apunte de bioquímica

Bioquímica – Clases de profesor Fernando Poblete - 2014

Apuntes de Gabriela Varas Ortiz

12 de Agosto de 2014

Introducción al Metabolismo: Bioenergética

Cuando revisamos las rutas metabólicas se nos pierde lo que es reactantes y productos

porque está todo mezclado. En un sistema biológico, cuando una reacción está en equilibrio,

ese sistema puede romper ese equilibrio, y veíamos que había tres circunstancias en las cuales

se podía romper el equilibrio: Temperatura, Presión y Concentración. Entonces, un sistema es

espontáneo en tales condiciones, si cambio las condiciones, va a cambiar la reacción o el

equilibrio.

Entonces, el equilibrio tiene que ver mucho con las reacciones que tenemos en un momento

dado. Si yo aumento la concentración en productos, se va a mover hacia reactantes; si

aumento la concentración de los reactantes, se desplazará hacia los productos.

Ejemplo: Glucosa – Piruvato – Lactato. Si estoy haciendo ejercicio, el músculo comienza a

producir lactato, se va y se acumula en el hígado, en el hígado mediante la enzima LDH se

transforma a piruvato, de piruvato a glucosa, y cierra el ciclo llamado Ciclo de Cori. En el

músculo, está tan determinada la reacción de glucosa a lactato, que es casi irreversible, y en el

hígado está tan determinado de lactato a piruvato, que también es casi irreversible. En ambos

casos es la misma enzima, sólo cambia la concentración.

*Recordar que Delta Gibss nos indicaba la espontaneidad de las reacciones.

Hay reacciones que son a tal punto de espontáneas, como el caso del clavo, que es tan costoso

volver hacia el otro lado, que a la larga no lo hacemos por la misma vía, si no que tomamos

rutas alternativas, de manera tal de poder generar la misma situación. Eso lo vamos a

encontrar en una serie de reacciones.

Lo que tenemos entonces es una serie de transformaciones energéticas donde encontramos

parámetros termodinámicos, que nos permiten predecir lo que está ocurriendo.

Vamos a recurrir a parámetros termodinámicos:

- Entalpía.

- Entropía.

- Delta H.

- Delta S.

- Delta G.

Cuando tenemos ciertas reacciones, las reacciones en las que estamos corresponden a un

determinado sistema, que tiene un entorno. En un momento dado, este sistema va a adquirir

energía del entorno, y en esas condiciones va a ser endotérmico. Ejemplo: cuando un hielo se

derrite. Cuando colocamos un cubo de hielo dentro de un vaso, lo que hacemos es trasladar

energía calórica del agua al hielo, y esa energía rompe los puentes de hidrógeno, el hielo

cambia de estado, entonces se absorbió calor, y por eso que el agua se vuelve más fría. En el

caso de un refrigerador, el motor que tiene es un compresor para el gas que tienen, si yo



comprimo un gas, logro mayor interacción entre las moléculas y pasa al líquido, entonces el

motor transforma este gas a líquido, y el líquido comienza a movilizarse por las tuberías del

refrigerador. Nosotros colocamos un alimento, que tiene calor, el calor traspasa las paredes, y

el líquido absorbe ese calor, retirando la energía calórica, y lo transforma nuevamente en gas.

Ese gas vuelve a pasar por el compresor, y se vuelve a transformar en líquido, de modo que va

retirando calor.

Entonces, volviendo a la entalpía, lo que tenemos es que se están produciendo cambios desde

el punto de vista energético. Entonces, si el cambio implicó adquirir energía, de tal manera que

los productos tienen más energía que los reactantes, hablamos de una reacción endotérmica,

si es calor, o endergónica, si es otro tipo de energía. También tenemos reacciones exotérmicas,

cuando lo que ha ocurrido es que se ha liberado calor al entorno.

Habitualmente asociamos procesos exotérmicos a reacciones espontáneas, pero eso no es así

siempre. Tenemos que considerar las leyes de la termodinámica.

1. Transferencia de energía, esta no se pierde, se está constantemente transformando.

2. Todo tiende al desorden, el desorden del universo siempre se incrementa. La entropía

va a ser siempre mayor que cero.

3. La entropía es igual a cero, sólo cuando tenga un cristal perfecto a 0º K. Estas son

condiciones teóricas, por tanto nos confirma la segunda ley. La temperatura absoluta

corresponde a 273,15º C. Cuando se hace una estimación con la ley de los gases, se

toman todos los gases y se comienzan a proyectar. Todos los gases, cuando el volumen

se aproxima a cero, a todos los gases le da 273,15º C, de ahí proviene el cero absoluto

en Kelvin.

Tenemos entonces dos situaciones en las cuales estoy tratando de llegar a la idea de porqué

energéticamente ocurren las reacciones. Nosotros tenemos muchas transformaciones

energéticas que hacen posibles las reacciones, y logran que funcionen las cosas, desde

ejemplos como un ventilador, hasta la fotosíntesis.

Por un lado tenemos la fotosíntesis que está absorbiendo energía, y por otro lado tenemos los

metabolitos y su oxidación, que lo que se hace con eso es generar un trabajo, que me permite

realizar las funciones.

2ª Ley de la Termodinámica

El desorden es espontáneo. Al ser espontáneo, la variación de entropía del universo siempre se

ve favorecida, va a ser siempre mayor que cero. No tenemos la opción de tener orden absoluto

en algún momento. El universo se está desordenando, si yo ordeno, alguien se desordena.

La entropía absoluta siempre va a ser mayor que cero. Lo que puede ser negativo es el Delta S,

que puede ser 0, positiva o negativa, y me indica la variación de S.

Delta S = S final – S inicial.



La situación de desorden es espontánea, en cambio la situación de orden necesita un gasto de

energía. Lo que pasa es que tenemos un estado inicial, e infinitos estados finales. Y la

posibilidad de que los estados finales sean más desordenados que el estado inicial es mucho

mayor, son infinitas, porque son infinitas posibilidades de estados finales.

Y el desorden, implica cambios de estado, porque implica interacción entre las moléculas. Un

sólido es más ordenado que un líquido, entonces cuando mezclamos un solvente con un

soluto, tenemos mayor posibilidad de desorden en la disolución porque tenemos dos

moléculas mezcladas.

Eso va a provocar cambios de presiones, por eso que las disoluciones se miden con un

manómetro. *En los procesos catabólicos, se produce energía, y en los anabólicos, se gasta

energía.

Las reacciones químicas son un reordenamiento molecular, a mayor desorden, mayor

posibilidad de que se produzca una reacción, porque hay más interacción molecular. Entonces

una reacción química, requiere colisiones en las moléculas apropiadas a las velocidades

apropiadas en las condiciones de temperatura y presión apropiadas.

Una reacción con delta S positivo tiene mayor posibilidad de ocurrir que una reacción con

delta S negativa.

Entonces, la entalpía me dice si el proceso es endotérmico o exotérmico. Y la entropía me dice

si se está ordenando o desordenando. Ninguno de los dos parámetros nos dice por si solos si

es espontáneo o no, pero al mezclarlos sí.

Energía libre de Gibbs: cantidad de energía libre disponible para ser gastada. Ejemplo: voy de

compras, veo una cartera de $50.000, y justo tengo $50.000, pero llego a la casa y hay una

cuenta de luz de $20.000, lo que pasa es que se reduce la cantidad de energía libre, porque el

umbral disponible era de $50.000 y ahora de $30.000.

Tenemos dos sistemas que por separado no están obteniendo un producto. Pero si viene

alguien y le regala $20.000 se logra el producto, entonces dos sistemas están obteniendo el

producto, uno está aportando y el otro está gastando.

Entonces, la cantidad total de energía puede ser mucho más alta que la energía libre. La

energía de Gibbs es la cantidad de energía disponible, no la total.

Ejemplo: cuando salimos a trotar, la cantidad de energía absoluta es mucha, pero es más

importante que siga latiendo el corazón y siga funcionando el cerebro, a seguir trotando, por lo

tanto, se produce fatiga porque se acaba la energía disponible, pero no la energía absoluta.

Entonces, la temperatura en la fórmula me está marcando las condiciones del entorno.

Delta G: Delta H – Tº x Delta S.



Entonces, entalpía y entropía por si solas no son capaces de establecer si esto ocurre

espontáneamente o no. Sólo cuando las coloco en conjunto, y además considero las

condiciones del entorno, puedo predecir espontaneidad. Recordar que Delta G positivo es no

espontaneidad y Delta G negativo es espontánea.

Entonces, Delta G está prediciendo hacia donde se está desplazando la reacción, si hacia los

productos o hacia los reactantes. Es tremendamente importante, porque nos permite predecir

lo que está ocurriendo.

En base a la primera fórmula, podemos jugar con ella tratando de predecir qué tiene mayor

probabilidad de ocurrir. La que tiene mayor probabilidad de ocurrir es la exotérmica y que se

desordena. Cada vez que disolvemos algo, estamos ocupando esto, porque estamos

aumentando la entropía. La disolución de las sales puede ser endotérmica o exotérmica,

dependiendo de la sal; ambos casos tienen delta g negativo, incrementan el desorden, es por

tanto el cambio de temperatura el que va a determinar la espontaneidad o no.

En la diapositiva, donde tenemos 4 posibilidades, la primera y la cuarta son espontáneas, pero

la tercera va a tener que ocurrir a temperaturas bajas, y la segunda a temperaturas altas.

De ese modo, lo que nos encontramos desde el punto de vista metabólico, es que estamos

haciendo una serie de transformaciones que nos permiten liberar la energía que hay dentro de

las moléculas. Cada vez que hacemos una reacción, tenemos una serie de enlaces

determinados. Pero lo que importa no es la cantidad de energía que tiene la molécula, si no la

capacidad que tiene de entregar energía. Entonces lo que buscamos es tener enlaces ricos

energéticamente, buscando moléculas que liberen cantidad de energía importante, en

cantidades necesarias para que yo la pueda obtener y ocupar en los procesos. Y en los

sistemas biológicos, la energía se utiliza en forma moderada, por tanto recordar que es la

energía necesaria, y no mucha cantidad de energía. No necesitamos que sea muy exergónica,

si no que sea lo necesario. Estamos utilizando energía en forma moderada. Y es por eso que los

procesos biológicos tienen muchas etapas, para ir capturando la energía y utilizarla en las

cantidades necesarias.

Ejemplo: quemo la glucosa, me la trago y me quemo la garganta. Es más exotérmico quemar el

azúcar, pero no es eficiente, es más eficiente que me trague una cucharada de azúcar, a pesar

de que eso tiene menos energía, pero tiene la energía adecuada. *Acá comparamos oxidación

química con biológica, quemar el azúcar es una oxidación química que me genera mucha

energía, pero oxidarla dentro de las células, me genera menos energía, pero graduada, a través

de muchos pasos.

Entonces, al final, lo que hay que considerar en las reacciones es el balance total, la ganancia

neta. Si la oxidación completa de la glucosa me diera balance cero o negativo, no sería una

ruta importante o no existiría. En sistemas biológicos, estamos partiendo de moléculas con

mucha energía, a moléculas con menos energía, las usamos combustible. Entonces, el balance

total tiene que ser energía liberada, porque si no, no se justifica. Los procesos anabólicos son

esencialmente endergónicos, y los catabólicos son esencialmente exergónicos.



Aquí es cuando aparecen los sistemas acoplados, donde un sistema endergónico y otro

exergónico, actúan de forma conjunta para obtener la energía necesaria. Hay una serie de

procesos que existen sólo porque la sumatoria de reacciones, hacen posible que otras

reacciones puedan ocurrir.

Entonces, nosotros estamos constantemente jugando con esto. Reacciones exergónicas están

generando ATP, mientras las endergónicas están consumiendo ATP. Y hacemos esto

constantemente para funcionar.

Ejemplo: la primera reacción de la glucólisis, que requiere que la glucosa se fosforile. La

fosforilación de la glucosa es importante porque así permanece en el citoplasma y no sale. Se

le adiciona fosfato, quedando como Glucosa-6-fosfato. Sin embargo, la fosforilación de la

glucosa tiene un Delta G + 14, en otras palabras, no es espontánea, requiere energía. En otra

parte tenemos la hidrólisis del ATP, que me genera ADP + Pi y que tiene un Delta G de -31.

Pero si junto las dos reacciones, la sumatoria me da un Delta G de -17, por tanto hace posible

que esto pueda ocurrir porque es espontánea.

Esto se hace mediante una enzima llamada hexoquinasa, que fosforila hexosas, y a la vez tiene

un mecanismo para hidrolizar ATP, en otras palabras, las dos reacciones están ocurriendo al

mismo tiempo, permitiendo que el proceso total sea espontáneo.

Ejemplo 2: hidrólisis de fosfoenolpiruvato. Es lo mismo, el proceso total presenta un Delta

Gibbs favorecido.

Entonces, los cambios energéticos en sistemas vivientes tienden a ir de un Estado de alta

energía a un estado de baja energía, que es más estable, y todos los sistemas buscan la

estabilidad, que es el gasto de menos energía.

Por lo tanto, nuestro organismo plantea ciertas estrategias metabólicas que son importantes a

considerar:

- Tener el ATP como la molécula que ocupamos para energía. Hay otras moléculas que

son mucho más ricas en energía almacenada, pero no son capaces de liberarla por lo

tanto no sirve. Por ejemplo, una proteína, por la gran cantidad de enlaces que tiene,

tiene mucha energía almacenada, pero no la libera. Por lo tanto el ATP es la moneda

de cambio, lo que ocupamos generalmente en los procesos biológicos.

- El ATP se genera en la oxidación de moléculas combustibles. La degradación de estos

compuestos nos permite generar ATP (glucosa, aminoácidos, ácidos grasos). Son

procesos catabólicos, que por tanto son oxidativos, y lo que estoy haciendo entonces

es aportar electrones.

- Todas las biomoléculas que nos interesan tienen la misma composición (CHON).

Cuando quiero sintetizar biomoléculas, parto de los mismos puntos, y si las quiero

degradar, llego a los mismos puntos. Por eso que teníamos reacciones convergentes y

divergentes.



- Nos encontramos rutas catabólicas y anabólicas, que son muy parecidas, con muchas

etapas en común, pero no iguales. Son esas etapas distintas las que nos permiten

activar una ruta en un momento, o la otra ruta, en otro momento dado.

Metabolismo basal

Cantidad mínima de energía que se requiere para mantenernos vivo. Una persona que está en

un coma está teniendo el gasto mínimo para mantenerse vivo. Es distinto a cuando estamos en

reposo, porque estamos con una tasa de metabolismo más alta, porque tenemos actividad

física baja, pero demandas energéticas más altas de una situación basal.

Entonces, llegamos a la tasa metabólica, que es la demanda de energía diaria. Situaciones de

estrés provocan cambios desde el punto de vista de la demanda energética, al hacer ejercicio

también cambia la demanda energética.

La tasa metabólica cambia si estamos en diferentes condiciones, así cambia con la edad.

Además, la tasa metabólica tiene que ver con la superficie de contacto. Cuando hace frío, nos

reducimos, y lo que hacemos es disminuir la superficie de contacto con el entorno, pero

manteniendo el volumen, de tal forma que es un proceso energético más eficiente.

Así, si comparamos un ratón con un elefante, el elefante es más grande, pero tiene una

superficie de contacto más apropiada para su volumen, y por eso el elefante tiene una tasa

metabólica más baja. El ratón es pequeño, pero tiene mucha superficie de contacto, por tanto

pierde mucha energía. Es lo mismo que sucede con un recién nacido, en que tiene muy

pequeño volumen, pero mucha superficie de contacto para su tamaño, por lo tanto tiene

mayor cantidad de pérdida de energía calórica, y por eso aparece el tejido adiposo pardo,

distribuido en regiones importantes. Este tejido tiene alta cantidad de mitocondrias, y ellas en

vez de generar ATP generan energía en forma de calor, permitiendo que se mantenga la

temperatura en el recién nacido.

El volumen crea en tres dimensiones, la superficie solamente en dos, lo que hace que podamos

aumentar superficie, manteniendo el volumen.

Es lo que ocurre con animales como los picaflores, en que por la actividad que tienen, pesando

4 gr. Su tasa metabólica es demasiado alta. Estos están en los limites metabólicos, que les

obliga a consumir alimentos todo el día para mantenerse en funcionamiento. Si estos animales

mantuvieran la superficie de contacto, pero bajaran la masa, requerirían un día de 30 horas

para alcanzar a absorber la energía que necesitan, por lo tanto están muy al límite.

Fuentes de energía para el organismo

Si planteamos que necesitamos energía y diversos componentes, necesitamos saber entonces

como obtenemos energía, y vamos a ver porqué el ATP es importante y no otro tipo de

moléculas.




Lo que habíamos planteado es que los metabolitos se degradan hasta los mismos átomos,

entonces los procesos químicos son los intermediarios entre estos metabolitos y la obtención

de energía.

¿Qué tengo que buscar yo en una molécula? Que entregue fácilmente energía, su aporte

calórico. Si analizamos los enlaces de cada molécula, como una proteína, tiene una cantidad

tremenda de enlaces y por lo tanto almacenada una cantidad enorme de energía, pero yo no la

puedo utilizar directamente. Por lo tanto buscamos una molécula que almacene energía, pero

que además sea capaz de liberar esa energía y yo pueda ocuparla para un proceso de

importancia biológica. Por lo tanto me interesa cuánto libera, no cuánto almacena.

El ATP no es una molécula que tenga mucha energía por sí sola, si no que es una molécula que

es termodinámicamente inestable, es decir, que se puede romper y puede dar grupos, y

cuando da grupos, como el grupo fosforilo, libera una cantidad importante de energía. Es por

eso que nos vamos a encontrar con distintas moléculas altas en energía.

Se entiende como compuesto rico en energía a aquel intermediario metabólico cuyo potencial

de transferencia de grupo es igual o inferior a -7 kcal/mol. Una molécula con Delta G -20 es

más exergónica que una molécula -10.

Así, hay varios grupos que se hacen destacables en esta función:

- Grupo fosfato.

- Tioester

- Grupo Metilo

La liberación de ese grupo es lo que hace que se libere una cantidad de energía importante.

Cuando hablábamos de reacciones acopladas, hablábamos de una que libera energía, y otra

que la absorbe, entonces cuando sucede esto, se produce lo que necesitamos.

Nos vamos a concentrar en moléculas que tienen grupos fosfatos:

1º Fosfoanhídridos: ATP, GTP, UTP, CTP e ITP. Son capaces de donar grupos y liberar energía.

La molécula de preferencia y que ocupamos en casi todas las reacciones es el ATP. Eso es

porque para realizar esta función requiere de enzimas, y la gran mayoría de las enzimas tienen

un grupo catalítico capaz de generar la hidrólisis del ATP. Además, hay que movilizar las

moléculas, para poder movilizarlas necesitamos una serie de transportadores; a nivel celular

tenemos mecanismos que permiten que podamos trasladar estas estructuras al punto

adecuado; así, tenemos muchas ventajas evolutivas que hacen que el ATP sea la molécula de

preferencia en los procesos.

2º Acil-fosfatos: es una de las que se ocupa en la glicólisis.

3º Enol-fosfatos: molécula importante, de éstas tenemos el fosfoenolpiruvato, que está en las

últimas etapas de la glucólisis.



4º Fosfoguanidinas: dentro de ellas encontramos la fosfocreatina, la hidrólisis de este grupo

fosfato es importante en el tejido muscular, en condiciones anaeróbicas es la fosfocreatina la

que genera cantidades importantes de energía.

Al ver las estructuras, nos damos cuenta que las 3 moléculas que están arriba son muy

exergónicas, liberan mucha energía, sin embargo no las ocupamos en el proceso biológico, si

no que lo que ocupamos es el ATP, por lo tanto el rol importante de estas moléculas en la

generación de energía, es la generación de ATP.

La hidrólisis del ATP es exergónica, y me libera la energía suficiente, sin embargo, cuando la

quiero ocupar no es gratis, requiere energía, y de ahí toda la maraña de procesos oxidativos

tendientes a generar ATP. Dentro de los procesos importantes tenemos involucradas a estas

moléculas, donde el rompimiento de éstas tres va a generar ATP.

Adenosin Trifosfato - ATP:

Es un nucleótido que tiene adenina, ribosa y un trifosfato, donde los enlaces se pueden

hidrolizar. La hidrólisis de esos enlaces, de cada grupo fosfato que se libera, genera una

cantidad importante de energía.

Si rompo el primer enlace, se liberan 31 kj por mol, si rompo el segundo se van a liberar 46 kj.

Si hidrolizo el primer enlace voy a formar ADP, pero si hidrolizo el segundo enlace voy a

obtener AMP. Por lo tanto, lo que hacemos generalmente en las células es hidrolizar el primer

enlace y terminar con ADP, de manera tal de volver a utilizar el ADP, que es como pila que no

está cargada, lo cargo, obtengo el ATP, el ATP se hidroliza para generar energía nuevamente y

así constantemente en un ciclo.

Si yo llego a un punto de necesidades energéticas muy altas, obviamente voy a seguir

degradando hasta obtener AMP. Obtener AMP o niveles altos de AMP es indicador de una baja

cantidad de energía y un alto consumo, y por eso es un activador de rutas metabólicas, que es

alostérico, que va a hacer que las enzimas estén más activas, y por lo tanto se genere más

energía. Si tengo AMP además significa que tengo que gastar más energía para obtener más

energía.

Entonces, con el ATP estamos frente a una molécula que en sí no tiene tanta energía, pero

cuando la hidrolizo, libera mucha energía.

Ejercicio: En el primer caso, cuando hidrolizo el ATP, obtengo ADP y Fosfato inorgánico, donde

las moléculas que aparecen como productos mantienen cierta cantidad de energía retenida.

Cuando se hidroliza la Glucosa-6-fosfato terminamos con glucosa y fosfato inorgánico, y acá el

remanente de la glucosa es de 85 y del fosfato de 10, el delta de la energía que se libera es de -

5. En el caso del ATP, el ADP tiene un remanente de 25 y el fosfato de 10, pero el delta de la

energía liberada es de -15. Entonces, la hidrólisis del ATP, cuando genera su producto

inmediato, libera más energía. Para obtener eso mismo de la glucosa tendría que hacer el

proceso oxidativo completo, y me voy a tardar mucho mas en hacer ese proceso oxidativo. Por

lo tanto lo importante del ATP es que es capaz de entregar gran energía en forma inmediata.



Cuando hablamos del ATP, es una molécula que se considera que es termodinámicamente

inestable, pero a su vez, cinéticamente muy estable. Eso significa que es potencialmente

hidrolizable y que al mismo tiempo tiene alto potencial de liberar grupos. El ATP tiene una alta

potencialidad de liberar el grupo fosforilo, por eso es considerada termodinámicamente

inestable. El que sea cinéticamente muy estable significa que en un transcurso de tiempo no se

va a hidrolizar así como así, en otras palabras, no se hidroliza en cualquier parte, y eso es

debido a que su hidrólisis requiere una cantidad de energía de activación muy alta (energía de

activación = cantidad de energía para pasar de reactantes a productos). Entonces el ATP no

está hidrolizando en cualquier momento. Podemos comprar ATP para un laboratorio, por

ejemplo, llega en un frasquito, y ese ATP puede permanecer meses en un medio acuoso, a pH

7 sin que le pase nada. Pero si lo colocamos en un medio biológico, tampoco le va a pasar nada

así como así. Yo estoy fabricando ATP a nivel de matriz mitocondrial, se transporta, puede ser

transferido de un tipo celular a otro, y no se está hidrolizando en todo ese tránsito. Se va a

hidrolizar solamente cuando encuentre la enzima adecuada. Por eso cuando encontramos una

enzima como la hexoquinasa, que fosforila glucosa, y que además tiene un sitio catalítico para

hidrolizar ATP, entonces el que sea cinéticamente estable implica que no se va a romper a no

ser que yo tenga la enzima, porque la enzima lo que hace es bajar la energía de activación.

Entonces es útil, porque hace posible que el ATP no se hidrolice en cualquier lado, y se

hidrolice solo donde tenga que ocurrir ese proceso, que es en donde va a estar la enzima.

Por lo tanto son dos razones por las cuales el ATP es la molécula importante:

termodinámicamente inestable y cinéticamente estable.

Entonces, nos encontramos con el ATP en diferentes funciones:

- Contractibilidad del miocardio

- Transmisión nerviosa

- Secreción Hormonal

- Circulación

- Reacciones Acopladas

- Contracción Muscular

- Reparación de Tejidos

- Respiración

El ATP entonces es la molécula elegida para una gran cantidad de procesos, y por eso que

también los procesos son tendientes hacia la formación de ATP.

¿Cuánto ATP necesitamos en un día?

*Las bebidas energéticas no son energéticas, son estimulantes, porque no tomo energía, lo

que se hace es que mediante sus componentes favorezco el proceso. Entonces, yo comienzo a

gastar más energía, pero en algún momento se acaba, por eso que se anda en algún momento

muy bien, pero después eso se acaba. Por ahí aparece una bebida hace años atrás que decía

que tenía ATP, 2 gr. de ATP.

La tabla que vemos nos indica la cantidad de gramos por ATP que se ocupan por gramo de

tejido al día. Hagamos el cálculo.



- El corazón pesa 300 gramos, lo multiplicamos por 16 = 4,800 gr. al día.

- Cerebro: 1300 gr. x 6= 7800 gr.

- Riñón (150 gr. c/u, 300 entre los dos) x 24 = 7200 gr.

¿Por qué los riñones gastan tanto? Porque ocupan una gran cantidad de bombas e

iones.

- Hígado 1700x6= 10.200 gr.

- Músculo esquelético (una persona de 70 kilos tiene 30.000 gr de musculo, descartando

el agua) x 0.3= 9.000 (en condiciones de reposo) y x 23.6 = 708.000 gr (si está

corriendo todo el día, en una situación hipotética).

Y recordar que ahí están solo algunas funciones, no todas. Por tanto un individuo en

condiciones de reposo gasta 40 Kg. al día. Esos hay que transformarlos a moles, y luego

calcular la cantidad de kilocalorías que aporta cada mol, corresponden a cerca de 1800 Kcal,

que es lo que se consume diariamente.

Con respecto a las calorías, hay que tener cuidado, porque en algunas partes aparece Cal. Y en

otras cal. La Cal (con mayúscula) es una invención de los gringos, que se refiere a kilocalorías,

por lo tanto 1000 Cal (son 1.000x1.000 calorías). Por eso todos los alimentos no pueden

ocupar esta denominación, y tienen que ocupar la representación de Kcal. Y lo que

necesitamos es entre 1700 y 2000 Kcal. al día para mantener la tasa metabólica normal.

Este ejercicio nos hace ver que necesitamos una cantidad importantísima de ATP al día para

mantener nuestro funcionamiento. Esa cantidad que necesitamos, hace necesaria la existencia

de procesos eficientes. Por eso cuando vemos que se producen alteraciones en las rutas

metabólicas hay que ver los cambios que van a generar a su vez esas alteraciones.

Entonces, si necesito tanto ATP ¿de dónde lo saco?

La fuente de ATP depende de si estoy en condiciones aeróbicas o anaeróbicas, y va a ser

distinta si estoy al comienzo del ejercicio o al final.

En condiciones anaeróbicas Sistema Fosfágeno: la hidrólisis de la fosfocreatina genera ATP

rápidamente.

También mediante la fermentación láctica, degradación de glucógeno para llegar a piruvato y

finalmente a lactato.

En condiciones aeróbicas Glucólisis aeróbica: es más rentable, porque produce más ATP,

pero es más largo, y tarda más en presentarse cuando estamos haciendo ejercicio.

*Gráfico: comenzamos a hacer ejercicio, en primera instancia se gasta ATP y se ocupa para la

contracción muscular el ATP que está circulando, que se había acumulado (remitidos solo a

músculo, olvidándonos de los otros procesos). Pero el ATP se agota, entonces cuando el ATP

libre se agota necesito que empiece a generarse ATP por otra vía, y ahí viene la ruptura o

hidrólisis de la fosfocreatina, la cual al cabo de ciertos segundos de iniciado el ejercicio provee

ATP, pero después también comienza a agotarse, y ahí, al cabo de algunos segundos es cuando

comienza a aparecer en forma importante el metabolismo anaeróbico, principalmente



fermentación láctica, el cual va a generar cantidades importantes de ATP para ocupar, pero

también ATP para regenerar fosfocreatina, porque la fosfocreatina es almacenamiento de

energía, y ese almacenamiento lo tengo que tener listo para la próxima vez. Pasan algunos

minutos, y comienza a generar ATP la respiración celular. Por lo tanto son distintos tiempos, se

complementan distintas estrategias para obtener la cantidad de energía que necesito en los

distintos tiempos.

