalizada por la tiolasa. Formación de acetil- CoA y acil -CoA, acortado este último en dos átomos decarbono.REACCIONES DE LA B-OXIDACIÓN
    • TABLA RESUMEN REACCIONES B-OXIDACIÓN
    •  Es el proceso metabólico por el cual se forman enel hígado los cuerposcetónicos (acetoacetato, acetona y betahidroxibutirato) por la oxidación (β-oxidación) metabólica delos ácidos grasos. Se estimula esta ruta cuando se produce unamala utilización deficitaria de los hidratos decarbono. La cetogénesis se produce fundamentalmente enel hígado, debido a las elevadas concentraciones deHMG-CoA sintasa en tejido. Los cuerpos cetónicos se transportan desde elhígado a los tejidos, donde el cetoacetato y el β-hidroxibutirato pueden reconvertirse de nuevo enacetil-CoA para la generación de energía.CETOGÉNESIS
    • ANABOLISMOParte constructiva delmetabolismo.Se forman moléculascomplejas a partir demoléculas más sencillas.Requiere aporte deenergía en forma de ATPgenerado del catabolismo.Biosíntesis enzimática delos componentesmoleculares de las células.Anabolismo
    • ESQUEMA GENERAL ANABOLISMOFotosíntesis (plantas)QuimiosíntesisSíntesis de aminoácidosSíntesis de glúcidosSíntesis de lípidosSíntesis de nucleóticosGluconeogénesis
    • SÍNTESIS DE AMINOÁCIDOSEl hígado es el sitio principalde metabolismo delnitrógeno en el cuerpoEl glutamato essintetizado a partir de sudistribuido ampliamenteα-ceto ácido precursorpor una simpletransaminación. Como seseñala en el metabolismode nitrógeno, el glutamatodehidrogenasadesempeña un papelcentral en la homeostasisglobal de nitrógeno.Aspartato también puede derivarse de asparraginaa través de la acción de asparaginasa. Laimportancia de aspartato como precursor de ornitinapara el ciclo de la urea es se describe enel metabolismo de nitrógeno .
    • SÍNTESIS AMINOÁCIDOSEl ciclo de la glucosa-alanina se utilizasobre para eliminar el nitrógeno almismo tiempo que reabastece susuministro de energía. La oxidación dela glucosa produce piruvato que puedeexperimentar transaminación a alanina.Esta reacción es catalizada por laalanina transaminasa, ALT (la ALT sellamaba glutamato piruvatotransaminasa sérica, SGPT). Dentrodel hígado la alanina se convierte denuevo a piruvato que es entonces unafuente de átomos de carbono para lagluconeogénesis.La glucosa recién formada puedeentonces entrar a la sangre para serentregada de nuevo al músculo. Elgrupo amino transportado desde elmúsculo al hígado en forma de alaninaes convertido a urea en el ciclo de laurea y es excretado.El azufre para la síntesis de la cisteína viene delaminoácido esencial metionina. Una condensaciónde ATP y metionina catalizados por la metioninaadenosiltransferasa produce S-adenosilmetionina (SAM o AdoMet).
    • CICLO DE LA UREALa mayoría del ciclo de la urea es citosolico, pero la ornitina transcarboxilasa esintramitocondrial.En el ciclo principal, el nitrógeno entra por medio del amonio (NH4) y mediante la Carbomil-P sintetasa forma Carboamil-P NH3.Este compuesto se une a la ornitina y mediante la ornitina trans carboxilasa formaCitrulina, luego argininasuccinato al unirse un aspartato (via la argininasuccinato sintetasa).Este último compuesto se descompone en fumarato y arginina. Esta se degrada enUrea, la cual se elimina a los riñones y en ornitina, para reiniciar el ciclo.Corresponde a la víametabólica usada paraeliminar los desechosnitrogenados del organismo.Los diversos compuestospueden entrar por casicualquier parte del ciclo, y elproducto final de desecho esla urea.
    • SÍNTESIS DE LÍPIDOSLa vía de síntesis de los ácidos grasos ocurre en el citoplasma, mientras que suoxidación sucede en la mitocondria. La síntesis de las grasas involucra laoxidación de NADPH.La acetil-CoA en la síntesis de la grasa esta temporalmente unida al complejoenzimático como malonil-CoA. La enzima que cataliza esta reacción, laacetil.Coa carboxilasa (ACC), es el sitio más importante de la regulación de lasíntesis de ácidos grasos. Como otras enzimas que transfieren CO2 asustratos, la ACC requiere como co-factor a la biotina.
