Energetica Bioca
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UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR
ORREGO
FACULTAD DE MEDICINA HUMANA
BIOQUIMICA
BIOENERGETICA
Pedro Lezama A.
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BIOENERGETICA: Generalidades
Energa disponible en un momento dado
Predice la espontaneidad o no de una reaccin
G < 0 proceso irreversible (espontaneo)
G > 0 proceso no espontaneo
G = 0 equilibrio X
Se sustenta en los principios de la termodinmica
ENTALPIA (H) ENTROPIA (S) ENERGIA LIBRE
DE GIBBS (G)
Describe la transferencia y utilizacin de la energa en los sistemas biolgicos.
Variacin de energa
calrica en un sistema
Grado de desorden
molecular en un sistema
-
Leyes de la termodinmica
Primera Ley : "La energa del universo permanece constante (Ley de conservacin de la energa)
Segunda Ley: "La entropa total del universo se incrementa
Tercera Ley La entropa tiende a un valor constante mnimo cuando la temperatura
tiende al cero absoluto
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Requerimientos energticos Ciclo del ATP
Produccin de energa
- Carbohidratos - . Lpidos - - Protenas
Utilizacin de energa - Biosntesis de macromolculas - Tejidos excitables: muscular, neuronal - Transporte activo - Crecimiento y reproduccin
ATP
ADP ~P
Vias
metabolicas
-
Vas Metablicas
Conjunto de reacciones que permiten las interrelaciones entre molculas
En el humano, en el metabolismo podemos distinguir dos grandes aspectos:
El intercambio de materia y energa dentro del propio organismo y con su entorno
La transmisin de informacin gentica dentro y entre las clulas; as como a su progenie
Como energa metablica se genera ATP y otras equivalentes ricas energticamente
Ejemplificar vias anablicas y catablicas, y anfiblicas
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METABOLISMO
Alimentos
-
Metabolismo y Bioenergtica
REACCIONES CATABLICAS REACCIONES ANABLICAS
Respiracin
Glucosa CO2 + H2O Sntesis
Monmeros Macromolculas
ENTALPA ENTALPA
ENTROPA ENTROPA
Exergnica Endergnica
Exotrmica Endotrmica G
G
ATP
ADP
-
Acoplamiento de reaccion exergonica-endergonica
EN
ER
GIA
LIB
RE
D
A
B C
Calor
Energa
qumica
A + C B + D + Calor
-
- Generalmente no usa glucosa
como combustible
- Usa preferentemente cidos
grasos y cetocidos - No usa cuerpos cetnicos
- Principal lugar de sntesis de
AG y TAG
HIGADO
CARACTERISTICAS METABOLICAS DE ALGUNOS TEJIDOS Y/U RGANOS
- Usa G, AG, en menor
proporcin cuerpos
etnicos
- Degradacin de protenas y
aminocidos ramificados
(Ciclo de Cahill)
MUSCULO ESQUELETICO
-
CARACTERISTICAS METABOLICAS DE ALGUNOS TEJIDOS Y/U RGANOS
TEJIDO ADIPOSO - Usa AG como combustible
- Requiere algo de glucosa para
sntesis de Glicerol, 3P TAG - Recibe AG sintetizado en el
hgado para sntesis de TAG
CEREBRO
- Utiliza preferentemente G
- En ausencia de G, puede
usar cuerpos cetnicos
- No utiliza AG (por BHE)
-
CARACTERISTICAS METABOLICAS DE ALGUNOS TEJIDOS
ERITROCITOS
- Solamente
usan G
(Ciclo de
Cori)
RION
INTESTIINO
- Usa G, AG, cuerpos
cetnicos
- Participa en proceso
de gluconeognesis
en casos de ayuno
- El intestino delgado, usa
preferentemente glutamina
- Colonocitos usan AG de cadena corta
producido por la flora bacteriana
-
Mitocondria
-
Obtencin de energa y alimentos
ALIMENTO
Lpidos
TAG
Carbohidratos
Polisacridos
Protenas
Acidos Grasos,
glicerol
Monosacridos
G. F, Gal
Aminocidos
Dig
esti
n
y
ab
so
rci
n
Acetil CoA Ciclo de
Krebs CR 2H
O2
H2O
H+
H+
ADP ATP
Mitocondria
-
GLUCOSA
gluclisis
LACTATO
ETANOL
VIA ANAEROBICA
ACETALDEHIDO
VIA AEROBICA
PIRUVATO Acetil CoA
Ciclo de
Krebs
3 NADH + H
1 FADH2
2 CO2 1 ATP
CR
FOx ATP
GENERALIDADES
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Acetil CoA
Citrato
Isocitrato
Ketoglutarato
Succinil CoA Succinato
Fumarato
NAD+
NADH+ + H+
NAD+
NADH+ + H+
CO2
CO2
CO2
ADP Pi ATP
CICLO DE
KREBS
Citrato
sintasa
PDH
Isocitrato
DHG
Ketoglutarato DHG
Succinato tiocinasa
Succinato DHG
Fumarasa
Malato DHG
H2O
Piruvato
carboxilasa Enzima
mlica
Piruvato
Oxalacetato
Malato
VIAS ANAPLEROTICAS
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Enzimas reguladoras del Ciclo de Krebs
ENZIMA MODULADORES
(+)
MODULADORES
(-)
Complejo Piruvato
deshidrogenasa
Citrato sintasa
Isocitrato
deshidrogenasa
Complejo
cetoglutarato DHG
AMP, NAD+, CoA
ADP
ADP
---
ATP, Acetil CoA,
NADH
GTP (Feed back)
ATP, Succinil CoA,
citrato, NADH
ATP
Succinil CoA, NADH
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Funciones del CK
Produce coenzimas reducidas que alimentan la cadena respiratoria para la produccin de ATP en la fosforilacin oxidativa
Produce casi todo el CO2 metablico.