Los procesos metabólicos aeróbicos y anaeróbicos requieren por lo tanto un procesamiento a

través de una enzima, las enzimas son proteínas, y como toda proteína tiene que ser transcrita

y trasladada adonde corresponde, y en 2 segundos no alcanzo a tener las enzimas para realizar

glicolisis, solo a los 40 segundos las tengo disponibles. El tipo que corre 100 mt. planos en las

olimpiadas en 8 segundos, no alcanza a hacer glicolisis, por lo tanto son ejercicios anaeróbicos.

Pero cuando hablamos de una maratón, tenemos ejercicio aeróbico, el cual es menos tóxico,

porque yo no podría tener sostenido en el tiempo la fermentación láctica. Si se mantiene en el

tiempo, me va a dañar los tejidos y me va a provocar fatiga. La acumulación de lactato produce

fatiga y me indica que tengo que dejar de correr, porque no tengo la capacidad energética

para seguir haciéndolo.

Otras formas de producir ATP rápidamente:

Se ocupan en necesidades extremas.

Adenilato Ciclasa

A partir de ADP puedo generar ATP, con una enzima que es la Adenilato Ciclasa, que es una

situación poco usual, pero que permite hacerlo, y también a partir de fosfatos inorgánicos.

Pero son condiciones poco usuales o menos comunes.

En todo proceso de obtención de energía en el cual nos encontramos, hablamos de procesos

de tipo oxidativo. Nosotros hacemos fenómenos de oxido reducción, en cada oxidación

estamos perdiendo electrones, trasladándolos a otro punto, de manera tal que esos electrones

son los que van a transitar en la cadena transportadora de electrones, de mayores niveles de

energía a menores niveles de energía, y en ese proceso de tránsito se libera energía, se

mueven los protones y obtengo ATP. Entonces, es un proceso graduado, por niveles, no

necesito toda la energía derrepente, si no graduada, es lo que se busca con el metabolismo.

Mediante la degradación, se entregan electrones. Pero los electrones no transitan libremente.

En los sistemas biológicos vamos a necesitar una serie de transportadores de electrones:

- Nicotinamida Adenina Dinucleótido, también conocido como NAD. Es un nucleótido,

de manera tal que tiene un grupo que es capaz de capturar electrones, esta molécula

se reduce, y pasamos de NAD oxidado (NAD+) a NADH (NAD reducido). Donde

obtenemos NAD reducido: glucólisis, ciclo de Krebs, metabolismo de aminoácidos. Los

electrones que se encuentran en las diferentes rutas, todos van a ser aportados de

manera tal de obtener NAD reducido. Es la principal molécula que transporta

electrones provenientes de procesos catabólicos, procesos oxidativos.



- Pero cuando tengo procesos anabólicos, yo tengo que aportar electrones, y el principal

dador de electrones en ese proceso es el NADP. Es una molécula similar, pero que en

vez de un grupo hidroxilo, tiene un grupo fosfato, y es una molécula que obtenemos

en otras rutas metabólicas, y esa obtención, es la que permite donar electrones en

otros procesos.

- Flavina adenina dinucleótido - FAD: también tiene una estructura que acepta

electrones, y que puede movilizarlos. Tanto el NAD reducido como el FAD reducido

llegan a la cadena transportadora de electrones.

Por lo tanto, el conjunto de procesos buscan obtener un trabajo. Dijimos que el trabajo no es

un trabajo físico, sino que aquí es obtener un producto final, que puede ser cambio de la

polaridad de una membrana, bombeo de sodio, contracción muscular, transmisión de impulso

nervioso, etc. Hay un conjunto de procesos que están vinculados, y es lo que se quiere

presentar con la imagen, en que hay una serie de vasos comunicantes, en que trasladamos un

componente con diferente magnitud para obtener esta cantidad de trabajo.

Entonces, nos vamos a encontrar con distintas rutas metabólicas, algunas que son lineales,

algunas que son cíclicas, que se relacionan entre ellas.

Vamos a analizar rutas catabólicas, o rutas de tipo anabólicas, por separado. Pero finalmente,

tenemos que poder llegar a estudiarlas en conjunto, de manera tal de relacionar lo que está

ocurriendo con todas ellas, y darnos cuenta que los procesos metabólicos no ocurren

desmembrados, y que solo por organización, se estudian por separado, pero en nuestro

organismo no ocurren así.

Por un lado está la obtención de energía, y por otro lado, está la generación de distintos tipos

de moléculas, que son para la generación de distintos compuestos. Es como las rutas del

metro, múltiples rutas, múltiples combinaciones, si se bloquea una ruta, queda la escoba, y

comenzamos a tener una serie de problemas que van a ser importantes de solucionar (Imagen:

metro de Tokio).

*EL NADP se obtiene en procesos oxidativos, pero se ocupa en procesos anabólicos.

Enzimas

En todos los procesos metabólicos vamos a necesitar la presencia de enzimas.

Importancia:

- Son catalizadores biológicos. Un catalizador por definición provoca una baja en la

energía de activación.

- La mayoría de las reacciones catalizadas por enzimas dentro de los seres vivos jamás

alcanzarían tasas significativas bajo las condiciones fisiológicas normales en ausencia

de enzimas.

Si yo tengo 2 toneladas de albúmina (clara de huevo) y las quiero degradar, no tengo que

agregarle dos toneladas de pepsina, que es una enzima proteolítica, si no que basta con 30 g.



Entonces no es que tenga que agregar por cada mol de sustrato, un mol de enzima.

Principalmente porque tienen una alta tasa de recambio, la enzima captura el producto, lo

cataliza y queda inmediatamente libre para seguir generando reacciones.

Figura 2: si la reacción está sin catalizador, al cabo de un año yo he catalizado muy poco

sustrato, mientras que con la enzima, se procesa todo el sustrato en segundos. Entonces, toda

reacción eventualmente ocurre, el problema es cuándo. De modo tal que si miramos

diferentes reacciones, tendremos distintas velocidades.

Tabla con Incrementos en la Velocidad de Catálisis producidos por Enzimas:

- Anhidrasa carbónica, es una de las formas más importantes de liberar CO2 del tejido

periférico. Esa reacción si no está la enzima, yo tardaría 5 años en eliminarla, por cada

molécula de CO2.

- OMP descarboxilasa: Orotidina monofosfato, participa en la reacción tendiente a la

síntesis de uracilo, citosina y timina, es decir, síntesis de nucleótidos. Si no está la

enzima, la reacción tarda 78 millones de años.

Entonces, toda reacción ocurre, el problema es cuándo. Lo que viene a hacer la enzima genera

una tasa de incremento en la velocidad de reacción. ¿Cuánto tiene que acelerarse una

reacción? Depende de los requerimientos, por tanto, yo busco acelerar una reacción lo

suficiente para que funcionen los procesos metabólicos, al punto de que esa reacción que

ocurría en 78 millones de años, ocurra lo suficientemente rápida como para que tenga

trascendencia en un proceso biológico o fisiológico. La anhidrasa carbónica, pasa una reacción

de una molécula cada cinco años, a millones de moléculas en pocos segundos.

¿Cómo anda con el equilibro químico las enzimas? El equilibrio químico se alcanza cuando se

igualan las velocidades. La enzima no cambia la constante de equilibrio, a pesar de que si

cambia la velocidad de reacción, esto es porque cambia ambas velocidades en la misma

proporción (reactantes a productos y productos a reactantes), entonces la energía baja tanto

de ida como de vuelta (imagen con grafico).

Entonces, la cantidad de reactantes y productos es la misma con enzima o sin enzima. Lo que

está haciendo el catalizador es que la hace más fácil de ida o de vuelta, baja la energía de

activación hacia ambos lados, por tanto no modifica el equilibrio, lo único que hace es

incrementar en una tasa importante la velocidad de reacción. Yo no quiero cambiar el

producto, ni siquiera la cantidad, solo necesito que ocurra más rápido, a velocidades que sean

de importancia biológica.

Entonces, yo podría tomar la reacción final 10 elevado a 7 (10 millones de veces) pero no es

suficiente para que tenga importancia biológica. O puedo tomar la primera y elevarla a 10

elevado a 17, pero es demasiado, no es la velocidad necesaria por lo tanto no tiene

importancia biológica. Por tanto cada enzima tiene su propia tasa de incremento, de acuerdo a

la necesidad de la reacción.



Entonces, vamos a encontrar enzimas involucradas en todos los procesos metabólicos, ya que

ellas permitan que esos procesos ocurran en condiciones de importancia biológica. Ejm:

glucolisis, 10 reacciones, 10 enzimas distintas.


*Hablábamos la clase de pasada de la energía de activación.

Características de un catalizador:

- Yo no tengo que agregar la misma cantidad de enzima para todas las reacciones. No es

una relación X molar, con muy poca cantidad de enzima se puede activar mucho

sustrato.

- Durante la reacción la enzima no está variando, transforma el producto en sustrato y

queda nuevamente disponible. Tiene una tasa de recambio, captura sustrato, genera

producto y queda disponible. Entre más alta sea la tasa de recambio, mayor es la

cantidad de producto que puede generar por unidad de tiempo.

- No varían el equilibrio químico. Los reactantes y los productos son exactamente los

mismos en cantidad, concentración, energía. La diferencia es solamente el tiempo,

porque se está aumentando la velocidad de ida y también la de vuelta, así como la

cantidad de energía de ida es más baja, la de vuelta también. Por eso no se ve

afectado el equilibrio. No vemos modificadas tampoco las velocidades porque se hace

más fácil tanto de ida como de vuelta. Entonces, los catalizadores en general no

modifican la constante de equilibrio.

- La velocidad de una reacción va a depender de diferentes factores. Uno importante es

la cantidad de enzima, si incremento la cantidad de enzima, incremento la cantidad de

la reacción, porque tengo más catalizadores con mayor posibilidad de recambio,

entonces se procesa más sustrato por unidad de tiempo. La limitante ahí es la cantidad

de sustrato. Al revés, puedo mantener la cantidad de enzima constante, e incrementar

la velocidad de la reacción incorporando mayor cantidad de sustrato, se incrementa el

producto por unidad de tiempo. La limitante es que si incremento demasiado la

cantidad de sustrato, puedo hacer que la enzima se bloquee por saturación.

- Se baja la energía de activación que se requiere para pasar de un punto hacia otro.

- Se incrementa la velocidad en varios órdenes, por tanto, se incrementa notoriamente

la velocidad de la reacción.

Características proteicas:

Al ser proteínas, eso le da ciertas características:

- Tamaños moleculares muy grandes. 12.000 de PM hacia arriba.

- Tienen estructura terciaria o cuaternaria. En la estructura terciaria adquiere volumen y

acomoda los aminoácidos en distintas posiciones. Lo que estamos haciendo con eso,

cuando tenemos una estructura tridimensional es compactar la alfa hélice, por

ejemplo. Hablamos de proteínas funcionales que tienen estructura globular, el

principal beneficio de la estructura tridimensional es la interacción entre los

aminoácidos, posibilitando que aminoácidos que se encontraban muy lejos estén



interaccionando, por ejemplo, con puentes de hidrógeno, aún cuando en la estructura

estaban lejanos. También aparecen los puentes disulfuro, es decir, interacciones de

tipo covalentes. Yo puedo tener varios aminoácidos en una zona que provienen de

distintas partes de la estructura, y que ahora quedaron todos funcionando en el mismo

lugar. Y eso va a permitir sitios activos, que son los sitios catalíticos. Yo en una enzima

necesito 4 aminoácidos, entonces ¿para qué quiero el resto? ¿qué rol cumplen?

Estructurales, le permiten adquirir una conformación tridimensional, para que estos

aminoácidos se ubiquen en un punto x. El resto de los aminoácidos van a poder

interactuar con el entorno, hacer que sea hidrofílicas o hidrofóbicas, que interactúen

con membranas, etc. También interactúan con moderadores de la capacidad

enzimática, haciendo que la proteína se active o se inactive. Muchas enzimas

funcionan bien en estructura terciara, sin embargo, algunas requieren de estructura

cuaternaria, dando origen a varias subunidades. Su ventaja es que al tener una

estructura cuaternaria, se produce una interacción entre varias subunidades, se

produce compactación, otra interacción con el entorno, etc. Por ejemplo, la asociación

de dos subunidades permite la generación de sitios activos que antes no existían. Hay

estructuras cuaternarias con 6 subunidades, y c/u con su sitio catalítico, por tanto,

puede procesar mayor sustrato por unidad de tiempo.

- Como son proteínas, de denaturan. Denaturación: pérdida de la estructura secundaria,

terciaria y cuaternaria (no primaria, eso es hidrolización). Como ya no hay sitio

catalítico, se desarmó, los aminoácidos no quedan disponibles en la posición

adecuada.

Otras características:

- Elevada especificidad: tiene que ver con la selección del sustrato utilizado.

- Elevado grado de efectividad: tiene que ver con la cantidad de sustrato procesado por

unidad de tiempo.

- Capacidad de regular la velocidad de la reacción.

Teorías del Sitio Activo o Sitio Catalítico.

Corresponde a una región de esta proteína, y es la región donde tiene la capacidad de actuar

con el sustrato.

Existen diversos modelos que proponen cómo está actuando la enzima con el sustrato.

Modelo llave - cerradura: la llave sería el sustrato, y la cerradura la enzima. Significa

que hay un reconocimiento que es específico, y que hace que funcionen así.

Modelo de ajuste inducido: se produce una modificación de la enzima, frente a la

interacción con el sustrato. Cuando se genera la interacción con el sustrato en ciertos

puntos, se genera un cambio en la conformación de la proteína, de manera tal que se

adapta perfectamente al sustrato. Eso va a generar ciertos estados de transición, para

que se produzca la modificación.

Ambos modelos son plenamente identificables con ciertas enzimas.



Ejemplo 1: hay distintos tipos de enlaces, y la enzima A es específica para la reacción y para el

sustrato. La enzima B reconoce la reacción, pero en distintos sustratos, por tanto tiene baja

especificidad para el sustrato. Y tenemos la enzima C que reconoce todas las reacciones en

distintos sustratos. Las que existen, en general, son de la forma A y B. Porque la enzima C sería

demasiado inespecífica, le da lo mismo cual es el sustrato y la molécula, va a procesar

cualquiera estructura. Las enzimas A y B son en general el tipo de enzima que vamos a

encontrar.

En esta especificidad encontramos:

- De reacción. Ejemplo: fosfatasas. Pueden remover grupos fosfatos de cualquier

sustrato. Otro ejemplo son las hexoquinasas, son enzimas que fosforilan. Todas las

quinasas fosforilan, pero las hexoquinasas significa que lo hacen a cualquier hexosa.

- Absoluta: Pero por otro lado tenemos también la hexoquinasa 4 o Glucoquinasa, que

fosforila solamente glucosa. Otro ejemplo: ureasa, sólo puede catalizar la hidrólisis de

la urea.

- Estéreo - especificidad: Encontramos en las moléculas distribuciones espaciales

específicas, que tienen ordenamientos distintos, son isómeros, y hay enzimas que

reconocen eso. Recordar que tenemos aminoácidos tipo L y D, y que al formar enlaces,

entre los aminoácidos, tenemos el grupo carboxilo y el grupo amino, si quiero cadena

peptídica, necesito que estén en cadena (orientación adecuada) para que encajen

bien. Como las enzimas son estéreo-específicas, reconocen al aminoácido L y

aminoácido D. Eso significaría que necesito una enzima para los L y otra para los D, en

las rutas de biosíntesis tendría que presentar divisiones y rutas alternativas. Son

factores que juegan en contra de que tengamos distintos tipos de aminoácidos, y por

eso optamos por un tipo de aminoácidos en desmedro de otro. La duda siempre ha

sido porqué L, y no D. Se plantea que en algún momento evolutivamente, abundaron

más los aminoácidos de tipo L, por cosa de azar, entonces los sistemas biológicos

optaron por utilizar los aminoácidos tipo L, dejando de lado los tipo D. Sin embargo,

cuando sintetizamos aminoácidos en máquinas, se sintetizan 50% L y 50% D, existe la

misma probabilidad. Entonces, éstas enzimas van a reconocer sólo un tipo de isómero

óptico, de manera tal, que cuando va a haber modificación, son muy específicas. Es un

nivel de especificidad mayor, se requiere que el aminoácido esté en la posición

adecuada.

*Las enzimas de tipo C no las encontramos.

Efectividad:

Hay que considerar la cantidad de recambio que se genera. Hay que ver la velocidad generada

con catalizador, comparándola sin el catalizador. Si hacemos la diferencia encontramos un

delta, y ese delta representa cuanto se ha incrementado el procesamiento de sustrato (medido

en cantidad en moles) por unidad de tiempo.

Ejemplo: Anhidrasa carbónica, en que sin la enzima se tardaba 5 años en generar el producto,

y con esta enzima se aumenta increíblemente.



APO enzimas:

Se refiere sólo a aminoácidos. Sin embargo, la gran mayoría de las enzimas necesitan otros

componentes, que son cofactores, coenzimas y grupos prostéticos. La incorporación de estos

elementos da origen a la holoenzima, que es la estructura aminoacídica más otros

componentes adicionales.

Hay que diferenciar:

Grupo prostético: son moléculas que se han adicionado a la estructura de la proteína o

componente aminoacídico, que es una estructura de distinto origen, pero que siempre

va a estar pegada en forma covalente, y por lo tanto, va a estar adosada por el tiempo

de vida útil de esta estructura, es una unión firme. A diferencia de lo que ocurre con

cofactores y coenzimas que son uniones transitorias, que luego van a salir de la

enzima.

Cofactores: En algunos libros se trata cofactor como sinónimo de coenzima, pero

tenemos que hacer la diferencia. Son moléculas inorgánicas que cumplen un rol en la

estructura aminoacídica, como iones de cobre, hierro, cobalto, etc. Que al participar,

hacen que tenga la enzima una característica adecuada. Ejemplo: vamos a encontrar el

ion magnesio en la enzima de la glucosa, para obtener glucosa entonces, necesito

magnesio. Por eso es que se necesita cierta cantidad de iones en el cuerpo. Si no

tenemos estos iones, no se genera ATP, y por tanto se puede producir fatiga.

Coenzimas: Moléculas orgánicas que son derivadas principalmente de vitaminas.

Ejemplo: Vitamina B2, B1, principalmente complejos B. Nos encontramos con la

coenzima A que la veremos en muchas situaciones, FAD, NAD, una serie de moléculas

que son importantes para que la enzima pueda cumplir un rol.

Tanto cofactores como coenzimas tienen un rol importante en estabilizar la enzima, pero

también vamos a estudiar como se produce el tránsito de reactante a producto, y eso ocurre

gracias a estados transitorios, que permiten una eficiente capacidad catalítica.

Los estimulantes para el apetito son principalmente vitaminas. Eso es porque las enzimas

aumentan la cantidad de reacciones y el metabolismo. Si yo tengo las coenzimas apropiadas, la

actividad enzimática es más eficiente, entonces estoy gastando más sustrato y generando más

producto, porque estoy aumentado la procesabilidad. Entonces tengo que incorporar más

sustrato, y eso lo hago comienzo. Entonces, lo que se hace es incrementar el apetito producto

de un mejor funcionamiento del metabolismo.

Como son uniones transitorias, son uniones débiles.

Nomenclatura de las enzimas:

- Habitualmente encontramos que tiene la terminación “asa”, lo cual es la nomenclatura

común, que se ocupa extensivamente. Sin embargo, debe existir una nomenclatura

sistemática que permita que identifiquemos inequívocamente una enzima. Con la

nomenclatura común se presta para confusiones, entonces en una comunicación

científica, la primera vez que se describe la enzima, se coloca el código numérico que



corresponde a su enzima. En este sistema se tomaron todas las enzimas, y se

clasificaron en 6 grupos. Si vemos la abundancia de cada una de ellas, las más

abundantes son las hidrolazas, seguidas de las transferasas y oxido-reductasas.

Entonces, el código numérico corresponde al EC, que es, Comité de Enzima, y un

número. Ej. EC 1.4.1.1 es la alanina deshidrogenasa (EC1 oxido-reductasas; EC 1.4

actúan sobre los grupos donadores; EC 1.4.1 utilizan NAD o NADP+ como

aceptor; EC 1.4.1.1 ese último 1 representa la alanina).

¿Cómo funcionan las enzimas?

Aminoácidos que provienen de distintos lugares, se acomodan en un punto por la estructura

terciaria o cuaternaria, formando un sitio activo. En ese sitio activo, va a interactuar con el

sustrato, y probablemente va a haber un cofactor. Va a haber un tránsito entre la generación

de sustrato a producto, y en esa transición, puede que se produzca alguna modificación. Pero

¿cómo esos aminoácidos logran que el sustrato pueda transitar para generar un producto?

Ejemplo con la hoja: se tiene un trozo de papel arrugado, que si tratamos de cortarlo estando

arrugado, la cantidad de energía es más alta que si tuviera la hoja estirada. Y lo que yo quiero

es que el proceso se vea aumentado o facilitado, entonces el sustrato interactúa con

aminoácidos que son parte de la estructura proteica, y lo que tenemos es el desplegamiento,

de manera tal que se haga más fácil cualquier tipo de cambio en esa estructura, entonces voy a

poder cortar mayor cantidad de papel por unidad de tiempo. Esto es lo que está ocurriendo

cuando tenemos actividad mediada por enzima, el sustrato tiene una modificación

conformacional, haciendo que quede más expuesto. Esa es una forma.

Ejemplo de la diapositiva: hidrofílica, porque tiene gran cantidad de grupos hidroxilos (OH).

Todos esos aminoácidos alrededor de la glucosa, están desplegando una estructura, y

haciendo que queden más expuestas, haciendo también que ciertos enlaces se debiliten, lo

que permite que la glucosa se transforme en galactosa. Lo que encontramos aquí es una serie

de aminoácidos que llegaron a un punto, gracias al acomodamiento de la estructura proteica, y

que genera una especie de andamio para acomodar los aminoácidos en una estructura. Al

tener una estructura con mayor complejidad, me va a permitir además mayor tipo de cambios

conformacionales. Hay una serie de sitios que son anexos al sitio catalítico, que hace posible

interactuar con otros compuestos, y que permite también otra actividad, como por ejemplo,

los sitios alostéricos, que hacen que un sitio sea más o menos atractivo para el sustrato,

haciendo más eficiente la reacción.

Entonces, los aminoácidos son los que producen el cambio en la estructura, pero los otros

componentes son los que permiten la distribución de los aminoácidos. Ejemplo: Tiamina-

Fosfato-Sintasa, si tenemos una mutación en esos aminoácidos, vamos a tener un cambio

importante en el funcionamiento catalizador. Se hacen experimentos con péptidos que

contienen estos 3 aminoácidos, pero al no tener el resto de la estructura, no tiene modelación

ni regulación del proceso.

Esos aminoácidos generan ataques nucleofílicos, es decir, ceder electrones, generando

modificaciones en los enlaces. También pueden haber ataques electrofílicos, en los cuales se

están aceptando electrones, y eso igual modifica los enlaces del sustrato.



Ejemplo: lipasa, enzima que actúa con glicerol, transformándolo en un triglicérido. Esta enzima

tiene enlaces que interactúan con el sustrato, permitiendo romper sus enlaces. Otra proteasa:

reconoce el anillo hidrofílico de la fenilalanina, generando la ruptura de su enlace peptídico.

Vemos entonces que tenemos una interacción con el sustrato, modificaciones, pero todavía no

entendemos como hemos logrado bajar la energía de activación. En ese paso de sustrato a

producto, nosotros vamos a conformar diferentes complejos: complejo enzima sustrato y

complejo enzima producto, y una serie de complejos de transición que van a permitir este

paso.

Lo que necesito lograr, es transitar desde el sustrato hasta el producto. Esos estados de

transición me permiten que la energía de activación sea más baja.

Ejemplo: sacar el chaleco a un niño chico, va a costar sacarlo de una pura vez. Por eso se saca

primero un brazo, luego el otro, luego el cuello, generamos varios estados de transición que

bajan la energía.

Las enzimas hacen algo parecido, generan estados de transición que requieren estados

energéticos que son más bajos. De esa manera, se transita rápidamente con un menor gasto

de energía (gráfico).

Ejemplo: transitar desde el primer piso hasta el segundo piso. Dos alternativas: agarro fuerza y

me impulso de un salto al segundo piso. La otra alternativa es transitar a través de la escalera,

en que cada uno de los peldaños es un pequeño salto, cada uno requiere de una energía de

activación. Y llegamos al segundo piso en un tiempo adecuado. Saltando, pueden pasar 7 años

o más tratando de llegar y no vamos a llegar. Lo que hacemos entonces es generar una serie

de estados de transición, en que c/u tiene energías de activación más bajos. La sumatoria de

las energías que utilizamos en el tránsito, es bastante inferior a la energía que tendríamos que

haber acumulado para hacer el proceso de una sola vez.

Entonces, lo que hacen las enzimas es generar estados de transición que energéticamente son

más favorables, que si no está presente la enzima.

Aquí no hay un tránsito en un solo paso, sino que tenemos una serie de intermediarios que

permiten este tránsito desde el sustrato al producto. La sumatoria de todos esos estados,

hacen posible que en primer lugar se rompa un enlace, luego se reacomode algo, etc, etc. Cada

uno de esos cambios fue más accesible que intentar hacer el corte de una sola vez.

*Estado de transición es lo mismo que estados intermediarios.

Cuando yo veo la reacción, no me preocupo de cuáles fueron los estados de transición, ni

cómo ocurrieron, solo me interesa que se produjo la reacción. Entonces, esos estados

desaparecen de la figura general, pero son importantes porque sin ellos no podríamos hacer la

baja de la energía de activación. Ejemplo: cuando incorporamos proteínas a la dieta, estas son

degradadas de forma que tengamos aminoácidos libres. Lo que ocurre es que en estado, con la

presencia de una enzima, generamos una serie de estados de transición, en que c/u de esos

estados requieren de energía de activación más baja que la que yo requería inicialmente.



¿Quiénes van a participar en estos estados de transición? Coenzimas y cofactores, que

permiten que esos estados de transición se estabilicen.


Tasas de reacción y equilibrio.

Si conjugamos velocidad v/s sustrato vamos a obtener una curva desarrollada por Michaelis y

Menten a través de la cinética enzimática. Gráfico nos muestra las velocidades v/s

concentración de sustrato en la situación en que la enzima es constante, la curva es

hiperbólica y asintónica (se trata de aproximar a un valor máximo). Esta curva tiene dos

pendientes, por lo tanto tienen diferentes velocidades. La velocidad va a ser dependiendo de

la concentración de sustrato. Lo que nos propone la gráfica es que a las demás condiciones

constantes, a bajas concentraciones de sustrato, un cambio de concentración pequeño genera

grandes cambios en la velocidad, pero cuando estoy en grandes cantidades de sustrato, un

cambio en su concentración afecta en forma pequeña a la velocidad, aproximándonos a lo que

se llama velocidad máxima, en la cual, todas las enzimas están formando el complejo enzima-

sustrato, todo lo cual es teórico. Esa velocidad máxima es cuando todos los sitios activos están

unidos a sustrato, y esa situación yo la alcanzo en el infinito.

A medida que aumentamos la concentración del sustrato, ya no tengo incremento notorio de

la velocidad, y eso hace que tenga diferentes ecuaciones para ésta pendiente. La ecuación de

esa curva nos da la Km (constante de Michaelis y Menten).

