Introdução à Bioquímica: Biomoléculas e Níveis de Organização

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Bioquímica 
 
Bioquímica: es el estudio de la composición química de un organismo vivo. Ciencia de la 
vida que nos dice de que está compuesta la célula. Nos enseña a donde se lleva acabo 
todo lo que pasa en el interior. 
 
Biomoléculas: las principales son las orgánicas las cuales tienen una gran cantidad de C. 
 Carbohidratos (monosacáridos) 
 Lípidos (ácidos grasos) 
 Proteínas (aminoácidos) 
 Ácido nucleico (grupos P + base nitrogenada + pentosa) 
 
Niveles de organización 
1. Nivel subatómico 
2. Nivel atómico 
3. Nivel molecular 
4. Nivel celular 
5. Nivel de tejido 
6. Nivel de órgano 
7. Nivel de sistema 
8. Nivel de aparato 
9. Nivel de organismo 
 
Tres niveles: químicos, biológico y ecológico 
 
Orgánicas e inorgánicas formadas por CHONSP donde S y P están en segundo plano 
 Compuestos químicos que se encuentran en los organismos vivos 
 Formados por bioelementos: CHONSP 
 Son fundamentales para la vida cumpliendo funciones prescindibles para los 
organismos vivos 
 
Biomoléculas 
 Inorgánicas: carecen de carbono o tienen baja proporción 
o Agua, gases y sales minerales 
 Orgánicas: tienen una cadena de carbono lineal o ciclos 
o Ácidos nucleicos, carbohidratos, lípidos y proteínas 
 
Biomoléculas: carbohidratos 
Sustancias naturales compuestas de: CHO 
Son aldehídos o cetonas polhidrocilados o derivados de ellos 
La glucosa es el CHO mas abundante en la naturaleza 
 
 Monosacáridos: una molécula de aldosa o cetosa 
o Aldosas 
o Cetosas 
 Triosas 
 Tetrosas 
 Pentosas 
 Hexosas 
 Oligosacáridos: mas de un monómero 
o Disacáridos 
o De trisacáridos a disacáridos 
 Polisacáridos: mas de 50 monómeros de forma un polímero + 
 
Funciones de los carbohidratos: 
 La principal es energética 
 Estructural: celulosa 
 Metabólica: desoxirribosa (acido desoxirribonucleico) 
 Energética: glucógeno (reserva) 
 
Forman parte de otra biomolécula ribosa y desoxirribosa. 
 
Biomoléculas: lípidos 
Macromoléculas con estructuras muy variadas. Formada por CHO, puede tener P y N, 
ternarios. Son hidrofóbicos o bien anfipaticos. 
 
Características en común: 
 No se disuelven en agua 
 Se disuelven en solventes orgánicos: éter, cloroformo, acetona, benceno 
 Menos densos que el agua 
 
Funciones 
 Estructurales, transporte, síntesis de hormonas y reserva energética 
 No se disuelven en agua, solo en solventes orgánicos y flotan porque tienen una 
densidad menor a la del agua 
 Como otra función, los lípidos forman parte del mecanismo de señalización 
 
Se forman mediante la lipogenesis en el núcleo 
Son la fuente energética de la célula, proporciona 5 kcal mas que los glúcidos 
Lipolisis: proceso que al que recurre la célula cuando se agotan las reservas 
 
 Lipolisis 
o Trigliceridos 
 Acidos grasos: beta oxidación 
 Glicerol: glucosa 
Clasificación: 
 Acido grasos: beta oxidación 
o Insaturados 
o Saturados 
 Lípidos con ácidos grasos (saponificables) 
o Simples 
 Triacigliceridos 
 Ceras 
o Complejos 
 Fosfolípidos 
 Esfingolipidos 
 Esteroides 
 Isoprenadores 
 
Matriz estructural de las membranas biológicas (fosfolípidos, glucolípidos y colesterol) 
Deposito de energía (triacilgliceridos) 
Mecanismos de señalización intra e intercelular (hormonas, esteroides, los glucolipidos y 
los ercosanoides) 
 
 
Biomoléculas: proteínas 
Compuestos orgánicos que contienen un grupo amino y grupo carboxilo y se combinan 
con el fin de formar proteínas: 
 Descomponer alimentos 
 Crecimiento 
 Reparación de tejidos 
 Funciones corporales vitales 
 Fuente de energía 
 
Se clasifican en: esenciales, no esenciales y condicionales 
Son importantes porque es como un monómero, se juntan y forman las proteínas (que 
metabolizan alimentos, desarrollo y reparación) 
 
