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BIOQUIMICA
JUAN CARLOS OJEDA GARCES
Bacteriólogo UJ
BIOQUIMICA
La Química es la ciencia que estudia las
propiedades de la materia y los cambios
que esta sufre…
Orgánica, inorgánica, fisicoquímica,
analítica, otras…
La bioquímica es la ciencia que estudia las diversas
moléculas que se presentan en las células y organismos
vivos, así como las reacciones químicas que tienen lugar
en los mismos
BIOQUIMICA: descubrir y explicar, en términos
moleculares, todos los procesos químicos de las
células vivas…
…estudia la química de la vida en
todas sus manifestaciones…
…animales, plantas, bacterias,
virus…
…se reconoce como una de las principales áreas de la química…
BIOQUIMICA
…bioenergética, biología molecular,
bioquímica de la membranas, de las
proteínas, de las plantas, neurobioquímica,
bioquímica analítica, subespecialidades…
…explicación de conceptos, principios y
pruebas concretas representativos de la
notable unidad bioquímica que exhiben
todas las formas de vida desde las
bacterias hasta el ser humano…
BIOQUIMICA: Teoría molecular
…todos los organismos vivientes estan formados por sustancias químicas de
dos tipos: inorgánicas y organicas…
…todos los organismos estan formados por los mismos tipos de sustancias,
más o menos en idénticas proporciones, que realizan los mismo tipos de
funciones generales…
…de hecho en todos los organismos hay un compuesto inorgánico específico
que constituye la sustancia más importante para la vida: el agua
…las principales clases de sustancia orgánicas – proteínas, ácidos nucleicos,
carbohidratos y lípidos – se conocen en general como biomoléculas
…casi todas estas moléculas estan formadas por solo seis elementos, todos
de naturaleza no metálica:
Oxígeno, Carbono, Hidrógeno, Nitrógeno, Fósforo y Azufre
BIOQUIMICA
…el estudio de estas biomoléculas orgánicas esenciales…
…cómo se sintetizan en la célula viva?, cómo las
degrada la célula?, de qué manera se relaciona su
degradación con la producción de energía química útil
dentro de la célula?, cómo se produce esta energía?,
cuales son los mecanismos de interconversión de
estas sustancias?, en qué forma entran y salen de la
célula?, cuál es su estructura molecular?, qué
funciones específicas realizan?, cuál es la explicación
de su funcionamiento en términos de su estructura
molecular?
I.
BIOELEMENTOS
A. Concepto: Se denominan elementos biogénicos o bioelementos a
aquellos elementos químicos que forman parte de los seres vivos o porque a
partir de ellos se forman las biomoléculas.
B. Bioelementos primarios 95%, Secundarios 4,5 %, Oligoelementos 0,5%
- C (20%), H (9.5%), O (62%) y N (2,5%) S y P (< 05%) en los seres vivos
- Son fácilmente incorporados desde la biosfera.
- Forman entre ellos enlaces covalentes, compartiendo electrones
- El carbono, nitrógeno y oxígeno, pueden compartir más de un par de
electrones, formando enlaces dobles y triples. Versatilidad para el enlace
químico
Grupos Funcionales Hidrófilos
Grupos Funcionales Hidrófobos
-
Radical Alquílico - CH2 – R
Carboxilo
Hidroxilo o Alcohol
Carbonilo
Amino
Imino
Sulfihidrilo
- COOH
- OH
>C=O
NH2
> NH
- SH
Los grupos funcionales polares
son solubles en agua o hidrófilos.
Radical etilénico - CH = R
Radical fenilo - C6 H5
Los no polares son insolubles o
hidrófobos.
- Son los elementos más ligeros con capacidad de formar enlace covalente
(enlaces muy estables).
- Debido a la configuración tetraédrica de los enlaces del carbono, los
diferentes tipos de moléculas orgánicas tienen estructuras tridimensionales
diferentes. Esta conformación espacial es responsable de la actividad
biológica.
- Las combinaciones del carbono con otros elementos, como el oxígeno, el
hidrógeno, el nitrógeno, etc. permiten la aparición de una gran variedad de
grupos funcionales que dan lugar a las diferentes familias de sustancias
orgánicas.
- Estos presentan características físicas y químicas diferentes, dan
propiedades específicas, lo que aumenta las posibilidades de creación de
nuevas moléculas orgánicas por reacción entre los diferentes grupos.
Bioelementos Secundarios
• Aparecen en una proporcion cercana al 4,5%
• Na, K, Cl, Ca, Fe y Mg
Oligoelementos
• Llamados microconstituyentes o elementos vestigiales
• Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, V, Se, Mo, Li y Sn
EL AMOR ES FISICA Y QUIMICA
O MEJOR
FISICA Y BIOQUIMICA!
- Hierro: fundamental en la síntesis de clorofila, catalizador en
reacciones químicas, en la Hb que interviene en el transporte del
oxigeno
- Manganeso: interviene en la fotolisis del agua (fotosíntesis)
- Yodo: necesario para la síntesis de la tiroxina (hormona –
metabolismo)
- Flúor: forma parte del esmalte dentario y de los huesos
- Cobalto: forma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis
de Hb
- Silicio: proporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece
tejidos vegetales.
- Cromo: interviene junto con la insulina en la regulación de la
glucosa en sangre
- Zinc: actúa como catalizador en varias reacciones del organismo
- Litio: actúa sobre neurotransmisores y la permeabilidad celular.
- Molibdeno: forma parte de enzimas vegetales
II. BIOMOLÉCULAS
A. Concepto
- Denominadas también principios inmediatos, son aquellas moléculas que
forman parte de los seres vivos.
B. Biomoléculas Inorgánicas
1. El agua
- El agua - 60-90% de la materia viva. Su abundancia depende de la especie,
la edad y la actividad fisiológica del tejido. Aparece en el interior de las
células, en el líquido tisular y en los líquidos circulantes.
a. Estructura
- Dipolaridad, puentes de hidrógeno.
b. Propiedades y funciones biológicas
- Polaridad y alta constante dieléctrica. Buen disolvente de los compuesto
iónicos y polares. Es el medio en el que se producen las reacciones
metabólicas. Transporte.
- Líquida a temperatura ambiente.
- Elevado calor específico. Termorregulación.
- Elevado calor de vaporización. Termorregulación.
- Máxima densidad a 4°C.
- Elevado grado de cohesión y de adhesión: fenómenos de capilaridad.
Transporte.
- Incompresibilidad. Amortiguador mecánico. Esqueleto hidrostático.
- Reactividad: fotosíntesis, hidrólisis y condensaciones.
c. Ionización del agua. Concepto de pH
- Producto iónico del agua a 25°C: [H3O+][OH-]=1x10-14
2. Las sales minerales
a. Sales con función estructural
- Aparecen precipitadas formando estructuras esqueléticas, como el
Carbonato de Calcio (CaCO3) o el Fosfato tricalcico (Ca3(PO4)2).
b. Sales con función reguladora
- Se encuentran ionizadas, disueltas en un medio acuoso.
 Fenómenos osmóticos
- Osmosis: difusión a través de una membrana semipermeable (solo permite
el paso del disolvente).
 Fenómenos osmóticos
- Medios hipertónico (el de mayor concentración), hipotónico (el de menor) o
isotónico (cuando los dos medios separados por la membrana semipermeable
tienen la misma concentración de solutos).
- A través de una membrana semipermeable el agua pasa siempre del medio
hipotónico al hipertónico.
- Presión osmótica. Plasmólisis (pérdida de agua de una célula en un medio
hipertónico) y turgencia (la célula se hincha en un medio hipotónico, pudiendo
llegar a estallar (lisis; hemólisis si ocurre a glóbulos rojos) si carece de pared
celular y la diferencia de concentraciones es grande).
- Diálisis: cuando la membrana deja pasar también a los solutos de bajo p.m.
 Regulación del pH
- Soluciones amortiguadoras, sistemas tampón o buffers.
2- Fosfato diácido H2PO4- ---- HPO4 + H+, principal tampón
intracelular.
- CO2 + H2O ---- H2CO3 ---- HCO3 + H+, principal tampón
extracelular (sangre). Acido Carbonico
- Acido Carbónico --------- Bicarbonato
 Cationes que realizan acciones específicas
- Na+ - Impulso nervioso y equilibrio hídrico. Abundante en los
medios extracelulares.
- K+ - Transmisión del impulso nervioso. Contracción muscular.
- Ca2+ - Contracción muscular. Coagulación sanguínea. Sinapsis.
Cofactor. Estructural.
- Mg2+ - Cofactor. Contracción muscular.
BIOQUIMICA
…es el estudio de estas biomoléculas orgánicas esenciales…
Generalizaciones interesantes:
1. Las células contienen una mayor variedad de proteínas que de cualquier otra
sustancia
2. Alrededor del 50% de la materia sólida de una célula está formada por proteínas
(15% del peso húmedo)
3. Las células contienen mucho más moléculas de proteína que de DNA
4. La mayor biomolécula de la célula es el DNA
5. E. coli y otras bacterias similares solo poseen un cromosoma, es decir, una sola
molécula de DNA. (La relación 1:1 entre los cromosomas y las moléculas de DNA significa
que cada célula diploide del ser humano contiene en su núcleo 46 moléculas diferentes de DNA)
6. Alrededor del 99% de las moléculas de la célula son de H20
BIOQUIMICA
…los procesos bioquímicos normales
constituyen la base de la salud…
…completo bienestar físico, mental y
social, y no solo desde la ausencia de
enfermedades y padecimientos…OMS
…todas las miles de reacciones
intracelulares y extracelulares que se
llevan a cabo en el cuerpo, transcurren a
un ritmo apropiado con la máxima
superviviencia del organismo en el estado
fisiológico…principios biológicos,
psicológicos y sociales
Principales causas de enfermedad.
Todas la causas enumeradas actúan bajo la influencia de varios
mecanismos bioquímicos en la célula o en el cuerpo
1.Agentes físicos: traumatismo mecánico, temperaturas extremas,
cambios repentinos en la presión atmosférica, radiación, choque
eléctrico.
2.Agentes químicos y fármacos: ciertos compuestos tóxicos, agentes
terapéuticos, etc.
3.Agentes biológicos: virus, bacterias, hongos, formas superiores de
parásitos
4.Ausencia de oxígeno: falta de sumunistro sanguíneo, deficiencia en
la capacidad sanguínea para transportar oxígeno, intoxicación de
las enzimas oxidativas
5.Genética: alteraciones congénitas o moleculares
6.Reacciones inmunológicas: anafilaxia, enfermedad autoinmune
7.Desequilibrio nutricional: deficiencia de nutrientes, exceso de
alimentos
8.Desequilibrio endocrino: deficiencias o excesos hormonales
BIOQUIMICA
…la mayor parte, y quizá todas las
enfermedades tienen una base
bioquímica…
…la bioenergética, o termodinámica
bioquímica, estudia los cambios de
energía que acompañan a las reacciones
bioquímicas…
…los sistemas biológicos son, en
esencia, isotérmicos…
…en ellos se utiliza la energia química
para activar los procesos vitales…
BIOQUIMICA
…los sistemas biológicos cumplen con las
leyes de la Termodinámica…
…la energía total del un sistema, incluído su entorno,
permanece constante…sin embargo, la energía puede
transferirse de una a otra parte del sistema. Energía
química a calórica, eléctrica, radiante o mecánica…
…la entropia total de un sistema completo
debe aumentar cuando un proceso ocurre
espontáneamente…
…los fosfatos de alta energía desempeñan una función
importante en la obtención y transferencia de energía…
BIOMOLECULAS
Los cuatro bioelementos más abundantes en los seres vivos son el carbono, hidrógeno, oxígeno y
nitrógeno, representando alrededor del 99% de la masa de la mayoría de las células. Estos cuatro
elementos son los principales componentes de las biomoléculas debido a que:
* Permiten la formación de enlaces covalentes entre ellos, compartiendo
electrones, debido a su pequeña diferencia de electronegatividad. Estos enlaces
son muy estables, la fuerza de enlace es directamente proporcional a las masas
de los átomos unidos.
* Permiten a los átomos de carbono la posibilidad de formar esqueletos
tridimensionales –C-C-C- para formar compuestos con número variable de
carbonos.
Permiten la formación de enlaces múltiples (dobles y triples) entre C y C, C y O,
C y N, así como estructuras lineales ramificadas cíclicas, heterocíclicas, etc.
Permiten la posibilidad de que con pocos elementos se den una enorme
variedad de grupos funcionales (alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos, aminas,
etc.) con propiedades químicas y físicas diferentes.
Biomoléculas inorgánicas
Son biomoléculas no formadas por los seres vivos, pero imprescindibles para
ellos, como el agua, la biomolécula más abundante, los gases (oxígeno,
dióxido de carbono) y las sales inorgánicas: aniones como fosfato (HPO4−),
bicarbonato (HCO3−) y cationes como el amonio (NH4+).
Biomoléculas orgánicas o principios inmediatos
Son sintetizadas solamente por los seres vivos y tienen una estructura a base
de carbono.
Están constituidas principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, y con
frecuencia están también presentes nitrógeno, fósforo y azufre;
Otros elementos son a veces incorporados pero en mucha menor proporción.