Importancia de Km: Una enzima puede reconocer diferentes sustratos, para cada enzima con

su respectivo sustrato hay un valor de Km, y ese valor me dice que requiero una concentración

X para alcanzar la mitad de la velocidad máxima, eso permite que podamos ocupar la

velocidad como la afinidad que tiene X enzima por cierto sustrato. Ej: Hexoquinasa, que tiene

3 sustratos, para ATP 0.4, para glucosa 0.05 y fructuosa 1.5. Entonces ¿con cuál tiene mayor

afinidad? Con la glucosa, porque con 0.05 minimolar alcanzo la mitad de la velocidad máxima.

Desde el punto de vista biológico, en condiciones normales, esta enzima ¿cuál sustrato ocupa

de mejor manera? Con glucosa. El rol de la hexoquinasa es fosforilar la glucosa, a cada glucosa

pegarle el grupo fosfato. Por tanto, esto tiene un significado biológico. Las hexoquinasas son

enzimas muy importantes para la glucólisis.

*Glucosa en cerebro, músculo (0.1) e hígado.

Velocidad Máxima (Vmax):

Es un valor constante, teórico, y la velocidad de reacción se va a acercando a Vmax a medida

que se aumenta el sustrato.

Constante de Michaelis y Menden (Km):

Es un valor constante, nos indica y nos permite establecer grados de afinidad que tiene una

enzima con sus sustratos.



Entonces, en base a estos dos parámetros podemos ver cambios de comportamiento que

tienen las enzimas.

*Fórmula. Es conflictiva matemáticamente, por lo cual se hace su derivación, obteniendo

dobles recíprocos, transformando una curva en una recta, obteniendo valores de intercepto, y

así puedo calcular exactamente los valores de Vmax y Km. (No los tenemos que calcular). Pero

tenemos que saber interpretar gráficas.

Inhibición enzimática:

La inhibición interfiere en la actividad catalítica, haciendo que ésta disminuya. ¿Para qué

inhibo una enzima? Hay fármacos, por ejemplo, que inhiben la enzima del colesterol, bloquean

una enzima que es la HMG reductasa. Con un ibuprofeno bloqueo una enzima para inhibir la

síntesis de prostaglandinas y así inhibir el dolor.

Hay dos familias de inhibidores: reversibles e irreversibles.

Reversibilidad: puedo recuperar la acción de la enzima. Muchos fármacos tienen una reacción

reversible, para que luego se vuelva a recuperar el comportamiento. No puedo bloquear

completamente el colesterol o las prostaglandinas porque los necesito.

Inhibidores Reversibles:

- Existen procesos que son competitivos.

- Existen otros procesos que son acompetitivos.

Inhibidores reversibles competitivos:

Tienen la capacidad de unirse en el sitio activo de la enzima, compitiendo directamente por la

unión con el sustrato. Para eso el inhibidor tiene que interactuar con el sustrato, por lo tanto,

tienen un alto grado de homología. Por ejemplo: reacción mediada por la Succinato-

deshidrogenasa, que puede ser bloqueada por el Octanato, Oxalato o Malonato, ya que todos

tienen grupos muy parecidos, alta homología, para poder interactuar.

Lo mismo ocurre con el Metotrexato, que es ocupado como droga cancerígena, bloqueando la

división celular. Con el sustrato, se ven iguales, pero encontramos grupos distintos. El

Dihidrofelato que es el que produce el ácido fólico, que participa en la división celular, es muy

parecido al Metotrexato.

En el caso de la Alcohol-deshidrogenasa, muchos sustratos pueden competir con esta enzima,

como el etanol, que es al alcohol etílico. Cuando tenemos alcoholes de mala calidad, tienen

mucha cantidad de metanol, que estructuralmente son muy parecidos, por lo tanto la enzima

también es capaz de procesar metanol. Ahí yo tengo una situación de proceso competitivo

entre dos sustratos. El problema es que el metanol se une muy bien a la enzima, y permanece

mucho tiempo unido, sin permitir recambio, por lo cual tengo un alto grado de nivel etílico en

la sangre. El problema es que el metanol da origen al formaldehido, que es lo mismo que

formalina, lo que se ocupa para embeber piezas anatómicas. Es un solvente que pasa a través

de las membranas, y lo que logra es que las células se hidraten, se hinchen, y no se



deshidraten (manteniéndolas por más tiempo en buen estado). El problema es que cuando

bebemos alcohol, ese formaldehido está entrando a las células, lo cual genera daños bastantes

severos. Una persona se puede intoxicar por consumo de metanol, a tal punto de causarle la

muerte. Hay que recordar que el alcohol (metanol y etanol) son tóxicos. Cuando se destilan los

alcoholes, se destilan por los puntos de ebullición, y los puntos del etanol y el metanol son

muy parecidos, por lo cual cuando se destilan, el etanol arrastra ciertos niveles de metanol.

Por tanto, cuando bebemos etanol, bebemos metanol, la enzima estará secuestrada con el

metanol, estaremos generando formaldehido.

Si una persona se intoxica con metanol, se trata con etanol.

Estamos hablando de dos sustratos competitivos. Es una analogía con lo que ocurre con los

inhibidores. Los inhibidores son sustratos competitivos, que tienen la capacidad de unirse.

*Gráfica: entre Km más cercano a cero, significa que Vmax más grande.

Lo que está midiendo Vmax es el momento en que todos los sitios activos están formando

complejo enzima sustrato. Vmax entonces depende del sustrato, de la enzima y la cantidad de

sitios activos que tenga la enzima. ¿Por qué la Vmax es la misma? Misma enzima, mismo

sustrato, mismos sitios activos. Pero ¿por qué tengo distinta Km? Porque tengo distintas

concentraciones de sustrato, tengo que incorporar mayor sustrato para competir con el

inhibidor y lograr la Km (la mitad de la velocidad máxima). Entonces, en parámetros cinéticos,

la Vmax es la misma, pero la Km se incrementa (Interpretación de Gráfica).

Inhibidores acompetitivos:

En esta inhibición, se ha formado el complejo enzima-sustrato, y el inhibidor se une a un sitio

distinto al sitio activo, esto hace que la unión sea demasiado larga, perdura por más tiempo, la

unión enzima-sustrato no se disocia, así no tengo la posibilidad de que el sustrato se libere, y

por tanto, dura por más tiempo. El inhibidor se une a la enzima sustrato (al complejo, no a la

enzima sola), eso provocará que queden menos sitios disponibles y no habrá liberación del

sustrato. Como lo deja unido por un periodo demasiado largo, todos los sitios activos están

ocupados, y eso hace que la enzima no pueda procesar más sustrato ¿Qué pasa con el Vmax?

Vmax se ve disminuida, y como baja Vmax, baja también Km. No es competitivo, porque en el

fondo lo que hizo fue utilizar un intermediario transitorio, para hacer el complejo enzima-

sustrato más largo.

Inhibición Mixta:

Es prácticamente igual a la competición pura. La afinidad del inhibidor es mejor con la enzima,

o mejor con la enzima sustrato, prefiere uno o el otro. En la inhibición competitiva, el inhibidor

se unía al complejo enzima-sustrato, en cambio acá, el inhibidor se puede unir a la enzima o al

complejo enzima-sustrato. Por tanto tiene preferencia por un solo estadio.

Inhibición no competitiva pura:

Es un caso similar. Fijarse en la constante de disociación. Acá, las constantes de disociación son

iguales, por tanto nos está diciendo que se une o se pega igual al uno o al otro, es decir, se une



de igual forma a la enzima o al complejo enzima sustrato, se pega exactamente igual de bien a

ambos. En cambio, en la inhibición mixta, el inhibidor se pega mejor a uno o al otro.

Cuatro formas de inhibición, que podemos comparar en las gráficas. En resumen:

- Inhibición competitiva: baja el Vmax y baja el Km.

- Inhibición mixta: baja el Vmax y se incrementa el Km.

- Inhibición no competitiva: baja el Vmax y se mantiene el Km.

*Es necesario saber interpretar lo que está sucediendo en la gráfica.

Inhibidores Irreversibles:

Su característica es que van a generar uniones que son demasiado estables, y una unión muy

estable va a perdurar en el tiempo, y va a hacer que una enzima no tenga capacidad de

procesar sustrato.

Ejemplos de inhibidores irreversibles:

- Cianuro: Es un compuesto sumamente tóxico, que puede provocar la muerte de una

persona en minutos, y es principalmente debido a que es un inhibidor irreversible del

complejo enzimático 4 de la cadena transportadora de electrones. Al unirse allí, evita

que los electrones lleguen al oxígeno, no se forma agua y eso hace que se bloquee la

síntesis de ATP. Si no producimos ATP, detenemos la contracción muscular, entre una

de las tantas cosas que ocurren.

- Paratión: Compuesto presente en insecticidas. Tiene la particularidad de ser bastante

selectivo, inhibiendo la Acetilcolinesterasa de los insectos, lo que impide la

neurotransmisión de la Acetilcolina, lo que impide el impulso nervioso, y el insecto

deja de existir. Ese es el efecto de los insecticidas.

- Penicilina: antibiótico obtenido de un hongo, que tiene la característica de provocar

que se inhiban enzimas que son importantes en la generación de pared bacteriana,

bloqueo de síntesis de pared bacteriana. Cuando ocurre esto, impide que la bacteria

pueda seguir dividiéndose y multiplicándose.

Los inhibidores en general, muchas veces son ocupados como fármacos, habitualmente los

reversibles. Ejemplo, en una hipocolesterolemia, un exceso de colesterol, que puede ser

endógeno, y no se ha logrado controlar con la supresión del colesterol exógeno, y ahí lo que se

hace es aplicar fármacos como la loastatina, y una serie de estatinas, que lo que hacen es

bloquear una enzima, a HMG-Coa-reductasa, que está presente en la síntesis del colesterol, y

que tiene que ver con la generación del Mavelonato, al bloquear la generación de este

compuesto, se bloquea la síntesis del colesterol. Sin embargo, no queremos bloquearlo

completamente, porque el colesterol tiene funciones importantes, por eso que se usa este

fármaco que es inhibidor irreversible.



Factores Reguladores de Actividad Enzimática:

En general entonces existen diversos factores que están afectando la actividad enzimática.

Estos factores son importantes cuando veamos la actividad de las enzimas en el

funcionamiento de las rutas metabólicas, ya que los cambios en estos factores, van a permitir

la regulación de mayor o menor actividad enzimática.

pH:

Factor habitualmente importante. El pH óptimo depende de cada enzima. Ejemplo: pepsina,

enzima que se encuentra a nivel gástrico y funciona a pH 2; si la llevo a pH 7, que es neutro,

cambia totalmente su porcentaje de eficiencia prácticamente a 0. La tripsina tiene un máximo

de actividad a pH 7, si le bajo o subo el pH, la enzima ya no funciona. La fosfatasa Alcalina

trabaja a pH alcalino del orden 8 o 9. Por lo tanto el pH depende de las características de la

enzima y del entorno donde está funcionando.

¿Qué le pasa a un aminoácido cuando cambia el pH? ¿Qué ocurre? ¿Desnaturalización?

Desnaturalización no, eso le pasa a las proteínas, no a los aminoácidos. Cuando hay baja de pH,

un aminoácido se protona, porque se incrementa la cantidad de protones del entorno. Pero

cuando estamos frente a una proteína, no se puede protonizar, porque ya no tiene el grupo

amino y carboxilo libre para protonarse. Entonces ¿por qué puede desnaturalizarse una

proteína si hay cambio de pH? Por rompimiento de los puentes de hidrógeno. ¿Qué le pasa al

grupo R del aminoácido cuando cambio el pH? Va a depender de las características del

aminoácido que esté presente, dependiendo de si su grupo R cede o acepta electrones, va a

influir en que se protone o desprotone.

En el caso de la pepsina ¿Cómo será el sitio activo de la pepsina? ¿Cómo estarán sus

aminoácidos? Protonados, lo más probable es que sea necesario que se encuentren

protonados, porque si los llevo a pH 7 pierden funcionalidad. Lo que está ocurriendo es que

con el cambio de pH se pueden producir desnaturalizaciones de distinta índole, completas o

parciales, y con eso, además de cambiar los grados de ionización de los diferentes aminoácidos

que están presentes, la estructura proteica cambia su posición. Y recordar que nosotros

necesitábamos que en el sitio activo estuvieran ubicados los aminoácidos precisos para que se

produjera la unión con el sustrato, por lo tanto, el cambio estructural cambia la eficiencia de la

enzima, provocando alteraciones en la funcionalidad.

Y ahí entendemos porque se producen alteraciones cuando una persona sufre alcalosis o

acidosis, porque estamos cambiando los valores de pH, y esos cambios implican la pérdida de

funcionalidad de la enzima, y eso puede provocar daños funcionales importantes.

Temperatura:

Cuando congelamos la carne para conservarla, lo que estamos haciendo es reducir la actividad

enzimática por baja de temperatura.

Si nosotros incrementamos la temperatura, llegamos a un punto en que alcanzamos a un

máximo de actividad, pero luego eso cae. Recordar que estamos hablando de proteínas, y



como proteínas tienen la posibilidad de poder desnaturalizarse. Las interacciones dadas dentro

de las proteínas son enlaces débiles (Puentes de Hidrógeno, Fuerzas de Van der Vaals) por lo

tanto con la temperatura, la proteína se va a desnaturalizar, y pierde su capacidad enzimática.

Las enzimas también entonces tienen su temperatura óptima de funcionamiento.

Desde el punto de vista químico, cuando hablamos de temperatura, lo asociamos a cinética, a

mayor temperatura, mayor cinética, mayor entropía y cantidad de coaliciones, mayor

probabilidad de que las reacciones ocurran. A menor temperatura, menor cinética, menor

entropía, menos coaliciones, menor probabilidad de que las reacciones ocurran. Pero eso es

desde el punto de vista químico. Desde el punto de vista bioquímico, estamos hablando de

estructuras proteicas que pueden sufrir modificaciones por el cambio de temperatura, y es

más dramático el cambio hacia arriba, que el cambio hacia abajo. *Caso de la carne en el

refrigerador, en que por la disminución de temperatura, disminuimos la actividad enzimática, y

de esa forma, bajar la velocidad de descomposición. Porque si bajo la temperatura, bajo la

tasa de reacción, si aumento la temperatura, aumento la tasa de reacción, hasta llegar a un

punto en que se incrementa tanto, tanto, tanto, que la proteína se desnaturaliza y vuelve a

caer su actividad enzimática, ya que se rompen las uniones débiles (no el enlace peptídico).

Hay un grupo trabajando tratando de encontrar enzimas proteolíticas. Hay detergentes que

vienen con enzimas, y la mejor forma de funcionamiento es con agua caliente, entonces se

está buscando que funcionen con temperaturas más bajas, haciendo el detergente más

eficiente.

¿Por qué tenemos fiebre? Es un mecanismo de advertencia para avisar que algo está

ocurriendo, que puede ser una infección, una inflamación, etc. Es para frenar

microorganismos, porque al subir la temperatura, se crean condiciones menos favorables para

que los microorganismos que pudieran estar generando esto, se puedan multiplicar. Por tanto

es la primera barrera en contra de los microorganismos, en el caso de las bacterias podría ser

considerado como bacteriostático, que impide que las bacterias se multipliquen. Entonces, en

primer lugar es una alerta, la primera barrera, luego viene la respuesta inmunológica específica

¿Pero por qué paramos la fiebre? La fiebre se puede mantener por uno o dos días, máximo

tres, pero después hay que bajarla, porque también estamos alterando el funcionamiento

normal de las proteínas que están en nuestro organismo, si estamos con una fiebre de 40

grados por muchos días, tendremos problemas en una serie de funciones: saturación de

hemoglobina, teniendo problemas de oxígeno, cuadros de hipoxia, pérdida de funciones de

proteínas y enzimas que son importantes, etc. Por eso llega un momento dado en que hay que

bajar la fiebre y atacarla.

Concentración de enzima:

Es lógico, si tengo gran cantidad de sustrato, y quiero tener gran cantidad de producto, y le

agrego más enzima, vamos a tener mayor procesabilidad o mayor velocidad de la reacción.

¿Hasta qué punto puedo incrementar la enzima? Hasta que se comience a acabar el sustrato,

porque el sustrato comienza a ser limitante.



Concentración de sustrato:

Ya lo vimos en la gráfica de Michaelis y Menden, a baja concentración tenemos un tipo de

ordenamiento, en que una mínima variación en la concentración, cambia drásticamente la

velocidad, y a altas concentraciones, cuando se incrementa mucho la concentración de

sustrato, y la enzima permanece constante, ya no tenemos grandes variaciones en la

velocidad, porque la enzima se encuentra saturada, y deja de incrementar altamente la

velocidad.

Sitios alostéricos o Comportamiento Alostérico:

Gran cantidad de enzimas importantes no responden a esa cinética, sino que se consideran

alostéricas. Estas enzimas tienen un tipo de funcionamiento que es más de tipo cooperativo,

eso significa que en vez de tener una curva hiperbólica, tienen una curva sigmoidea. Es el caso

por ejemplo de la hemoglobina, que ya lo vimos. La hemoglobina es una proteína en que

capturar el primer oxígeno, cuesta, pero capturar el segundo oxígeno, cuesta menos, y

capturar el tercer y cuarto oxígeno menos aún. Ese es un comportamiento cooperativo, de tipo

alostérico. OJO: que la hemoglobina no es una enzima, es un transportador, pero su

comportamiento es de tipo alostérico.

Son enzimas que habitualmente tienen más de una subunidad, con estructura cuaternaria, y

dentro de estas subunidades existe un efecto cooperativo. Entonces la cinética es sigmoidea,

presentan una curva sigmoidea.

Alostérico significa “lugar distinto del sitio activo”. Tendremos moléculas que serán

moderadores o efectores de la actividad enzimática, teniendo moduladores positivos y

negativos. Un moderador positivo logra que la actividad enzimática aumente, de tal forma que

la energía de activación es más baja, y uno negativo, que ogra que la actividad enzimática se

reduzca, y aquí por tanto la energía de activación es más alta.

¿Para qué me sirve esto? Las rutas metabólicas ¿tienen que estar funcionando todo el tiempo?

No, depende de los requerimientos, porque si no es derroche de energía, entonces

dependiendo del entorno, de las necesidades, aumenta o disminuye la actividad enzimática.

¿Cómo lo hace? Se da la situación en la que hay un extremo en que va a interactuar un

modulador, en este caso, de tipo positivo, y este modulador interactúa con una subunidad de

la enzima, generando un cambio de tipo conformacional, que es percibido por la molécula,

haciendo que en el extremo se incremente la afinidad por el sustrato. Si el modulador es de

tipo negativo, el cambio conformacional del sitio activo hará que la enzima no pueda

interactuar eficientemente, y disminuya su actividad.

Ejemplo: hemoglobina.

Al tener varias subunidades es un proceso cooperativo. Los moduladores juegan con esto

haciendo que los procesos sean más o menos activos. Cuando hablamos de enzimas

alostéricas, generalmente estamos hablando de enzimas con estructuras cuaternarias, en que

este efecto cooperativo se produce por las subunidades.



Gráfico: *línea negra: no existe modulador positivo ni negativo. Cuando se coloca el inhibidor o

modulador de tipo negativo, va a provocar que los tiempos se prolonguen más, que se demore

más en alcanzar el producto, la curva se desplaza a la derecha bloqueando la capacidad

enzimática. Por otro lado, encontramos moduladores positivos o activadores, que provocan

que rápidamente se alcance la mitad de la Vmax.

*Muchos fármacos actúan a este nivel.

Ejemplos:

- Fosfofructoquinasa 1: Enzima importante de la glucólisis, que permite el paso de

Fructuosa a Fructuosa-2,6-bifosfato; paso imitante tendiente a que ocurra glicólisis o

no. Tiene distintos reguladores, el AMP la activa, el ATP la bloquea, el citrato la

bloquea, la Fructuosa-2,6-bifosfato la activa. Entonces, esta enzima es modulada

alostéricamente por distintos compuestos, en que algunos la activan, y otros la

bloquean. Son metabolitos del entorno los que provocan que la enzima esté más o

menos activa. Cuando hay mucho ATP, no se justifica que siga funcionando, y por lo

tanto se produce un bloqueo alostérico. La presencia de AMP es un indicador de que

hemos gastado mucho ATP, lo que significa que se debieran activar todas las rutas

posibles para empezar a generar mayor ATP.

- Isoleucina: se bloquea la primera enzima, evitando que se generen todos los

intermediarios.

Este tipo de regulación lo vamos a encontrar en todas las rutas metabólicas. Si hablamos de

procesos metabólicos, las enzimas son reguladas por los mismos sustratos.

*Caso de la glucosa 6 fosfato. Al bloquear una enzima, yo detengo el proceso.

Modificación Covalente:

Es otro tipo de interacción que tienen las enzimas.

Corresponde a que a la enzima en algún punto, se le pega otro grupo, que no es un

aminoácido, y con eso, la enzima se activa o se inactiva.

Se le puede pegar una adenina, o se pueden fosforilar, o metilar. Lo veremos en las rutas

metabólicas.

Cimógenos:

Acá encontramos enzimas como el Pepsinógeno, Triptinógeno, Quimiopepsinógeno,

Prolactasa, etc.

Es otra interacción que tienen las enzimas, otra regulación de actividad enzimática, en que las

enzimas se secretan en forma de proenzimas, que se llaman cimógenos. Esas pro enzimas son

moléculas que al ser traducidas, se obtiene la proteína, pero esa proteína tiene aminoácidos

demás, y para transitar del cimógeno a la proteína activa, se tienen que remover esos



aminoácidos que están demás, y esa remoción se produce a través de enzimas proteolíticas,

que remueven esos aminoácidos que están demás.

Un claro ejemplo de este son la serie de enzimas que se secretan a nivel pancreático, a través

del colédoco, pero en todo este proceso van en forma inactiva, y cuando llegan a nivel

intestinal, se comienzan a activar. Esta activación consiste en que cuando se produjo la

traducción de la enzima, se tradujo completamente, incluso con aminoácidos demás. La

enzima llega al intestino en forma inactiva, donde la acción de enzimas proteolíticas remueve

aminoácidos específicos, provocando que la enzima adquiera una nueva conformación, que

será la forma activa, y que es la que tendrá la acción a nivel intestinal. ¿Cuál es el problema?

Que por diversas razones, desde el intestino, se pueden provocar reflujos desde el intestino al

páncreas, trasladando enzimas proteolíticas activas desde el intestino al páncreas, activando

los cimógenos que estaban adentro del páncreas, teniendo más enzimas activas dentro del

páncreas, provocando inflamación, lo que se conoce como pancreatitis. Puede darse por

muchas razones, y es mortal.


Rutas Metabólicas

Metabolismo de los azúcares

Carbohidratos, asociado a pastas y cosas dulces. ¿Por qué se llaman así? Por su fórmula

empírica, que resume su forma estructural [Cn (H2O)n].

Sin embargo, cuando vemos la molécula, no tiene agua. Es porque la fórmula empírica es la

forma resumida, porque ningún carbohidrato tiene agua. Lo que tenemos son moléculas

polihridroxiladas, y la forma más correcta de referirnos a ella es como polihidroxialdehído o

polihidroxicetona, sin embargo, ocupamos indistintamente el término de carbohidratos o

hidratos de carbono por una cosa de tradición.

Al tener grupos hidroxilos, son estructuras hidrofílicas, lo cual hace que tengamos moléculas

como la glucosa o la fructuosa que son solubles en un medio acuoso, lo cual es bueno, porque

las encontramos principalmente en el torrente sanguíneo, y en compartimentos celulares,

donde abunda el agua. Eso hace posible que sean accesibles a diferentes rutas metabólicas.

Encontramos dos grandes familias: los aldehídos (ej. Glucosa) y los grupos cetos (ej.

Fructuosa). Entonces, tenemos las polihidroxialdehídos y las polihidroxicetonas.

La obtención de carbohidratos la obtenemos por una transformación energética que hacen los

organismos fotosintetizadores, en que transforman CO2 y agua, con energía lumínica, en

glucosa. Dicha glucosa será utilizada para fines internos metabólicos y energéticos, como

también estructurales. Y nosotros vamos a acceder a ellos a través de las plantas

directamente, o a través de productos derivados.

Cuando hablamos de hidratos de carbono, tenemos que recordar que estamos hablando de

monosacáridos, que tienen que contener al menos tres átomos carbonos para ser



considerados un azúcar, y luego encontramos los disacáridos, que son dos azúcares unidos que

se forman por el enlace glucosídico, y luego la adición de mayor cantidad de monómeros hasta

formar los oligosacáridos y polisacáridos.

Cuando vemos estos diferentes compuestos, encontramos un sin número de rutas

metabólicas, todas las cuales tendremos que revisar:

- Glucólisis.

- Guconeogénesis.

- Glucogenogénesis.

- Gucogenólisis.

- Vía de las Pentosas.

Antes de entrar a hablar de una ruta metabólica propiamente tal, tenemos que saber cómo

llegamos a obtener carbohidratos dentro de la célula, y para eso tenemos que hablar de

absorción y transporte.

Absorción y Transporte

Cuando consumimos alimentos, normalmente consumimos polisacáridos, como el almidón o el

glucógeno, que son moléculas grandes que deben fragmentarse en sus respectivos

monómeros que son los que se absorben y metabolizan, dando origen a moléculas orgánicas y

finalmente el metabolismo arroja moléculas inorgánicas como son el CO2 y agua.

Azúcares presentes en nuestra dieta:

- Lactosa: azúcar presente en la leche, compuesta por galactosa y glucosa.

- Sacarosa: azúcar corriente, compuesta por glucosa más fructuosa.

- Almidón: como la amilosa y la amilopectina, son los compuestos y enlaces que

encontramos presentes en moléculas que absorbemos.

En este proceso, nosotros consumimos los alimentos e ingresamos a nuestro organismo

almidón, lactosa y sacarosa que son os azúcares habituales (y no los monómeros disueltos). La

primera barrera es la saliva, que tiene una enzima llamada alfa-amilasa (la amilasa salival), que

fragmenta el almidón, dando origen a dextrinas, que son fragmentos de almidón donde

encontramos trozos de 3, 5 o 7 azúcares unidos por enlace glucosídico. Los físico culturistas

ocupan dextrosa (azúcares) de manera tal de aumentar la glucosa circulante, aumentando así

el glucógeno en los músculos, quedando con mayor cantidad de volumen (sin fibra).

*Luego tenemos otra amilasa que se produce a nivel pancreático, que se secreta en el

duodeno, y ahí son fragmentados. Si éstos fragmentos no se alcanzan a degradar, no se van a

absorber, van a pasar de largo y no tendrán aporte calórico.

Entonces vamos a llegar con los fragmentos del almidón al intestino, donde aparecen otras

enzimas como la maltasa, la sacarasa, la iso maltasa y la lactasa, que van a continuar el

proceso degradativo, fragmentando las moléculas y rompiendo el enlace glucosídico.



El almidón se descompone en diversas moléculas como maltosa (disacárido con dos moléculas

de glucosa) e isomaltosa (disacárido también con glucosa, pero con enlaces distintos), también

trisacáridos, que contienen aún cantidades importantes de glucosa. La ventaja, al utilizarla en

forma alimenticia, es de que al ser ramificados, va a generar una liberación prolongadamente,

no se libera ni se absorbe todo de un viaje. Un deportista que va a jugar a las 5 de la tarde,

almuerza carbohidratos, para fines metabólicos lo que necesitamos es glucosa, pero no le

damos glucosa sola, consume almidón (fideos, y mucha proteína) de esa forma tiene un

aprovisionamiento de azúcares que son de liberación lenta, lo que no va a aumentar

drásticamente la glicemia, pero va a mantener los niveles de glicemia necesarios en forma

permanente.

Así, nos encontramos con enzimas que están ancladas al epitelio intestinal, de modo tal que la

sacarasa o la isomaltasa están en el mismo lugar donde se va a generar la absorción,

haciéndolas más eficientes. Pero esto puede traer problemas, por ejemplo, en una persona

que tiene una diarrea prolongada, en la cual con el flujo, las proteínas que están adheridas a la

superficie se van a descamar y los vamos a perder, generando un déficit de glucosa, producto

de la disminución de la actividad enzimática.

Otras enzimas que degradan carbohidratos:

- Maltasa e Isomaltasa, que degrada Maltosa e Isomaltosa.

- Lactasa, que degrada Lactosa.

- Trealasa, que fragmenta la trealosa.

