I Parcial:Carbohidratos:Son moléculas con un grupo funcional aldehído (polihidroxialdehído) o cetona (polihidroxicetona).

Funciones: Habilidades de existir como estructuras lineales o cíclicas. Capacidad de formar estructuras poliméricas a través de enlaces glucosídicos. Potencial de formar múltiples enlaces de hidrogeno con el medio.

Isómeros constitucionales: Estereoisómeros: formula estructural igual, diferente distribución espacial. Enantiómero: imagen especular uno del otro. Diasteroisómeros: no son enantiómeros uno del otro. Epímeros: diasteroisómeros diferentes en el carbono asimétrico.

Son más importantes los isómeros D, aunque la vitamina D, es el único carbohidrato L, que es indispensable para la vida (humanos, primates y quilos no lo producen)

Se pueden clasificar en por su número de subunidades en: Monosacáridos:

Son azucares simples que no se hidrolizan (no se degradan en otros compuestos), los más importantes son:

ALDOSAS

Eritrosa 4 D (OH)

Ribosa 5 D (OH)

Xilosa 5 Epi 3 Rib

Glucosa 6 I 3 (OH)

Galactosa 6 Epi 4 Gluc

Manosa 6 Epi 2 Gluc

CETOSAS

Eritrulosa 4 D (OH)

Ribulosa 5 D (OH)

Xilulosa 5 I 3 (OH)

Fructosa 6 I 3 (OH)

Disacáridos: Dos unidades de monosacáridos unidas por enlaces glicosídicos:Los más importantes son:

Disacárido Enlace Notas

Lactosa β 1 – 4 Galactosa

Glucosa

Presente en lácteos, su digestión requiere la enzima lactasa (deficiente en chinos y negros).

Maltosa α 1 – 4

Glucosa

Es la unidad monomérica de los polisacáridos.Isomaltosa α 1 – 6 Es el punto de ramificación de los polisacáridos.Celobiosa β 1 – 4 Principal componente de la celulosa.

Trealosa α 1 – 1 Presente en la sangre de los insectos y en los hongos, hay presencia de trealasa en el intestino humano. Es no reductor.

Sacarosa α 1 – 2 Fructosa Es un azucar no reductor.

Oligosacáridos:Están compuestos entre 2 a 10 unidades de monosacáridos.Son difíciles de digerir.Las bacterias del intestino los digieren y dentro de sus productos se encuentran ácido acético, CO2, CH4.Cuando las heces tienen un pH menor a 5.5 es probablemente una intolerancia los carbohidratos.

Polisacáridos:Formados por más de 10 unidades de monosacáridos.Se dividen en:

1. Homopolisacáridos: los cuales tienen únicamente 1 tipo de monosacárido.2. Heteropolisacáridos: los cuales poseen diferentes tipos de monosacáridos.

Los polisacáridos más importantes son:

Almidón GlucógenoEl almidón esta formado por dos subunidades una de amilosa, la cual está formada por glucosas (enlaces α 1 – 4), el cual no tiene ramificaciones y por amilopectina, la

cual tiene ramificaciones en cada 10 residuos de glucosa (aproximadamente).

Las isomaltosas forman ramificaciones cada 10 glucosas promedio, solo 1 molécula tiene el 1º carbono libre, por

lo tanto no es reductor.

Equilibrio ácido – base- Equilibrio fisiológico ácido–base se da en el intervalo de pH 7,35 a 7,45.- La diferencia entre un ácido fuerte y uno débil es su disociación (determinada por pKa).- La ecuación de Henderson-Hasselbalch:

- Un amortiguador está formado por un compuesto débil y su respectiva sal, tiene la propiedad de resistirse a cambios bruscos de pH. Esta capacidad es mayor cuando la pKa es igual al pH que se desea mantener.

- Los amortiguadores sanguíneos están dedicados a ácidos, pues su producción es más frecuente que de las bases.

CO2 tot = [HCO3–] [H2CO3] [H2CO3] = pCO2 x 0,0306

pCO2 = 35 – 45 mmHg Cap CO2 = [HCO3–] + 1,23

Trastornos ácido – base - Acidosis : cuando el pH es menor a 7,35 se produce una acidemia.

Alcalosis: cuando el pH es mayor a 7,45 se produce una alcalemia.

- Tipo respiratorio : se altera la concentración de H2CO3.Tipo metabólico: se altera la concentración de HCO3

–.

- Hipercapnia : trastorno respiratorio que aumenta la pCO2, una acidosis.Hipocapnia: trastorno respiratorio que disminuye la pCO2, una alcalosis.

- Compensación : forma en la que el cuerpo intenta normalizar el pH, mediante diferentes métodos.

o Tipos No compensado : pH alterado, un componente alterado y otro normal. Parcialmente compensado : pH alterado, ambos componentes alterados. Compensado : pH normal, ambos componentes alterados.

o Mecanismos Químicos : NaHCO3 (LEC), Na2HPO4 (t. renales), albúmina (plasma) y Hb (eritrocitos). Respiratorios : hiperventilación (alcalosis) o hipoventilación (acidosis). Renales : intercambio Na+/h+, amoniogénesis y recuperación de HCO3

–.

- Para diagnosticar los trastornos compensados, se requiere de la historia clínica.

- La enzima anhidrasa carbónica (AC) transforma CO2 y H2O en H2CO3.A.C.

- La compensación por albúmina se debe a su alta cantidad de histidina, por lo que puede captar y liberar una gran cantidad de hidrogeniones.

- Compensación por Hb

Tejido Sangre Eritrocito

- Compensaciones renales

Lumen renal Célula tubular Sangre

- Deficiencia de K+ en el LIC alcalosis metabólica con orina ácida.Inhibición de la AC acidosis metabólica con orina alcalina.

- Hiperkalemia (hiperpotasemia) K+ > 5,5 mmol/L. El paciente está acidótico con riesgo de fibrilación ventricular. La insulina estimula la Na+/K+ ATPasa para detener la hiperkalemia.

Lípidos

Características: Son insolubles en solventes polares, por ende solubles en los no polares. Son una fuente de energía para el organismo (sobre todo la oxidación de ácidos grasos). Son componentes de las membranas celulares (la Lecitina es la más importante). Funcionan como amortiguadores físicos (cojinetes contra golpes). Forman parte del tejido subcutáneo. Algunos tienen actividad biológica: Vitaminas A (visión), D (metabolismo de calcio), etc. Aquí se encuentran las Hormonas Esteroideas:

Hormonas Sexuales: Testosterona y Estradiol. Colesterol:

En su ausencia no se forman las Hormonas Sexuales. Es precursor de las Sales Biliares (para la absorción de Lípidos).

Eicosanoides: Prostaglandinas, Prostaciclinas, Tromboxanos y Leucotrienos. La Lecitina es indispensable en la expansión pulmonar (Factor Surfactante):

Baja la Tensión Superficial de los Alveolos. Su ausencia provoca el Síndrome de Insuficiencia Respiratoria.

Clasificación:

I. Ácidos Grasos, Eicosanoides .II. Lípidos que contienen Glicerol .

1. Mono-, Di-, Triacilgliceroles (Mono-, Di-, Triglicéridos).2. Fosfoglicéridos:

A. Fosfátidos:a.1 Lecitinaa.2 Cefalinaa.3 Fosfatidilserina

B. Cardiolipina, Plasmalógenos y Fosfatidilglicerol.III. Lípidos que no contienen Glicerol .

1. Esfingolípidos:A. Ceramida, Esfingocelina, Glucoesfingolípidos.

2. Esteroides:A. Colesterol.B. Testosterona y Estradiol (también es importante mencionar el Estriol).C. Hormonas Suprarrenales.D. Terpenoides, Alcoholes Alifáticos y Ceras.