La base del aminoácido tiene un carbono (x en el centro, un grupo amino NH2 y grupo 
carboxilo) 
 
Catalizador: facilita o acelera una reacción, enzimas 
 
Se dividen en: 
 Esenciales 
o Son los que el cuerpo no sintetiza (las consumimos). Tenemos 9 
 Triptofano 
 Treonina 
 Metionina 
 Histidina 
 Valina 
 Lisina 
 Leucina 
 Fenilanonina 
 Isoleucina 
 No esenciales 
o Si lo sintetiza el cuerpo. Tenemos 11. 
 Alaniana 
 Asparagina 
 Cisteína 
 Glutamina 
 Serina 
 Glicina 
 Tirosina 
 Arginina 
 Prolina 
 Ácido Aspártico 
 Ácido glutamínico 
 
Los aminoácidos se utilizan para la síntesis de polímeros complejos denominados 
polipéptidos. Por lo tanto, las proteínas son macromoléculas formadas por cadenas 
lineales de aminoácidos. 
 Con menos de 50 aminoácidos se denominan péptidos u digopéptidos 
 Con mas de 50 de denominan proteínas. 
 Tienen funciones de transporte, estructurales y enzimáticas. 
 
Niveles de organización de las proteínas 
 Estructura primaria de las proteínas: secuencia o cadena de aminoácidos 
 Estructura secundaria ‘’: secuencia de aminoácidos cuando están unidas por 
enlaces de H, Enlaces dobles con puentes de hidrogeno. Se sintetiza la proteína 
cuando la cadena se dobla en hélice X. 
 Estructura terciaria: ciertas atracciones están presentes entre las hélices alfas y 
hojas plegadas. Atracción hace que la cadena se enrede mas. 
 Estructura cuaternaria: proteína formada por mas de una cadena de aminoácidos 
Al menos 2 grupos funcionales de las proteínas: (amino, carboxilo) y el metilo 
 
Funciones 
 Estructural (colágeno) 
 Movimiento (actina y miosina) 
 Inmune (células defensivas) 
 Hormonal (hormona del crecimiento) 
 Digestivo (enzimas digestivas) 
 Transporte de nutriente (hemoglobina) 
 
Biomoléculas: ácido nucleico 
 
Compuestos químicos que se encuentran en los organismos vivos. Formados por CHONSP 
principalmente. Son fundamentales para la vida cumpliendo con funciones prescindibles 
para los organismos vivos. 
 
Los monómero de los ácidos nucleicos son los nucleótidos. 
Los polímeros son los polínucleotidos 
 
Tiene cuestiones genéticas y de herencia. 
 
Núcleo: fosfato, azúcar y base nitrogenada 
 
 Acido desoxirribonucleico ADN: almacena, conserva y transmite la información 
genética de células padres a hijas 
 Acido ribonucleico ARN: articula los procesos de expresión de la información 
genética del ADN en la síntesis de proteínas 
Grupo funcional 
 Covalentes: se producen cuando dos atomos comparten sus electrones para 
formar moléculas 
 No covalentes: 
o Enlace ionico: atracción electrostática entre atomos con cargas eléctricas 
de signo contrario 
o Puentes de hidrogeno: atracción entre un atomo de ONX (halógeno) que 
posee electrones libres (carga negativa) 
o Interacciones hidrofóbicas: tendencia que las moléculas apolares a 
agruparse cuando se encuentran en un medio acuoso 
o Van der Waal: fuerza atractiva o repulsiva entre moléculas. 
 
Cada grupo funcional define un tipo distinto de compuesto inorgánico. 
Parte de la molecula formado por elementos específicos 
Caracteristica estructural y funcional. 
Los que compartan los mismos grupos tendrán las mismas características. 
 
Biomoléculas: glúcidos 
Biomoléculas orgánicas que reciben el nombre de azucares, carbohidratos y son solubles 
en agua. 
 Muy abundantes en la tierra 
 Fotosíntesis convierte CO2 y H2O en celulosa y otros productos vegetales 
 Algunos son fundamentales en la dieta humana 
 Oxidación es la principal ruta de obtención de energía en la mayoría de las células 
no fotosintéticas 
 Los glucanos actúan como elemento estructurales y de protección en la pared 
celular 
 Algunos lubrican articulaciones óseas 
 
Composición 
Formados por CHO 
Formula general: Cn(H2O)n 
Glucosa: C6(H2O) -> C6H12O6 
 
Siempre tiene un grupo carbonilo (carbono unido a un oxigeno mediante un doble enlace) 
 