Entonces, existen una serie de carbohidratos que son degradables gracias a que tenemos las

enzimas adecuadas. Sin embargo, tenemos otros carbohidratos en nuestra dieta, para los

cuales no tenemos actividad enzimática, es lo que ocurre con la celulosa, que es pura fibra,

componente principal de casi todas las fibras vegetales, y que tiene un enlace para el cual no

tenemos enzimas. De ese modo, la celulosa sale íntegra y no tiene valor energético o

nutricional, porque no se absorbe. Es lo que ocurre con la sucralosa, que es una sacarosa que

tiene una modificación química, que en un enlace tiene un átomo de cloro, lo que hace que la

enzima sacarasa no la reconozca. La sucralosa tiene más energía que la sacarosa, desde el

punto de vista químico, pero no tiene aporte calórico porque no se absorbe a nivel intestinal, y

por lo tanto tampoco tienen incidencia en la glicemia. Este tipo de compuestos que no son

degradables no tienen incidencia en la glicemia.

Estas fibras entonces, en gran parte, solo vienen a hacer volumen, y el volumen solo genera

saciedad, la que se establece por una distención de las paredes gástricas, lo que hace que

dejemos de consumir alimentos.

*Las vacas tampoco tienen una enzima especial para degradar la celulosa, entonces ¿cómo lo

hacen? Fermentación bacteriana, genera una especie de pasta que se va depositando en éstos

estómagos que hacen constante reflujo, y lo que hay allí es una cantidad de bacterias

importantes que permite romper los enlaces. De hecho, hay pastos que se predigieren con

enzimas, y se utilizan en criaderos de animales, porque así los animales engordan más rápido.

Intolerancia a Carbohidratos:



Una relativamente habitual es la intolerancia a la lactosa, que corresponde a un fenómeno

preabsorción, porque ocurre a nivel de lumen intestinal.

Nosotros tenemos una enzima a nivel intestinal que se llama lactasa, que rompe el enlace

glucosídico, y que genera glucosa y galactosa, y estos monómeros sean absorbidos a través del

epitelio. Podemos tener un déficit de producción de lactasa, y la carencia de esta enzima hace

que en el lumen intestinal se comience a acumular lactosa. Y la flora intestinal puede ocupar

muy eficientemente bien esa lactosa, lo que hace que la flora intestinal se multiplique, y haga

fermentación, lo que genera gas y acido láctico. Por otro lado, el proceso de generar mayor

acido láctico, genera acidez, porque se acidifica el medio. Además el incremento de

concentración de soluto genera un efecto osmótico, generando que desde el epitelio fluya

agua hacia el lumen, tratando de bajar la concentración de acido láctico. Como aumenta el

líquido en la cavidad intestinal, y tenemos gases, provoca distensión en el intestino. Eso

incrementa el movimiento peristáltico, más los gases, más los líquidos, genera una diarrea

explosiva.

Es un cuadro que es bastante complejo en algunos casos, sobre todo en el recién nacido, cuya

única forma de alimentación es la leche. Las enzimas tienen que ser inducidas para producirse,

y el recién nacido nunca fue expuesto a la leche, entonces, por eso que los primeros días

pueden presentar diarreas y cólicos, hasta que llega un punto en que la presencia de la leche

hace que se desarrolle la lactasa. El problema es que cuando esto se prolonga por muchos

días, estamos frente a una intolerancia a la lactosa. Esa situación hay que seguirla con bastante

cuidado, porque con la diarrea se puede provocar el descamamiento del epitelio intestinal, y

se pierden proteínas (enzimas) perdiendo la absorción de otras moléculas que son

importantes, generando un cuadro de desnutrición.

*En el adulto, muchas personas dejan de tomar leche por mucho tiempo, y después toman

leche, y se genera acidez y diarrea, porque de adultos no necesitamos leche, entonces es no

natural, no debiéramos tener la enzima, y por eso se producen cuadros de intolerancia a la

lactosa.

*Los lácteos son una fuente bastante buena de nutrientes como calcio, minerales, etc. Pero

también se plantea que ahí hay factores de crecimiento que no son tan buenos, generando

crecimiento celular no deseado eventualmente (como cáncer). Pero hay grupos que apoyan

esta teoría, y otros que la rebaten totalmente, no hay científicamente nada asentado.

Tenemos entonces que la situación de consumir o no leche de adultos genera discrepancias.

¿Cómo lo podemos superar? Hay personas que consumen cápsulas que contienen la enzima,

pero en el adulto, se puede reemplazar por otro producto lácteo, en que se consumen

productos sin lactosa.

Hay cierta relación de esta condición con la impronta genética. En la tabla podemos ver un

estudio realizado en la población de estados unidos, donde se evalúa la intolerancia a la

lactosa de acuerdo a los orígenes étnicos. En gente asiática, la intolerancia a la lactosa es de

casi el 100% (porque no consumen leche, consumen muchos productos de soya, las vacas son

sagradas, etc). En la gente de origen holandés y danés casi no hay intolerancia a la lactosa



(porque las vacas vienen de esa región). *Esto mismo ocurre con la enzima alcohol-

deshidrogenasa, que es la que detoxifica el alcohol. Las personas asiáticas tienen muy poca

tolerancia al alcohol, mientras que las nórdicas tienen mucha tolerancia. En países nórdicos, el

agua potable era muy mala, y si se consumía, daba indigestión, lo que era mortal, entonces lo

que hacían era mezclarla con alcohol, sanitizándola, y así siempre tomaban agua con alcohol,

generando formas de las enzimas más activadas. En cambio en Japón y China tenían sistemas

de agua potable muy buenos, por lo tanto, no consumían alcohol.

Otro caso de intolerancia, es la intolerancia a la galactosa. Esto es por una falla enzimática, por

lo tanto es post-absorción, y produce un cuadro llamado galactosemia, la cual provoca daño

neurológico, daño a nivel de cristalino, entre otros.

La galactosa en condiciones normales se metaboliza a Glucosa-6-fosfato, que entra a la

glucólisis, el problema es cuando fallan la Galactoquinasa, Galactotransferasa o

Galactoepimerasa. Cuando fallan, se genera galactitol, que es tóxico, y genera este daño a

nivel cerebral.

Esta enfermedad, que es de origen genético, se debe detectar en un ensayo que se le hace a

todo recién nacido, antes que la madre sea dada de alta. Se le toma una muestra de talón en

un trocito de papel, y eso se envía al laboratorio, en la cual se detectan 11 enfermedades,

entre ellas fenilcetonuria y la galactosemia. Si se detecta a tiempo, se suspende

inmediatamente la lactancia materna, porque en la lactosa tenemos galactosa, y se tiene que

administrar un suplemento alimenticio que reemplace a la lactosa y no contenga galactosa,

evitando así las secuelas. La persona puede hacer una vida totalmente normal, si no consume

lácteos. No puede consumirse la enzima en una pastilla, porque son aminoácidos y se van a

degradar. Este es un defecto congénito.

Proceso de Absorción

Llegamos a este nivel con azúcares libres, monosacáridos, los cuales van a ser transportados al

interior de la célula. ¿Puede una glucosa pasar libremente por la membrana? No, porque la

glucosa es hidrofílica, y la membrana tiene moléculas apolares. Por tanto se necesitan

transportadores.

Existen dos mecanismos, un cotransporte y un transporte facilitado. El transporte facilitado es

mediante un transportador mediante lo que son gradientes; y el sistema de cotransporte o

simporte está asociados con las concentraciones y el flujo de sodio, que va a tener que ir

acoplado con una bomba sodio-potasio para recuperar los niveles de sodio a nivel intestinal.

Teniendo estos monosacáridos dentro de la célula epitelial, en la fase serosa existirán otra

serie de transportadores, que también son transporte facilitado, lo que permitirá la entrada a

los capilares, y llegando a los capilares, ya puede llegar a todo el torrente sanguíneo.

Nos encontramos con diferentes tipos de transportadores, los que en general reciben el

nombre de GLUT (transportador de glucosa). Tenemos distintos tipos de transportadores

GLUT, que son todos de sistema de transporte facilitado. El de cotransporte se llaman SGLUT

porque transporta glucosa asociada con sodio.



Estos GLUT se denominan con diferentes números, y los más importantes son los GLUT del 1 al

5, pero existen otros que no están bien descritos aún. Los encontramos además con

distribuciones específicas, no están en cualquier tejido:

- GLUT 1: lo encontramos en glóbulos rojos, barrera hematoencefálica, hematoretinal y

hematoplacentaria.

- GLUT 2: hígado, riñones, células beta del páncreas.

- GLUT 3: neuronas.

- GLUT 4: tejido adiposo, músculo esquelético y cardiaco.

- GLUT5: epitelio intestinal.

Por tanto tienen distintas distribuciones, y eso implica que tendrán distintos roles en cada uno

de los tejidos donde están involucrados. Solamente los GLUT4, de todos estos transportadores,

son dependientes de Insulina, el resto funcionan independiente de insulina, es decir, tenga o

no tenga insulina, la glucosa de moviliza igual. Mientras que para tener GLUT4, yo necesito

tener insulina, porque la insulina va a interactuar con un receptor, y esa interacción va a

provocar que tengamos mayor cantidad de transportadores, haciendo que las vesículas se

fusionen con la membrana, y así haremos que tendremos más transportadores de glucosa que

los que teníamos, por lo tanto la insulina provoca un efecto de aumentar el número de

transportadores, no es que el transportador funcione de una u otra manera.

¿Por qué solo el GLUT4 depende de insulina? Sería incompatible con la vida el depender de

insulina para incorporar glucosa al glóbulo rojo, dejaríamos de funcionar. Lo mismo con las

neuronas.

Las células Beta del páncreas producen insulina, y es la glucosa la que induce la expresión de

insulina, por lo tanto si necesito insulina, no puedo producir el impulso, no se podría fabricar. Y

también por las diferenciaciones de los tipos celulares.

Las GLUT4 son precisamente los tejidos que cumplen un rol importante en capturar glucosa

cuando sube la glicemia. Cuando generamos un incremento brusco de glucosa, se produce

gran cantidad de insulina, incrementando los transportadores en estas células, haciendo que

pueda entrar más glucosa.

El tejido esquelético va a participar principalmente en la generación de glucógeno, y

eventualmente generar grasa, a partir de la gran cantidad de glucosa. Entonces, en el tejido

adiposo, se genera grasa. Entonces, un gran consumo de carbohidratos, va a llegar a formar

grasa igual.

Pacientes Diabéticos – Regulación GLUT4

Tenemos cuadros de insulino dependientes y de insulino resistentes. El insulino dependiente

requiere la inyección de insulina porque las células beta no producen insulina. Al inyectarse la

insulina, se produce el estimulo, y se aumentan los transportadores.

Pero en el paciente insulino resistente, el tiene una producción normal de insulina, y a veces

elevada, pero tiene un problema con el receptor de la glucosa, y la persona tiene



hiperglicemia, por que no puede incorporar la glucosa. El tratamiento es la metformina, que lo

que hace es agregar el receptor. Si no, se administra un medicamento que logra aumentar las

células beta.

Paciente insulino resistente que no ha tenido buenos resultados, termina siendo

insulinodependiente.

Glicemia:

Nosotros necesitamos mantener la glicemia (los niveles de azúcar en la sangre), glucosuria son

los niveles de azúcar en la orina.

Tenemos que mantener rangos normales de glucosa, que fluctúan entre los 60 y 110 en

adultos. Cuando nos hacemos un examen de glicemia, al lado vienen los rangos de valores

normales, porque muchas veces depende del kit utilizado el rango normal, por eso se indica el

rango de referencia.

Si nos salimos del rango hacia abajo, es decir, hipoglicemia. Puede provocar una mera

somnolencia o cansancio, hasta llegar a convulsiones, un coma, un daño cerebral y finalmente

la muerte, teniendo distintos grados de severidad. Una persona con hipoglicemia, se le

administra suero glucosado, y se soluciona el problema rápidamente.

¿Por qué es grave una hipoglicemia en condiciones agudas? Cuando estamos en proceso de

ayuno, este proceso es gradual, y hay un periodo de adaptación. En primera instancia, durante

las primeras 3 a 4 horas, es mantenida por la glucosa exógena (el gráfico muestra un ayuno

desde que comemos hasta los 40 días de ayuno). Al correr algunas horas, el glucógeno se

acaba entre las 16 y 20 horas, y en el intertanto tenemos la gluconeogénesis, que permite que

mantengamos la glicemia. Tenemos un cuadro agudo, cuando tenemos un paciente diabético

por ejemplo, que se inyectó insulina y no consumió nada dulce, pacientes con pancreatitis, etc.

En esos casos, lo que se hace es un tratamiento con suero glucosado, si no se trata se puede

producir un coma diabético.

Con la hiperglicemia, un paciente diabético perfectamente se puede escapar a 300, 400 o 500

ml. Habitualmente, la hiperglicemia no genera problemas, pero sostenida en el tiempo, es

decir, hiperglicemia crónica, empezamos a tener problemas producto de los niveles altos de

glucosa. Eso es porque la glucosa se pega a las proteínas. Un efecto clásico es el opalecimiento

del cristalino, ya que aquí hay muchas proteínas glicadas en esta estructura. Tendremos

problemas de coagulación, entre otros.

Los comas diabéticos por hiperglicemia pueden ocurrir, pero son extraños. Pacientes con

hiperglicemia aguda pueden producir hiperosmósis, porque tenemos espacio extracelular con

mucha glucosa, lo que hace que se empiece a pasar liquido desde el espacio intercelular, lo

que hace que las células pierdan agua, se arruguen y finalmente ruptura de las células

(crenación).



Lo que tenemos que ver en los alimentos son los diferentes índices glicémicos. Los alimentos

son recomendados dependiendo del aporte o influencia que tienen en la glicemia, ocupándose

tablas de índices glicémicos, ocupándose como patrón una rebanada de pan blanco.

La glucosa pura obviamente tiene un aporte glicémico alto, el maní tiene un aporte glicémico

alto, las pasas tienen aporte glicémico alto, los cornflakes (hojuelas de maíz) son bastante altos

en aporte glicémico.

¿Por qué la leche tiene lactosa y no glucosa? Si la leche fuera glucosa, la reabsorbería la misma

madre, por eso tiene que ser un disacárido, porque así no tiene otra vía de salida que es el

conducto deferente de la glándula mamaria. Si fuera un monosacárido, fluiría por cualquier

parte.

Cada vez que consumimos alimentos que contienen glucosa, la mitad de la glucosa va a dar a la

síntesis de ATP, pero la otra mitad va a dar a reserva. Almacenamos glucógeno a nivel de

hígado, y triglicéridos en el tejido adiposo.

Tomografía de emisión de positrones del cerebro, que nos muestra la tasa de absorción y

metabolización de glucosa en una persona que ha dormido bien y otra que no ha dormido en

24 horas. La tasa de utilización de glucosa a nivel cerebral tiene que ver con el ciclo de dormir y

recuperar los componentes químicos, si no se duerme, no tenemos una tasa de

aprovechamiento óptimo de la glucosa.

Es importante hacer este análisis para el rendimiento cerebral. Hay un estudio que analiza

cómo estudian las personas, donde toman a un grupo relativamente grande de personas. Un

grupo estudia todos los días una hora, cinco días a la semana, y el otro grupo estudia cinco

horas continuadas. Le va mejor a este último grupo, pero este a la semana siguiente no rinde

nada.

Comentarios:

*¿Los niños se ponen hiperactivos con el consumo de dulces o azúcar? Si se incrementan los

niveles de glucosa, se va a incrementar el nivel de insulina, la glucosa rápidamente entrará al

tejido adiposo y muscular, no tendiente a la generación de energía, sino a la reserva

energética. Por tanto, puede ser que sea falso que los niños se van a poner hiperactivos con e

consumo de azúcar, porque no está necesariamente relacionado.

*¿Es una buena práctica hacer ejercicio antes de estudiar? Cuando se hace ejercicio, se

aumenta la tasa metabólica, y se está “más prendido”, más despierto, y además de aumentar

el glucagón, se están generando cantidades importantes de adrenalina, tendientes a la

producción energética. Comentario largo sobre tipos de ejercicios aeróbicos v/s de potencia.

2 de Septiembre de 2014

Glucosa:

Vimos en carbohidratos, que al ser estructuras polihidroxiladas, tienen muy buena solubilidad,

lo que hace que estas moléculas puedan estar en concentraciones importantes cuando están



en un ambiente acuoso, como el que encontramos a nivel sanguíneo e intracelular, lo que las

hace moléculas importantes e interesantes para ser metabolitos. Hablábamos de sus procesos

de transporte y absorción, de la capacidad enzimática, de aquellos azúcares que no serán

procesados y por tanto no tendrán aporte calórico, como la celulosa. Hablamos de los

diferentes cuadros de intolerancia, como el de la lactosa, que no va a ser procesada a nivel

intestinal por la carencia de la enzima llamada lactasa, que es un fenómeno preabsorción.

También hablamos de un fenómeno post absorción, como el que sucede con la galactosa, por

la carencia de alguna de las 3 enzimas que están involucradas en el procesamiento de ésta.

Vimos también los transportadores de tipo GLUT y tipo SGLUT, que es como transportamos

glucosa desde el lumen intestinal hacia el epitelio, y luego de ahí a la serosa, para ser llevado a

los capilares.

Hablábamos de que existen distintos transportadores, que los encontrábamos en distintos

tejidos, y que sólo el GLUT4 es dependiente de insulina, por lo cual en su caso se necesitaba

una interacción con un receptor de membrana de insulina, el que va a movilizar una señal

hacia el interior de la célula, lo cual aumentaba el número de transportadores en la superficie,

haciendo posible aumentar el ingreso de glucosa en éstas células. Y son estas células las que

van a participar en la regulación de los niveles de glucosa, sobre todo cuando es de origen

exógeno, son estas células las que la tratarán de retirar del torrente sanguíneo ingresándola a

las células, para tratar de mantener la normoglicemia.

La importancia de la glicemia normal, estaba dada porque existen ciertos tipos celulares que

son altamente dependientes de glucosa, y ahí nos encontramos con glóbulos rojos y neuronas

principalmente. Con los cuadros de hipoglicemia encontramos rasgos desde somnolencia hasta

un coma diabético. Y hablábamos de que la hiperglicemia no tiene gran complejidad en

cuadros agudos, sino que se complica cuando se hace crónica, es decir, cuando se ha sostenido

con el pasar de los años. Entonces, es importante mantener la glicemia sobre todo por los

requerimientos de ciertos tipos celulares.

De la glucosa que nosotros incorporamos, considerando una alimentación de 90 gr. de glucosa

en una comida, aproximadamente la mitad va a ir a dar a la generación de energía a modo de

ATP, y la otra mitad a la reserva energética, que van a ser posteriormente utilizadas en casos

de carencia. Es por eso que es importante observar cómo se produce la regulación de la

glicemia, que está dada en diferentes estadios en procesos de ayuno [Gráfica de ayuno desde

día 0 a 40 días]. Es un proceso adaptativo, con cambios lentos. Es distinto a la hipoglicemia,

que tiene un cambio drástico, y tiene que ser contrarrestada rápidamente. Acá en el caso del

ayuno, nos encontramos con que la glicemia en primera instancia es mantenida por los aportes

exógenos, y eso dura no más allá de 4 horas. Cerca de las 3 o 4 horas comienza a desaparecer

la glucosa exógena, instante en el cual comienza a aparecer la degradación de glucógeno. Pero

tenemos una cantidad bastante reducida de glucógeno, por lo cual éste se agota entre las 16 y

24 horas, instancia en la cual aparece la gluneogénesis. Entonces, con el paso de los días

veremos que aparecen distintos mecanismos para mantener los niveles de glicemia, poniendo

el énfasis en los tipos celulares que no consumen otras moléculas, como los glóbulos rojos y la

actividad neuronal, la cual ésta ultima recién a los 6 días de ayuno comenzará a ocupar otro

tipo de metabolitos.



Importancia de la glucosa: es el combustible de diferentes especies.

“La glucosa ocupa un lugar central en el metabolismo de plantas, animales y la mayoría de

microorganismos”.

Es un metabolismo que no sólo ocupan humanos, si no plantas y animales. Y además, puede

ser ocupada en condiciones aeróbica y anaeróbicas.

Características de esta molécula:

- Tiene un potencial energético alto, es decir, la podemos combustionar, y así obtener

cantidades importantes de energía, es un buen combustible. Sin embargo, si

comparamos la combustión química de la glucosa, v/s una combustión biológica, ésta

última obtiene cerca de un 35% de la energía que contiene. Recordar que desde el

punto de vista de la bioenergética, lo que interesa es obtener cantidades de energía,

pero no explosivas, sino moderadas que me permitan realizar un trabajo, y ese trabajo

son las funciones biológicas. Por lo tanto la energía que se genera (a la larga,

generación de ATP) es conducente a obtener los procesos biológicos.

- Es soluble, y además tenemos transportadores que permiten que ingresen a diversos

tipos celulares.

- Podemos almacenar glucosa, en forma de glucógeno ¿Por qué glucógeno y no glucosa?

Para que no sea utilizada inmediatamente, pero más que eso, es porque los sistemas

biológicos buscan rentabilidad, y en ayuno, necesito ocupar glucosa. Entonces,

tomamos glucosa, la procesamos, llego a obtener glucógeno, un polisacárido, y luego,

necesito una serie de enzimas que van a degradar este glucógeno para obtener

nuevamente glucosa ¿no es un despropósito? Razones que tenemos: Si incremento la

concentración de glucosa dentro del espacio intracelular, voy a tener un espacio

hipotónico, versus un entorno hipertónico, lo que provocará el influjo de agua hacia la

célula, generando finalmente su lisis. Por eso se almacena glucógeno, que es un

polisacárido ramificado, que tiene ciertas ventajas ¿por qué no provoca esta reacción?

Porque es insoluble, entonces tenemos una suerte de precipitado de glucógeno de la

célula, y lo que está precipitado no altera las concentraciones, por tanto no genera

influencia en el entorno celular ni un problema osmótico.

- La glucosa puede ser ocupada por diferentes organismos en condiciones aeróbicas o

anaeróbicas, lo que hace que sea un combustible utilizado por muchas especies.

- Cuando hablamos de metabolismo, nos concentramos mucho en energía, sin embargo,

también tengo que construir estructuras, diferentes moléculas. Las moléculas que

encontramos cuando se está degradando la glucosa, tiene la facultad de poder proveer

esqueletos, con átomos de carbono, para producir otro tipo de moléculas, maltosas,

glucógeno, glicerol, 23BPG, puede contribuir a la función de diversas moléculas. Así

mismo, cuando esté degradando diversos metabolitos, se pueden aportar diversas

estructuras a la ruta. Por tanto es una ruta anfibólica, es decir, participa en procesos



catabólicos y anabólicos a la vez, puede aportar esqueletos y recibir esqueletos para

seguir funcionando.

Destinos de la Glucosa:

Los destinos de una ruta metabólica dependen de las concentraciones que tengamos en un

momento dado, y esas concentraciones estarán dadas por los cambios del entorno. Por tanto,

la glucosa puede tomar diversos destinos:

- Almacenamiento, en forma de almidón y sacarosa, en plantas, y de glucógeno, en

animales.

- Tomar una vía generativa, tendiente a la generación de pentosas, como la ribosa, que

es el azúcar presente en los nucleótidos.

- Proceso oxidativo, que es el tendiente a la generación de energía, donde vamos a

transitar desde glucólisis a piruvato, en lo que conocemos como glucólisis.

Entonces, lo que vamos a ver primero, es la vía oxidativa, la oxidación tendiente a la

generación de piruvato mediante la glucólisis.

Glucólisis, Glicólisis o Glicolisis.

Glucólisis (traducción literal: ruptura de algo dulce). Nos encontramos con la transición de

glucosa hasta piruvato, en un proceso en el cual la estamos oxidando o degradándola. Son 10

etapas, en las cuales partimos con una glucosa de 6 carbonos y piruvatos que tienen 3

carbonos, llegando al final con 2 piruvatos, por tanto no hay pérdida de carbonos. En la cual

vamos a tener productos y ganancia en cuanto a lo que es generación de ATP y generación de

transportadores de electrones, como lo es el NAD reducido.

La glucólisis es una ruta fundamental para diferentes organismos, ocurre en todo tipo de

especies y además ocurre independiente de la presencia de oxígeno. Cuando no exista

oxigeno, nos encontraremos con el procesamiento posterior correspondiente a la

fermentación.

Son 10 reacciones que se dividen en dos grandes etapas. Las 5 primeras reciben el nombre de

la Fase Preparatoria, en la cual se generan las moléculas en forma apropiada para

posteriormente hacer la colecta de energía, y para ello, debo gastar energía, por tanto acá

ocurre el gasto o consumo de ATP. A partir de una molécula de glucosa, se gastan 2 moléculas

de ATP (y 1 mol de glucosa, produce 2 moles de ATP). Luego viene una Fase de Rendimiento,

donde voy a recolectar los metabolitos, produciendo 4ATP y NAD reducido. ¿Para qué quiero

NAD reducido? ¿Cuál es la importancia de generarlo? Para incorporarlo a la cadena de

electrones, porque si es un proceso oxidativo, hay traspaso de electrones, y éstos en el

entorno celular o biológico no fluyen libremente, son transportados en moléculas

transportadores de electrones, como el NAD.



Entonces, comenzamos con glucosa, y terminamos con 2 piruvatos. Primero gastamos ATP, y

luego generamos NAD reducido y ATP. La fase de rendimiento está en duplicado, porque se

generan 2 piruvatos, los cuales son procesados en paralelo, aumentando al doble el

rendimiento. Yo necesito tener un balance positivo, para que convenga realizar esta ruta

metabólica. Por tanto, se justifica que ocurra.

Si es en condición aeróbica, nos vamos a respiración celular, y si es en condiciones anaeróbicas

nos vamos a fermentación. Por tanto, gasto 2 ATP y genero 4 ATP, tengo un balance a favor de

2 ATP y 2 transportadores de electrones, y esos 2 transportadores podrían llegar a generar

hasta 5 ATP más, pero en forma directa, gano 2 ATP.

Fase Preparatoria

1° Reacción: Fosforilación de la glucosa.

La fosforilación de la glucosa, corresponde a una reacción acoplada. La glucosa se fosforila,

gracias a que el ATP también se hidrolizó, y aportó la cantidad de energía suficiente para que

esta reacción ocurriera. Aparece una enzima llamada hexoquinasa (Hexoquinasa significa que

puede fosforilar hexosas). Hay diferentes tipos de hexoquinasas, distribuidas en diversos

tejidos, y que tienen diversas Km para glucosa. Ejemplo: la hexoquinasa cerebral (neuronal)

tiene un Km de 0.05 milimolar, la hexoquinasa muscular tiene un Km de 0.01 milimolar y la

hexoquinasa que está en el hígado, también llamada glucoquinasa, tiene un Km de 10

milimolar. Mientras más bajo el Km, mayor afinidad. Entonces, la que alcanza mayor

rendimiento, en menos tiempo, es el tejido neuronal, en cambio el tejido hepático va a tardar

bastante en realizar el proceso. Así, frente a glucosa, es el tejido neuronal, el que alcanza e

Vmax más rápido, luego viene el muscular, y luego el tejido hepático. Entonces, el hígado tiene

alto requerimiento de glucosa, va a tardar bastante en ocuparla, y sólo cuando alcance niveles

importantes de glucosa va a comenzar a ocuparla. Esto es importante porque el hígado tiene

baja tasa de consumo de glucosa, por las características de sus funciones metabólicas, y al

mismo tiempo, es quien se encarga de proveer glucosa, mediante la ruptura de glucógeno o

con gluconeogénesis, tratando de mantener la glicemia.

Aparece entonces la necesidad cofactores, como el Ion Magnesio (Mg+2). Si carecemos de él,

tendremos problemas con la fosforilación de la glucosa, y con varias reacciones que veremos

más adelante. De modo tal que la glucólisis se va a ver bastante impedida por la carencia de

estos iones. Cuando una persona está haciendo ejercicio, pierde grandes cantidades de

líquidos e iones, y al consumir bebidas isotónicas, es recuperar iones.

