FACULTAD DE QUÍMICADEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA
CURSO DE BIOQUÍMICA CLÍNICA(CLAVE 1807)
Licenciatura de QFB
Prof. Laura Carmona SalazarSemestre: 13-II
Este material es exclusivamente para uso educativo y no de lucro
¿QUÉ ES EL METABOLISMO?METABOLISMO?
MetabolismoMetabolismoEs la suma de todas las transformaciones químicas que se producen en una célula u organismo, a través de una serie de reacciones catalizadas enzimáticamente que constituyen lasrutas metabólicas
CADA PASO = CAMBIO QUÍMICO ESPECÍFICO
CARACTERÍSTICAS
(Eliminación, transferencia o adición de un átomo o grupo funcional)
CADA PASO = CAMBIO QUÍMICO ESPECÍFICO
PRECURSOR PRODUCTOINTERMEDIARIOS(METABOLITOS)
EL METABOLISMO CONSTA DE VÍAS METABÓLICAS INTERCONECTADAS
Glucosa Glucógeno
Glucosa 6-fosfato
Fosfoenol-piruvato
Piruvato
Hexo-cinasa
GLUCONEO-GÉNESIS
GLUCÓ-LISIS
SÍNTESISDE ÁCIDOSGRASOS
ββββ-OXIDACIÓNVÍA DELASPENTOSASFOSFATO
OxalacetatoCICLODEKREBS
FOSFORILACIÓN
OXIDATIVA
LOS AZÚCARES (SACÁRIDOS) SON COMPUESTOS QUE CONTIENEN UNGRUPO ALDEHÍDO O CETONA Y DOS O MÁS GRUPOS HIDROXILO
ALDOSAS
LOS AZÚCARES (SACÁRIDOS) SON COMPUESTOS QUE CONTIENEN UNGRUPO ALDEHÍDO O CETONA Y DOS O MÁS GRUPOS HIDROXILO
CETOSAS
LOS MONOSACÁRIDOS PUEDEN PRESENTAR UNA ESTRUCTURA CÍCLICA
EL GPO ALDEHÍDO DEL C-1 REACCIONA CON ELHIDROXILO DEL C-5HIDROXILO DEL C-5FORMANDO UN ENLACE HEMIACETAL(produce dos estereoisómeros,
los anómeros αααα y β β β β )
ββββ
αααα
Se puede oxidar fácilmente(reductor)
UN GRUPO HIDROXILO DE UN MONOSACÁRIDO PUEDE ADICIONARSEA UN CARBONO ANOMÉRICO DE UN SEGUNDO MONOSACÁRIDO
FORMANDO UN ENLACE CETAL (ENLACE GLUCOSÍDICO)
NO-REDUCTOR
EXTREMOREDUCTOR
LOS POLISACÁRIDOS ESTÁN CONSTITUIDOS POR VARIOS MONOSACÁRIDOS CUYA DIVERSIDAD ESTÁ DETERMINADA POR LA NATURALEZA
DE SUS UNIDADES MONOMÉRICAS
EL TIPO DE ENLACE QUE SE FORMA ENTRE LAS UNIDADES
LA LONGITUD DE SUS CADENAS
ÚNICO TIPO O CONTIENEN DOS O MÁS TIPOS DIFERENTES
Y EL GRADO DE RAMIFICACIÓN
EN EL EXTREMO DE LA CADENA, HAY UN CARBONO ANOMÉRICOLIBRE QUE NO FORMA UN ENLACE GLUCOSÍDICO Y SE LEDENOMINA EXTREMO REDUCTOR
PROCESO DE DIGESTIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS
PARA PODER SER METABOLIZADOS SE REQUIERE SE ENCUENTREN EN FORMA DE MONOSÁCARIDOS
1) DIGESTIÓN: Se requiere de enzimas específicas:SALIVA: AMILASA que hidroliza al almidón para
liberar maltosa
2) ABSORCIÓN: Se realiza en el intestino delgado
LIBERACIÓN A TORRENTE SANGUÍNEO
EL TRANSPORTE DE LOS CARBOHIDRATOS
EL TRANSPORTE DE GLUCOSA PUEDE SER DEPENDIENTE DE HORMONA
EL TRANSPORTE DE GLUCOSA EN HÍGADO Y CEREBRO ES INDEPENDIENTE DE INSULINA
EVENTOS ASOCIADOS A LA GLUCEMIA
1) Liberación de INSULINA de las células beta pancreáticas
TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES
RESPUESTAS:
MODIFICA EL TRANSPORTE DE GLUCOSA Y EL METABOLISMO
HORMONA ORIGEN EFECTO EN [GLUCOSA]
ACCIÓN HORMONAL
INSULINA Células β del páncreas
Transporte, glucogénesis, gluconeogénesis
GLUCAGON Células α del páncreas
Glucogenólisis, gluconeogénesis
ADRENALINA Médula suprarrenal
Glucogenólisis
TIROXINA Glándula tiroides Insignificante Glucogenólisis
HORMONA DEL CRECIMIENTO
Pituitaria anterior Antagonista de la insulina
HORMONA ADRENO-CORTICOTRÓPICA(ACTH)
Pituitaria anterior Antagonista de la insulina
CORTISOL Corteza suprarrenal
Antagonista de la insulina, gluconeogénesis
SOMATOSTATINA Células δ del páncreas
Leve Inhibe la liberación de insulina y glucagón
PRINCIPALES DESTINOS METABÓLICOS DE LA GLUCOSA
GLUCOSA
SÍNTESIS DE GLUCÓGENO,ALMIDÓN, SACAROSA
Reserva
PIRUVATORIBOSA-5-FOSFATO
Oxidación víaglucólisis
Oxidación víaPentosas fosfato
GLUCOSA GLUCOSA 6-FOSFATO
FRUCTOSA 6-FOSFATO
FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATO
Fosforilación
Hexocinasa
Isomerización
Fosfohexosaisomerasa
Fosforilación
PFK-1
FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATOFRUCTOSA 1,6-BIFOSFATO
GLICERALDEHÍDO 3-FOSFATO
DIHIDROXIACETONA FOSFATO 1,3-BIFOSFOGLICERATO
3-FOSFOGLICERATO
FOSFOENOLPIRUVATOPIRUVATO 2-FOSFOGLICERATO
Rotura Aldolasa
Oxidación y Fosforilación
G 3-PDeshidrogenasa
Fosforilación a nivelde sustrato
Fosfogliceratocinasa
Isomerización
Mutasa
Fosforilación a nivelde sustrato
Piruvato cinasaEnolasa
DESTINOS DEL PIRUVATO
CondicionesAeróbicas
Piruvato
Acetil-CoA
CO2
Ciclo deKrebs
CondicionesAnaeróbicas
PiruvatoNADH
NAD+
Lactato
CondicionesAnaeróbicas(Levadura)
Piruvato
Etanol + CO2
Fermentación del Fermentación CO2
Fosforilación Oxidativa
e-
Fermentación delácido láctico
Fermentación alcohólica
Destino anabólico: Precursor de la síntesis de alanina
CICLO DEL ÁCIDOCÍTRICO FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
DESTINO DEL PIRUVATO EN CONDICIONES AERÓBICAS:
RESPIRACIÓN AERÓBICA: INCLUYE GLUCÓLISIS, CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
Glucosa Glucógeno
Glucosa 6-fosfato
Fosfoenol-piruvato
Piruvato
Hexo-cinasa
GLUCONEO-GÉNESIS
GLUCÓ-LISIS
SÍNTESISDE ÁCIDOSGRASOS
ββββ-OXIDACIÓNVÍA DELASPENTOSASFOSFATO
OxalacetatoCICLODEKREBS
FOSFORILACIÓN
OXIDATIVA
FUNCIONES DE LOS LÍPIDOS
RESERVA
ESTRUCTURAL COFACTORES
PIGMENTOS
ESTRUCTURAL
SEÑALADORES
COFACTORES
LÍPIDO.- Es un grupo químicamente diverso cuya característica común es suinsolubilidad en agua.Ácidos grasos.- Son derivados hidrocarbonados con un nivel de oxidación muy bajo
donde sus cadenas pueden variar entre 4 a 36 átomos de carbono
FUENTES DE ÁCIDOS GRASOS
DIETA
Tejido adiposo
DEL ALMACEN
SÍNTESIS
PROCESAMIENTO DE LOS LÍPIDOS OBTENIDOS DE LA DIETA
2) INTESTINO:
Emulsificación de las grasaspor acción de las sales biliares
Degradación de los triglicéridos por acción de lipasas
1) CONSUMO DE LÍPIDOS
3) ABSORCIÓNpor la mucosa intestinal por acción de lipasasintestinal
4) EMPAQUETAMIENTO de los lípidos
5) DESTINO FINALENTREGA A ADIPOCITOS O MIOCITOS
LOS LÍPIDOS INGRESAN AL ORGANISMO COMO LÍPIDOS QUE TIENEN QUE SER PRIMERO “DESDOBLADOS” A LÍPIDOS MÁS SIMPLES QUE ENTONCES PUEDEN SER OXIDADOS
FOSFOLÍPIDOS
TRIACILGLICÉRIDOS (TAG):
90% lípidos de la dieta
lisofosfolípidos
PLA2: (FOSFOLIPASA A2)LIPASA
1,2 y 2-acilgliceroles
oxidación: energía
EMPAQUETAMIENTO DE LOS LÍPIDOS PARA SU LIBERACIÓN A MÚSCULO Y TEJIDO ADIPOSO
Estructura molecularde unde unQuilomicrón
Movilización de ÁCIDOS GRASOS almacenados en tejido adiposo: señal de “hambre”
TAG
Lipasa de triacilgliceroles dependiente de Hormona (AMPc)
Glicerol + ac. grasosGlicerol + ac. grasosTS (unidos a albúmina)
Activación degradación AC GRASOSEn otros tejidosHígado y músculo
MOVILIZACIÓN DE TRIACILGLICEROLES ALMACENADOS EN EL TEJIDO ADIPOSO
[GLUCOSA] BAJAAYUNO
SEÑAL: GLUCAGÓN
TRANSDUCCIÓN DE LA SEÑAL
RESPUESTAS:ACTIVIDAD DE LIPASA
HIDRÓLISIS DE TG
LIBERACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS AL TORRENTE SANGUÍNEO
Glicerol (hígado)
Glicerol cinasa
Glicerol-3P
Glicerol-3P DH
ATP
ADP
NAD+
Glicerol (adiposo)Glicerol
Glicerol-3P DH
DihidroxiacetonaP
TPi
Gliceraldehído-3P
NADH
“HAMBRE”GLUCÓLISIS
LA BETA OXIDACIÓN (ββββ-OXIDACIÓN) ES EL PRINCIPAL
PROCESO MEDIANTE EL CUAL LOS ÁCIDOS GRASOS,
EN LA FORMA DE MOLÉCULAS ACIL-COA,
SON OXIDADOS EN LA MITOCONDRIA
PARA GENERAR ENERGÍA (ATP)
Metabolismo completo de los ácidos grasos
Son tres fases oxidativas:
Fase I. En la ββββ-oxidación, se oxidan a acetil CoA
Fase II. La acetil CoA que se produjo, entra al Ciclo de Krebs, en Ciclo de Krebs, en donde se oxida y en donde se forman las coenzimas reducidas
Fase III. Las coenzimas reducidas NADH y FADH2 se van a cadena respiratoria en donde se oxidan.
FIN: CO2, H2O y ATP
COLESTEROL
Niveles elevados deCOLESTEROL
Enfermedadcardiovascular
PRECURSOR DE HORMONAS ESTEROIDEAS
Y SALES BILIARES
ESTRUCTURAL ENLAS MEMBRANAS
PUEDE MODULAR LA FLUIDEZ
COLESTEROL
Estructuralmente es un núcleo derivado del ciclopentanoperhidrofenantreno.
Está totalmente hidrogenado, sin dobles enlaces (se llama perhidro).
Su numeración es muy importante. De las diferentes posiciones de la estructura del colesterol, las más importantes son:
- Posición 3 -> Grupo OH.- Posición 3 -> Grupo OH.- Entre 5 y 6 -> Doble enlace.- Posición 17 -> Sale la cadena hidrocarbonada y varía
dependiendo del grupo que consideremos.
La célula lo fabrica a partir de acetil Co-A (2 C).
El colesterol es un esteroide principalmente animal, las plantas tienen otros esteroles muy variados.