Las biomoléculas orgánicas pueden agruparse en cuatro grandes tipos:
Glúcidos
Los glúcidos (hidratos de carbono o carbohidratos) son la fuente de energía primaria
que utilizan los seres vivos para realizar sus funciones vitales; la glucosa está al
principio de una de las rutas metabólicas productoras de energía más antigua:
glucólisis, usada en todos los niveles evolutivos, desde las bacterias a los
vertebrados. Muchos organismos, especialmente los de origen vegetal (algas, plantas)
almacenan sus reservas en forma de almidón. Algunos glúcidos forman importantes
estructuras esqueléticas, como la celulosa, constituyente de la pared celular vegetal, o
la quitina, que forma la cutícula de los artrópodos.
Lípidos
Los lípidos saponificables cumplen dos funciones primordiales para las células; por
una parte, los fosfolípidos forman el esqueleto de las membranas celulares (bicapa
lipídica); por otra, los triglicéridos son el principal almacén de energía de los animales.
Los lípidos insaponificables y los isoprenoides desempeñan funciones reguladoras
(colesterol, hormonas sexuales, prostaglandinas).
Proteínas
Las proteínas son las biomoléculas que más diversidad de funciones realizan en los
seres vivos; prácticamente todos los procesos biológicos dependen de su presencia
y/o actividad.
Son proteínas casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones metabólicas de las
células; muchas hormonas, reguladores de actividades celulares; la hemoglobina y
otras moléculas con funciones de transporte en la sangre; anticuerpos, encargados de
acciones de defensa natural contra infecciones o agentes extraños; los receptores de
las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta
determinada; la actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo
durante la contracción; el colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en
tejidos de sostén.
Ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos, ADN y ARN, desempeñan, tal vez, la función más importante
para la vida: contener, de manera codificada, las instrucciones necesarias para el
desarrollo y funcionamiento de la célula. El ADN tienen la capacidad de replicarse,
transmitiendo así dichas instrucciones a las células hijas.
Glucosa
Glucógeno
Glucólisis
Fosfatos de glu
Fosfato Pentosa
Fosfatos de triosa
Piruvato
Acetil CoA
Proteinas
Revisión del metabolismo de CH
Dieta
Fosfatos de Ribosa
Lactato
Acidos grasos
Colesterol
Ciclo del
ácido cítrico
RNA, DNA
Trigliceridos
CARBOHIDRATOS
…ampliamente distribuidos en animales y vegetales … realizan
importantes funciones estructurales y metabólicas…
…la glucosa se sintetiza a partir del Dióxido de carbono y
agua por medio de la fotosíntesis en los vegetales
…y se almacena en forma de almidón o bien se utiliza para
sintetizar celulosa de la estructura vegetal…
… sintesis de CH a partir de AA, pero la
mayor parte de los CH animales deriva en
última instancia de los vegetales…
…Glucosa, el CH más importante…la mayor parte de los CH de la
dieta se absorbe al torrente como Glu; otros se convierten en Glu en el
hígado…
CARBOHIDRATOS
…la glucosa es el combustible metabólico más importante para los
animales y un combustible universal para el feto…
…es el precursor en la síntesis de todos los demas CH en
el cuerpo incluidos el glucógeno para almacenamiento, la
ribosa y la desoxirribosa en los ácidos nucleicos …y la
galactosa en la lactosa de la leche, glucolípidos y en
combinación con las proteínas
…diabetes mellitus, galactosemia, enfermedades del
almacenamiento del glucógeno e intolerancia a la
lactosa …
…hay un fuerte correlación entre la ingesta de CH y la caries dental …
Carbohidratos:
• Se
caracterizan
quimicamente
polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas
como
• Rx general simplificada:
6 CO2 + 6H2O

C6H12O6
• Deposito quimico de energia solar
C6H12O6 >>>>>> 6 CO2 + 6H2O+ energía
Carbohidratos: se clasifican generalmente en
dos grupos
• Simples: son monosacaridos. No se pueden
hidrolizar en moleculas mas pequeñas
• Complejos: constan de dos o más unidades
de monosacaridos
Carbohidratos: se clasifican con base en su grado
de agregacion
• Monosacaridos: no se pueden hidrolizar en
carbohidratos más pequeños: glucosa, fructosa,
galactosa, etc
• Oligosacaridos: al hidrolizarse producen desde
dos hasta 10 unidades de monosacaridos:
disacaridos como la sacarosa, maltosa, lactosa, etc
1 sacarosa >>>> 1 glucosa + 1 fructosa
• Polisacaridos: al hidrolizarse producen un numero
mayor de 10 unidades de monosacaridos: almidon,
glucogeno, celulosa
Celulosa >>>>> +3000 glucosa
CARBOHIDRATOS
Monosacaridos: D-glucosa (aldohexosa) C6H12O6
Disacaridos:
- Sacarosa
(glucosa-fructosa)
- Lactosa
(galactosa-glucosa)
- Maltosa
(glucosa-glucosa)
Oligosacáridos (2 y 10 unidades monomericas)
Polisacáridos
Monosacaridos:
Los monosacáridos o azúcares simples son los glúcidos
más sencillos, que no se hidrolizan, es decir, que no se
descomponen para dar otros compuestos. Sin enlaces
glucosídicos a otras unidades
Contienen de tres a seis átomos de carbono. Su fórmula
empírica es (CH2O)n donde n ≥ 3.
Se nombran haciendo referencia al número de carbonos (36), terminado en el sufijo osa.
Clasificación:
 Grupo funcional
 Número de átomos de carbono
Por el grupo funcional: El grupo carbonilo puede ser un grupo
aldehído(-CHO), o un grupo cetónico (-CO)
Aldosas: Contienen en su estructura un grupo aldehído. El
Gliceraldehido es la aldosa más simple.
Cetosas: Contienen en su estructura un grupo
Dihidroxiacetona es la cetosa más simple.
cetonico. La
La cadena carbonada de los monosacáridos no está ramificada y
todos los átomos de carbono menos uno contienen un grupo alcohol (OH).
El átomo de carbono restante tiene unido un grupo carbonilo (C=O). Si
este grupo carbonilo está en el extremo de la cadena se trata de un
grupo aldehído (-CHO) y el monosacárido recibe el nombre de aldosa.
Si el carbono carbonílico está en cualquier otra posición, se trata de
una cetona (-CO-) y el monosacárido recibe el nombre de cetosa.
Por el número de átomos de carbono los monosacáridos se
clasifican en:
Tipo
Triosa
Tetrosa
Pentosas
Hexosa
Número de átomos
de carbono
3
4
5
6
Ejemplo
Gliceraldehído
Eritrosa
Ribosa
Fructosa
Grupo Cetónico
Grupo Aldehido
Dependiendo de la naturaleza química del grupo
funcional carbonílico: si éste es aldehído el
monosacárido recibe el nombre genérico de aldosa, y
si es cetónico el monosacárido se le designa como
cetosa.
Dependiendo del número de átomos de carbono de la
molécula, los monosacáridos se denominan triosas,
tetrosas, pentosas, hexosas, etc. cuando contienen
tres, cuatro, cinco, seis, etc. átomos de carbono.
Se conocen en la naturaleza monosacáridos de hasta 8
átomos de carbono.
La combinación de ambas nomenclaturas
anteriores permite denominar con el
término aldohexosa a un azúcar (-osa) de
seis átomos de carbono (-hex-), cuyo
carbono carbonílico es una aldosa (aldo-)
Por ejemplo, la glucosa.
Gliceraldehido. Está formado por tres átomos de carbono,
el primero contiene el grupo aldehído, el segundo tiene unido
un hidrógeno y un grupo hidroxilo (-OH), mientras que el
tercero posee dos hidrógenos y un hidroxilo.
El gliceraldehido existe en dos estructuras espaciales que se
diferencian por cierta propiedad física (actividad óptica): una
tiene el hidroxilo del C-2 hacia la derecha (D-gliceraldehido)
y la otra posee el hidroxilo del C-2 hacia la izquierda (Lgliceradehido).
Los monosacáridos forman estructuras cíclicas
al cerrarse la cadena abierta mostrada
anteriormente
GLUCOSA
C6H12O6
Es una aldohexosa conocida con el nombre de dextrosa.
Es el glucido más importante.
Es conocida como “el azúcar de la sangre”, ya que es la más
abundante, por ser transportada por el torrente sanguíneo a todas las
células de nuestro organismo.
Se encuentra en frutas dulces, principalmente la uva, además en la
miel, el jarabe de maíz y las verduras.
Al oxidarse la glucosa, produce dióxido de carbono, agua y energía, la
cual es utilizada por el organismo para realizar sus funciones vitales
La reserva mas importante de glucosa en el organismo se
encuentra en el hígado y los músculos, pero ésta no es muy
abundante, por lo que es importante incluir alimentos que contengan
carbohidratos, que el organismo transforma en glucosa, para un
adecuado funcionamiento de nuestro cuerpo.
Industrialmente, la glucosa se utiliza en la preparación de jaleas,
mermeladas, dulces y refrescos, entre otros productos.
La concentración normal de glucosa en la sangre es de 70 a 90 mg
por 100 ml.
Patología: cuando se rebasan los límites establecidos se produce una
enfermedad conocida como diabetes.
GALACTOSA
Hexoaldosa
GALACTOSA
hexoaldosa
A diferencia de la glucosa, la galactosa no se
encuentra libre sino que forma parte de la
lactosa de la leche.
Precisamente es en las glándulas mamarias
donde este compuesto se sintetiza para formar
parte de la leche materna.
FRUCTOSA
La fructosa es una cetohexosa de fórmula C6H12O6. La
fructosa también se conoce como azúcar de frutas o
levulosa.
RIBOSA
C5H10O5
Es una aldopentosa presente en el adenosin
trifosfato (ATP) que es una molécula de alta
energía química, la cual es utilizada por el
organismo.
La ribosa y uno de sus derivados, la desoxirribosa,
son componentes de los ácidos nucleicos ARN y
ADN respectivamente.
Hexosas de importancia fisiológica
Azucar
Fuente
Importancia Bioquímica
Importancia Clínica
D-glucosa
Jugos de frutas, hidrólisis del
almidón, caña de azucar,
remolacha, maltosa y lactosa
El prinicipal combustible para los
tejidos; azucar sanguínea
Se excreta en la orina
(glucosuria) en diabetes
mellitus mal controlada
como resultado de
hiperglicemia
D-fructosa
Jugos de frutas, miel, hidrólisis de
caña de azucar o remolacha,
isomerizacion enzimatica de la
glucosa
Metabolismo fácil, por via de la
glucosa o directa
Intolerancia hereditaria a la
fructosa que conduce a la
acumulacion de la fructosa
e hipoglicemia
D-galactosa
Hidrólisis de la lactosa
Fácilmente metabolizada a glucosa;
sintetizada en la glandula mamaria.
Ingrediente de glucolípidos y
glucoproteinas
Galactosemia hereditaria
como resultado de
insuficiencia para
metabolizarla que conduce
a cataratas
D-manosa
Hidrolisis de goma de maná
Ingrediente de las glucoproteínas
Disacáridos
Los disacáridos están formados por dos
moléculas de monosacáridos que pueden ser
iguales o diferentes.
Los disacáridos no se utilizan como tales en el
organismo, sino que éste los convierte a glucosa.
En este proceso participa una enzima específica
para cada disacárido, lo rompen y se producen los
monosacáridos que los forman.
Los tres disacáridos señalados tienen la misma
fórmula molecular C11H22O11, por lo tanto son
isómeros
SACAROSA
C11H22O11
Formado por una unidad de glucosa y otra de fructuosa, y se
conoce comúnmente como azúcar de mesa.
La sacarosa se encuentra libre en la naturaleza; se obtiene
principalmente de la caña de azúcar que contiene de 15-20% de
sacarosa y de la remolacha dulce que contiene del 10-17%
LACTOSA
C11H22O11
Es un disacárido formado por glucosa y galactosa.
Es el azúcar de la leche; del 5 al 7% de la leche humana es lactosa
y la de vaca, contiene del 4 al 6%.
MALTOSA
C11H22O11
Es un disacárido formado por dos unidades de glucosa.
Su fuente principal es por hidrólisis del almidón, pero también se
encuentra en los granos en germinación.
Polisacáridos
Son los carbohidratos más complejos formados por muchas
unidades de monosacáridos.
ALMIDÓN
Este polisacárido está formado por unidades de glucosa, por tanto es
un polímero de ésta.
Se encuentra en los cereales como maíz, arroz y trigo, también se
encuentra en las papas
Polisacáridos importantes.ALMIDÓN
El almidón es ampliamente utilizado en la industria.
Algunos ejemplos son:
Industria del papel y cartón.
Industria alimenticia
Industria textil
Industria farmacéutica y cosmética
Industria de los edulcorantes
Trigo
Polisacáridos importantesCELULOSA: como el almidón es un polímero de glucosa.
El tipo de enlace que une las moléculas de glucosa en la celulosa, es
diferente del enlace que une las del almidón.
La celulosa no puede utilizarse por el organismo humano como
alimento, ya que carece de las enzimas necesarias para romper ese tipo
de enlace, pero tiene un papel importante como fibra en el intestino
grueso.
El algodón es casi celulosa pura, e igual sucede con la madera también
fuente de celulosa.
La celulosa se utiliza principalmente en la industria textil y en la
fabricación del papel.
GLUCÓGENO
Es la reserva de carbohidratos en el reino animal. Se
almacena especialmente en el hígado y en los músculos.
Conforme el organismo lo va requiriendo, el glucógeno se
convierte a glucosa la cual se oxida para producir energía.
La reserva como glucógeno de los carbohidratos en realidad
es pequeña.
