chevere en bioquimica todo

8/8/2019 Chevere en Bioquimica Todo

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Tema XII: vías metabólicas y de transferencia de energía

Catabolismo y anabolismo. vías catabólicas, anabólicas y anfibólicas. Ciclo de la energía en las células. Distribución intercelular de las enzimas y sistemas enzimáticos.

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El metabolismo, es definido brevemente, como la suma total de las reacciones enzimáticas quetienen lugar en la célula. Cuatro son las funciones específicas del metabolismo:

1. Obtener energía química del entorno de los elementos orgánicos nutritivos o de laluz solar

2. Convertir los elementos nutritivos exógenos en los precursores de los componentesmoleculares de las células.

3. Reunir los precursores para formar proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y otroscomponentes celulares.

4. Formar y degradar aquellas biomoléculas necesarias para las funciones celularesespecializadas.

Las secuencias reaccionales del metabolismo son semejantes en todas las formas de vidaespecialmente las que se conocen como rutas metabólicas centrales.

Catabolismo y anabolismoEl metabolismo se divide en catabolismo y anabolismo:

- El catabolismo es lo degradación enzimática, mediante reacciones de oxidación, demoléculas nutritivas relativamente grandes (carbohidratos, lípidos y proteínas)procedentes del entorno de la célula o de sus propios depósitos de reservas nutritivas,hasta transformarlas en moléculas simples y menores, por ejemplo, ácido láctico, ácidoacético, 2CO , amoníaco o urea. El catabolismo va acompañado de liberación deenergía libre, la cual se conserva en el ATP.

- El anabolismo es la síntesis enzimática de componentes celulares relativamentegrandes de la célula, ejemplo: polisacáridos, ácidos nucleicos, proteínas, lípidos a partirde moléculas precursoras sencillas. Puesto que los procesos sintéticos provocan unaumento en el tamaño y la complejidad de las estructuras, se necesita la energíaproporcionada por el enlace fosfato del ATP.

Tanto el catabolismo como el anabolismo son dos procesos simultáneos e interdependientes,que pueden analizarse por separado. Cada uno de los procesos abarca la secuencia dereacciones enzimáticas mediante las cuáles se degrada o se sintetiza el esqueleto covalente deuna determinada biomolécula. Los intermediarios químicos de este proceso se denominanmetabolitos, y este proceso metabólico: metabolismo intermediario . Acompañando a cada unade las reacciones químicas del metabolismo intermediario; tiene efecto un cambio de energíacaracterístico. En algunas de las etapas de las secuencias catabólicas puede conservarse laenergía química, habitualmente en forma de energía del enlace fosfato y en ciertas etapas de lassecuencias anabólicas puede utilizarse esa energía del enlace fosfato. Esta fase delmetabolismo se denomina acoplamiento energético . El metabolismo intermediario y elacoplamiento de energía están obligatoriamente interconectados y son interdependientes. Porello, cuando examinamos los esquemas metabólicos deberemos analizar:.

1. Las etapas de reacción por las que la estructura covalente del precursor se alterapara formar el producto.

2. Los cambios de energía química que acompañan a esta conversión.



Transformaciones catabólicas, anabólicas y anfibólicasEl catabolismo es la degradación enzimática de cada uno de los principales elementos nutritivos(hidratos de carbono, lípidos y proteínas) tiene lugar a través de cierto número de reaccionesenzimáticas consecutivas que se desarrollan en tres fases:

- Fase I : en esta fase las grandes moléculas de los elementos nutritivos se degradan hastalos principales componentes. Los polisacáridos son degradados a pentosas o hexosas,los lípidos a ácidos grasos, glicerina y otros componentes, y las proteínas a sus veinteaminoácidos constitutivos.

- Fase II: los numerosos productos distintos de la Fase I son recogidos y convertidos en unnúmero pequeño de moléculas más sencillas. Así, las hexosas, las pentosas y la glicerinase degradan en el azúcar fosforilado de tres átomos de carbono, el gliceraldehído-3-fosfato y después hasta un compuesto sencillo de dos átomos de carbono, la acetil-coenzima A. Los aminoácidos diferentes son también degradados a: acetil-coenzima A,alfa-cetoglutarato succinato, fumatato y oxalacetato.

- Fase III: Los productos formados en la fase II pasan a la fase III que es el camino comúnfinal en el cual se oxidan a OHCO 22 + .

El anabolismo tiene lugar también en tres fases, comenzando por las pequeñas moléculasoriginadas en la tercera fase del catabolismo. Por ejemplo, la síntesis proteica comienza en LaFase III, a partir de los alfa-cetoácidos que son los precursores de los aminoácidos. En la Fase IIlos alfa-cetoácidos son aminados por donadores de grupos aminos y se forman los alfa-aminoácidos y en la Fase I se reúnen los aminoácidos para producir cadenas peptídicas.

Aunque los caminos del catabolismo y el anabolismo no son idénticos la Fase III constituye uncamino central accesible a ambos. Esta senda central, que recibe el nombre de anfibólica,

desempeña una doble función (amphi: ambos). La ruta anfibólica puede utilizarsecatabólicamente para lograr la degradación completa de pequeñas moléculas producidas en laFase II del catabolismo o puede utilizarse anabólicamente como precursora de moléculas para laFase II del anabolismo.



Acetil - C o A

Lípidos Polisacáridos Proteínas

Ácidos grasosglicerina

HexosasPentosas Aminoácidos

Gliceraldehído3-fosfato

Fosfoenolpiruvato

Piruvato

oxalacetato citrato

isocitratomalato

Fumarato Alfa - cetoglutarato

succinato

CO2

Fase I

Fase II

Fase III

Ciclo de losácidos tricarboxilos

LA ENERGÍA EN LA CÉLULA

Las moléculas orgánicas complejas, tales como la glucosa contienen mucha energía potenciala causa de su elevado grado de ordenación estructural; poseen una entropía relativamentepequeña. Cuando la molécula de glucosa se oxida y forma seis moléculas de

2CO y

seis de OH2 , sus átomos experimentan un aumento en el desorden. Como resultado de esta.transformación, la molécula de glucosa experimenta una pérdida de energía libre que es energíaútil y capaz de realizar trabajo. La energía libre se conserva, como energía química,específicamente como ATP. Dado que el ATP formado puede difundirse hacia aquellos lugaresen la célula en que se necesite su energía, constituye una forma de transportar la energía. Laenergía química del ATP se libera después, durante la transferencia de su grupo o gruposfosfatos terminales, a determinadas moléculas de un aceptor especifico, que adquiere un nivelsuperior de energía y puede realizar trabajo. Un segundo camino para transportar la energíaquímica de las reacciones de óxido-reducción del catabolismo a las reacciones anabólicas, quenecesita de energía, es en forma de electrones. En la síntesis de algunas biomoléculas ricas enhidrógeno, tales como los ácidos grasos y el colesterol, se requieren electrones e hidrógeno para

la reducción de los enlaces dobles a simples. En La célula los electrones son transportadosenzimáticamente desde las oxidaciones productoras de electrones tales como los dobles



enlaces carbono-carbono o carbono-oxígeno, mediante coenzimas transportadoras deelectrones, la más importante es la nicotinamida-adenin-dinucleótido fosfato (NADP). El NADPdesempeña de este modo, el panel de transportador de electrones ricos en energía desde lasreacciones catabólicas hasta las reacciones anabólicas que los necesitan.

Distribución intracelular de las enzimas y de los sistemas enzimáticosLas diferentes enzimas y sistemas enzimáticos se hallan localizados característicamente, en unau otra organela o estructura intracelular de las células. El sistema enzimático glicolítico estálocalizado en el citoplasma mientras que las enzimas implicadas en la oxidación del piruvato, delos ácidos grasos de cadena larga hasta el estado de ácido acético y el proceso inverso dereducción del ácido acético para formar ácidos grasos de cadena larga. Estos procesosquímicamente incompatibles se producen en diferentes partes de la célula; la oxidación en lasmitocondrias y la reducción en el citoplasma extramitocondrial.

Regulación celular de las sendas metabólicasLa velocidad del catabolismo de una célula no es controlada por la concentración de loselementos nutritivos del entorno, sino más bien por sus necesidades energéticas en forma de

ATP. La regulación de una ruta metabólica puede llevarse a cabo a varios niveles. El tipo deregulación más sencilla implica los parámetros que afectan a las velocidades de las reaccionesenzimáticas (pH, concentración de enzima, concentración de cada intermediario, concentraciónde iones metálicos y coenzimas esenciales, etc.). El segundo mecanismo genera de regulaciónconsiste en la acción de enzimas reguladoras que se hallan localizadas, habitualmente, en elcomienzo o en proximidades de una secuencia multienzimática. El tercer nivel en que se ejercela regulación metabólica es a través del control genético de la velocidad de la síntesisenzimática. En organismos multicelulares superiores el control se ejerce a través de sistemasendocrinos. Las hormonas elaboradas por una glándula endocrina son mensajeros químicos queestimulan o inhiben actividades metabólicas específicas en otros tejidos u órganos.



TEMA XIII: PRINCIPIOS DE BIOENERGETICA Y CICLO DEL ATP

Localización y propiedades del ATP y del ADP. Variación de energía libre. estándar de las reacciones químicas. Energía libre estándar de la hidrólisis del ATP. Compuesto con enlace fosfato de bajo y alto nivel energético. Vías enzimáticas de la transferencia de fosfato. Principio del intermediario común. Otros ribonucleótidos que participan en la transferencia de energía en la célula 5' difosfato y 5' trifosfato. Papel del AMP y del pirofosfato.

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El sistema ATP - ADP actúa como transportador de energía química, ya que el ADP es capaz deaceptar un grupo fosfato en las reacciones acopladas productoras de energía del catabolismo, yel ATP así formado puede ceder su grupo fosfato terminal, en otras reacciones acopladas querequieren energía.En este capítulo examinaremos los principios químicos y termodinámicos en que se basa elfuncionamiento del sistema ATP - ADP.

LOCALIZACION Y PROPIEDADES DEL ATP Y EL ADPEl ATP fue aislado por primera vez, en 1929 por Fiske y Subbarow, de los extractos ácidos demúsculo. Su estructura se dedujo algunos años después, mediante experimentos degradación yfue definitivamente confirmada por síntesis química total realizada por Todd y sus colegas en1948. Desde los inicios del descubrimiento, se sospechó que el ATP desempeñaba un papel enla transferencia de energía celular pero recién en 1939-1941 Lipmann propuso que actuabacomo medio principal de transferencia de la energía química en la célula. El ATP, el ADP y elAMP no son sustancias que existen solo en trazas; la suma de sus concentraciones en la faseacuosa de los diversos tipos de células intactas oscila entre 2 y 15 mM. La concentración deATP es por lo común muy superior a la suma de las otras dos concentraciones del AMP,habitualmente es la menor de las tres. Estos nucleótidos están presentes no sólo en elcitoplasma sino también en organelas tales como mitocondrias y núcleo. La compartimentación

intracelular del sistema ATP constituye una característica importante en la regulación celular delmetabolismo. A pH 7,0 tanto ATP como ADP son aniones muy cargados, el ATP posee cuatroprotones ionizables en su grupo de ácido trifosfórico. Tres de los protones poseen valores de pK(K = constante de disociación) bajo entre 2 y3; por lo tanto a pH 7,0 están completamentedisociados; el cuarto protón tiene un pK' de 6,5; por consiguiente a pH 7,0 se halla disociado enun 75%.

N

NN

N

NH2

O

OHOH

H HH

COH2P

O

H O

O H

O P

O

O H

O P

O

O H

H : hidrógenos que cede en su disociación

ATP



El ADP posee tres protones ionizables, dos de ellos están completamente disociados a pH 7,0 yel tercero que posee un pK' de 7,2 a pH 7,0 se halla disociado alrededor del 39%. La elevadaconcentración de cargas negativas en torno al grupo trifosfato del ATP constituye un factorimportante en su naturaleza de compuesto de alto contenido energético. En la célula intactaexisten muy pocas cantidades de ATP y de ADP en forma de aniones libres, se hallan presentes

en su mayor parte en forma de complejos Mg ATP y Mg ADP a causa de la gran afinidad de losgrupos pirofosfato para enlazar cationes divalentes y de la elevada concentración de ión ++Mg

en el fluido intracelular. La afinidad del ATP por el ++Mg es unas diez veces mayor que la delADP.

P

O

O-

O O P

O

O

O P

O

O

O-

Adenina Ribosa

mg

mg-ATP

mg-ADP

mg

O P

O

O

O P

O

O

O-

Adenina Ribosa

En muchas de las reacciones enzimáticas en que participa el ATP como dador de fosfato, suforma activa es la del complejo mg-ATP. El ADP y el ATP pueden separarse y medirse confacilidad mediante electroforesis o por cromatografía en capa fina.

PRINCIPIOS DE TERMODINAMICA QUIMICAUna descripción de las bases físico-químicas de la función del ATP en el ciclo energético de la

célula, requiere un breve repaso de algunos principios de la termodinámica. El análisistermodinámico de los intercambios energéticos se realiza por las siguientes definiciones:

a. Sistema : es el conjunto de materia que es objeto de nuestro estudio

b. Entorno : toda materia del universo, aparte del sistema que se considera. En eltranscurso del proceso en estudio la energía puede pasar del sistema al entorno, oviceversa.

c. Estado inicial : es el contenido de energía del sistema y del entorno, al iniciar elproceso que se analiza.

d. Estado final : contenido de energía de sistema y entorno una vez que se haalcanzado el equilibrio.

El contenido de energía de cada estado es una función de diversas magnitudes medibles(temperatura, presión, volumen, masa, etc.) que se formulan mediante una ecuación de estado .A partir de las medidas de los cambios de contenido de energía del sistema y el entorno, amedida que el sistema evoluciona desde su estado inicial hasta su estado final, puede realizarseun balance de energía.

caliente frio Estado inicial

Estado de equilibrio

(Bloques de cobre)



La primera ley de termodinámica es el principio de conservación de la energía. La energía no secrea ni se destruye, sino que se transforma en una u otra forma (ej. calorífica, química,mecánica, etc.).La segunda ley establece algunas limitaciones en los tipos de transformaciones energéticas queocurren en los procesos físicos-químicos, y predice la dirección en que es probable que ocurra

un proceso determinado. Establece que todos los procesos tienden a evolucionar en unadirección tal que la entropía del sistema más la del entorno, aumenta hasta alcanzar un estadode equilibrio.

- entropía : se define como el grado de desorden.

- equilibrio : se define como aquel estado en que no ocurre ningún cambio físico o químicoulterior, y en el que la temperatura, la presión y la concentración son uniformes en todo elsistema.

UN SISTEMA DE EQUILIBRIO

1. Ha agotado su capacidad de realizar trabajo sobre su entorno,

2. El proceso no puede invertirse de modo espontáneo y volver a su estado inicial, lo cualrequerirá una disminución de entropía. Un sistema desordenado al azar no se reordena porsi mismo espontáneamente.

Los procesos que se realizan con aumento de entropía se denominan irreversibles . Los procesosque tienen lugar sin cambio de entropía son reversibles .

Ejemplo: si tenemos bloques de piedra dispuestos al azar y queremos disponerlos de tal modoque formen un arco la entropía o sea el grado de organización disminuye y es reversible porqueespontáneamente sin cambio de entropía puede pasar del orden al desorden (arco a bloques alazar).

reversibleendotérmico

∆S disminuye (orden)

entropía (∆S) elevada (desorden)

irreversibleespontáneoexotérmico

∆S aumenta

(∆S) disminuye

En reacciones químicas los cambios de entropía (∆S ) no siempre pueden medirse o calcularsecon facilidad. Sin embargo, el cambio de entropía durante un proceso está relacionadocuantitativamente con los cambios de la energía total del sistema por una tercera función,llamada energía libre, mediante una ecuación que combina la primera y la segunda ley determodinámica. Puesto que los cambios de la energía libro de las reacciones químicas puedenmedirse con relativa facilidad, esta ecuación resulta muy útil para predecir la dirección y elequilibrio de la reacciones químicas. El cambio de energía libre ( ∆G ) cuando la temperatura y

presión son constantes se define del siguiente modo:



(1)ST.-HG ∆∆=∆

En la que ∆H es la variación de entalpía, T la temperatura absoluta y ∆S variación de entropía.La variación de entalpía ( ∆H ) que también se denomina cambio calorífico, se define mediante la

ecuación: (2)PVEH ∆+∆=∆

∆E = variación de le energía total del sistema.P = presiónV = volumen

En los sistemas biológicos las reacciones químicas tienen lugar en disoluciones acuosasdiluidas, en las que la temperatura, presión y volumen permanecen constantes. En estascondiciones, ∆PV es cero, por lo tanto:

EH ∆=∆ Si sustituimos en la ecuación (1)

ST.-EG ∆∆=∆ reordenamos la ecuación:

ST.GE ∆+∆=∆

Con esta ecuación vemos que a temperatura y presión constantes la variación de energía totaldel sistema (∆E ) (que es equivalente al cambio calórico ∆H ) es la suma de T.∆. más lavariación de la energía libre.La variación de energía libre puede definirse corro aquella fracción del cambio de energía totaldel sistema disponible para realizar trabajo a medida que el sistema evoluciona hacia su estadode equilibrio, a T y P constantes. Mientras el sistema se aproxima al equilibrio, la energía libredisminuye hasta un valor mínimo.

VARIACION DE LA ENERGIA LIBRE ESTANDAR EN LAS REACCIONES QUIIMICAS

El cambio de energía libre que tiene lugar durante las reacciones químicas se calcula empleandouna ecuación que puede derivarse de la ley de equilibrio químico. Para una reacción general deltipo:

a A + b B c C + d D (3)

en la que a, b, c y d son el número de moléculas de A, B, C, y D que participan en la reacción. Elcambio de energía libre ( ∆G ) está dado por la ecuación:

[ ] [ ]

[ ] [ ](4)

B.A

D.ClnRT∆Gº∆G

ba

dc

+=

en la que los términos A, B, C y D son las concentraciones molares de A, B, C, y D y a, b, c y dson ahora los exponentes de sus concentraciones. R es la constante de los gases (1,987 calmol-1 grado-1); T la temperatura absoluta y ∆Gº la variación de energía libre estándar. Cuando lareacción (3) se halla en equilibrio, independientemente de las concentraciones iniciales de A, B,C y D prevalece la condición que la energía libre es mínima y no es posible ningún cambioulterior; por tanto 0∆G = . Entonces:



[ ] [ ]

[ ] [ ](5)

B.A

D.ClnRT∆Gº0

ba

dc

+=

De donde:

[ ] [ ]

[ ] [ ](6)

B.A

D.ClnRT∆Gº ba

dc

−=

Puesto que la constante de equilibrio K'eq para la ecuación (3) es:

[ ] [ ]

[ ] [ ])7(

=

ba

dc

B.A

D.CeqK'

Podemos sustituir K'eq en la ecuación (6) y obtener la ecuación general:

eq)(K'lnRT∆Gº −= O bien:

(8)eqK'logRT2.303∆Gº 10 )(−=

Esta ecuación nos muestra que ∆Gº , la variación de energía libre estándar de una reacciónquímica, puede calcularse a partir de su constante de equilibrio. La ∆Gº constituye, por lo tanto,una constante termodinámica para una reacción química dada. Puede definirse de otro modo,que indica claramente su verdadero significado. La variación de energía libre estándar de unareacción constituye, en realidad, la diferencia existente entre la energía libre estándar de los

reactivos y la energía libre estándar de los productos, hallándose cada término ajustado a laestequiometría de la ecuación de reacción:

∑ ∑−= tesreaccionanGºproductosGº∆Gº

Para la reacción (3) será:)ºG bºGa()ºGdºGc( BADC +−+=∆Gº

La energía libre estándar de un compuesto constituye la medida de la cantidad total de energíalibre que puede proporcionar por descomposición completa. Es importante comprender ladiferencia que hay entre ∆Gº , que es la variación de energía libre estándar, y ∆G que es lavariación de energía libre medida o real. Esta diferencia puede explicarse mejor utilizando unaanalogía. ∆Gº es un valor constante para una determinada reacción a una temperatura también

determinada. Por otra arte, ∆G varía con las concentraciones de los reaccionantes y de losproductos. El valor de ∆Gº únicamente es igual al de ∆G cuando todos los reactivos y todos losproductos están presentes a concentración 1,0M. El valor de ∆G es el que determina si unareacción química ocurrirá en la dirección escrita, partiendo de unas concentraciones dereaccionantes determinadas.Reacuérdese que una reacción química solamente ocurrirá si ∆G es negativo, es decir, si laenergía libre del sistema disminuye. Las reacciones químicas con un ∆Gº negativo reciben elnombre de exergónicas; se realizan espontáneamente en la dirección en que están escritas. Sirecordamos el ejemplo de los bloques:



ordenado

desordenado

∆Gº disminuye, es negativoexergónica o exotérmica

espontáneairreversible

Las reacciones con un cambio de energía libre estándar positivo reciben el nombre deendergónicas o endotérmicas, no se realizan de modo espontáneo en la dirección en que seescriben. Volviendo al ejemplo:

ordenado

desordenado

∆Gº aumenta, es postivoendergónica o endotérmicano es espontáneareversible

Ahora podemos exponer un ejemplo de la ∆Gº a partir de la siguiente reacción:glucosa_1_fosfato glucosa_6_fosfato

eq)ln(K'TR∆Gº −=

Kcal1.745cal174519log2.303x298x1.987∆Gº −=−=−=

Puesto que ∆Gº es negativo, la conversión de glucosa_1_fosfato en glucosa_6_fosfato esexergónico. El análisis químico muestra que parte de una concentración 0,020 M deglucosa_1_fosfato con un exceso de enzima y permitimos que la reacción ocurra en sentidodirecto, o si partimos de la concentración 0,020 M de glucosa_6_fosfato y la reacción transcurreen sentido inverso, las concentraciones de la mezcla final en equilibrio son, en ambos casos,0.001 M de glucosa_1_fosfato y 0,019 de glucosa _6_ fosfato a 25º C y pH 7,0. Hay dos tipos dereacciones que tienen lugar con disminuciones especialmente grandes de ∆Gº , son la hidrólisisde los anhídridos y las reacciones de oxidación.

∆Gº de la hidrólisis del ATPEl camino mas sencillo para determinar ∆Gº para la reacción:

ATP + OH2 ADP + fosfato (10)

es determinar la constante de equilibrio y calcular ∆Gº empleando la relación dada por la

ecuación (8):



eq)(K'logTR-2.303∆Gº 10=

La medida directa de la constante de equilibrio de la hidrólisis del ATP no es práctico. Una de lasrazones, y la más importante, es que los métodos analíticos que se disponen no son losuficientemente precisos o sensibles para determinar con exactitud las concentraciones de

equilibrio de ATP, ADP y el ión fosfato, porque en el estado de equilibrio el ATP se encuentracasi completamente hidrolizado en ADP y en ión fosfato. En realidad, esto constituye unproblema serio para muchas reacciones que poseen grandes valores negativos de ∆Gº .Para poder medir el ∆Gº de la hidrólisis del ATP, se descompone en cierto número de etapasmenores, las cuáles pueden medirse más fácilmente. Veremos un ejemplo: en primer lugar, sedeja reaccionar al ATP con la glucosa, en presencia de hexoquinasa para formar ADP yglucosa_6_fosfato. Se mide la constante de equilibrio, y a partir de ella se calcula ∆Gº .