CONSIDERACIONES IMPORTANTES SOBRE EL COLESTEROL
Procedencia: Dieta (aunque el colesterol plasmático varía poco con la dieta)
Síntesis Endógena:Todas las células sintetizan colesterolcolesterol
Degradación: En los mamíferos, no existe maquinaria de degradación
Eliminación: En forma de Sales Biliares o Colesterol libre. Eliminado de forma fecal
EL COLESTEROL SE SINTETIZA A PARTIR DE ACETIL-CoA
EN CONDICIONES DE ABUNDANCIA:
SE SINTETIZA UNA PARTE EN CITOSOL Y OTRAEN RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
EN HÍGADO
ACETIL-CoA
CICLO DE KREBS FORMACIÓNDE CUERPOSCETÓNICOS
DESTINOS DEL ACETIL-CoA
AYUNO(Glucagón)
CETÓNICOS FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
SÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOSSÍNTESIS DE COLESTEROL
EL ACETIL-CoA ES EL ORIGEN DE LOS ÁTOMOS DE CARBONO DEL COLESTEROL
VISIÓN GENERAL DE LA BIOSÍNTESIS DE COLESTEROL
EN CUATRO ETAPAS:1. CONDENSACIÓN de tres unidades de acetato para
formar un intermediario de seis átomos de carbonoel MEVALONATO
2. CONVERSIÓN del mevalonato en unidades deisoprenos activados, la formación de ISOPENTILPIROFOSFATO (5 átomos de carbono)ISOPENTILPIROFOSFATO (5 átomos de carbono)DIMETILALILPIROFOSFATO (5 átomos de carbono)
3. CONDENSACIÓN de seis moléculas deisopentilpirofosfato para formar una estructura linealque es el ESCUALENO (30 átomos de carbono)
4. CICLACIÓN del escualeno para formarlos cuatro anillos del núcleo esteroideoformando COLESTEROL
Etapa 1. Síntesis del mevalonato a partir de ACETIL-CoA
CONDENSACIÓN de dos moléculas de Acetil-CoApara formar ACETOACETIL-CoA, que a su vez secondensa con otra molécula de Acetil CoAformando un compuesto de seis átomos de carbonoββββ-Hidroxi-ββββ-metilglutaril-CoA (HMG-CoA) através de la acción de una Tiolasa y la HMG-CoAtravés de la acción de una Tiolasa y la HMG-CoAsintasa
REDUCCIÓN del HMG-CoA para formarMEVALONATO, donde el NADPH cede loselectrones, reacción catalizada porla HMG-CoA REDUCTASA, proteínaintegral del retículo endoplasmático
Etapa 2. Síntesis de ISOPENTILPIROFOSFATO y DIMETILALILPIROFOSFATO
El mevalonato se convierte en ISOPRENOS ACTIVADOS a través de tres reacciones consecutivas que requieren ATP, con una descarboxilación al final
ISOPENTILPIROFOSFATO
DIMETILALILPIROFOSFATO
6 C 5 C
5 C
Etapa 3. Condensación de seis unidades de isopreno activadopara formar escualeno
Dimetilalilpirofosfato IsopentenilpirofosfatoCONDENSACIÓNCabeza-cola
5 C 5 C
Isopentenilpirofosfato5 C
10 C
15 C
Etapa 3. Condensación de seis unidades de isopreno activadopara formar escualeno
15 C
ESCUALENO
30 C
SU FORMACIÓN ES ELRESULTADO DE
CONDENSACIONESSUCESIVAS
DE ISOPRENOS ACTIVADOS
Etapa 4. Conversión del escualeno en el núcleo esteroideo de cuatro anillos
Etapa 4. Conversión del escualeno en el núcleo esteroideo de cuatro anillos
Etapa 4. Conversión del escualeno en el núcleo esteroideo de cuatro anillos
27 C
LA SÍNTESIS DE COLESTEROL SE REGULA A TRAVÉSDE LA HMG-CoA REDUCTASA
REGULACIÓN DE LASÍNTESIS DECOLESTEROL
EL COLESTEROL ES UN PRECURSORDE OTRAS MOLÉCULAS ESTEROIDEASIMPORTANTES:
LAS SALES BILIARES,LAS HORMONAS ESTEROIDEAS YLA VITAMINA C
SALES BILIARES.- Son los principales constituyentes de la bilis, se encargan desolubilizar los lípidos de la dieta, SON DETERGENTES
GLICOLATO TAUROCOLATO
HORMONAS ESTEROIDEAS.- El colesterol es el precursor de las CINCOclases principales de hormonas esteroideas:
PROGESTÁGENOS
GLUCOCORTICOIDES
MINERALOCORTICOIDES
COLESTEROL(C27)
Progestágenos (C21)
Glucocorticoides (C21) Mineralocorticoides
(C21)
Andrógenos(C19)
Estrógenos(C18)
ANDRÓGENOS
ESTRÓGENOS
LA SÍNTESIS DE HORMONASESTEROIDEAS REQUIEREDE LA REMOCIÓNDE ALGUNOS OTODOS LOS ÁTOMOS DE CARBONO DE LACADENA LATERAL
REMOCIÓN DE LA CADENALARGA DEL COLESTEROLPARA FORMARLA HORMONAESTEROIDEA
LA ESTERIFICACIÓN DELCOLESTEROL ESIMPORTANTEPARA SUTRANSPORTEYALMACENAJE