Si hay exceso de carbohidratos en la alimentación, se
transforman en lípidos para almacenarse como grasa en el
organismo.
FUNCIONES DE LOS CARBOHIDRATOS
1. Energética: Son importantes como moléculas
energéticas, esto significa que aportan energía a los
seres vivos, sirven como combustible celular y se pueden
almacenar constituyendo reserva energética.
2. Estructural: Los ácidos nucleicos están hechos de
azúcares de 5 carbonos, en los artrópodos, insectos,
arácnidos, el exoesqueleto está compuesto de quitina, en
los vegetales la pared celular está compuesta de
celulosa y hemicelulosa.
3. Farmacológica: hay algunos antibióticos como
la estreptomicina que son glúcidos.
4. Dietética: El consumo de muchas ensaladas
es fuente importante y abundante de fibra
vegetal, la cual contiene celulosa y hemicelulosa.
ENERGETICA
• La glucosa entra en la ruta denominada Glucolisis,
que se prolonga -en presencia de oxígeno- con el
• Ciclo de Krebs y la
• Cadena de transporte de electrones.
• Igual sucede con la fructosa.
ENERGETICA
• Otros azúcares (como la galactosa) se transforman en
glucosa para seguir el mismo proceso.
Se trata de una energía de aporte rápido, pues al
ser solubles en agua, los azúcares son llevados
con facilidad a través de la sangre a las diferentes
partes del cuerpo.
• La galactosa (beta-D-galactopiranosil-D-glucopiranosa), se
convierte en glucosa en el hígado como aporte
energético.
• Además, forma parte de los glucolípidos y
glucoproteínas de las membranas celulares de las
células sobre todo de las neuronas.
• La galactosa es sintetizada por las glándulas mamarias
para producir lactosa, por tanto el mayor aporte de
galactosa en la nutrición proviene de la ingesta de
lactosa de la leche.
Estructural
Los
glucolípidos
o
glucoesfingolípidos
son
esfingolípidos compuestos por una ceramida (esfingosina
+ ácido graso) y un glúcido de cadena corta; carecen de
grupo fosfato.
Los glucolípidos forman parte de la bicapa lipídica de la
membrana celular; la parte glucídica de la molécula está
orientada hacia el exterior de la membrana plasmática y
es un componente fundamental del glicocálix, donde
actúa en el reconocimiento celular y como receptores
antigénicos.
Resumen
• Los CH son constituyentes importantes de la
alimentación animal y de los tejidos animales;
pueden caracterizarse según el tipo y la cantidad de
residuos de monosacáridos en sus moléculas
• La glucosa es el carbohidrato más importante en la
bioquímica de los mamíferos, debido a que casi la
totalidad de los carbohidratos de los alimentos se
convierte en glucosa para su metabolismo.
Bioenergética y Rutas Metabólicas
El Metabolismo es un conjunto de
reacciones químicas que suceden en los
organismos vivientes para mantener la
vida.
Estos procesos le permiten a los
organismos
crecer
y
reproducirse,
mantener sus estructuras y responder al
medio circundante.
Bioenergetica y Rutas Metabólicas
Catabolismo: rompe la materia orgánica,
para obtener energía en la respiración
celular.
Anabolismo: usa la energía para elaborar
componentes celulares tales como
proteinas y ácidos nucleicos.
Bioenergetica y Rutas Metabólicas
Las reacciones químicas del metabolismo estan
organizadas en Rutas Metabólicas, en las cuales un
componente es transformado en otro por medio de
enzimas.
Las enzimas son cruciales por
* permiten a los organismos moverse de reacciones
deseables pero termodinamicamente desfavorables a
reacciones favorables.
* actuan como catalizadores de estas reaciones para
funcionar rápida y eficientemente.
Metabolismo
Interconversión de compuestos
químicos, vías tomadas por moléculas
individuales, interrelaciones y
mecanismos que regulan la flujo de
metabolitos
El propósito de las reacciones
catabólicas es proporcionar la energía y
los componentes necesarios en la
reacciones anabólicas
Las vías metabólicas se dividen en tres
categorías:
•Vías anabólicas
•Vías catabólicas
•Vías anfibólicas
• Vías anabólicas: involucradas en la
síntesis de compuestos más grandes y
complejos de los precursores más
pequeños
•Síntesis de proteínas por AA y reservas
de triacilglicerol y glucógeno
• Son endotérmicas.
• Vías
catabólicas:
conversión
de
moléculas mayores, comunmente por Rx
Redox;
•Son exotérmicas,
•Producen equivalentes reductores y ATP
principalmente
mediante
la
cadena
respiratoria
• Vías anfibólicas: se producen en los
cruces del metabolismo, actuando como
uniones entre las anabólicas y
catabólicas.
•Ciclo del ácido cítrico
El catabolismo es una serie de procesos
metabolicos que rompen grandes
moléculas.
Incluye romper y oxidar moléculas de
alimentos.
El propósito de las reacciones
catabólicas es proporcionar la energía y
los componentes necesarios en la
reacciones anabólicas
El ANABOLISMO o biosíntesis es la síntesis o
bioformación de moléculas orgánicas (biomoléculas)
más complejas a partir de otras más sencillas o de los
nutrientes,
Con
requerimiento
de
energía
(reacciones
endergónicas).
• Replicación o duplicación de ADN.
• Síntesis de ARN.
• Síntesis de proteínas.
• Síntesis de glúcidos.
• Síntesis de lípidos.
• BIOQUIMICA
• BIOMOLECULAS
• CARBOHIDRATOS
• LIPIDOS
• PROTEINAS
• ACIDOS NUCLEICOS
• RUTAS METABOLICAS
• CATABOLISMO, ANABOLISMO
• PRODUCCION DE ENERGIA
Glúcidos y dieta
MONOSACARIDOS
Fructosa
Galactosa
Intestino delgado
Fructosa
DISACARIDOS
Glucosa
POLISACARIDOS
Almidón
Lactosa Sacarosa
lactasas
Galactosa
sacarasas
a-amilasa (saliva)
Dextrinas
Maltosas
“Triosas”
dextrinasas
maltasas
glucosidasas
Glucosa
Glucógeno
Catabolismo de glúcidos
Glucólisis
En condiciones anaeróbicas:
Fermentación.
Alactico
Lactico
En condiciones aeróbicas:
Ciclo de Krebs.
Cadena transportadora de electrones.
Fosforilación oxidativa.
El catabolismo de carbohidratos es la degradación
de los hidratos de carbono en unidades menores.
Los carbohidratos son usualmente tomados por la
célula una vez que fueron digeridos en
monosacáridos.
Una vez dentro de la célula, la ruta de degradación
es la glucólisis, donde los azúcares como la glucosa
y la fructosa son transformados en piruvato y se
generan algunas moléculas de ATP.
La respiración aeróbica es un tipo de metabolismo
energético en el que los seres vivos extraen energía
de moléculas orgánicas, como la glucosa,
por un proceso complejo en el que el carbono es
oxidado y en el que el oxígeno procedente del aire es
el oxidante empleado.
En otras variantes de la respiración, muy raras, el
oxidante es distinto del oxígeno: respiración
anaeróbica.
Etapas de la respiración aeróbica
 Glucolisis
 Descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico
 Ciclo de Krebs
 Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa
Síntesis de lípidos.
Glucólisis
Descarboxilación
oxidativa
Glucolisis: durante la glucólisis, una molécula de glucosa es oxidada
y escindida en dos moléculas de ácido pirúvico (piruvato).
En esta ruta metabólica se obtiene dos moléculas netas de ATP y se
reducen dos moléculas de NAD+.
El número de carbonos se mantiene constante (6 en la molécula inicial
de glucosa, 3 en cada una de las moléculas de ácido pirúvico).
Todo el proceso se realiza en el citosol de la célula.
* La glicerina (glicerol) que se forma en la lipólisis de los triglicéridos se
incorpora a la glucólisis a nivel del gliceraldehído 3 fosfato.
* La desaminación oxidativa de algunos aminoácidos también rinde
piruvato; que tienen el mismo destino metabólico que el obtenido por
glucólisis.
.
Glucólisis
Consta de 9 pasos
divididos en dos fases
Fase 1:
De Glucosa a
gliceraldehido-3-P y
dihidroxiacetona-P
Fase 2:
Se da por duplicado
De Gly-3-P a ác.
pirúvico
Partiendo de una glucosa, al final de la glucólisis tenemos:
DE
A
BALANCE
FASE
TOTAL
Glucosa
Glucosa-6-P
- 1 ATP
x 1
- 1 ATP
Fructosa-6-P
Fructosa-1,6-di P
- 1 ATP
x 1
- 1 ATP
Gliceraldehido-3-P
ac. 1,3-di P-glicérico
+ 1 NADH
x 2
+ 2 NADH
ac. 1,3-di P-glicérico
ac. 3-P-glicérico
+ 1 ATP
x 2
+ 2 ATP
PEP
Piruvato
+ 1 ATP
x 2
+ 2 ATP
TOTAL
+ 2 NADH+H+ + 2 ATP
El ciclo de Krebs (también llamado ciclo del ácido cítrico o
ciclo de los ácidos tricarboxílicos) es una ruta metabólica, es
decir, una sucesión de reacciones químicas, que forma parte de
la respiración celular en todas las células aeróbicas.
En organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es parte de la vía
catabólica que realiza la oxidación de glúcidos, ácidos grasos y
aminoácidos hasta producir CO2, liberando energía en forma
utilizable (poder reductor y GTP).
El metabolismo oxidativo de glúcidos, grasas y proteínas
frecuentemente se divide en tres etapas, de las cuales, el ciclo de
Krebs supone la segunda.
En la primera etapa, los carbonos de estas macromoléculas dan
lugar a moléculas de acetil-CoA de dos carbonos, e incluye las
vías catabólicas de aminoácidos (p. ej. desaminación oxidativa),
la beta oxidación de ácidos grasos y la glucólisis.
La tercera etapa es la fosforilación oxidativa, en la cual el poder
reductor (NADH y FADH2) generado se emplea para la síntesis de
ATP.
El ciclo de Krebs también proporciona precursores para muchas
biomoléculas, como ciertos aminoácidos. Por ello se considera
una vía anfibólica, es decir, catabólica y anabólica al mismo
tiempo.
Rendimiento del proceso
 El paso final es la oxidación del ciclo de Krebs, produciendo un acetil-CoA y
un CO2. El ciclo consume netamente 1 acetil-CoA y produce 2 CO2. También
consume 3 NAD+ y 1 FAD, produciendo 3 NADH + 3 H+ y 1 FADH2.
 Cada NADH, cuando se oxide en la cadena respiratoria, originará 2,5
moléculas de ATP (3 x 2,5 = 7,5), mientras que el FADH2 dará lugar a 1,5 ATP.
Por tanto, 7,5 + 1,5 + 1 GTP = 10 ATP por cada acetil-CoA que ingresa en el
ciclo de Krebs.
 Cada molécula de glucosa produce (vía glucólisis) dos moléculas de
piruvato, que a su vez producen dos acetil-CoA, por lo que por cada molécula
de glucosa en el ciclo de Krebs se produce: 4CO2, 2 GTP, 6 NADH + 6H + , 2
FADH2; total 36 ATP.
Cadena respiratoria y Fosforilación oxidativa: son las últimas etapas de
la respiración aeróbica y tienen dos finalidades básicas:
• Reoxidar las coenzimas que se han reducido en las etapas anteriores
(NADH y FADH2 con el fin de que estén de nuevo libres para aceptar
electrones y protones de nuevos substratos oxidables.
• Producir energía utilizable en forma de ATP.
Estos dos fenómenos están íntimamente relacionados y acoplados
mutuamente.
Se producen en una serie de complejos enzimáticos situados (en
eucariotas) en la membrana interna de la mitocondria; cuatro complejos
realizan la oxidación de los mencionados coenzimas transportando los
electrones y aprovechando su energía para bombear protones desde la
matriz mitocondrial hasta el espacio intermembrana.
Mitocondria
Hialoplasma
RESPIRACIÓN CELULAR
Glucosa
Etanol + CO2
H2
O
NAD+
ADP + Pi
Ác. Láctico
2
GLUCOLISIS
FERMENTACIÓN
CADENA
RESPIRATORIA +
FOSFORLIACIÓN
OXIDATIVA
ATP
NADH + H
+
NADH + H
Condiciones anaeróbicas
Condiciones aeróbicas
CO
Ác. Pirúvico
(2)
NAD+
NADH + H +
AcetilCoA
FADH2
NAD+
FAD
+
O2
CICLO DE
KREBS
Dieta
Glucosa
Glucógeno
Glucólisis
Fosfato Pentosa
Fosfatos de triosa
Piruvato
Acetil CoA
Proteinas
Revisión del metabolismo de
CH
Fosfatos de glu
Fosfatos de Ribosa
Lactato
Acidos grasos
Colesterol
Ciclo del
ácido cítrico
RNA, DNA
Taller Bioquimica
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Cuales son las funciones de los carbohidratos?
Qué es glucolisis?
Que es glucogenolisis?
Cuál es el balance energético de la glucólisis?
Qué es la fermentación?
Cual es el balance energético de la fermentación?
En qué consiste el Ciclo de Cori?
Qué es el Ciclo de Krebs?
La oxidación de la glucosa produce hasta 38 moles de
ATP en condiciones aerobias, pero solo 2 moles cuando
falta oxígeno.