ATP + ADP +glucosahexoquinasa

glucosa_6_fosfato

K'eq = 661

∆Gº = - 4.00 kcal (11)

Se continúa después con la medida de la K'eq y la ∆Gº de la reacción de hidrólisis de laglucosa_6_ fosfato catalizada por una fosfatasa.

+ +glucosafosfatasa

glucosa_6_fosfato

K'eq = 171

∆Gº = - 3.30 kcal (12)

OH2 fosfato Pi

La suma de las reacciones (11) y (12) es la ecuación de hidrólisis del ATP.

+ +glucosafosfatasa

glucosa_6_fosfato OH2 fosfato Pi

ATP + ADP +glucosahexoquinasa

glucosa_6_fosfato

ATP+

OH2

ADP+

fosfato

Puesto que los valores de ∆Gº de las dos reacciones son aditivas, la ∆Gº de la hidrólisis delATP puede calcularse a partir de ellos:

kcal7.30-(-3.30)4.00-∆Gº∆Gº∆Gº =+=+=

ATP 1 2



Es importante hacer notar que este valor está basado en que pH = 7,0; T = 37º C, en presenciade exceso de ion ++Mg y concentraciones 1,0 M de los reaccionantes y de los productos. Elgrupo fosfato terminal del ADP también posee una ∆Gº de hidrólisis relativamente grande. Esigual a -7,30 kcal.

ADP + H2O AMP + Pi kcal-7.3∆Gº =

Sin embargo el único grupo fosfato del AMP tiene un valor mucho menor:

AMP + H2O adenosina + Pi kcal-3.40∆Gº=

Lo que sucede es que los enlaces entre grupos fosfatos adyacentes son enlaces del tipo deanhídrido, mientras que el enlace entre el fosfato y la ribosa en el AMP es un enlace éster.

COMPUESTOS CON ENLACES FOSFATO DE ALTO Y DE BAJO NIVEL ENERGÉTICO

En la escala termodinámica de ∆Gº , el ATP es el único que posee un valor de ∆Gº , intermedio.Daremos el ∆Gº de algunos compuestos fosforilados.

∆Gº (kcal)

Fosfoenol piruvato ………………………. - 14.80

1-3 difosfoglicerato ……………………... - 11.80

Fosfocreatina …………………………….. - 10.30

Fosfoarginina …………………………….. - 7.70

ATP∆Gº >=

ATP ………………………………. - 7.30

Glucosa_1_ fosfato ……………………... - 5.00

Fructosa_6_fosfato ……………………... - 3.80

Glucosa_6_fosfato ……………………... - 3.30

Gliceril_1_fosfato ………………………… - 2.20

ATP∆Gº <=

O sea que la función del sistema ATP-ADP, consiste en servir como transportador obligatoriointermedio de grupos fosfato desde los compuestos con enlaces fosfato de elevado nivelenergético, situados por encima del ATP en la escala termodinámica, hasta las moléculasaceptoras que forman compuestos con enlaces fosfato de bajo nivel energético situados en laescala por debajo del ATP.

COMPUESTOS FOSFATO DE ALTO NIVEL ENERGETICO

Hay dos clases de compuestos fosforilados que poseen una ∆Gº de hidrólisis más negativa quela del ATP:

1. Los compuestos fosfato que se forman durante la ruptura enzimática de moléculascombustibles.

2. Los compuestos fosfato utilizados como almacenadores de la energía del enlace fosfato.



Los dos miembros más importantes de la primera clase son el 1-3 difosfoglicerato y el fosfoenolpiruvato, los cuales se forman durante la fermentación anaerobia de la glucosa (glucólisis).

ATP + H2O ADP + Pi kcal-7.3∆Gº =

1-3 difosfoglicerato + ADP 3 fosfoglicerato + ATP kcal-4.5∆Gº =

kcal-11.80Total =

Los compuestos fosfato de elevado nivel energético, que actúan como reservorio de la energíade enlaces fosfato, reciben con frecuencia el nombre de fosfágenos. Los dos fosfágenosprincipales son la fosfocreatina hallada en muchos vertebrados, y la fosfoarginina, presente enmuchos invertebrados. Ambos se forman a partir de la. creatina y de la arginina por transferenciade grupos fosfato desde el ATP en reacciones catalizadas por la creatin-fosfoquinasa y laarginin-fosfoquinasa, respectivamente. Ambas reacciones son reversibles pero el equilibrio sehalla desplazado hacia la formación de ATP.

fosfocreatina + ADP creatina + ATP

ATP COMPUESTOS FOSFATO DE BAJO NIVEL ENERGETICO

La mayoría de los compuestos fosfato pobres en energía son ésteres fosfóricos de alcoholes. Seconocen muchas enzimas que catalizan la transferencia de grupos fosfato desde el ATP aaceptores de fosfato específicos, para formar compuestos fosfato pobres en energía; entre lasenzimas mencionadas se hallan la glicero quinasa y la hexoquinasa, que catalizan latransferencia de fosfato desde el ATP a la glicerina y desde el ATP a la D-glucosa,respectivamente.

ADP + D.glucosa_6_fosfato kcal-7.3∆Gº =

ATP + glicerina kcal-4.5∆Gº =

ATP + D-glucosa

ADP + glicerol_3_fosfato

RUTAS ENZIMATICAS DE LA TRANSFERENCIA DE FOSFATO

P

Fosfoenol piruvato

1-3 difosfoglicerato

Dadores de P de alta energía

Reservorio de fosfocreatina

ATP

Glucosa_6_fosfato

Glicerol_3_fosfato

Aceptores de Pde baja energía

P

P

P

P



La figura es un esquema de las reacciones enzimáticas de transferencia de fosfato en la célula.Constituye un rasgo importante que el sistema ATP-ADP sea el nexo de unión obligado entre loscompuestos fosfato de elevado y de bajo nivel energético. Los grupos fosfato se transfieren, enprimer lugar, mediante la acción de fosfotransferasas específicas, desde compuestos de altonivel energético al ADP, como en el ejemplo:

fosfoenol piruvato + ADPpiruvato -

piruvato + ATPquinasa

El ATP así formado se transforma entonces en el dador de fosfato específico de una segundareacción enzimática, para formar compuestos fosfato de baja energía.

ATP + D-glucosa

hexoquinasa

ADP + D-glucosa_6_fosfato

la reacción global es la siguiente:

fosfoenol piruvato + D-glucosa piruvato + D-glucosa_6_fosfato

El resultado final es la transferencia de un grupo fosfato desde un donador de energía elevado aun aceptor de bajo nivel energético, a través del sistema ATP-ADP, que actúa comointermediario. El contenido de energía de la D-glucosa se ha elevado al fosforilarse, laglucosa_6_fosfato puede considerarse una forma de glucosa que ha recibido energía en el flujoprincipal de reacciones transferidoras de energía de la célula, la transferencia del fosfato nuncase produce directamente desde un compuesto de elevado nivel energético como el 1-3difosfoglicerato a un aceptor de fosfato de bajo nivel energético, como por ejemplo, la glicerina,no se han encontrado enzimas capaces de catalizar tales transferencias directas de fosfato.Esencialmente, todas las reacciones de transferencia de fosfato en la célula tienen queefectuarse a través del sistema ATP-ADP. La figura también muestra el papel de reservoriodesempeñado por la fosfocreatina, que se forma por transferencia enzimática directa de ungrupo fosfato desde el ATP a la creatina; no existe ningún otro camino para su formación.Además, la única ruta principal conocida para su desfoforilación es la inversa de la reacción porla que se forma. El sistema reservorio de la fosfocreatina es muy importante en el músculoesqueletal. También se encuentra en el músculo liso y en las células nerviosas, y en pequeñascantidades en el hígado, riñón y otros tejidos de mamíferos.

PRINCIPIO DEL INTERMEDIARIO COMÚN

En dos reacciones consecutivas en que un producto de la primera es un sustrato de la segunda,

como ocurre en las siguientes reacciones:

A + B

D + E

C + D

F + G

ambas reacciones están ligadas por un intermediario común, en este caso el componente D. Elúnico camino mediante el cual la energía química puede ser transferida desde una reacción aotra en condiciones isotérmicas es el de que ambas reacciones posean un intermediario dereacción común. Casi todas la reacciones metabólicas de la célula se realizan mediantesecuencias de esta clase. En las reacciones consecutivas, responsables de la transferencia de

energía a través del ATP, la energía química se transfiere desde un dador fosfato de elevadaenergía hasta el ADP, y se conserva en forma de ATP como producto de reacción. En la



reacción subsiguiente, el ATP se comporta como un sustrato, y cuando pierde su grupo fosfatoterminal, que cede a la molécula del aceptor, ésta última aumenta su contenido energético. Porlo tanto, el ATP es el intermediario común. En realidad, la transferencia de intermediarioscomunes constituye un atributo general de las reacciones químicas y no necesita por fuerza, nigrupos fosfatos, ni ATP. En efecto, veremos que muchos grupos funcionales distintos del fosfato,

por ejemplo, átomos de hidrógeno, grupos acetilo, se transfieren enzimáticamente mediantereacciones consecutivas que poseen intermediarios comunes, tales reacciones puedenanalizarse termodinámicamente por los mismos métodos que se han desarrollado para el casoespecial de las transferencias del grupo fosfato.

CANALIZACION DE GRUPOS FOSFATO POR LA VIA DE OTROS NUCLEOSIDOS 5'TRIFOSFATO

Aunque el sistema ATP-ADP constituye el transportador obligado de fosfato en el flujo principalde transferencia de energía en la célula, también participan en dichas transferencias los 5' di ytrifosfatos de otros ribonucleósidos y los 2 desoxirribonucleótidos. Los 5' di y trifosfatos dediversos ribonucleósidos no solamente actúan como precursores en la síntesis de ARN, sino

también canalizan los grupos fosfato de alto contenido en energía hacia reacciones biosintéticasespecíficas.

P

ATP

P

P

P

P

P

P

P

PP

P

UTPATP

GTP

ATP

CTP

ATP

CTP

GTP

UTP

ATP

d ATP

d GTPd TTP

d CTP

Polisacáridos

Proteínas

Lípidos

ARN

ADN

Todas estas canalizaciones conectan con el ATP mediante la enzima nucleósidos difosfoquinasapresente en las mitocondrias y en el citoplasma de la célula, cataliza las reacciones del tipomostrado en el esquema. Cada tipo de nucleósido trifosfato posee una función especializada.Por ejemplo: el UTP es el dador de fosfato inmediato, y por lo tanto el donador de energía dereacciones que conducen a la síntesis de polisacáridos.



PAPEL DEL AMP Y DEL PIROFOSFATOAunque el ADP constituye el producto de muchas reacciones celulares que emplean el ATP, y elADP es el aceptor directo del fosfato en las reacciones productoras de energía de la glicólisis yde la fosforilación oxidativa de la mitocondria; en muchas de las reacciones que utilizan el ATPen la célula los dos grupos fosfato terminales de éste se separan conjuntamente en forma de

pirofosfato y se libera AMP como producto.

ATP AMP + PPi

El pirofosfato inorgánico es un compuesto fosfato de nivel energético elevado que posee un ∆Gº de hidrólisis comparable al fosfato terminal del ATP. ara regenerar el ATP a partir de PP i y AMPintervienen dos enzimas auxiliares: la pirofosfatasa inorgánica y la adenilato-quinasa. La primeracataliza la hidrólisis del pirofosfato inorgánico (PPi).

PPi + H2O 2 Pi

Esta hidrólisis secundaria del pirofosfato constituye una etapa valiosa de liberación de energía, lacual se utiliza para asegurar que ciertas reacciones biosintéticas se realicen por completo. El P i formado se utiliza para la regeneración del ATP a partir de ADP. La adenilato-quinasa cataliza larefosforilación del AMP a ADP.

ATP + AMP ADP + ADP

El ATP, el ADP y el AMP de la célula existen en concentraciones constantes.



TEMA XIV: GLUCOLISISVamos a considerar los mecanismos por los que las moléculas combustibles se degradan y suenergía se conserva en forma de energía de enlace fosfato ATP. Se estudiarán los procesosconocidos como fermentación; mediante el cual muchos organismos extraen energía química dela glucosa y otros combustibles en ausencia de oxigeno molecular. Nos referimos primeramente

el proceso de fermentación para luego poder hablar de respiración y fotosíntesis.

FERMENTACION Y RESPIRACIONLos organismos inferiores que viven en condiciones anaerobias (ciertas bacterias, invertebradosinferiores) obtienen su energía de la fermentación de la glucosa. Los organismos que viven encondiciones aerobias (hongos, bacterias, mayoría de los animales y plantas superiores)degradan sus combustibles por la ruta anaerobia pero después oxidan los productos de lafermentación utilizando el oxigeno molecular. En esta fermentación el oxidante final o aceptorfinal es una molécula orgánica producida en el proceso fermentativo. En los organismossuperiores la ruta anaerobia es una primera etapa de la fase aerobia de la respiración.

Utilización de la glucosa por los organismos inferiores superiores: la ruta de la

fermentación es común tanto en la utilización anaerobia de la glucosa como en la aerobia.

Anaerobios

glucosa

sin O2fermentación

productos de la fermentación

Aerobios

glucosa

sin O2fermentación

productos de la fermentación

sin O2fermentación

CO2 + H2O

Entre las clases de fermentación nombraremos la fermentación homoláctica y la alcohólica.

1. La fermentación homoláctica : la molécula de glucosa de 6 átomos de carbono sedegrada a dos moléculas de ácido láctico de tres átomos de carbono. Este proceso sedenomina glucólisis que significa lisis de la glucosa.

2. La fermentación alcohólica: la molécula de glucosa de 6 átomos de carbono sedegrada a dos moléculas de etanol de 2 átomos de carbono y 2 de 2CO .



C C C C C C

triosas

C C C C C C

ácidoláctico

ácidoláctico

CH3

CH

COOH

OH

CH3

CH

COOH

OH

1. Glucosa

C C C C C C

triosas

C C C C C C

etanol etanol

2. Glucosa

CH3

CH2OH

+

CO2

CH3

CH2OH

+

CO2

En estas reacciones tenemos que hablar de las reacciones de óxido reducción que se producenen todo organismo donde el agente oxidante recibe los electrones y el agente reductor entregaelectrones. En este caso de la fermentación alcohólica el etanol es una molécula relativamentereducida rica en 2H , pobre en 2O . La molécula de 2CO es relativamente oxidada, pobre en 2H .En el caso de la fermentación homoláctica el grupo metilo se halla más reducido que el grupocarbonilo. Veamos la reacción completa:

C

O

H

CH

C

CH

CH

CH2

OH

OH

OH

OH H

OH

+ 2 Pi + 2 ADP 2

CH3

CH

COOH

OH + 2 ATP + 2 H2O

1. Glucosa Ácido láctico

2. Glucosa + 2 Pi + 2 ADP CH3

CH2OH

2 + 2 CO2 + 2 ATP + 2 H2O

ANALIZAREMOS LA REACCION ENERGETICA DE LA GLUCOLISIS

La conversión de glucosa en lactato es exergónica y la formación de ATP a partir de ADP y de P i es endergónica.



glucosa 2 lactato

2 Pi + 2 ADP 2 ATP + 2 H2O

kcal47.0-∆Gº =

kcal6.16∆Gº +=

sumandoGLUCOSA + 2 Pi + 2 ADP 2 lactato + 2 ATP + 2 H2O kcal32.4-∆Gº =

Se deduce de estos datos que la transformación de glucosa en lactato proporciona energía paraproducir la fosforilación de 2 moléculas de ADP a ATP. Esta reacción es irreversible. Lodemuestra el ∆Gº negativo.

ETAPA DE LA GLUCOLISIS:La glucólisis es catalizada por la acción de un grupo de 11 enzimas . Se cree que estánlocalizadas en la porción soluble del citoplasma . Se pueden considerar dos etapas o fases. En la

primera fase la glucosa se fosforila y se esciende pare formar gliceraldehído 3 P; y en lasegunda fase éste se convierte en ácido láctico.

- LA FASE I: constituye un proceso preparativo o de congregación en el que cierto númerode hexosas penetran en el esquema, después de fosforilarse a expensas del ATP, y danun producto común, el gliceraldehído 3 P.

- LA FASE II: es la ruta común para todos los azúcares, se produce la fosforilación delADP y se llevan a cabo las reacciones de óxido reducción, obteniéndose el lactato.

En este proceso hay tres tipos de transformaciones interconectadas.

1º.-La ruta de los átomos de carbono : o sea degradación de la glucosa para formar ácido

láctico.2º.-La ruta del fosfato : o sea que el Pi (fósforo inorgánico) se transforma en P del ATP.

3º.-La ruta de los electrones : o sea las reacciones del óxido-reducción.



glucosa-6

fructosa-6

fructosa-1-6

glicealdehído-

1,3 difosfoglice

3 difosfoglicer

2 difosfoglicer

fosfoenolpiruv

piruvato (

2 lactat

galactosamanosapentosa

glucosa

ATP

ADP

ATP

Pi

2 ADP

2 ATP

2 ADP

2 ATP

2 NAD+

2 NAD+

FASE I

Congregación de azúcares sencillos y

su conversión en fosfato de

gliceraldehído; entrada de ATP

FASE II

Oxidación - reducción y formación

acoplada de ATP; salida de lactato



1. Fosforilación de glucosa por el ATP: catalizada por dos enzimas: la hexoquinasa yglucoquinasa .

ATP + glucosa ADP + glucosa-6-P kcal4ºG −=∆Mg++

Es una reacción irreversible. La hexoquinasa es de mayor afinidad que la glucoquinasa por laglucosa. La glucoquinasa solo actúa cuando hay alta concentración de glucosa en sangre; lasdos enzimas necesitan del catión ++Mg ó ++Mn para formar el verdadero sustrato que es

ATPMnMg −− . La hexoquinasa actúa también; fosforilando otras hexosas. La reacción esirreversible.

O

OHOH

OH

OH

CH2OH

H

H

H

HH

glucosa

+ ATP ADP +

O

OHOH

OH

OH

CH2 OPO3=

H

H

H

HH

kcal-4∆

Gº =

glucosa-6-fosfato

2. Conversión de glucosa-6-P a fructosa-6-P: Catalizada por la fosfoglucoisomerasa .

O

OHOH

OH

OH

CH2 OPO3=

H

H

H

H

H

O

OHOH

OH

OH

CH2

H

H

CH2

OPO3=

OH

glucosa-6-P fructosa-6-P

kcal0.4∆Gº +=

(reacción reversible)

3. Fosforilación de la fructosa-6-fosfato a fructosa 1-6 difosfato. Interviene una segundamolécula de ATP. Esta reacción es catalizada por la fosfofructoquinasa .

+ ATP ADP + kcal-3.4∆Gº =

O

OHOH

OH

OH

CH2

H

H

CH2

OPO3=

OPO3=

(reacción irreversible)

O

OHOH

OH

OH

CH2

H

H

CH2

OPO3=

OH



4. Escisión de la fructosa 1 - 6 difosfato por una aldosa (la fructosa-1-6-difosfatogliceraldehído 3-liasa) dando fosfato de dihidroxiacetona + gliceraldehído-3-fosfato.

CH2

C

C

C

C

CH2

OPO3=

O

OH

OH

OH

OPO3=

H

H

H

1.

2.

3.

4.

5.

6.

CH2

C

OPO3=

O

CH2 OH

1.

2.

3.

+

C

C

CH2

O

OH

OPO3=

H

H

4.

5.

6.

kcal5.73∆Gº +=

fructosa 1-6-di P(cadena abierta)

fosfato dedihidroxiacetona

gliceraldehído 3-P

INTERCONVERSION DE LOS FOSFATOS DE TRIOSASolamente uno de los dos fosfatos de triosa, el gliceraldehído 3-fosfato, puede ser directamentedegradado en las reacciones posteriores de la glucólisis. El otro, el fosfato de dihidroxiacetona,se convierte reversiblemente en gliceraldehído-3-fosfato por acción de la enzima triosa fosfatoisomerasa.

CH2

C

CH2

OPO3=

O

OH

C

O

H

C

CH2

OH

OPO3=

Hkcal83.1∆Gº =

Así en la primera fase una molécula de glucosa da dos moléculas de gliceraldehído 3 P.

SEGUNDA FASE

1. Oxidación del gliceraldehído 3 P a 1-3 difosfoglicerato. La enzima que actúa esG_3_fosfato deshidrogenasa , o gliceraldehído 3 fosfato deshidrogenasa .

2 gliceraldehído-3-P + 2 NAD+ + 2 Pi (2) 1,3 di-fosfoglicerato + 2 NADH + 2 H+



C

C

CH2

O

H

H OH

OPO3=

2 + NAD+ + Pi

C

C

CH2

O

H OH

O PO3=

O PO3=2 + NADH + H+ kcal5.1∆Gº =

El NAD y el NADH transportan los electrones.

2. Transferencia de fosfato desde el 1-3 difosfoglicerato al ADP. El 1-3 difosfoglicerato +ADP da 3-fosfoglicerato + 2 ATP; es catalizada la reacción por la enzimafosfogliceratoquinasa .

1.

2.

3.

C

C

CH2

O

OH

OPO3=

H

O PO3=

kcal50.4∆Gº −=+ ADP

CH2

C

COO-

OHH

OPO3=3.

1.

2. + ATP

(reacción irreversible)

3. Conversión del 3-fosfoglicerato dando 2-fosfoglicerato. Actúa la fosfoglicera tomutasa.

CH2

C

COO-

OPO3=

OHH

CH2

C

COO-

OH

OH PO3= kcal06.1∆Gº =

3-fosfoglicerato 2-fosfoglicerato

4. El 2-fosfoglicerato da fosfoenolpiruvato + H20 por medio de una enzima, la enolasa, enun proceso de deshidratación.

CH2

C

COO-

OH

OH PO3= kcal44.0∆Gº +=

2-fosfoglicerato

enolasaC

CH2

COO-

O PO3=

fosfoenolpiruvato

+ H2O



5. Transferencia de fosfato desde el fosfoenolpiruvato al ADP. El fosfoenolpiruvato dapiruvato por una enzima piruvato quinasa en presencia de ADP y ++Mg .

CH3

C

COO-

Okcal5.7∆Gº −=

C

CH2

COO-

O PO3=

fosfoenolpiruvato

+ ADP ATP +(reacción irreversible)

piruvato

6. Reducción de piruvato a lactato. Piruvato da lactato por medio de lactato deshidrogenasa.CH3

C

COO-

O kcal0.6∆Gº −=+ NADH + H+ + NAD+

piruvato

C

CH3

COO-

OHH

lactato

En condiciones anaerobias el lactato es producto final de la glucólisis el cual difunde a través dela membrana plasmática de la célula hacia el entorno como producto de deshecho. Cuando lascélulas musculares de los animales superiores actúan de manera anaerobia durante cortosesfuerzos de actividad vigorosa (excepcionalmente) el lactato escapa desde las célulasmusculares a la sangre y es transformado nuevamente en glucosa en el hígado.