Glúcidos: se unen formando 
 Osas 
o Monosacáridos 
 Osidos: 
o Heterosidos: formados por osas y otras moléculas orgánicas 
 Glucoproteinas: contienen proteínas 
 Glucolipidos: contienen lipidos 
o Holosidos: soloformado por osas 
 Oligosacáridos: 2-10 monosacáridos 
 Disacáridos: 2 monosacáridos 
 Polisacáridos: mas de 10 monosacáridos 
 Heteropolisacaridos: distintos monosacáridos 
 Homopolisacaridos: mismo tipo de monosacáridos 
 
 
Metabolismo 
 Metabolismo: suma de las transformaciones químicas que se producen en una 
célula u organismo. Metabolitos 
 Catabolismo: grande a chico; glúcidos a acido láctico 
 Anabolismo: pequeño a grande 
 
Bioenergética y termodinámica 
 
Bioenergética: estudio cuantitativo de las transducciones de energía, cambios de forma de 
energía en otra que da a lugar células vivas 
Energía química en los seres vivos: 
 Térmica 
 Eléctrica 
 Mecánica 
 
Primera ley conservación de energía: cualquier cambio físico o químico, la cantidad total 
de energía en el universo permanece constante; la energía puede cambiar de forma o 
puede ser transportada de una a otra pero no puede ser creada o destruida. Energía 
constante. 
 Enlaces del carbón transformado en energía calorífica y mecánica 
Segunda ley: en todos los procesos naturales aumenta la entropía del universo. 
Energía libre de Gibbs: combina entalpía con entropía 
Entalpía: calor que se desarrolla en una reacción a presión constante 
Entropía: magnitud física que mide la parte de la energía que no puede utilizarse para 
producir trabajo. Aleatorio. 
Endergonica: pierde energía 
Exergonica: gana energía 
 
Glucolisis 
 Se degrada una molécula de glucosa en una serie de reacciones catalizadas 
enzimáticamente, dando dos moléculas del compuesto de tres carbonos piruvatos. 
 Ruta central del catabolismo de la glucosa. 
 Fermentación: degradación anaeróbica de la glucosa u otros nutrientes orgánicos, 
para obtener energía en ATP. 
 Glucosa funciona como combustible y de precursor (intermediarios biosintéticos y 
metabólicos) 
 Obtiene por vía oxidativa ATP, se almacena como glucógeno, almidón o sacarosa. 
 Única fuente de energía en algunos tejidos y células animales 
 Tipo de transporte pasivo 
o Difusión simple: iones liposolubles con características semejantes a la 
membrana 
o Difusión facilitada 
 Tiene dos fases (preparatoria y de beneficios), 10 pasos. 
o Preparatoria: consumen 2 ATP, dos de fosforilación. 
o Beneficios: 4 ATP y 2 NADH 
 
Fase preparatoria 
1. La glucosa es fosforilada en el gripo hidroxilo y pasa a ser Glucosa-6-fosfato. ATP 
pasa a ADP. Enzima utilizada: hexoquinasa para musculo, glucoquinasa para hígado 
y páncreas. 
2. La glucosa 6-fosfato se isomera en fructosa 6-fosfato. Enzima: fosfohexosa 
isomerasa. Reversible 
3. Vuelve a ser fosforilada dando fructosa 1,6 bifosfato. ATP a ADP. Enzima: 
Fosfofructoquinasa I 
4. La fructosa 1,6-bifosfato se parte a continuación dando dos moléculas de tres 
carbonos, la dihidroxiacetona fosfato y el gliceraldehido 3-fosfato. Enzima: 
aldolasa (por esta enzima la glucolisis tiene lisis en el nombre porque significa 
proceso) 
5. La dihidroxiacetona fosfato se isomeriza a una segunda molécula de gliceraldehído 
3-fosfato. Enzima: triosa fosfato isomerasa 
 
 
Fase de beneficios 
2 reacciones simultaneas 
 
6. Cada molécula de gliceraldehido 3-fosfato se oxida y fosforila por fosfato 
inorgánico formando 1,3-bifosfoglicerato. Enzima: Gliceraldehído 3 fosfato 
deshidrogenasa. 2Pi+2NAD+ = 2NADH+H+ 
7. 1,3-bifosfoglicerato dona uno de sus grupos fosfatos al ADP, lo transforma en ATP 
y se convierte en 3-fosfoglicerato. Enzima: Fosfoglicerato quinasa 
8. 3-fosfoglicerato se isomeriza en 2-fosfoglicerato. Enzima: fosfoglicerato mutasa 
9. 2-fosfoglicerato pierde una molecula de agua y se transforma en 
fosfoenolpiruvato. Enzima: Enolasa 
10. PEP dona su grupo fosfato al ADP, se forma ATP. PEP se convierte en piruvato. 
Enzima: piruvato quinasa (únicamente utilizada en esta ruta) 
 
