La Función del ATP
Leyes Generales de la TD
• 1ª: La E total de un sistema es constante.
• 2ª: Para que un proceso ocurra espontáneamente
es ...
Procesos Exergónico-Endergónico

Catabolismo: reacciones exergónicas. Desintegración de moléculas de
combustible.
Anabolis...
Mecanismos de acoplamiento
• Acarreadores:
AH2

BH2

Acarreador

Acarreador – H2

A

A

B

B

E

C

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D

Biosíntesis, Con...
Trifosfato de Adenosina (ATP)

• Nucleósido trifosfato.
• Transferencia de E libre desde los procesos exergónicos hacia lo...
Energía libre de hidrólisis de algunos
organofosfatos
Compuesto

Energia libre ( Kcal/mol)

Fosfoenolpiruvato

-14.8

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Ciclo ATP - ADP
1,3-Bisfosfoglicerato Creatina Fosfato
Fosfoenolpiuvato
Fosforilación Oxidativa

P
Creatina - P
Creatina
A...
Fuentes Principales de P*
• Fosforilacion oxidativa: mayor fuente de P* en
organismos aerobios. La E proviene del uso de O...
Oxidación Biológica
Oxidación Biológica
• Desde el punto de vista químico la oxidación se
define como la perdida de electrones y la
reducción ...
Enzimas que participan en
mecanismos RedOx
Oxidoreductasas:

• Oxidasas
• Deshidrogenasas
• Hidroperoxidasas

• Oxigenasas
Oxidasas (Ox)
Catalizan la eliminación de H desde un sustrato
utilizando el oxigeno como aceptor de H. En este
proceso for...
Deshidrogenasas (dH)
• Transferencia de H desde un sustrato hacia otro en una Rx Redox
acoplada. Utilizan Coenzimas o acar...
Hidroperoxidasas
Enzimas que utilizan H2O2 o un peróxido orgánico como sustrato.
Las peroxidasas y catalasas pertenecen a ...
Oxigenasas
Síntesis o degradación de diferentes tipos de
metabolitos. Catalizan la incorporación de O2 hacia
una molécula ...
Dioxigenasas
Incorporan ambos átomos de oxigeno hacia el
sustrato:
A + O2
AO2

Enzimas hepáticas, homogentisato dioxigenas...
Monooxigenasas
Incorpora un solo átomo de oxigeno hacia el
sustrato, el otro átomo de oxigeno se reduce a
agua en presenci...
Cadena Respiratoria
y Fosforilación
Oxidativa
Generalidades
Las mitocondrias (Mt) son las “centrales de E” de la
célula.
La respiración esta acoplada a la generación de...
Mitocondrias
Cadena respiratoria y fosforilación
oxidativa
• Cadena Respiratoria: transporte en secuencia
ordenada de los equivalentes ...
Participación de la Cadena
Respiratoria en la Conversión de la E
Flujo de electrones a través de la
cadena respiratoria
Complejo I (NADH-Q
oxidoreductasa): se
transfieren electrones
desde...
Flujo de electrones a través de la
cadena respiratoria
Complejo III (Q-citocromo c
oxidoreductasa): pasa los
electrones ha...
Teoría Quimiosmotica
• Peter Mitchell 1961. La síntesis de ATP en la respiración
celular, viene de un gradiente electroquí...
Teoría Quimiosmotica

Los complejos I III y IV actúan
como bombas de protones
creando un gradiente
transmembrana
que deja ...
ATP sintasa: subcomplejo F0 giratorio
y subcomplejo F1
• Los protones que pasan por
las subunidades C y ganma
causan su ro...
Aspectos Clínicos
• Miopatía mitocondrial infantil con disfunción
renal: disminución o falta de enzimas
oxidoreductasas de...
RESUMEN
• Casi toda la E liberada a partir de la oxidación de C.H, grasas y
proteínas se pone a disposición en las Mt como...
Carbohidratos
Generalidades
• Cumplen importantes funciones estructurales y metabólicas.