IV. Lípidos Mixtos o Complejos .1. Lipoproteínas:

A. Quilomicrones: Son ricos en triglicéridos exógenos y se obtienen de la dieta.B. VLDL: Son ricos en triglicéridos endógenos, se producen en el Hígado.C. LDL: Ricos en Colesterol (“Colesterol malo”).D. HDL: Ricos en Colesterol (“Colesterol bueno”).

I. Ácidos Grasos y Eicosanoides:Los Ácidos Grasos son ácidos carboxílicos con cadenas largas de hidrocarburos. Pueden saturarse con hidrógenos o

pueden ser insaturados (donde cada insaturación corresponde a un enlace doble C-C). La siguiente tabla contiene varios ácidos grasos comunes a saber:

*Abundantes en la naturaleza.

Clasificación Omega:De izquierda a derecha hasta el doble enlace:

18: ∆9 → Oleico → cis-9-octadecanoico →

Omega 9 18: ∆9,12 → Linoleico → cis,cis-9,12-octadecadienoico → Omega 6 18: ∆9,12,15 → Linolénico → cis,cis,cis-9,15,15-octadecatrienoico → Omega 3 20: ∆ 5,8,11,14 → Araquidónico → cis,cis,cis,cis-5,8,11,14-eicosatetraenoico → Precursor de Eicosanoides

Algunas características importantes son: Ácidos de menos de 6 carbonos son insolubles en agua. Ácidos grasos saturados de más de 10 carbonos tienden a ser sólidos. Entre más carbonos y más insaturaciones, más líquidos van a ser. La gran mayoría presenta # par de carbonos. Sí existen con número impar, pero no son comunes en la naturaleza.

II. Lípidos que contienen Glicerol1. Grasas Neutras (Glicéridos):

Son compuestos basados en la estructura del glicerol. Se forman con la reacción de un ácido graso con uno o más de los 3 grupos –OH del glicerol:

Si reacciona con uno: Monoglicérido (Monoacilglicerol) Si reacciona con dos: Diglicérido (Diacilglicerol) Si reacciona con tres: Triglicérido (Triacilglicerol)

2. Fosfoglicéridos:A. Fosfátidos: Lecitina : es un compuesto antifílico o antipático (detergentes) ya que tiene una parte polar y otra no polar. Es

importante para que se dé la expansión alveolar (Factor Surfactante). Cuando su concentración en el niño es >7mg/dl o cuando la razón Lecitina/Esfingomielina es > 2, se dice que hay madurez pulmonar.

# C’s Fórmula Nombre Sistemático Nombre Clásico2 CH COOH₃ Etanoico Acético4 CH (CH ) COOH₃ ₂ ₂ Butanoico Butírico6 CH (CH ) COOH₃ ₂ ₄ Hexanoico Capróico8 CH (CH ) COOH₃ ₂ ₆ Octanoico Caprílico10 CH (CH ) COOH₃ ₂ ₈ Decanoico Cáprico12 CH (CH ) COO₃ ₂ ₁₀

HDodecanoico Láurico

14 CH (CH ) COO₃ ₂ ₁₂H

Tetradecanoico Mirístico

16* CH (CH ) COO₃ ₂ ₁₄H

Hexadecanoico Palmítico

18* CH (CH ) COO₃ ₂ ₁₆H

Octadecanoico Esteárico

20 CH (CH ) COO₃ ₂ ₁₈H

Eicosanoico Araquídico

22 CH (CH ) COO₃ ₂ ₂₀H

Doeicosanoico Behémico

24 CH (CH ) COO₃ ₂ ₂₂H

Tetraeicosanoico Lignocérico

Ácido Fosfatídico Colina Lecitina

Cefalina : el nitrógeno tiene 3 hidrógenos en vez de metilos. También se llama Fosfatidiletanoamina.

Fosfatidilserina : el segundo carbono después del fosfato posee un ácido carboxílico y el nitrógeno solo 2 H.

B. Cardiolipina, Plasmalógenos y Fosfatidilglicerol: Cardiolipina : Niveles altos de anticuerpos contra

cardiolipinas pueden causar posibles abortos múltiples y en plaquetas puede causar micro-coagulaciones. Se usa para detectar Sífilis. Su otro nombre es Difosfatidilglicerol.

Plasmalógenos : Se diferencian de los Fosfátidos. Se encuentran en el Reino Animal, en el Tejido Nervioso. En lugar de un enlace éster en el C1, posee un enlace éter (se le agrega un Alcohol Alifático (Alcohol de cadena larga)). Para nombrarlos se usa el prefijo Fosfatidal- en vez de Fosfatidil- + el nombre del Fosfátido, por ejemplo: Fosfatidalserina, Fosfatidaletanolamina, etc.

Fosfatidilglicerol : Es un Fosfátido que está presente en el líquido amniótico. Así como la Lecitina, también sirve para indicar la madurez pulmonar fetal:

Cuando hay valores normales de Lecitina ([Lecitina]>7mg/dl, o [Lecitina] / [Esfingomielina] >2) y hay presencia de este indica madurez pulmonar total.

Cuando la Lecitina está normal y hay ausencia de este indica madurez pulmonar incompleta.Cuando la Lecitina no está normal y hay ausencia de esta es una inmadurez pulmonar completa.

C. Fosfolipasas (son Hidrolasas): A → Libera un Ácido Graso en presencia de H O y produce: 2-acil-3-fosfocolina.₁ ₂ A → Libera un Ácido Graso en presencia de H O y produce: 1-acil-3-fosfocolina (Lisolecitina).₂ ₂ La Lecitin-colesterol transferasa puede transferir un Ácido Graso al Colesterol en presencia de Lecitina para producir

Colesterol Esterificado (75% del colesterol sanguíneo) y Lisolecitina.

C → Libera un Ácido Graso en presencia de H O y produce: 1,2-diacilglicerol.₂ D → Libera un Ácido Graso en presencia de H O y produce: 1,2-diacilglicerol-3-fosfato (Ácido Fosfatídico) + Colina.₂

III. Lípidos que no contienen Glicerol:1. Esfingolípidos:

Se caracterizan por tener Esfingosina o Esfingenina. Si se acumulan causan Esfingolipidosis u otras enfermedades por acumulación de lípidos. Algunos ejemplos son: Ceramida, Esfingocelina, Glucoesfingolípidos.

2. Esteroides:Tienen en su estructura el Ciclopentanoperhidrofenantreno:

A. Colesterol:Es el más abundante, no se encuentra en vegetales y es precursora de la Testosterona.

B. Testosterona, Estradiol y Estriol: Testosterona : Es una hormona sexual masculina de la familia de los andrógenos. Estradiol : Es una hormona sexual femenina de la familia de los Estrógenos derivada de la Testosterona. Estriol : Comparte una estructura similar al Estradiol pero tiene un grupo –OH en su carbono 16. La función

feto-placentaria se define por un análisis de Estriol. Conforme avanzan las semanas de gestación (más o menos desde el segundo trimestre), el Estriol aumenta. La placenta ayuda a su síntesis, por lo que alteraciones placentarias disminuyen la producción. Si hay un incremento y después disminuye significa que puede haber riesgo de aborto o de un parto anormal, por lo que a veces se recomienda una cesárea temprana, pero la mortalidad es muy alta.