¿Para qué quiero fosforilar? Para que la glucosa no salga de la célula, entonces al incorporarle

un grupo fosfato, que le cambió las características, hará que no pueda salir de la célula, y se

mantenga en el citoplasma. Por tanto, todos los intermediarios están fosforilados, menos la

glucosa que está al principio, y el piruvato que está al término (justo los que tienen que cruzar

membranas).

Luego de fosforilarla, se obtiene la Glucosa– 6 –fosfato.



La glucosa-6-fosfato es lo que se denomina un metabolismo de encrucijada, es decir, puede ir

hacia diferentes rutas o procesos metabólicos: a obtener glucógeno, a obtener otro tipo de

carbohidrato, hacia la vía de las pentosas, en el hígado eventualmente volver a glucosa o

seguir con la glucólisis. ¿De qué depende? De los requerimientos energéticos, de las

concentraciones y necesidades del entorno.

*Fallas en los procesos metabólicos: En el hígado, cuando se está degradando glucógeno, y

vamos a glucosa-6-fosfato, y hay deficiencia de una enzima remueve el grupo fosfato, para que

la glucosa salga del hígado, pasando de glucosa-6-fosfato a glucosa, llamada glucosa-6-

fosfatasa. Cuando hay carencia de esta enzima, la glucosa-6-fosfato no puede tomar otra ruta

que no sea la generación de glucógeno, por tanto este se comienza a acumular y se produce

hepatomegalia.

Esta primera reacción tiene un Δ G negativo, es decir, es espontánea, muy espontánea, y al ser

muy espontánea, es irreversible. Esta reacción en condiciones biológicas es muy irreversible,

entonces, de glucosa–6–fosfato a glucosa, no se puede volver mediante la misma enzima. Para

revertir esta etapa, hay que ir a otra ruta metabólica (gluconeogénesis).

El Δ G estándar es el que se mide a 25° C y con concentraciones 1 Molar de cada uno de los

metabolitos. Esas condiciones son distintas a las condiciones biológicas, por tanto, si cambian

las concentraciones, cambia Δ G. Recordar que si cambio concentración, cambio constante de

equilibrio, o si cambio temperatura también, entonces estaré alterando Δ G, pero en

condiciones biológicas, sigue siendo irreversible.

2° Reacción: Isomerización de Glucosa-6-fosfato a Fructosa-6-fosfato.

Esta reacción está dada por una Fosfohexosaisomerasa, que permite isomerizar esta Glucosa-

6-fosfato, para continuar el proceso como Fructosa-6-fosfato, de modo que cambiamos el

grupo funcional. Por tanto, corresponde a una enzima de tipo isomerasa, que requiere un

cofactor, que es un Ion Magnesio, pero ninguna coenzima. Esta reacción es reversible en

condiciones celulares.

3° Reacción: Fosforilación de la Fructosa-6-fosfato a Fructosa-1,6-bifosfato.

Esta reacción es clave en la glucólisis, y permite el paso de Fructosa-6-fosfato a Fructosa-1,6-

bifosfato. Es absolutamente irreversible en condiciones biológicas. Es una enzima única de la

glucólisis. El pasar por esto, ya indica que vamos en dirección exclusiva a glicólisis. Es una

enzima altamente regulada, es un complejo enzimático que tiene una regulación en forma

alostérica, y que es una enzima muy lenta. Se realiza mediante la enzima Fosfofructoquinasa 1,

enzima que va a esperar que se acumule una cantidad importante de fructosa-6-fosfato, y

solamente cuando tenga cantidades importantes de este metabolito, va a funcionar.

Se regula de varias formas. Esta enzima es principalmente regulada por concentraciones de

ATP: si hay niveles altos de ATP, la reacción se detiene, la enzima es más lenta aún; si tengo

niveles bajos de ATP, la reacción se incrementa, es más rápida.



Tenemos que entender que el objetivo final es generar ATP, por tanto si hay niveles altos de

ATP, no se justifica entrar a glucólisis, por tanto se detiene la enzima. Pero si tengo niveles

bajos de ATP, se va a incrementar la actividad enzimática ¿cómo visualizo que hay bajos

niveles de ATP? Mediante el incremento de ADP, si hay mucho ADP o si hay mucho AMP,

significa que nos estamos gastando el ATP, entonces se incrementan estos productos, y se ve

una activación de esta ruta tendiente a generar mayor ATP.

Nuevamente aparece el cofactor Magnesio.

*¿Cómo influye la concentración de Fructosa-6-fosfato? al aumentarse, existe otra enzima que

va a generar fructosa-2,6-bifosfato, que es un metabolismo alternativo, que es un activador

alostérico de la fosfofructoquinasa 1. Si empiezo a acumular F1,6biP, hay una ruta alternativa

que permite obtener F2,6biP, y esta activa la fosfofructoquinasa 1, esta enzima entonces se

activa, y se empieza a procesar más rápido la F1,6biP.

4° Reacción: Partición de la F1,6biP.

Está dada por una enzima llamada Aldolasa, que va a permitir que la F1,6biP se fraccione en 2

moléculas de 3 carbonos, en 2 triosas. Tiene un Δ G positivo y muy grande (23,8 Kj/mol), lo que

significa que en condiciones estándares no es espontánea. Pero en condiciones biológicas

ocurre sumamente bien, por tanto, es perfectamente reversible *¿Cuánto tiene que ser un Δ G

para considerarlo reversible? Δ G es absolutamente irreversible, significa que va hacia

cualquiera de los dos lados indistintamente].

Acá estamos dividiendo esta estructura, dando origen a dos triosas, dos azúcares: una cetona y

un aldehído. La dihidroxiacetona fosfato, que se ocupa para obtener glicerol, y la

gliceraldehído-3-fosfato. Recordar que el glicerol lo ocupamos para formar triglicéridos.

Para poder continuar con la glucólisis, necesitamos tener solamente aldehídos, por eso

aparece la última enzima de esta etapa, que es una Triosafosfatoisomerasa, una enzima que

isomeriza moléculas de azúcares de tres carbonos que están fosforiladas, la dihidroxicetona,

para que se convierta en una forma de aldehído, que es el gliceraldehido-3-fosfato. Por tanto,

en la etapa siguiente continuamos como si hubiesen 2 gliceraldehído-3-fosfato. De ahora en

adelante, irá todo el duplicado. Esta última reacción es reversible. ¿Por qué esta reacción es

reversible? Porque cuando venga de vuelta del piruvato, voy a tener que construir la cetona,

para formar Fructosa-6-fosfato (en la gluconeogénesis, viniendo de piruvato), entonces me

permite que la aldolasa vuelva a construir la cetona. Además, en algunos momentos necesitaré

fabricar glicerol, el cual se puede obtener a partir de a dihidroxicetona.

Terminamos la fase preparatoria, y hasta ahora hemos gastado 2 ATP. Las dos reacciones de

gasto de ATP es la 1° mediada por una enzima hexoquinasa o glucoquinasa según sea el caso, y

la 3° mediada por fosfofructoquinasa 1, y luego tenemos la isomerización de estas triosas,

permitiendo que sigamos sólo con aldehídos.

Fase de Rendimiento:



Acá comenzamos a obtener productos ventajosos desde el punto de vista de la generación de

energía.

6° Reacción: Fosforilación del gliceraldehído-3-fosfato.

Primera reacción de esta fase: el gliceraldehído-3-fosfato se fosforila, y esta es una

fosforilación que ocurre sin la necesidad de aporte de ATP, porque tenemos fosfato

inorgánico, y el fosfato inorgánico permite que se fosforila, se produce una reacción de

oxidación, y tenemos un aceptor de electrones que es el NAD oxidado, que se reduce,

entonces ese NAD reducido contiene los electrones y los lleva al punto donde se requiera.

¿Cómo puede haber oxidación cuando no hay oxígeno? No necesito oxigeno, porque la

oxidación es transporte de electrones, no necesita oxígeno, no hay que asociarlo, no es un

requerimiento, ocurre independiente de oxígeno.

Lo que hace esta reacción entonces es obtener NAD reducido, que luego es utilizado en la

cadena de transporte de electrones. Esta reacción es reversible, en condiciones biológicas.

*Sólo 3 de las reacciones son irreversibles en condiciones biológicas.

7° Reacción: Transferencia del gliceraldehído-1,3-bifosfato (1,3 bifosfoglicerato) al 3

fosfoglicerato.

Es la primera que genera ATP. Es una reacción reversible, con cierta dificultad, pero reversible.

Se produce una reacción mediante la cual vamos a transitar del gliceraldehído-1,3-bifosfato (o

1,3biP) al 3 fosfoglicerato, que va a permitir que se entregue un grupo fosfato al ADP,

generando así 1 ATP. Primera reacción que produce ATP, y lo produce a nivel de sustrato.

8° Reacción: Isomerización de 3 fosfoglicerato.

Dada por una enzima que recibe el nombre de Fosfogliceratomutasa, con cofactor Magnesio,

que lo que hace es trasladar el grupo fosfato de posición 3 a posición 2, para dejarlo más

expuesto, así se genera una molécula en la que es más factible liberar ese grupo fosfato. Por

tanto se obtiene un 2 fosfoglicerato. También reversible.

9° Reacción: Deshidratación del 2 fosfoglicerato.

La reacción está produciendo una molécula de agua. Se obtiene fosfoenolpiruvato. Esta es una

reacción reversible. El fosfoenolpiruvato es el penúltimo metabolito.

10° Reacción: Tránsito de Fosfoenolpiruvato a Piruvato.

El Fosfoenolpiruvato es transformado en piruvato mediante la enzima piruvatoquinasa,

enzima que requiere cofactores Magnesio y Potasio, y es otra reacción en la que se obtiene

ATP. Esta reacción es muy irreversible en condiciones biológicas. Al ser una reacción muy

irreversible, cuando se quiera volver atrás, vamos a tener que tomar rutas alternativas.



En la imagen podemos ver el resumen de las reacciones, y cada una de éstas está en

duplicado. Las reacciones claves son las 2 que producen ATP, y la que produce NAD reducido.

La única irreversible 100% es la última, la reacción 10 mediada por la piruvatoquinasa.

Balance final de la Glicólisis:

Es un proceso oxidativo, porque lo que obtuvimos es algo reducido.

En todo el proceso, partimos con 1 glucosa de 6 carbonos y obtuvimos 2 triosas al término de

la primera etapa, gastamos 2 ATP, generamos 4 ATP, 2 NAD reducido y 2 piruvatos. Haciendo

el balance, partimos con glucosa y obtuvimos 2 piruvatos, 2 moléculas de agua, 2 NAD

reducido, 2 ATP y aún tengo los 6 carbonos para seguir oxidando. Esta es una de las ventajas

que tiene la glucólisis, y de ahí su trascendencia.

Energética de éstas reacciones: en la tabla vemos los Δ G espontáneos y en condiciones

biológicas, las que están en rojo son las que tienen en condiciones biológicas Δ G que las hace

irreversibles. En condiciones biológicas hay valores que fluctúan porque las concentraciones

varían. La temperatura es constante, pero vamos a estar cambiando las concentraciones, y

esto alterará la Keq (Constante de Equilibrio) lo que hará que varíe sutilmente el Δ G, lo que

hace que en un momento la reacción vaya hacia abajo o hacia arriba (Por eso hay valores que

fluctúan de 0a 4, es decir, que un momento va hacia un lado o hacia otro dependiendo de las

concentraciones).

Entonces, nosotros transitamos desde glucosa a piruvato, en una notoria gradiente que está a

favor de la liberación de energía, y llegando a obtener un producto, que es el piruvato, que

tiene menor energía que la glucosa. Recordar que los sistemas biológicos tienden de mayor

energía a menor energía, tratando de buscar estabilidad. Y eso es lo que estamos haciendo

acá, un proceso oxidativo que permitió transitar de una glucosa con mayor energía, a un

piruvato con menor energía, perdiendo energía y alcanzando un punto donde hay mayor

estabilidad.

Características claves:

- Ocurre en el citosol.

- Ocurre en todos los organismos.

- Todos los intermediarios están fosforilados.

- 10 reacciones.

- 10 enzimas.

- Balance neto: 2 ATP además de los otros productos (piruvato y NAD reducido).

*TIPS: Cosas que debemos manejar de la glucólisis, qué espera el profesor que manejemos.

Relacionar estructuras (no dibujarlas) pero saber qué tipo de moléculas son, cuántos carbonos

tienen, si tienen o no fosfato. Con respecto a las enzimas, saber las más trascendentes que son

en las que hicimos énfasis en clases. Secuencia de reacciones, más que saberlas de memoria.

Conocer claramente dónde se produce ATP y NAD reducido. La bioenergética, es decir, que

hace que una reacción sea irreversible, analizando los Δ G, en qué parte de la célula ocurren, y



saber cómo se integra con el resto de las rutas metabólicas, lo que iremos viendo cuando

vayamos conociendo el resto de las rutas.

Como no consumimos habitualmente glucosa libre, nos encontramos con diferentes

metabolitos que activan esta ruta:

- Lactosa, que mediante la lactasa, se obtiene glucosa, que sigue la ruta de la glucólisis, y

la galactosa, que vimos en la galactosemia, que se iba a procesar para llegar a glucosa-

1-fosfato, la cual va a llegar a la glucólisis.

- Sacarosa: contiene glucosa y fructosa. La fructosa puede transitar por dos vías, entrar

directamente a Fructosa-6-fosfato mediante una hexoquinasa, o a través de ella

podemos llegar a formar Gliceraldehído-3-fosfato que tiene una ruta alternativa por

una fructoquinasa.

- Almidón: procesado por amilasas, ya sea amilasa salival o pancreática, que permite

obtener monómeros de glucosa.

- Glucógeno: ruta de degradación a nivel intracelular en la célula hepática o muscular,

tendiente a la generación de glucosa-1-fosfato, la cual va a continuar en la glucólisis.

*Razones por las cuales la glucólisis se hace en varias etapas: Liberación de energía en forma

gradual, tránsito fácil disminuyendo la energía, y así además es más fácil la reversibilidad, se

puede ir a otras vías y aporto esqueletos a diferentes rutas, y por la regulación. Si fuera todo o

nada, falla una enzima y me falla la glucólisis, pero como tengo varias etapas, puedo alimentar

la glucólisis por diferentes vías. El proceso gradual me permite obtener energía en los

requerimientos necesarios para los procesos biológicos, ni más ni menos.

Llegamos entonces a Piruvato, que nuevamente es un metabolito de encrucijada y ¿qué pasa

acá? Tiene distintas alternativas:

- Puede transformarse en Octalacetato, y entrar a alguna ruta, o volver a Oxalacetato, y

hacer la ruta de vuelta hacia glucólisis.

- Puedo obtener alanina (y a partir de alanina, piruvato, que es un proceso reversible).

- En condiciones aeróbicas, continúo la oxidación, y voy a producir Acetil-Coa mediante

la descarboxilación del piruvato.

- Si no hay oxigeno, voy a fermentación alcohólica o láctica.

Fermentación

Su objetivo es muy importante, permite que podamos obtener energía en forma de ATP en

ausencia de oxígeno. Nos encontramos con dos fermentaciones, láctica y alcohólica. La láctica

ocurre principalmente en tejidos musculares, y la alcohólica, en algunos tipos de levaduras y

otros microorganismos.

Fermentación Láctica:



Está dada por el paso de piruvato a lactato, mediante la enzima lactatodeshidrogenasa, que es

una enzima fundamental a nivel muscular, que hace posible que pasemos de piruvato a

lactato. Estamos haciendo gran cantidad de glucólisis, y carencia de oxígeno, entonces se

acumula gran cantidad de piruvato, y no le queda otra ruta que seguir la fermentación, para

llegar hasta lactato.

Pero la fermentación es para obtener energía, y con este paso no se está generando energía.

¿A dónde generamos ATP? En la glucólisis. Y ¿por qué no nos quedamos en piruvato, y

tenemos que llegar a lactato? Para recuperar NAD oxidado. Ese NAD oxidado, después es

ocupado en la glucólisis.

Si no hubiese el paso de piruvato a lactato, genero NAD reducido, se agota el NAD oxidado, y

se detendría la glucólisis. Así, regenero el NAD oxidado, y así puedo continuar con la glicólisis.

Esto ocurre en el citosol, porque es aquí donde se está generando NAD reducido, y es aquí

donde se está requiriendo el NAD oxidado.

¿Cuándo se produce esto? Contracción sostenida, en cuadros de hipoxia (bajas de oxígeno). Si

hacemos ejercicio después de mucho tiempo de hacer nada, la capacidad aeróbica es mala,

teniendo una respiración entrecortada, con ingreso de oxígeno insuficiente para los

requerimientos que estamos teniendo, la demanda de ATP no alcanza a ser obtenida en

condiciones aeróbicas, debido a que el oxígeno está siendo limitante. Lo que queda es hacer

fermentación, pero no podemos hacerla indefinidamente. Si hacemos fermentación mucho

tiempo, se acumula el lactato y eso produce acidosis (modificación en el pH). Eso va a

desencadenar una fatiga, y eso es la alarma para detenerse.

¿Dónde además encontramos fermentación láctica en condiciones anómalas? En la sangre, es

en condiciones normales, porque el glóbulo rojo está haciendo permanentemente

fermentación láctica. Donde la encontramos en condiciones anormales es en el músculo

cardiaco. Puede, pero no debe. Porque resulta que el músculo cardiaco no se debe fatigar, al

hacer fermentación láctica, generamos fatiga, pero cuando hay obstrucción de arterias

coronarias disminuye el flujo sanguíneo a una determinada porción del músculo cardiaco,

disminuyendo la cantidad de oxígeno que está llegando, y ahí se hace fermentación láctica,

tratando de mantener la contracción muscular. Sin embargo, el músculo cardiaco no puede

hacer fermentación láctica en forma indefinida, y si hace fermentación por mucho tiempo se

empieza a producir una fatiga que va a provocar un paro cardiaco, por tanto se detiene el

músculo producto de la fatiga, y es lo que habitualmente se escribe como dolor isquémico que

es el dolor que está ocurriendo durante un infarto al miocardio (esa fatiga es el dolor que se

siente antes del infarto).

Entonces, no puedo hacer fermentación láctica de forma indefinida a nivel de músculo

cardiaco, pero se hace importante, porque genera un periodo de alerta y de mantención que

permite una sobrevida transitoria, a la espera de hacer la corrección apropiada, antes de

afrontar la muerte.

En esas condiciones habitualmente se ven alteradas enzimas, aumenta su concentración la

lactatodeshidrogenasa, y la creatinquinasa, que permite generar ATP en forma anaeróbica a



partir de fosfocreatina (son los niveles de estas dos enzimas las que se tienen controlados en

los dos días siguientes a un infarto).

*¿Por eso la gente consume creatina en los gimnasios para aumentar la masa muscular? Al

aumentar la creatina, se propone que se tendría mayor cantidad de fosfocreatina en los

músculos, haciendo posible que se tenga la capacidad de generar mayor cantidad de ATP, lo

que permitiría mayor cantidad de repeticiones en el gimnasio. Pero la creatina no es mágica,

requiere consumo por largos periodos de tiempo, y hacer procesos aeróbicos para generar

fosfocreatina, entonces al final se termina eliminando (es sólo negocio). De que tiene

efectividad, sí, la tiene, siempre y cuando se consuma por más de 6 meses y en cantidades

grandes, de modo tal de obtener mayores niveles de circulación constante y traducirlo en

mayor ATP.

*Para evitar la acumulación de lactato en los deportistas de elite, ellos tienen mejor capacidad

aeróbica, entonces hacen menos fermentación, y por eso también se hacen masajes de

relajación después del ejercicio, para evitar las lesiones. La idea es que el masaje permite la

salida del lactato del músculo, y al sacar el lactato del músculo, este va a ir dar a nivel hepático,

y en el hígado, ese va a revertir el proceso, comenzando la gluconeogénesis, y así transformarlo

a glucosa nuevamente. Entonces, lo que se evita con los masajes es la acumulación de lactato

en el músculo, y con esto el dolor posterior. Y ¿por qué se produce este dolor? Hace años se

proponía que lo que se generaba era ácido láctico, que es una molécula insoluble y que genera

la precipitación de cristales. Pero se determinó que en realidad no se genera ácido láctico, si no

lactato, y no se produce cristalización, si no que lo que ocurre es que la acumulación de lactato

genera cambios en las concentraciones de protones, lo que genera microlesiones en los

músculos, y es lo que genera el dolor cuando uno hace ejercicio con capacidad aeróbica

limitada.

*Los estudios genéticos a deportistas de elite han demostrado que ciertos deportistas tienen

enzimas, como la lactatodeshidrogenasa, mucho más eficientes, que pueden procesar grandes

cantidades de piruvato a nivel de hígado, permitiendo una gran cantidad de fermentación, pero

luego una rápida eliminación, sin generar las lesiones que se le provocan a cualquier persona. A

partir de eso, se proponen test genéticos, para preparar deportistas de elite, y saber si vale la

pena entrenarlo o no, o saber para qué tipo de deporte se podría ocupar según los tipos de

enzima.

*El Rigor Mortis tiene que ver con la acumulación de calcio y el déficit de generación de ATP,

produciéndose una contracción sostenida en el tiempo, porque las cabezas de actina y miosina

no se están desacoplando, entonces queda el músculo contraído. El rigor mortis ocurre

inicialmente, pero al cabo de los días, se produce la liberación.


Recordar que la Glucosa-6-fosfato es un metabolito de encrucijada, porque puede cursar hacia

diferentes destinos. Ya vimos otro metabolito de encrucijada, que es el piruvato, y que

también existe la vía de la fermentación, que puede ser láctica o alcohólica.



El objetivo final de la fermentación láctica era la generación de NAD oxidado. Hablamos que en

la glucólisis hay un ciclo que se inicia a nivel muscular, primero glucólisis, luego el paso de

piruvato a lactato, que necesita salir del músculo para no producir micro lesiones. De ahí sale

al torrente sanguíneo, y que posteriormente en el hígado, ese lactato es devuelto a piruvato, y

de ahí a glucosa, en la gluconeogénesis, cerrando el círculo con el Ciclo de Cori.

Siguiendo con Fermentación Láctica:

La enzima que pasa de piruvato a lactato es la lactatodeshidrogenasa, que tiene distintas

isoformas. Hay descritas aproximadamente 5 isoformas.

Es una enzima que tiene una estructura cuaternaria, con formación tetramérica, existiendo

distintas posibilidades de llegar a configurarla. La que encontramos habitualmente en músculo

esquelético e hígado es la LDH5, que es una enzima que permite hacer el paso de piruvato a

lactato en el músculo, y luego, por los cambios de concentración, hace el proceso al revés en el

hígado.

En el músculo cardiaco encontramos la LDH1, hablamos de que cuando una persona sufre un

infarto al miocardio, está asociado a hipoxia y al incremento de niveles de ciertas enzimas,

como la creatinquinasa y la lácticodeshidrogenasa. Si una persona sufrió una lesión muscular

masiva, vamos a ver cantidades importantes lácticodeshidrogenasa. Recordemos que estamos

hablando de una reacción que ocurre intracelular y cuando vemos niveles elevados

plasmáticos significa que hay ruptura celular.

Se han creado tecnologías para saber si la que está elevada es la enzima cardiaca o la

muscular. Esto es posible debido a sus diferencias en sus pesos moleculares, y si las analizamos

mediante electroforesis, en que se separan las moléculas en un campo eléctrico según su

tamaño, es posible separar las diferentes isoformas, y se puede ver la cantidad de cada una de

ellas, y eso cuantificarlo, y así en un perfil se determina cuál de las dos es la que se encuentra

elevada, post un cuadro clínico determinado. Eso se denomina perfil de isoenzimas.

La lactatodeshidrogenasa requiere una metodología distinta a los exámenes que generalmente

se hacen, al parecer en Talca no se hace la separación de isoformas.

Otro tipo de fermentación láctica es la que encontramos en yogurt y productos lácteos, y ésta

es debido a microorganismos. El chucrut se hace fermentando repollo.

Fermentación Alcohólica:

No ocurre en nuestro organismo, si no que ocurre principalmente en levaduras, y que permite

el paso de piruvato a acetaldehído, y finalmente a etanol. Su objetivo principal es regenerar

NAD oxidado para ser utilizado posteriormente en la glucólisis. La diferencia reside en el tipo

de organismo en la cual se encuentra. El piruvato es una molécula de 3 carbonos, mientras que

el etanol tiene 2 carbonos, por tanto se necesita descarboxilar el piruvato, y eso lo hace con las

enzimas piruvatodescarboxilasa y alcoholdeshidrogenasa. La coenzima se llama

tiaminapirofosfato, derivada de la vitamina B1.



*El déficit de tiamina provoca lo que se llama el cerebro del alcohólico: pérdida de memoria,

sensación de vértigo y una serie de situaciones relacionadas con el alcohol.

Tenemos entonces acá una situación en la cual vamos a observar un proceso de fermentación,

que tiene el mismo objetivo que en la láctica, la posibilidad de generar el NAD oxidado,

generándose CO2.

[Imagen comparativa entre fermentación láctica y alcohólica] La que se hace en el músculo es

la fermentación láctica.

Gluconeogénesis

Nos permite obtener glucosa a partir de cero, es decir, a partir de sustratos que no son

carbohidratos. Es una ruta endergónica, es decir, gastaremos energía en ella.

Consideraciones previas:

Cantidad de glucosa que ocupamos al día: tenemos un cerebro que demanda del orden de 130

gr. de glucosa al día, que es cerca de la mitad de toda la glucosa que incorporamos

exógenamente, y cerca de la mitad de todo el glucógeno que tenemos almacenado. Entonces,

nos encontramos en un conflicto, y el conflicto principal es cuando estamos en ayuno. Nuestra

principal reserva energética son las grasas, que son muy buenas reservas energéticas, pero

tienen un pequeño gran problema, y es que con ácidos grasos que se vayan a oxidar, no puedo

obtener glucosa, y por otro lado tengo órganos que están demandando constantemente

glucosa, y tengo tejidos que son totalmente dependientes de glucosa, que no pueden ocupar

otro tipo de metabolitos, como por ejemplo, los glóbulos rojos, que no tienen mitocondrias

por tanto no pueden hacer respiración celular ni otro tipo de procesos que no sean glucólisis.

Por otro lado tenemos las neuronas, que son altamente dependientes de glucosa, de modo tal

de que en condiciones de ayuno vamos a necesitar que de alguna manera se mantenga la

glicemia para poder mantenernos vivos.

Nuestra principal reserva de glucosa es el glucógeno, pero su importancia es bastante limitada.

Tenemos en la diapositiva una gráfica que me muestra la cantidad de glucosa utilizada en

gramos por hora, y tiempo de ayuno, que va desde las 0 horas hasta los 40 días. Si iniciamos un

proceso de ayuno, tengo diferentes etapas: absorción, post absorción, ayuno temprano, ayuno

intermedio, ayuno prolongado. Nos encontramos con que la glicemia, durante las primeras

tres horas, es mantenida principalmente por la glucosa exógena, lo que consumimos. Luego,

comienza a ocuparse el glucógeno, pero nosotros sólo tenemos almacenado alrededor de 200

a 300 gramos de glucógeno en todo el organismo, y de todo el glucógeno que tenemos

ocupamos sólo el glucógeno hepático para poder generar glucosa, por lo tanto cumple un

aporte importante en la mantención de la glicemia durante las primeras horas, desde las 3

primeras horas hasta las 20 horas. Pero ¿después qué? ¿Qué sucede? Ahí es cuando comienza

a cumplir un rol trascendente la gluconeogénesis, que es una ruta que permite hacer glucosa a

partir de esqueletos que no son carbohidratos. Eso es sumamente importante, porque va a

permitir que tras las 20 horas de ayuno, tejidos claves puedan tener glucosa para seguir



funcionando. En condiciones normales, todos los tejidos ocupan glucosa, pero con el ayuno

nos comenzamos a adaptar, y en ese periodo de adaptación surgen mecanismos que permiten

la mantención de la glicemia, surgiendo en un comienzo la glugenolisis y posteriormente la

gluconeogénesis, que van a hacer posible la mantención de la glicemia. Fijarse que la

gluconeogénesis se incrementa, y luego cae, esa caída es principalmente porque en ese punto

es cuando se comienzan a utilizar los ácidos grasos, y son ellos los que van a proveer energía a

distintos tejidos. Aparecen también los cuerpos cetónicos, bajando la presión sobre la

necesidad de glucosa, y que deja sólo a algunos tejidos dependientes de glucosa, mientras el

resto están ocupando ácidos grasos y cuerpos cetónicos.