El lactato es transferido, vía sanguínea, al hígado donde es
convertido a piruvato por la lactato deshidrogenasa y después a
glucosa por gluconeogénesis.
El ciclo de Cori involucra la utilización del lactato producido por
tejidos no-hepáticos (músculo y eritrocitos) como fuente de
carbono para la gluconeogénesis hepática. De esta forma el
hígado transforma el lactato, producto de la glicólisis, en glucosa
para ser utilizada en tejidos no-hepáticos.
El ciclo es un consumidor neto de energía, gasta 4 ATP más que
los producidos en la glicólisis. Por ello el ciclo no puede
sostenerse en forma indefinida.
• El Ciclo de Cori es la circulación cíclica de la glucosa y el lactato entre
el músculo y el hígado.
• Las células musculares se alimentan fundamentalmente de glucosa de
sus reservas glucogénicas y sobre todo de la que llega a través de la
circulación sanguínea procedente del hígado.
• Durante el trabajo muscular, en presencia de una gran actividad
glucogenolítica anaerobia, se producen grandes cantidades de lactato,
el que difunde a la sangre para ser llevado al hígado.
• Ello es debido a que las células musculares carecen de la enzima
glucosa-6-fosfatasa, por lo que la glucosa fosforilada no puede salir a la
circulación.
• El lactato en el hígado es convertido nuevamente en glucosa por
gluconeogénesis, retornando a la circulación para ser llevada al músculo.
Los Sistemas Energéticos
• El cuerpo para su funcionamiento necesita de un mantenimiento en la
producción de energía, esta energía proviene de la ingesta de alimentos, de
las bebidas y del propio oxigeno que respiramos. Nuestro cuerpo usa el ATP
(adenosín-trifosfato) como única unidad de energía, pero dispone de varias
formas de obtener ATP.
• Las diferentes maneras que tiene el organismo para suministrar ATP a los
músculos se conoce como Sistemas Energéticos.
• El músculo esquelético dispone de cinco diferentes moléculas de donde
obtener la energía para sus contracciones. ATP (trifosfato de adenosina), el
fosfato de creatina, el glucógeno, las grasas y las proteínas.
• La más rápida y potente la obtiene del sistema de los fosfagenos (ATP y
fosfocreatina), esta forma por si sola, solo es capaz de suministrar energía
durante unos pocos segundos. Su relevo lo coge el metabolismo anaeróbico
a través de las glucosis no oxidativa que su máximo se encuentra
alrededor de los dos minutos. El tercer sistema energético es el Aeróbico
que su duración es muy larga.
Los sistemas energéticos
• Estas distintas formas de obtener energía no funcionan una
detrás de la otra, si no que se van solapando una sobre la otra.
Por lo que en un momento de intensidad dado puede haber
varias vías diferentes de obtención de energía.
• Todas se inician con dos divisiones generales. El sistema
aeróbico y el sistema anaeróbico. En el trabajo aeróbico hace
falta oxigeno para la producción de energía y en el sistema
anaeróbico no hace falta oxigeno para el suministro de energía
a los músculos.
• La forma de subdividir los siguientes apartados tiene dos
vertientes diferentes, una para los fisiólogos deportivos y otra
para los métodos de entrenamiento.
Los sistemas energéticos: Disponemos de cuatro fuentes para obtener energía,
el ATP y el CP que se acumulan en los músculos, el glucógeno que se acumula
también en el hígado y la grasa que se acumula en el cuerpo en forma de tejido
adiposo y es transportada por la sangre hasta el músculo. Estas fuentes
energéticas tienen que ser transformadas en ATP. El organismo utiliza cuatro
formas distintas de transformación energética.
• Primera: y mas rápida convierte el ATP en CP, por el proceso de degradación de
la creatina. No necesita oxigeno y activación es muy rápida, inmediata, pero su
rango de funcionamiento no llega a los 20” como máximo, teniendo entre los cuatro
y los ochos su máximo porcentaje de utilización. Al ser un proceso anaeróbico no
necesita de oxigeno para su funcionamiento.
• Segunda: la glucólisis anaeróbica utiliza la glucosa que se encuentra en el
citoplasma de la célula muscular, bien libre o almacenada en forma de glucógeno.
Este proceso convierte esta fuente energética en ATP para su utilización por parte
de los músculos, pero como resultado de la degradación de la glucosa produce
ácido láctico (C3 H6 O3). Su activación es mas lenta pero su recorrido mas largo
que el proceso anterior, llegando a los dos minutos o dos minutos y medio.
Tampoco necesita de oxigeno para su funcionamiento.
• Tercera: el organismo convierte el glucógeno o la glucosa al igual que en la
forma anterior en ATP, pero ahora utiliza otra vía, el llamado ciclo de Krebs, se va
generando mucha más energía (ATP), termina este proceso metabólico
produciéndose CO2 y H2O. Es aeróbica. Su activación es más lenta que la
anterior, pero su recorrido es muy largo, por si solo puede ser de hasta una hora
o unos noventa minutos. Y una vez que este proceso se une con la utilización de
las grasas, su alcance máximo supera las varias horas.
• Cuarta: es este ultimo proceso el organismo utiliza como fuente energética las
grasas acumuladas, se denomina metabolismo de los lípidos. La degradación de
los ácidos grasos es la degradación de los triglicéridos porque es así como se
almacenan.
• Implica 3 pasos diferentes: Movilización de triglicéridos, Introducción de los
ácidos grasos en el orgánulo donde se degradarán (sólo en la mitocondria) y la
Degradación de la molécula de ácidos grasos (oxidación de los ácidos grasos).
Este proceso tiene una activación muy lenta, que algunos estudiosos llegan a
cifrar entre 30 y 40 minutos.
Anaeróbica Aláctica
Anaeróbica LACTICA
AERÓBICA
PIRÁMIDE ENERGETICA
SISTEMAS ENERGÉTICOS
ANAERÓBICO
ALÁCTICO
ANAERÓBICO
LÁCTICO
AERÓBICO
MÁXIMA
MÁXIMA - SUBMÁXIMA
SUBMÁXIMA - MEDIA BAJA
Potencia
4'' a 6'' / 8''
40'' - 60''
5' - 15'
Capacidad
Hasta 20''
Hasta 120''
Hasta 2 - 3 horas
COMBUSTIBLE
QUÍMICO: ATP/PC
ALIMENTICIO:
GLUCÓGENO
ALIMENTICIO:
GLUCÓGENO, GRASAS,
PROTEÍNAS
ENERGÍA
MUY LIMITADA
LIMITADA
ILIMITADA
DISPONIBILIDAD
MUY RÁPIDO
RÁPIDO
LENTO
SUB-PRODUCTOS
NO HAY
ÁCIDO LÁCTICO
AGUA Y DIÓXIDO DE
CARBONO
CUALIDADES MOTORAS
ASOCIADAS
Velocidad, Fuerza
máxima, Potencia
Resistencia a la velocidad,
Resistencia anaeróbica.
Resistencia aeróbica,
Resistencia muscular.
UTILIZACIÓN
Actividades intensas y
breves
Actividades intensas de
duración media
Actividades de baja-media
intensidad y duración larga
OBSERVACIÓN
N° 1: ATP/PC
N° 2: GLUCÓLISIS
N° 3: OXIDATIVO
FACTORES A
CONSIDERAR
INTENSIDAD
DURACIÓN
¿Cómo se podría explicar, desde la
BIOQUIMICA, por qué la TORTUGA le
ganó a la LIEBRE???
!!PIENSELO!!
¿Cómo se podría explicar, desde la
BIOQUIMICA, el rendimiento de Michael
Phelps o Superman???
!!PIENSELO!!
• El trabajo hipóxico. Entrenar sin provisión de oxígeno es uno
de los factores que hacen al norteamericano más eficaz en
los virajes. Este método es muy duro porque se realiza bajo el
agua, pero lo ha preparado para la ya mentada patada de
delfín por debajo de la superficie, donde el agua ofrece menos
resistencia y además le da reserva física para rematar los
últimos metros de las carreras gracias a la mayor tolerancia al
lactato.
Mientras un deportista de alta competencia produce de 10 a
15 milimoles por litro de sangre, Phelps produce sólo cinco
milimoles. Suena complicado, pero no es un factor menor si
se quiere entender su condición de extraterrestre.
Resumen
• Entre los monosacáridos fisiológicamente
importantes estan incluidas la Glucosa (“azucar de la
sangre”) y la ribosa (un constituyente importante de
los nucleotidos y de los AN)
• Entre los disacáridos importantes están la Maltosa
(glucosilglucosa), la sacarosa (glucosilfructosa) y la
lactosa (galactosilglucosa)
Resumen
• El almidón y el glucógeno son polímeros de
almacenamiento de la glucosa en vegetales y
animales.
• El almidon es la mayor fuente de energía de la
dieta.
Resumen
• Los CH complejos contienen otros derivados de
azucar, como aminoazucares, ácidos urónicos y
ácidos sialicos. Incluyen los proteoglucanos y los
glucosaminoglucanos, que se vinculan con
elementos estructurales de los tejidos, y las
glucoproteínas.
• Se encuentran en muchas estructuras celulares,
entre ellas la membrana celular.
GALACTOSA 1 P
GALACTOSA
GLUCOSA
GLUCOSA 6P
FRUCTOSA
FRUCTOSA 6P
UDP GALACTOSA
GLUCOSA 1P
UDP GLUCOSA
GLUCOGENO
AN
RIBOSA-5-P
FRUCTOSA 1,6 DIP
DI(OH)ACETONA P
GLICERALDEHIDO 3P
ALFA GLICEROL P
1,3 DI – P - GLICERATO
AMINOACIDOS
3 P GLICERATO
GLICEROL
2 P GLICERATO
TRIGLICERIDOS
OXALACETATO
MALATO
FUMARATO
2 P ENOLPIRUVATO
ACIDOS GRASOS
LACTATO
PIRUVATO
CICLO DE KREBS
ACIL CoA
ENOIL CoA
BETA (OH)ACIL CoA
BETA OXIDACION
BETA CETO ACIL CoA
ACETIL CoA
SUCCINATO
CITRATO
ISOCITRATO
SUCCINIL CoA
αCETOGLUTARATO
BIOQUIMICA
1. ¿Qué son y para que sirven las proteínas?

Aminoácidos

Péptidos

Proteínas

Clasificación de las proteínas

Principales proteínas

Niveles estructurales de las proteínas

Enzimas
BIOQUIMICA
BIOQUIMICA
• La mayoría de las moléculas biológicas están hechas de la combinación de
6 elementos, cuyos símbolos químicos son CHONPS.
• Las moléculas biológicas, o Biomoléculas, están construidas por la unión de
enlaces covalentes de los átomos.
• Aunque pueden ser encontrados más de 25 tipos de elementos en las
biomoléculas, seis elementos son los más comunes.
• Son llamados elementos CHONPS; las iniciales son las abreviaciones del
carbono, hidrógeno,oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre.
• Un aminoácido es una molécula orgánica
con un grupo amino (-NH2) y un grupo
carboxilo (-COOH) unidos a un carbono
central.
• Los aminoácidos más frecuentes y de mayor
interés son aquellos que forman parte de las
proteínas.
• Dos aminoácidos se combinan en una
reacción de condensación que libera agua
formando un enlace peptídico; estos dos
"residuos" de aminoácido forman un
dipéptido.
• Si se une un tercer aminoácido se forma un
tripéptido y así, sucesivamente, para formar
un polipéptido. Esta reacción tiene lugar de
manera natural en los ribosomas.
Aminoacidos
"R" representa la cadena lateral, específica para cada
aminoácido. Técnicamente hablando, se los denomina alfaaminoácidos, debido a que el grupo amino (–NH2) se encuentra
a un átomo de distancia del grupo carboxilo (–COOH). Ambos
grupos funcionales son susceptibles a los cambios de pH, por
eso ningún aminoácido se encuentra de esa forma, sino que se
encuentra ionizado.
Los aminoácidos a pH bajo (ácido) se encuentran
mayoritariamente en su forma catiónica (con carga positiva), y a
pH alto (básico) se encuentran en su forma aniónica (con carga
negativa).
Existe un pH específico para cada aminoácido, donde la carga
positiva y la carga negativa son de la misma magnitud y el
conjunto de la molécula es eléctricamente neutro. En este
estado se dice que el aminoácido se encuentra en su forma de
ion dipolar o zwitterión.
Proteínas
• la característica más común es que son polímeros formados por
AMINOÁCIDOS
• Aminoácidos: monómeros que se unen en forma covalente unos a
otros en secuencia mediante un ENLACE PEPTIDICO
• El ENLACE PEPTÍDICO es un enlace entre el grupo amino (–
NH2) de un aminoácido y el grupo carboxilo (–COOH) de otro
aminoácido.
•Los péptidos y las proteínas están formados por la unión de
aminoácidos mediante enlaces peptídicos.
• Cuando un polipéptido consta de 50 o más residuos
(unidades) de aminoácidos (un mínimo arbitrario) ya se
considera como una PROTEINA.
FUNCIONES
Estructural
(colágeno y queratina)
Reguladora
(insulina y hormona del crecimiento),
Transportadora
(hemoglobina),
Defensiva
(anticuerpos),
Enzimática
(sacarasa y pepsina),
Contráctil
(actina y miosina).