• Los animales sintetizan C.H a partir de A.A,...
Clasificación de C.H
• Monosacáridos: no pueden hidrolizarse en C.H mas sencillos.
 Triosas, tetrosas, pentosas, hexosas ...
Clasificación de C.H
• Oligosacáridos: productos de condensación de 3 a 10
monosacáridos. Casi ninguno es digerido por las...
Glucosa
Formas Isomerícas de los Azucares
• Isomerismo D y L: casi todos los monosacáridos en
mamíferos son isómeros D.
• Estructu...
Pentosas de Importancia Fisiológica
Azúcar

Fuente

Importancia

D-Ribosa

A. Nucleicos e
intermediario
metabólicos.

Comp...
Hexosas de Importancia fisiológica
Azúcar

Fuente

Importancia

D-Glucosa

Hidrólisis de
almidón, jugos de
fruta.

Princip...
Glucósidos y Desoxiazúcares
• Glucósidos: se forman por condensacion entre un
monosacarido y un segundo compuesto que
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Azucares amino (hexosaminas)
• Contienen grupos amino: D-Glucosamina, Dmanosamina.
Actúa
prominentemente
como precursor de...
Polisacáridos
• Almidón: homopolímero de glucosa. Esta formado
por 13-20 % de amilosa (estructura no ramificada) y
80-85% ...
Polisacáridos
• Glucógeno (almidón animal): polisacárido de
almacenamiento en animales. Abunda en los
músculos y en hígado...
Polisacáridos
• Dextrinas: intermediarios en la hidrólisis de
almidón.
• Celulosa: principal constituyente de la pared
de ...
Polisacáridos
• Glucosaminoglucanos: son C.H complejos que
contienen azucares amino y acidos uronicos. Cuando
están unidos...
Polisacáridos
• Glucoproteínas (mucoproteínas): proteínas que
contienen cadenas de oligosacáridos ramificados. Se
encuentr...
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Bio energetica, ox.biol., cadena resp., fosf.ox.,carbohid.