La gluconeogénesis entonces tiene una trascendencia biológica que hay que destacar, porque

es la forma mediante la cual mantenemos la glicemia frente a condiciones de ayuno. Una

persona normal de 70 kg. Tiene 170 a 200 gramos de glucógeno total, y sólo nuestro cerebro

está requiriendo 120 gr. Por tanto, si yo degrado todo el glucógeno que tengo, con suerte

alcanzo a proveer un día sólo al cerebro.

La gluconeogénesis va a permitir que tomemos distintos sustratos, como el lactato,

proveniente de fermentación; o aminoácidos, y aquí es donde está la trascendencia de éstos a

nivel energético, ya que su rol no es generar ATP, si no que la degradación de aminoácidos es

tendiente a generar esqueletos, para poder formar glucosa; podemos degradar glicerol

también, proveniente de los triglicéridos, para formar glucosa; otros precursores son

oxalacetato y piruvato.

Por lo tanto, vamos a partir en piruvato, y terminaremos en glucosa, es decir, el proceso

inverso al de la glucólisis. Nos encontramos entonces en una ruta que tiene un carácter

antiparalelo al de la glucólisis, pero que no es idéntica, no tiene los mismos pasos, y eso se

debe a parámetros termodinámicos. Cuando veíamos glucólisis, encontrábamos 10 reacciones

en total, de las cuales 3 eran muy espontáneas, por lo tanto, eran irreversibles; mientras que

las otras 7 reacciones en condiciones biológicas eran reversibles, y que tenían Δ G variables.

Esa variabilidad va a estar dada principalmente por los cambios en la Constante de Equilibrio,

que estará dada principalmente por los cambios de concentraciones, lo cual determinará que

vayan en un sentido o en otro.

De este modo, encontramos 3 reacciones que son desfavorables termodinámicamente, en las

cuales para revertirlas por la misma reacción o con la misma enzima, no son viables. Por tanto,

lo que surgen son reacciones paralelas que hacen posible revertir esa etapa. Así, cuando

colocamos en forma antiparalela la glucólisis con la gluconeogénesis, nos encontramos con 7

etapas que son comunes, y que tienen las mismas enzimas, y que debido a los cambios en las

concentraciones, y por tanto en los Δ G, podemos producir los diversos metabolitos que

necesitemos. Todas estas reacciones están ocurriendo en el citoplasma, pero en la

gluconeogénesis encontramos algunas reacciones que ocurren en la mitocondria y otras en el

retículo. Entonces, 7 reacciones comunes, y 4 reacciones que aparecen como alternativas.

Para revertir la primera reacción, que era una reacción muy espontánea, necesito dos

reacciones: el paso de piruvato a oxalacetato, y posteriormente de oxalacetato a



fosfoenolpiruvato, pasos que están dados por dos enzimas: la piruvato carboxilasa y la

piruvato carboxiquinasa.

Es una ruta que gasta mucho GTP, gasta en total 2 ATP, luego 2 GTP y luego 2 ATP más,

entonces gasta el equivalente a 6 ATP. Es un proceso endergónico. Ese es el gasto total, por los

dos piruvatos. Pero en la glucólisis generé 2 ATP, y en la gluconeogénesis gasto 6 ATP ¿no es

un despropósito? Recordar que la gluconeogénesis ocurre en células hepáticas, y

excepcionalmente en condiciones extremas, en células renales, y produce glucosa para

exportar, es decir, no para ocupar en el hígado si no que en otros tejidos.

Entonces ¿Justifico gastar 6 ATP? El hígado, en estas condiciones, ocupa principalmente ácidos

grasos, el hígado en condiciones bajas de glucosa es el primero en dejar de ocupar glucosa,

(recordar que tiene una glucoquinasa, que tiene un Km muy grande, por lo tanto, sólo ocupa

glucosa en altos niveles de glucosa, y ante los bajos niveles la deja de ocupar) por eso, en estas

condiciones, se están oxidando los ácidos grasos. Son los ácidos grasos los que proveen

energías para que la gluconeogénesis funcione. Es totalmente justificable y necesario gastar 6

ATP porque es un mecanismo de sobrevivencia, es para mantenernos vivos, mantener que las

neuronas y que los glóbulos rojos funcionen de forma adecuada.

Entonces, nos gastamos el equivalente a 6 ATP y 2 NAD reducido en hacer glucosa. Lo

trascendente es que ciertos tejidos puedan ocupar glucosa. Entonces, el proceso es rentable

en cuanto a que se exporte glucosa para que sea utilizable en otros tejidos.

Entonces, tenemos 4 enzimas que aparecen acá: piruvatocarboxilasa,

fosfoenolpiruvatocarboxiquinasa, y luego en las etapas finales tengo dos enzimas que son

fosfatasas: la fructosa-1,6-bifosfatasa y la glucosa-6-fosfatasa. En la glucólisis hay quinasas, que

pegan grupos fosfatos, y acá encontramos fosfatasas que remueven grupos fosfatos; esto es

para que la glucosa pueda salir de la célula.

Enfermedad de Von Gierke: Enfermedad genética en que hay una deficiencia de la enzima

glucosa-6-fosfatasa, por la cual se empieza a acumular glucosa-6-fosfato, se acumula

glucógeno, y eso provoca hepatomegalia, un hígado demasiado grande, debido a la

acumulación de glucógeno.

1° reacción: Piruvato a Oxalacetato.

El piruvato ingresa al interior de la matriz mitocondrial, la enzima piruvatocarboxilasa se

encuentra dentro de la matriz mitocondrial, lo cual es una compartimentalización celular, que

hace que el piruvato llegue hasta acá, generando hexalacetato desde la matriz mitocondrial.

Pero yo necesito el oxalacetato en el citosol, entonces se ocupa el mecanismo de lanzadera.

NO es transporte, el transporte involucra el paso de la molécula íntegra (ejemplo, piruvato es

transportado dentro de la matriz mitocondrial a través de un canal que permite el flujo de

piruvato, que parte como piruvato y queda adentro como piruvato). Lo que hace una

lanzadera, es que frente al conflicto que nos genera la membrana interna de la mitocondria, lo

que ocurre es que se traslada mediante la interconversión a otras moléculas, entonces el

oxalacetato se transforma en aspartato o malato, ya que existen transportadores para ellos, de



modo tal que es el malato y el aspartato los que puedan salir de la membrana interna, y de esa

forma se pueda salir al exterior, y encontrar oxalacetato a nivel de citosol.

2° reacción: Oxalacetato a fosfoenolpiruvato.

La siguiente reacción es citosólica, y permite mediante la fosfoenolpiruvatocarboxiquinasa

obtener fosfoenolpiruvato, y ahí podemos seguir hacia arriba nuevamente. Éstas reacciones

son en las cuales de gastó energía, en la primera reacción se gastó ATP y acá GTP.

*Si sale como aspartato o malato, va a depender de la cantidad de NAD reducido, si hay mucho

sale como aspartato, pero si hay poco tiene la vía del malato.

Segundo Bypass: reacción de las fosfatasas.

La primera fosfatasa produce el cambio de fructosa-2,6-bifosfato a fructosa-6-fosfato por la

enzima fructosa-2,6-bifosfatasa, produciendo la liberación de fosfato inorgánico y finalmente

el paso de glucosa-6-fosfato a glucosa.

Por tanto, una serie de reacciones que hacen posible la generación de glucosa. En el balance

energético, partimos de 2 piruvatos para formar una glucosa, pero nos hemos gastado 4ATP,

2GTP, 2 NAD reducidos y 6 H20. Pero que tiene un objetivo superior, que es el de mantenernos

vivos, exportando glucosa y haciendo posible que sigamos funcionando.

El rol biológico o sentido, es la capacidad que tenemos en este proceso utilizando diversos

precursores, que podamos obtener glucosa, y que va a implicar un gasto energético no menor.

Tenemos que destacar entonces y entender el proceso regulatorio de glucólisis y

gluconeogénesis, y lo vemos en conjunto porque es parecido.

Proceso Regulatorio

El principal punto de regulación está dado al nivel de Fosfofructoquinasa y Fructosa-1,6-

bifosfatasa, que lo habíamos mencionado cuando vimos glicólisis. Tenemos que entender

porque estas enzimas están reguladas de esa manera. Acá tenemos enzimas alostéricas, que

son capaces de ser reguladas, gracias a que metabolitos distintos se pegan en alguna parte de

la enzima, haciéndola más o menos activa. Son componentes moduladores, que son capaces

de modular la actividad, y la modulación puede ser positiva, es decir, activa a la enzima, la

hace más eficiente o más rápida; o negativa, es decir, la hace más lenta o hace que la enzima

se inhiba completamente.

Entonces, cuando vemos regulación necesitamos entender los objetivos de la ruta metabólica,

y con eso podemos entender el resto.

Metabolitos de regulación:

- ATP: El ATP es un metabolito que bloquea a la fosfofructoquinasa 1, también bloquea

a la piruvatoquinasa. ¿Por qué el ATP las bloquea? Porque el objetivo de la glucólisis es

generar ATP y metabolitos que van a generar más ATP. Si yo tengo suficiente ATP,

detengo estas enzimas, y mantengo la fructosa-6-fosfato, y como esa reacción es



reversible, esa fructosa-6-fosfato puede volver a glucosa-6-fosfato, la que puedo

ocupar por ejemplo para la generación de glucógeno. Fijarse que el ATP suele detener

todas las rutas de tipo metabólicas. Por eso que cuando hay dietas, y no hay más

gasto, se produce gran cantidad de ATP y se dejan de hacer estos ciclos, por tanto no

hay más gasto, no se sigue bajando de peso. Entonces, el ATP acá bloquea.

- AMP: El AMP activa la fosfofructoquinasa pero bloquea la fructosa-1,6-bifosfatasa.

Recordar que cuando tenemos ATP, lo hidrolizamos, y se obtiene ADP, y es

condiciones más extremas, se hidroliza el ADP y se obtiene AMP. Entonces, cuando

estamos en ésta condición, es porque ya estamos en requerimientos extremos.

Entonces ¿Por qué activa la fosfofructoquinasa pero bloquea la F1,6biP? Porque me

indica que hay que producir más ATP, el AMP es un fuerte indicador de requerimiento

energético, por tanto activa una ruta tendiente a generar energía. Mientras que la

gluconeogénesis se bloquea por metabolitos que son indicadores de bajo

requerimiento energético. Porque estamos en una condición de bajo ATP, no estoy en

condiciones de hacer gluconeogénesis que es una ruta endergónica y de altos

requerimientos de ATP.

- Citrato: bloquea la glucolisis y activa la gluconeogénesis. Cuando voy de glucosa a

piruvato, y de piruvato a Acetil-Coa, lo que obtengo como mayor metabolito del Acetil

Coa es el Citrato o Acido Cítrico, por tanto niveles importantes de citrato me están

indicando que estoy llegando a Acetil Coa, por lo tanto no necesito más degradación,

se bloquea la glucólisis. Y me está diciendo que tengo metabolitos suficientes para los

requerimientos, entonces, perfectamente puedo toma piruvato para hacer

gluconeogénesis.

- Protones: ¿Por qué la concentración alta de protones bloquea? Porque en la cadena

respiratoria, en el espacio intermembrana se aumentará la concentración de protones,

los cuales se liberan por la membrana externa que es semipermeable, por tanto

aumentará la concentración de protones y baja el pH, como son los protones los que

sintetizan ATP, significa que no estoy necesitando más.

- Fructuosa-2,6-bifosfato: la fosfofructoquinasa 1 es una enzima lenta, de modo que

como procesa a baja velocidad, se empieza a acumular sustrato, entonces se acumula

fructosa-6-fosfato. Con esta fructosa-6-fosfato tengo una ruta que me lleva a la

fructosa-1,6-bifosfato, pero también tengo una actividad que hace posible que se

genera fructosa-2,6-bifosfato. Como se ha acumulado, empiezo a generar fructosa-2,6-

bifosfato, que es un potente activador de la enzima, entonces en la medida que se

acumula, la enzima se activa cada vez más, porque me indica que tengo mucho de este

metabolito, por tanto estoy en condiciones de seguir la ruta hacia abajo, entonces

aumenta la actividad de la enzima, y así aumenta el tránsito hacia la glucosa. Y el

mismo metabolito va a bloquear la gluconeogénesis, porque es un indicador de que

hay mucha fructosa-6-fosfato.



- Alcohol: El alcohol inhibe la gluconeogénesis. Cuando alguien consume alcohol, eso

implica que se genere un incremento en los niveles de alcoholdeshidrogenasa, a nivel

hepática se generará proceso de detoxificación, y se generará acetaldehído y NAD

reducido, que es revertir la fermentación. Por tanto, estamos generando gran cantidad

de poder reductor a nivel citosólico, dando la sensación de que tenemos muchos

metabolitos y mucha glicólisis. Y también teníamos otras reacciones, como el paso de

piruvato a lactato, y de lactato a piruvato; y el paso de oxalacetato a malato, y

viceversa. Cuando una reacción está en equilibrio, y se altera la concentración, el

equilibrio se desplaza en sentido contrario tratando de compensar el cambio o estrés.

Por tanto, con el cambio de concentración de NAD reducido, la reacción se desplaza

hacia lactato, en un caso, y hacia malato, en otro caso. El problema es que la célula

tiene una sensación de gran cantidad de NAD reducido, pero se desplazó el equilibrio

en sentido contrario, gastando el piruvato y oxalacetato, que los requería para iniciar

la gluconeogénesis, por tanto estoy perdiendo los metabolitos de partida de la

gluconeogénesis. El problema entonces es que la persona alcohólica va a tener riesgos

de una hipoglicemia, si es que no está consumiendo alimentos. Habitualmente nos

encontramos con esa reacción, una persona alcohólica consume una muy baja

cantidad de alimentos, induciéndose un cuadro de hipoglicemia. Recordar que los

síntomas de hipoglicemia son somnolencia, mareo, sudoración, pérdida de

conocimiento, desmayo y fatiga, que son prácticamente los mismos síntomas de una

persona fuertemente embriagado, por tanto en urgencias tendrán que detectar si

viene demasiado borracho o se ha inducido una hipoglicemia.

La gluconeogénesis, es un ciclo que se relaciona con otro tipo de rutas, como el Ciclo de Cori,

en el cual lo que va a ocurrir es este tránsito de glucosa a lactato, y a nivel hepático, revertir de

lactato a piruvato, y hacer el proceso gluconeogénico, donde la energía la obtenemos a partir

de la oxidación de ácidos grasos.

Otro caso es la situación de la alanina glucosa, que lo vamos a ver cuando veamos

metabolismo de compuestos nitrogenados y aminoácidos. Brevemente, cuando se hace

ejercicio, se está generando glucólisis, para tener energía, por tanto, hay piruvato. Pero

además el proceso de energía intenso también genera proteólisis (ruptura de tejidos, ruptura

de fibras) teniendo aminoácidos libres que tienen que ser procesados. Los aminoácidos a nivel

muscular se van a ocupar principalmente para obtener energía, haciendo que entren a Ciclo de

Krebs generalmente. El aminoácido tiene un problema, y es que tiene nitrógeno, el grupo

amino se libera en forma en amoniaco, que en medio acuoso, forma iones amonio, y el

problema del ion amonio es que es una molécula muy polar, es muy soluble en medio acuoso,

por tanto muy soluble en sangre. Si tenemos mucho amonio circulando en la sangre, se

provoca daño neurológico, por tanto es neurotóxico. Por eso el nitrógeno no se puede

trasladar disuelto en la sangre, una forma de transportarlo es asociado a moléculas, una forma

de trasladarlo desde el músculo es transferir el grupo amino al piruvato, formando un

aminoácido llamado alanina. Esa alanina llega al hígado, entrega el nitrógeno, el grupo amino

para formar otro aminoácido que va a seguir el proceso hacia la formación de urea, y

recuperamos el piruvato, que puede ser asociado a formar nuevamente glucosa o

gluneogénesis.




Metabolismo del Glucógeno

Glucógeno:

Corresponde a un polisacárido, son repeticiones de monómeros de glucosa asociadas, que

están unidas por enlaces glucosídicos. Los enlaces glucosídicos característicos del glucógeno

son el α-1,4 y α-1,6. Estas repeticiones forman un polímero ramificado. ¿Por qué es un

polímero ramificado? Cuando estamos haciendo la degradación del glucógeno, la degradación

comienza a realizarse por los extremos, y entonces así empezamos a liberar monómeros de

glucosa. Si comparo un polímero lineal, con uno ramificado ¿qué ventajas ofrece? Que tiene

muchos puntos de acción en los cuales vamos a comenzar a degradar, de manera de obtener

rápidamente glucosa, y mantener la glicemia. Otra característica es que el ser ramificado lo

hace insoluble, de manera tal que precipita y tenemos gránulos de glucógeno en la célula.

Si vemos la reserva energética, ésta está dada principalmente por las grasas y por las

proteínas, y muy por debajo tenemos al glucógeno. ¿Dónde tenemos glucógeno? A nivel

muscular, se calcula que una persona de 70 Kg. tiene aproximadamente 150 gr. a nivel

muscular, y en el hígado, cerca de 80 gr. que son cantidades sumamente pequeñas, peo a su

vez sumamente importantes. Recordar que el rol del glucógeno es generar glucosa durante el

periodo de ayuno post absorción o ayuno temprano, donde el glucógeno va a tener un rol

importante en la mantención de la glicemia durante las 4 a 20 horas de ayuno, y de forma

paralela veíamos que comenzaba a aparecer de forma paralela el proceso de la

gluconeogénesis.

Entonces, tenemos glucógeno en diferentes tejidos, y molecularmente son el mismo tipo de

estructuras, tanto el glucógeno hepático como el muscular. La diferencia reside en el uso que

tiene ese glucógeno.

[Imagen] En la diapositiva, podemos ver como puntitos negros son los gránulos de glucógeno

en los hepatocitos.

Entonces, decíamos que la diferencia reside en el uso. El glucógeno que está en el hígado,

tiene el rol de participar en la mantención de la glicemia, mientras que el glucógeno que está

en el músculo tiene un rol exclusivamente intramuscular, para uso interno. ¿Cómo regulamos

eso? ¿Qué permite que el glucógeno del músculo se degrade para ser utilizado dentro del

músculo y el glucógeno del hígado pueda salir del hígado? En el hígado está la fosfatasa. Fijarse

que en el músculo hacemos la degradación del glucógeno, y vamos a llegar a glucosa-1-fosfato,

y de ahí a glucosa-6-fosfato, y eso entrará a lo que es respiración celular o a fermentación,

dependiendo de la condición aeróbica o anaeróbica que tenga el músculo. Mientras que en el

hígado, la degradación de glucógeno va a llegar a glcuosa-6-fosfato, a la misma que se llegaba

proveniente de gluconeogénesis, y aquí tenemos una enzima que es la glucosa-6-fosfatasa,

que va a permitir desfosforilar esta glucosa, y que así pueda salir al torrente sanguíneo. De

modo que la presencia de una enzima es la que permite que podamos tener la salida de

glucógeno desde el hígado al torrente sanguíneo.



Niveles de Glucógeno durante el día:

Bajan, suben, bajan y suben constantemente. ¿Por qué? Fijarse en las horas, desayuno,

almuerzo, once, cena. Vemos asociado a la ingesta de alimentos a que nos suban los niveles de

glucógeno. Habitualmente consumimos alimentos, y aproximadamente la mitad va a ir a

generar ATP, a procesos oxidativos, mientras que la otra mitad va a ir principalmente a

reserva. ¿Qué reservas son importantes? Recuperar glucógeno, y tratar de aumentar la

cantidad de tejido adiposo, cantidades de ácidos grasos. De modo tal que después de cada

ingesta de comida, nos suben los niveles de glucógeno.

¿Y qué pasa con la glicemia? Se va a mantener relativamente constante, con unos pequeños

sobresaltos durante las comidas ¿por qué sube? Porque la ingesta aumenta los niveles en el

torrente sanguíneo ¿Por qué después baja? Cuando consumimos alimentos, aumentan los

niveles de insulina, al aumentar estos niveles, se incrementa la cantidad de transportadores

GLUT4 en células del tejido muscular y adiposo, de manera tal que se recoge glucosa hacia el

interior. Y recordar que cuando hablamos de glicemia hablamos de glucosa extracelular, no

intracelular, por tanto se produce una incorporación de glucosa al interior de los tejidos,

tendientes a la generación de glucógeno o de grasas. Por tanto, por eso se producen esos

constantes sobresaltos, y luego que baja, actúa el glucagón, teniendo una situación fluctuante.

Entonces, vamos a estar fabricando y degradando glucógeno constantemente. Eso implica que

tenemos procesos de degradación y de síntesis de glucógeno, que están íntimamente

relacionados y altamente regulados.

Por un lado, la molécula que va a tender a la síntesis de glucógeno, es proveniente de la

glucólisis, y es la glucosa-6-fosfato, que es un metabolito de encrucijada, que tenía distintos

destinos. Uno de sus destinos, era la síntesis de glucógeno mediante su transformación a

glucosa-1-fosfato, gracias a una enzima mutasa. La glucosa-1-fosfato, va a sufrir una hidilación,

formando UDP glucosa, y luego de eso vamos a tener una suerte de glucosa activa, que va a ir

formando una estructura gracias a la acción de una enzima llamada glucógenosintetasa y de

otra enzima, llamada ramificante, de manera tal de ir elongando y al mismo tiempo generando

las diferentes ramificaciones, generando el glucógeno.

Como contraparte, tenemos la degradación del glucógeno, que va a requerir de una enzima

desrramificante, que va a ir eliminando estas ramas, permitiendo que queden pequeños

fragmentos, y también de una enzima llamada glucógenofosforilasa. De manera tal que el

producto de la generación del glucógeno, es tendiente a la formación de glucosa-1-fosfato,

que mediante una mutasa, va a transformarse en glucosa-6-fosfato, y si es tejido hepático,

esta glucosa-6-fosfato se va a desfosforilar para ir a dar glucosa que puede salir, y si es tejido

muscular, va a ir hacia glucólisis, para poder obtener energía.

Entonces, tenemos diferentes alternativas, y son distintos procesos que son opuestos, y que

están contrarregulados.



Síntesis de Glucógeno:

La primera reacción corresponde a formar esta glucosa activa, a la cual se le adiciona un

nucleótido, que es uridina, de manera tal de obtener esta UDP-glucosa. El primer paso

entonces es la activación de la glucosa como UDP-glucosa, que es el monómero a partir del

cual comienza su síntesis. Para comenzar el proceso de elongación y de formación de

glucógeno, necesitamos que este UDP-glucosa quede inmovilizada, y esa inmovilización está

dada por una proteína llamada glicogenina o glucogenina.

La glicogenina inmoviliza la UDP, y además tiene una actividad catalítica, que va a permitir que

se puedan formar enlaces glucosídicos. Esta proteína tiene un residuo aminoacídico que es la

tirosina, y la tirosina tiene un grupo hidroxilo, y a través de ésta UDP-glucosa se transfiere el

primer monómero, formando un pseudo enlace glucosídico, una primera unión que rememora

lo que es un enlace glucosídico. A partir de ésta primera unión, la UDP-glucosa va a ir

incorporando y formando los enlaces glucosídicos correspondientes para ir alargando esto,

hasta obtener una primera cadena de glucógeno del orden de los 6 a 8 monómeros, que va a

ser el partidor o “primer” de esta síntesis de glicógeno. Podemos llegar a tener finalmente un

polisacárido de unos 55.000 monómeros de glucosa unidos.

Degradación del Glucógeno:

Hasta aquí llega la síntesis de glucógeno, pero falta la degradación. Y fabricamos glucógeno de

acuerdo a esto, y ahora lo que necesitamos es que empiece a ser degradado de manera tal de

tener monómeros de glucosa para poder ser utilizado. Y aquí vamos a tener la acción de la

enzima fosforilasa y una transferasa (enzima desramificanta): la enzima fosforilasa va a

empezar a degradar los extremos que encuentre, de manera de ir generando glucosa-1-

fosfato; y la desrramificante va a ir eliminando los enlaces α-1,6, de manera tal de permitir

que se eliminen estos fragmentos.

La particularidad que tiene la fosforilasa es que lo que hace es la ruptura de un enlace

glucosídico y una fosforilación sin ocupar ATP, si no fosfato inorgánico, y el producto que

obtenemos es la glucosa 1- fosfato, por lo tanto ya tenemos la glucosa fosforilada. En la

glucólisis, yo necesitaba fosforilarla, pegarle un grupo fosfato, y me gastaba en eso 1 ATP, pero

acá no hay gasto de ATP. En la glucólisis, ganaba 2 ATP, pero si parto desde glucógeno, al

término de la glucólisis, voy a haber ganado 3 ATP, en vez de 2.

De modo tal que nos encontramos con dos procesos con sentido opuesto.

En este contexto, lo que está ocurriendo en los tejidos, es que en ayuno a nivel hepático se va

a estar generando glucosa, producto de la degradación de glucógeno. Y si estamos haciendo

ejercicio, generamos gran cantidad de piruvato, el incremento de concentración de piruvato

frente a una disminución de oxígeno, va a generar lactato, y el lactato va a ser importante para

la generación posteriormente en el hígado de gluconeogénesis. En el caso de la situación de

ayuno, está regulado por glucagón, y en el caso de ejercicio, está regulado por epinefrina o

adrenalina.



Cuando vemos a un perro en la calle, y percibimos la sensación de correr, un escalofrío, y

posteriormente sudoración y dilatación de pupilas. Lo que ocurre es que se está dando una

situación de preparación para lo que podría ser una necesidad de entrar en acción, de manera

tal de que si el perro es agresivo, ser capaces de atacar o correr. En esas condiciones, la

adrenalina juega un rol importante, que tiene roles a niveles fisiológicos y bioquímicos. A nivel

bioquímico, lo que va a hacer es promover la glucólisis a nivel muscular, va a promover la

degradación de glucógeno a nivel muscular, y a nivel hepático va a promover la

gluconeogénesis y la ruptura de glucógeno para mantener la glicemia, por lo tanto se favorece

que se exporte combustible desde el hígado, y al mismo tiempo que se utilice de mejor

manera en el músculo. A nivel fisiológico, lo que se observa es incremento del diámetro de las

vías aéreas, incremento de frecuencia cardiaca y de tasa respiratoria, de manera tal de tener

mejor flujo de combustible y de nutrientes a los diferentes tejidos, y al mismo tiempo un

eficiente transporte de oxígeno a los diferentes tejidos. De modo tal de que se nos prepara

para correr o atacar.

La regulación que se da en este proceso está dada también por el glucagón. Tenemos dos

enzimas finales: la fosforilasa (que provoca degradación del glucógeno) y la glucógenosintetasa

(que permite sintetizarlo). El glucagón es capaz de interactuar con un receptor, y esa

interacción genera formación de GTP, que son lo que se llaman proteínas G, parte de las

señales de transducción. Las proteínas G interactúan con adenilatociclasa, que es otra enzima,

que permite obtener AMP cíclico, de manera tal de que se incrementa el AMP cíclico a nivel

intracelular, y es lo que se llama segundo mensajero. El glucagón no ingresa a la célula, sino

que interactúa con un receptor, y transmite una señal a la célula, proceso que es trasmitido

finalmente por el AMP cíclico. Ese AMP cíclico es capaz de provocar la activación de una

enzima que se llama proteinquinasa. Una proteinquinasa lo que hace es fosforilar proteínas.

Si recordamos cuando hablábamos de enzimas, decíamos que se podían activar o desactivar

mediante modificaciones covalentes, y así la podíamos fosforilar, desfosforilar, metilar, etc. En

este caso tenemos una proteinquinasa que lo que hace es fosforilar una enzima llamada

fosforilasa quinasa, y la fosforilasaquinasa fosforila a la fosforilasa. Al pegarle un grupo fosfato

a la fosforilasa, que está inactiva, la hacemos activa. Entonces, ahora tenemos la enzima

fosforilasa con un grupo fosfato, y que está en forma activa, lo que va a provocar que el

glucógeno se empiece a degradar y a liberar glucosa-1-fosfato, por tanto activa el proceso de

degradación de glucógeno.