    • SÍNTESIS DE TRIACILGLICÉRIDOS
    • GLUCONEOGÉNESISEn lo organismos esimprescindible asegurarlos niveles adecuados deglucosa.Es fundamental la Gluconeogénesisporque sintetiza glucosa a partir de:ácido láctico, aminoácidos o algúnmetabolito del ciclo de Krebs.Ocurre en el hígado y en parte en elriñónNo es exactamente inversa a laglucólisis. Algunas enzimas songlucolíticas y gluconeogénicaspero la Gluconeogénesis poseeenzimas específicas.
    • ENZIMAS GLUCONEOGÉNICAS• En condiciones de ayuno los niveles de estaenzima aumentan y disminuye en estados ricosen glúcidos.Fosfoenolpiruvato-carboxiquinasa(PEP-CK).• Cataliza la formación de fructosa 6 fosfato a partirde fructosa 1,6 bisfosfato.Fructosa 1,6 bisfosfatasa.• Cataliza glucosa a partir de glucosa 6 fosfato.Glucosa 6 fosfatasa.
    • GLUCONEOGÉNESIS
    • BALANCE DE ENERGÍA2 Ácido pirúvico + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 6 H2O → Glucosa +4ADP + 2GDP + 6Pi + 2NAD + 2H+La síntesis de glucosa escostosa para la célula en unsentido energético.PiruviratoSi la glucólisis pudieraactuar en sentido inverso, elgasto de energía seríamucho menor:• Se consumen seis gruposfosfato de energía elevada (4ATP).• 2 GTP.• 2 NADH (como si fueran 5 ATP)• 2 NADH• 2 ATP
    • ANFIBOLISMO: CICLO DE KREBSCiclo de KrebsForma parte dela respiración celular entodas las células aeróbicas.Es parte de lavía catabólica que realiza laoxidaciónde glúcidos, ácidosgrasos y aminoácidos hastaproducir CO2, liberandoenergía en forma utilizable(poder reductor y GTP).Proporciona precursoresparamuchas biomoléculas, comociertos aminoácidos.
    • DETALLES DEL CICLO DE KREBSLa mayoría de las víascatabólicas y anabólicasconvergen en el ciclo deKrebs.El rendimiento de un cicloes (por cada molécula depiruvato): 1 GTP, 3 NADH, 1FADH2, 2CO2.Cada NADH, cuando seoxida en la cadenarespiratoria, originará 2,5moléculas de ATP mientrasque el FADH2 dará lugar a1,5 ATP.El ciclo de Krebs siempre esseguido por la fosforilaciónoxidativa.El ciclo de Krebs no utilizadirectamente O2, pero lorequiere al estar acoplado ala fosforilación oxidativa.Muchas de las enzimas delciclo de Krebs sonreguladas porunión alostérica delATP, que es un producto dela vía y un indicador delnivel energético de la célula.
    • INHIBIDORES DEL CICLO DE KREBS El fluoracetato en forma de fluor acetil CoA reaccionacon el oxalacetato y produce fluorcitrato, pero elfluorcitrato la aconitasa no lo reconoce y se paraliza elciclo. El arsenito que es la forma trivalente del arsénico inhibetodos aquello compuestos multienzimaticos que usanlipoamida como coenzima, y en el caso del ciclo el queusa lipoamida es el complejo enzimático de α –cetoglutarato deshidrogenasa. Pero ojo la piruvatodeshidrogenasa también usa lipoamida y también esinhibida por el arsenito pero esa primera reacciónocurre intra-mitocondrialmente pero no hace parte delciclo, pero también es inhibida por el arsenito. El malonato es inhibidor competitivo de la succinatodeshidrogenasa.251
    • CICLO DE GLIOXALATO El ciclo del glioxilato es una variante del ciclo delácido cítrico (concretamente un "by-pass" de lasestapas descarboxilantes) que ocurre en losglioxisomas de las células vegetales (tambiénocurre en muchos hongos y protozoos).1 Permitegenerar glucosa a partir de ácidos grasos, esto esmuy importante en las semillas, debido a que lamayor parte de la energía metabólica necesariapara su desarrollo se encuentra en forma detriacilgliceroles.252
    • 253CICLO DE GLIOXALATO
    • REACCIONES BIOQUÍMICAS DEL CICLO DEGLIOXALATO 1) La acetil-CoA (procedente de la oxidación de ácidos grasos)reacciona con el oxalacetato formando citrato. La enzima quecataliza esta reacción es la citrato sintasa*. 2) El citrato reacciona con la enzima aconitasa* formandoIsocitrato. 3) El isocitrato, mediante una reacción catalizada por la enzimaisocitrato liasa, se fragmenta en glioxilato y succinato. 4a) El succinato es metabolizado en forma similar que en el ciclodel ácido cítrico a fumarato mediante la enzima succinatodeshidrogenasa y luego a malato por la enzima fumarasa. 4b) La acetil-CoA transfiere un acetilo al glioxilato produciendomalato en una reacción catalizada por la enzima malato sintasa*. 5) El malato se deshidrogena para formar nuevamenteoxalacetato mediante una reacción catalizada por la enzimamalato deshidrogenasa. El oxalacetato es capaz de generarglucosa mediante gluconeogénesis.254
    • EN RESUMEN: METABOLISMO CELULAR
    • CONCLUSIONES Catabolismo y anabolismo sumamente importantespara la vida. ATP alto contenido energético. Glucólisis y gluconeogénesis complejas yconvergen en el ciclo de Krebs. Ciclo de Krebs eslabón para muchas rutasmetabólicas. Energía para la célula.