• casi todos los aminoácidos son α-aminoácidos, pues tienen
un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH) unidos
al mismo átomo de Carbono llamado alfa (α)
• dado que esta presente una función amínica primaria, en
ocasiones se usa el término aminoácido primario…
• el carácter único de cada α-aminoácido se debe a la
estructura de su grupo R…
• este puede variar desde un simple átomo de hidrógeno
en la Glicina (al aa más sencillo) hasta una estructura más
compleja como el grupo guanidina de la Arginina…
• en el caso de la Prolina, el grupo R forma parte de una
estructura amínica secundaria cíclica…
Proteínas
Hechos:
- Se sabe que existen alrededor de 300 AA
diferentes de origen natural
- Muchos de ellos se observan en determinadas
formas de vida y algunos solo aparecen en una
especie
- Sin embargo, todos los organismos utilizan
solo veinte de ellos para la biosíntesis de
proteínas…
Aminoácidos
Las siete categorías de Aminoácidos se basan en la composición
química del grupo R
Alifático
Hidrocarburo no aromático
Hidroxilado
-OH presente
Azufrados
S presente
Aromáticos
hidrocarburo aromático
Acidoamídicos con un grupo –COOH adicional y los
correpondiente derivados amídicos (básicos o
alcalinos), con un –NH2 adicional o un grupo
relacionado (básicos o alcalinos)
Imínicos
con un estructura amínica secundaria cíclica
Aminoácidos
Características Funcionales
- El grupo R puede ionizarse o no.
- Si no se ioniza, entonces se dice que es neutro y
que no presenta carga
- Puede ionizarse y ser básico (alcalino) cuando
funciona como una base. Grupo R con carga
positiva
- Puede ionizarse y ser ácido cuando funciona
como un ácido. Grupo R con carga negativa
Aminoácidos
Neutros
(el grupo R no se ioniza)
Básicos
Glicina
Treonina
Alanina
Metionina
Valina
Prolina
Leucina
Acidos
(el grupo R se ioniza)
(el grupo R se ioniza)
Acido Glutámico (fuerte)
Lisina (fuerte)
Acido Aspártico (fuerte)
Triptófano
Arginina (fuerte)
Cisteína (débil)
Isoleucina
Serina
Histidina (débil)
Glutamina
Asparagina
Fenilalanina Serina
Tirosina (débil)
Aminoácidos
Características Funcionales
Grupos R Polares y Apolares
Un grupo R polar es hidrofílico (afín al agua) --La polaridad puede deberse a la presencia, a pH 7 (fisiológico), de
una carga positiva o negativa completa en un grupo R ionizable
(polar, cargado)
-O a la presencia de cargas parciales en los enlaces tipo dipolo
permanente de grupos R no ionizables (polares, no cargados)
Un grupo R apolar es hidrofóbico (repelente al agua) ---
Aminoácidos
Esenciales en la nutrición humana
Treonina
Metionina
Valina
Leucina
Isoleucina
Fenilalanina
Triptófano
Lisina
Arginina
Histidina
POLIPEPTIDOS
OLIGOPÉPTIDOS: dos a diez residuos --dipéptido, tripéptido, tetrapéptido, etc
Polipéptidos  péptido de más de diez
residuos
POLIPEPTIDOS
Elementos estructurales importantes
1.Identidad de los aminoácidos
presentes
2.Cantidades relativas de cada uno
3.Secuencia según la cual se
conectan los residuos
De estas características, la
secuencia de residuos es la más
importante.
De ella depende la forma
tridimensional general de la
molécula,
A su vez determina como funcionará
ésta.
Las propiedades de los aminoácidos y
polipéptidos:
- ácidos, básicos, neutros
- punto isoeléctrico
- valores de pKa
- Grupos R ionizables
- Carga neta de un aminoácido
• Cuando el pH es bajo, los grupos
ionizables están protonados, y la carga
neta de la proteína es de signo positivo.
• Cuando el pH es alto, los grupos
ionizables están desprotonados, y la carga
neta es de signo negativo.
• Entre ambas zonas, habrá un pH en el cual
la carga neta de la proteína es nula. Es el
pH isoeléctrico o punto isoeléctrico, y es
característico de cada proteína
• A valores de pH por debajo del pH isoeléctrico la
carga neta de la proteína es positiva, y a valores
de pH por encima del pH isoeléctrico, la carga
neta de la proteína es negativa.
• La mayoría de las proteínas intracelulares tienen
carga negativa, ya que su pH isoeléctrico es
menor que el pH fisiológico (que está proximo a
7).
• Se llaman proteínas ácidas a aquellas que tienen
un punto isoeléctrico bajo (como la pepsina), y
proteínas básicas a las que tienen un punto
isoeléctrico alto (como las histonas).
Métodos de Laboratorio
Las diversas técnicas de cromatografía y electroforesis
se utilizan para
- aislar y separar sustancias,
- medir el peso molecular de los polímeros,
- distinguir diferentes aspectos de la estructura de las
sustancias
- evaluar la pureza de los compuestos aislados
Cromatografía:
Cromatografía:
Es un conjunto de técnicas basadas en el
principio de retención selectiva, cuyo objetivo
es separar los distintos componentes de una
mezcla,
…permitiendo identificar y determinar las
cantidades de dichos componentes.
Electroforesis
• Consiste en mover partículas cargadas (iones)
dentro de un campo eléctrico.
• El desplazamiento ocurre en un medio líquido
sostenido por una sustancia sólida inerte, por
ejemplo un papel o un gel.
• El grado de movimiento de cada sustancia
cargada (molécula) dentro del campo eléctrico
se denomina movilidad electroforética
Fragmentos de ADN teñidos en bromuro de
etidio tras una electroforesis en un gel de
agarosa
Proteínas teñidas con Coomassie tras una
electroforesis desnaturalizante en geles de
poliacrilamida
Los aminoácidos participan en muchas reacciones en las
cuales intervienen las funciones α-amino, α-carboxilo y los
diversos grupos R
…Detección y medición cuantitativa: la reacción con
determinadas sustancias produce colores cuya
intensidad por reacción con los aminoácidos primarios
se evalúa midiendo la absorción de luz con longitud de
onda de 540nm.
…Aminoácidos secundarios como la prolina forman
productos ligeramente distintos; de color amarillo y
tienen su máxima absorción a 440nm…
Niveles Estructurales de las proteinas
La actividad biológica depende en gran medida de la
disposición espacial de su cadena polipeptídica (forma)
A la forma en que se disponen en el espacio se llama
ESTRUCTURA
Estructura Primaria:
secuencia de aminoácidos
Estructura Primaria: Cada proteina se caracteriza
por el numero, tipo y secuencia de los aminoácidos
5
10
15
20
25
30
1 A A S X D X S L V E V H X X V F I V P P X I L Q A V V S I A 31 T T R X D D X D
S A A A S I P M V P G W V L K Q V X G S Q A 61 G S F L A I V M G G G D L E V I
L I X L A G Y Q E S S I X A 91 S R S L A A S M X T T A I P S D L W G N X A X S N
A A F S S 121 X E F S S X A G S V P L G F T F X E A G A K E X V I K G Q I 151 T
X Q A X A F S L A X L X K L I S A M X N A X F P A G D X X 181 X X V A D I X D S
H G I L X X V N Y T D A X I K M G I I F G 211 S G V N A A Y W C D S T X I A D A A
D A G X X G G A G X M X 241 V C C X Q D S F R K A F P S L P Q I X Y X X T L N
X X S P X 271 A X K T F E K N S X A K N X G Q S L R D V L M X Y K X X G Q
301 X H X X X A X D F X A A N V E N S S Y P A K I Q K L P H F D 331 L R X X X
D L F X G D Q G I A X K T X M K X V V R R X L F L 361 I A A Y A F R L V V C X I
X A I C Q K K G Y S S G H I A A X 391 G S X R D Y S G F S X N S A T X N X N I Y
G W P Q S A X X S 421 K P I X I T P A I D G E G A A X X V I X S I A S S Q X X X A
451 X X S A X X A
Estructura Primaria: secuencia de aminoácidos
Estructura Secundaria
Organización en el espacio de la cadena polipeptídica
estabilizada por enlaces por puentes de hidrógeno entre
los elementos C=O y NH de los enlaces peptídicos
Tipos:
• Alfa hélice: sucesivos enlaces peptídicos que se
disponen formando una hélice dextrógira
• Hoja plegada o estructura beta
• Giro Beta:
Alfa hélice
Láminas beta o estructura beta: los aa no forman una
hélice sino una cadena en zigzag. Queratina de la seda
Giros en su estructura
Estructura Terciaria: es la estructura plegada y
completa en tres dimensiones de cadena
polipeptídica. Hexoquinasa
Estructura Terciaria: determina que se enroyen
sobre sí mismas adquiriendo una estructura
esferoide (globular) o alargada (fibrosa)
Estructura Cuaternaria: Solo esta presente si hay mas de
una cadena polipeptídica. Con varias cadenas polipeptídicas, la
estructura cuaternaria representa su interconexión y organización
Hemoglobina:cuatro
polipéptidos – dos alfaglobinas y dos beta. En
rojo se representa al
grupo hem
Desnaturalizacion y Renaturalizacion:
Pérdida de la actividad de una proteian al perder su
estructura terciaria por algun cambio en el medio:
temperatura, pH,salinidad, composicion, radiaciones,
etc.
Si el cambio no ha sido muy drástico, se puede producir
la renaturalizacion de la proteina, recuperando su
estructura y su actividad.
• El catabolismo de proteínas consiste en la transformación
de las proteínas en aminoácidos y compuestos derivados
simples para su transporte dentro de la célula a través de la
membrana plasmática y, en última instancia, su
polimerización en nuevas proteínas a través del uso de los
ácidos ribonucleicos (ARN) y ribosomas.
• El catabolismo de proteínas, que consiste en la
descomposición de macromoléculas, es principalmente un
proceso digestivo.
• Este proceso lo llevan a cabo normalmente endo- y exoproteasas no específicas. Sin embargo, se utilizan
proteasas específicas para partir las proteínas para
funciones reguladoras.
• Los aminoácidos producidos por el catabolismo pueden ser
reciclados directamente, utilizados para crear nuevos
aminoácidos, o ser convertidos en otros compuestos a
través del ciclo de Krebs.
AMINOACIDOS
OXALACETATO
ACETIL CoA
CICLO DE
KREBS
α CETOGLUTARATO
Estas 11 reglas, Bill Gates las dictó una conferencia dirigida a
estudiantes y padres de familia, aunque duras son necesarias.
Regla Uno- La vida no es justa, acostúmbrate a ello.
Regla Dos- Al mundo no le importará tu autoestima. El mundo
esperará que logres algo, independientemente de que te sientas
bien o no contigo mismo.
Regla Tres- No ganarás US$5.000 mensuales justo después de
haber salido de la preparatoria y no serás un vicepresidente hasta
que con tu esfuerzo te hayas ganado ambos logros.
Regla Cuatro- Si piensas que tu profesor es duro, espera a que
tengas un jefe. Ese sí que no tendrá vocación de enseñanza ni la
paciencia requerida.
Regla Cinco- Dedicarse a voltear hamburguesas no te quita
dignidad. Tus abuelos tenían una palabra diferente para
describirlo: le llamaban oportunidad.
Regla Seis- Si metes la pata, no es culpa de tus padres, así que
no lloriquees por tus errores; aprende de ellos.
Regla Siete- Antes de que nacieras, tus padres no eran tan
aburridos como son ahora. Ellos empezaron a serlo por pagar tus
cuentas, limpiar tu ropa y escucharte hablar acerca de la nueva
onda en la que estabas.
Así que antes de emprender tu lucha por las selvas vírgenes
contaminadas por la generación de tus padres, inicia el camino
limpiando las cosas de tu propia vida, empezando por tu
habitación.
Regla Ocho- En la escuela puede haberse eliminado la diferencia
entre ganadores y perdedores, pero en la vida real no. En
algunas escuelas ya no se pierden años lectivos y te dan las
oportunidades que necesites para encontrar la respuesta correcta
en tus exámenes y para que tus tareas sean cada vez más
fáciles. Eso no tiene ninguna semejanza con la vida real.
Regla Nueve- La vida no se divide en semestres. No tendrás
vacaciones de verano largas en lugares lejanos y muy pocos
jefes se interesarán en ayudarte a que te encuentres a ti mismo.
Todo esto tendrás que hacerlo en tu tiempo libre.
Regla Diez- La televisión no es la vida diaria. En la vida cotidiana,
la gente de verdad tiene que salir del café de la película para irse
a trabajar.
Regla Once- Sé amable con los "NERDS" (los más aplicados de
tu clase). Existen muchas probabilidades de que termines
trabajando para uno de ellos.
Enzimas
Enzimas
Enzimas
Las enzimas son proteínas altamente especializadas que
tienen como función la catálisis o regulación de la velocidad de
las reacciones químicas que se llevan a cabo en los seres
vivos.
Proteínas globulares que aceleran las reacciones bioquímicas
(unas 107 veces)
Presentan 1 o más sitios estructuralmente aptos para el
contacto con el sustrato. SITIOS ACTIVOS
Enzimas
Casi todas las reacciones químicas de las células son
catalizadas por enzimas, con la particularidad de que cada
enzima solo cataliza una reacción, por lo que existirían tantas
enzimas como reacciones, y no se consumen en el proceso.
Los catalizadores no biológicos son inespecíficos.
En una reacción catalizada por enzima (E), los reactivos se
denomina sustratos (S) , es decir la sustancia sobre la que
actúa la enzima. El sustrato es modificado químicamente y se
convierte en uno o más productos (P).