En paralelo, la misma proteinquinasa le pega un grupo fosfato a la glucógenosintetasa,

inactivándola. Con eso, el glucagón lo que hace es generar glucosa a partir de la degradación

de glucógeno, pudiendo ser en músculo o en hígado, y bloquear el proceso de síntesis. Por

tanto, el mismo glucagón es responsable de activar uno y desactivar el otro.

Existe una serie de enfermedades que son producto de una falla del metabolismo en estas

rutas. Ejemplo: la enfermedad de Von Gierke, en la que falla la glucosa-6-fosfatasa, lo que hace

que el glucógeno se acumule en el hígado y provoca hepatomegalia.



Ruta de las Pentosas


Respiración Celular

Lo vemos acá después del metabolismo de los carbohidratos, porque nos da la continuidad del

fenómeno, desde que incorporamos la glucosa, hasta que se oxida completamente. Sin

embargo, es un fenómeno que no es exclusivo de la glucosa ni de los carbohidratos, si no que

es parte del metabolismo de los distintos metabolitos que incorporamos. Metabolitos

energéticos son: carbohidratos, lípidos y aminoácidos. Por lo tanto, el metabolismo de todos

estos compuestos confluye a lo que es respiración celular.

Si pensamos que veníamos de glucosa, la habíamos transformado en piruvato, que era un

metabolismo de encrucijada, porque ahí había que decidir su destino, dependiendo de las

condiciones del entorno. Si había falta de oxígeno, íbamos a ir hacia fermentación, con el

objetivo principal de poder recuperar el NAD oxidado. Pero también teníamos la otra

alternativa, que es el proceso aeróbico, en el cual vamos a ir a la carboxilación del piruvato, y

luego el Ciclo de Krebs. Esa es la ruta que vamos a tomar ahora.

La oxidación de la glucosa hasta piruvato es un fenómeno que ocurre a nivel de citosol, pero

todas las etapas siguientes, requieren de la presencia de mitocondria, porque suceden adentro

de la mitocondria. Por lo tanto, los requisitos para hacer respiración celular son:

- Presencia de oxígeno.

- Presencia de mitocondrias.

Esos son los dos requerimientos esenciales para poder hacer respiración celular.

Esta respiración celular tiene 3 etapas: primero, la descarboxilación del Piruvato, es decir,

pasar de piruvato a una molécula que es el AcetilCoa; segundo, el ciclo de Krebs y finalmente

las reacciones que ocurren en la cadena transportadora de electrones, que es la fosforilación

oxidativa.

Características Morfológicas de la Mitocondria

[Esquema de Mitocondria] ¿Dónde ocurren cada una de estas etapas? La primera fase, el paso

de piruvato a AcetilCoa, está ocurriendo dentro de la matriz mitocondrial, y lo mismo ocurre

con la oxidación de los ácidos grasos que van a ir a hacia la formación de AcetilCoa, también

está ocurriendo dentro de la matriz, por lo tanto la obtención del AcetilCoa ocurre dentro de la

matriz; la etapa siguiente, el ciclo de Krebs o del ácido cítrico, también está ocurriendo dentro

de la matriz mitocondrial; y la etapa final, que es la fosforilación oxidativa, que implica la

cadena transportadora de electrones y obtención de ATP, va a estar ocurriendo en la

membrana interna de la mitocondria, asociada con lo que es el espacio intermembrana.

Es por eso que es necesario tener claro lo que es morfología mitocondrial. La mitocondria

tiene:



- Doble membrana: una membrana externa y otra interna. Matriz mitocondrial.

- Espacio intermembrana.

La membrana externa es una membrana permeable, que deja pasar distintos tipos de iones y

moléculas, mientras que la membrana interna es impermeable, no deja pasar ni iones ni

moléculas. Por tanto, nos encontramos con ese pequeño problema, pero que al final va a ser

útil. ¿Qué tengo que hacer para ingresar a la matriz mitocondrial? Las lanzaderas son una

alternativa, y la otra son los transportadores. Por lo tanto voy a necesitar una serie de

transportadores que estén incrustados en esta membrana, y que hagan posible el flujo de

moléculas de un espacio a otro. Y ahí es donde nos encontramos con la cadena transportadora

de electrones, que es un conjunto de estructuras proteicas asociadas a la membrana interna.

Nos encontramos con la ATP sintetasa, que también es un complejo proteico adosado a la

membrana interna. Por lo tanto eso hace, que exista una eficiente separación entre lo que es

la matriz mitocondrial y el resto de la célula.

De modo tal que esa impermeabilidad que tiene la membrana a la larga es un beneficio para

nosotros, porque va a permitir varias cosas. De hecho, lo que hacemos es bombear protones

desde la matriz hasta el espacio intermembrana, y estos protones tienen que volver

finalmente a la matriz, y no vuelven por difusión ni a través de la membrana, sino que tienen

que volver a través de un canal transportador que es la ATP sintetasa, y es ahí donde el flujo de

protones que se genera a través de este canal, es el responsable de generar energía suficiente

para generar ATP. Por lo tanto ocupamos a nuestro favor, el problema que se genera con esta

membrana.

Vamos a ver después cuando veamos metabolismo de compuestos nitrogenados, otra

importancia de esta membrana en ese proceso.

Primera fase: Descarboxilación del Piruvato.

La primera reacción que nos encontramos es el paso de Piruvato a AcetilCoa, que es una

reacción dada por un complejo enzimático, que es el complejo piruvatodeshidrogenasa, que

tiene 3 actividades catalíticas distintas, son 3 enzimas distintas asociadas que generan grandes

complejos.

En la imagen vemos la estructura que adquiere, con las diversas enzimas que la componen. A

nivel microscópico, esta estructura puede llegar a ser tan grande como 5 ribosomas, por tanto

es una estructura muy grande.

Esta reacción requiere de una serie de componentes, requiere por ejemplo tener coenzima A,

NAD oxidado, va a producir NAD reducido, va a producir la primera pérdida de carbono,

porque pasamos desde Piruvato que tiene 3 carbonos, a AcetilCoa que es una molécula que

transporta 2 carbonos. Eso significa que se ha producido la liberación de un CO2. Esta reacción

tiene entonces como productos el AcetilCoa, CO2 y NAD reducido. Además, este complejo

requiere de una serie de coenzimas como es la Tiaminapirofosfato, por ejemplo, que cumple

un rol importante, como vamos a ver más adelante.



Fijarse que el AcetilCoa lo obtenemos a partir de glucosa, a partir de la oxidación de ácidos

grasos, y a partir de la oxidación de aminoácidos. Por lo tanto, el AcetilCoa es un metabolito de

encrucijada, que se obtiene a partir de diferentes moléculas, y a partir del cual se pueden

obtener una serie de moléculas. Es un metabolito común de diferentes vías.

Además de tomar distintos destinos, en el proceso de oxidación, va a permitir aportar

carbonos para el ciclo de Krebs.

AcetilCoa

¿Qué es el AcetilCoa? [Imagen] La estructura que vemos en la imagen es la coenzima A, que

tiene un residuo de un nucleótido, un remanente vitamínico que es el ácido pantoténico, y un

extremo con un grupo sulfhidrilo (grupo SH). Los grupos SH se pueden oxidar y se pueden

reducir. ¿Dónde encontrábamos grupos SH? En la cisteína, que a través de dicho grupo, forma

los puentes disulfuro.

Entonces, ese extremo con SH puede oxidarse. Lo que está arriba de la imagen, la coenzima A,

en el extremo con SH es capaz de capturar moléculas. En este caso, lo que la coenzima A

captura son dos carbonos: el grupo acetil, que proviene de un ácido acético (CH13OOH) y aquí

lo que tenemos es un remanente de eso, por lo tanto tenemos un grupo acetilo. Y por eso es

que se llama AcetilCoa, coenzima A con un grupo acetilo (de dos carbonos) pegado.

Entonces, rol que cumple la coenzima A: capacidad de capturar moléculas de carbonos y

trasladarlos. Entonces, el AcetilCoa es la coenzima A con dos carbonos en el extremo, y esos

dos carbonos son los que posteriormente se van a aportar para ingresar al ciclo de Krebs. En el

ciclo de Krebs, el oxalacetato trae 4 carbonos, y el AcetilCoa 2 carbonos, formando el ácido

nítrico que contiene 6 carbonos.

Más adelante vamos a ver que también a coenzima A cumple un rol importante en el

metabolismo de los lípidos.

¿Cómo se forma AcetilCoa a partir de Piruvato? A través de un complejo enzimático que se

compone de 3 enzimas:

- Piruvato Deshidrogenasa.

- Transacetilasa.

- Deshidrogenasa.

Entonces, en la primera parte, lo que obtenemos es la transferencia de estos carbonos a la

estructura de la coenzima A, para generar AcetilCoa, obteniéndose poder reductor mediante la

formación de NAD reducido.

Enfermedad de Veri Veri:

Corresponde a un déficit vitamínico, falta de vitamina B1, que es la precursora de la Tiamina,

para obtener Tiaminapirofosfato. Una persona con falta de vitamina B1, comienza a tener un

cuadro de extrema delgadez, teniendo fallas en la musculatura, perdiendo tonicidad y

generando una serie de problemas. Tenemos una persona que no está consumiendo Vitamina



B1, por tanto no tiene Tiaminapirofosfato ¿por qué tiene pérdida de tonicidad muscular y

delgadez? Porque no se genera energía a partir de glucosa, a partir de carbohidratos. No basta

la energía de la glucólisis, porque el proceso anaeróbico va a generar solamente 2ATP, no es

rentable comparado con los 32 ATP del proceso aeróbico. Tampoco se puede mantener la

fermentación por mucho tiempo, porque me produce fatiga muscular, entonces también se

comienza a detener la fermentación. Si no estoy generando energía a partir de glucosa, tengo

que generarla a partir de ácidos grasos y aminoácidos. Por tanto, estas personas empiezan a

gastar lo que compone su estructura y reservas, por eso que su estructura física se ve

fuertemente disminuida, con una extrema delgadez y pérdida de funcionamiento en general.

Pregunta: Si esta enzima Tiaminapirofosfato se ocupa al principio de la reacción, y los otros

metabolitos también llegan ahí ¿cómo se obtiene energía a partir de los otros metabolitos?

Porque sólo se ocupa para pasar de piruvato (que viene de glucosa) a AcetilCoa, no para el

traspaso de los otros metabolitos para AcetilCoa.

Se genera además como síntoma confusión, porque no tenemos glucosa para el

funcionamiento cerebral, que no ocupa ácidos grasos, sino que ocupa esencialmente glucosa.

Si no tenemos glucosa, empezamos a tener pérdida de funcionamiento a nivel neuronal.

Enfermedad de Cerebro Alcohólico:

Las personas con excesivo consumo de alcohol tienen esta enfermedad, que se caracteriza por

problemas a la vista, se ve borroso y se ve doble, pérdida de tonicidad muscular y pérdida de

memoria. El problema en este caso es que el alcohol interfiere en la absorción de Vitamina B1.

A nivel intestinal, el alcohol provoca que las enzimas que están involucradas en la absorción de

vitamina B1 no tengan buen funcionamiento, de modo que se disminuye el nivel de absorción,

y no hay absorción eficiente.

Una persona que tiene carencia de Vitamina B1, si se suplementa a tiempo con vitaminas,

debería recuperarse rápidamente.

Ciclo de Krebs:

Llegamos entonces a AcetilCoa, y estamos en condiciones de entrar a Ciclo de Krebs. La

descarboxilación del piruvato (el paso de piruvato a AcetilCoa) está ocurriendo en la matriz

mitocondrial, y la oxidación de los ácidos grasos (el paso de ácidos grasos a AcetilCoa) también

está ocurriendo en la matriz mitocondrial.

Por lo tanto, vamos a ingresar al ciclo de Krebs, el cual es clave porque permite que los

carbonos que hemos obtenido se terminen de oxidar. Principales productos del ciclo de Krebs:

CO2, FAD reducido, NAD reducido y GTP.

Este proceso es parte de toda la obtención de energía. A través de diversos metabolitos vamos

a llegar a AcetilCoa, y el ciclo de Krebs no va a producir gran energía, no genera gran cantidad

de ATP, lo que si genera es gran cantidad de electrones, porque es un proceso oxidativo, y

estos electrones van a ser transportados por el FAD y NAD reducido para que estos lleguen al

proceso de fosforilación oxidativa, y finalmente poder obtener ATP.



[Imagen] Ciclo. Al comienzo está el AcetilCoa, lo que se remarca son los carbonos que

provienen de la oxidación de los diferentes metabolitos que hemos visto. El AcetilCoa se va a

condensar con el oxalacetato y van a formar citrato, teniendo a continuación una serie de

reacciones, donde las más importantes son las dos descarboxilaciones oxidativas. Una

descarboxilación significa que se pierde carbono, y el producto de estas reacciones es el CO2.

Es un proceso oxidativo porque además de ser una descarboxilación, es un fenómeno donde

se obtiene NAD reducido. Estas reacciones son el paso de isocitrato a alfa-cetoglutarato y

luego de alfa-cetoglutarato a succinil-coa, que son dos descarboxilaciones oxidativas, son

donde se genera CO2 con la obtención de NAD reducido.

La reacción siguiente es la liberación de GTP, liberación de FAD reducido, y finalmente, la

última liberación de NAD reducido. Otra cosa importante: fijarse que la reacción de succinato a

fumarato, mediante la succinato deshidrogenasa. Esta última es una enzima que está incluida

en la membrana interna de la mitocondria, y es parte del complejo 2 de la cadena

transportadora de electrones. Por tanto ahí tenemos un conjunto de reacciones que permiten

hacer esto.

*Si yo incorpora un mol de AcetilCoa ¿cuántos moles de oxalacetato tengo al final? ¿Se

incrementa la cantidad de oxalactetao? ¿tengo más oxalacetato al término del ciclo? Hay dos

descarboxilaciones, por lo tanto los carbonos se perdieron. ¿Cuáles eran los precursores para

hacer gluconeogénesis? Piruvato u oxalacetato, con ambos puedo fabricar glucosa mediante

gluconeogénesis. Pero a partir de AcetilCoa no puede generar glucosa, porque no hay una

enzima que vuelva de AcetilCoa a Piruvato, la reacción de Piruvato a AcetilCoa es

termodinámicamente muy favorecida, por lo tanto no puedo revertirla, al menos es células

animales, en células vegetales sí.

Lo otro es que muchas veces uno se confunde, pensando que si incorporé AcetilCoa, se

obtiene oxalacetato al final, pero no, se termina con lo mismo que se empezó, por lo tanto, si

saco oxalacetato, el ciclo de Krebs se va a detener, por lo cual tiene que haber una cantidad

constante de oxalacetato permitiendo este proceso.

El AcetilCoa aporta dos carbonos, pero esos dos carbonos se perdieron en forma de CO2, por

lo tanto esos dos carbonos nunca llegan al oxalacetato, el AcetilCoa no hace ningún aporte

para generar oxalacetato, por los dos procesos de descarboxilaciones. Por lo tanto, hay que

tener súper claro que a partir de AcetilCoa no podemos llegar a glucosa. Eso es importante,

porque la oxidación de ácidos grasos genera gran cantidad de AcetilCoa, por tanto desde el

punto de vista energético los ácidos grasos son importantes, pero desde el punto de vista de la

glicemia, los ácidos grasos no cumplen ningún rol. Y ahí encontramos la importancia de los

aminoácidos, y entendemos el por qué es importante el metabolismo de aminoácidos, porque

generan metabolitos intermediarios, que hacen posible la generación de glucosa.

Entonces, estamos hablando de un ciclo que recibe distintos nombres: ciclo de krebs, por

quien lo descubrió; ciclo del ácido cítrico, porque el primer compuesto que se forma es un

ácido cítrico o citrato; y ciclo de los ácidos tricarboxílicos, porque el primer compuesto es un

ácido de 3 grupos carboxilos.



Es un proceso dado por una serie de enzimas, donde vamos a encontrar una serie de

interconversiones, por ejemplo, el citrato tiene que transformarse posteriormente a isocitrato,

porque este último es más oxidable.

*No vamos a pasar todas las reacciones, pero están todas en la presentación.

*1° Reacción: Condensación del Citrato.

El AcetilCoa se une a oxalacetato, dando como producto una molécula de 6 carbonos, que es el

citrato.

*2° Reacción: Isomerización del Citrato.

El citrato se transforma a isocitrato, el cual es mucho más oxidable.

3° Reacción: Descarboxilación Oxidativa del Isocitrato.

Permite el paso de citrato a alfa-cetoglutarato, donde se obtiene NAD reducido y CO2,

mediante la enzima isocitrato deshidrogenasa.

¿Qué requisitos tengo que cumplir para fabricar NAD reducido? Necesito NAD oxidado, y que

tengamos una molécula capaz de aportar electrones. Hay una reacción de óxido reducción.

4° Reacción: Descarboxilación Oxidativa del alfa-cetoglutarato.

Paso de alfa-cetoglutarato a SuccinilCoa mediante la enzima alfa-cetoglutarato

deshidrogenasa. También es una reacción de óxido reducción, formada por dos semi

reacciones, una semi reacción en donde el alfa-cetoglutarato se oxida y pasa a formar el

Succinil Coa, y otra semi reacción en donde el NAD oxidado se reduce y pasa a formar NAD

reducido.

*5° Reacción: Succinil Coa sintetasa.

Mediante esta enzima se sintetiza o forma el Succinato, generando un nucleósido trifosfato.

6° Reacción: Descarboxilación del Succinato.

El paso de succinato a fumarato, es la reacción donde vamos a obtener FAD reducido,

mediante la enzima Succinato Deshidrogenasa, que es una enzima que está incrustada en la

cadena transportadora de electrones, del complejo 2, formando parte este complejo.

*7° Reacción: Fumarasa.

Adición trans de agua (hidración de doble enlace) mediante la enzima fumarasa al fumarato,

para generar Malato.

*8° Reacción: Oxidación del Malato.

Mediante la enzima malato deshidrogenasa se pasa de malato a oxalacetato. Oxidación

dependiente de NAD oxidado.



Entonces, tenemos un ciclo que no ha generado grandes cantidades de ATP. A partir de una

vuelta de este ciclo, se han generado:

- 2 CO2 (por tanto se perdieron 2 carbonos).

- 3 NAD reducido.

- 1 FAD reducido.

- 1 GTP (desde el punto de vista energético, es equivalente al ATP).

Lo importante es tener claro la cantidad de reacciones y los productos finales. Partimos con 6

carbonos, perdemos uno y quedamos con una molécula de 5 carbonos, perdemos otro y

quedamos con una molécula de 4 carbonos.

¿Dónde se generan cada uno de los productos?

Entonces, no es una ruta principalmente generadora de ATP, sino que está generando

precursores para la síntesis de ATP, que son las moléculas reducidas, como el NAD reducido y

FAD reducido.

El ciclo del ácido tricarboxílico es base en todos los procesos metabólicos, es una suerte de

resumidero de diferentes metabolitos. Pero al mismo tiempo puede participar en la síntesis de

diferentes moléculas. Este ciclo tiene un carácter anfibólico, es decir, está involucrado en

procesos anabólicos (tendiente a la formación de otro tipo de moléculas, gasto de energía) y

catabólicos (teniente a la obtención de energía). Por ejemplo, en el caso del metabolismo de

aminoácidos y de compuestos nitrogenados, a partir de alfa-cetoglutarato podemos formar

glutamato, glutamina, y fabricar purinas; o ir hacia la síntesis de arginina.

Es por eso que esta ruta es clave en todos los procesos metabólicos, porque es capaz de

acpetar metabolitos hacia él, como aportar hacia la síntesis de diferentes moléculas. Pero

tenemos un problema: si empiezo a sacar moléculas para aportar a otras rutas alternativas, se

pierde el ciclo, porque se acaba el oxalacetato. Entonces, como no se puede permitir que se

acabe el oxalacetato, aparecen las reacciones anapleróticas. Estas reacciones están presentes

en distintos tejidos del organismo, que lo que hacen es reaprovisionarnos de oxalacetato de

manera de mantener un balance metabólico. Eso hace posible que podamos incrementar las

cantidades de oxalacetato, sobre todo cuando se está generando un excesivo proceso

3 NAD reducidos:

- paso de isocitrato a alfa-cetoglutarato;

- paso de alfa-cetoglutarato a SuccinilCoa;

- paso de Malato a Oxalacetato.

2 CO2:

- paso de isocitrato a alfa-cetoglutarato;

- paso de alfa-cetoglutarato a SuccinilCoa.

1 GTP:

- paso de SuccinilCoa a Succinato.

1 FAD reducido:

- paso de Succinato a Fumarato.

-



anabólico, tendiente a la síntesis de por ejemplo porfirina, aminoácidos, bases nitrogenadas,

etc.

Regulación del Ciclo de Krebs:

Simbología de la imagen: Cruz roja lo bloquea y triángulo verde la activa.

- ATP: Bloquea esta ruta, porque es una ruta tendiente a la síntesis de ATP, y como hay

bastante ATP, no tengo que fabricar más.

- AcetilCoa: Se bloquea el paso de Piruvato a AcetilCoa, porque ya hay mucho AcetilCoa.

¿Metabolismo de qué genera AcetilCoa? Ácidos grasos y aminoácidos, por tanto estoy

teniendo otros metabolitos desde donde obtengo AcetilCoa, entonces hay mucho

AcetilCoa, y como el piruvato es metabolito de encrucijada, se devuelve hacia otras

rutas.

- NAD reducido: el producto final de todo el ciclo es el NAD reducido, por tanto, gran

cantidad de NAD reducido significa que ha habido mucha actividad, y se detiene.

- Ácidos Grasos: bloquea el paso de piruvato a AcetilCoa, esto es porque el ácido graso

también genera en su oxidación cantidades importantes de AcetilCoa.

- Citrato: bloquea a la citrato sintetasa, de manera tal que se detiene esto y se empieza

a acumular AcetilCoa.

- AMP y ADP: activan, porque entrega el mensaje de que se ha gastado mucha energía,

se necesita generar más, hay un déficit energético importante.

- Coenzima A: significa que ingresó mucha molécula, se aportaron los 2 carbonos y lo

que se obtiene como resultado es Coenzima A, por lo tanto indica que se necesita más

carbonos. Si tengo mucho AcetilCoa, significa que he gastado mucho AcetilCoa, que

está bajo, entonces tengo que activarlo.

- NAD oxidado: el NAD reducido entra a la cadena transportadora de electrones, a la

que los entrega, y ahí genera NAD oxidado. Por tanto gran cantidad de NAD oxidado

indica que estamos teniendo una importante actividad a nivel de cadena

transportadora de electrones, y que por tanto se necesita más NAD reducido.

- Calcio: por la contracción muscular. El incremento de calcio implica que se incrementó

la contracción muscular, por tanto, tenemos requerimiento energético y eso significa

que voy a tener que echar a andar la ruta que produce ATP.

*Recordar que el ciclo de Krebs es dependiente de oxígeno, porque el último aceptor de

electrones es el oxígeno, y para que se movilicen los electrones, tengo que tener oxígeno. Esa

movilización de electrones lleva implícito que el NADH entrega los electrones, se forma NAD+

(oxidado) y ese NAD+ se vuelve a ocupar en el ciclo de Krebs, o en la fosforilación oxidativa.




<<repaso clase anterior>>

*La primera reacción que vimos fue la descarboxilación del piruvato. Recordar que el piruvato

es una molécula de 3 carbonos, que se convierte en AcetilCoa, el cual se compone de la

coenzima A más un grupo acetilo proveniente de un ácido acético, compuesto por 2 carbonos.

Por tanto aquí se produjo la primera descarboxilación, porque quedó una molécula de 2

carbonos.

Estructura del AcetilCoa: 1 nucleótido, un remanente de vitaminas y extremo que es un

sulfhidrilo, un SH, que se puede oxidar o reducir, y cuando se oxida lo que hace es incorporar 2

carbonos, y son los 2 carbonos que posteriormente va a incorporar al ciclo de Krebs.

Ese AcetilCoa es un metabolito de encrucijada, que puede ir a la formación de cuerpos

cetónicos, de ácidos grasos, de acetato, de aminoácidos, es un metabolito que tiene distintos

destinos, así como de diferentes compuestos podemos llegar a AcetilCoa, desde otros

compuestos también podemos llegar a AcetilCoa.

Vimos el ciclo de Krebs y su regulación, que corresponde al proceso de oxidación final. ¿Cómo

me doy cuenta que es el proceso de oxidación final? Por sus productos, que es NADH en

primer lugar (si tengo NAD reducido, significa que la vía es oxidativa), y se libera junto con el

NADH, CO2, por eso se llaman descarboxilaciones oxidativas. Ese carbono proviene de la

glucosa, si es que estábamos oxidando glucosa; de los ácidos grasos, si estábamos oxidando

ácidos grasos; de los aminoácidos, si estábamos oxidando aminoácidos. Entonces,

esencialmente proviene del AcetilCoa.

No vamos a ver nuevamente todas las reacciones, sólo es importante tener en cuenta sus

productos. Que no es altamente generador de energía, sino que de NADH. Esa es su

potencialidad, porque sólo se genera 1 GTP, que es equivalente a 1 ATP, pero mediante el

FADH y NADH produce la potencialidad de producir más ATP.

Si parto con 1 mol de oxalacetato, lo condenso con 1 mol de AcetilCoa, voy a obtener 1 mol de

citrato, y ¿qué cantidad de oxalacetato obtengo al final, después de toda la vuelta? No es más

cantidad de oxalacetato, sólo se recupera el de partida. Cuando vengo con AcetilCoa al ciclo,

estoy aportando 2 carbonos, pero esos 2 carbonos que ingresé, los perdí en forma de CO2, por

tanto nos quedan 4 carbonos. No tengo opción de generar mayor cantidad de oxalacetato.

Cuando oxidé un ácido graso, cuando oxidé una glucosa, los carbonos que aquí quedaban se

fueron finalmente. Cuando habíamos llegado a piruvato no habíamos perdido ningún carbono,

porque llegaban 2 moléculas de 3 carbonos. Cuando pasé de piruvato a AcetilCoa, hicimos

descarboxilación, y se pierde 1 carbono por cada piruvato, me quedan 4 carbonos. Ingresan 2

AcetilCoa al ciclo de Krebs y se pierden 2 carbonos en cada vuelta, por tanto todos los

carbonos que tomé originalmente, ya no están. Es por eso que cuando llego con AcetilCoa, no

tengo opción de generar más oxalacetato.



Eso va a ser importante cuando veamos oxidación de ácidos grasos y de aminoácidos, en el

sentido de que el AcetilCoa es una muy buena molécula para generar energía. Sin embargo, no

tiene la capacidad para generar glucosa. Si yo oxido ácidos grasos, genero gran cantidad de

AcetilCoa, a partir de una molécula de 18 carbonos, yo genero 9 AcetilCoa, pero no es capaz de

generar glucosa por razones simples: en primer lugar el AcetilCoa no puede volver a piruvato,

en animales las células no tienen una reacción para eso (porque recordar que para la

gluconeogénesis necesito piruvato u oxalacetato que son los metabolitos de partida), por lo

tanto está descartada esa opción. Luego uno podría decir, si ingreso con AcetilCoa al ciclo de

krebs, ahí voy a obtener oxalacetato, pero no voy a tener mayor cantidad de oxalacetato, voy a

tener lo mismo, y además esos carbonos no son los que ingresaron con el AcetilCoa, porque

esos se perdieron con el CO2.

Entonces, uno a veces hace mucho énfasis en la producción de energía, pero hay que tener en

cuenta también que esta es una ruta anfibólica, que participa tanto en procesos catabólicos

como anabólicos, y eso significa que a partir de las moléculas que están acá, se pueden

obtener otras; así como también, de distintos compuestos que se degradan, se pueden

obtener estas moléculas.