  1. 1. La Función del ATP
  2. 2. Leyes Generales de la TD • 1ª: La E total de un sistema es constante. • 2ª: Para que un proceso ocurra espontáneamente es necesario que S aumente. • ∆G = ∆E - T ∆S - Exergónica: ∆G es negativo. - Endergónica: ∆G es positivo. E E
  3. 3. Procesos Exergónico-Endergónico Catabolismo: reacciones exergónicas. Desintegración de moléculas de combustible. Anabolismo: reacciones endergónicas. Biosíntesis de moléculas complejas a partir de unas mas sencillas con uso de E.
  4. 4. Mecanismos de acoplamiento • Acarreadores: AH2 BH2 Acarreador Acarreador – H2 A A B B E C E D Biosíntesis, Contracción muscular , transporte activo. Principal acarreador energético: ATP
  5. 5. Trifosfato de Adenosina (ATP) • Nucleósido trifosfato. • Transferencia de E libre desde los procesos exergónicos hacia los procesos endergónicos. • La E que se libera en la hidrolisis de ATP se debe al alivio de la repulsión de carga de átomos de oxigeno y a estabilización de los productos en especial fosfatos que forman híbridos de resonancia.
  6. 6. Energía libre de hidrólisis de algunos organofosfatos Compuesto Energia libre ( Kcal/mol) Fosfoenolpiruvato -14.8 Carbamoil fosfato -12.3 1,3-bisfosfoglicerato -11.8 Creatina fosfato -10.3 ATP = AMP +PPi -7.7 ATP = ADP +Pi -7.3 Glucosa 1-fosfato -5.0 PPi -4.6 Fructosa 6-fosfato -3.8 Glucosa 6-fosfato -3.3 Glicerol 3-fosfato -3.2
  7. 7. Ciclo ATP - ADP 1,3-Bisfosfoglicerato Creatina Fosfato Fosfoenolpiuvato Fosforilación Oxidativa P Creatina - P Creatina ADP ATP P Glucosa 6-Fosfato Glicerol 3-Fosfato Otros procesos endergónicos
  8. 8. Fuentes Principales de P* • Fosforilacion oxidativa: mayor fuente de P* en organismos aerobios. La E proviene del uso de O2 en la mitocondrias. • Glucolisis: formación neta de 2 P* debido a la formación de lactato a partir de glucosa. • Ciclo del acido cítrico: generación de un P* en el paso de la “succinato tiocianasa”. • Fosfágenos: formas de almacenamiento de P*. Incluyen Creatinina fosfato(musculo estriado, corazón, espermatozoides y cerebro de vertebrados), arginina fosfato (musculo de invertebrados).
  9. 9. Oxidación Biológica
  10. 10. Oxidación Biológica • Desde el punto de vista químico la oxidación se define como la perdida de electrones y la reducción como la ganancia de estos. • Muchas oxidaciones biológicas pueden ocurrir sin presencias de oxigeno (hidrogenaciones). • La vida de animales superiores depende por completo del aporte de oxigeno por medio de la respiración: proceso por el que las células obtienen E en forma de ATP.
  11. 11. Enzimas que participan en mecanismos RedOx Oxidoreductasas: • Oxidasas • Deshidrogenasas • Hidroperoxidasas • Oxigenasas
  12. 12. Oxidasas (Ox) Catalizan la eliminación de H desde un sustrato utilizando el oxigeno como aceptor de H. En este proceso forman agua o peróxido de hidrogeno. AH2 (Red) ½ O2 AH2 (Red) A (Oxi) H2O A (Oxi) O2 H2O2
  13. 13. Deshidrogenasas (dH) • Transferencia de H desde un sustrato hacia otro en una Rx Redox acoplada. Utilizan Coenzimas o acarreadores de H comunes: NAD+ (dinucleótido adenina nicotinamida). Esto permite que se den procesos de oxidación en ausencia de O2 (fase anaerobia de la glucolisis) AH2 (Red) Acarreador (oxi) A (Oxi) Acarreador (Red) Deshidrogenasa especifica para A BH2 (Red) B (Oxi) Deshidrogenasa especifica para B • Actúan como componentes en la cadena respiratoria del transporte de electrones desde sustratos a oxigeno.
  14. 14. Hidroperoxidasas Enzimas que utilizan H2O2 o un peróxido orgánico como sustrato. Las peroxidasas y catalasas pertenecen a este grupo. PEROXIDASA H2O2 + AH2 La catalasa además de su actividad peroxidasa , puede emplear una molécula de H2O2 como sustrato donador de electrones y una como aceptor. Funcionan para destruir el H2O2 producido por oxidasas. 2 H2O + A Utiliza varios sustancias como aceptores de electrones: ascorbato, quinonas, citocromo c. CATALASA 2 H2O2 2 H2O + O2
  15. 15. Oxigenasas Síntesis o degradación de diferentes tipos de metabolitos. Catalizan la incorporación de O2 hacia una molécula de sustrato en dos pasos: 1. Unión del oxigeno al sitio activo de la enzima. 2. El oxigeno se reduce o transfiere hacia el sustrato. Pueden ser de monooxigenasas. 2 tipos: dioxigenasas y