BALANCE GLOBAL

glucosa + 2 ATP + 2 NAD+ + 2 Pi + 4 ADP + 2 NADH+ + 2 H+ 2 lactato + 2 ADP +

+ 2 ATP + 2 NADH + 4 ATP + 2 H2O + 2 H+ + 2NAD+

2 ADP

glucosa + 2 Pi + 2 ADP 2 lactato + 2 ATP + 2 H2O



ENTRADA DE LOS OTROS HIDRATOS DE CARBONO

Los polisacáridos de reserva el glucógeno, almidón, azúcares sencillos distintos de la glucosapenetran en la primera fase de la glucólisis. El glucógeno y el almidón penetran por la acción dedos enzimas que actúan sobre los extremos terminales no reductores de la molécula,escindiendo los enlaces alfa (1-4). Otra enzima actúa sobre las ramificaciones alfa (1-6) dandoglucosa-1-fosfato para luego dar glucosa-6-fosfato. Los azúcares sencillos una vez fosforilados,por ej. : manosa-6-P, fructosa-6-P recién penetran al ciclo.

manosa + ATP

fructosa + ATP

manosa-6-P + ADP

fructosa-6-P + ADP



TRABAJO PRACTICO Nº 12

METABOLISMO HIDROCARBONADO

I. OBJETIVOSAl finalizar el trabajo práctico el alumno estará en condiciones de:

1. Dosar glucosa en sangre realizando en forma práctica una curva de tolerancia a laglucosa.

2. Interpretar una curva de tolerancia a la glucosa en condiciones normales.

3. Establecer si en el organismo existen o no trastornos o alteraciones en el metabolismo delos Hidratas de Carbono.

II. INTRODUCCIÓN

Los principales Hidratos de Carbono del organismo animal son la glucosa y el glucógeno.La glucosa existe libre en los tejidos y en la sangre en aproximadamente la mismaconcentración.El glucógeno representa el hidrato de carbono de reserva y se encuentra en todos los tejidosen concentración muy variable.Los hidratos de carbono que se ingieren, se absorben y son utilizados por el organismoprevia conversión en glucosa y glucógeno.En el individuo normal la concentración de glucosa en sangre muestra valores constantes sise la determina después de varias horas de ayuno y reposo. Estos valores oscilan entre 75 y100 mg. por 100 ml de sangre (glucemia normal).La ingestión de alimentos hidrocarbonados produce una elevación de la glucemia quealcanza su máximo valor entre la media y una hora siguiente a la ingesta. Los mecanismos

de regulación que se ponen en juego ante el ingreso en el torrente sanguíneo de la glucosaabsorbida en intestino, consiguen sustraer sus. excesos de la circulación y restablecer losvalores a sus límites previos al cabo de 2 a 3 horas.Los tejidos, en especial hígado y músculo esquelético, contribuyen en esa acción oxidandomás glucosa y/o depositándola en forma de glucógeno.El estudio de la evolución de la glucemia después de la administración de glucosa puedeindicar la eficiencia de los procesos mediante los cuales el organismo utiliza la glucosa. Ellopermite obtener la llamada curva de tolerancia a la glucosa.El tipo de curva obtenido puede revelar ciertos trastornos del metabolismo hidrocarbonado.

III. PARTE EXPERIMENTAL: CURVA DE TOLERANCIA A LA GLUCOSA

En este práctico se determinará la curva de tolerancia a la glucosa en un voluntarioadministrando 100 gr de glucosa por vía oral.Después de un ayuno de más de 4 horas se toma una muestra de sangre por punciónvenosa. Extraiga 2 ml de sangre, viértalos en un tubo seco de hemólisis para determinarglucosa por el método de 0.toluidina, al mismo tiempo coloque una gota en tiras de dextrotixpara determinar glucosa por el método de la glucosa-oxidasa. Recoja también en esemomento orina hasta desocupar la vejiga. Luego se da de tomar la solución que contiene 100gr de glucosa (2 gr de glucosa por kg de peso).Vuelva a extraer sangre a la media, una y dos horas siguientes a la ingestión, juntamente concada extracción recoja orina. Se tendrán así cuatro muestras de sangre y cuatro de orina. Sedeterminará la concentración de glucosa por los métodos que se detallan a continuación:



a. Método de 0-toluidina

Fundamento: la glucosa reacciona específicamente con la 0-toluidina, una aminaaromática primaria en medio acético y por acción del calor da lugar a una mezcla enequilibrio de una glicosil-amina y la correspondiente base de Schiff.

Técnica: en tres tubos marcar B (blanco), T (testigo) y U (desconocido).

B T D

Agua destilada 0.05 ml ----------- -----------

Testigo ----------- 0.05 ml -----------

Muestra ----------- ----------- 0.05 ml

Reactivo 5 ml. 5 ml 5 ml

Llevar los tubos a B. M. hirviente de 4 1/2 a 5 minutos. Retirar y colocar en agua fría de2 a 5 minutos. Leer en espectrofotómetro a 630 mm llevando a cero el aparato con el

blanco. El color es estable 45 minutos.

b. Método de la glucosa oxidasa

Fundamento: la glucosa es oxidada por le glucosa oxidaba a ácido glucónico yperóxido de hidrógeno. Por la peroxidasa, el peróxido de hidrógeno oxida el sistemacromógeno para producir distintos tonos violetas que dependerán de la concentraciónde glucosa.

Técnica: coloque una gota sobre la tira reactiva, deje actuar un minuto, lavar bajo elchorro de agua. Secar con hojas de papel de filtro y comparar el color en escala.

c. Método de Benedict (reacción cualitativa): Fundamento: el sulfato de cobre en medio alcalino y por ebullición, se reduce a óxidocuproso por la acción del azúcar en orina.

Técnica: en un tubo de ensayo se colocan 5 ml del reactivo y 8-10 gotas de orina y selleva a ebullición durante 3 minutos.

La presencia de glucosa producirá un precipitado rojo o amarillo, si la cantidad es muypequeña puede aparecer una coloración verde después del enfriamiento.

IV. INFORME

1. Escriba el fundamento de los métodos empleados para determinar glucosa en sangre yorina.

2. Realizar una curva colocando en las abscisas los miligramos por ciento de glucosa ensangre y en las ordenadas los tiempos.

V. REACTIVOSCinta de DextrotixReactivo Cromogénico: solución 990 mmol/l de acetato de 0-toluidina y 10 mmol/l detiocarbamida en ácido acético al 88% como catalizador.

Standard o testigo: solución estabilizada de glucosa (concentración 1 gr/litro).



Reactivo de Benedict:Sulfato de cobre 17,3 grCitrato de sodio 173 grCarbonato de sodio anhidro 100 grCarbonato de sodio cristal 270 gr

Agua destilada hasta 1000 mlDisolver en caliente el citrato y el carbonato en 800 ml de agua, se enfría y se filtra si esnecesario. Disolver el sulfato en 150 ml de agua y añadir en la solución anterior porpequeñas porciones, agitando constantemente. Completar con agua destilada hasta 1000 ml.

VI. BIBLIOGRAFÍA

- AIQUIEL, V. Manual de Análisis Clínicos, 1969

- BLANCO, A. Guía de Trabajos Prácticos de la Facultad de Ciencias de la UniversidadNacional de Córdoba, 1972.



TEMA XV: CICLO DE LOS ACIDOS TRICARBOXILICOS Y VIA DEL FOSFOGLUCONATO

Energética de la fermentación y respiración. Plan de organización de la respiración. Oxidación del piruvato a acetil CoA. Ciclo de Krebs. Vías del fosfogluconato.

----------------------------------------------------

Las células aerobias obtienen la mayor parte de su energía de respiración, esto es, gracias auna transferencia de electrones desde les moléculas orgánicas combustibles hasta el oxigenomolecular. La respiración es mucho más compleja que la glicólisis.En este tema se esboza el plan general de le respiración y después se considera condetenimiento el ciclo del ácido tricarboxílico de Krebs, que es la ruta catabólica común por la quefinalmente se degradan todas las moléculas combustibles de la célula (carbohidratos, ácidosgrasos y aminoácidos).También se describe la ruta del fosfogluconato de oxidación de la glucosa, mecanismo quegenera potencial de reducción para las reacciones biosintéticas.

ENERGETICA DE LA FERMENTACION Y LA RESPIRACIONEn la glicólisis se libere solamente una fracción muy pequeña de la energía químicapotencialmente asequible en la estructura de la molécula de glucosa. be libera más energíacuando ésta se oxida completamente a 2CO y OH2 como se pone de manifiesto al compararlas variaciones de energía libre estándar de la conversión anaerobia de la glucosa en lactato yde su oxidación a 2CO y OH2 .

glucosa

glucosa + 6 O2

2 lactato

6 CO2 + 6 H2O

kcal47∆Gº −=

kcal686∆Gº −=

Cuando las células fermentan a la glucosa anaerobiamente, los productos que ya no sonsusceptibles de ulterior empleo, y por ello abandonan la célula, todavía contienen la mayor partede la energía de la molécula de glucosa original. Por esta razón, las células que vivenanaerobiamente, para obtener una misma cantidad de energía utilizable tienen que consumirmucho más cosa que cuando viven en condiciones aerobias.

¿Porqué rinde la respiración mucho más energía que la glicólisis?En primer lugar, el producto de la glicólisis, el ácido láctico, es una molécula casi tan complejacomo la de glucosa y sus átomos de carbono todavía se hallan en un mismo estado de

oxidación. El 2CO , producto de la respiración, es una molécula mucho más sencilla y pequeñaque la glucosa, y su átomo de carbono está completamente oxidado. En segundo lugar, lacantidad de energía que se libera en la transferencia de un par de electrones desde unamolécula combustible determinada a un aceptor electrónico, varía con la naturaleza del aceptor.Puede liberarse mucho más energía cuando el aceptor electrónico el oxígeno molecular, comoocurre en la respiración, que cuando es el piruvato el que actúa como aceptor, que es el caso dela glicólisis.



ORGANIGRAMA RESPIRATORIOEn la figura se muestra un diagrama de la respiración. Los grupos acetilo procedentes de loscarbohidratos, de los lípidos y de los aminoácidos en la fase II del catabolismo, en la siguientefase III se incorporan al ciclo de Krebs, que en las aerobias constituye la ruta común final delcatabolismo oxidativo de todas las moléculas combustibles. En este ciclo los grupos acetilo se

desintegran para formar 2CO y átomos de hidrógeno. Estos últimos (o sus electronesequivalentes) posteriormente se incorporan a la cadena respiratoria constituida por una serie detransportadores electrónicos. El proceso subsiguiente de transporte de electrones hasta eloxígeno molecular se realiza con un descenso muy grande de energía libre, gran parte de la cualse conserve en forma de ATP, gracias a la fosforilación oxidativa acoplada del ATP. La reacciónglobal catalizada por el ciclo de Krebs es la siguiente:

CH3COOH + 2 H2O 2 CO2 + 8 H

Como puede verse en la ecuación, no participan en el ciclo ni el oxígeno molecular, ni el fosfatoinorgánico, ni el ATP.Su función primaria consiste en la deshidrogenación del ácido acético para formar, en últimotérmino, dos moléculas de 2CO y cuatro pares de átomos de hidrógeno. Este proceso escatalizado en una serie cíclica de reacciones consecutivas, en contraste con la secuenciaglicolítica, que es lineal.En cada vuelta del ciclo de Krebs se incorpora una molécula de ”ácido acético” (dos átomos decarbono) por condensación con una molécula del compuesto de cuatro carbonos, el ácido oxalacético, para formar el ácido cítrico de seis átomos de carbono. Posteriormente, el ácido cítricose degrada con producción de "dos moléculas de CO2 y ácido succínico", compuesto de cuatroátomos de carbono. Finalmente, este último se oxida a "ácido oxalacético", con lo que puedeiniciarse de nuevo una vuelta del ciclo. En cada una de las vueltas se incorpora una molécula deácido acético y se eliminan dos moléculas de 2CO en cada giro completo se emplea tambiénuna molécula de oxal acetato para formar citrato, pero aquel se regenera al final del ciclo.

Por tanto, cuando el ciclo funciona no hay pérdida neta de oxalacetato, basta con una moléculapara llevar a cabo la oxidación de un número infinito de moléculas de acetato.Las reacciones enzimáticas del ciclo de Krebs tienen lugar en el compartimiento interno de lamitocondria (a diferencia de la glucolisis que tiene lugar en el citoplasma celular).



Carbohidrato

PiruvatoAmino-

acidos

Ácidos

grasos2H CO2

Acetil-CoA

oxalacetato citrato

malato

fumarato

cis-aconitato

isocitrato

-oxoglutarato

succinato

CO2

CO2

2H 2H 2H 2H

NAD

flavoproteina

coenzima Q

citocromo c

citocromo b

citocromo a + a3

ADP + Pi ATP

ADP + Pi ATP

2 H+ + 1/2 O2 H2O

ADP A Pi

+ATP

Movilización del

acetil CoA

Ciclo del ácidotricarboxilo

Transporte electrónicoy fosforilación

oxidativa



Oxidación del Piruvato a acetil CoA

Piruvato

Acetil-CoA

NAD+ NADH2

HS-CoA CO2

CCH3 COOH

O

CCH3 S

O

CoA + CO2

La ecuación global es:

Piruvato + NAD+ + HS + CoA acetil - S - CoA + NADH2 + CO2

kcal0.8ºG −=∆

La oxidación de piruvato a acetil-SCoA, catalizada por el sistema piruvato-deshidrogenasa , enrealidad constituye un proceso muy complejo. A causa del gran descenso de energía libreestándar, la reacción es esencialmente irreversible. Aunque en si misma no forma parte del ciclodel ácido tricarboxílico, constituye una etapa obligatoria, mediante le cual los hidratos de carbonose incorporan al ciclo. En este proceso participan dos coenzimas importantes: CoA y ácido lipoico .

- CoA: actúa como transportador de grupos acilo, efectuando una función análoga a la quedesempeña el ATP como transportador de grupos fosfato. La forma acetilada de la coenzima

A (acetil CoA) es un tioéster del ácido acético. El tioéster es un enlace de elevado contenidoenergético; es decir posee un ºG∆ fuertemente negativo.

acetil-S-CoA + H2O acetato + CoA - SH kcal52.7ºG −=∆

- Ácido lipoico : es un factor de crecimiento para algunos microorganismos, un ácido grasosaturado de 8 átomos de carbono, en el que los carbonos 6 y 8 están unidos por un grupodisulfuro formando un anillo de cinco términos.

CH2

S

S

CH

CH2

(CH2)4

COOH



La decarboxilación oxidante del piruvato a acetil 2COCoA + necesita tres enzimas diferentes y 5coenzimas que constituyen el:

Piruvato-deshidrogenasadihidrolipoil-transacetilasadihidrolipoil-deshidrogenasa

Coenzima Aácido lipoicoPirofosfato de tiamina (TPP)NADFAD

enzimas

coenzimas

Sistema de lapiruvato-deshidrogenasa

REACCIONES INDIVIDUALES DEL CICLO DEL ACIDO TRICARBOXILICOLa acetil-CoA formada como producto final de la piruvato-deshidrogenasa se encuentra ahoradispuesta para incorporarse al ciclo de Krebs.

1. Se produce la condensación de la acetil-CoA con el oxalacetato, para formar citrato. Lareacción es catalizada por la citrato-sintetasa.

CH3 C S CoA

O

CoA SH

COOH

C

CH2

COOH

O COH

CH2

COOH

CH2

COOH

COOHAcetil-CoAoxalacetato

citrato

En esta reacción el grupo metilo )CH( 3 − de la acetil CoA se condensa con el átomo decarbono carbonílico del oxalacetato con la hidrólisis del enlace tioéster y formación de la

SHCoA − libre.

C

O

2. Actúa una enzima, la aconitasa que cataliza la formación de isocitrato con formación de uncompuesto intermedio el cis-aconitato . En esta reacción se produce pérdida, y posterioradición de agua.



CCH2COOH CH2 COOH

OH

COOH

OH2

CCH2COOH CH COOH

COOH

citrato cis-aconitato

OH2

isocitrato

CHCH2COOH

COOH

CH COOH

OH

3. Se produce una oxidación del isocitrato y pérdida de 2CO . La reacción es catalizada por la

isocitrato-deshidrogenasa ligada al +NAD , que requiere +Mg ó ++Mn para su actividad.

isocitrato

CHCH2COOH

COOH

CH COOH

OH

CH2CH2COOH C COOH

O

alfa-cetoglutarato

CO2

NAD+

NADH2

La reacción transcurre con gran descenso de ºG∆ es una reacción altamente exergónica.

4. La oxidación de alfa-cetoglutarato a succinato se produce en dos etapas.a. En la primera el alfa-cetoglutarato experimenta una decarboxilacíón oxidativa para formar

succinil-S-CoA y 2CO .

COOH CH2 C COOH

OCH2

+ NAD+ + CoA SH COOH CH2 CH2 C S

O

CoA + CO2 + NADH2

alfa-cetoglutarato succinil CoA

Esta reacción es comparable a la de la oxidación del piruvato a CoA y se produce por el

mismo mecanismo con intervención de:NAD

+pirofosfato de tiamina ácido lipoico FAD

+

que participan como cofactores necesarios ligados a la enzima succinil-CoA-sintetasa .

b. El producto final de la reacción la succinil-CoA que es un tioéster de elevado contenidoenergético, experimenta pérdida de su grupo CoA, pero no por una simple reacción dehidrólisis sino por una reacción con el GDP y fosfato en el que se conserva la energía.

succinil-CoA + Pi + GDP succinato + + GTPCoA SH



A continuación el GTP formado en esta reacción cede terminal al ADP para formar ATP.

GTP + ADP GDP + ATP

La reacción es catalizada por la nucleósido-difosfoquinasa. Este tipo de fosforilación se

designa como fosforilación a nivel de sustrato , para distinguirla de las fosforilacionesligadas a la cadena respiratoria.

5. El succinato es oxidado a fumarato en una reacción catalizada por la succinato- deshidrogenasa que contiene FAD como coenzima que actúa como aceptor de hidrógeno.

CH2CH2COOH COOH CH2CH2COOH COOH+ FAD + FADH2

succinato fumarato

6. Se produce una hidratación del fumarato dando malato, actuando coma catalizador la

fumarasa .

CHCHCOOH COOH + H2O CCOOH CH2 COOH

OH

H

7. En la última reacción del ciclo la malato-deshidrogenasa dependiente del NAD cataliza laoxidación del malato a oxacetato.

C CH2

COOHCOOH

OH

H

+ NAD+C CH

2COOHCOOH

O

+ NADH2

Podemos ahora resumir los productos producidos en una vuelta del ciclo del ácido tricarboxílico.Dos átomos de carbono aparecen en forma de 2CO equivalentes, aunque no idénticos, a losdos átomos de carbono del grupo acetilo que ingresa en el ciclo. Por deshidrogenaciónenzimática se producen cuatro pares de átomos de hidrógeno, tres pares se utilizan para reducirel NAD y uno para reducir el FAD. En último término, estos cuatro pares de átomos de hidrógenoy electrones se combinan con el oxígeno, una vez realizado su transporte a lo largo de la cadenarespiratoria.

RUTA DEL GLUCOFOSFATOMuchas células disponen, además del ciclo del ácido tricarboxílico, de otra ruta de degradaciónde la glucosa cuya primera reacción es la oxidación de la glucosa-6-fosfato a 6-fosfatogluconato.La ruta del fosfogluconato, conocida como ruta de los fosfatos de pentosa o desviación delmonofosfato de hexosa, no es una ruta principal de oxidación de la glucosa.

- Su objetivo primordial, en la mayor parte de las células, es obtener NADP reducido en elcitoplasma extramitocondrial.

- Una segunda función es la producción de pentosas en especial D-ribosa, que se emplea enla síntesis de ácidos nucléicos.

- Otra función importante consiste en participar en la formación de glucosa, a partir del 2CO ,en las reacciones de fotosíntesis.



Las diversas etapas de la ruta del fosfogluconato tienen lugar en la porción soluble delcitoplasma extramitocondrial de la célula.

1. La primera reacción de la ruta del fosfogluconato es la deshidrogenación enzimática de la

glucosa-6-fosfato por la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa para formar 6-fosfogluconato.

C

C

C

C

C

CH2OPO3=

H

H

H

H

HO

OH

OH

OH

OH

+ NADP+

C

C

C

C

C

CH2OPO3=

H

H

H

H

O

OH

OH

OH

O + NADP+

COOH

C

C

C

C

CH2

H

H

H

H

OH

OH

OH

OH

O PO3=

glucosa-6-fosfato 6-fosfogluconato-lactona

La enzima es especifica para el NADP como aceptor electrónica. Realiza ladeshidrogenación del átomo de carbono 1 de la forma piranosa de la glucosa-6-fosfato yrinde la 6-fosfogluconato lactona. Esta última es inestable y experimenta hidrólisisespontánea a ácido libre en presencia de una lactonasa .

2. En la etapa siguiente el 6-fosfogluconato experimenta una decarboxilación oxidativa poracción de la 6-fosfogluconato-deshidrogenasa y se forma una pentosa la D-ribulosa-5-fosfato; reacción que produce una segunda molécula de 2NDAHP .

C

C

C

C

CH2OPO3=

H

H

H

H

OH

OH

OH

OH

COOH

+ NADP+

6-fosfogluconato

CH2

C

C

C

CH2OPO3=

OH

O

OH

OH

H

H + NADPH2 + CO2

ribulosa-5-fosfato



3. Por acción de la fosfo-pentosaepimerasa la ribulosa-5-fosfato se transformareversiblemente en xilulosa-5-fosfato, su epímero en el átomo de carbono 3. Por acciónde la fosfo-pentosa-isomerasa, la ribulosa-5-fosfato, puede convertirse, tambiénreversiblemente, en su isómero aldo, la ribosa-5-fosfato que puede emplearse en lasíntesis de los nucleótidos que contienen pentosa y el ARN.

CH2

C

C

C

CH2OPO3=

OH

O

OH

OH

H

H

i s o m e r a s a

e p i m

e r a s a

CH2

C

C

C

CH2OPO3=

OH

O

OH

OHH

H

CHO

CH

C

C

CH2OPO3=

OH

OH

OHH

H

ribulosa-5-fosfato

xilulosa-5-fosfato

ribosa-5-fosfato

En ciertas circunstancias, la ruta del fosfogluconato finaliza en este punto, y entonces suecuación global se escribe así:

glucosa-6-fosfato + 2NADP+ + H2O ribosa-5-fosfato + CO2 + 2NADPH2

El resultado neto es la producción del NADPH necesario para las reacciones biosintéticas dereducción en el citoplasma extramitocondrial, y la formación de ribosa como precursor para lasíntesis de nucleótidos. En otras circunstancias, sin embargo, la ruta del fosfogluconato continúamás allá, ya que las pentosas-5-fosfato pueden experimentar otras transformaciones que sonposibles gracias a dos enzimas adicionales: la transcetolasa y la transaldolasa .

- La transcetolasa que contiene pirofosfato de tiamina íntimamente unido como coenzima y++Mg , realiza la transferencia de un grupo glicoaldehído desde la xilulosa-5-fosfato a la

ribosa 5 fosfato. En este proceso el grupo glicolaldehído ( −− COOHCH2 ) se transfiere enprimer lugar al pirofosfato de tiamina unido e la enzima, que actúa como transportadorintermediario del grupo glicolaldehído, que a continuación es transferido a la molécula delaceptor, la ribosa-5-fosfato. El resultado neto consiste en la formación de un ceto-azúcar de 7átomos de carbono, la sedo heptulosa-7-fosfato, y un azúcar de 3 átomos de carbono, elglicer aldehído-3-fosfato.