 
Gluconeogénesis 
SÍNTESIS DE GLUCOSA 
 A partir de precursores que no son hidratos de carbono 
o Lactato: músculo esquelético activo 
o Aminoácidos: degrada proteínas del músculo 
o Glicerol: hidrólisis de triacilglicéridos (lipasa rompe grasas, ácidos grasos 
van a la b-oxidación y la cabeza de glicerol para gluconeogénsis) 
 Cerebro consume 120 g de glucosa diarios 
 Más de la mitad de glucosa se almacena en músculos e hígado en forma de 
glucógeno 
 Cuando se acaba el glucógeno el cuerpo sintetiza glucosa 
 Reservas de glucosa suficientes para 1 día, períodos mayores necesitan síntesis de 
glucosa 
 Niveles normales de glucemia: 80—110 
 Mitocondria como citosol: primeros pasos en mitocondria y resto en citosol por las 
enzimas 
 En hígado y riñón 
 Precursores se convierten piruvato -> oxalacetato -> fosfoenolpiruvato -
>gliceraldehído-3-fosfato -> fructosa-1,6-difosfato -> glucosa 
 Reacciones bidireccionales regresan normal 
 Existen reacciones no reversibles en la glucólisis puesto que ya hubo gasto de 
energía 
 
LACTATO COMO PRECURSOR GLUCONEOGÉNICO 
 Ultimo aceptor de electrones en vía oxidativa es el oxígeno 
 Lactato deshidrogenasa: enzima que convierte piruvato en lactato con la oxidación 
del NADH en NAD que se va al ciclo de Krebs para su funcionamiento 
 Regeneración de NAD por metabolismo aéreo 
 
GLICEROL 
 Triacilglicérido de tejido adiposo 
 Colita de ácidos grasos se va hacia beta oxidación 
 Cabeza de glicerol se va a fosforilar mediante glicerol cinasa que deja ATP y 
glicerolfosfato que se convierte en glicerol-3-fosfato que con la glicerol-3-fosfato 
deshidrogenasa oxida el NADH y se convierte en dihidroxiacetona 
AMINOÁCIDOS 
• Alanina: principal aminoácido que participa en gluconeogénesis porque si le quitamos el 
grupo amino queda un piruvato 
 
PRODUCCIÓN DE FOSFOENOLPIRUVATO 
Si está subrayado es que es reacción de rodeo, reacción irreversible. 
 Carboxilación del piruvato: 
o Piruvato carboxilasa (enzima mitocondrial) 
o Requiere coenzima biotina 
 Transporte de oxalacetato al citosol y conversión a fosfoenolpiruvato 
o Oxalacetato reducido por malato deshidrogenasa mitocondrial para que 
pueda salir de la mitocondria (convierte a malato) 
o Una vez afuera se convierte en oxalacetato (se oxida) con malato 
deshidrogenasa citosólica 
o Oxalacetato descarboxilado y fosforilado por PEP carboxiquinasa (pega un 
grupo fosfato del GTP y libera CO2 para favorecer la producción de PEP) 
 Fructosa-1,6-bifosfato a fructosa-6-fosfato 
o Hidrólisis por la fructosa-1,6-bifosfatasa 
 Enzima alostérica inhibida por AMP y activada por ATP y citrato que 
requiere Mg2+ 
 Fructosa-6-fosfato se convierte en glucosa-6-fosfato 
 Glucosa-6-fosfato a glucosa 
o Glucosa-6-fosfatasa 
o En los músculos no se puede porque no poseen esta enzima 
 VÍA ALTERNATIVA PARA PRODUCCIÓN DE FOSFOENOLPIRUVATO 
o A partir de lactato a través de la lactato deshidrogenasa 
 
 
• ESTEQUIOMETRÍA DE GLUCONEOGÉNESIS Y GLUCÓLISIS INVERSA: 
 
o No se usa glucólisis inversa por el gasto de energía 
 Cuando la glucólisis se prende la gluconeogénsis se apaga, está coordinadas 
porque son altamente exergónicas y no habría ganancia de energía 
o Velocidad: 
 Glucólisis: concentración de glucosa 
 Gluconeogénesis: concentración de lactato y otros precursores 
 