  16. 16. Dioxigenasas Incorporan ambos átomos de oxigeno hacia el sustrato: A + O2 AO2 Enzimas hepáticas, homogentisato dioxigenasa y 3-hidroxiantranilato dioxigenasa que contienen Fe y L-triptofano dioxigenasa que utiliza hemo.
  17. 17. Monooxigenasas Incorpora un solo átomo de oxigeno hacia el sustrato, el otro átomo de oxigeno se reduce a agua en presencia de un donador de electrones adicional o cosustrato (Z): A – H + O2 + ZH2 A – OH + H2O +Z Citocromos P 450: superfamilia de hemoproteinas.
  18. 18. Cadena Respiratoria y Fosforilación Oxidativa
  19. 19. Generalidades Las mitocondrias (Mt) son las “centrales de E” de la célula. La respiración esta acoplada a la generación de intermediario de alta energía: ATP, a través de la fosforilación oxidativa. Existen diversos defectos hereditarios de las Mt que afectan componentes de la cadena respiratoria y la fosforilación oxidativa: miopatía, encefalopatía, acidosis láctica.
  20. 20. Mitocondrias
  21. 21. Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa • Cadena Respiratoria: transporte en secuencia ordenada de los equivalentes reducidos desde los sustratos donadores (reduciendo al NAD o FAD) hasta la formación final de H2O. • Fosforilación Oxidativa: sistema de conversión o captura de la energía liberada en la cadena respiratoria para unir ADP + Pi y formar ATP.
  22. 22. Participación de la Cadena Respiratoria en la Conversión de la E
  23. 23. Flujo de electrones a través de la cadena respiratoria Complejo I (NADH-Q oxidoreductasa): se transfieren electrones desde NADH hacia la coenzima Q (ubiquinona), junto con la transferencia de 4 H+. Complejo II (Succinato-Q reductasa ): el succinato pasa electrones hacia Q, a través de el complejo II.
  24. 24. Flujo de electrones a través de la cadena respiratoria Complejo III (Q-citocromo c oxidoreductasa): pasa los electrones hacia el citocromo c. Transferencia de 4 H+. Complejo IV (Citocromo c oxidasa ): pasa los electrones hacia el O2 y hace que se reduzca a H2O. Transferencia de 2 H+.
  25. 25. Teoría Quimiosmotica • Peter Mitchell 1961. La síntesis de ATP en la respiración celular, viene de un gradiente electroquímico existente entre la membrana interna y el espacio intermembrana de la mitocondria, mediante el uso de la energía de NADH y FADH2 que se han formado por la ruptura de moléculas ricas en energía. • Dada que la membrana mitocondrial interna es impermeable a H+, estos se acumulan en el espacio intermembrana, lo que crea la fuerza motriz para la Rx.
  26. 26. Teoría Quimiosmotica Los complejos I III y IV actúan como bombas de protones creando un gradiente transmembrana que deja negativo el lado de la matriz. El retorno de los protones a través de las enzimas ATPasas permite la actividad de fosforilación de ADP + Pi
  27. 27. ATP sintasa: subcomplejo F0 giratorio y subcomplejo F1 • Los protones que pasan por las subunidades C y ganma causan su rotación. • Las subunidades beta captan ADP+Pi y liberan ATP. • Se forman 3 moléculas de ATP por cada giro completo del complejo
  28. 28. Aspectos Clínicos • Miopatía mitocondrial infantil con disfunción renal: disminución o falta de enzimas oxidoreductasas de la cadena respiratoria. • MELAS (miencefalopatía, acidosis láctica y apoplejías mitocondriales): enfermedad hereditaria debida a la deficiencia de NADH-Q oxidoreductasa (complejo I) o citocromo oxidasa (complejo IV). Esta involucrada con enfermedades como el Alzheimer y diabetes mellitus.
  29. 29. RESUMEN • Casi toda la E liberada a partir de la oxidación de C.H, grasas y proteínas se pone a disposición en las Mt como equivalentes reductores, los cuales se dirigen hacia la cadena respiratoria, donde pasan por un gradiente Redox de acarreadores hacia su Rx final con O2 para formar H2O. • Los acarreadores Redox están agrupados en 4 complejos de cadena respiratoria en la membrana mitocondrial interna. Tres de ellos tienen la capacidad para usar la E liberada en el gradiente Redox para bombear H+ hacia el exterior de la membrana, lo que crea un potencial electroquímico entre la matriz y el espacio de la membrana interna. • La ATP sintasa abarca la membrana y actúa como un motor rotatorio usando la E potencial del gradiente de protón para sintetizar ATP a partir de ADP + Pi. De este modo la oxidación esta estrechamente acoplada a la fosforilación para satisfacer las necesidades de E de las células.