CH2

C

C

C

CH2OPO3=

OH

O

OH

OH

H

H

CHO

CH

C

C

CH2OPO3=

OHH

OH

OHH

CH2

C

C

CH

OH

O

OH H

OH

CH

CH

CH2

OH

OH

O PO3=

CHO

CH

CH2

OH

O PO3=

++

sedoheptulosa-7-Pribosa-5-Pxilulosa-5-P gliceraldehído-3-P

Debe observarse que uno de los productos de la acción de la transcetolasa es elgliceraldehído-3-P que es un intermediario de la secuencia glicolítica. Su formaciónconstituye un lazo de conexión entre la vía glicolítica y la del fosfogluconato.

- La segunda enzima que participa en transformaciones ulteriores de la vía del fosfogluconatoes la transaldolasa , que actúa sobre los productos de la reacción catalizada por latranscetolasa Cataliza la transferencia del grupo dihidroxiacetona correspondiente a losátomos de carbono 1-2-3 de la sedoheptulosa para formar un azúcar de 6 átomos decarbono, la fructosa-6-fosfato, y otro azúcar de 4 átomos de carbono, la eritrosa-4-fosfato.

CH2

C

C

C

C

C

CH2

OH

O

H

H

H

H

OH

OH

OH

OH

O PO3=

C

CHO

CH2O PO3=

OHH+

CH2

C

C

C

C

OH

O

H

H

H

OH

OH

OH

CH2O PO3=

CH

CHO

CH

OH

OH

CH2O PO3=

+

La fructosa-6-fosfato, es también un intermediario de la glicólisis y por lo tanto, el segundopunto de conexión entra las dos rutas: glicolítica y fosfogluconato.

Otra reacción destacada que cataliza la transcetolasa es:

xilulosa-5-P + eritrosa-4-P fructosa-6-P + gliceraldehído-3-P



En la que dos intermediarios de la vía del fosfogluconato pueden convertirse en intermediariosde la vía glicolítica.Una consecuencia importante de la acción de las dos enzimas, consiste en que hacen posible,

junto con las enzimas de la secuencia glicolítica la interconversión de los azúcares.La última parte de la vía del fosfogluconato no es bien definida, no conduce a un único producto

final, sino a una ruta ramificada, capaz de gran flexibilidad metabólica.Es probable que la ruta del fosfogluconato normalmente se reúna con el ciclo glicolítico porinterconversión en intermediarios de la glicólisis.



TEMA XVI: TRANSPORTE DE ELECTRONES Y FOSFORILACION OXIDATIVA

Reacciones de óxido reducción. Enzimas de óxido-reducción. Vía de transporte de electrones: la cadena respiratoria. Energética del transporte de electrones. Fosforilación oxidativa.Acoplamiento de la fosforilación oxidativa al transporte de electrones.

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Veremos en este capítulo que los pares de electrones derivados de los intermediarios del ciclodel ácido tricarboxílico fluyen a lo largo de una cadena de varios eslabones, constituidos porenzimas de transporte electrónico, con niveles de energía sucesivamente inferiores hasta reduciral oxígeno molecular, que es el último aceptor electrónico, en la respiración. Durante esteproceso se conserva gran parte de la energía libre de estos electrones en forma de energía delenlace fosfato del ATP; el proceso se denomina fosforilación oxidativa.El transporte electrónico y la fosforilación oxidativa suceden en casi todas las células aerobias;las enzimas que catalizan estas reacciones se hallan localizadas en la membrana interna de lasmitocondrias.

Reacciones de oxidación-reducción: antes de referirnos a oxidaciones biológicas, veremosque se entiende por oxidación y reducción.

a. Si el hierro (Fe) reacciona con el oxígeno

4Fe + 3O2 2Fe2 O3

Este proceso de ganancia de oxigeno se denomina oxidación y lo inverso o sea la pérdidade oxigeno, reducción.

b. Si se combina un elemento con otro distinto al oxígeno

Znº + Cu++

SO4

=

Zn++

SO4

=

+ Cu

Lo que ocurrió es lo siguiente: el Zn es neutro, de el se desprenden una pareja deelectrones y se convierte en ión Zn.

Zn

carga 0

Zn++

carga 2

Se produce una oxidación del Zn porque de carga 0 pasa a carga 2. A su vez el ión ++Cu capta los electrones.

Cu++ + 2e- Cu metalico

carga 2 carga 0

El cobre se reduce de carga 2 pasa a 0.

Resumiendo:

1. la pérdida de electrones se denomina oxidación

2. la ganancia de electrones se denomina reducción



c. En compuestos orgánicos el proceso de oxidación se acompaña de pérdida de hidrógeno oganancia de oxígeno.

C

H

H

HH

metano

OH2

-2H

C

H

H

OHH

metanol

-2HC

H

OH

metanal

OH2

-2H

C

H

OH

ácidometanoico

-2H CO2

anhídridocarbónico

El carbono llega a su grado máximo de oxidación.

O sea que la pérdida de átomos de hidrógeno o deshidrogenación equivale también a unaoxidación y el proceso inverso a una reducción.

ganancía de oxígeno

pérdida de electrones

pérdida de hidrógeno

pérdida de oxígeno

ganancia de electrones

ganancia de hidrógeno

oxidación

reducción

Las reacciones de oxidación-reducción son aquellas en que tiene lugar una transferencia deelectrones, desde un dador electrónico (el reductor) hasta un aceptor electrónico (el agenteoxidante u oxidante). Es decir que siempre que hay pérdida de electrones por un átomo seproduce una transferencia de electrones a otro átomo. O sea que la oxidación y la reducción son

simultáneas.Ared. + Boxid. Aoxid. + Bred.

Al equilibrio entre la forma reducida y oxidada se llama sistema de óxido reducción o sistemaredox. La tendencia de un agente reductor a perder electrones se puede expresar mediante elpotencial de reducción estándar. Es decir colocando la especie oxidante y reductora aconcentración 1.0 M, pH = 7, y a 25º C. Para medir el potencial se establece como patrón dereferencia el potencial de reducción del 2H en la siguiente reacción.

H2 2H+ + +2e-

El cual por convención se ha establecido que es igual a 0,0 voltios, cuando la presión de 2H gaseoso es de 1,0 atmósfera, la concentración 1,0 M, el pH 0,0 y temperatura 25º C. Cuando secorrige este valor a pH 7,0 el potencial estándar del sistema hidrógeno-ión hidrógeno es de -0,42voltios.



Potenciales de reducción estándar de algunos pares redox

Reductor Oxidante E’ voltios

Acetaldehído Acetato - 0.60

2H +H2 - 0.42

Isocitrato α cetoglutarato + 2CO - 0.38

NAD + +H +NAD - 0.32

Lactato Piruvato - 0.19

NADH – deshidrogenasa(reducida) Oxidada - 0.11

Citocromo b

Fe (II) Fe (III) 0.00

Citocromo c

Fe (II) Fe (III) + 0.26

OH2 ½ 2O + 0.82

Los sistemas que poseen un potencial estándar de reducción más negativo que el del par

H2 2H+

muestran mayor tendencia a perder electrones que el hidrógeno; los que poseenpotencial más positivo tienen menor tendencia a perder electrones. Obsérvese la pareja agua-oxígeno: posee un potencial estándar de reducción fuertemente positivo.

H2 1/2 O2 + 2 H+ + +2e-

Por dicha razón el agua muestra muy poca tendencia a perder electrones y a formar oxígenomolecular. Dicho de otro modo, el oxígeno molecular tiene gran afinidad por los electrones,superior que la de aceptores biológicos de electrones tales como el +NAD , las flavoproteínas ylos citocromos.

Cadena respiratoria:

NAD+

NADH2

FADH2

FAD+

CoQ

CoQH2

Fe++

Fe+++

Fe+++

Fe++

Fe++

Fe+++

ATP ATP

cit. b c a+ a3

ATP

Sustrato reducido

Sustrato oxidado2H

2H+ + 1/2 O2 H2O



En el proceso un sustrato que se va a oxidar entrega sus electrones +eH al primer constituyentede la cadena que es el +NAD y se reduce. El ++ + HNADH entrega sus hidrógenos y respectivoselectrones a una flavoproteína y ésta a la coenzima Q, que desempeña el papel de transportadorelectrónico entre las deshidrogenases ligadas al +NAD y +FAD y los citocromos. De aquí en

adelante lo que se transfieren ya son electrones y los+

H irán al medio. Los electrones soncaptados por el citocromo b, c y a + a3. Este último es autooxidable y entrega los electrones al

2O2 / 1 que con los +H formará OH2 .

Enzimas de óxido-reducción: Tres son las clases principales de enzimas que participan de lacorriente del transporte electrónico desde los sustratos orgánicos hasta el oxigeno molecular. Deacuerdo al orden en que participan son los siguientes:

1. Deshidrogenasas ligadas a la piridina que requieren NAD o NADP como coenzima.Participan en la primera parte del eslabón:

NAD+

NADH + H+

Sustrato reducido

Sustrato oxidado

2. Deshidrogenasas ligadas a la flavina que tienen como grupo prostético al FAD o al FMN.Participan en la segunda parte del eslabón

FADH + H

FAD

CoQ

CoQH + H

3. Los citocromos que contienen un sistema nuclear ferroporfirínico. Participan en la últimaparte del eslabón

Fe++

Fe+++

Fe+++

Fe++

Fe++

Fe+++

cit. b c a+ a3

2H+ + 1/2 O2 H2O

Analizamos cada una de las enzimas con sus respectivas coenzimas:



Deshidrogenasa ligadas a la piridina: se conocen alrededor de 150 y catalizan la siguientereacción:

Sustrato reducido + NAD+ Sustrato oxidado + NADH + H+

Las deshidrogenases ligadas a la piridina transfieren reversiblemente dos equivalentes dereducción desde el sustrato a la forma oxidada del nucleótido piridínico; uno de ellos aparece enel nucleótido reducido como un átomo de hidrógeno. El otro átomo de hidrógeno separado delsustrato aparece en forma de +H libre en el medio. Veamos la estructura del NAD:

P

O

OOH

P

O

OOH CH2O

OHOH

H H

CH2O

OHOH

N+

H H

CONH2

adenina

La parte activa de los nucleótidos piridínicos es la nicotinamida, ya que ésta es la porción de lamolécula que va a recibir el hidrógeno del sustrato. Es importante destacar que la nicotinamidaes una vitamina del complejo 8 sea que por su participación en los mecanismos de óxido-reducción cumplen un papel fundamental en la célula. El mecanismo de óxido-reducción serealiza según el siguiente esquema:

N+

R

CONH2

N

R

CONH2

H H

+ 2H + H+



Deshidrogenases ligadas a la flavina:Esta clase de enzimas contienen flavin-adenin-dinucleótido (FAD) o bien flavín-mononucleótido(FMN) como grupos prostéticos. En la mayor parte de las flavín-deshidrogenasas el nucleótidoflavínico se halla firmemente unido y no se separa de la enzima durante el ciclo catalítico.Veamos la estructura del FMN:

CH2

CH2

CH2

CH2

CH2

O

P

O

OHOH O

OH

P

O

OCH2O

OHOH

H H

H

6-7 dimetil-iso-aloxacina

adenina

riboflavina

(vitamina B2)

FDN

FDN: resulta de la unión pirofosfórica entre el FMN y el AMP. La parte activa del FAD y del FMNes el anillo de isoaloxacina.

N

NN

N

CH3

CH3

H

R

O

O

N

NN

N

CH3

CH3

H

R

O

OH

H

En cuanto a la coenzima Q o ubiquinona existen controversias. Importantes experimentosrecientes permiten creer que la CoQ es realmente uno de los transportadores de la cadenarespiratoria, y que funciona, posiblemente, como una molécula liposoluble que actúa a modo denexo de unión entre las flavoproteínas y el sistema de los citocromos.

Citocromos: los citocromos son un grupo de ferroproteínas transferidoras de electrones en lascélulas aerobias, que actúan secuencialmente transfiriendo electrones desde las flavoproteínasal oxígeno molecular Todas ellas contienen grupos prostéticos ferroporfirínicos; en este aspecto

se parecen a la hemoglobina y a la mioglobina. Los citocromos experimentan cambios devalencia reversibles, Fe (II) - Fe (III), durante el ciclo catalítico. El citocromo terminal de la



cadena, que puede reaccionar con el oxígeno, es la citocromo-oxidasa. Las formas reducidas delos demás citocromos no pueden reoxidarse directamente por el oxigeno molecular.

Estructura: los citocromos tienen grupos prostéticos hierro porfirínicos. El anillo porfirínico derivadel compuesto tetrapirrólico llamado porfina que se designa según sus cadenas laterales

sustituyentes.

N

CHCH

N NH

CH CH

N

Forman quelatos (literalmente, cuatro dientes) con iones metálicos como el hierro, por ejemplo.En los citocromos, el átomo de Fe experimenta cambios reversibles entre las formas Fe (II) y Fe(III); su función real es la de desempeñar el papel de transportadores electrónicos.

Potencial estándar de óxido-reducción en la cadena respiratoria: los potenciales dereducción de los diferentes transportadores electrónicos, se hacen más positivos a medida quelos electrones pasan desde el sustrato el oxígeno. Es decir, que el transportador electrónico máspróximo el extremo inicial de la cadena, o sea el NAD es el término más reducido, mientras quelos transportadores situados en el extremo del oxigeno (citocromo a + a3) están casi porcompleto en la forma oxidada. Los transportadores intermedios en estados sucesivamente másoxidados, según una escala que va desde el sustrato hasta el oxígeno.

Energética del transporte electrónico-Fosforilación oxidativa: hemos visto que el ºG∆ quese produce en el transcurso de cualquier reacción química es función de su constante deequilibrio.

eqnkRTºG I−=∆

puede utilizarse una forma modificada de esta expresión para calcular la ºG∆ que se producecuando reaccionan entre sí dos pares de óxido-reducción cuyos potenciales de reducciónestándar son conocidos.

0'EnFTºG ∆−=∆

- ºG∆ = variación de energía libre estándar expresada en calorías;

- n = número de electrones transferidos;

- F = equivalente calorífico de faraday;

- 0'E∆ = la diferencia entre los potenciales de reducción estándar del aceptor del dador

electrónico.



Se supone que todos los componentes se hallan a concentraciones 1, 0 M, a 25º C y pH = 7,0Mediante esta relación, podemos calcular la ºG∆ cuando se transfiere un par equivalenteselectrónicos desde el NADH al oxigeno molecular, es decir a lo largo de toda la cadenarespiratoria.

( )( )[ ] kcal7.52kcal700.5232.082.0230622ºG −=−=−−××−=∆

Se produce, por tanto, una variación de energía libre muy grande durante el proceso detransporte electrónico desde el NADH hasta el oxígeno molecular, a través de la cadenarespiratoria. Este valor puede compararse con la energía libre estándar de formación de ATP apartir del ADP y el fosfato.

ADP + FOSFATO ATP + H2O kcal3.7ºG +=∆

Puede verse que la transferencia de un par de electrones, desde el NADH al oxigeno vaacompañada de una disminución de energía libre lo suficientemente grande para que resulteposible la síntesis de varias moléculas de ATP, a partir de ADP y de fosfato, en las condicionesestándar, siempre que se disponga de un mecanismo de acoplamiento.

Mediante cálculos semejantes se obtienen las ºG∆ que tienen lugar en cada una de las etapasprincipales de transferencia electrónica en la cadena respiratoria, cuyos potenciales de reducciónestándar son conocidos. Tres de los pasos de la cadena respiratoria muestran ºG∆ relativamente grandes; ellos son:

1. entre NAD y FAD

2. entre citocromo b y c

3. entre citocromo a y el oxígeno

En cada uno de ellos se produce una disminución de energía libre suficientemente grande paraque se origine la formación acoplada del ATP a partir de ADP y de fosfato. Las ºG∆ en otros

puntos de la cadena son pequeñas y, por ello resultan insuficientes para provocar la formaciónde una molécula de ATP.

Acoplamiento de la fosforilación oxidativa al transporte electrónico: La fosforilación delADP acoplado a la respiración representa un mecanismo de recuperación aerobia de energía yrecibe el nombre de fosforilación oxidativa. La ecuación global para las fosforilaciones de lacadena respiratoria puede escribirse como sigue:

NADH + H+ + 3 ADP + 3 Pi + +1/2 O2 NAD+ + 4 H2O + 3 ATP

que podemos analizar desde el punto de vista de su componente exergónico.

NADH + H+ + 1/2 O2 NAD+ + H2O kcal7.52ºG −=∆

y de su componente endergónico:

3 ADP + 3 Pi 3 ATP + 3 H2O kcal9.213.73ºG =×=∆

La fosforilación oxidativa acoplada de tres moléculas de ATP conserva por lo tanto 21,9/52,7 x100, es decir, alrededor del 40% del descenso total de energía libre. Sólo se formarán 3moléculas de ATP si el sustrato se oxida a nivel del NAD. Puede ocurrir que el sustrato entreguesus electrones a la flavoproteina (por ej. succinato) en este caso se producen 2 moléculas de

ATP; y si entrega sus electrones al citocromo a, (por ej. ácido ascórbico) se forma solamente unamolécula de ATP.



Balance energético de un proceso de respiración: es decir, el ºG∆ , cuando la glucosa seoxida completamente hasta OHCO 22 + por la secuencia glicocolítica y el ciclo del ácidotricabroxílico.

1.

glucosa 2 piruvato

glucosa + 2 Pi + 2 ADP + 2 NAD+ 2 piruvato + 2 NADH + H+ + 2 ATP + 2 H2O

a

2.2 piruvato 2 acetil CoA

2 (piruvato + NAD+ + HS - CoA) 2 acetil CoA + 2NADH + 2H+ + 2CoA2

++ HNADH se reoxida en la cadena respiratoria y se producen 3 ATP; como son 2

moleculas de NADH + H+ 3 ATP x 2 = 6 ATP

3. Ciclo de Krebs se producen 24 ATP

a. 2 isocitrato → 2 alfa-cetoglutarato hay deshidrogenación, los 2H son captados por el+NAD que se reoxida en la cadena respiratoria y se producen 6 ATP.

b. 2 alfa-cetoglutaratoOH2

2 succinato, ocurre lo mismo, o sea que también se

producen 6 ATP.

c. 2 malatoH2

2 oxalacetato 6 ATP.

d. 2 succinatoH2

2 fumarato. En este caso los hidrógenos son captados porel FAD. Se producen 4 ATP.

e. 2 succinato CoA 2 succinato, hay una fosforilación a nivel de sustrato deproducen 2 ATP.

Resumiendo:

a ………….. 6 ATP

b ………….. 6 ATP

c ………….. 6 ATP

d ………….. 4 ATP

e ………….. 2 ATP

24 ATP



4. El ++ HNAD que se produce en la glicólisis en el pasaje de gliceraldehídogliceratoP3P3 → , cuando el proceso es anaerobio se reoxida en el pasaje de

lactatopiruvato → .

Cuando el proceso es aerobio el ++ HNADH se reoxida en la cadena respiratoria, por lo tanto se

producen 2 ATP x 2 (porque son dos moléculas de ++ HNADH ) = 4 ATP. O sea que el balanceglobal será:

1. ………….. 2 ATP

2. .………….. 6 ATP

3. ………….. 24 ATP

4. ………….. 4 ATP

36 ATP

glucosa + 6 O2 + 36 Pi + 36 ADP

6 CO2 + 36 ATP + 42 H2O

Si analizamos el compomente exergónico

glucosa + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O kcal680ºG −=∆

componente endergónico

36 Pi + 36 ADP 36 ATP + 36 H2O kcal263ºG +=∆

La eficacia global de la recuperación de energía resulta ser:

%39100680263

=×

Como entra el NADH producido en la glicólisis a la cadena respiratoria: el 2NADH citoplasmático producido en la glicólisis es impermeable a la membrana mitocondrial, por lo tantosi no penetra en la mitocondria no se puede reoxidar a nivel de la cadena respiratoria. Aunque elNADH no puede penetrar, sus electrones pueden hacerlo por medios indirectos denominadoslanzaderas . La mejor conocida es la lanzadera del glicerofosfato . El NADH citoplasmáticoreacciona con la dihidroxiacetona citoplasmática para formar glicerol-3-fosfato en una reaccióncatalizada por la glicerofosfato-deshidrogenasa citoplasmática.

dihidroxiacetona fosfato + NADH + H+ glicerol-3-fosfato + NAD+

El glicerol-3-fosfato atraviesa fácilmente la membrana mitocondrial. En el interior de lamitocondria otra glicero-3-fosfato-deshidrogenasa reoxida el glicerol-3-fosfato a dihidroxiacetonafosfato.



glicerol-3-fosfato + FAD dihidroxiacetona fosfato + FADH2

La flavoproteína reducida cede sus equivalentes de reducción a la cadena respiratoria a nivel de

CoA y finalmente pasan al oxígeno. La dihidroxiacetona fosfato formada en esta reacción difundefuera de la mitocondria el citoplasma en donde puede aceptar electrones de otra molécula deNADH extramitocondrial.

NADH + H+ NAD+

DIHIDROXICETONA-P GLICEROL-FOSFATO

NAD

FAD

ATP

ATP

O2




OXIDACIONES BIOLÓGICAS

I. OBJETIVOSAl finalizar el trabajo práctico el alumno estará en condiciones de:

a). Definir oxidación y reducción

b). Realizar un esquema de la cadena respiratoria (oxidación biológica)

c). Reconocer prácticamente reacciones de óxido-reducción

d). Discutir un articulo de revista y sacar las conclusiones del mismo.

II. INTRODUCCION

Como los conceptos de oxidación y reducción en química general son aplicables a lasreacciones biológicas, es necesario fijar las siguientes nociones elementales:Una oxidación puede considerarse como:

a). ganancia de oxigeno

b). pérdida de hidrógeno

c). pérdida de electrones

La reducción indica lo inverso de la oxidación, es decir:

a). pérdida de oxigeno

b). ganancia de hidrógeno

c). ganancia de electrones

Si bien se ha definido separadamente oxidación y reducción, es imposible que se produzca unaoxidación aislada, sin la correspondiente reducción simultánea. Los electrones que sedesprenden del elemento o compuesto que se oxida no pueden existir al estado libre y se fijan aotro elemento o compuesto que, en consecuencia, se reduce.La mayoría de las oxidaciones biológicas se cumplen en la llamada cadena respiratoria, a travésde una serie de reacciones catalizadas por sistemas enzimáticos presentes en las mitocondrias ycuya función es la producción controlada de energía. Esta puede ser acumulada en compuestosde alto contenido energético (ATP) gracias a los procesos de fosforilación acoplados a aquellasoxidaciones.La primera parte de la cadena respiratoria comprende una serie de pasos en los cuales loshidrógenos del sustrato se transfieren sucesivamente a través de varios sistemas o etapas . Apartir de los citocromos se continúa con la transferencia de electrones hasta un aceptor final, eloxigeno. El esquema siguiente representa la secuencia de etapas y los puntos de entrada dealgunos sustratos. También se observa los sitios de inhibición del transporte de electrones



MALATO

NAD

FLAVOPROTEINA 1

ISOCITRATO

GLUTAMATO

3-HIDROXIACIL CoA

PIRUVATO

FLAVOPROTEINA 5

ATP

COENZIMA Q

rotenona

barbitúrico

Ácido Graso CoA

Glicerofosfato

FLAVOPROTEINA 3

FLAVOPROTEINA 3

FLAVOPROTEINA 3

succinato

CITOCROMO b

CITOCROMO C1

CITOCROMO C

CITOCROMO a + a3

ATPAntimicina A

ATP

O

Cianuro

III. PARTE EXPERIMENTALEn la primera parte del Trabajo se efectuarán reacciones de Química Inorgánica en lascuales la oxidación o reducción se pone de manifiesto por un cambio de color en el medio.