    • TEMA DEPROFUNDIZACIÓN258
    • ALMIDÓN Es un polisacárido de reserva de energía de lasplantas, constituido por amilasa yamilopectina, proporciona del 70 al 80% de lascalorías consumidas por el ser humano, peroademás de esto tiene varias aplicacionesindustriales, en la industriaalimenticia, textil, farmacéutica, cosmética, papelera de adhesivos, entre otras.259Granos de almidón encélulas de patata.
    • INDUSTRIA ALIMENTICIA Medio de moldeo para caramelos de frutas, rodajasde naranja y gomas de mascar. Dador de cuerpo, textura y estabilidad a caramelos. Agente para espolvorear, combinado con azúcarpulverizada en gomas, caramelos y gomas demascar.260
    •  Protector contra la humedad dediversos productos en polvo –comoazúcares- pues los almidones absorbenhumedad sin apelmazarse. Espesante, cuerpo y textura al alimentopreparado; para sopas, alimentos parainfantes, salsas, gelatinas sintéticas. Agente coloidal, textura, sabor yapariencia. La cocción del almidónproduce una solución coloidalestable, compatible con otrosingredientes en productos alimenticios.261INDUSTRIA ALIMENTICIA
    •  Aglutinante, para el ligamento de componentes. Enla preparación de salchichas y embutidos cocidos. Emulsificante, produce una emulsión estable en lapreparación de mayonesas y salsas similares. Estabilizador, por su elevada capacidad deretención de agua es usado en productosmantecados-helados.262INDUSTRIA ALIMENTICIA
    • INDUSTRIA TEXTIL Apresto, en la industria textil como encolante de laurdimbre, aprestado y estampado de tejidos. En lavandería para almidonar tejidos blancos ydarles dureza y para restaurar apariencia y cuerpoa las prendas de vestir.263
    • INDUSTRIA FARMACÉUTICA YCOSMÉTICA Agente de dispersión de polvo y como ligante delingrediente activo de tabletas y productosmedicinales. Espolvoréate, como polvo fino en la preparación depolvos faciales finos, polvos compactos y polvosnutritivos.264
    • INDUSTRIA PAPELERA Adhesivo, para diferentes aplicaciones enla industria de papel y cartón. En la industria del papel su función esservir como aglomerante de loscomponentes que forman el papel, fibracelulósica y rellenos, formando una capasuperficial que reduce la pelusa yaumenta la resistencia mecánica delpapel a la aspereza y plegado, aumentala solidez y la durabilidad del papel. En las empresas productoras de cartóncorrugado se utiliza para la formación delcartón ya que permite unir las láminasplanas de cartón a la lámina corrugada uondulada.265
    • INDUSTRIA DE ADHESIVOS Elaboración de adhesivos de alta fuerza o paracolas de menor precio para diversas aplicacionesen la industria de papel y cartón.Los adhesivos de almidón, que son adhesivos abase agua, son muy útiles para las empacadoras yetiquetadoras de alta velocidad por el costorelativamente bajo y la gran velocidad de adhesión.266
    • OTRAS APLICACIONES Absorbente, en la preparación de jabones ydetergentes para aumentar su efectividad y poderde limpieza. Movilizarte, como vehículo móvil en tintas deimpresión. Diluyente, en la industria de colorantes paraestandarizar las tinturas con respecto a los rangosde colores.267
    •  Conservante, en la industria de artes gráficas enforma de adhesivo, el cual se aplica a las planchasde impresión litográfica para conservar la parte queno lleva imagen y protegerla de bacterias, corrosióno rayado. Espolvoreante, como polvo fino en la preparaciónde germicidas y insecticidas.268OTRAS APLICACIONES
    • OBTENCIÓN DEL ALMIDÓN DE MAÍZ, PROCESO269
    • APUNTES270
    • TALLERES271
    • TALLER NUMERO 2272D-Manosa: Este azúcar, presente en los arándanos azulesy en la piña, se adhiere a las bacterias E. Coli presentesen el tracto urinario, arrastrándolas y garantizando la saludde vejigaD-Galactosa: se convierte en glucosa en el hígado comoaporte energético. Además, forma parte de los glucolípidosy las glucoproteínas de las membranas celulares de lascélulas, sobre todo de las neuronas.D-Alosa: Es un monosacárido poco común que se ha logradoaislar de las hojas de un arbusto africano denominado Protearubropilosa. Es soluble en agua y prácticamente insoluble enmetanol.