Ahí está la importancia que van a tener los aminoácidos, porque no ingresan como AcetilCoa,

sino que ingresan como SuccinilCoa, Fumarato, Malato u Oxalacetato, por lo tanto están

aportando más carbonos para formar más oxalacetato, y si formo más oxalacetato, puedo

eventualmente a partir de él formar glucosa. Todo esto, porque están ingresando al ciclo

después de las 2 descarboxilaciones.

Por lo tanto, cuando hacemos cálculos de rendimiento, siempre lo hacemos con el

rendimiento ideal, pero tenemos que tener en cuenta que a partir de éstos metabolitos igual

podemos producir otros compuestos, o ir hacia otras rutas. Si en un momento empezamos a

sacar metabolitos de este ciclo, vamos a tener disminución de oxalacetato, y una disminución

en el oxalacetato va a provocar que este ciclo se detenga, por déficit, porque será el reactivo

limitante. Lo que debemos hacer es tomar rutas alternativas de generación de oxalacetato.

Ahí es donde aparecen las rutas anapleróticas, o vías anapleróticas, que van a permitir que

podaos obtener metabolitos para poder hacer este balance metabólico que es importante.

*Procesos Regulatorios.

Fosforilación Oxidativa:

Corresponde a la generación de energía mediante un proceso de fosforilación en condiciones

de oxidación, es decir, pegar un grupo fosfato en condiciones de tipo oxidativas.

Entonces, a esta altura lo que hemos generado es cantidades importantes de transportadores

de electrones, NADH y FADH ¿Dónde generamos NADH y FADH? En el ciclo de Krebs, en la

glucólisis, descarboxilación del piruvato y en grandes cantidades en la oxidación de los ácidos

grasos.



Por tanto, tenemos cantidades importantes de FADH y NADH que van a entrar a la cadena

transportadora de electrones.

¿Dónde está ocurriendo esta producción de ATP? En general en las células eucariontes está

ocurriendo a nivel mitocondrial. También se puede dar en cloroplastos en las plantas.

Transporte de Electrones

Hay una serie de eventos que ocurren en la membrana interna de la mitocondria que va a

permitir la generación de ATP a través del transporte de electrones.

El transporte de electrones tiene asociado consigo el flujo y bombeo de protones desde la

matriz hasta el espacio intermembrana, lo que va a provocar un aumento de concentración de

protones en el espacio intermembrana, y este incremento implica una alteración en lo que es

cargas. Como resulta que tenemos que mantener una homeostasis, un equilibrio, lo que va a

ocurrir es que vamos a tener que devolver esos protones desde el espacio intermembrana a la

matriz nuevamente, pero tenemos el problema que la membrana interna es impermeable a los

iones, como los protones. Entonces ¿cómo los devolvemos? Por un canal, que es la ATP

sintetasa, y ese canal, por el flujo de protones que allí se genera, va a ser capaz de lograr la

energía suficiente como para sintetizar el ATP.

Entonces, ese es el funcionamiento, lo que hacemos es movilizar electrones, los electrones

transitan por esta serie de complejos, el flujo va asociado a un tránsito de protones, se

incrementa la concentración de protones, se produce un desbalance con respecto a la matriz,

lo que implica que tengamos que devolver protones a la matriz, y en esa vuelta, se produce la

energía suficiente para sintetizar ATP.

¿Qué ocurre con los electrones en la cadena transportadora de electrones? Los electrones van

a ser movilizados y van a ser movilizados y van a llegar al aceptor final de electrones que están

en nuestras células, en nuestras mitocondrias, y ese aceptor final de electrones va a ser el

oxígeno, aquí es donde se ocupa el oxígeno que respiramos. De manera tal que los electrones

llegan a este punto, y lo que se genera es agua, y acá está el agua metabólica que obtenemos.

De esta forma, el balance de concentraciones, por un efecto osmótico, va a provocar que se

genere el flujo de vuelta.

De hecho, el modelo de propuesta de la síntesis de ATP se basa en un modelo o teoría

quimioosmótica, que propone que lo que estamos haciendo es devolver los protones a través

de la ATP sintetasa.

Entonces, tenemos una serie de moléculas involucradas en este proceso:

- En primer lugar, los transportadores de electrones, NADH y FADH.

- Además, una serie de moléculas que son estructuras proteicas que están incrustadas

en la membrana interna, y ahí nos encontramos con los complejos 1, 2, 3 y 4. Estos

complejos no son solamente aminoácidos, sino que son proteínas que contienen

ciertos grupos capaces de óxido-reducirse. Porque para que se genere transferencia de

electrones, tengo que ser capaz de oxidar y reducir, y esta transferencia de electrones



va a provocar que los electrones fluyan por esta membrana, asociados a estas

proteínas, y asociados a ciertos grupos que están ahí, que son no aminoacídicos.

El transporte de electrones va a ir asociado a un flujo de protones.

Modelo Quimioosmótico

Descrito por Peter Mitchell, propone que tenemos 4 complejos:

- En el Complejo 1, correspondiente a la NADH Deshidrogenasa, ahí el NADH va a

aportar los electrones, y se va a generar una serie de reacciones que permitirá que

podamos trasladar electrones a los espacios siguientes. Acá se mueven 4 protones.

- En el Complejo 2, se encuentra el paso de Succinato a Fumarato, y aquí encontramos

la Succinato Deshidrogenasa que lo que hace es tomar los electrones que están en el

FADH. Ese complejo no moviliza protones.

- Complejo 3.

- Complejo 4.

El complejo 3 moviliza 4 protones, y el complejo 4 moviliza 2 protones. Entonces, el NADH

ingresa al complejo 1, donde se movilizan 4 protones, más los otros 4 y 2, se movilizan un total

de 10 protones. En cambio, el FADH ingresa en el complejo 2, por lo tanto sólo moviliza 6

protones. Como la cantidad de síntesis de ATP depende de la cantidad de protones

movilizados, el NADH tiene mayor capacidad de generar ATP que el FADH.

Los electrones llegan finalmente al oxígeno, y es el oxígeno el que va a aceptar estos protones

y se va a reducir a la formación de agua.

Estos complejos son estructuras proteicas, que tienen distintas cantidades de subunidades (40

– 4 – 11 y 13) que están incrustadas en la membrana, y que tienen distintos grupos

prostéticos. Un grupo prostético e un componente que se pega a la estructura aminoacidica,

pero que no son aminoácidos, por tanto se pegan de manera tal de generar una estructura, y

que son parte de los componentes funcionales de las proteínas. La característica que tienen es

que estos grupos prostéticos están pegados en forma covalente, en forma estable. ¿Qué

grupos prostéticos conocemos? Ejemplo: el grupo Hem de la Hemoglobina.

En este caso, en los diferentes complejos que encontramos, cada uno tiene diversos grupos

prostéticos, que son precisamente los que se van a óxido-reducir, permitiendo que se

movilicen electrones. ¿Qué pasaría si estas estructuras no tuvieran los grupos prostéticos? Los

electrones no podrían fluir, porque los grupos prostéticos se óxido-reducen, y al óxido

reducirse permiten el flujo de electrones.

¿Y por qué se llamarán 1, 2, 3 y 4? Porque para que se produzca el flujo, tiene que haber una

gradiente, y esa gradiente la podemos ver por dos lados: por los potenciales de óxido-



reducción y por la energía libre. Entonces partimos de un NADH que tiene una energía libre

más alta y llegamos a un punto más bajo energético, por lo tanto fluye de mayor energía a

menor energía, y al mismo tiempo fluye desde un potencial más negativo a un potencial más

positivo, haciendo con esto que se genere la movilización de electrones, que se da por las

características precisamente de los potenciales de estos complejos. De modo tal que es un

proceso con gradiente, es un proceso que va gradualmente hasta llegar al aceptor final que es

el oxígeno, para que se produzca agua.

Nuevamente nos encontramos con un proceso que no es todo o nada, la energía se va

liberando de forma gradual, y es eso lo que permite que vayamos obteniendo el producto.

Complejo 1:

Se llama NADH deshidrogenasa. Quien llega acá es el NADH, este aporta los electrones a una

molécula que se llama flavimonucleótido (FLM) que es parte de los grupos prostéticos que

están acá, y luego tengo varios grupos prostéticos que tienen hierro y azufre, y por tanto

tienen la capacidad de óxido-reducirse, de manera tal que van movilizando los electrones

hasta llegar a una molécula que se llama Ubiquinona. Esta molécula es hidrofóbica, por tanto,

se moviliza a través de la membrana, entonces se obtiene una Ubiquinona reducida en el

Complejo 1, que va a ser capaz de transitar por la membrana y llegar hasta el Complejo 3 y

seguir con el proceso de movilización de electrones.

Complejo 2:

Se llama Succinato deshidrogenasa. El paso de Succinato a Fumarato es parte del ciclo de

krebs, y es una reacción donde obteníamos FADH. Esa reacción ocurre en esta enzima que es

parte del complejo 2, por tanto el FADH entra directamente. Aquí nos vamos a encontrar

también con varios grupos prostéticos con hierro y azufre, grupos Hem que van también a

poder capturar estos electrones, y finalmente van a llegar a una Ubiquinona, siendo la

Ubiquinona capaz de trasladarnos a través de la membrana para llegar al complejo 3. Recordar

que en el complejo 2 no se movilizan protones, sólo hay movilización de protones en complejo

1, 3 y 4. (*no está aún descrito, no se conoce, cómo se produce la movilización de protones).

Complejo 3:

Este complejo va a capturar los electrones que venían de la Ubiquinona reducida. Este

complejo tiene una serie de grupos prostéticos, similares a los grupos Hem. Van a estar los

citocromos, que tienen grupos prostéticos similares a los grupos Hem, y el producto final va a

ser una proteína que recibe el nombre de citocromo C, que es una proteína que va a movilizar

los electrones desde el complejo 3 al 4. Al mismo tiempo, se ha producido el transporte de

protones. La citocromo C es una proteína que tiene un grupo Hem en su centro, y ese grupo

Hem va a ser capaz de transportar a los electrones; además, en vez de Hierro va a tener Cobre

en su grupo Hem.

Esta molécula es excepcionalmente conservada en todas las especies. Todas las especies,

animales y plantas, tienen citocromo C y son prácticamente iguales, mostrando la interrelación

entre los organismos.



Complejo 4:

Llamado Citocromo Oxidasa. Lo que va a recibir son los electrones que provienen del

citocromo C, y nuevamente nos vamos a encontrar con centros que tienen Hierro y Cobre, que

van a permitir movilizar electrones, para que esos electrones sean aportados al oxígeno, con la

consecuente formación de agua. Y al mismo tiempo, vamos a tener la movilización de protones

al espacio intermembrana.

Entonces, al complejo 1 ingresa el NADH, al complejo 2 ingresa el FADH, de ambos el producto

final es una Ubiquinona reducida, que transporta los electrones al complejo 3 a través de la

membrana, del complejo 3 se va a obtener el citocromo C que va a trasladar los electrones al

complejo 4, y los electrones del complejo 4 llegan finalmente al oxígeno para formar agua, y

ahí se detiene este proceso.

Tenemos por tanto un flujo de electrones que va a permitir asociado transporte y bombeo de

protones desde la matriz hasta el espacio intermembrana, y es esa acumulación de protones la

que finalmente va a tener la posibilidad de generar energía.

¿Cómo se genera energía? Es principalmente por las características que tiene la ATP sintetasa.

Hemos llegado a generar una gran concentración de protones en el espacio intermembrana,

pero ahora hay que devolverlos. La vuelta está dada por la ATP sintetasa, que es una enzima

bastante particular, porque es un complejo enzimático y al mismo tiempo es transportador de

membrana.

El ATP se va a estar sintetizando al interior de la matriz. Lo que ocurre es que al generarse un

flujo de protones a través de este espacio, lo que generamos es una fuerza electromotriz, y esa

fuerza electromotriz es la que genera la síntesis de ATP. El flujo de protones a través de la

membrana provoca un cambio conformacional en la estructura de la proteína, y ese cambio

conformacional permite generar la energía necesaria para sintetizar ATP. Por tanto,

finalmente, yo obtengo síntesis de ATP gracias al gradiente de protones en el espacio

intermembrana, que me va a provocar la vuelta hacia la matriz mitocondrial.

Al compararlo con una hidroeléctrica, ahí lo que tenemos es la conversión de energía potencial

en energía cinética, y esa energía cinética es la que genera electricidad finalmente, y es lo que

permite que pasemos de baterías descargadas a baterías cargadas. Acá es lo mismo, en que

por un proceso gradual de movilización, incrementamos un componente, lo hacemos volver, y

hacemos que pasemos de baterías descargadas a baterías cargadas.

1 de Octubre de 2014

Fosforilación Oxidativa:

Capacidad que tenemos en este punto de aprovechar y conectar lo que traíamos de etapas

anteriores, como los electrones, que no van libres sino en el NADH. El conjunto de electrones

va con un bombeo de protones al espacio intermembrana, que desarrolla un fenómeno

quimioosmótico, que desarrolla el modelo por el cual estamos generando ATP. Ese bombeo

genera un desequilibrio desde el punto de vista de las cargas, que tiene que ser



contrarrestado, donde la única forma de devolverlas es ingresarlas nuevamente a la

membrana, pero es una membrana impermeable, que no puede ser atravesada, por lo cual

tiene que hacerse mediante una ATP sintetasa, que funciona como un canal. Resultado: genera

un proceso de movilización y cambio conformacional en la estructura de la molécula,

generando una fuerza electromotriz, y lo que observábamos es que a medida que se va

generando la movilización de protones a través del canal, vamos obteniendo un resultado, el

cual es generación de energía suficiente para obtener la síntesis de ATP. Estamos fosforilando,

gracias a un proceso oxidativo, y de ahí el nombre. Fosforilación oxidativa, debido a que

tenemos un proceso de PDK de un grupo fosfato al ADP, para obtener ATP, lo cual va asociado

a un proceso oxidativo anterior.

¿De dónde saco ADP? Se está obteniendo por la hidrólisis constante del ATP en distintos

tejidos y compartimentos. La fosforilación ocurre dentro de la matriz mitocondrial, por lo cual

encontramos una molécula que produce la translocación, en que una molécula traslada ADP

hacia el interior, y al mismo tiempo traslada ATP hacia el exterior, de tal forma que es un

transporte antiporte. Esto se hace una analogía con las puertas giratorias, cuando entra hacia

un lado, sale hacia el otro.

Dijimos que teníamos una cadena transportadora de electrones con una serie de estructura

proteicas, donde además de la parte aminoacídica, nos encontramos con grupos prostéticos.

Grupo Prostético: molécula o componente que está pegándose en forma covalente y que es

parte funcional de la proteína. La característica principal de estos grupos prostéticos, es la de

oxido-reducirse, para mover electrones tengo que generar oxidación y reducción de manera

que vayan saltando los electrones. La movilización y el nombre que reciben del complejo 1 al 4,

es la secuencia que tienen de movilización. Y la secuencia tampoco es un proceso casual, está

dado principalmente por los potenciales de óxido reducción, desde un potencial de óxido-

reducción más negativo a uno más positivo.

Lo mismo ocurre con las energías libres. El NADH energéticamente tiene un Δ G más grande

que una molécula de agua. Energéticamente, tiene mayor cantidad de carga que lo que tiene

la molécula de agua, siempre transitamos de niveles superiores a inferiores, para buscar la

estabilidad. Lo mismo ocurre con los potenciales de óxido-reducción.

Vimos las características de cada uno de los complejos.

Si yo estoy generando constantemente ATP, y no hay gasto, se me bloquean todos los

procesos anteriores. De esa manera, ocurre algo particular con el tejido adiposo. El TA blanco

tiene la principal función de almacenar lípidos, principalmente triglicéridos. En cambio el TP

tiene más mitocondrias, en vez de almacenar, va a generar energía calórica. ¿Cómo genera

energía? Con desacopladores de membrana, no puede generar energía en forma de ATP,

porque gran cantidad de ATP detendría todos los procesos, entonces en vez de generar

energía en forma de ATP, va a generar energía en forma calórica, y eso lo vemos en su

disposición. Según su disposición, está manteniendo el calor en las zonas de los órganos vitales

¿por qué tiene que existir esto? Porque el recién nacido tiene una relación volumen/superficie

que le hace tener mayor pérdida energética. El recién nacido tiene una superficie de contacto

con el entorno muy grande para la cantidad de volumen que tiene, lo que hace perder más



energía calórica, y de ahí la necesidad del tejido adiposo pardo para mantener la homeostasis

térmica.

Volviendo la fosforilación oxidativa, en condiciones normales estoy haciendo el transporte de

electrones y flujo de protones. En el caso del tejido adiposo pardo aparece un tipo de

proteínas llamadas termogeninas, son moléculas desacoplantes incrustadas en la membrana,

en la cual el flujo de electrones va a generar energía calórica, en vez de síntesis de ATP.

*La tasa metabólica de los recién nacidos se incrementa, porque están teniendo un

crecimiento rápido, mayor división celular.

Los electrones fueron transportados a través de NADH y FADH ¿Dónde generamos NADH?

Glucólisis, Ciclo de Krebs, Descarboxilación de Piruvato y Oxidación de ácidos grasos ¿a dónde

ocupamos ese NADH? En la matriz mitocondrial (y el de la glucólisis se producía en el

citoplasma). La membrana interna deja pasar CO2, 02 y agua, y algún tipo de ácidos grasos

pequeños, pero no deja pasar iones. Entonces se ocupa un sistema de lanzaderas.

Lanzaderas:

¿Por qué lanzadera y no transportador? Porque trasladamos el poder reductor desde el citosol

hasta la matriz mitocondrial, sin trasladar la molécula propiamente tal. No se traslada

físicamente el NAD reducido, sino que lo que se traslada son los electrones, para luego al

interior de la matriz, volver a obtener NAD reducido.

- Lanzadera Malato-Aspartato: Básicamente el mismo mecanismo que estudiamos con

el oxalacetato en a gluconeogénesis. Con la glucólisis, a nivel citosólico obtuvimos

NADH. Ese NADH permite que el oxalato se reduzca, forme un malato, tenemos

transportador para malato, el cual puede ingresar al interior de la matriz, tenemos

malato en el interior, ahí se oxida a oxalacetato, y regenera NADH al interior. Por lo

tanto, tomamos el NADH y trasladamos los electrones, sin haber trasladado

propiamente tal el NADH.

Esta lanzadera la encontramos habitualmente en tejido hepático y músculo cardiaco.

- Lanzadera del Glicerol-3-fosfato: En esta lanzadera tenemos a nivel citosólico NADH,

la dihidroxiacetona va a capturar los electrones, va a formar glicerol-3-fosfato, y este

va a interactuar con el complejo 2, entregándonos FADH (FAD reducido). Entonces,

tomo NADH y obtengo FADH. Desde el punto de vista energético es una pérdida,

porque el NADH me permite obtener 2.5 ATP, y el FADH sólo 2.5 ATP, entonces es una

pérdida. Pero fijarnos que está en tejido neuronal y músculo esquelético, son tejidos

que cambian sus requerimientos energéticos en forma más brusca que los otros

(funcionamiento hepático y cardiaco), y la ventaja de esta lanzadera es que es más

rápida, permite obtener resultados en forma más rápida que la lanzadera malato-

aspartato. Es una lanzadera bastante más directa, lo que hace que sea más rápida. El

otro ciclo es más complejo, involucra más traspasos y además necesita el oxalacetato

de vuelta para seguir funcionando. Entonces, perdemos ATP pero es más rápida.



Habiendo conocido las diversas etapas, se puede hacer el cálculo de ATP, evaluando qué

cantidad de ATP obtengo cuando estoy oxidando glucosa y de donde salen esos ATP.

Este proceso de glucosa a CO2, agua y energía, y el cálculo que acabamos de hacer, es teórico

o ideal, porque todas estas rutas son anfibólicas, y muchas veces esqueletos que están acá los

voy a ocupar para otras cosas: construcción de aminoácidos, construcción de metabolitos a

partir de glucólisis, generación de glicerol, etc. Por tanto, al hacer este cálculo, asumimos que

oxidé toda la glucosa, que si tomé un mol de glucosa, se oxidó completa y sin sacar ningún

metabolito. Pero ¿y si no partí con glucosa? Si partí con piruvato, con glucosa-6-fosfato, con

fructosa-1,6-bifosfato, con gliceraldehido-3-fosfato, etc. Entonces, si tomamos diferentes

puntos, tenemos que calcular esto, y podemos saber efectivamente cuántos ATP se

produjeron.

Tenemos entonces un conjunto de procesos, los cuales se pueden bloquear en cualquier nivel.

A cualquier nivel que bloqueemos la cadena de electrones, vamos a tener consecuencias.

Si bloqueo la cadena transportadora de electrones, se va a acumular el NADH, y se detiene la

producción de ATP en condiciones aeróbicas.

Bloqueos:

MA: 5ATP

Glucosa a Piruvato: - 2NADH G3P: 3 ATP

- 2ATP 2 ATP

* Una glucosa genera 2 piruvatos, por tanto son 2 AcetilCoa y 2 vueltas al

Ciclo de Krebs.

Piruvato a AcetilCoa: - 1 NADH 5ATP (x2, x los 2 AcetilCoa)

– CO2.

Ciclo de Krebs: - 1GTP 2ATP

- 3 NADH 15ATP

- 1 FADH2 3ATP

- 2CO2.

*FADH2 = FAD reducido.

*Si usamos la lanzadera Malato Aspartato tenemos un total de 32 ATP. Si

tomamos la lanzadera G3P tenemos 30 ATP.



- Rotenona: compuesto químico característico de cierta planta del Amazonas. Los

aborígenes las golpean en el agua, y la rotenona se comienza a liberar en pequeñas

cantidades y queda disuelta en el agua. Los peces, al absorberla, se bloquea su cadena

transportadora de electrones, entonces no tienen síntesis de ATP, no tienen

contracción muscular, y cuando un pez no puede nadar, flota, entonces, puede ser

pescado.

- Antimicina A.

- Cianuro y Monóxido de Carbono: bloquean a nivel de complejo 4, impidiendo que los

electrones sean entregados al oxígeno, impidiendo que se produzca la reducción del

oxígeno. Por eso que estos compuestos son sumamente tóxicos para nosotros. El

monóxido de carbono tiene dos formas en la cual nos mata: la primera es uniéndose a

la hemoglobina, se une fuertemente a la hemoglobina, con un coeficiente de afinidad

del orden de 200 o 250 veces más afín por la hemoglobina que el oxígeno, haciendo

que la hemoglobina no sea capaz de transportar oxígeno. La otra forma es bloqueando

la cadena transportadora de electrones.

Agentes Desacoplantes de la cadena transportadora de electrones:

- 2,4 dinitrofenol (DNP): Los agentes desacoplantes pueden tener diferentes utilidades.

En esta época está el boom de los productos para bajar de peso, algunos recomiendan

el consumo de carnitina porque se oxidaría mayor cantidad de ácidos grasos, el

problema es que si los oxidamos más, generamos más ATP, y si no hacemos ejercicio,

se nos bloquean todas las rutas hacia atrás. A alguien se le ocurrió bloquear la ATP

sintetasa, si bloqueamos la ATP sintetasa, no fabrico ATP, y devuelvo los protones por

otro canal. Es lo que se da con el 2,4 dinitrofenol, que lo que hace es bloquear la

síntesis de ATP –dependiendo de la dosis se bloquea más o menos–, el incremento en

las concentraciones de protones van a hacer que no vuelvan por ahí, sino que haya

agentes desacoplantes van a permitir que vuelvan por otro lado, por el incremento de

concentración. Esto permite que mantengamos el equilibrio desde el punto de vista de

cargas, y como no estamos produciendo suficiente ATP, seguimos gastando y gastando

grasas. Para bajar de peso anduvo bastante bien. El problema es que la dosis es

bastante estricta, y un poquito que se sobrepasara, provocaba infartos, por lo cual

actualmente está prohibido en humanos.

Los agentes desacoplantes pueden tener una serie de consecuencias y utilidades diversas.

Daño por estrés oxidativo:

Otro tema, es que como estamos hablando de metabolismo aeróbico en presencia de oxígeno

y movilización de electrones, se puede dar una fuerte probabilidad de tener daño por estrés

oxidativo.



Aparición de ROS (especies reactivas de oxígeno): Son formas de superóxido y peróxido que

provocan daño a nivel de membrana, desestabilización de proteínas, daño a nivel de DNA por

lo cual generan envejecimiento celular, provocando muerte celular.

Tenemos un punto importante de escape de electrones dado por la ubiquinona. La ubiquinona

trasladaba estos electrones, y la afinidad no es del todo buena, haciendo posible que los

electrones escapen de esa vía, haciendo la aparición de estos ROS posibles. Sin embargo, en

condiciones normales tenemos glutatión. El glutatión reducido, activa la peroxidasa, y permite

que el peróxido de hidrógeno sea transformado en agua.

Enfermedades Mitocondriales:

Como todos estos procesos suceden en la mitocondria, necesitamos tener mitocondrias

normales y eficientes en su funcionamiento. Y resulta que hay una serie de enfermedades que

se llaman enfermedades mitocondriales, las cuales corresponden a un conjunto de fallas que

se generan debido a problemas congénitos. Estos problemas pasan principalmente por fallas

en las enzimas que acá están involucradas.

Por ejemplo, la deficiencia de NADH ubiquinona oxidoreductasa, una falla en esta enzima va a

provocar que la cadena de electrones se vea impedida. Este tipo de anomalías genera una

serie de complicaciones.

Hay una serie de enfermedades que se han asociado a esto, como el Parkinson y el Alzheimer,

y hay un detalle, que siendo enfermedades congénitas, no se manifiestan en el recién nacido,

sino 15, 20 o 50 años después de haber nacido. Esto es porque una célula tiene un número

variable de mitocondrias, y para que se manifiesten estas enfermedades, depende del número

de mitocondrias. Por ejemplo, a nivel muscular y neuronal, o en el tejido adiposo pardo,

encontramos tejidos con gran número de mitocondrias.

Lo que pasa es que de las mitocondrias que encontramos en la célula, no todas las

mitocondrias son iguales, es una mezcla aleatoria de mitocondrias que provienen de la madre,

porque es la madre la que aportó las mitocondrias. Y resulta que tenemos un determinado

número de mitocondrias, por ejemplo, 500 mitocondrias en una célula, y va a depender del

número de mitocondrias defectuosas para que se manifieste la patología. Y cada vez que se

divide una célula, también se dividen las mitocondrias, entonces tenemos una situación de

azar, en que puede haber más división de las mitocondrias defectuosas, de tal forma que a

medida que hay división celular, va aumentando el número de mitocondrias defectuosas. Es

por eso que nos encontramos con este tipo de enfermedades donde la sintomatología aparece

a los varios años.

Niño con Síndrome de Leigh: Falla en la enzima del complejo 1, a los 4 años era

completamente normal, y luego comenzó luego a presentar problemas de movilidad y

funcionamiento neuronal. Si tenemos mitocondrias defectuosas, lo más probable es que se

vea impedida la síntesis de ATP, y donde fuertemente se visualiza eso es en la contracción

muscular y funcionamiento neuronal, y precisamente se ve sintomatología a nivel muscular y

neuronal.



De manera tal que tenemos enfermedades que son principalmente degenerativas. El

diagnóstico se hace con biopsias al músculo, niveles de la enzima creatinfosfoquinasa, que

debiera ser más elevado, niveles de lactato más altos, porque como no hay funcionamiento

mitocondrial, hay más fermentación. También se hace análisis molecular, aislando el DNA

mitocondrial.

Sólo existen tratamientos paliativos, que corresponden a suplementos vitamínicos.

Respiración Anaeróbica:

Pequeño comentario: como ocurre la respiración celular en bacterias, que no tienen

mitocondrias. Lo que hacen es generar una invaginación en su estructura, simulando una

mitocondria, de modo tal de generar subespacios que simulan los espacios intermembranas.

La oxidación implica transporte de electrones, no oxígeno, por lo tanto perfectamente

podemos tener oxidación donde los aceptores finales de los electrones sean distintos del

oxígeno. Así, en distintos tipos de bacterias encontramos otros aceptores como: nitrato,

sulfato, azufre, CO2, FE+3, MN+4, Selenato, Arseato, Fumarato, entre otros.

apunte de bioquímica

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