1. Reducción por pérdida de oxigeno: coloque un trozo de cobre metálico en un tubo deensayo y agregue aproximadamente 1 ml de ácido nítrico diluído. Observe eldesprendimiento de vapores rojizos de óxido nítrico y el color azul que toma la solucióndebido a la formación del catión cobre.



VII. BIBLIOGRAFIA

1. Blanco A. Guía de Trabajos Prácticos de la Facultad de Ciencias Médicas de laUniversidad Nacional de Córdoba . Capitulo 8º, 1972.

2. Green David. La Mitocondria en la Célula viva (Selecciones de Scientific American), pp.

105 - 113. Ed. Blene, 1970.3. Racker, Efrain. La Membrana de la Mitocondria en: la célula viva (Selecciones de

Scientific American), pp 150 - 158. Ed. Blene 1970.



TEMA XVIII: Oxidación de los ácidos grasos

Hidrólisis intracelular de los lípidos. Ciclo de oxidación de los ácidos grasos: activación y entrada de los ácidos grasos a la mitocondria. Primera deshidrogenación. Hidratación. Segunda deshidrogenación. Clivaje tiolico. Oxidación de los ácidos grasos insaturados. Cuerpos cetónicos y su oxidación. Oxidación de los ácidos grasos de carbono impar.

------------------------------------------

Aunque los hidratos de carbono, a causa de su abundancia constituyen el combustible principalpara la mayor parte de los organismos, los ácidos grasos desempeñan también un papel muydestacado como fuente energética. La oxidación de los ácidos grasos es importante en losanimales superiores y en las plantas, que pueden almacenar cantidades grandes de grasaneutra como combustible de reserva. La grasa neutra posee un valor calorífico elevado ( 9 kcal)y puede almacenarse en forma casi anhidra en las gotitas de grasa intracelulares, mientras queel glucógeno o el almidón (valor calórico = 4 kcal) se hallan demasiado hidratados para poderalmacenarse en forma tan concentrada.

Hidrólisis intracelular de los lípidos:Los ácidos grasos que experimentan oxidación en los tejidos de los animales superioresprovienen del fluido extracelular o bien de los lípidos intracelulares endógenos. La sangre de losvertebrados contiene cantidades considerables de triacilgliceroles y de fosfoglicéridos, así comocantidades muy pequeñas de ácidos grasos libres unidos a la proteína seroalbúmina, que actúatransportando los ácidos grasos. Estos últimos son oxidados en tejidos tales como el corazón yel músculo.La fuente endógena principal de ácidos grasos combustibles es grasa de depósito, en roma degotitas de grasa del citoplasma, constituido, en su mayor parte por triacilgliceroles. Resumiendolo expuesto:

de la sangre que contienetriacilgliceroles, fosfoglicéridos,ácidos grasos

a. fluido extracelular

1. grasa de depósito constituidapor triacilgliceroles.

2. fosfoglicéridos de lasmembranas

b. fuente endógena

Ácidos grasos aoxidarse provienen

A. Hidrólisis intracelular:Los ácidos grasos deben hallarse en forma libre, es decir no esterificados, para que puedan

experimentar el proceso de activación y oxidación. Para ello, deben en primer lugar, hidrolizarsepor la acción de lipasas intracelulares para rendir ácidos grasos libres y glicerina. Se saberelativamente poco acerca de la secuencia y detalles de la hidrólisis intracelular de los lípidos.Sin embargo, en general, no tiene lugar acumulación significativa de ácidos grasos o de otrosproductos de hidrólisis que serían tóxicos para la estructura de la membrana. Evidentemente, lavelocidad y la ruta de hidrólisis de los lípidos intracelulares esta ajustada a la velocidad deutilización de los ácidos grasos.



B. Ciclo de los ácidos grasos:

Activación y penetración de los ácidos grasos en el interior de la mitocondria: existen 3fases en la entrada de los ácidos grasos procedentes del citoplasma extramitocondrial, en elinterior de la mitocondria.

1. Esterificación enzimática del ácido graso libre con la CoA extramitocondrial, a expensasdel ATP, que tiene lugar en la membrana exterior.

2. Transferencia del grupo acilo graso desde la CoA a la molécula transportadoracarnitina, la cual lo conduce a través de la membrana interior.

3. Transferencia del grupo acilo graso desde la carnitina a la CoA intramitocondrial.

Activación de los ácidos grasos: tres enzimas diferentes catalizan la formación de ésteresacil-CoA graso; cada una de ellas se especifica para un determinado intervalo de longitud decadena de ácido graso.

Activa los ácidos acético, propiónico

y acrílico

Activa los ácidos grasos desdecuatro hasta doce átomos decarbono

Acetato-tioquinasa

Tioquinasa de ácido grasode cadena media

Activa los ácidos grasos de 12 a 22o más; átomos de carbono

Tioquinasa de ácido grasode cadena larga

Las últimas dos tioquinasas activan tanto los ácidos grasos saturados como los no saturados.Las tres se encuentran en la membrana exterior de la mitocondria. Las propiedades ymecanismos de las tres tioquinasas, son mas o menos idénticos. La reacción globalcatalizada por las tioquinasas ligadas al ATP es la siguiente:

R COOH + ATP + CoA SH R CH

O

SCoA + AMP + PPi

A medida que el enlace tioéster se forna entre el grupo carboxilo del ácido graso y el grupotiol de la CoA, el ATP experimenta ruptura pirofosfórica y rinde iPPAMP + . A su vez el iPP formado resulta hidrolizado por la pirofosfatasa inorgánica.

PPi

+ H2

O 2 Pi

El efecto neto de esta hidrólisis es la utilización de dos enlaces fosfato de elevada energíapara impulsar el equilibrio global de la etapa de activación a la formación de acil CoA graso.

Transferencia de carnitina: Los ácidos grasos superiores poseen una capacidad limitadapara atravesar la membrana interior de la mitocondria en forma de ésteres de CoA; pero suentrada es estimulada por la carnitina. En el proceso actúa una enzima la acil-CoA graso :carnitin transferasa de ácido graso , que cataliza la transferencia del grupo acilo graso desdesu enlace tioéster con la CoA, a un enlace éster con la carnitina que es un enlace de elevadaenergía.



CH3 N+

CH3

CH3

CH2 CH CH2 COOH

OH

CR S CoA

O

+

CH3 N+

CH3

CH3

CH2 CH CH2 COOH

O

C

R

O

CoA SH+

El compuesto carnitín-O-acilo graso, así formado, atraviesa con facilidad la membranainterna de la mitocondria; no se sabe si el paso se realiza por simple difusión o conintervención de algún mecanismo transportador de la membrana mitocondrial.

Transferencia de la CoA intramitocondrial: En la última etapa del proceso de penetración,el grupo acilo graso es transferido desde la carnitina a la CoA intramitocondrial por acción dela carnitín-transferasa de ácido graso intramitocondrial.

acil-graso-carnitina + CoA SH acil-graso-CoA + carnitina

Este mecanismo de entrada ejerce el efecto de mantener separada la CoA extramitocondrial

de la intramitocondrial. El acil-graso-CoA se emplea entonces como sustrato para el ciclo deoxidación del ácido graso, que tiene lugar en el compartimiento interno de la matriz. Lasmitocondrias contienen otro tipo de acil-tioquinasas que participan en la activación del ácidograso. Esta enzima necesita GTP en lugar de ATP y produce iPGDP + .

GTP + RCOOH + CoASH C SCoAR

O

+ GDP + Pi

Puesto que la carnitina no es necesaria para su acción, probablemente esta implicada en laactivación de los ácidos grasos libres formados en el interior de las mitocondrias.

C. Primera etapa de deshidrogenación:A continuación de la etapa de activación, las reacciones de oxidación del ácido graso tienenlugar en el compartimiento interior de la mitocondria. El éster formado experimenta ladeshidrogenación enzimática en los átomos de carbono alfa y beta, es decir, en los átomosde carbono 2 y 3, para formar un acil-graso-CoA no saturado. La posición del doble enlace sedesigna mediante el símbolo 3,2∆ . Existen cuatro clases diferentes de deshidrogenasas de

acil CoA graso que contienen FAD, cada una de las cuales es específico para undeterminado intervalo de longitud de cadena del ácido graso.



R CH22

CH23

C SCoA

O

acil-graso CoA

+

E FADoxi.

R C C C SCoA

H

H O

3,2∆ trans-enoil CoA + E FADred.

El enlace no saturado 3,2∆ formado en esta reacción es el isómero geométrico trans. Los

electrones del .redFAD son cedidos a la cadena respiratoria.

D. Etapa de hidratación: La hidratación reversible del doble enlace de los ésteres 3,2∆

enoílicos del CoA para formar beta-hidroxiacil-CoA es catalizada por la enzima enoil-hidratasa.

R CH2 C C C S CoA

H

H O

3,2∆ trans-enoil CoA

R CH2 C

H

CH2 C SCoA

OOH

β−hidroxi-acil-CoA

E. Segunda etapa de deshidrogenación:El compuesto obtenido se deshidrogena para formar un 3-oxoacil-graso-CoA, conintervención de la β -hidroxiacil-graso-CoA-deshidrogenasa siendo el +NAD el aceptor

electrónico especifico.

R CH2 C CH2 C SCoA

H

OH O

R CH2 C CH2 C SCoA

O O

+ NAD+

+ NADH + H+

El NADH cede sus electrones a la NADH deshidrogenasa de la cadena respiratoria.



F. Etapa de ruptura tiónica: En la última etapa de la secuencia de la oxidación del ácidograso, que es catalizada por la tiolasa , el 3 oxoacil-graso-CoA experimenta una escisión porinteracción con una molécula de CoA libre para producir un fragmento de dos carbonos quecontiene el carboxilo terminal en forma de acetil-CoA libre, y el éster del CoA de un ácidograso cuya cadena se ha acortado en dos átomos de carbono.

R CH2 C CH2 C SCoA

O O

CoA SH+

R CH2 C

O

SCoA CH3 C SCoA

O

+

La. reacción es muy exergónica, y el equilibrio favorece, por tanto, la ruptura.

Balance de la oxidación: Con la reacción de tiólisis se ha completado una vuelta de la

secuencia de oxidación del ácido graso, en la que una molécula de acetil-CoA, y dos paresde átomos de hidrógeno resultan eliminados de un acil-CoA graso de cadena larga. Laecuación global de una vuelta de la secuencia de oxidación del ácido graso actuando sobreel palmitoil-CoA es la siguiente:

+ CoA + FAD + NAD+ + H2Opalmitoil CoA

miristoil CoA + FADH2 + NADH + H+miristoil CoA+

Ahora podemos escribir la ecuación para las siete vueltas del espiral necesarias a fin deconvertir una molécula de palmitoil-CoA en 8 moléculas de acetil CoA (el ácido palmíticotiene 16 átomos de carbono). Cada molécula de 2FADH cede un par de equivalenteselectrónicos a la cadena respiratoria a nivel de la CoA y se generan 2 moléculas de ATP. Demodo análogo, la oxidación de cada molécula de NADH da por resultado la formación de 3moléculas de ATP. Por lo tanto, se forman un total de 5 moléculas de ATP por molécula deacetil-CoA escindido. Podemos escribir ahora la ecuación que también comprende lasfosforilaciones:

pamitoíl CoA + 7 CoA + 7 O2 + 35 Pi + 35 ADP

8 acetil CoA + 35 ATP + 42 H2O

(1)

Las 8 moléculas de acetil CoA formadas en el ciclo del ácido graso pueden incorporarseahora al ciclo de Krebs

8 CoA + 96 ATP + 104 H2O + 16 CO2

(2) 8 acetil CoA + 16 O2 + 96 Pi + 96 ADP

Combinando la ecuación (1) y (2) obtenemos la ecuación global:

pamitoíl CoA + 23 O2 + 131 Pi + 131 ADP

CoA + 16 CO2 + 131 ATP + 146 H2O



Puesto que se necesita una molécula de ATP ( o de GTP) para activar el ácido palmítico libreal comenzar, podemos suponer que el rendimiento neto de ATP es de 130 moléculas.

Oxidación de los acidos grasos no saturados: Los ácidos grasos no saturados, son

oxidados por las mismas rutas generales que los ácidos saturados; pero se plantean dosproblemas:

1. Los dobles enlaces de los ácidos grasos no saturados existentes en la naturalezase hallan en la configuración geométrica cis , mientras que los ésteres 3,2∆ insaturados del acil CoA que actúan como intermediarios en la oxidación de losácidos grasos saturados, son trans .

2. Los dobles enlaces de la mayor parte de los ácidos grasos no saturados aparecenen posiciones tales que la eliminación sucesiva de fragmentos de 2 átomos decarbono rinde un acil-CoA graso 4,3∆ en lugar de 3,2∆ .

Se ha resuelto este problema con el descubrimiento de una enzima auxiliar, la 4,3∆ -cis- 3,2∆ -

trans-enoil CoA-isomerasa que cataliza el desplazamiento del doble enlace desde laconfiguración 4,3∆ -cis a la 3,2∆ -trans que es el sustrato normal de la siguiente enzima de lasecuencia de oxidación del ácido-graso.

Cuerpos cetónicos y su oxidación: En muchos vertebrados el hígado posee la capacidadenzimática adecuada para desviar algo de acetil-CoA, hacia la formación de acetoacetato yβ -hidroxibutirato, los cuales son transportados por la sangre a los tejidos periféricos, endonde pueden ser oxidados por el ciclo del ácido tricarboxilico. Estos compuestos reciben elnombre de cuerpos cetónicos. El acetoacetato proviene de la condensación de dosmoléculas de acetil-CoA catalizado por la tiolasa.

acetil CoA + acetil CoA acetoacetil CoA + HSCoA

La acetoacetil CoA experimenta la pérdida de la CoA para transformarse en acetoacetato,proceso conocido como desacilación . La principal ruta para la desacilación es la formación yescisión enzimática del β -hidroxi-β -metil glutaril CoA.

CH3 CH2 C CH2 C SCoA

CH3

OH

O

acetoacetil CoA + acetil CoA β-hidroxi β-metil glutaril CoA + CoA

El acetoacetato libre así producido se reduce enzimáticamente a Beta-hidroxibutirato, por laBeta-hidroxibutirato deshidrogenasa ligada al NAD.

acetoacetato + NADH + H+ Beta-hidroxibutirato + NAD+

La mezcla de acetoacetato y Beta hidroxibutirato resultante de esta reacción pueden difundirdespués, fuera de la célula hepática, a la corriente sanguínea y llegar a los tejidos periféricos.Normalmente la concentración de cuerpos cetónicos en la sangre es muy baja, pero causa del.ayuno o por la diabetes puede alcanzar niveles elevados.



Esto es debido, a que al no existir glucosa utilizable por la célula, ésta se vale de las grasas, lascuales al degradarse dan como producto acetil CoA en cantidades elevadas.

Oxidación de ácidos grasos de número impar de carbonos: Estos ácidos grasos raramente

se encuentran en la naturaleza. Son oxidados por el ciclo de oxidación del ácido graso. Seseparan sucesivamente restos de acetil CoA hasta que se llega a un resto terminal de tresátomos de carbono: propionil-CoA. El propionil CoA experimenta una carboxilación enzimáticaque lo transforma en metil-malonil CoA que es isomerizado a succinil CoA, que pierde la CoApara rendir succinato que se incorpora al ciclo del ácido tricarboxílico.




METABOLISMO LIPIDICO

I. OBJETIVOS:

Al finalizar el trabajo práctico el alumno estará en condiciones de:a. Reconocer sueros lipémicos y no lipémicos;

b. Esquematizar un lipidograma con las fracciones de transporte de los lípidos;

c. Interpretar los mecanismos principales del metabolismo lipídico;

d. Reconocer cuerpos cetónicos en orina.

II. PARTE EXPERIMENTAL

Se verá esquemáticamente el metabolismo de las grasas. Para ello el camino más lógicoes seguir el destino de los lípidos ingeridos en la dieta. Casi todos los lípidos de una dietanormal están en forma de grasas neutras (triacilgliceroles). Los productos animales contienentambién algo de colesterol.

A. DIGESTION Y ABSORCIONEn el intestino delgado, los triacilgliceroles son hidrolizados por la liposapancreática . Esteproceso es ayudado por las sales biliares que emulsionan las gotitas de grasa. Solocerca de una cuarta parte de los triacilgliceroles son completamente hidrolizados, aglicerol y ácido graso, estando la mayor parte de los productos finales en forma demonoacilgliceroles y pequeñas cantidades de diacilgliceroles. La mezcla de grasahidrolizada y parcialmente hidrolizada es absorbida con ayuda de las sales biliares. En lamucosa intestinal los ácidos libres y el glicerol son resintetizados en triacilgliceroles ycombinados con la proteína de transporte, colesterol y fosfoglicéridos para formarquilomicrones. Estos grandes agregados pasan a la circulación general. En ella, por su

gran tamaño molecular producen la dispersión de la luz y contribuyen a la turbidez delplasma observando después de una comida rica en grasas. Los ácidos grasos de cadenacorta entran por el sistema portal directamente al hígado. El alumno ingerirá una comidacon hidratos de carbono y otro alumno una comida grasa. A la hora y media se extraesangre y se separan los sueros.

en ayunas con hidratos de carbono con grasas

Se comparan ambos sueros, con otro le una persona en ayunas.

B. TRANSPORTELos lípidos son insolubles, en agua, a pesar de ello los lípidos plasmáticos están ensolución porque están combinados con una proteína que los transporta. La gran molécularesultante, una lipoproteína es soluble en agua. Todas las lipoproteínas contienenproteína, colesterol, fosfoglicéridos y triacilglicéridos. Esta "micela" está dispuesta de tal

modo que la proteína y los grupos hidrosolubles se hallan en la parte externa, encontacto con el plasma acuoso, mientras que los grupos no solubles están en el centro.



Debido a la parte proteica de la molécula, las lipoproteínas pueden separarse porelectroforesis. Se reconocen cuatro bandas:

- alfa-lipoproteína : que contiene principalmente fosfoglicéridos;

- prebeta-lipoproteína : contiene principalmente triacilgliceroles;

- betalipoproteína : contiene principalmente colesterol;

- quilomicrones : contiene principalmente triacilgliceroles.

En el plasma normal tomado en ayunas, las bandas alfa y beta son las únicas visibles.Las prebetalipoproteína son visibles cuando existe excesiva síntesis endógena detriacilgliceroles y en personas que tienen una dieta con elevado contenido en hidratos decarbono. Los quilomicrones aparecen después de una comida rica en grasas. Semostrarán lipoproteínogramas pura observar como se transportan las grasas unida a laproteína.

C. METABOLISMO DEL TEJIDO ADIPOSOReservorio de los quilomicrones es el tejido adiposo. La enzima lipoproteinlipasa hidrolizalos triacilgliceroles de los quilomicrones que libera ácidos grasos y son captados por lacélula grasa. Esto reduce el tamaño de la molécula y el plasma se clarifica. ¿De dondeprovienen los triacilgliceroles que están depositados en el tejido adiposo?. Losprecursores son:

a). la glucosa

b). los ácidos grasos provenientes de la hidrólisis de quilomicrones yprebetalipoproteína.

Glucosa

Quilomicrones

Prebetalipoproteína

Ácidos grasos

Por el cicloglicolítico α glicero fosfato

Triacilgliceroles

Los ácidos grasos libres son transportados por la albúmina. La vida media de los ácidos

grasos es corta por eliminación del plasma por una de las dos vías siguientes:a). Los ácidos grasos son la fuente principal del organismo en ayunas.

b). El exceso de ácidos grasos puede ser captado por hígado, reesterificado atriacilglicerol y liberado como triacilglicerol endógeno que forman lasprebetalipoproteínas y son metabolizadas en tejido adiposo.

Cuando una gran cantidad de ácido graso alcanza el hígado, parte de los mismos esconvertida en cuerpo cetónico. Se comprobará químicamente la existencia de cuerposcetónicos en la orina.



III. INFORMERealice un informe de los puntos A, B y C.

IV. BIBLIOGRAFIAZilva, J.; “Bioquímica clínica en el diagnóstico y tratamiento”. Cap. XI. 1973



TEMA XIX: Degradación oxidativa de los aminoácidos

Esquema de la oxidación de los aminoácidos. Transaminación y función del piridoxal fosfato.Desaminación oxidativa. Vías de la acetil CoA y del alfacetoglutorato, del succinato, del oxalacetato. Formación de los productos de excreción nitrogenada. Ciclo de la urea. Excreción de amoníaco. Formación de ácido úrico.

------------------------------------------------

Aunque la función primordial de los A.A. es la de ser precursores de las proteínas y de otrasbiomoléculas, se emplean con frecuencia como fuente energética. Los animales superioresoxidan activamente los aminoácidos tanto exógenos corno endógenos. Aún cuando no se hayaingerido cantidad alguna de proteínas, los seres humanos pueden excretar hasta 5 grs. de 2N cada día, que corresponden a la oxidación neta de casi 30 grs. de proteína endógena. El ciclo delos ácidos tricarboxílicos es la ruta definitiva para la oxidación de los esqueletos carbonados delos aminoácidos.En este capítulo describiremos la degradación oxidativa de los aminoácidos normalmente

presentes como unidades estructurales de las proteínas, lo que constituye la corriente principaldel catabolismo de los aminoácidos. Aunque las reacciones enzimáticas básicas implicadas en elcatabolismo aminoácido son en su mayor parte semejantes en todos los organismos, el ritmoreal de utilización y la proporción de los diferentes aminoácidos empleados en un organismodeterminado dependen de muchos factores que incluyen:

1. La capacidad genética para metabolizar aminoácidos;

2. La asequibilidad de aminoácidos del entorno;

3. La dependencia nutritiva del organismo respecto de los aminoácidos esenciales;

4. La disponibilidad de otros combustibles caloríficos;

5. Las necesidades de aminoácidos del organismo para la síntesis proteica;6. La necesidad de aminoácidos específicos como precursores de ciertas biomoléculasimportantes, tales como purinas, pirimidinas, componentes de la pared celular, hormonasy otras moléculas especializadas.

PROTEOLISIS

Antes que las proteínas puedan incorporarse a las rutas catabólicas deben experimentarhidrólisis completa hasta transformarse en aminoácidos ya que las moléculas proteicas intactas yla mayoría de los péptidos no pueden atravesar la membrana celular, mientras que losaminoácidos libres son absorbidos fácilmente. Los péptidos extracelulares y las proteínas con

frecuencia son hidrolizados por acción de enzimas segregadas al entorno, por ejemplo muchosmicroorganismos forman y segregan peptidasas y enzimas proteolíticas. Sin embargo, laproteólisis extracelular ha sido estudiada con máximo detalle en el tracto digestivo de losvertebrados (ver proceso en página 460 de Lehninger). Por acción combinada de las enzimasproteolíticas segregadas por el estómago, el páncreas y el intestino delgado, las proteínasingeridas se hidrolizan por completo hasta aminoácidos, los cuales son absorbidos por lascélulas epiteliales del intestino delgado, mediante un transporte activo que requiere energía. Losaminoácidos son enviados luego a los tejidos por medio de la sangre. Al entrar en las célulasindividuales también por transporte activo, se incorporan a los canales metabólicos. Se sabemuy poco de la proteólisis intracelular, que en algunos tejidos como el hígado, tiene lugar a unritmo elevado.