    • 273TALLER NUMERO 2Según la regla de Van´t Hoff, puede tener 2nEstereoisomeros, siendo n el numero de carbonosasimétricos, para una aldohexosa, son 24 =16Forma parte de los azúcares que componen algunosglucosaminoglucanos como el dermatán sulfato y elheparán sulfato, importantes componentes de la matrizextracelular.Es un anómero alfa, pues va hacia abajo en la estructuracíclica y a la derecha en la lineal .
    • 274TALLER NUMERO 2Es un piranósido, ya que es de 6 carbonos y es una aldosa, crea elpuente hemiacetal con el ultimo carbono quirál. Y mas el oxigenoque se cuenta como parte del ciclo, queda un pirano.Crea un puente hemiacetal, y reaccionan el grupo funcionalaldehído y el grupo hidroxilo.Los que estaban en la proyección lineal hacia la derecha seubican hacia abajo, los que estaban a la izquierda haciaarriba.No existe el alfa-L
    • 275TALLER NUMERO 2Se define como las dos conformaciones diferentes que se dansegún el ultimo carbono asimétrico, si esta hacia la derecha en laconformación lineal es D, y si esta hacia la izquierda es L.Es un fenómeno de isomerización que ocurre en monosacáridos referidoa la rotación que sufre el carbono anomérico al pasar de un confórmero alotro. Puede pasar de un enlace de carbono alfa a uno beta, o viceversa.La fructosa, todas las frutas naturales tienen ciertacantidad de fructosa (a menudo con glucosa), quepuede ser extraída y concentrada para hacer unazúcar alternativo. Tiene un alto poder edulcorante.
    • 276TALLER NUMERO 2Se origina cuando un en una estructura lineal se forma unpuente hemiacetal, cuando la conformación es L, el anómero vaa dar una conformación hacia arriba, por lo tanto queda comobeta.Acido d-gluconico: Se suele emplear por regla general las sales del ácido, losdenominados gluconatos.Generalmente son conocidos los gluconato sódico (esun conocido quelante del Calcio y es muy empleado en la limpieza de botellasde vidrio) y el gluconato potásico. Los gluconatos de calcio y de hierro sonempleados en los tratamientos de deficiencias nutritivas en el cuerpohumanocomo las anemias
    • 277TALLER NUMERO 2D-glucitol, Es un sólido higroscópico que se utiliza en la industria comohumectante para mantener diversos productos con un grado de humedadapropiado, se utiliza en la elaboración de alimentos, fármacos y productosquímicos. Acondicionador de papel, textiles, colas y cosméticos, también comoemulsionante en la fabricación de pasteles y dulces para impedir que seseparen la fase acuosa y la fase grasa en estos alimentos; el sabor dulcerelativo de la sacarosa-sorbitol es de 100-60 por lo tanto necesitaremos unacantidad mayor de sorbitol para obtener el mismo sabor dulce que el azúcar demesa. Además, el sorbitol se utiliza como fuente de alcohol en la fabricación yresinas.El ácido glucurónico es altamente hidrosoluble; dehecho, en la fisiología animal es común emplearloconjugado a toda clase de sustancias xenobióticas a finde facilitar su excreción. Entre estos conjugadosdestacan drogas, bilirrubina, algunas hormonas y ácidosbiliares. Este proceso de conjugación recibe el nombrede glucuronidación.
    • 278TALLER NUMERO 2Es un monosacárido derivado poroxidación con ácido nítrico dedeterminados azúcares como la glucosa ola D-ribosa.1
    • 279TALLER NUMERO 2Tiene 4 carbonos asimétricos si es un aldosa, y tiene la implicación deque estos tienen 16 isómeros estructurales.Pues es una aldohexosa polihidroxilada, además de esto es la unidadfundamental de otras macromoléculas, mayores que la contienen enellas, como los almidones, algunos disacáridos y algunos polisacáridos.La quitina, un polímero compuesto pormonómeros de N-acetilglucosamina queforma parte del exoesqueleto de losartrópodos y de la pared celular de loshongos.