 Cuando hay exceso de glucosa se sintetizan ácidos grasos porque se van a la 
producción se nitrato 
 Alto contenido de Alanina quiere decir que se dará la gluconeogénesis 
 Protones son transferidos de molécula de glucosa hacia cadena de transporte de 
electrones que es donde se sintetiza ATP y el NAD carga los protones como NADH+ 
 PFK-1 regula glucólisis 
 
 Controlado por glucagón (hormona) 
 Precursor de fructosa-2,6-bifosfato es fructosa-6-fosfato 
o PFK-2 sintetiza fructosa-2,6-difosfato con ayuda del ATP REGULADOR 
INDIRECTO DE LA PFK-1 
 Bifuncional: géminis (de un lado PFK y del otro FBPasa) un lado 
fosforila y el otro desfosforila 
 Cuando se activa FPBasa inhibe glucólisis y estimula 
gluconeogénesis 
 Cuando se activa PFK estimula glucólisis e inhibegluconeogénesis 
 Si tienes fructosa-6-fosfato de va con la PFK-2 y se fosforila 
 PFK-2 regulada por fosforilación (fosforilada se activa PFK-2 y si se 
pdesfosforila se activa FBPasa) 
 Alto contenido energético se activa glucólisis e inhibe 
gluconeogénesis 
 
 
Ruta de las pentosas fosfato para la oxidación de la glucosa 
 Una ruta metabólica durante la cual se utiliza glucosa para generar NADPH y 
Ribosa. 
 Se produce en el citosol de las células. 
 Principalmente en el tejido adiposo, glóbulos rojos, hígado, corteza suprarrenal. 
 Activada por la insulina. 
 No se utiliza ni se produce ATP. 
 Es un proceso anfibolico porque podemos generar energía o podemos producir 
estructuras como ribosa-5-p para procesos de generación de nucleótidos. 
 Tiene dos fases: 
o Oxidativa: se genera NADPH. Irreversible. 
▪ Se produce el NADPH. 
▪ Glucosa entra a la célula y se tiene que convertir a G-6-P. por medio 
de la hexoquinasa. 
▪ La G-6-P se va a convertir en 6-fosfoglucolactona por medio de la 
glucosa-6-fosfato deshidrogenasa. Utiliza NADP y se convierte en 
NADPH. 
▪ La 6-fosfoglucolactona se va a convertir en 6-fosfogluconato por 
medio de la 6-fosfoglucolactonasa. 
▪ 6-fosfogluconato se va a convertir en ribulosa-5-fosfato. Por medio 
de la 6-fosfogluconato deshidrogenasa. Utilizan NADP y se 
convierte en NADPH. 
▪ Se forman 2 NADPH. 
o No oxidativa: se generan las pentosas fosfato (Ribosa -5-P). Es Reversible 
▪ La ribulosa-5-fosfato que se formó en la fase oxidativa, va a entrar 
en la fase no oxidativa y se puede convertir en dos cosas: xilulosa-5-
fostato por medio de la enzima ribulosa-5-fostato epimerasa y por 
medio de la enzima fosfopentosa isomerasa a ribosa-5-fosfato. 
▪ La xilulosa -5-P + (van a reaccionar con) Ribosa -5-P por medio de la 
transcetolasa = sedoheptilosa-7-fosfato + gliceraldehido-3-fosfato. 
▪ sedoheptilosa-7-fosfato + gliceraldehido-3-fosfato por medio de la 
transaldolasa va a formar = Fructosa-6-P (se va a Glucolisis) + 
Eritrosa-4-fosfato. 
▪ La Eritrosa-4-fosfato + Xilulosa-5-fosfato por medio de la 
transcetolasa = Fructosa-6-fosfato + gliceraldehido-3-fosfato ya son 
capaces de irse a al glucolisis para generar energía. 
 
 El NADPH que se forma en la fase oxidativa sirve como coenzima para la síntesis de 
ácidos grasos y para regenerar el glutatión cuanto esté esta oxidado. El glutatión se 
reduce una vez que actúa y tiene que regenerarse en los glóbulos rojos porque va 
a actuar como un antioxidante para prevenir el daño de los radicales libres dentro 
de los glóbulos rojos. 
 La ribosa que se forma es para formar pentosas para la síntesis de ácidos nucleicos 
y nucleótidos es decir, ADN. 
 La sangre necesita grandes cantidades de NADPH para la reducción de la 
hemoglobina oxidada y para generar el glutatión reducido.