Dirige el exceso de energa y muchos intermediarios hacia la sntesis de cidos grasos (AG).
Proporciona precursores para la sntesis de protenas y cidos nucleicos.
Sus componentes regulan de forma directa (producto-precursor) o indirecta (Alostrica) a otros sistemas enzimticos.
Es la va comn para la degradacin metablica de Carbohidratos, Lpidos y Protenas.
Es nexo de vas metablicas en la que los Carbohidratos, salen para formar lpidos y los aminocidos para formar Carbohidratos (Gluconeognesis).
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Componentes de la Cadena Respiratoria
Complejo Nombre N de
protenas
Grupo prosttico
Complejo I NADH Deshidrogenasa 46 FMN, 9 centros Fe-S
Complejo II Succinato-CoQ
Reductasa
5 FAD, cyt b560, 3 centros Fe-S
Complejo III CoQ-cyt c Reductasa 11 cyt bH, cyt bL, cyt c1, Fe-SRieske
Complejo IV Citocromo Oxidasa 13 cyt aa3, CuA, CuB
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Teora Quimiosmtica de Mitchel
MME
MMI
Espacio intermembranoso
fumarato succinato
Potencial qumico
pH (Alcalina
en matriz)
Sntesis de ATP
debido a Fuerza
protomotriz
Potencial elctrico
(Matriz
Negativo)
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Ejemplos de Inhibidores en los Complejos Respiratorios
Complejo I : Rotenona
Complejo III: Antimicina A
Complejo IV: Monoxido de Carbono, cianuro
Complex V (ATP sintasa): Oligomicina
ATP: ADP Translocasa (Antiporter): Atractilosido
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DESACOPLAMIENTO
Las protenas desacopladoras (UCP) alteran la
permeabilidad de membrana mitocondrial interna,
permitiendo que los protones reingresen a la matriz
mitocondrial sin produccin de ATP, pero SI CALOR
Ejemplo:
TERMOGENINA, presente en mitocondrias de Tejido
adiposo marrn (Grasa parda)
MME
MMI
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ENFERMEDADES RELACIONADOS CON DEFECTOS EN LOS PROCESOS DE RESPIRACION CELULAR
Son muy raros
Generan acidosis lctica y patologias musculares y nerviosas.
Ejemplos la neuropatia optica
hereditaria de Leber
sindrome de Leigh
encefalomiopatias mitocondriales
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Manifestaciones Multisistmicas Sntomas generales
Retraso en el desarrollo (peso, talla), fatiga, disnea.
Sntomas derivados de compromiso de Sistema
Nervioso Central (SNC) y Perifrico
Sntomas derivados de compromiso sensorial Retinopata, hipoacusia.
Sntomas derivados de compromiso renal Glomerulopata.
Sntomas digestivos: vmitos o diarreas episdicas, reflujo gastroesofgico, gastroparesia, pseudobstruccin intestinal, megacolon, retardo en el vaciamiento gstrico
Sntomas cardacos: relacionados a arritmias, miocardiopata, sncope.
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Manifestaciones Multisistmicas
Sntomas endocrinolgicos: diferentes endocrinopatas, diabetes mellitus, hipoparatiroidismo, dficit de la hormona de crecimiento.
Sntomas hematolgicos: anemia sideroblstica, pancitopenia, vacuolizacin de clulas hematopoyticas y deficiencia pancretica exocrina
Ocurrencia en una familia de: muertes inexplicadas, hipoacusia, cardiomiopata, siguiendo habitualmente un patrn de herencia materna.
Ocurrencia en una misma familia de individuos con distintas enfermedades derivados de compromiso de sistemas no embriolgicamente relacionados
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Manifestaciones Neurolgicas
Trastornos paroxsticos (migraa, epilepsia, sincope, vmitos)
Trastornos del movimiento (parkinson).
Dficit neurolgicos focales (que siguen un perfil vascular).
Episodios semejantes a infartos especialmente en < de 40 aos.
Encefalopatas recurrentes.
Demencia.
Oftalmoplejia (ptosis).
Sntomas derivados de compromiso de sistema nervioso perifrico (miopata o neuropata): Intolerancia al ejercicio, debilidad muscular (puede ser intermitente), dolor neuroptico, arreflexia, trastornos de la sudoracin con alteracin en la regula lo de la temperatura, etc.