La enzima libre se encuentra en la misma forma química al
comienzo y al final de la reacción.
Enzimas
•
•
•
•
•
Son de naturaleza proteica
Aceleran las reacciones químicas
Actúan en pequeñísimas cantidades
Son sintetizadas en el R.E.R
Tienen una acción específica (actúan sobre un
determinado sustrato)
• Permanecen inalterables al final de la reacción, por lo
que son reutilizables
Enzimas: propiedades
• Las enzimas suelen recibir el nombre del sustrato sobre
el cual actúan (más el sufijo asa) o también pueden
llevar el nombre de la función que desempeñan (más
el sufijo asa).
Proteinasas: enzimas que actúan sobre proteínas,
Lipasas: enzimas que actúan sobre lípidos,
Hidrolasas: enzimas cuya función es hidrólisis de
alguna molécula.
• Disminuyen la energía de activación
• Los factores que afectan la actividad enzimática son
temperatura, concentración de la enzima, PH, sustrato
Enzimas: clases
• El nombre de las enzimas es el del sustrato + el sufijo: -asa. Los
nombres de las enzimas revelan la especificidad de su función:
• Oxido-reductasas: catalizan reacciones de oxido-reducción, las
que implican la ganancia (o reducción) o pérdida de electrones
(u oxidación). Las más importantes son las deshidrogenasas y las
oxidasas
• Transferasas: transfieren grupos funcionales de una molécula a
otra. Ej.: quinasas; transfieren fosfatos del ATP a otra molécula.
• Hidrolasas: rompen varios tipos de enlaces introduciendo
radicales -H y -OH.
• Liasas: adicionan grupos funcionales a los dobles enlaces.
• Isomerasas: convierten los sustratos isómeros unos en otros.
• Ligasas o Sintasas: forman diversos tipos de enlaces
aprovechando la energía de la ruptura del ATP. Ej: polimerasas
Conceptos Básicos
• APOENZIMA: es la parte proteica de una holoenzima*, es
decir, una enzima que no puede llevar a cabo su acción
catalítica desprovista de los cofactores necesarios, ya sean
iones metálicos (Fe, Cu, Mg, etc.) u orgánicos, que a su
vez puede ser una coenzima o un grupo prostético,
dependiendo de la fuerza de sus enlaces con la
apoenzima.
• La apoenzima, es por tanto, catalíticamente inactiva,
hasta que se le une el cofactor adecuado.
• La parte proteica de la enzima = apoenzima
• La fracción no proteica = cofactor.
• Una holoenzima es una enzima que está formada por una
proteína (apoenzima) y un cofactor, que puede ser un ion
o una molécula orgánica compleja unida (grupo
prostético) o no (una coenzima). En otras palabras, es una
enzima completa y activada catalíticamente.
Acompañantes no proteicos de las Enzimas
• Ya sea que consistan en una única cadena polipeptídica plegada o
en varias unidades, muchas enzimas requieren otras moléculas no
proteicas para funcionar.
• COFACTORES: son iones inorgánicos que se unen temporalmente a
las enzimas
Hierro Fe2+ o Fe 3+
Cobre, Cu + o Cu 2+
Cinc, Zn2+
Oxidación / reducción
Oxidación / reducción
Ayuda a unir el NAD
• COENZIMAS: son cofactores orgánicos no proteicos, termoestables,
que unidos a una apoenzima constituyen la holoenzima o forma
catalíticamente activa de la enzima.
• Tienen en general baja masa molecular (al menos comparada con la
apoenzima) y son claves en el mecanismo de catálisis, por ejemplo,
aceptando o donando electrones o grupos funcionales, que
transportan de un enzima a otro.
Acompañantes no proteicos de las Enzimas
• Tienen en general baja masa molecular (al menos comparada con la
apoenzima) y son claves en el mecanismo de catálisis, por ejemplo,
aceptando o donando electrones o grupos funcionales, que
transportan de un enzima a otro.
• A diferencia de las enzimas, las coenzimas se modifican y consumen
durante la reacción química. Por ejemplo, el NAD+ se reduce a
NADH cuando acepta dos electrones (y un protón) y por tanto se
agota; cuando el NADH libera sus electrones se recupera el NAD+,
que de nuevo puede actuar como coenzima.
• Principales coenzimas
• FAD (flavín-adenín dinucleótido): transferencia de electrones y protones.
• FMN (Flavín mononucleótido): transferencia de electrones y protones.
• NAD+
• Coenzima A: transferencia de grupos acetilo (por ejemplo, en la
descarboxilación del ácido pirúvico) y de grupos acilo en general.
Acompañantes de las Enzimas
• Muchas vitaminas, o sus derivados, actúan como coenzimas:
• Vitamina B1 o tiamina: su derivado, el pirofosfato de tiamina es esencial
para el metabolismo energético de los glúcidos.
• Vitamina B2 o riboflavina: sus derivados son nucleótidos coenzimáticos
con gran poder reductor como el FAD y el FMN.
• Vitamina B3 o niacina: sus derivados son nucleótidos coenzimáticos con
gran poder reductor como el NAD+ o el NADP+.
• Vitamina B5 o ácido pantoténico: su principal derivado es la coenzima A
(Co-A), con gran importancia en diveros procesos metabólicos.
• Vitamina B6 o piridoxina. Sus principales derivados son las coenzimas PLP
(fosfato de piridoxal) y PMP (fosfato de piridoxamina), esenciales en el
metabolismo de los aminoácidos.
• Vitamina B7 o biotina (vitamina H). Su derivado, la biocitina, es esencial
para el funcionamiento de numerosas carboxilasas (enzimas).
• Vitamina B9 o ácido fólico (vitamina M). Su derivado, el FH4 es esencial
en la síntesis de purinas.
Acompañantes no proteicos de las Enzimas
• GRUPOS PROSTETICOS: es el componente no aminoacídico que
forma parte de la estructura de las heteroproteínas o proteínas
conjugadas, estando unido covalentemente a la apoproteína. No
debe confundirse con el cofactor que se une a la apoenzima de las
enzimas (ya sea una holoproteína o heteroproteína) por enlace no
covalente.
Hemo une iones O2 y electrones, contiene el cofactor hierro
Flavina Une electrones
Retinal Cofactor en la absorción de la luz
• Las coenzimas reaccionan con la enzima de igual modo que el
sustrato, uniéndose al sitio activo. Se mueven de una enzima a otra
agregando o quitando grupos químicos del sustrato.
Acompañantes no proteicos de las Enzimas
Grupo prostético
Función
Distribución
Flavín mononucleótido 1
Reacciones redox
Bacterias, Archaea y eucariotas
Flavín adenín dinucleótido 1
Reacciones redox
Bacterias, Archaea y eucariotas
Pirroloquinolina quinona 2
Reacciones Redox
Bacterias
Fosfato de piridoxal 3
Transaminación, descarboxilación y
desaminación
Bacterias, Archaea y eucariotas
Biotina 4
Carboxilación
Bacterias, Archaea y eucariotas
Metilcobalamina 5
Metilación e isomerización
Bacterias, Archaea y eucariotas
Pirofosfato de tiamina 6
Descarboxilación
Bacterias, Archaea y eucariotas
Hemo 7
Reacciones redox
Bacterias, Archaea y eucariotas
Molibdopterina 8 9
Reacciones de oxigenación
Bacterias, Archaea y eucariotas
Ácido lipoico 10
Reacciones redox
Bacterias, Archaea y eucariotas
LIPIDOS
LIPIDOS
• Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas básicamente
por carbono e hidrógeno y generalmente también oxígeno; pero
en porcentajes mucho más bajos. Además pueden contener
también fósforo, nitrógeno y azufre.
• Es un grupo de sustancias muy heterogéneas que sólo tiene
en común estas dos características
• Son hidrofóbicos o insolubles en agua.
• Son solubles en disolventes orgánicos como éter,
cloroformo, benceno, etc.
• Se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son
sólo un tipo de lípidos procedentes de animales.
• Tiene funciones biologicas diversas:
Componentes de membranas
Reserva energética (trigliceridos)
Recubrimientos protectores que evitan infecciones y perdidas o
entradas excesivas de agua,
Vitaminas y hormonas
LIPIDOS
• La mayoría de los lípidos tiene algún tipo de carácter polar
• Poseen una gran parte apolar o hidrofóbica, lo que significa
que no interactúa bien con solventes polares como el agua.
• Otra parte de su estructura es polar o hidrofílica y tenderá a
asociarse con solventes polares como el agua;
• Cuando una molécula tiene una región hidrófoba y otra
hidrófila se dice que tiene carácter anfipático.
• La región hidrófoba de los lípidos es la que presenta solo
átomos de carbono unidos a átomos de hidrógeno, como la
larga "cola" alifática de los ácidos grasos;
• La región hidrófila es la que posee grupos polares o con
cargas eléctricas, como el hidroxilo (–OH) del colesterol, el
carboxilo (–COO–) de los ácidos grasos, el fosfato (–PO4–) de
los fosfolípidos, etc.
LIPIDOS
La saponificación es una reacción química entre un ácido graso (o un lípido
saponificable, portador de residuos de ácidos grasos) y una base o álcali, en
la que se obtiene como principal producto la sal de dicho ácido y de dicha
base.
Estos compuestos tienen la particularidad de ser anfipáticos, es decir tienen
una parte polar y otra apolar (o no polar), con lo cual pueden interactuar con
sustancias de propiedades dispares. Por ejemplo, los jabones son sales de
ácidos grasos y metales alcalinos que se obtienen mediante este proceso.
El método de saponificación en el aspecto industrial consiste en hervir la
grasa en grandes calderas, añadiendo lentamente soda cáustica (NaOH),
agitándose continuamente la mezcla hasta que comienza esta a ponerse
pastosa.
La reacción que tiene lugar es la saponificación y los productos son el jabón
y la glicerina:
Grasa + soda cáustica → jabón + glicerina
Lípidos
Acidos grasos
Lípidos
Saponificables
Simples
Complejos
Grasas
Aceites
Ceras
Lípidos de
membrana
Lípidos
Insaponificables
Terpenoides
Esteroides
Eicosanoides
LIPIDOS
Clasificación biológica
Los lípidos son un grupo muy heterogéneo que usualmente se
clasifican dependiendo de que posean en su composición
ácidos grasos
A. lípidos saponificables: poseen ácidos grasos
B. lípidos insaponificables: No poseen ácidos grasos
LIPIDOS
A. Lípidos saponificables: compuesto por un alcohol unido a varios acidos
grasos. Esta unión es dificil de hidrolizar pero se logra en un medio básico.
En este caso se produce la saponificación alcalina.
B. Lípidos insaponificables: No poseen
A. Lípidos saponificables
Simples. Lípidos que sólo contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.
Acilglicéridos.
Cuando son sólidos se les llama grasas
Cuando son líquidos a temperatura ambiente se llaman aceites.
Céridos (ceras)
LIPIDOS
Complejos. Son los lípidos que además de contener en su molécula
carbono, hidrógeno y oxígeno, también contienen otros elementos como
nitrógeno, fósforo, azufre u otra biomolécula como un glúcido.
A los lípidos complejos también se les llama lípidos de membrana pues
son las principales moléculas que forman las membranas celulares.
Fosfolípidos, Fosfoglicéridos. Fosfoesfingolípidos
Glucolípidos, Cerebrósidos, Gangliósidos
B. Lípidos insaponificables
Terpenoides, Esteroides, Eicosanoides
Lípidos
Acidos grasos
Saturados: sin
dobles enlaces
Acido Murico
Mirístico
Palmítico
Esteárico
Insaturados: con
dobles enlaces
Menor punto de fusión
Líquidos
Acidos grasos esenciales
Acido Palmitoleico (C16:1)Δ9
Acido Oleico (C18:1)Δ9
Acido Linoleico (C18:2)Δ9,12
Acido Linolenico (C18:3)Δ9,12,15
Acido Araquidónico (C20:4)Δ5,8,11,14
PROPIEDADES FISICOQÚIMICAS
• Carácter Anfipático.
• Punto de fusión: Depende de la longitud de la cadena y
de su número de insaturaciones, siendo los ácidos
grasos insaturados los que requieren menor energía para
fundirse.
• Esterificación. Los ácidos grasos pueden formar ésteres
con grupos alcohol de otras moléculas
• Saponificación. Por hidrólisis alcalina los ésteres
formados anteriormente dan lugar a jabones (sal del
ácido graso)
• Autooxidación. Los ácidos grasos insaturados pueden
oxidarse espontáneamente, dando como resultado
aldehídos donde existían los dobles enlaces covalentes
Lípidos saponificables
Un ácido graso es una biomolécula orgánica de naturaleza
lipídica formada por una larga cadena hidrocarbonada lineal,
de número par de átomos de carbono, en cuyo extremo hay un
grupo carboxilo.
Lípidos saponificables
Cada átomo de carbono se une al siguiente y al precedente por
medio de un enlace covalente sencillo o doble. Al átomo de su
extremo le quedan libres tres enlaces que son ocupados por
átomos de hidrógeno (H3C-).
Los demás átomos tienen libres dos enlaces, que son
ocupados igualmente por átomos de hidrógeno ( ... -CH2-CH2CH2- ...).
R - COOH
• Entre 4 y 24 átomos de
carbono.
• Los dobles enlaces pueden
ser cis o trans.
• Pueden ser saturados o
insaturados.
• Pueden ser mono, di, tri o
poliinsaturados.