  30. 30. Carbohidratos
  31. 31. Generalidades • Cumplen importantes funciones estructurales y metabólicas. • Los animales sintetizan C.H a partir de A.A, pero casi todos se derivan de vegetales. • La Glucosa es el C.H mas importante. Casi todo el C.H de la dieta se absorbe al torrente sanguíneo como glucosa, formado mediante la hidrolisis de almidón y los disacáridos de la dieta. Otros azuzares se convierten el glucosa en el hígado. • La glucosa es el principal combustible metabólico de mamíferos. Es el precursor para la síntesis de todos los otros C.H . • Enfermedades relacionadas con el metabolismo de C.H: diabetes mellitus, galactosemia, enfermedades por deposito de glucógeno e intolerancia a la lactosa.
  32. 32. Clasificación de C.H • Monosacáridos: no pueden hidrolizarse en C.H mas sencillos.  Triosas, tetrosas, pentosas, hexosas o heptosas.  Aldosas o cetosas. • Disacáridos: producto monosacáridos. de condensación de dos
  33. 33. Clasificación de C.H • Oligosacáridos: productos de condensación de 3 a 10 monosacáridos. Casi ninguno es digerido por las enzimas del cuerpo humano. • Polisacáridos: producto de condensación de mas de 10 monosacáridos. Las enzimas del ser humano no los digieren. Principal componente de la fibra en la dieta.
  34. 34. Glucosa
  35. 35. Formas Isomerícas de los Azucares • Isomerismo D y L: casi todos los monosacáridos en mamíferos son isómeros D. • Estructuras de anillo piranosa y furanosa. • Isomerismo de aldosa y cetosa • Anomeros α y β. • Epimeros
  36. 36. Pentosas de Importancia Fisiológica Azúcar Fuente Importancia D-Ribosa A. Nucleicos e intermediario metabólicos. Componente estructural de ácidos nucleicos y coenzimas. D-Ribulosa Intermediario metabólico. Intermediario en la vía pentosa fosfato. D-Arabinosa Gomas Vegetales. Constituyente de glucoproteínas D-Xilosa Gomas Vegetales, proteoglucanos, glucosaminoglucanos Constituyente de glucoproteínas L-Xilulosa Intermediario metabólico Excreción urinaria en la pentosuria esencial
  37. 37. Hexosas de Importancia fisiológica Azúcar Fuente Importancia D-Glucosa Hidrólisis de almidón, jugos de fruta. Principal combustible metabólico. D-Fructosa Hidrólisis de azúcar de caña, jugos de fruta. Fácil metabolismo por medio de glucosa o de forma directa. D-Galactosa Hidrólisis de lactosa. Se sintetiza en las glándulas mamarias. D-Manosa Hidrólisis de gomas vegetales. Constituyente de glucoproteínas. • TABLA
  38. 38. Glucósidos y Desoxiazúcares • Glucósidos: se forman por condensacion entre un monosacarido y un segundo compuesto que puede o no ser otro monosacarido. • Desoxiazúcares: un grupo hidroxilo ha siso reemplazado por un H: desoxirribosa.
  39. 39. Azucares amino (hexosaminas) • Contienen grupos amino: D-Glucosamina, Dmanosamina. Actúa prominentemente como precursor de la síntesis bioquímica en la glicosilación de las proteínas y de los lípidos.
  40. 40. Polisacáridos • Almidón: homopolímero de glucosa. Esta formado por 13-20 % de amilosa (estructura no ramificada) y 80-85% por amilopeptina (cadenas ramificadas). Reserva alimenticia en plantas.
  41. 41. Polisacáridos • Glucógeno (almidón animal): polisacárido de almacenamiento en animales. Abunda en los músculos y en hígado.
  42. 42. Polisacáridos • Dextrinas: intermediarios en la hidrólisis de almidón. • Celulosa: principal constituyente de la pared de células vegetales.
  43. 43. Polisacáridos • Glucosaminoglucanos: son C.H complejos que contienen azucares amino y acidos uronicos. Cuando están unidos a proteínas forman los proteoglucanos.
  44. 44. Polisacáridos • Glucoproteínas (mucoproteínas): proteínas que contienen cadenas de oligosacáridos ramificados. Se encuentran en membranas celulares.
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