ESQUEMA DE LA OXIDACION DE LOS AMINOACIDOS

Para la oxidación de los 20 aminoácidos diferentes existen 20 secuencias multienzimáticasdistintas. En último término todas convergen en unas pocas rutas terminales que conducen alciclo de los ácidos tricarboxílicos. Los esqueletos hidrocarbonados de 10 de los A.A. sonconvertidos finalmente en acetil-CoA, ya sea por la vía del piruvato o por la del acetoacil-CoA,cinco se convierten en α oxoglutorato, tres en succinil-CoA y dos en oxalacetato. La fenilalaninay la tirosina se degradan de modo que una porción del esqueleto hidrocarbonado se incorporacomo acetil-CoA y lo otra como fumarato. Sin embargo no todos los átomos de C de los 20 A.A.se incorporan al ciclo del ácido tricarboxílico ya que algunos se pierden por el camino de ladescarboxilación. Las rutas del catabolismo no son necesariamente idénticas a las de labiosíntesis, pero hay algunas etapas que son comunes.

AlaninaCisteínaGlicocola

SerinaTreonina

IsoleucinaLeucinaTriptófano

Acetil-CoA

Acetoacetil-CoA

FenilalaninaTirosinaLeucinaLisinaTriptófano

Isocitrato

Malato

Oxalacetato

Citrato

α Oxoglutarato

Succinil-CoA

Succinato

Fumarato

Piruvato

ArgininaHistidinaGlutamina

Prolina

IsoleucinaMetioninaValina

Tirosina

Fenilalamina

Glutamato

AspartatoAsparagina

Los grupos α -amino de los aminoácidos comparten un destino común, al menos en losvertebrados, los cuales excretan el 2N amínico en forma de Urea, Amoníaco o de Ácido Úrico,según la especie. Los mecanismos por los cuales los grupos 2NH− son eliminados de los A.A. yluego convertidos en cualquiera de los tres productos de excreción, son completamentesemejantes. Puesto que la eliminación de los grupos 2NH− constituye la primera etapa en ladegradación de los A.A., examinaremos ahora los dos procesos principales implicados en estareacción, ellos son la Transaminación y la Desaminación Oxidativa .



TRANSAMINACION: Por este proceso el grupo amino de por lo menos 11 aminoácidos esseparado enzimáticamente por transaminación y transferido al carbono α de uno o tres α oxoácidos (piruvato; α -oxoglutarato o al oxalacetato). Por lo tanto el aminoácido al perder sugrupo 2NH se transforma en el oxoácido correspondiente y el α -oxoácido que acepta el grupo

2NH se transforma en el aminoácido correspondiente. Dos transaminasas importantes son: laALANIN-TRANSAMINASA; que cataliza la reacción:

pirúvicoácidooácidomina +−α alaninaoxoácido +−α

y la GLUTANATO-TRANSAMINASA, que cataliza la reacción

cooxoglutáriácidooácidomina −α+−α glutámicoácidooxoácido +−α

Ejemplo de transaminación:

CH

COOH

R'

NH2 CR2 COOH

O

+ CR1 COOH

O

+ CR2

H

NH2

COOH

Cualquiera sea la ruta de transaminación, el α -oxoglutarato es el aceptor final de los grupos

2NH de la mayor parte de los A.A. y luego transporta esos grupos 2NH hasta una secuenciafinal de reacciones mediante las cuales se forman los productos nitrogenados finales o deexcreción. Por ejemplo en la reacción anterior la alanin-transaminasa cataliza la formación dealanina a partir de un α aminoácido más ácido pirúvico, luego esa alanina le transfiere el grupo

2NH al α oxoglutarato por acción de la alanin-glutamato-transaminasa .

cooxoglutáriácidoAlanina −α+ glutámicoácidopirúvicoácido +

(aceptor final)

Las transaminasas se encuentran tanto en el citoplasma como en la mitocondria de las célulaseucarióticas; las formas mitocondriales y las extramitocondriales difieren en sus propiedadesfísico-químicas. Todas las transaminasas emplean una misma coenzima y comparten unmecanismo de reacción común. La coenzima es el fosfato de piridoxal , un derivado de lavitamina 6B , necesario como factor de crecimiento y esencial en la dieta de muchosmicroorganismos y animales.

El fosfato de piridoxal es también el grupoprostético de cierto número de otras enzimasque catalizan reacciones en las queintervienen α -aminoácidos. En principio elfosfato de piridoxal actúa como untransportador de grupos O, en algunos casosde aminoácidos. La clave de acción es sugrupo aldehído que puede formar una base deShiff o cetimina, con amoníaco o con diversasaminas.

C

CH

C

N

C

C

OH

CH3

C

H

O

CH2 O P

O

OH

OH

Fosfato de piridoxal



Durante su ciclo catalítico en las transaminasas, la coenzima experimenta reacciones reversiblesentre la forma de aldehído libre (fosfato de piridoxal) y su forma aminada (el fosfato de piridoxamina ). Se produce el ciclo en dos etapas:El complejo enzima-fosfato de piridoxal, acepta un grupo amino del dador de grupos 2NH− conformación de un complejo enzima-fosfato de piridoxamina; ello ocurre mediante dos bases de

Shiff intermedias.El complejo enzima-fosfato de piridoxamina forma una base de con el aceptor entrante del grupo

2NH , el α -oxoácido, al que se cede a continuación el grupo 2NH .

CH COOHR1

NH2

+ C HE

O

OH2 + C

COOH

R1 N C

H

E

H

Dador de NH2

Base de Shiff I

C NR1

COOH

CH2 E C COOHR1

O

+ E CH2 NH2

Base de Shiff II

oxoácido−αenzima-fosfato de

piridoxamina

E CH2 NH2 + C COOHR2

O

C NR2

COOH

CH2 E

α oxoácidoaceptor de NH2

Base de Shiff III

C

COOH

R2 N C

H

E

H

C HE

O

+ CH COOHR2

NH2

Base de Shiff IV

enzima-fosfatode piridoxal

α aminoácido

DESAMINACION OXIDATIVAEste proceso ocurre en la mitocondria y los grupos 2NH recogidos de los diferentes aminoácidospor la acción de las transaminasas, aparecen en el último término en forma de grupos α -aminosdel L-glutamato. En algunas células, particularmente en las bacterias, el glutamato experimentauna desaminación oxidativa rápida, catalizada por la glutamato-deshidrogenasa ligada a lapiridina.

L-glutamato + NAD+ oxoglutarato + NH+4 + NADH + H+



Descarga así en forma de iones +4NH , los grupos aminos recogidos de los demás aminoácidos.

La L-glutamato deshidrogenasa puede usar también el +NADP como aceptor de electrones, elNADPH así formado, actúa como reductor en las reacciones biosintéticas. La mayor parte de losorganismos tienden a reutilizar el +

4NH formado en el catabolismo de los A.A. recuperándolo.

++ +++−α HNADHNHatocetoglutar 4++ NADglutamato

Glutamato deshidrogenasa

RUTAS QUE CONDUCEN AL ACETIL-CoA

El esquema muestra los portales de entrada por los que penetran en el ciclo de los ácidoscarboxílicos, los esqueletos carbonados de los diferentes aminoácidos. Las rutas de los 20 A.A.

dependen del punto de entrada. El punto principal de entrada en el ciclo es por la vía del acetil-CoA, diez aminoácidos penetran por esta ruta, cinco de ellos se degradan al acetil-CoA por la víadel piruvato y los restantes por la del acetoacetil-CoA.

Treonina

Glicocola

Serina

Cistina

Cisteina Alanina

Acetil-CoA

Ácido Pirúvico



CH3 C COOH

O

NH2 CH2 COOH

CH OH

NH2

CH2 CH COOHOH

C

O

H

CH3

CH CH COOH

OH

CH3

NH2

Glicocola

Serin-hidroximetiltranferasa

Serinadeshidrasa

Serina

Ácido Pirúvico

Piruvatodeshidrogenasa

CH3 C S CoA

O

Acetil CoA

acetaldehído

NAD+

ATP

CoA

NADH + H+

AMP; Pi

Treonina

VIA DEL PIRUVATOLos cinco aminoácidos que pentran por la vía del piruvato son la alanina, la cisteína, la glicocola,la serina y la treonina (ejemplo anterior). La alanina rinde directamente piruvato portransaminación con el α -oxoglutarato. En el ejemplo pueden ver como se degradan hastapiruvato, la treonina, la glicocola y serina.

RUTA DEL αααα-OXOGLUTARATOLos esqueletos carbonados de cinco aminoácidos (arginina, histidina, ácido glutámico, glutaminay prolina) entran en el ciclo de los ácidos tricarboxílicos por la vía de α -cetoglutarato, cuyoprecursor inmediato es el ácido glutámico.

Arginina Prolina

Semialdehídoglutámico

Ácido Glutámico

atocetoglutar−α

Histidina Glutamina



El esquema muestra las rutas que conducen hasta el α -cetoglutarato de los distintos A.A. parapoder entrar al ciclo de Krebs.

RUTA DEL SUCCINATO

Los esqueletos carbonados de la metionina, la isoleucina y la valina, se degradandefinitivamente, por la vía del propionil-CoA y del metilmalonil-CoA, a succinil-CoA queexperimenta una desacilación para dar succinato, intermediario del ciclo de Krebs.

METIONINA

Ácido α−oxobutírico

Propionil-CoA

Metilmalonil-CoA

Succil-CoA

Isoileucina

Valina

RUTA DEL OXALACETATO

La asparagina y ácido aspártico se incorporan finalmente al ciclo de Krebs en forma de

oxalacetato. La asparagina en primer lugar se hidroliza a ácido aspártico y amoníaco por laacción de la asparaginasa .

Asparagina + OH2 NH3ácido-aspartico +

El aspartato así formado, experimenta transaminación con el ácido α -oxoglutarato para formarácido oxalacético.

Ácido aspartico + ácido α − oxoglutarato ácido oxalacético + ácido glutámico

De esta manera los cuatro átomos de carbono de estos aminoácidos pueden incorporarse al

ciclo de Krebs. En las plantas y en algunos microorganismos el ácido aspártico experimenta unaeliminación directa de 3NH para dar fumarato, catalizada por la enzima aspartasa, que no seencuentra presente en los tejidos animales.

Ácido aspartico Ácido fumárico + NH3

FORMACION DE PRODUCTOS DE EXCRECION NITROGENADOS

La mayoría de los vertebrados excretan definitivamente cierta fracción del amoníaco formado enuna de estas tres formas: urea, amoníaco, o ácido úrico. El 2N amínico es excretado por la

mayor parte de los vertebrados terrestres en forma de urea. Son organismos designados como



ureotélicos . Muchos animales acuáticos, tales como los peces teleósteos, excretan nitrógenoamínico en forma de 3NH y se les denomina amonotélicos .Los pájaros y los reptiles terrestres, cuyo consumo de agua es limitado, excretan el 2N amínicoen forma de ácido úrico (en forma semisólida) y a estos organismos se los llama uricotélicos . Losanfibios ocupan una posición intermedia. El renacuajo, cuyos hábitos son acuáticos, excretaamoníaco, después de la metamorfosis, durante la cual el hígado adquiere las enzimasnecesarias, la rana adulta excreta urea.

CICLO DE LA UREA

La formación de urea tiene lugar casi por completo en el hígado de los organismos ureotélicos,es catalizada por un mecanismo cíclico denominado ciclo de la urea . Penetran en este ciclo dosgrupos aminos que proceden inicialmente de los α -aminoácidos por desaminación, junto conuna molécula de 2CO y forman arginina a partir de la ornitina, diaminoácido homólogo de lalisina. Esta parte del ciclo de la urea tiene lugar en casi todos los organismos capaces de realizarla biosíntesis de la arginina pero solamente los animales ureotélicos poseen grandes cantidadesde enzima arginasa, que cataliza la hidrólisis irreversible de la arginina para formar urearegenerando ornitina. La urea molécula neutra soluble en OH2 se excreta con la orina.

Grupos-amino

α − oxoglutarato ácidoglutámico

ácidoaspártico

carbomil-

fosfato

arginina

citrulina

ornitina

- NH2

C NH2

O

- NH2

- NH2

NH2 C NH2

O

arginasa

El primer grupo 2NH que entra al ciclo surge en forma de 3NH libre como consecuencia de la

desaminación oxidativa ligada al +NAD del glutamato en las mitocondrias.

Ácido glutámico + NAD+ ácido α−oxoglutárico + NH3 + NADH + H+

Entonces el 3NH libre es utilizado junto con el 2CO para formar fosfato de carbamilo en una

reacción compleja, catalizada por la carbamil-fosfato sintetasa .

CO2 + NH3 + 2 ATP + H2O NH2 C O P O-

O

O

O-

+ ADP + Pi

Fosfato de carbamilo



Se necesitan dos moléculas de ATP para formar cada molécula de fosfato de carbamilo queinterviene en esta reacción, la cual es irreversible. El fosfato de carbamilo es un compuesto ricoen energía. El fosfato de carbamilo originado en esta reacción, cede a continuación, su grupocarbamilo a la ornitina para formar citrulina y fosfato; la reacción es catalizada por la ornitin-

transcarbamilasa . El segundo grupo 2NH− penetra después en el ciclo de la urea, al que llega

en forma de aspartato que a su vez lo adquirió del glutamato por acción de la aspartato- glutamato-transaminasa .

Ácido glutámico + ácido oxalacético Ácido α−oxoglutárico + ácido aspártico

A continuación el grupo 2NH del aspartato se condensa con el átomo de carbono carbonílico dela citrulina en presencia de ATP para formar argininosuccinato, reacción catalizada por laarginosuccinato sintetasa . El arginosuccinato es escindido en forma irreversible por acción de laarginin-succinasa, con formación de arginina y fumarato libre. Hasta este punto la secuencia dela reacción es empleada por la mayoría de las células en la biosíntesis de la arginasa. Losanimales ureotélicos sin embargo poseen arginasa , la cual desdobla, la arginina en urea yornitina que vuelve al ciclo. La ecuación global del ciclo de la urea es:

2 NH3 + CO2 + 2 ATP + H2O Urea + 2 ADP + 2 Pi + AMP + PPi

EXCRECION DE AMONIACO:Se cree que en los organismos amonotélicos los grupos 2NH− derivados a diversos α -aminoácidos, se transaminan para formar glutamato, que experimenta después unadesaminación oxidativa mediante la glutamato-deshidrogenasa . El 3NH así formado se convierte

después en 2N amídico de la glutamina, que es la forma de transporte del 3NH en la mayorparte de organismos. La glutamina se forma por acción de la glutamina-sintetasa a partir deácido glutámico.

HOOC CH2 CH2 CH COOH

NH2

+ NH3 + ATPMg++

NH2 C CH2 CH2 CH COOH

O NH2

+ ADP + Pi

Acido Glutámico Glutamina

La glutamina rinde 3NH libre en los túbulos renales de la mayoría de los vertebrados, pero estareacción predomina en los organismos amonotélicos La reacción es:

Glutamina + H2O Glutamato + NH4+

El +4NH así formado pasa directamente a la orina. Dado que la glutamina no es tóxica constituye

un medio de transporte eficaz del 3NH .

FORMACION DE ACIDO ÚRICO:En los organismos uricotélicos, el ácido úrico es la forma principal de excreción de los grupos

2NH− de los α -aminoácidos. Es también el producto principal de excreción del metabolismo

purínico en los primates, los pájaros y los reptiles terrestres. La ruta de formación de ácido úrico



es compleja, puesto que en primer lugar debe formarse el anillo purínico a partir de precursoressencillos.

Amino ácidos2NH− N

C

C

N

C

C

NC

NH

N

C

C

N

C

C

N

C

NOH

OH

H

H

O2

Anillo de Purina Xantina

Xantinoxidasa

N

C

C

N

C

C

N

C

NO

O

H

O

H

H

H

Acido Urico(forma oxo)




METABOLISMO NITROGENADO

I. OBJETIVOS

1). Reconocer la influencia de la composición de la dieta sobre la concentración en plasma yeliminación urinaria de algunos compuestos que son productos finales del catabolismonitrogenado en el organismo humano.

II. INTRODUCCION

En este trabajo práctico se requiere colaboración de tres alumnos en cada grupo de trabajo.Los resultados de la experiencia y las enseñanzas que todos los alumnos reciban de lamisma, dependen de la seriedad y responsabilidad puestas en el cumplimiento de las

instrucciones. Por ello se ruega a quienes participan en la prueba, observar estrictamente lasindicaciones que se dan a continuación. Cada uno de los voluntarios comenzará con la dietaque se le asigne cuatro días antes de la fecha en la cual su comisión realiza el trabajo y lamantendrá hasta el día del práctico. Durante las 24 hs. anteriores al T.P. recogerá la orina detodas sus micciones y la irá acumulando en un recipiente perfectamente conservado enrefrigerador. Al concurrir al laboratorio colocará en un recipiente perfectamente limpio unos150 a 200 ml. de orina que representa una muestra del total de orina emitida durante eselapso. La interpretación de los resultados exige conocimientos de ciertas vías delmetabolismo nitrogenado: formación de úrea, biosíntesis de creatina, metabolismo deltriptófano y catabolismo de bases púricas. Además, es conveniente repasar conceptosgenerales de nutrición y de composición de alimentos. Por ello se aconseja el estudio previode esos temas para un aprovechamiento racional de la experiencia.-

DIETA NORMO - PROTEICA

H.de C. 52% 1472 368 grs.

Prot. 15% 436 109 grs.Cal

2800

Gr. 33% 909 1011 grs.



ALIMENTO C.N. H. DE C. PR. GR.

Leche 300 15 9 9

Queso 50 -- 10 10

Huevo 1 unidad -- 6 6

Carne 250 -- 50 12

A 200 9 2 --

B 200 20 2 --

Vegetales C 200 40 4 --

Frutas 400 60 4 --

Pan 250 150 22 --

Dulce 30 24 -- --

Azucar 50 50 -- --

Manteca 30 -- -- 24

Aceite 40 -- -- 40

368 109 101

Puede reemplazarse por 150 grs. de cereales o harina, en cocido.

Desayuno: 150 grs. de leche o té, café o mate15 grs. de azúcar50 grs. de pan o galletitas15 grs. de manteca15 grs. de dulce

A media mañana :1 fruta

Almuerzo y cena:

1 porción de carne : 150 grs. (vacuno, ave o pescado). A la plancha, a la parrillao al horno1 porción de verduras (300 grs.). En ensalada, hervidas, al horno, en tortilla,

etc.1 huevo (en la cena) duro, cocido blando o en preparaciones.1 cucharada de aceite (20 grs.)

50 grs. de pan1 fruta

Té o café

Merienda : Té o café o 1 gaseosa

1 sandwich (100 grs. de pan, 50 grs. de queso, 30 grs. de manteca)



DIETA - HIPOPROTEICA

H.de C. 59% 1612 403 grs.

Prot. 7% 202 cal. 48 grs.2700Cal.

Gr. 34% 891 cal. 99 grs.


Leche 300 15 9 9

Queso semiduro 50 -- 25 24

Huevo 1 unidad -- 6 6Carnes rojas 400 -- 80 20

A 200 9 2 --

B 200 20 2 --


Frutas 400 60 4 --

Legumbres 50 30 10

Pan Negro 250 150 22 --

Azúcar 50 50 -- 40

Aceite 40 -- -- --

Caldo de Carne 250 -- -- 24

Extracto de carne 50 -- -- 40

374 164 99

Debe usar siempre carnes rojas, evitando las blancas (pollo o pescado). Una de las

porciones del día debe estar constituida por viseras (hígado, riñón, etc.). Preferir vegetalesde hoja. Utilizar frutas desecadas.

Desayuno:150 grs. de leche con té, café o mate.15 grs. de azúcar50 grs. de pan negro o galletitas integrales1 porción de queso (50 grs.)

A media mañana:1 huevo duro o pasado por agua almuerzo cena:



Almuerzo y cena:1 plato de sopa preparado con caldo y legumbres enteras o sus harinas (ej.

arvejas secas, partidas; harina de lentejas o arvejas). Condimentar conextracto de carne o tomates y queso rallado.

200 grs. de carne (de vaca o viseras) a la plancha, horno, parrilla.300 grs. de verduras, especialmente de hojas.

1 porción de compota de frutas secas.50 grs. de pan negro

Té o café.

Merienda:Té o café o 1 gaseosaSándwich (100 grs. de pan negro – 50 grs. de queso)


Leche 300 15 9 9

Huevo 1 unidad -- 6 6

A 300 9 3 --

B 300 30 3 --


Frutas 500 75 5 --Pan 200 120 18 --

Azúcar 50 50 -- --

Dulce 80 64 -- --

Aceite 50 -- -- 60

Manteca 30 -- -- 24

403 48 99

Puede reemplazar por 2 fetas gruesitas de jamón crudo o cocido.Puede reemplazar por 150 grs. de cereales o harinas en cocido

Desayuno:150 grs. de leche, con té, café o mate.15 grs. de azúcar50 grs. de pan15 grs. manteca - 15 grs. de dulce

A media mañana:1 fruta



Almuerzo y cena:400 grs. de verduras (ensaladas hervidas, con aceite y sal, al horno, al vapor,

fritas, etc.) o 1 porción de cereal o pasta.1/2 huevo (duro, cocido blando, en preparaciones)1/2 cucharada de aceite

50 grs. de pan1 fruta o 1 porción de dulce de batata o membrilloTé o café

Merienda:Té, café o gaseosaGalletitas dulces (53 grs.)

DIETA HIPER – PROTEICA

H.de C. : 49% 1496 cal. 374 grs.

Prot. : 22% 656 cal. 164 grs.V.C.T.

3000Cal.

Gr. : 29% 891 cal. 99 grs.

III. PARTE EXPERIMENTAL

• Determinación de un ácido úrico:

FundamentoEl suero se desproteiniza con ácido túngstico preformado. El ácido úrico presente en elaproteinizado reacciona con el reactivo fosfolitio túngstico en medio alcalino de carbonato desodio. El color del azul de tungsteno producido es proporcional a la concentración de ácidoúrico y se mide colorimétricamente a 710 mm.

Técnica en suero:

1). Desproteinización: En un tubo de centrífuga colocar 8 ml de agua destilada, 1 ml deácido túngstico y 1 ml de suero. Agitar vigorosamente esperar 5 minutos y centrifugar.

2). En tres tubos marcados B (blanco), T (testigo) y D (desconocido) colocar:

B T D

Desproteinizado -- -- 5 ml.

Agua destilada 5 ml. 5 ml. --

Testigo -- 0.05 ml. --

Reactivo 1 1 ml. 1 ml. 1 ml.

Reactivo 2 1 ml. 1 ml. 1 ml.



Mezclar por inversión y colocar en bario de agua entre 22º C y 28º C. Leer entre 30 y 45minutos después en fotocolorímetro con filtro rojo o en espectrofotómetro a 710 mm.Cálculos:

fD1 / mgúricoácido ×=

Técnica en orina:Se recoge orina de 24 horas y se diluye a 2 litros con agua. Efectuar la técnica de la mismamanera que en suero, reemplazando por 100 ml de dilución y completando a 5 ml con aguadestilada. Cálculos:

1000TD

hs24 / mgúricoácido ×=

• Determinación de urea:

Fundamento:La ureasa descompone específicamente a la urea produciendo dióxido de carbono yamoníaco, este reacciona con fenol e hipoclorito en medio alcalino produciendo azul deindofenol que se determina colorimétricamente a 540 mm.