En solución
Nomenclatura
Se escribe el número de átomos de carbono
del ácido graso y luego el número de
insaturaciones, separados por “:”
Ej: el ácido oleico tiene 18 átomos de carbono
y 1 insaturación.
Se escribe  18:1
Cxy
z
Δ
Nomenclatura
Se escribe el número de átomos de carbono del ácido
graso y luego el número de insaturaciones,
separados por “:”
Ej: el ácido oleico tiene 18 átomos de carbono y 1
insaturación.
Se escribe  18:1
Cxy
z
Δ
Nomenclatura
Cxy
z
Δ
X es el contenido de carbono
Y es el número de enlaces dobles
Z es la posición de esos enlaces
El carbono radical COOH es el número 1
Lípidos saponificables
La instauración es común, aunque se confina
sobre todo a los ácidos C18 y C20.
- Los dobles enlaces son estructuras rígidas, las
moleculas que los contienen pueden presentarse en dos
formas según la orientación espacial de los átomos de H
enlazados a estos carbonos. Cis o Trans, de acuerdo a
que los dos átomos de H estén del mismo lado ó de lados
opuestos al plano delimitado por el doble enlace C = C.
En los ácidos insaturados, los enlaces dobles casi
siempre tienen configuración cis
Lípidos saponificables
- Cis o Trans, de acuerdo a que los dos átomos de H
estén del mismo lado ó de lados opuestos al plano
delimitado por el doble enlace C = C.
-
En los ácidos insaturados, los enlaces dobles casi
siempre tienen configuración cis
Nomenclatura
ac. butírico , ac. butanoico
4:0
ac. valérico, ac. pentanoico
5:0
ac. caproico, ac. hexanoico
6:0
ac. enántico, ac. heptanoico
7:0
ac. caprílico, ac. octanoico
8:0
ac. pelargónico, ac. nonanoico
9:0
ac. cáprico, ac. decanoico
10:0
ac. láurico, ac. dodecanoico
12:0
ac. mirístico, ac tetradecanoico
14:0
ac. palmítico, ac. hexadecanoico
16:0
ac. esteárico, ac. octadecanoico
18:0
Acidos Grasos
Esenciales
El organismo es incapaz de
sintetizarlos
Ácido linoleico (18:2)  w6
Ácido araquidónico (20:4)  w6
Ácido linolénico (18:3)  w3
Acidos Grasos Esenciales
Los ácidos grasos del tipo ω-6 son ácidos
grasos insaturados por tener enlaces
dobles en sus cadenas.
Tienen la peculiaridad de tener el primer
enlace doble en el carbono de la posición
6, contando los carbonos desde el final de
la cadena del ácido graso.
En comparación, los ω-3 tienen su primer
doble enlace en el carbono 3, y los ω-9, en
el noveno carbono.
Acidos Grasos
Composición en ácidos grasos de algunas materias grasas[4] [5]
Ácido graso:
[6]
oméga-6[6]
saturado
mono-insaturado
poli-insaturado
oméga-3
g/100g
g/100g
g/100g
g/100g
g/100g
Grasas animales
Beicon
40.8
43.8
9.6
Mantequilla
54.0
19.8
2.6
Grasas vegetales
Aceite de coco
85.2
6.6
1.7
Aceite de palma
45.3
41.6
8.3
Aceite de germen
de trigo
18.8
15.9
60.7
8
53
Aceite de soja
14.5
23.2
56.5
5
50
Aceite de oliva
14.0
69.7
11.2
0
7.5
Aceite de maíz
12.7
24.7
57.8
Aceite de girasol
11.9
20.2
63.0
0
62
Aceite de
cártamo
10.2
12.6
72.1
0.1-6
63-72
Aceite de colza
5.3
64.3
21-28
6-10
21-23
DEGRADACION Y
SINTESIS DE
ACIDOS GRASOS
GALACTOSA 1 P
GALACTOSA
GLUCOSA
GLUCOSA 6P
FRUCTOSA
FRUCTOSA 6P
UDP GALACTOSA
GLUCOSA 1P
UDP GLUCOSA
GLUCOGENO
AN
RIBOSA-5-P
FRUCTOSA 1,6 DIP
DI(OH)ACETONA P
GLICERALDEHIDO 3P
ALFA GLICEROL P
1,3 DI – P - GLICERATO
AMINOACIDOS
3 P GLICERATO
GLICEROL
2 P GLICERATO
TRIGLICERIDOS
OXALACETATO
MALATO
FUMARATO
2 P ENOLPIRUVATO
ACIDOS GRASOS
LACTATO
PIRUVATO
CICLO DE KREBS
ACIL CoA
ENOIL CoA
BETA (OH)ACIL CoA
BETA OXIDACION
BETA CETO ACIL CoA
ACETIL CoA
SUCCINATO
CITRATO
ISOCITRATO
SUCCINIL CoA
αCETOGLUTARATO
La β-oxidación es una secuencia de cuatro reacciones en que se separan fragmentos
de dos carbonos desde el extremo carboxilo (–COOH) de la molécula; estas cuatro
reacciones se repiten hasta la degradación completa de la cadena.
Se llama beta-oxidación por el hecho de que se rompe el enlace entre los carbonos
alfa y beta (segundo y tercero de la cadena, contando desde el extremo carboxílico),
se oxida el carbono beta (el C3) y se forma Acetil-Coa.
La beta-oxidación se produce mayoritariamente en la matriz mitocondrial.
El ácido graso se une al coenzima A (CoASH), reacción que consume dos enlaces de
alta energía del ATP.
Posteriormente, debe usarse un transportador, la carnitina, para traslocar las
moléculas de acil-CoA al interior de la matriz mitocondrial, ya que la membrana
mitoncondrial interna es impermeable a los acil-CoA.
La carnitina, también reconocida como vitamina B11, es un aminoácido que participa
en el circuito vascular reduciendo niveles de triglicéridos y colesterol en sangre.
Degradación de Acidos Grasos
α-oxidación
En la α-oxidación, que es especialmente importante para el
metabolismo de ácidos grasos ramificados, se hidroxila el carbono
α.
ω-oxidación
Otra ruta minoritaria para la oxidación de ácidos grasos es la ωoxidación, que tiene lugar en el retículo endoplasmático de muchos
tejidos; se produce una hidroxilación sobre el carbono metílico (–
CH3) en el extremo de la molécula opuesto al grupo carboxilo (–
COOH). Este proceso se da principalmente en ácidos grasos de
mediana longitud.
Acilglicéridos
Una molécula de glicerol puede reaccionar con hasta tres
moléculas de ácidos grasos, puesto que tiene tres grupos
hidroxilo.
Los acilglicéridos o acilgliceroles son ésteres de ácidos grasos con
glicerol (glicerina), formados mediante una reacción de
condensación llamada esterificación.
Acilglicéridos
Una molécula de glicerol puede reaccionar con hasta tres
moléculas de ácidos grasos, puesto que tiene tres grupos
hidroxilo.
Los acilglicéridos o acilgliceroles son ésteres de ácidos grasos con
glicerol (glicerina), formados mediante una reacción de
condensación llamada esterificación.
Acilglicéridos
Según el número de ácidos grasos que se unan a la molécula de
glicerina, existen tres tipos de acilgliceroles:
• Monoglicéridos. Sólo existe un ácido graso unido a la molécula de
glicerina.
• Diacilglicéridos. La molécula de glicerina se une a dos ácidos
grasos.
Triacilglicéridos o Triglicéridos, la glicerina está unida a
tres ácidos grasos; son los más importantes.
Los triglicéridos constituyen la principal reserva
energética de los animales, en los que constituyen las
grasas; en los vegetales constituyen los aceites.
Triglicéridos
FUNCIONES
- Estructural (ácidos grasos que forman las membranas:
fosfolípidos, glucolípidos...)
- Mensajeros secundarios: características de señalizadores
celulares
- Energética: son la mayor reserva de energía en los
animales
Glicerofosfolípidos
Ac. Fosfatídico
Fosfatidil etanolamina
Fosfatidil colina
Fosfatidil serina
Fosfatidil glicerol
Fosfatidil inositol
Cardiolipina
Esfingomielina
Gangliósidos
oligosacaridos
Cerebrósidos 1
Ceramida
Esfingomielina
Esfingolípidos
Cerebrósido
Gangliósido
Cuatro fosfolípidos, tres fosfoglicéridos principales fosfatidilcolina, fosfatidiletalonamina, y
fosfatidilserina y la esfingomielina constituyen más del 50 % de los fosfolípidos de la mayoría de las
biomembranas.
Lípidos sin ácido graso
Colesterol
A mayor número de carbonos, más sólida es la molécula del ácido
graso. A partir de 16-18 C, una molécula es sólida a temperatura
ambiente. Conforme más dobles enlaces, más fluida (más líquida es).
Una membrana rica en ácidos grasos insaturados es menos fluida.
Los ácidos grasos son más ricos en energía que el glucógeno, porque
los ácidos grasos son moléculas más reducidas que la glucosa y su
oxidación completa a CO2 da más energía. La combustión de 1 gr de
grasa produce más calorías (9 Kcal) que 1 gr de azúcar (4 Kcal). El
glucógeno se almacena acumulando mucha agua (hay el triple de H2O
que de glucógeno).
Los ácidos grasos se acumulan como triglicéridos. La eficiencia de
almacenar energía en forma de ácido graso es 5 o 6 veces más
eficiente que en forma de glucógeno.
Resumen de Biomoléculas
Biomolécula
Monómero
Composición
Ejemplo
Carbohidratos:
Monosacáridos
Disacáridos
Oligosacáridos
Polisacáridos
Número de carbonos: triosas,
tetrosas, pentosas, hexosas.
Grupo Funcional: aldehído,
cetona
Hexosas.
Pentosas,
Aldosas,
Cetosa
Proteínas
Aminoácidos, Peptido,
Dipeptido, tripeptido,
polipéptidos
Grupo Amino, grupo carboxilo,
Grupo R
Lípidos
Saponificables (S, C),
Poseen ácidos grasos o no, los
insaponificables.
AG pueden tener insaturaciones
Saturados, insaturados
Ácidos
Nucleicos
Nucleótidos
Nucleosidos
Base Nitrogenada, azúcar
(pentosa) , ácido fosfórico
ADN
ARN
ÁCIDOS
NUCLEICOS
CONCEPTO
• Químicamente los Ácidos nucleicos son polímeros
constituidos por la unión de unidades menores llamadas
nucleótidos mediante enlaces químicos.
• Los ácidos nucleicos son compuestos de elevado peso
molecular (son macromoléculas)
LOS NUCLEÓTIDOS:
Los nucleótidos están formados por:
• Una base nitrogenada:
• Un azúcar (pentosa):
• Ácido fosfórico:
BN
A
P
Unidos en el siguiente orden:
P
A
BN
COMPONENTES
La pentosa puede ser:
• RIBOSA
• DESOXIRRIBOSA.
La base Nitrogenada puede ser:
•
•
•
•
•
ADENINA
GUANINA
CITOSINA
TIMINA
URACILO
A
G
C
T
U
ESTRUCTURA DE UN NUCLEÓTIDO
 Para
formar
un
nucleótido, el ácido
fosfórico se une al
carbono 5 del azúcar
mediante un enlace
Fosfoéster y el azúcar
se une a la base
nitrogenada mediante
un enlace N-glicosídico.
Enlace Nglicosídico
BASES NITROGENADAS
• Son sustancias derivadas de dos compuestos
químicos: la purina y la pirimidina.
• Pirimidina: es un compuesto orgánico. Se degrada en
sustancias muy solubles como alanina beta y
aminoisobutirato beta, precursores de acetil-CoA y
succinil-CoA.
• Tiene tres derivados que forman parte de los ácidos
nucleicos: la timina (T) , la citosina (C) y el uracilo (U).
• Timina y Citosina forman parte del ADN.
BASES NITROGENADAS
• La purina es una base nitrogenada
• Las que derivan de la purina son las bases púricas:
la adenina (A) y la guanina (G).
• En el ADN estas bases se unen con sus pirimidinas
complementarias, la timina y la citosina a través de
enlaces de hidrógeno.
• A = T (doble enlace)
• G ≡ C (triple enlace)
BASES NITROGENADAS
• Cuando las purinas son metabolizadas en el interior de
las células se produce ácido úrico.
• Este ácido úrico puede cristalizar en las articulaciones,
por diferentes motivos, produciendo gota.
• Si en cambio se degradan en el intestino delgado por
medio de enzimas pancreáticas, se hidrolizan en
nucleósidos y bases libres.
BASES NITROGENADAS
• En el ARN (ácido ribonucleico, copia y transmisión de la
información genética en todos los seres vivos)
• La complementaria de la adenina es el uracilo en vez
de la timina:
• A = U (doble enlace)
• G ≡ C (triple enlace)
Nucleótidos y nucleósidos
• Los nucleótidos son moléculas orgánicas formadas por la
unión covalente de un monosacárido de cinco carbonos
(pentosa), una base nitrogenada y un grupo fosfato.
• Los nucleósidos son moléculas orgánicas formadas por una
pentosa y un base nitrogenada
• Los nucleótidos son los monómeros de los ácidos nucleicos
(ADN y ARN) en los cuales forman cadenas lineales de miles
o millones de nucleótidos,
• También realizan funciones importantes como moléculas
libres (por ejemplo, el ATP).
• El azúcar que interviene en los
nucleótidos puede ser o la ribosa
(R) o la desoxirribosa (DR).