Testosterona Estradiol Estriol

C. Hormonas Suprarrenales:

Cortisol Corticosterona Aldosterona

D. Terpenoides, Alcoholes Alifáticos y Ceras: Terpenoides : Contienen unidades de Isoprenos (2-metil-1,3-butadieno). Se encuentran en muchos

vegetales. Las Vitaminas A, E y K tienen terpenos. Alcoholes Alifáticos : Alcoholes de cadena larga (…R-OH). Ceras : Alcoholes Alifáticos + Ácidos Grasos. Se unen por medio de un enlace éster.

Aminoácidos:Federick Sanger descubre las enzimas digestivas las cuales rompen secuencias peptidicas. Los péptidos y las proteínas

son polímeros de L-α-aminoácidos por medio de enlaces peptídico (amida). En los genes están codificados veinte aminoácidos distintos que se incorporan a las proteínas.

Existen otros aminoácidos (no proteicos) y también hay aminoácidos modificados que se hallan en las proteínas. La variedad de cadenas laterales (hidrófobas, hidrófilas, acidas, básicas, neutras) permite una gran complejidad funcional en las

proteínas. Es posible realizar variaciones adicionales modificando algunos aminoácidos después que se incorporado a las proteínas.

La presencia de cargas positivas y negativas en las cadenas laterales hace que las proteínas sean polianfolitos. Un dipéptido tiene dos residuos de aminoácidos y un polipéptido contiene muchos residuos de aminoácidos. Los aminoácidos difieren solo en el sustituyente adherido al carbono alfa. La mayor parte de los aminoácidos que se presentan en la naturaleza tiene la configuración L.

Glicina Alanina Valina Leucina Isoleucina

Serina Treonina Cisteina Prolina Glutamato

Arginina Aspartico Gutámico Lisina Fenilalanina

Histidina Triptofano Tirosina

Derivados de los aminoácidos.

-Aminobutirato derivado del glutamato. Histamina derivado de la histidina, es una amina biológica involucrada en respuestas inmunes locales; también regula

funciones fisiológicas en el estómago y actúa como neurotransmisor. Una nueva evidencia también indica que la histamina desempeña una función en la quimiotaxis de leucocitos. Y posee un Zwitterion muy estable.

Epinefrina o Adrenalina derivado de la tirosina. Tiroxina o Triyodotironina derivada de la tirosina, la tiroxina posee un átomo de yodo más que la Triyodotironina.

Enlaces peptídicos y de disulfuro: Los enlaces amida que unen a los residuos de aminoácidos se llaman enlaces peptídicos. Dos residuos de cisteína pueden oxidarse a puente bisulfuro. Convencionalmente los péptidos y

las proteínas se escriben con el grupo amino libre (aminoácidos N-Terminal) a la izquierda y el grupo carbonilo libre a la derecha (aminoácido C-Terminal).

Los grupos carboxilo de los aminoácidos tiene valores de pKa parecidos a dos y los grupos amino protonados tienen valores de pKa parecidos a nueve. A un pH fisiológico, un aminoácido existe como Zwitterion. El Zwitterion es un compuesto que tiene una carga negativa en un átomo y una carga positiva en un átomo no adyacente.

Pocos aminoácidos tienen cadenas laterales con hidrógenos ionizables. El punto isoeléctrico (pI) de un aminoácido es el pH en el cual no tiene carga neta, en otras palabras, es el pH donde la cantidad de carga positiva de un aminoácido se equilibra exactamente con la carga negativa.También el punto isoeléctrico es cuando el aminoácido puede separarse a partir de su pI por electroforesis o por cromatologia por intercambio iónico. Un analizador de aminoácidos es un instrumento automatizado de la cromatografía por intercambio iónico.

La electroforesis consiste en poner unas gotas de la solución de una mezcla de aminoácidos en el centro de un pedazo de papel filtro o en un gel. Cuando el papel filtro o gel se coloca en una solución amortiguadora entre dos electrodos y se aplica un campo eléctrico, un aminoácido con un pI mayor que el pH de la solución tendrá una carga positiva general y migrara hacia el cátodo (el electrodo negativo). Cuanto más alejado este el pI de pH del amortiguador, mayor será la carga positiva del aminoácido y migrara mas distancia hacia el cátodo. Un aminoácidos con un pI menor que el pH del amortiguador tendrá una carga general negativa y migrara hacia al ánodo (electrodo positivo. Si dos moléculas tienen las mismas cargas, la mayor se moverá más lentamente durante la electroforesis, porque la misma carga tiene que mover una masa mayor. El espectrómetro de masas (MALDI–TOF mass spectrometry) también es un método de separación de proteínas según su masa.Determinación de la estructura primaria de un péptido o de una proteína.

La estructura primaria de una proteína es la secuencia de su aminoácido y la ubicación de todos sus puentes bisulfuro. El aminoácido N-terminal de un péptido o proteína se determina por medio del reactivo de Edman (PITC). El Bromuro de cianógeno hidroliza el lado C del Met. La hidrólisis parcial solo algunos enlaces peptídicos. Una peptidasa cataliza la hidrólisis de x enlaces peptídicos, como la tripsina, la carboxipeptidasa A y la quimiotripsina. El aminoácido C Terminal se identifica con la carboxipeptidasa A (no Arg o Lis). La tripsina hidroliza el lado C de Arg y Lis y la quimiotripsina hidroliza el lado C de aminoácidos que contiene anillos aromáticos de seis miembros (Phe-Tir-Trp).

Enzimas:Los compuestos orgánicos proteicos, son catalizadores de reacciones por lo que disminuyen la energía de activación

de la reacción, haciéndola mas rápida.Características:

Alta eficacia Acción rápida Alta especificidad ( por tener un centro catalítico, actúan sobre un sustrato especifico) Actúan en condiciones no drásticas (no necesitan condiciones extremas de pH y temperatura, a diferencia de los

catalizadores inorgánicos) Son lábiles (actúa en condiciones normales) Permiten reacciones enzimáticas acopladas (donde el producto de una reacción catalizada, sirve de sustrato para

otra donde actúa una enzima diferente específica para ese sustrato)A A1 B B1 C C1 D…..Z

Esto permite una retroalimentación positiva. La primera enzima utilizada, inicia la reacción, se denomina enzima reguladora (A1), el producto final (Z) constituye un modulador, que actúa sobre la enzima reguladora que contiene receptoras para el modulador, que al pegarse a ella, la inactiva. Esto permite crear un PROCESO DE REGULACION METABOLICA, para cuando el organismo a formado suficiente producto, y la reacción necesita ser detenida, a esto se le llama retroalimentación negativa.

Algunas reacciones son reversibles Después de actuar, se recuperan.

Clasificación de las enzimas:Se le agrega el sufijo ASA después del sustrato en el que actúe. Se clasifican en 6 clases Oxidoreductasas: Catalizan procesos de oxidación- reducción. Son reductasas (Ej: Catalasa y peroxidasa) y

deshidrogenasas (Ej: deshidrogenasa láctica DHL) Transferasas : Catalizan reacciones de transferencia de un sustrato a otro, generalmente hay dos sustratos, uno es

el donador y el otro es el aceptor. Ej: Fosfomutasa: glucosa 1P → glucosa 6P

Quinasas: Hexoquinasa, transfiere un grupo P Hidrolasas : Participan en reacciones donde se da liberación de agua. En enlaces: glicosidicos, peptidicos, ester,

éter, anhídrido. Debe haber presencia de agua para que actúen. Desdoblan la molécula en 2 en presencia de agua.

Liasas: Desdoblan la molécula en dos, sin liberación de agua. Sintasas Descarboxilasas Aldolasas Hidratasas (incorporan OH a compuestos con dobles enlaces)

Isomerasas: Catalizan reacciones de isómeros. Todas las mutasas con excepción de la fosfomutasa, son isomerasas.

Ligasas: Forman un producto a partir de dos sustratos. Requieren compuestos de alto contenido energético (ATP) Ej: sintetasas, carboxilasas.

Cinética enzimática: Depende de varios factores:

pH: La mayoría de las enzimas actúan a pH neutro, sin embargo hay algunas que actúan a pH muy acido (pepsina) y otras que actúan a pH muy alcalino (fosfatasa alcalina). La máxima velocidad se logra cuando hay un pH optimo, así se logra la mayor concentración del complejo enzima- sustrato (E-S)

Temperatura: La temperatura optima es de 40- 50 grados, sin embargo esta temperatura no se utiliza ya que es una temperatura muy alta, y se corre el riesgo de que la enzima (que es una proteína) se desnaturalice. Se va a utilizar una temperatura de 30 grados, aunque con esta temperatura se disminuya la velocidad. Cociente de Van Hoff (Q10): implica que por cada 10 grados que se aumente la temperatura, la velocidad se

duplica. Concentración del sustrato: Si se aumenta la concentración del sustrato se aumenta la velocidad, hasta el punto

que hay un exceso de sustrato y la enzima se satura, por lo cual la velocidad es mantiene constante.

Ecuación de Michaelis- Menten: *Km es una constante específica para cada enzima, que se expresa como la concentración de sustrato que se requiere para obtener ½ de Vmax. Nos permite saber cual sustrato tiene más afinidad por la enzima, a menor Km, mayor afinidad de la enzima por el sustrato o del sustrato por la enzima.*Si V= ½ Vmax, entonces Km= [S]

Ecuación de Lineweaver- Burtz: invierten la ecuación anterior:

Inhibidores EnzimáticosSon los reguladores metabolicos, existen dos tipos inhibidores competitivos y NO competitivos.

Inhibidores Competitivos Tienen estructura molecular semejante a la del sustrato por lo que se une al sitio catalico de la enzima evitando que

haya formación del producto. Es una reacción reversible donde el sustrato compite contra el inhibidor Si hay un exceso de sustrato el grado de inhibición baja, la velocidad máxima se mantiene pero el valor de la Km↑

porque hay ↓ formación del complejo enzima sustrato, es como si bajara la afinidad de la enzima con el sustrato. Muy utilizado en medicina como tratamiento.

Ejemplos:1. El PABA es utilizado por las bacterias, para la síntesis de acido fólico el cual es necesario para su reproducción. La

sulfanilamida inhibe al PABA, x competencia.2. Hipoxantina en presencia de Xantina oxidasa produce Xantina que en presencia de Xantina oxidasa produce acido

úrico, por otra parte el Alopurinol en presencia de Xantina oxidasa produce Oxipurinol el cual inhibe a Xantina para que no se produzca el acido úrico.

3. Metrotrexato y Aminoferrina; Tratamiento de leucemias, inhiben una enzima reductasa del Dihidrofolato (indispensable para síntesis de ácidos nucléicos), el cual debe reducirse a Tetrahidrofolato, el cual es la forma inactiva del acido fólico.

4. Racumin: Posee un placebo para atraer los ratones y un compuesto llamado Cumarina, las cuales tienen función anticoagulante y actúan in vivo (para pacientes con problemas cardiovasculares). El principio del Racumin es que las

ratas se comen la Cumarina, no mueren de inmediato, no mueren intoxicada como en el caso de los otros venenos, mueren por sangrado digestivo.

Inhibidores NO CompetitivosSe caracteriza por tener estructura molecular diferente a la del sustrato, no se une al sitio activo, sino a un sitio diferente a esta.El valor de Km no se modifica porque el sustrato si se fija al sitio catalítico, siempre se forma el complejo enzima-sustrato, pero es: complejo enzima-sustrato-inhibidorLa Vmax disminuye porque no se forma el producto. Es una reacción reversible.-Por mas sustrato que se agregue , la inhibición de la enzima se mantiene.En el laboratorio para los diferentes tipos de inhibidores se usa una misma cantidad del inhibidor en diferentes tubos con concentraciones diferentes pero en iguales condiciones. Se grafica:

Inhibidor Competitivo Inhibidor No Competitivo Inhibidor Acompetitivo

Activadores EnzimáticosPueden ser de dos tipos:

a. Orgánicosb. Inorgánicos (coenzimas o cofactores enzimáticos.)

A las enzimas que necesitan de estos cofactores para poder realizar su función se le llama HOLOENZIMA: apoenzima + activador

Cofactores inorgánicos:Hierro: citocromos, peroxidasa, catalasaCobre: celuloplasmina, ascorbato oxidasa, tiroxinasa y

algunos citocromos.Magnesio:; quinasas (fosfotransferasas)

Molibdeno: xantina oxidasaCalcio: lipasasCloro: amilasaZinc: deshidrogenasa alcohólica

Actúan activando a las enzimas de diferentes maneras, pueden participar:1. intercambio de electrones de valencia: de hierro 2 a hierro 3.2. Sustrato + Metal: SM. La forma activa es cuando el sustrato tienen incorporado el metal. En presencia de la enzima se

forma el complejo sustrato-metal-enzima.Quinasas: fosforilan ATP, necesitan del magnesio.

3. Enzima + metal: EM la forma activa requiere metal.Celuloplasmina: necesita de cobre para ser activada, al purificar es azul.

4. Remoción de producto: triglicéridos en presencia de lipasa: glicerol + ácidos grasos. El activador aquí es el calcio ya que los ácidos grasos forman sales de calcio (precipita

5. Modificar la estructura 3aria o 4aria de la enzima, ejemplo: Zn sobre deshidrogenasa alcohólica.

Enzimología Clínica 1. ASAT: aspartato amino transferasa, esta elevada en el hígado cuando hay infarto del miocardio; Dr Karmen

2. Arginasa: se encuentra elevada cuando existe una lesión celular en el hígado3. DHL (deshidrogenasa láctica) se eleva cuando existe lesión tisular

4. Isoenzimas: son catalizadores orgánicos que presentan propiedades físicas y químicas diferentes pero que actúan sobre un mismo sustrato. Las isoenzimas de la DHL tienen 5 isoenzimas y son las más importantes.

5. Isoenzimas de DHL:a. HHHH: en miocardiob. HHHM: en eritrocitosc. HHMM: en pulmónd. HMMM: en MM esquelético y estriadoe. MMMM: eh hígado

6. Isoenzimas de CK (creatinina kinasa): en MM, fosforila la creatinina como fuente de reserva muscular. Isoenzimas:a. BB: en cerebrob. MB: en corazónc. MM: en MM esquelético

Clasificación de las Enzimas utilizadas en Diagnostico Clínico

Enzimas Plasmáticas1. Se producen en hígado, actúan intraplasmáticas, ↓ cuando hay trastornos2. Enzimas de coagulación3. Celuloplasmina: rica en cobre (7 átomos)

Se utiliza en el diagnostico de la enfermedad de Wilson: es un trastorno hereditario autosómico recesivo, se altera en el metabolismo del Cu específicamente la excreción biliar del cobre. Si se logra un diagnostico temprano existe un tratamiento el cual consiste en capturar el Cu de los tejidos, con Penicilamina. El cobre se acumula en cornea, cerebro, riñón.

4. Colinesterasa: Actúa sobre la ACh. Existen 2 tipos:a. Sérica: Se sintetiza en el hígado.

Se utiliza en diagnostico de cirrosis hepática y en las intoxicaciones por organofosforados (Plaguicidas: inhiben actividad de colinesterasa. La eritrocítica es la más sensible a los carbonatos porque esta también en la sinapsis nerviosa.)Se deben determinar las formas atípicas de Colinesterasa Sérica.

b. Eritrocítica: en eritrocitos y sinapsis nerviosasPara diagnosticar intoxicación por organofosforados o tubo neural expuesto (se encuentra una alta concentración en líquido amniótico)

5. LCAT

Enzimas Secretadas6. Amilasa pancreática: Alta en pancreatitis aguda7. Lipasa pancreática8. Fosfatasa acida: en próstata, para diagnostico de cáncer de próstata. Ahora se usa antígeno prostático especifico

(PCA) para el diagnostico de cáncer de próstata y rectal.Enzimas Órgano Específicos

9. CK (creatinina kinasa): infarto miocardio, lesión muscular (Distrofia de Duchene)10. AlAT (alanina-amino-transferasa): trastorno y lesión hepática11. GlDH (glutamina deshidrogenasa): lesión hepática severa, necrosis12. BOH But DH (beta-hidroxi-butirato deshidrogenasa): infarto de miocardio, es equivalente para DHL1

Enzimas Ubicuas 13. DHL total: infarto miocardio, hemólisis, tumores14. AsAT (aspartato amino transferasa): infarto miocardio, lesión hepática15. Fosfatasa alcalina: obstrucción de los conductos biliares intra- o extrahepáticos, cálculos biliares, crecimiento óseo;

tiene 4 isoenzimas: Ósea Hepática Intestinal Placentaria

16. γ GT (gamma-glutamil-transcriptasa): obstrucción conductos biliares, no se encuentra en actividad ósea sino en cirrosis hepática por alcoholismo

Diagnostica Infarto Miocardio Diagnóstico más exacto por ECG. CK: primera enzima que aumenta, 4 – 6 h post-IAM y alcanza un valor máximo a las 24 h. TGO: aumenta 6 – 8 h post-IAM, con un pico máximo a las 36 h permanece por 5 – 6 días. DHL: aumenta a partir de 48 h, hace pico a las 72 h y se normaliza a los 11 – 14 días. Patrón típico: en el IAM se da un aumento enzimático que con el tiempo normaliza.

Ácidos Nucléicos:Todos los organismos vivos poseen la capacidad de reproducirse por sus propios medios, mediante reacciones

químicas suscitadas a temperaturas y presiones adecuadas e interrelacionadas con el medio ambiente. Los ácidos nucleicos (AN) son macromoléculas que forman parte de todos los organismos vivos; los virus no se consideran como tales porque son incapaces de reproducirse por sí mismos, mas sí poseen AN.

Funciones biológicas de los AN: Almacenamiento de información genética (ADN) Transmisión de información genética (ARN)

Componentes de los AN: Nucleósidos: base nitrogenada + azúcar (furanosa) Nucleótidos: base nitrogenada + azúcar (furanosa) + fosfato (ácido)

Los nucleótidos son la unidad estructural repetitiva en los AN (similares a los aminoácidos en las proteínas) y se constituyen por tres subunidades:

1. Grupo fosfato: Existe la posibilidad de que los nucleótidos sean: monofosfatados, difosfatados o trifosfatados (monedas energéticas, como el ATP). Los fosfatos fisiológicamente se comportan como estructuras de alta inestabilidad, lo que genera un gran aporte energético al romper sus enlaces; esto puede ser aplicado por acción coenzimática (mensajeros) mediante el uso de la “adenilasa cíclica”, que induce la ciclación del nucleótido (ejemplos: AMP cíclico, GMP cíclico).

2. Azúcar: La ribosa es el aldehído que forma la furanosa, estrictamente con su estructura en posición β; esto posibilita la unión de la base nitrogenada en su carbono numérico (C-1).

3. Base nitrogenada: Las bases púricas metiladas (metilxantinas), son una variación sustituyente de las bases púricas, producidas como alcaloides y por tanto de importancia clínica por su efecto modificante sobre las funciones metabólicas y de la expresión genética (ejemplos: cafeína, del café; teofilina, del té y teobromina, del cacao).

La tautomerización es un fenómeno inducido por la naturaleza hidrofóbica de las bases nitrogenadas, altera su estructura resonante (de mayor estabilidad) que es necesaria para la formación del ADN (forma lactama). Las alteraciones genéticas (cambios estructurales y funcionales) pueden estar asociadas con condiciones ambientales como las concentraciones salinas y el pH, al inducir el fenómeno de tautomerización.

Estructura de los AN:Para formar el enlace covalente de la estructura de los AN es

necesario el aporte energético a partir de los nucleótidos trifosfatos (NTP), los NTP funcionan como unidades formadoras de las bandas (cadenas) y como energizantes en el mismo proceso. Una vez destruido el enlace de los NTP, se forma un enlace éster que busca la mayor estabilidad posible -enlace fosfodiéster-.

En los polinucleótidos (bandas), sus extremos corresponden a 3´ libre y 5´ libre; las cadenas se forman con orientación 3´ a 5´ (ARN) o 5´ a 3´ (ADN) mediante los enlaces fosfodiéster y no siendo así posible una unión con 2’ o 4´. Es entonces, termodinámicamente, más estable.

ARN ADNEs autorreplicable; controla y dirige la replicación del ADN No es autorreplicable, necesita la transcripción por parte del ARN

Secuencia para las bases: A-U, G-C (código) Secuencia para las bases: A-T, G-C (código)Orientación de banda: 3´-5´(banda única) Orientación de bandas: 5’-3’ (doble banda)

Solo posee información genética en los virus (puede presentar doble hélice)

Posee la información genética de todos los organismos vivos

Se ubica tanto en el núcleo celular como en el citoplasma Se ubica exclusivamente en el núcleo celular y en las mitocondriasEs un catabolizador potencial (ribozimas) El ADN mitocondrial está aislado

Transcripción del ADN:

1) ARN mensajero replica la secuencia de una de las bandas madres2) ARN ribosomal traduce el “código genético” (secuencia de las bases en los nucleótidos)3) ARN transferencia media el ensamblaje de los aminoácidos según señala la traducción4) Finalmente se obtiene la proteína correspondiente, en los ribosomas

Reglas de Chargaff sobre el ADN:[Adenina] ADN = [Timina] ADN

[Guanina] ADN = [Citocina] ADN

[Purinas] ADN = [Pirimidinas] ADN

“Para que se cumpla lo anterior el ADN debe de ser una molécula formada por dos bandas de polinucleótidos antiparalelos y complementarios”.

Sobre la estructura en doble hélice:Los nucleótidos han de estar en forma ceto para formar puentes de hidrogeno con cada grupo amino; por cada vuelta de hélice existen diez pares de nucleótidos.A-T: dos puentes de hidrogenoC-G: tres puentes de hidrogeno

Tipos de ADN:Forma A: once pares de nucleótidos por vuelta de héliceForma Z: regiones muy ricas en GCCGCCG

Secuencias repetidas en el ADN: (ver imagen) →

Desnaturalización del ADN:“Quitar la función normal”; mediante variaciones de la temperatura y del pH; características:

Rompimiento de los enlaces débiles Cambio en la configuración molecular Afectación sobre los puentes de hidrogeno Se mantienen los enlaces fosfodiéster Es un proceso reversible por la complementariedad de las bandas

Particularidades afines al ADN: ADN mide 1.80 cm y se empaca hiper-enrrollado mediante proteínas llamadas histonas, en organismos eucariotas y

poliaminas, en organismos procariotas. 146 pares de nucleótidos se enrollan sobre histonas para conformar un nucleosoma; una suma considerable de

estos: polisoma. Una suma de 20 pares de nucleótidos aislados se conoce como ADN desnudo. Los cromosomas son ensamblajes moleculares que contienen ADN, proteínas y ARN. Un gen contiene 10 unidades informativas de un polinucleótido.

Membranas Biológicas y FuncionesLas membranas son lo que dividen el interior de una

célula u organismo de su medio externo. A través de la membrana se da el intercambio de nutrientes necesarios, iones y agua. Todas las membranas tienen los mismos componentes, sin embargo varían una de la otra dependiendo de:

1- Tipo y distribución de Lípidos.2- Tipo y distribución de Proteínas.

ESTRUCTURA:La membrana está constituida de

una doble capa de fosfolípidos, combinada con una variedad de proteínas en un

arreglo de mosaico fluido. Las superficies (externa e interna) de las membranas celulares son hidrofóbicas y el interior es hidrofílico. Las cabezas de los fosfolípidos están hacia fuera y las colas hacia adentro en la doble capa. Esto explica el comportamiento de las membranas. Ya que las moléculas hidrofílicas son polares al agua, si la parte externa e interna fueran polares al agua, interaccionarían con ella y se disolverían, imposibilitando la vida ya que no habría un mecanismo de control de la homeostasia.

La membrana plasmática no es una estructura estática, sus componentes tienen posibilidades de movimiento, lo que le proporciona una cierta fluidez.Los movimientos que pueden realizar los lípidos son:

- Rotación: es como si girara la molécula en torno a su eje. Es muy frecuente y el responsable en parte de los otros movimientos.

- Difusión lateral: las moléculas se difunden de manera lateral dentro de la misma capa. Es el movimiento más frecuente.

- Flip-Flop: es el movimiento de la molécula lipídica de una monocapa a la otra gracias a unas enzimas llamadas flipasas. Es el movimiento menos frecuente, por ser energéticamente más desfavorable.

- Flexión: son los movimientos producidos por las colas hidrofóbicas de los fosfolípidos.

TRANSPORTE:El transporte se da por diferentes métodos, cada uno dependiendo de la sustancia que se va a transportar de un lado al

otro y sus características. También va depender del entorno y la necesidad de la célula. Existen compuestos que pasan libremente a través de la membrana, otros únicamente con ayuda de proteínas en la membrana, y otras que no es posible que pasen. La membrana es selectiva, por lo que dificulta el traspaso de algunas moléculas. Es ayudada por ionóforos. Los mecanismos de transporte son:

OSMOSIS: Movimiento del agua a través de membranas. Depende de la concentración relativa de moléculas de soluto en ambos

lados de la membrana. Es decir, si la concentración de “X” soluto, por decir Na+, es mayor de un lado que del otro, el agua se va dirigir hacia el lado donde hay una mayor concentración. Esto es con el fin de diluir la diferencia para obtener un resultado de igual concentración. La membrana es permeable al agua y su paso es libre hacia dentro o hacia afuera.

TRANSPORTE FACILITADO: Se mueven partículas de un lado al otro por medio de proteínas y a favor del gradiente de concentración de la

partícula en movimiento. Requiere de proteínas para que se lleve a cabo, las cuales reciben el nombre de Ionóforos. Básicamente su funcionamiento radica en bloquear la carga del ión, dejándolo pasar a través de una zona hidrofóbica, sin ningún gasto de energía. De esta manera el ión pasa de un lado a otro de la capa por diferencia de gradiente. Sus características más importantes son:

Especificidad AfinidadEspecificad se refieren a que tan bien pueda reconocer una proteína a cierta partícula o soluto que deba

transportar. Es importante porque la composición química de las moléculas es muy similar. Por ejemplo el d α –glucosa y β –glucosa. La proteína debe ser suficientemente específica para reconocer las 2 y permitirle el paso a una.

La Afinidad se basa en que tan buena es la proteína para atraer a la molécula que deba ser transportada. La molécula a transportar debe “encontrar” y reconocer a la proteína fácilmente. Si no tuviese afinidad, el transporte seria más lento. Los ionoforos facilitan el transporte ya sea por la formación de canales o por ser un transportador de iones móvil.

Al haber un traspaso de iones, las electricidades cambian. La diferencia en electricidad de un lado y del otro de la membrana se llama gradiente eléctrico. El transporte facilitado; en términos de electricidad, se puede dar de dos formas:

1- Electrogénico: Genera electricidad. Esto quiere decir que altero el equilibrio entre iones negativos y positivos.

2- Electroneutro: No provoca ningún cambio en electricidad. Por ejemplo, si salen 2 +, entran 2- .

TRANSPORTE ACTIVO:“TRANSPORTE POR MEDIO DE FOSFORILACIÓN”

Se refiere al tipo de transporte en el que se utiliza energía; proveniente de una molécula de ATP, para transportar un ion o soluto en contra de su gradiente de concentración. La molécula de ATP se caracteriza por tener tres grupos fosfatos unidos. Este grupo es muy inestable, lo cual hace que la molécula sea muy energética. Al liberarse del fosfato se pierde mucha energía. Esta energía es utilizada para el transporte activo. Por ejemplo con la bomba sodio potasio. Desde el interior de la célula se captan 3 Na +. La proteína entonces es fosforilada por el grupo fosfato del ATP. Esto causa un cambio en la conformación. Este cambio produce la expulsión del sodio hacia el exterior de la célula. La proteína entonces se vuelve afín al potasio fuera de la célula. Al captar 2 moléculas de potasio K +, se desfosforila. Esta

desfosforilación produce que el potasio sea liberado al interior de la célula. De esta forma los dos iones fueron transportados en contra de sus gradientes de concentración.

Oabaina: Una proteína encargada de evitar el paso de sodio hacia el interior de la célula. Esta inhibe la bomba de sodio potasio.Hidrofóbica: el tipo de proteína que transporta el colesterol hacia la sangre. Las hormonas tiroideas activan este transporte en caso de necesitar energía en ausencia de carbohidratos como la glucosa.

Otro tipo de transporte activo, o transporte activo secundario, también requiere de energía pero no de ATP. Sino que utiliza la energía potencial existente entre un ion y su gradiente de concentración para transportar a otra molécula en contra de su gradiente. Es como un “chaperón”. Un ejemplo es con el sodio y la glucosa. Al sodio se une a la proteína. Esto hace que se active la afinidad por la glucosa. Al adherirse la glucosa el sodio es liberado hacia el interior de la célula. Y al ser liberado el sodio, se libera la glucosa de nuevo por el cambio en conformación. La glucosa, para evitar que se devuelva a favor de su gradiente de concentración, sufre de glucolisis. El sodio se devuelve al LEC.

Introducción al Metabolismo:

Introducción:Tomando como base los diferentes tipos de sistemas (cerrado, abierto, etc.), los organismos vivos son sistemas abiertos

que tienen un intercambio de materia y energía con el medio. Estas últimas son de diferentes tipos ya que siguen las leyes de la termodinámica. Estas leyes no tienen errores conocidos porque se refieren al universo y este es relativo (Teoría de la Relatividad de Einstein (todo se describe desde un punto comparable, si no se define un punto de comparación, no es posible caracterizar nada)). Estas leyes dicen lo siguiente:

1. Primera Ley : La energía del universo es constante, no se crea ni se destruye, solo se transforma.2. Segunda Ley : Todo en el universo tiende al desorden y cuando se llega al equilibrio, se alcanza el mínimo nivel

energético, o sea la situación más estable.Los organismos vivos mantienen el balance (homeostasia), no el equilibrio. En el momento en el que se alcanza el

equilibrio termodinámico, el organismo no está vivo, por lo que hay que alejarse de él para vivir. Equilibrio significa lo siguiente: Si A se convierte en B y libera X energía, B debe convertirse en A usando esa misma cantidad de energía. X (energía)=G (energía útil) + calor (energía inútil)

Los procesos en los seres vivos no son iguales ni tienen cantidades de energía definidas a usar. Por esta razón es que se pierde parte de la energía en forma de calor. Al perder esta energía calórica, no hay suficiente para volver de B a A, lo que significa que el flujo de la energía es unidireccional.

Para que esto se dé tiene que haber por lo menos 1 reacción irreversible, o sea que en las mismas condiciones en las que ocurrió la reacción no sea posible revertirla. Para poder continuar con un balance y que esa energía en forma de calor no se pierda del todo, existen sistemas externos (NO seres vivos), como el mar, los ríos, las lluvias, el viento, etc., que se encargan de usarla para equilibrar los gradientes de temperatura, cosa que los seres vivos no pueden hacer.

Esto es porque nosotros no tenemos gradientes de temperatura, somos homeotérmicos internamente a menos que haya alguna enfermedad. La razón de esto es el hecho de que si la temperatura en nosotros aumenta, moléculas orgánicas como las proteínas se desnaturalizan y eso puede afectar severamente la condición de salud.

La segunda ley sí es cumplida por los seres vivientes ya que al eliminar moléculas de alta entropía, el calor liberado aumenta el movimiento de esas partículas y eso tiende hacia el desorden.

Evolución:En el Big Bang, el estallido movió partículas pro todo lado y conforme se alejaron se juntaron algunas y se enfriaron

formando los planetas de nuestro sistema. Después de la formación de la tierra y su atmósfera, esta poseía un ambiente reductor (al no ser oxidativo se entiende que no tenía oxígeno). Había mucha agua, electricidad y altas temperaturas, factores que contribuyeron a una serie de reacciones que formaron las primeras moléculas orgánicas y aparece la primera molécula capaz de replicarse: el ARN. Poco después aparece el ADN y con él se abre paso a la formación de vida en la tierra:

Los organismos son una suma de moléculas sin vida. Curiosamente los sistemas (que no son seres vivientes) también son una suma de moléculas sin vida.

La diferencia es que en el caso de los seres vivos, las moléculas son sumamente complejas, en los sistemas las moléculas y compuestos químicos son simples (aquí se encuentran las amalgamas). Hay que comer para mantener un flujo de energía y no todo lo que comemos son nutrientes.

Autótrofos y Heterótrofos:Retomando el punto en el que aparecieron los primeros seres vivos en la tierra, estos tenían la capacidad de convertir

CO2 y H2O en Glucosa y O2, por lo que aparece una fórmula química que es muy común pero de mucha importancia biológica: 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

Al aparecer el oxígeno en la atmósfera por primera vez, se volvió tóxico para muchos organismos primitivos, por lo que comienzan diferentes procesos de selección hasta que aparecieron seres capaces de convertir las moléculas orgánicas en CO2 y H2O de vuelta.

Los seres productores de oxígeno necesitan agarrar el CO2 y el H2O libres y usar energía para formar moléculas energéticas (como la glucosa), compactarlas y formar enlaces covalentes. Para esto está la energía solar (atrapan los fotones). Estos seres corresponden a las plantas que nos rodean, las cuales son seres autótrofos y fotosintéticos (es importante aclarar que no todos los autótrofos son fotosintéticos, pero las plantas sí).

Por otro lado, los seres heterótrofos usan la glucosa de los autótrofos y el O que botan para poder oxidar, producir₂ energía y liberar CO y H O. Somos organismos heterótrofos y quimiótrofos porque utilizamos la energía química. Como₂ ₂ contraparte a la energía solar usada, los heterótrofos la liberan en forma de calor. Nótese que no son reacciones reversibles, son inversas.

Oxidación y Reducción:En la Glucosa el carbón ganó electrones (que son negativos), por lo que su grado de oxidación paso de +4 a 0,

entonces se dice que se redujo. Los electrones libres son peligrosos porque en exceso son oxidantes. El carbono del CO se₂ redujo y el H O se oxidó (y como en todo proceso oxidativo, pierde H ), por lo que pasa a O . En la oxidación hay pérdida de₂ ⁺ ₂ electrones, degradación y pérdida de energía. Un ejemplo de esto es la respiración celular aeróbica.

El proceso de reducción es un proceso en el cual se va de un estado energético bajo a uno más alto, por lo que se dice que es Endergónico.

El proceso de oxidación, por otro lado, va de un estado energético alto a uno bajo, por lo que es Exergónico.También es importante recordar que no todos los organismos son aeróbicos, como por ejemplo algunas bacterias que

usan el ciclo del Nitrógeno para efectuar su respiración (respiración anaeróbica). En la atmósfera hay aproximadamente 80% de nitrógeno y 20% de oxígeno.

Nutrientes:Los nutrientes pueden ser divididos en 2 Grupos:

Energéticos No Energéticos Carbohidratos

Grasas (en especial Ácidos Grasos, el Colesterol no entra en esta categoría)

Proteínas

Minerales Vitaminas

Fibra (que ayuda al aparato gastrointestinal)

Hay otros elementos no incluidos en estos 2 grupos que no son energéticos pero son fundamentales en muchas reacciones de nuestro organismo. Este es el caso del colesterol y sus derivados en nuestro cuerpo. La explicación de esto se debe a que los Carbonos de estos compuestos no está expuesto (son ciclados). El ADN (cuyos componentes son todos ciclados) también entra en este grupo.

Niveles Energéticos:Los componentes energéticos no deben ser tomados como si produjeran una misma cantidad de energía: unos

producen más que otros, por ejemplo:Sustancia Cantidad Energía producida Energía en CalorímetroGlucosa 1 gramo 4kcal 4.1kcalÁcido Graso 1 gramo 9kcal 9.3kcalProteína 1 gramo 4kcal 5.4kcal

Las grasas generan más energía ya que sus carbonos están muy reducidos y tienen que pasar por más pasos oxidativos (+4).

En el caso de las Proteínas y CHO’s tienen 0, por lo que producen menos. Las proteínas producen más energía que los CHO’s en el Calorímetro ya que ahí se oxida también el Nitrógeno proteico.

A pesar de que las proteínas tienen el mismo potencial que la glucosa, no deben ser usadas como consumo para generar energía porque se ocupan en muchos otros procesos funcionales del cuerpo. En el caso de una persona que no consume CHO’s como los anoréxicos o los diabéticos, no hay glucosa por lo que el cuerpo empieza a consumir las proteínas y afecta gravemente el organismo (por ejemplo la masa muscular que está compuesta por proteína o la producción de anticuerpos (Inmunoglobulinas)).

Acoplamiento Energético:Se ocupan acopladores para atrapar energía y reducirla para compactarla, guardarla y luego entregarla en el

momento necesario. Existen dos acopladores: Uno de energía (ATP) y otro de electrones. Es posible lograr una reacción endergónica gracias a los cambios de energía de una exergónica. Estos cambios de energía no tienen nada que ver con la velocidad de la reacción. No importa la forma de degradación, siempre se genera la misma cantidad de energía a partir de un compuesto dado. Las enzimas son las encargadas de modificar la velocidad y no tienen nada que ver con los cambios energéticos.

Catabolismo y Anabolismo:

Reacciones de Oxidación y liberación de energía = Exergónico = Catabolismo. Reacciones de Reducción y absorción de energía = Endergónico = Anabolismo.