Técnica en sangre:En tres tubos marcados B (blanco), D (desconocido) y T (testigo); colocar una o dos gotas deagua y agregar.

B T DTestigo -- 20 ml. --

Suero o Plasma -- -- 20 ml.

Ureasa 1 gota 1 gota 1 gota

Mezclar por agitación suave e incubar 5 minutos a 37º C.

Reactivo Nº 1 1 ml. 1 ml. 1 ml.

Reactivo Nº 2 1 ml. 1 ml. 1 ml.

Mezclar por agitación suave e incubar 5 minutos a 37º C.

Agua destilada 10 ml. 10 ml. 10 ml.

Mezclar por inversión y leer. Calculo:

1 / grT60.0

D1 / grurea ⋅=



Técnica en orina:Se sigue la misma técnica que para sangre, utilizando orina diluida cc agua o soluciónfisiológica. Es conveniente diluir según el siguiente esquema.

Densidad hasta 1015 …….....…………………… Diluír 1/10

Densidad de 1016 a 1025 ……………………… Diluír 1/20Densidad mayor de 1025 ……………………… Diluír 1/40

Como la orina contiene cantidades variables de amoniaco. Debe efectuarse un blanco deorina. Se hace igual que el blanco de reactivos dado anteriormente con la diferencia quedespués de agregado el reactivo 1 y antes del reactivo 2 se agrega 20 ml de la dilución deorina. Llevar el aparato en BR y leer T, blanco de orina y D. Cálculos:

diluciónS

)orinadeBD(1 / grurea ×

−=

• Determinación de creatinina

Fundamento:Se basa en la reacción de la creatinina con el picrato, alcalino, previa desproteinización conel ácido pícrico. El cromógeno (picrato de creatinina) obtenido se lee a 510 mm.

Técnica en sangre:

a). Desproteinización: A 5 ml. de suero agregar 7,5 ml. de reactivo. Mezclar por inversión.Dejar reposar 10 minutos y centrifugar a 3000 r.p.m. durante 5 minutos como mínimo.

b). En tres tubos de fotocolorímetro marcados B (blanco) T (testigo) y D (desconocido)colocar:

B T D

Sobrenadante -- -- 6.0 ml.


Agua 2.5 ml. 1.5 ml. --

Reactivo 1 3.5 ml. 3.5 ml. --

Reactivo 2 1.0 ml. 1.0 ml. 1.0 ml.

Mezclar por inversión, luego de 20 minutos leer en espectrofotómetro a 5/0 mm. Cálculos:

20TD

1 / mgcreatinina ×=



Técnica de orina:Se recoge orina de 24 horas y se diluye a 2 litros con agua. En tres tubos marcados B(blanco), T (testigo) y D (desconocido).

B T D

Orina diluída -- -- 20 ml.


Agua 2.5 ml. 1.5 ml. 2.5 ml.



Calculos:

2

T

D.hs24 / g ×=

Reactivos:

- Ureasa : solución estabilizado y tamponada de ureasa de alta proteína.

- Reactivo para urea : solución de 532 mmol/1 de fenol, 0.83 mmol/1 de nitro ferricianuro desodio y 0,3 mmol/1 de etilenebis-ditrocarbonato manganeso.

- Reactivo 2 para urea : solución de urea estabilizada equivale a 36.6 mmol/1 de hipocloritode sodio 0,625 mol/1 estabilizado.

- Testigo de urea : solución de urea estabilizada equivale a 0,60 g/1.

- Acido túngstico : desproteinizante concentrado y estabilizado de orina

- Reactivo 1 para ácido úrico : solución 1,84 mmol/1 de carbonato de sodio. Mezclarsiempre por inversión antes de usar.

- Reactivo 2 para ácido úrico : reactivo fosfo-litio-túngstico preparado con ácido fosfórico ytungstato de sodio en relación molar 4:1. Contiene 291 mmol/1 sulfato de litio.

- Testigo de ácido úrico : solución estabilizada de ácido úrico.

- Reactivo 1 de creatinina : ácido pícrico 41,4 mmol. Estable indefinidamente a temperaturaambiente.

- Reactivo 2 para creatinina : buffer glicina/NaOH 1 mol para pH final 12.4 estableindefinidamente a temperatura ambiente.

- Testigo : solución de creatinina de 20 mg/1.

IV. INFORME

a). Comentar la influencia de la dieta en cada uno de los metabolitos estudiados.

b). Realizar un esquema de la formación de urea, creatinina y ácido úrico



TEMA XX: BIOSINTESIS DE CARBOHIDRATOS

Principales vías de la síntesis de carbohidratos. Formación de fosfoenol-piruvato a partir de piruvato. Conversión de fosfoenol-piruvato a glucosa. Gluconeogénesis a partir de los intermediarios del ciclo de Krebs, de la acetil CoA y de los aminoácidos.

--------------------------------------------

Hemos visto que la transformación de la glucosa en piruvato es la senda principal delmetabolismo de los carbohidratos en le mayoría de las células, tanto en condiciones aerobiascomo anaerobias.El proceso inverso, la conversión del piruvato en glucosa es el camino más importante.Convergen sobre esta senda central biosintética otras dos sendas las cuales provienen de dosprecursores diferentes que no son carbohidratos. Una de ellas está dada por productosintermedios del ciclo de Krebs, que se transforman en piruvato. Este proceso se denominagluconeogénesis. El otro camino está dado por las reacciones que provocan la reducción del

2CO para formar glucosa (es en las células fotosintéticas).

1.- Formación de fosfoenol-piruvato: la conversión del piruvato en fosfoenol-piruvato nopuede realizarse en presencia de la piruvato-quinasa ya que el kcal75ºG +=∆ . Lafosforilación del piruvato se consigue tanto en el citoplasma como en la mitocondria medianteuna secuencia reaccional de rodeo que necesita de la intervención de varias enzimas. Laprimera reacción es la catalizada por la piruvato-carboxilasa (de la mitocondria).

piruvato + CO2 + ATP

OH2

Acetil CoA + oxalacetato + ADP + Pi

kcal5.0ºG −=∆

La enzima piruvato carboxilasa que se encuentra en la mitocondria necesita de le acción dela acetil CoA para actuar.

2.- El oxelacetato es reducido a malato por el 2NADH

NADH2 + oxalacetato NADH+ + malato kcal7.6ºG −=∆

3.- El malato formado difunde al citoplasma donde es reoxidado por la forma citoplasmática de lamalato-deshidrogenasa ligada al +NAD para formar oxalacetato extramitocondrial.

malato + NAD+ oxalacetato + NADH2 kcal7.6ºG +=∆

Esta reacción es muy endergónica, se desplaza hacia la derecha porque los productosfinales se eliminan rápidamente.

4.- El oxalacetato se transforma en fosfoenol-piruvato por la acción de los fosfoenol-piruvato-carboxiquinasa. En esta reacción el donador de fósforo es el GTP (o el ITP).

kcal7.0ºG +=∆

oxalacetato + GTPMg++

fosfoenol-piruvato + CO2 + GDP



Sumando todas las reacciones, escribimos la ecuación global, teniendo en cuenta la sumaalgebraica de los ºG∆ .

piruvato + ATP + GTP fosfoenol-piruvato + ADP + GDP + Pi

kcal2.0ºG +=∆

Esta reacción global es reversible, puesto que su variación de energía libre estándar es muypequeña. Tenderá a desplazarse a la derecha siempre que el cociente (ATP) / (ADP) tenga unvalor elevado y que haya presente un exceso de piruvato. Para fosforilar una molécula depiruvato se consumen dos enlaces de alto valor energético. Practicando le dirección energéticade la ecuación, se observa que el proceso endergónico que requiere energía es:

piruvato + GTP fosfoenol-piruvato + GDP kcal5.7ºG +=∆

Mientras que el proceso que cede energía es:

ATP + H2O ADP + Pi kcal3.7ºG −=∆

Conversión en glucosa del fosfoenol-piruvato: el fosfoenol-piruvato se convierte fácilmenteen fructuosa 1-6 difosfato por inversión de las reacciones de la glicólisis que comienzan con laenolasa y terminan en la aldolasa.

fosfoenol-piruvato + H2O 2-fosfogliceratoenolasa

2-fosfoglicerato 3-fosfoglicerato(1)

ATP + 3-fosfoglicerato ADP + 1,3-difosfoglicerato(2)

1-3 difosfo-glicerato + NADH2 gliceraldehido-3-fosfato + NAD+ + Pi

(3)

gliceraldehído-3-P dihidroxiacetona-P(4)

(5)gliceraldehído-3-P + dihidroxiacetona-P fructosa-1-6-di P

(1) fosfoglicerometasa - (2) - fosfoglicerato-quinasa - (3) - gliceraldehído-3 P-

deshidrogenasa - (4) - triosa-fosfato-isomerasa (5) - aldolasa



La reacción siguiente no se realiza en dirección a le síntesis catalizada por le fosfofructoquinasa.Esta reacción es catalizada por le fructosadifosfatasa.

fructosa-1-6-difosfato + H2O fructosa-6-P + Pi

kcal4.0ºG −=∆

En la etapa siguiente en camino hacia la glucosa la fructosa 6P se convierte de modo reversibleen glucosa 6P por la acción de la fosfohexoisomerasa o fosfoglucoisomerasa.

fructosa 6-P glucosa 6-P

En la mayoría de las células la glucosa-6-P formada durante la gluconeogénesis se empleacomo precursor en la producción de polímeros de reservas como glucógeno, almidón, de otrosmonosacáridos de la glucosa, de disacáridos y polímeros estructurales. Sin embargo endeterminadas células como en el hígado, riñón, epitelio intestinal de los vertebrados, la glucosa-6-P puede desfosforilarse y libera glucosa. El hígado constituye la fuente más importante de laglucosa sanguínea. La escisión de la glucosa-6-P; no puede tener efecto por inversión de lareacción de la hexoquinasa, a causa del gran cambio de energía libre estándar positiva que hayen la dirección de formación de la glucosa libre.

glucosa-6-P + ADP glucosa + ATP kcal0.4ºG +=∆

Sin embargo la producción de glucosa libre es inducida por la glucosa -6-fosfatasa, que catalizala siguiente reacción exergónica de hidrólisis.

glucosa-6-P + H2O glucosa + Pi kcal3.3ºG −=∆

Esta enzima se encuentra de modo característico en el hígado y riñón de los vertebrados. Suactividad es dependiente de los lípidos y de la estructura de la membrana. La glucosa-6-fosfatasa no se encuentra en los músculos, ni en el cerebro, por lo que estos órganos no poseenla capacidad de donar glucosa libre.

Resumiendo:

2 piruvato + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH2 + 6 H2O glucosa + 2 NAD

+

+ 4 ADP + 2 GDP + 6 P i

Por cada molécula de glucosa que se forme se consumen seis enlaces fosfato de alto valorenergético y se requiere dos moléculas de NADH2 como reductor.



La reacción global es exergónica.

glucógeno

glucosa-1-P

UDP-glucosaUTP

glucosa-6-P

fructosa-6-P

fructosa-1-P

disacáridos

monosacáridosATP Pi

gliceraldehído-3-P

3-P-glicerato

2-P-glicerato

fosfoenolpiruvato

CO2

oxalacetato

malato

piruvato

malato

piruvato

oxalacetato

GTP

glucosa libre

Pi



Gluconeogénesis a partir de los intermediarios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos.Dijimos anteriormente que la síntesis de glucosa podría tener varios precursores. Entre ellos losprincipales son los productos intermedios del ciclo de los ácidos tricarboxílicos que puedenexperimentar oxidación a malato. Entonces el malato puede abandonar las mitocondrias y

experimentar su oxidación a oxalacetato en el citoplasma extramitocondrial; donde tiene lugar laformación de fosfoenol-piruvato por la acción de la fosfoenolpiruvato-carboxiquinasa delcitoplasma. Tres átomos de carbono de los distintos intermediarios del ciclo de los ácidostricarboxílicos se convierten, finalmente en tres átomos de carbono del fosfoenol-piruvato. Estoscarbonos proceden de los átomos alfa-carboxílicos (alfa-carboxilicos) y beta del oxalacetato.

Acido oxalacético.COOH

CH2

C

COOH

O

α

β

Gluconeogénesis a partir de acetil CoA: en los tejidos de los animales superiores no hayformación neta de nueva glucosa a partir de los dos átomos de carbono del grupo acetilo delacetil CoA. Lo que sí sucede es que la condensación de la acetil CoA con el oxalacetato decitrato que al oxidarse para dar fosfoenol-piruvato pierde 3 átomos de C en forma de 2CO . Sededuce que no puede formar más glucosa que el oxalacetato. En los tejidos animales la acetilCoA no puede convertirse directamente en piruvato o en succinato. En los animales superioresno existe senda metabólica alguna por lo que los átomos de carbono de los ácidos grasospuedan ser utilizados para producir nueva glucosa.

Gluconeogénesis a partir de los aminoácidos: Como se ha visto, algunos o todos los átomosde carbono de los distintos aminoácidos derivados de proteínas son finalmente convertibles enacetil CoA o en intermediarios del ciclo de Krebs. Aquellos aminoácidos que pueden servir deprecursores del fosfoenol-piruvato y por consiguiente de la glucosa son aminoácidosglucogénicos . Ej: alanina, arginina, glicina, histidina, valina, prolina, etc. Los aminoácidos que pordegradación son capaces de formar acetoacetato se los denomina cetógenos . Ej.: leucina. Lafenilalanina y la tirosina constituyen ejemplos de aminoácidos que a la vez son glucogénicos y

cetogénicos puesto que por degradación se escinden para formar ácido fumárico (glucogénico) yacetil CoA (cetogénico).



TEMA XXI: BIOSÍNTESIS DE LÍPIDOS

Biosíntesis de ácidos grasos saturados. Formación de malonil CoA. Pasos en la síntesis de ácidos grasos. Prolongación de los ácidos grasos saturados en la mitocondria y los microsomas.Biosíntesis de triacil-gliceroles. Biosíntesis de colesterol.

-----------------------------------------------

La ruta biosintética que conduce desde la glucosa a los ácidos grasos es importante en lamayoría de los organismos. Puesto que la capacidad de los animales superiores para almacenarpolisacáridos es bastantes limitada la glucosa ingerida en exceso, respecto a las necesidadescalóricas inmediatas y a la capacidad de almacenaje, se convierte en ácidos grasos, y éstos a suvez, en triacilgliceroles que pueden almacenarse en grandes cantidades en el tejido adiposo.Constituye otro proceso importante la biosíntesis de fosfoglicéridos de las membranas, puestoque la mayoría de las células experimentan un recambio relativamente veloz. También se verá labiosíntesis de colesterol. Aunque desde el punto de vista cuantitativo se trata de una víasecundaria, el gran número de esteroles, biológicamente activos, que derivan del colesterol le

confiere considerable importancia.BIOSINTESIS DE LOS ÁCIDOS GRASOS SATURADOS

La síntesis completa de ácidos grasos saturados de largas cadenas tiene efecto, solamente en lafracción soluble del citoplasma. Esta catalizada por un complejo de siete enzimas que sedenomina complejo sintetasa de ácidos grasos . Los acil-derivados intermediarios del proceso noson los tioésteres de la CoA, como en el caso de la oxidación de los ácidos grasos, sinotioésteres de una proteína de bajo peso molecular denominado proteína transportadora de ácidos (o ACP). Esta proteína puede formar complejos con las enzimas sintetasas a manera deun racimo.

Malonil transferasa

Palmitiltransferasa

Deshidrogenasa(2º reducción)

Deshidratasa

SH

(resto SH perteneciente a la proteínatransportadora de grupos acilos)

Acil transferasa

Enzima condensante(β citonil sintetasa)

SH (resto fosfopantotenilcon grupo SH terminal queenlaza los intermediarios

acílicos)

Deshidrogenasa(1º reducción)



La malonil CoA es el precursor inmediato de 14 de los 16 átomos de carbono del ácido palmítico;se forma a partir de la acetil-CoA citoplasmática (que deriva de la acetil-CoA mitocondrial) y del

2CO por la acción de la acetil-CoA-carboxilasa.

CH3 C SCoA

O

+ CO2 + ATP HOOC CH2 C S CoA

Obiotina

Mn++

El CO2 se convierte en el carbono carboxílico libre distal de la malonil CoA. Los grupos acilosde la acetil-CoA y de la malonil CoA son transferidos al grupo tiol de la ACP por acción de dosenzimas acil-transferasa y malonil-transferasa .

SH

CH3 C SCoA

O

SH +acil

transferasa

SH

S C CH3

O

+ HSCoA

SH

S C CH3

O

COOH CH2 C SCoA

O

+malonil

transferasa

S

C

CH2

COO H

O

S C CH3

O

+ HSCoA

Acetil-S-ACP y malonil-S-ACP reaccionan entre sí de manera que el grupo acetilo del primeropasa a formar los carbonos 3 y 4 del grupos acetoacetilico, con desplazamiento del 2CO .

condensante

S

C

CH2

C

CH3

O

O

SH + CO2

La acetoacetil-S-ACP se reduce por acción del NADPH.



SC

CH2

C

CH3

O

O

SH

NADPH+ + H+ NADP

deshidrogenasa SC

CH2

C

CH3

O

OHH

SH

β-hidrobutiril-S-ACP

deshidratasa

H2OSC

CH

CH

CH3

O

SH

crotonil-S-ACP

NADPH+ + H+ NADP

S

C

CH2

CH2

CH3

O

SH

butiril-S-ACP

aciltransferasa

S

C

CH2

CH2

CH3

O

SH

La formación de butiril-S-ACP completa el primer ciclo, el cual se repite seis veces más en elcual una molécula de malonil-S-CoA se incorpora a la ACP para dar malonil-S-ACP la cualexperimenta pérdida de 2CO y condensación con el acilo graso que se encuentra en el otrobrazo. De esta manera el producto es el ácido palmítico de 16 átomos de carbono. Al final delciclo se libera la ACP por la acción de una desacilasa hidrolítica.

SH

SH

CH3 (CH2)14 COOH+

ácido palmitico

Las reacciones enzimáticas de la síntesis de ácidos grasos difieren de la oxidación en:

1.- Su localización dentro de la célula.

2.- En el portador de grupos acilos.

3.- En la forma en que las unidades de dos átomos de carbono se adicionan o eliminan

4.- El NADPH necesario en la reducción proviene de la vía del fosfogluconato.



PROLONGACION DE LOS ACIDOS GRASOS SATURADOS EN LAS MITOCONDRIAS Y LOSMICROSOMASEl ácido palmítico que es el producto final normal del sistema de la sintetasa de los ácidosgrasos del citoplasma, puede prolongarse mediante dos tipos diferentes de sistema enzimáticos:el de las mitocondrias y el del retículo endoplasmático.

En las mitocondrias los ácidos grasos saturados de 12 a 16 átomos de carbono, en forma deésteres de la CoA, se alargan por adiciones sucesivas de acetil-CoA. La ruta mitocondrial serealiza por inversión de las mismas etapas implicadas en la oxidación, con excepción de lareducción del doble enlace que conduce al ácido graso saturado, que se verifica a expensas delcomo reductor actor, y no de la flavoproteína. El sistema mitocondrial es capaz de alargartambién los ácidos grasos no saturados.En los microsomas tanto los ésteres de ácidos grasos saturados, como los de los no saturadospueden prolongarse, pero en este caso es la malonil-CoA la fuente de grupos acetilos.

FORMACION DE ACIDOS MONOENOICOS (con doble enlace)Los precursores de los ácidos grasos monoenoicos son el:

Acido palmítico (C16)

Acido palmitoleico (∆9−10)

Acido Esteárico (C18)

Acido oleico (∆9−10)

Aunque la mayoría de los organismos tienen capacidad para formar ácido palmitoleico y ácidooleico, la ruta y el mecanismo utilizado dependen si el organismo es anaerobio o aerobio.En los organismo aerobios los dobles enlaces son introducidos por una oxigenasa específicalocalizada en la fracción microsómica, especialmente del hígado y del tejido adiposo.

No se conocen los detalles completos del mecanismo enzimático, pero se sabe que se utiliza lamolécula de oxígeno como aceptor de dos pares de electrones, uno de los cuales procede delsustrato acil-CoA y el otro del NADPH, que se requiere en la reacción.

palmitoíl-CoA + NADPH + H+ + O2

1 par 1 par

palmitoleíl-CoA + NADP+ + 2 H2O

FORMACION DE ACIDOS POLIENOICOS

Todos los ácidos polienoicos se forman a partir de cuatro precursores:1.- Acido palmitoleico

2.- Acido oleico

3.- Acido linoleico

4.- Acido linolénico

Los cuales sufren ulterior alargamiento y/o desaturización. Los ácidos linoleicos y linolénicos nopueden ser sintetizados por los mamiferos quienes tienen que tomarlos de fuentes vegetales; poresta razón se denominan ácidos grasos esenciales .



BIOSINTESIS DE TRIACIL GLICEROLES (TAG) Los TAG, que actúan como lípidos de depósito o de almacenamiento, son activamentesintetizados por las células hepáticas y adiposas de los mamiferos. Para la síntesis se requierendos precursores principales:

1.- Glicerol 3-fosfato

2.- Acil CoA grasoEl glicerol 3-fosfato procede de dos fuentes:

1.- Dihidroxiacetona-fosfato que se produce en la glicólisis.

Dihidroxiacetona-fosfato + NADH + H+ glicerol-3-fosfato + NAD+

2.- También puede formarse por la acción de la gliceril-quinasa

ATP + glicerina glicerol-3-fosfato + ADP

ETAPAS DE LA BIOSINTESIS- Primera etapa: Acilación de los grupos oxidrilos libres del glicerol-3-fosfato por dos

moléculas de acil-CoA graso, produciendo un ácido fosfatídico.

CH2

CH

CH2

OH

OH

O PO3H2

+ 2 R C S CoA

OCH2

CH

CH2 O PO3H2

O C R

O

O C R'

O

+ 2 HSCoA

- Segunda etapa: El ácido fosfatídico experimenta una hidrólisis por acción de una fosfatasaespecífica formando diacilglicérido.

CH

CH2 O PO3H2

O C R'

O

CH2 O C R

O

+ H2O CH

CH2OH

O C R'

O

CH2 O C R

O

+ Pi

- Tercera etapa: El diacilglicérido reacciona con una molécula de acil-graso CoA dandotriacilglicerol.

CH

CH2

OH

O C R'

O

CH2 O C R

O

R'' C S CoA

O

+ CH

CH2

O C R''

O

CH2 O C R'

O

O C R'''

O

+ HSCoA



BIOSINTESIS DE FOSFOGLICERIDOSLos principales fosfoglicéridos que sirven como componentes de las membranas y laslipoproteínas de transporte se forman por ramificaciones de la ruta biosintética a partir del ácidofosfatídico. Además intervienen los nucleótidos citidínicos. Todas estas reacciones tienen lugaren el retículo endoplásmico .

El ácido fosfatídico con el CTP se convierte en citidín-difosfato-diacilglicérido que es el precursorcomún de todos los fosfoglicéridos formados por ésta ruta.