    • 280TALLER NUMERO 2A ninguno N-acetilglucosamina, pero N-acetilgalactosa, conforma todos losgrupos sanguíneos, el antígeno O, tiene una molécula de este, el antígenoA, tiene 2 moléculas de este y el antígeno B tiene una molécula de este.Es el enlace mediante el cual se unen entre sí dos o más monosacáridosformando disacáridos o polisacáridos, respectivamente. Su denominaciónmás correcta es enlace O-glucosídico pues se establece en forma de étersiendo un átomo de oxígeno el que une cada pareja de monosacáridos.Se llama glucosuria a la presencia de glucosa en la orina a niveleselevados. La glucosa se reabsorbe en su totalidad a nivel de lasnefronas, las unidades funcionales del riñón donde se produce ladepuración de la sangre. La glucosuria renal es la consecuencia de undefecto hereditario de reabsorción de glucosa en el túbulo renal,
    • 281TALLER NUMERO 2•La glucólisis o glicolisis (del griego glycos, azúcar y lysis, ruptura), es la vía metabólica encargada de oxidar laglucosa con la finalidad de obtener energía para la célula. Consiste en 10 reacciones enzimáticas consecutivas queconvierten a la glucosa en dos moléculas de piruvato, el cual es capaz de seguir otras vías metabólicas y asícontinuar entregando energía al organismo.1•La gluconeogénesis es la producción de nueva glucosa. Si molécula no es necesitada inmediatamente sealmacena bajo la forma de Glucógeno. Generalmente en personas con requerimientos de glucosa bajos (pocaactividad física), el glucógeno se encuentra almacenado en el hígado pero este puede ser utilizado y metabolizadopor 2 enzimas la enzima desramificante y la glucógeno fosforilasa. El proceso de gluconeogénesis se hace demuchas formas posibles, siendo las tres más importantes•Desde glicerol: El proceso empieza cuando el glicerol (que viene desde el proceso de lipidolisis) se fosforila paraobtener así el glicerol 3 fosfato. Este proceso es catalizado por la enzima Glicerol Quinasa, el glicerol 3 fosfato seconvierte en dihidroxiacetona fosfato (producto que también participa en la ruta anterior), este proceso escatalizado por la glicerol 3 fosfato óxido-reductasa, la dihidroxiacetona fosfato se convierte en fructosa 1,6bisfofato, ésta pasa a glucosa 6 fosfato por otra enzima (recordemos que este proceso es regulado por lo tantotendría que regresar por una enzima más específica para este sustrato), la glucosa 6 fosfato se convierte englucosa por medio de la Glucosa 6 Fosfatasa.•Desde el lactico: El desplazamiento de las moléculas de lactato y piruvato (en condiciones de requerimiento deenergía) esta hacia piruvato esto es realizado por la enzima lactato dehidrogenasa, desde pirúvico es casi imposibledetener el proceso y este se carboxila (mediante la piruvato carboxilasa) para poder entrar a la mitocondria como oxalacetato. El oxal acetato pasa a Malato mediate la malato deshidrogenasa de tipo A, deacargando su protones sobreel NAD+, el Malato vuelve a Oxal acetato pero fuera de La mitocondria (debido a lo explicado anteriormente, de que elMalato no es permeable en mitocondria), mediante la malato deshidrogenasa tipo b, este pasa a Fosfo enol piruvatomediante la Fosfo enol Piruvato carboxi quinasa, para empezar nuevamente el proceso de Gluconeogenesis.
    • 282TALLER NUMERO 2Es un glucosaminoglucano sulfatado compuesto por una cadena de disacáridosde N-acetilgalactosamina y N-ácido glucurónico alternados. El condroitín sulfatose encuentra habitualmente asociado a proteínas constituyendo agregados de altopeso molecular denominados proteoglicanos. Una cadena de condroitín puedeestar constituida por más de 100 azúcares individuales, cada uno de los cualespuede estar sulfatado en posiciones y en número diverso
    • 283TALLER NUMERO 2
    • BIBLIOGRAFÍA284
    • BIBLIOGRAFÍA Devlin, T. M. 2006. Bioquímica, 4ª edición.Reverté, Barcelona Curtis, Helena (2008). «Capítulo 3: Moléculasorgnánicas». Curtis Biología (Séptima edición).Médica Panamericana Bioquimica de Harper Bioquimica de Trudy McKee285
    • NOTAS 1er corte286