• Ambas son aldopentosas y las
encontraremos en los nucleótidos
como ß-furanosas.
• La única diferencia entre ambas
está en que en el carbono 2 de la
desoxirribosa hay un hidrógeno (H) en lugar del grupo alcohol (OH).
AZÚCAR (GLÚCIDO)
CUADRO COMPARATIVO ENTRE EL ADN Y ARN
Caracteres pentosa
DNA Desoxirribosa
RNA Ribosa
Bases nitrogenadas
Adenina, Guanina
Citosina, Timina
Adenina, Guanina
Citosina, Uracilo
Numero de poli nucleótidos
2
1
Función
Almacena la información
biológica de los seres vivos
Permite la expresión de la
información biológica
Ubicación
Núcleo, mitocondrias,
cromatina, cloroplastos,
cromosoma
Núcleo, ribosomas.
Estructura
Doble hélice
Lineal, globular y trébol
NUCLEÓTIDOS DE INTERÉS
BIOLÓGICO
1.
NUCLEÓTIDOS
QUE
INTERVIENEN
TRANSFERENCIAS DE ENERGÍA:
•
•
•
•
•
AMP (adenosina-5'-monofosfato)
ADP (adenosina-5'-difosfato)
ATP (adenosina-5'-trifosfato)
GDP (guanosidina-5'-difosfato)
GTP (guanosidina-5'-trifosfato)
EN
A-R-P
A-R-P-P
A-R-P-P-P
G-R-P-P
G-R-P-P-P
LAS
NUCLEÓTIDOS DE INTERÉS
BIOLÓGICO
2. NUCLEÓTIDOS QUE INTERVIENEN EN LOS PROCESOS DE
ÓXIDO-REDUCCIÓN:
•
•
•
NAD+ /NADH (Nicotinamida-adenina-dinucleótido) oxidado y reducido,
respectivamente.
NADP+ /NADPH (Nicotinamida-adenina-dinucleótido-fosfato), oxidado y
reducido.
FAD/FADH2 (Flavina-adenina-dinucleótido), oxidado y reducido.
3. NUCLEÓTIDOS REGULADORES DE PROCESOS METABÓLICOS.
•
AMPc (adenosina-3',5'-monofosfato) o AMP cíclico,
IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LOS ÁCIDOS
NUCLEICOS:
•
Principalmente se encuentran en el
núcleo celular, contienen los genes
responsables de los rasgos biológicos
y son capaces de transmitirlos de una
generación a otra. También se
encuentran libres en las células.
•
Constituyen la base de los
cromosomas y el fundamento de la
forma de expresarse la información
genética en la síntesis de las
proteínas de cada individuo.
•
Pueden sufrir cambios o
mutaciones, lo cual permite la
evolución continua de los seres
vivos. Las especies que tienen
estructuras y funciones similares
quizás tengan un origen o
antecesor común.
•
La utilización de técnicas para
comparar ácidos nucleicos
permiten determinar el
parentesco familiar y la
investigación.
ES IMPORTANTE RECORDAR QUE:
•
Los polinucleótidos son polímeros de
nucleótidos que presentan extremos
5’ y 3’.
•
El flujo de la información genética
obedece a la secuencia DNA → RNA
→proteina. La información genética
de la región estructural de un gen se
transcribe en una molécula de RNA
de modo que la secuencia de este
último es complementaria de la del
ADN.
•
La información genética de cada
célula somática es prácticamente
idéntica. La distinción entre una
célula cerebral, muscular o hepática
depende del patrón de genes
expresados en estas células, las así
llamada expresión especifica de
tejido.
•
La capacidad de un organismo para
responder a retos del medio
ambiente dependen de su habilidad
para regular, en forma positiva o
negativa, cuales genes serán
expresados.
Glucosa
Glucógeno
Glucólisis
Fosfatos de glu
Fosfato Pentosa
Fosfatos de triosa
Piruvato
Acetil CoA
Proteinas
Revisión del metabolismo de CH
Dieta
Fosfatos de Ribosa
Lactato
Acidos grasos
Colesterol
Ciclo del
ácido cítrico
RNA, DNA
Trigliceridos
PROPIEDADES
IONIZACIÓN:
•
El comportamiento ácido-base de los nucleótidos es una de las características más
importantes. Éste determina su carga, su estructura tautomérica y su habilidad de
actuar como dador/aceptor de puentes de hidrógeno.
•
Cuando el grupo fosfato se une a dos nucleósidos, éste sólo tiene un único hidroxilo
ionizable con un pKa≈1 y tan solo cuando se trata de un monoéster, puede perder un
segundo protón a pH 6-7 25. Así que a pH fisiológico, los ácidos nucleicos son
polianiones.
TAUTOMERÍA
•
Un fenómeno que afecta a las bases es la tautomería y resulta ser una de las claves
para entender la funcionalidad de los ácidos nucleicos.
•
El equilibrio tautomérico implica estructuras alternativas que sólo difieren en la
localización de los átomos de hidrógeno.
PROPIEDADES
DISTRIBUCIÓN DE CARGA:
• Las bases nitrogenadas son estructuras polares que presentan una
distribución de carga muy localizada en determinados átomos,
presentando momentos dipolares elevados.
• Esta distribución de carga justifica las interacciones no covalentes entre
bases, tan importantes en el reconocimiento molecular, como son los
puentes de hidrógeno.
• Los grupos –NH de las bases nitrogenadas -donde se concentra las carga
positiva- son buenos dadores de puentes de hidrógeno y los pares libres
del oxígeno de los grupos –C=O y de los nitrógenos del anillo -donde se
concentra las carga negativa- son buenos aceptores de puentes de
hidrógenos.
REACTIVIDAD
PROTONACIÓN:
• Las reacciones de protonación/desprotonación en las bases nitrogenadas
son las de mayor transcendencia funcional.
• Primero porque este tipo de reacciones es básico en numerosas
reacciones enzimáticas.
• Esta protonación tiene un papel importante para explicar determinados
tipos de estructuras de ácidos nucleicos, como la triple hélice.
• Además, se piensa que este tipo de reacción puede estar detrás de
determinados procesos mutagénicos.
REACTIVIDAD
HIDRATACIÓN:
• Las bases tienden a agregarse en agua mediante interacciones de
apilamiento.
• Pero en baja concentración presentan una muy buena capacidad de
hidratación.
• La reacción de hidratación es importante en la vida celular, ya que a
menudo resulta una de las primeras etapas del proceso de degradación de
nucleósidos no deseados.
REACTIVIDAD
SUSTITUCIÓN NUCLEÓFILA:
• El ataque de grupos nucleófilos, generalmente con carga negativa, a las
bases puede dar lugar a dos reacciones mayoritarias que compiten: la
abstracción de un protón (normalmente unido a un átomo de N) o la
sustitución nucleófila.
• La primera es una reacción que tiene lugar en el plano molecular, mientras
que la segunda es una reacción donde el nucleófilo ataca en el plano
perpendicular a la molécula.
ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN O DNA)
CONCEPTO.
• Químicamente son polinucleótidos
constituidos
por
los
ácidos
desoxiadenílico, guanílico, citidílico y
timidílico unidos por enlaces de éster
fosfórico entre el 3’-OH de una D-ribosa
y el 5’-OH de la siguiente.
• Aislado por primera vez en 1869, pero
hasta 1950 no se empezó a conocer su
estructura.
ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN O DNA)
• En el núcleo de células eucariotas asociado a proteínas (histonas y otras)
formando la cromatina.
• También hay ADN en ciertos orgánulos celulares (plastos y mitocondrias).
• Los ADN celulares tienen una elevada masa molecular, muchos millones
de daltons; por ejemplo: el genoma humano está formado por 3x10 9
pares de nucleótidos.
Figura 3: Estructura molecular básica del ADN.
ADN
ESTRUCTURA:
Se pueden distinguir 3 niveles estructurales:
• Estructura primaria: La secuencia de los nucleótidos.
• Estructura secundaria: La doble hélice.
• Estructura terciaria: Collar de perlas, estructura cristalina,
ADN superenrollado.
• En las células eucariotas, a partir de la estructura 3ª, se dan
otros niveles de empaquetamiento de orden superior.
ADN
ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN:
• Es la secuencia de nucleótidos de una cadena o hebra. Es decir, la
estructura primaria del ADN viene determinada por el orden de los
nucleótidos en la hebra o cadena de la molécula.
• Para indicar la secuencia de una cadena de ADN es suficiente con los
nombres de las bases o su inicial (A, T, C, G) en su orden correcto y los
extremos 5' y 3' de la cadena nucleotídica.
Así, por ejemplo:
5'ACGTTTAACGACAAGGACAAGTATTAA3'
ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN)
ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN:
• La concentración de bases varía de una especie a otra.
• El porcentaje de A, G, C y T es el mismo en los individuos de la misma
especie y no por esto el mensaje es el mismo
• Las densidades y viscosidades corresponden a la existencia de enlaces de
hidrógeno entre los grupos NH y los grupos CO.
• La concentración de Adenina es igual a la de Timina, y la de Citosina a la
de Guanina.
ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN)
ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN:
• Las dos primeras establecen dos puentes de hidrógeno entre ellas, y las
últimas tres puentes.
• La cantidad de purinas es igual a la cantidad de pirimidinas.
• El ADN estaría constituido por dos cadenas o hebras de polinucleótidos
enrolladas helicoidalmente en sentido dextrógiro sobre un mismo eje
formando una doble hélice.
• Ambas cadenas serían antiparalelas, una iría en sentido 3‘-5' y la otra en
sentido inverso, 5' - 3'.
ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN)
ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN:
•
Los grupos fosfato estarían hacia el exterior y de este modo sus cargas
negativas interaccionarían con los cationes presentes en el nucleoplasma
dando más estabilidad a la molécula.
• Las bases nitrogenadas estarían hacia el interior de la hélice con sus
planos paralelos entre sí y las bases de cada una de las hélices estarían
apareadas con las de la otra asociándose mediante puentes de hidrógeno.
• El apareamiento se realizaría únicamente entre la adenina y la timina, por
una parte, y la guanina Y la citosina, por la otra. Por lo tanto, la estructura
primaria de una cadena estaría determinada por la de la otra, ambas
cadenas serían complementarias.
ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN)
ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN)
ADN
ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN)
ESTRUCTURA TERCIARIA DEL ADN EN LAS CÉLULAS
EUCARIOTAS:
• Las grandes moléculas de ADN de las células eucariotas están
muy empaquetadas ocupando así menos espacio en el núcleo
celular y además como mecanismo para preservar su
transcripción.
• En las células eucariotas el ADN se encuentra en el núcleo
asociado a ciertas proteínas: nucleoproteínas, formando la
cromatina.
ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN)
ESTRUCTURA TERCIARIA DEL ADN EN LAS CÉLULAS EUCARIOTAS:
•
En la cromatina, la doble hélice de ADN se enrolla alrededor de unas moléculas
proteicas globulares, las histonas, formando los nucleosomas.
•
Cada nucleosoma contiene 8 histonas y la doble hélice de ADN da dos vueltas a su
alrededor (200 pares de bases).
•
Si no está más empaquetado aún, forma una estructura arrosariada llamada collar
de perlas.
•
Los nucleosomas pueden empaquetarse formando fibras de un grosor de 30 nm
(fibra de 30 nm).
•
Según el modelo del solenoide las fibras se forman al enrollarse seis nucleosomas
por vuelta alrededor de un eje formado por las histonas H1.
ADN
ADN
ADN
Replicación del DNA: replicación es el proceso por el cual el DNA se
copia para poder ser transmitido a nuevos individuos.
a) Formación de una horquilla de replicación
b) Síntesis por la DNA-polimerasa de la hebra conductora (izquierda) y
de la hebra seguidora en fragmentos de Okazaki (derecha)
c) Unión de todos los fragmentos por la DNA-ligasa
ÁCIDO RIBONUCLEICO (ARN)
CONCEPTO:
 Son
polímeros
de
los
ribonucleótidos, cuya azúcar, la ribosa,
tiene 3 grupos –OH libres (2’, 4’ y 5’).
 La unión de los nucleósidos con el
fosfórico es entre 3’ y 5’, como en el
ADN, quedando libre el –OH 2’.
 Un solo filamento polinucleotidico.
Las bases usuales son: G, C y A,U.
ÁCIDO RIBONUCLEICO (ARN)
Existen 3 tipos de RNA polimerasa:
•
Tipo I: transcribe ARN ribosómico (ARNr)
•
Tipo II: transcribe ARN mensajero (ARNm)
•
Tipo III: transcribe ARNt transferencia (ARNt)
•
Tipo IV: ARN np- ARN nuclear pequeño: Con proteínas, forma complejos que
son usados en el proceso de ARN en las células eucarióticas (no se encuentra en las
células procarióticas).
Es sintetizado por una plantilla o molde de DNA por acción de
la RNA polimerasa.
ARN
ÁCIDO RIBONUCLEICO (ARN)
ESTRUCTURA:
– Cadena sencilla plegada sobre sí misma
– No tienen aplicación las reglas de Chargaff
– Distintos tipos de estructura secundaria
• Bucles, horquillas, brazos
• Regiones dúplex con apareamientos C-G (tres enlaces de H) y A=U
(dos enlaces de H) entre zonas palindrómicas de complementariedad
–Forman hélices dextrógiras similares a las del DNA
– Globalmente adoptan una estructura terciaria compleja, por
asociación de hélices y bucles
MECANISMO DE REPLICACIÓN,
TRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓN