Bioquimica 11
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INSTITUCION EDUCATIVA CIUDAD DE ASIS
Rosa
rio P
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Luis M
artin
ez, G
loria
morcillo
Identificación y uso adecuado del lenguaje propio de la química
Registro de las observaciones y resultados utilizando esquemas, graficas y tablas.
Formulación de hipótesis en temas específicos y formación de relaciones entre mutación, selección natural y herencia haciendo uso de los conocimientos de bioquímica.
Rosa
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Durante el desarrollo de esta unidad el estudiante:
Realiza prácticas de laboratorio donde corrobora sus hipótesis y registra sus conclusiones donde evidencia su análisis.
Participa en debates, mesas redondas, donde evidencia su análisis en las discusiones
Explica la relación entre el ADN, el ambiente y la diversidad de los seres vivos y establece relaciones entre mutación, selección natural y herencia.
Elabora un esquema donde integra los diferentes procesos metabólicos ocurridos en el cuerpo humano.
Explica cuales son los diferentes compuestos presentes en los seres vivos y la utilidad de estos.
Realiza ejercicios de resolución de problemas de lápiz y papel donde determina la cantidad energética liberada por compuesto presente en los seres vivos.
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morcillo Para alcanzar las competencias de esta unidad
el estudiante deberá Realizar una exposición en grupo de acuerdo a
los temas repartidos en clase (carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleídos)
Elaborar la sabana donde integre las reacciones metabólicas que lleva a cabo su organismo
Estar en la capacidad de abordar un problema referente a un desorden metabólico, explicándolo con la ayuda de la sabana.
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Define la siguiente terminología clave:
Bioelementos, micros nutrientes, macro nutrientes, monómeros, polímeros, nucleótidos, aminoácidos, proteínas, lípidos, ácidos nucleídos carbohidratos Glucolisis Glucogenólisis Gluconeogénesis
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Es el proceso mediante el cual nos procuramos los alimentos necesarios para mantener la vida, los seleccionamos según disponibilidades, los preparamos según usos y costumbres y terminamos por ingerirlos. Es por tanto un proceso voluntario y educable.
BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULASBIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS
LípidosGlúcidos A. NucleicosProteínas
como
Orgánicas
Oligoelementos(Ca, Na, K, I, Fe, etc)
Primarios(C, H, O, N, P, S)
Biomoléculas
forman
Simples
N2, O2
como
Propiedadesfísico- químicas
Funcionesbiológicas
DisolventeBioquímicaTransporte
presenta
Elevada fuerza de cohesiónAlto calor específicoAlto calor de vaporizaciónAlta constante eléctricaMayor densidad en estado líquido
como como
se encuentran
Disueltas(Na+, Cl-)
Precipitadas(CaCO3)
Inorgánicas
S.mineralesAgua
como
pueden ser
LOS GLÚCIDOSLOS GLÚCIDOS
Aldosas
GLÚCIDOS
GALACTOSAGLUCOSARIBOSADESOXIRRIBOSA
Monosacáridos GlucoconjugadosPolisacáridosOligosasacáridos
Cetosas
RIBULOSAFRUCTOSA
LactosaSacarosaMaltosa
Celobiosa
Homopolisacáridos
Vegetales Animales
Heteropolisacáridos
PectinaAgar Agar
Goma arábiga
PeptidoglucanosGlucoproteínas
Glucolípidos
EnlaceO-glucosídico
se unen por
formando
son
ejemplos ejemplos
se clasifican
ejemplos
se clasifican
Disacáridos
Reserva
CelulosaAlmidón Quitina Glucógeno
Estructural
ejemplos
HIDRATOS DE CARBONO
Conocidos también como carbohidratos, glúcidos o azucares, son compuestos orgánicos formados en su mayoría por carbono, hidrogeno y oxigeno. Son sintetizados y transformados a la forma en que serán utilizados por el organismo, para uso directo como glucosa y para depósito como glucógeno. Una vez satisfechas las demandas, los excedentes pasan a formar tejido adiposo.
Son la más importante fuente de energía para nuestro cuerpo, representan el 40-80% del total de la energía requerida.
Metabolismo Intermedio
Suma de reacciones enzimáticas que tienen lugar en la célula. Actividad en la que participan muchos conjuntos de sistemas multienzimáticos mutuamente relacionados, intercambiando materia y energía entre la célula y su entorno.
Las funciones Específicas del metabolismo son :
1) Obtención de energía Química (a partir de moléculas combustibles o de la luz solar).
1) Obtención de energía Química (a partir de moléculas combustibles o de la luz solar).
2) Converisón de principios nutritivos exógenos en sillares de construcción o precursores de las macromoléculas.
3) Ensamble de los sillares para formar proteínas, ácidos nucleícos, lípídos y otros componentes célulares.
4) Formación y degradación de biomoléculas necesarias para las funciones especializadas de las células.
Glucosa 6-fosfatasaGlucosa 6-fosfatasa
Glucosa sanguínea
Exportación a los téjidos periféricos Acetil CoA
Colesterol
Sales biliares
6-fosfogluconato y NADPH (para la síntesis de ácidos grasos y colesterol)
Ruta del fosfogluconatoRuta del fosfogluconato
Glucosa Glucosa 6-fosfato
Piruvato
GLUCOLISISGLUCOLISIS
Acidos Grasos
Triglicéridos y fosfolípidosCO2 + H2O
ATPATP
O2 Ciclo ATC PO
Ciclo ATC PO
GlucógenoGlucógeno
Glucógeno sintetasaGlucógeno sintetasa
Glucógeno fosforilasaGlucógeno fosforilasa
Ruta de la respiración CelularRuta de la respiración Celular
Glucosa
Glucógeno, almidón y sacarosa
almacén
Oxidación vía pentosa fosfato
Ribosa 5-fosfato
Oxidación vía glucólisis
Piruvato
La glucosa se usa para distintos
procesos, pero el más importante es como fuente de Energía
Célula
Núcleo
Mitocondria
GlucosaGlucosa Glucosa
Ac. Pirúvico
Acetil CoAADP
ATP
GlucólisisGlucólisis
• Ciclo de Krebs
• cadenarespiratoria
• Fosforilación oxidativa
• Ciclo de Krebs
• cadenarespiratoria
• Fosforilación oxidativa
C6H12O6
O2O2
CO2
H2OCO2
H2O
Rutas metabólicas incluidas en la Respiración Celular
Ocurre en el citoplasma
Ocurren en la mitocondria
Mitocóndria
Acetil CoA
O2 O2
CO2
H2OCO2
H2O
ADP24 ADP24 ADP
Balance energético y Representación global de la Respiración Celular
Acetil CoA
Ac. Pirúvico6 ATP
Glucosa
6 ATP
C6H12O6 + 6 O2 + 36 ADP 6 CO2 + 6 H2O + 36 ATP
ATPATPATPATP2424
Fase Productora
de Energía
Conersión Oxidativa de G3P a Piruvato y su acoplamiento en la formación de ATP y NADH
Gliceraldehido 3-Fosfato
1,3-Difosfoglicerato
3-fosfoglicerato
2-fosfoglicerato
Fosfoenol-piruvato
Piruvato
Oxidación y Fosforilación
1a. Rección de Fosforilación
a nivel de sustrato.
2a. Rección de Fosforilación
a nivel de sustrato.
b)
1.1.1.28
Piruvato
Lactato
Lactato Deshidrogenasa
Contracción Muscular
Oxidación a Acetil CoA
Lactato
Complejo Piruvato
Deshidrogenasa
NAD+
NADH + H+
+ HS-CoA
S-CoA
Piruvato
Acetil CoA + CO2
Piruvato
Acetaldehido
Etanol
Piruvato Descarboxilasa
Alcohol Deshidrogenasa
Fermentación Alcoholica
GlucosaGlucosa
2 Piruvato2 Piruvato
2 Acetil CoA2 Acetil CoA
2 Etanol + 2CO22 Etanol + 2CO22 Lactato2 Lactato
Glucólisis (10) reacciones sucesivas
Condiciones anaeróbicas
Condiciones aeróbicas
Fermentación Alcohólica en levaduras
Conversión a Lactato en vigorosa contracción muscular, en eritrocitos y en microorganismos
Animales, plantas y muchos microorganismos en condiciones
aereóbicas.
Condiciones aeróbicas
Cíclo del Acido cítrico
4 CO2 + 4 H2O4 CO2 + 4 H2O
Qué es la mitocondria?
En el citoplasma de la mayoría de las células humanas, hay millones de organelos en forma oblonga y aplastada, que se llaman mitocondrias y son pequeñas estructuras que procesan oxígeno y convierten ácidos grasos, carbohidratos y proteínas de los alimentos, en ENERGIA.
¿Qué procesos metabólicos se lleva a cabo en la mitocondria?
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CICLO DE KREBSCICLO DE KREBS
El ciclo de Krebs (también llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos) es una serie de reacciones químicas de gran importancia, que forman parte de la respiración celular en todas las células aerobias, es decir que utilizan oxígeno.
En organismos aeróbicos el ciclo de Krebs es parte de la vía catabólica que realiza la oxidación de hidratos de carbono, ácidos grasos y aminoácidos hasta producir CO2 y agua, liberando energía en forma utilizable (poder reductor y ATP).
El ciclo de Krebs también proporciona precursores para muchas biomoléculas tales como ciertos aminoácidos. Por ello se considera una vía anfibólica, es decir, catabólica y anabólica al mismo tiempo.
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En condiciones anaerobias, las células animales reducen el piruvato a lactato, en las levaduras a etanol.
En condiciones aerobias, el piruvato ingresa a la matriz mitocondrial y es convertido a acetil-Coenzima A (AcCoA) para llevar estos Carbonos a su estado de oxidación total en el ciclo del ácido cítrico.
El ciclo del ácido cítrico, considerado el embudo del metabolismo, consiste ocho reacciones enzimáticas, todas ellas mitocondriales en los eucariontes.
El ciclo del ácido cítrico es la vía central del metabolismo aerobio: es la vía oxidativa final en el catabolismo de los carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos, además es una fuente importante de intermediarios de vías biosintéticas.
• En muchas células la acción acoplada del ciclo del ácido cítrico y la cadena de transporte de electrones son responsables de la mayoría de la energía producida.
• La oxidación del piruvato a Ac-CoA es catalizada por el complejo multienzimático de la piruvato deshidrogenasa (PDH), el proceso que es muy complicado, se resume en:
Piruvato + NAD+ + CoA ® Ac-CoA + NADH + H+ + CO2 DG°´= - 8.0kcal/mol
• Esta reacción irreversible en tejidos animales, no forma parte del ciclo de Krebs, pero constituye un paso obligatorio para la incorporación de los glúcidos al ciclo.
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El trabajo acoplado del ciclo del ácido cítrico y la cadena de transporte de electrones es la mayor fuente de energía metabólica.
El metabolismo aerobio del piruvato por el ciclo del ácido cítrico y la cadena de transporte de electrones produce mucha mas energía que la simple conversión aerobia del piruvato a lactato o etanol .
En condiciones aerobicas, el piruvato sufre una descarboxilacion oxidativa con la formación de AcCoA. El grupo acetilo del AcCoA es transferido al oxaloacetato para dar citrato
En reacciones subsecuentes, dos de los átomos de Carbono del citrato se oxidan a CO2 y el oxaloacetato es regenerado.
La reacción neta de ciclo del ácido cítrico también produce tres moléculas de NADH, una de FADH2 y una molécula del compuesto trifosfato de guanosina (GTP) altamente energético (en algunos organismos es directamente ATP) por cada molécula de AcCoA oxidada
Las moléculas de NADH y FADH2 son oxidadas en la cadena de transporte de electrones con la formación de ATP en la fosforilación oxidativa.
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El ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz mitocondrial en eucariotas y en el citoplasma de procariotas.
1. Acetil-CoA + Oxalacetato + H2O Citrato
Citrato sintasa (enzima condensante)
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2. Citrato cis-aconitato + H2O Isocitrato
Aconitasa
3. Isocitrato + NAD α-cetoglutarato + CO2 + NADH
primer CO2
Isocitrato deshidrogenasa
Enzima reguladora
Descarboxilación oxidativaAcoplada a la conversión
De NAD NADH
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4. α-cetoglutarato + CoASH + NAD Succinil-CoA + CO2 + NADH
α-cetoglutarato deshidrogenasa(segunda reacción de descarboxilaciòn)
Unidireccional
(irreversible)
5. Succinil-CoA + GDP + P succinato + CoASH + GTP
Succinato tiocinasa (Succinil-CoA)
6. Succinato + (FAD) Fumarato + (FADH2)
Succinato deshidrogenasa
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7. Fumarato + H2O Malato
Fumarasa Cataliza la hidratación del succinato
8. Malato + NAD Oxalacetato Oxidado por NAD
Malato deshidrogenasa
Reacción de oxido-reducción simple
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Las reacciones que forman intermediarios del ciclo se conocen como reacciones anapleróticas.
El ciclo de Krebs constituye la segunda etapa del catabolismo de carbohidratos. La glucólisis rompe la glucosa (6 carbonos) generando dos moléculas de piruvato (3 carbonos).
En eucariotas el piruvato se desplaza al interior de la mitocondria (gracias a un transportador específico de membrana interna). En la matriz mitocondrial produce acetil-CoA que entra en el ciclo de
Krebs.
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En el catabolismo de proteínas, los enlaces peptídicos de las proteínas son degradados por acción de enzimas proteasas en el tracto digestivo liberando sus constituyentes aminoacídicos. Estos aminoácidos penetran en las células, donde pueden ser empleados para la síntesis de proteínas o ser degradados para producir energía en el ciclo de Krebs.
En el catabolismo de grasas, los triglicéridos son hidrolizados liberando ácidos grasos y glicerol.
En muy diversos tejidos, especialmente en músculo cardiaco, los ácidos grasos son degradados en la matriz mitocondrial mediante sucesivos ciclos de beta oxidación que liberan unidades de acetil-CoA, que pueden incorporarse al ciclo de Krebs.
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El ciclo de Krebs siempre es seguido por la fosforilación oxidativa.
Este proceso extrae la energía en forma de electrones de alto potencial de las moléculas de NADH y FADH2, regenerando NAD+ and FAD, gracias a lo cual el ciclo de Krebs puede continuar.
Los electrones son transferidos a moléculas de O2, rindiendo H2O.
Pero esta transferencia se realiza a través de una cadena transportadora de electrones capaz de aprovechar la energía potencial de los electrones para bombear protones al espacio intermembrana de la mitocondria.
De este modo el ciclo de Krebs no utiliza directamente O2, pero lo requiere al estar acoplado a la fosforilación oxidativa.
Por cada molécula de glucosa la energía obtenida mediante el metabolismo oxidativo, es decir, glucolisis seguida del ciclo de Krebs, equivale a unas 36 moléculas de ATP.
LOS LÍPIDOSLOS LÍPIDOS
Ácidos grasos InsaponificablesSaponificables
Lípidos complejosLípidos simples
Esteroides
Insaturados
Estructural
Prostaglandinas
Saturados
Terpenos
Sebos
Reserva
Aceites
GlucolípidosCerasAcilglcéridos
formados por
Membranas celulares
GangliósidosFosfoglicéridosFosfoesfingolípido
sCerebrósidos Hormonas esteroideasEsteroles
HormonasSuprarrenales
HormonasSexuales
AldosteronaCortisona
ProgesteronaTestosterona
ColesterolCarotenoidesVitamina A,E,K
Fosfolípidos
Relación celular
se clasifican
func
ión
func
ión
s e e
ncue
ntr a
n
ii mpl
icad
os
e jem
p los
ejem
plo
e jem
p los
e jem
p los
Vitamínica Estructural Regulación
func
ión
func
ión
func
ión
LÍPIDOS
LAS PROTEÍNASLAS PROTEÍNAS
PROTEÍNAS
ESTRUCTURA CLASIFICACIÓNFUNCIONES
Estructural
Enzimática
Hormonal
Defensa Transporte
Reserva
ContráctilAminoácidos
Enlacepeptídico
Péptidos oproteínas
Organizaciónestructural
unidos por
formando
tienen
E. terciaria
E. cuaternaria
E. secundaria
E. primaria
Plegamientoespacial
Proteínasoligoméricas
Secuencia deaminoácidos
hélice
Conformación
definida por
es la
sólo en
20(según R)
se distinguen
Heteroproteínas
Holoproteínas
Fibrosas
Globulares
Colágeno
Actina/Miosina
Ej
Nucleoproteínas
Lipoproteínas
Fosfoproteínas
Glucoproteínas
Cromoproteínas
Caseína
Cromatina
HDL, LDL
FSH, TSH...
Proteoglucanos
Hemoglobina
Ej.
Ej.
Ej.
Ej.
Ej.
Ej.Albúminas
Globulinas
LAS ENZIMASLAS ENZIMAS
ENZIMAS
CLASIFICACIÓN
OxidorreductasasTransferasasHidrolasasLiasasIsomerasasLigasas
FUNCIÓN
Biocatalizadores
Energía activación
velocidadreacción
Cinéticaenzimática
Concent. sustrato Temperatura pH Inhibidores
actúan
tipos
Reversibles Irreversibles
No competitivos Competitivos
tipos
ESTRUCTURA
Inorgánica
Holoenzima Estrictamenteproteica
Cofactor Apoenzima
puede ser
formada
naturalezade naturaleza
Coenzimas
Orgánica
llamados
Liposolubles(A, D, E, K)
Hidrosolubles(B, C)
Vitaminas
por ejemplo
se clasifican en
actúan como
LOS ÁCIDOS NUCLEICOSLOS ÁCIDOS NUCLEICOSAc. fosfórico
+ Nucleósido
(Azúcar pentosa + Base nitrogenada)
ARNADN
polimeros de A, G, C, Upolimeros de A, G, C, T
NUCLEÓTIDOS
Cromosomabacteriano
Nucleosoma
Collar de Perlas
Fibra de cromatina
Bucles radiales
Cromosoma lineal
En procariotasEn eucariotas
Enrrollamientoen superhélice
Niveles de empaquetamientocrecientes
Conformaciónen hélice A, B o Z
RibozimasARNmARNrARNt
Síntesis de proteínas
Función catalítica
ATP, cAMP, GTP, ...
Funciones varias(segundos mensajeros, energética, ...)
•www.udeportes.cl/secciones/tkd/.../metabolismo_nutricion.ppt
•www.uned.es/.../Organigramas/Organigrama%20TEMA%2001.ppt
•www.alipso.com/.../Ciclo_del_Acido.../Ciclo_del_Acido_Citrico.ppt
•www.cursweb.educadis.uson.mx/payala/.../Respiracion_Celular.ppt
BIBLIOGRAFIA