Cuando comemos se está promoviendo el anabolismo y cuando usamos energía el catabolismo. El ATP se forma con la energía del catabolismo y se degrada para la energía del anabolismo. Los nutrientes energéticos se oxidan para producir energía y se guarda en forma de ATP que será utilizado para realizar tareas.Se necesitan coenzimas y enzimas para captar electrones y que se den las reacciones Red-Ox. Las coenzimas usadas son:

Derivadas de Niacina (B3, para pasar de NAD a NADH+H y NADP a NADPH+H) Derivadas de Rivoflavina (B2, para pasar de FAD a FADH2).

Energía Libre:Hay un cambio energético dado por la siguiente fórmula:

Donde: G= Energía ∆G’º en condiciones de 1 atm, 25ºC y la concentración de los reactantes 1M (molar). R=Constante de los gases y T= Temperatura. C y D son productos y A y B son reactantes.

En lo que respecta a ∆G’º, se calcula con la siguiente fórmula:

K’eq > 1 → ∆G’º < 0 → tiende hacia productos. K’eq = 1 → ∆G’º = 0 → está en equilibrio. K’eq < 1 → ∆G’º < 0 → tiende hacia reactantes.

Cuando se alcanza el equilibrio, la relación de concentraciones entre productos y reactantes debe ser 1. Pero como en los organismos vivos no existe el equilibrio, debe ser mayor o menor que 1:

∆G < 0 = Exergónico. Tiende a ir hacia el lado de los productos y se libera energía. ∆G = 0 → Equilibrio.

∆G > 0 = Endergónico. Tiende a ir hacia el lado de los reactantes y se absorbe energía.Nuestro organismo no solo lleva a cabo una reacción, sino que hace cientos de reacciones tanto endergónicas como

exergónicas. Entonces se habla de la sumatoria de reacciones, la cual debe ser exergónica ya que nosotros perdemos calor:

Nosotros usamos aproximadamente el 50% de la energía que generamos, por lo que desde un punto de vista maquinario, somos poco eficientes, pero eso nos mantiene vivos.Las unidades de ∆G son kcal/mol. También es importante saber que:

4,2J=1kcal 1Cal=1kcalEl ATP funciona como acoplador, y cuando pasa a ADP + Pi, se liberan 7.3 kcal/mol. De igual forma, para

producir ATP, se requiere de 7.3 kcal/mol mediante la Fosforilación, que dependiendo de la fuente de energía usada se llama diferente:

1. Sustratos con enlaces altamente energéticos (Sustratos de Alta Energía, por lo general tienen PO ) =₄ Fosforilación por medio de Sustrato.

2. Por medio de un proceso oxidativo en la mitocondria (membrana interna) = Fosforilación Oxidativa.

Compuestos de Alta Energía:1. Fosfoenol Piruvato:

La Glicólisis se produce por medio de dos sustratos que contienen mucha energía almacenada. Uno de ellos es el Fosfoenol Piruvato (PEP) que es el compuesto que contiene mayor nivel energético en todos los seres vivos. Cuando se hidroliza, libera una cantidad de energía equivalente a 14.8 kcal/mol o 61,9 kJ/mol. Pero solo se puede aportar un PO4, y se usan solo 7.3 kcal para esto y el resto se libera en forma de calor. Por otro lado se necesita de 2 ATP para formar el PEP.

2. 1,3-bifosfoglicerato:El 1,3-Bifosfoglicerato tiene dos PO4, uno con enlace anhidro y otro con enlace tipo éster que puede llegar a

liberar alrededor de 2 kcal. El primero me produce 10.8 kcal, por lo que se puede producir 1 ATP.

3. Fosfocreatina:La Creatina está presente en los

músculos. Estos la reservan para usarla como energía de arranque en forma de Fosfocreatina, que es un compuesto energético (ya que es poco resonante). Cuando se libera el PO , se₄ libera alrededor de 10.2 kcal/mol. Y se producen Pi y una Creatina que es muy estable:

4. Acetil-CoA:En el caso de un enlace Tio-éster (C-OH… HS-R) si es un enlace de

alta energía y se libera alrededor de 8 kcal/mol, porque no se permite la resonancia. En el metabolismo de los lípidos se ve mucho esto. Este tipo de reacciones no se usan para fosforilar el ADP a ATP, sino que se usan para otras funciones metabólicas.

Fases del Catabolismo:Los nutrientes energéticos van a degradarse y los demás nutrientes van a desecharse. Al perder la habilidad de sintetizar

algunos nutrientes, nos hemos visto obligados a consumirlos. Las Fases son 3:1. Fase Hidrolítica (Digestiva): Esta fase no es oxidativa ni produce energía, mas bien la usa. Las proteínas, las

grasas y los carbohidratos tienen que degradarse a formas más simples para poder ser absorbidas (aminoácidos, glucosa y ácidos grasos respectivamente). Aquí no entran el colesterol, ni los ácidos nucléicos. La digestión cuesta energía: masticar, proceso de producción de HCl estomacal (bomba de protones de las células parietales), etc. Es un proceso endergónico.

2. Fase Anaeróbica/Aeróbica: Se produce energía pero muy poca. Algo interesante es que la degradación de los sustratos (Ácidos Grasos, Glucosa, etc.) produce un mismo producto: Acetil-CoA y es el que prevalece en las reacciones de oxidación. Ocurre en el citoplasma y en la Mitocondria.

3. Fase Aeróbica: en la mitocondria. Se producen reacciones de oxidación: Fosforilación Oxidativa y se produce la mayor cantidad de ATP. Esta es en la fase que obtenemos el CO2 y el H2O y el NH4+.

El proceso de anabolismo de los organismos fotosintéticos va de abajo para arriba. Nosotros hacemos un proceso anabólico a partir del final de la segunda fase del Catabolismo para arriba. El Acetil-CoA es un punto de convergencia.

Regulación del Metabolismo:Se regula de 6 formas:

1. Disponibilidad del sustrato (compartamentalización): Celula madre totipotencial (n realidad son troncales), al efectuar el ciclo celular pasa eventualmente a

pluripotencial, multipotencial, etc. Fecundación es la unión de la información genética, la totipotencial puede expresar un 100% de los

genes, se producen factores de diferenciación, desarrollo y crecimiento que ocasionan que se apaguen genes reduciendo la expresión de estos, provocando la diversidad de tipos de células (de función única).

La celula carcinógena sufre una regresión por activación de genes, desdiferenciandose a una especie de celula totipotencial que puede migrar y asentarse en otra parte del cuerpo (metástasis).

La expresión de canales que determinan la disponibilidad del sustrato depende de la diferenciación.2. Disponibilidad de Cofactores y/o Coenzimas3. Regulación alostérica:

La Enzima reguladora es una enzima alostérica: Posee un sitio alostérico que responde a las cantidades de sustrato y producto. Si hay mucho sustrato se activa y si hay mucho producto se inhibe (retroalimentación). El ATP puede servir tanto como activador como inhibidor alostérico.

a. Retroalimentaciónb. Activación

4. Modificación Covalentea. Fosforilación y desfosforilación (principalmente)

5. Regulación de la Expresión GenéticaPara acelerar o desacelerar los procesos metabólicos se necesitan proteínas: Hay que usar el ADN y

ARN para poder expresar los genes y producir estas proteínas. La respuesta que usa enzimas (1-4) es una respuesta rápida porque el material ya está ahí adentro

de la célula: 10 a la -19 segundos hasta unos minutos. La respuesta que requiere de expresión genética (5) es mucho más lenta por que se necesita de

todo el proceso ADN –ARN para formar las proteínas y ocupa de horas o inclusive días.