Acido fosfatídico + CTP citidín-difosfato-diacilglicérido + PPi

Su porción CMP puede considerarse la portadora del ácido fosfatídico. En las reaccionessubsiguientes, cada una de las cuales es catalizada por una enzima específica la porción CMPes desplazada por los alcoholes: serina, inositol, fosfato de glicerilo.

CH2

CH

CH2

O

P

O

P

O

CH2

O C R

O

O C R'

O

OOH

OOH

O

H

H H

OH OH

citosina

1). CDP - diacilglicérido + serina fosfatidil-serina + CMP

2). CDP - diacilglicérido + inositol fosfatidil inositol + CMP

3). CDP - diacilglicérido + glicerol-fosfato fosfatidil-glicerol-fosfato + CMP

La descarboxilación enzimática del resto de la serina de la fosfatidilserina conduce a laformación de la fosfatidil-etanolamina. La fosfatidil-etanolamina es precursora de la fosfatidil-colina, la cual se forma por transferencia de tres grupos metilos. El fosfatidil-gliceril-fosfato esprecursor de dos lípidos. Por desfosforilación rinde fosfatidil-glicerina que es uno de los

componentes de la membrana celular de muchas bacterias. El fosfatidil-gliceril-fosfato con unasegunda molécula de CDP - diacilglicérido rinde cardiolipina .



Acido fosfatídico

CDP - diacilglicérido

Fosfatidil-inositolFosfatidil-serina Fosfatidil-glicerol-fosfato

Fosfatidil-etanolamina

Fosfatidil-colina

Fosfatidil-glicerina

Cardiolipina

CTP

Inositol

CO2

3 CH3-

Pi

+ CDP-diacilglicérido

F o s f a t o d e g l i c e r i l o

S e r i n a

BIOSINTESIS DE COLESTEROL

Comprende tres etapas:

1.- Conversión de acetato en ácido mevalónico

2.- Conversión de ácido mevalónico en escualeno

3.- Conversión de escualeno en colesterol.

1). Conversión de acetato en ácido mevalónico:El ácido mevalónico tiene seis átomos de carbono por lo que se forma por condensación detres moléculas de acetil-CoA.

Acetil CoA + acetoacetil CoA β hidroxi - β metil - glutaril CoA + CoA

β hidroxi - β metil - glutaril CoANADPH2

ácido mevalónico + NADP + HSCoA

2). Conversión de ácido mevalónico en escualeno:El ácido mevalónico es fosforilado por el ATP y se convierte en ácido-3-fosfo-5-pirofosfomevalónico.

COO H CH2 C CH2 CH2 O P O P OH

CH3

O

OH

O

OH

O

OH P OH

O



El compuesto es muy inestable pierde 43POH y se descarboxila dando isopentenil-

pirofosfato que se isomeriza y dá el 3-3'-dimetil-alil-pirofosfato .

C CH2 CH2 O P O P OH

O

OH

O

OHCH2

CH3

C CH CH2 O P O P OH

O

OH

O

OHCH3

CH3

Estos dos compuestos se condensan con pérdida de iPP dando geranil-pirofosfato .

seranil-pirofosfato + isopentenil pirofosfato farnesil pirofosfato - PPi

El cual experimenta condensaciones reductoras y conducen al escualeno .

3). Conversión de escualeno en colesterol:El escualeno sufre un ataque del oxigeno formando el 2-3 epóxido , el cual sufre unaciclización a lanosterol en el cual se producen desplazamientos electrónicos con el cierre delos cuatro anillos y formación de colesterol.-



TEMA XXII: BIOSÍNTESIS DE LOS AMINOACIDOS

La biosíntesis de los aminoácidos a partir de precursores sencillos, es vital para todas las formasde vida, puesto que los aminoácidos son los precursores de las proteínas. Sin embargo losorganismos vivos difieren considerablemente en lo que se refiere a las formas de 2N que son

capaces de utilizar con dicha finalidad.Los animales superiores pueden utilizar 3NH como fuente de 2N para la síntesis de aminoácidosno indispensables, pero son incapaces de utilizar, nitritos y nitratos ó 2N . Los rumiantes puedenutilizar los nitritos y nitratos pero solo después que las bacterias de su panza los reducen a 3NH .Las plantas superiores pueden producir todos los aminoácidos requeridos para la síntesis deproteínas, a partir tanto de 3NH como de nitratos , como fuentes de 2N . Pueden utilizar el 3NH como tal o después de su oxidación a nitrato por acción de las bacterias del suelo. Lasleguminosas son capaces de fijar 2N atmosférico como 3NH por acción de las bacterias que seencuentran en sus nódulos radicícolas.Los microorganismos difieren ampliamente en cuanto a su capacidad de efectuar síntesis de

aminoácidos. Algunos no pueden crecer si no se le suministran algunos aminoácidos yaformados. Otros como E.Coli pueden obtener todos sus aminoácidos a partir de 3NH .Los veinte aminoácidos se sintetizan gracias a unas secuencias polienzimáticas, algunas de lascuales son extremadamente complejas como es el caso en las mayoría de las vías biosintéticas,las sendas de las síntesis aminoácidas son, en su mayor parte, diferentes a las seguidas en susdegradaciones.Por una parte los aminoácidos sirven no sólo como bloques de montajes en la síntesis deproteínas sino también como precursores de muchas biomoléculas que poseen gran variedad defunciones especializadas. Es frecuente que las rutas de síntesis y degradaciones aminoácidasincluyan ciertas ramificaciones o extensiones conducentes a la formación de tales productosespecializados.Ya hemos visto que las formas biológicas de 2N disponibles son relativamente escasas en losambientes inanimados, porque el proceso de fijación de 2N atmosférico está circunscrito a unospocos organismos. Por esa razón la mayoría de los organismos vivos, tienen que observar unaestricta economía en el empleo metabólico de las formas reducidas de 2N . Nos encontramos asícon ejemplos donde los grupos 2NH o los productos nitrogenados intermedios, son recuperadosy reutilizados para la síntesis de aminoácidos. Veremos también que la biosíntesis de la mayoríade los aminoácidos funcionan bajo una regulación y un retrocontrol (feedback) constante graciasa la acción de enzimas reguladoras.Además las propias síntesis de las enzimas que catalizan la formación de los aminoácidos sehallan también bajo control, tales síntesis pueden resultar reprimidas, si la célula dispone de unsuministro exógeno de aminoácido. Ambas formas de regulación constituyen el reflejo de una

intrínseca economía celular que prevalece en la síntesis y en la utilización de los aminoácidos.

BIOSINTESIS DE LOS AMINOACIDOS NO ESENCIALES:Se definen a éstos como aquellos aminoácidos que pueden ser sintetizados por la rata albina.Conviene considerar en primer lugar este grupo de aminoácidos, porque la mayoría de losorganismos pueden realizar su síntesis. Además este grupo. se distingue porque sus rutasbiosintéticas son más bien cortas y muestran variaciones relativamente pequeñas de unasespecies a otras.



BIOSINTESIS DE ACIDO GLUTAMICO: GLUTAMINA Y PROLINA:Las rutas biosintéticas de estos aminoácidos que están íntimamente relacionados son idénticasen todas las formas de vida. Los tres se degradan por sendas que conducen al α -oxoglutarato,y los mismos caminos que se emplean para su síntesis. El ácido glutámico se forma desde luegoa partir de 3NH y de ácido α -oxoglutárico por acción de la L-glutamato ~ deshidrogenasa.

NH3 + ácido α−oxoglutárico + NADPH + H+ ácido L-glutámico + NADP+

Esta reacción es de importancia fundamental en la biosíntesis de cualquier aminoácido en todaslas especies, pues se trata de la ruta primaria sino la única de formación directa de grupos

−α amino a partir de 3NH . La transaminación de los ácidos α -oxo con el ácido glutámico comodonador de grupos 2NH , constituye la senda principal de introducción de grupos α -amino en labiosíntesis de la mayoría de los aminoácidos.La Glutamina se forma a partir del ácido glutámico por la acción de la glutamina ~ sintetasa yadescrita:

NH3 + ácido glutámico + ATP Glutamina + ADP + Pi

Esta reacción es bastante compleja e implica dos o más etapas intermedias. Se ha observadoque el γ ~glutamil fosfato actúa como intermediario de alta energía ligado a la enzima.

C

CH2

CH2

C

COOH

O

O P

OH

OH

O

H NH2

ácido γ−glutamil-fosfórico

ATP + Acido glutámico ADP + γ glutamil~fosfato

γ glutamil~fosfato + NH3 glutamina + Pi

La prolina se sintetiza a partir de ácido glutámico por inversión de la ruta metabólica, antesdescrita para la oxidación de la prolina.

Los restos de hidroxiprolina que se encuentran en el colágeno y en otras proteínas fibrosas, seforman a partir de determinados restos de prolina de esas proteínas por acción de la prolin- hidroxilasa. Esta oxigenosa de función mixta utiliza el oxoglutarato como correductor y el oxigenocorno aceptor electrónico. En la reacción se requieren +++Fe y ácido ascórbico como cofactores.Sin embargo la prolin-hidroxilasa no transforma la prolina libre en hidroxiprolina.



H C CH2 CH2 CH COOH

O

NH2

Acido Glutámico

NADH

CH2

CN

CH2

CHH

COOH

CH2

CN

CH2

CH2

H

COOH

H

i n

h

i b

i c

i ó

n

Prolina

γ−semialdehídoglutámico

Acido ∆1~pirrolín

5 carboxílico

BIOSINTESIS DE ALANINA: ACIDOS ASPARTICO Y ASPARAGINA:En muchos organismos la alanina y el ácido aspártico se forman por transaminación de ácido

pirúvico y del ácido oxalacético respectivamente.

ALANINA

CH3 C COOH

O

HOOC CH2 CH2 C COOH

NH2

H

+ CH3 C COOH

NH2

H

HOOC CH2 CH2 C COOH

O

+

Acido pirúvico Acido glutámico Alanina Acido oxoglutárico

ACIDO ASPARTICO

HOOC CH2 C COOH

O

+ Acido glutámico HOOC CH2 C COOH

NH2

H

+ Acido β-oxoglutámico

Acido oxalacéticoAcido Aspártico



En algunas plantas estos dos compuestos se producen por Afinación reductora. El ácidoaspártico es el precursor directo de la asparagina. En muchos organismos ésta se forma por unareacción similar a la catalizada por la glutamin-sintetasa.

HOOC CH2 C COOH

NH2

H

Acido Aspártico

+ NH3 + ATP C CH2 C COOH

NH2NH2

HO

+ ADP + Pi

Asparagina

TIROSINAAunque la Tirosina es un aminoácido no indispensable, su síntesis requiere el aminoácidoesencial feniIalalina , como precursor. La tirosina se forma a partir de la fenilalanina por unareacción de hidroxilación catalizada por la fenil-alanin-hidroxilasa. La cual como hemos vistoparticipa de la degradación de la fenilalanina.

Fenilalanina + NADPH + H+ + O2 Tirosina + NADP+ + H2O

BIOSINTESIS DE AMINOACIDOS ESENCIALES

Las sendas de la síntesis de los aminoácidos esenciales se han deducido en gran parte, deestudios bioquímicos y genéticos practicados con bacterias. En general los caminos sonidénticos en la mayoría de las especies bacterianas y plantas superiores. Sin embargo enalgunos casos se observan diferencias de especie en algunas etapas individuales. Las sendasque llevan a la biosíntesis de los aminoácidos esenciales son más largas que las que llevan a lasíntesis de los no esenciales. También son más complejas posiblemente porque variosintermediarios sirven también como precursores de muchas otras clases de biomoléculas.

BIOSINTESIS DE METIONINA Y TREONINA

Estos dos aminoácidos esenciales tienen un denominador común: sus esqueletos carbonadosproceden de la homoserina . Análogo de la serina con cuatro átomos de carbono. A su vez lacadena de carbonos de la homoserina deriva del esqueleto del ácido aspártico, luego de unaserie de reacciones que no tienen lugar en los mamíferos.El camino metabólico de la reducción del grupo β -carboxílo de ácido aspártico alcorrespondiente aldehído se parece a la reducción de 1-3 difosfoglicerato al 3 gliceraldehído-fosfato de la ruta de la glicólisis. La homoserina formada en la primera etapa se fosforila a fosfatode homoserina mediante una reacción que requiere ATP.El fosfato de homoserina se convierte en Treonina por acción de la Treonín-sintetasa , enzimaque requiere fosfato de Piridoxal. En esta reacción se elimina ácido fosfórico de los carbonos 3 y4, se obtiene así un doble enlace 4,3∆ que se isomeriza a la posición 3,2∆ y después se hidratapara formar Treonina.



SINTESIS DE TREONINA

COOH

CH2

C

COOH

NH2H

ATP ADP C

CH2

C

COOH

NH2H

O

O P OH

OH

O

NADH NAD+ C

CH2

C

COOH

NH2H

O

HNADH NAD+ CH2

CH2

C

COOH

NH2H

OH

CH2

CH2

CCOOH

N CH ENZ.

O P OH

OH

O

- Pi

Complejo enzimático

-homoserin-fosfato

CH2

CH

C

COOH

N CH ENZ.

ATP ADP H+

Acidoaspártico

apartilquinasa

aspartilfosfato

Semialdehídoaspártico

Homoserina

H+

CH3

CH

C

COOH

N C ENZ.

H2O

CH3

C

C

COOH

N CH ENZ.

H OH

H

H2O

CH3

C

C

COOH

H OH

H NH2

O CH ENZ.+

Treonina

Se cree que la secuencia completa tiene lugar con el grupo 2NH−α del sustrato unido al grupoaldehído del fosfato de piridoxal de la enzima como una base de Schiff, en éste complejo elátomo de α2H es lábil. El producto final de la secuencia, la treonina, es un inhibidor moduladorde la primera enzima del sistema que es la enzima regulador aspartil-quinasa .

METIONINA

La conversión de la homoserina en metionina comienza con la formación enzimática de laO~succinil homoserina por transferencia de un grupo succinilo del succinil-CoA. En la reacciónsiguiente se forma cistationina a partir de la O succinil-homoserina y de la Cisteína la cual, a su

vez escinde, para dar homocisteína ácido pirúvico y 3NH . La Cisitationina puede experimentardos tipos de escisión, uno a cada uno de los lados del átomo de azufre, así puede servir comointermediario de la conversión de Metionina en Cisteína en los mamíferos y de la transformaciónde Cisteína en Metionina en las plantas y bacterias.



CH2

CH2

C

COOH

OH

NH2

H

CH2

CH2

C

COOH

O

NH2

H

C

CH2

CH2

COOH

O

CH2

CH2

C

COOH

S

NH2

H

CH

C

COOH

NH2H

CH2

CH2

C

COOH

NH2H

SH

CH2

CH2

C

COOH

NH2H

S

CH3

Succinil CoA Cisteína

Homoserina O succinil - homoserina Cistationina

Piruvato

+ NH2

DA ~ Cobalanina

N

5

~ Metiltetrahidroflorato

MetioninaHomocisteina

La metilación de la Homocisteína a Metionina en E. Coli tiene lugar por transferencia del grupoMetilo de folatotetrahicrometil~N5 .

N5 metil tetrahidrofolato + homocisteínaD. A. ~ Co

balaminatetrahidrofolato + metionina

En esta reacción se requiere Desoxiadenosilcobalamina , que contiene vitamina 12B , su acción

como portador de grupo metilo ( 3CH ) del 5N metil-tetrahidrofolato el cual puede proveniroriginalmente de varios donadores de grupos ( 3CH− ) metilo, tales como la colina o la 5-adenosil-metionina. A su vez, la homocisteína es uno de los posibles aceptores de grupos( 3CH− ) metilo.

Funciones Precursoras de los Aminoácidos: Biosíntesis de Porfirinas

Los aminoácidos son precursores de muchas biomoléculas (aparte las proteínas) que ejercen

importantes funciones biológicas, tales como hormonas, vitaminas, coenzimas, alcaloides,porfirinas, antibióticos, pigmentos y sustancias neurotransmisoras.Es digno de mención especialmente, el hecho de que los aminoácidos cromáticos, sean losprincipales precursores de buen número de alcaloides entre ellos la morfina , la codeína , y lapapaverina , así como de muchas otras sustancias con intensa actividad biológica, tales como lahormona tiroxina , la hormona de crecimiento vegetal: ácido indolacético , el poderosovasoconstrictor neurohumoral: serotonina y las hormonas catecolamínicas: epinefrina ynorepinefrina .Los aminoácidos son precursores de pequeños péptidos, como el glutatión y de las hormonaspéptidas, como la bradiquinina, oxitocina y la vasopresina. El péptido glutation se sintetiza segúnlas siguientes reacciones:



Acido glutámico + Cisteína + ATP Glutamilciateina + ADP + Pi

Mg++

Glutatión + ADP + PiGlutamicisteína + Glicina + ATP

La biosíntesis de las Porfirinas cuyo principal precursor es la Glicina requiere especial atenciónpor la importancia central del núcleo porfirínico en la función de la hemoglobina, de loscitocromos y de la clorofila. Los tetrapirroles se construyen a partir de cuatro moléculas delderivado monopirrólico Porfobilinógeno, que a su vez se sintetiza según las siguientes etapas:

COOH

CH2

CH2

C

O

S CoA

CH2

COOH

NH2+

HSCoA

Succinil~CoA

Glicina

COOH

CH2

CH2

C

C

COO H

NH2H

O

Acido α−aminooxoadípico

COOH

COOH

CH2

CH2

C

CH2

NH2

O

Acido δ−aminolevulínico

En la primera reacción la glicina reacciona con el succinil-CoA para dar ácido α -amino β

oxoadípico quien luego se descarboxila para dar ácido amino-levulínico reacción que escatalizada por la δ amino~levulínico~sintetasa; enzima que requiere fosfato de piridoxal y seencuentra en el retículo endoplásmico de las células hepáticas. Luego dos moléculas de amino-levulínico se condensan para formar porfobilinógeno bajo la acción de la δ aminolevulínicodeshidrasa.

COOH

CH2

C

C

CH2

NH2

H

O

H +

COOH

CH2

CH2

C

C

N

O

HH

H

H

2 H2O

C

CN

C

C

CH2CH2

CH2 COOHHOOC

H

HCH2

NH2

Porfobilinógeno



Como precursores. de la Protoporfirina actúan cuatro moléculas de porfobilinógeno, a través deuna serie compleja de reacciones, la primera de las cuales la cataliza laporfobilinógeno~desaminasa . Algunas de las etapas de la serie permanecen aún oscuras. Elhierro no se incorpora hasta que se ha completado la molécula de la protoporfirina. Estaincorporación requiere una enzima, la hemo-sintetasa o Ferroquelatasa que está localizada en

las mitocondrias.

C

C

N

C

C

CH2CH2

CH2 COOHHOOC

H

HCH2

NH2

Porfobilinógeno

C

CH

C

C

CH3 CH CH2

CH

CC

N

C C

CH3

H

CH2

CH2

COOHCH C

C

CH

C

CH2

CH2

COOH

CH3

CH

C C

N

CC

CH

CH3

CH CH2

H

Protoporfirina IX

La degradación de la protoporfirina IX, conduce a la bilirrubina y a biliverdina , que son pigmentossegregados en la bilis.



TEMA XXIII: BIOSINTESIS DE LOS MONONUCLEOTIDOS

Biosíntesis de los nucleótidos de purina. Vías del ácido inosínico hacia los ácidos adenílico y guanílico. Biosíntesis de los nucleótidos de pirimidina.

-----------------------------------------

La biosíntesis de ribonucleótidos y desoxiribonucleótidos es un proceso vital ya que estoscompuestos son precursores directos del ADN y del ARN así como de las coenzimasnucleotídicas. Las rutas metabólicas de formación de sus bases (púricas y pirimidínicas) tienenuna importancia central.

Biosíntesis de nucleótidos purínicos: origen biosintético de los átomos del anillo purínico.

Proviene de los experimentos realizados por Buchanan quién administró a animales precursoresmarcados y luego determinó los sitios del núcleo purínico a los que se habían incorporado losátomos marcados. Esta experiencia se realizó en aves, que excretan el 2N en forma de ácidoúrico que es un derivado de las purinas.

Ácido úrico:

C5

C4

C6

N3

N1

C2

C8

N7

N9

CO2

Aspartato

Formiato

Glicina

Formiato

amida de la glutamina

Construcción del núcleo púrico:

NH2 de la glutamina

amidotransferasa

PP ácido glutámico

fosforibosilamina

glicina

ADP + P

ATP

OOH

OHOH

HHH

H

CH2OPP

fosforibosilpirofisfato (FRPP)

N 9

NH2

R P



CH2

C

NH

NHO

R P

CH

C

NH2

NHO

R P

C 4 y C 5 N 7

"CHO"

CoFCHO

C 8

glutamina

ácido glutamínico

glicinamida ribótido formil - glicinamida ribótido

CH

CNH2

CH

N

N

R P

N 3

CO2

Acidoc aspártico

CH

NH2

NH2CH

N

N

R P

C

ON1

C 6

"CHO"

CoF

C

N

NH

CHCH

N

N

O

R P

C 2

Inosina 5' - fosfatoAcido Inosínico IMP

5−aminoimidazol ribótido 5−aminoimidazol−4−carboxamida ribótido



Vías del ácido inosínico hacia los ácidos adenínico y guanílico

N

N N

N

O

H

R P

IMP (H+ inosínico)

N

N N

N

O

H

R P

O

H

N

N N

N

NH

H

R P

CH

CH2HOOC COOH

N

N N

N

O

H

R PNH2

GMP (H+ guanílico)

glutamina H+ glutámico

ATP AMP + PP

aspartatoAMP

fumarato

N

N N

N

NH2

H

R P

AMP (H+ adenílico)

NAD

NADH2

[O]GTP

aspartato

GDP + Pi



Vías de la biosíntesis de nucleótidos purínicos:

Ribosa 5 PATP AMP

5−P−Ribosil PPbase púrica

Pi

Nucleótido

Ribosa 1 PATP AMP

Nucleótidobase púrica

Pi

Nucleósido

Biosíntesis de GDP, GTP y ADP, ATP:

GMP + ATP GDP + ADP

GDP + ATP GTP + ADPAMP + GTP ADP + GDP

ADP + GTP ATP + GDP

Regulación de la síntesis de Nucleótidos Purínicos:

PRPP 5 fosforibosilamina H+ inosínico

AMP ADP ATP

GMP GDP GTP

E

En este caso el exceso de ATP, ADP o ME o de GTP, GDP o GMP producen una inhibición anivel de la enzima que cataliza la reacción entre el fosforibosilpirofosfato y la 5 fosforibosilamina,por lo tanto se frena la secuencia metabólica y se inhibe la biosíntesis. Es un caso deretroalimentación negativa .

Biosíntesis de Nucleótidos de Pirimidina: es una ruta similar a la de los nucleótidos purínicos,

pues las bases libres no son productos intermedios. Esta ruta es más simple y se diferencia enque la D-Ribosa se acopla después que se ha formado el anillo pirimidínico. El precursor es elácido Orótico.

C

C

C

N

N

C

O

OCOOH

H H

ácido orótico



Acido Aspártico

≡4POcarbamil

≡4PO

Acido Carbamil Aspártico

OH2

Dihidrotasa

Acido DihidróticoNAD

NADH2

Acido Oróticofosforibosil-transferasa

PRPP PPAcido Orotidílico

OMP

OMPdescarboxilasa

CO2

Acido Uridílico

UMP (uridin monofosfato)

UMP + ATP UDP + ADP

UDP + ATP UTP + ADP

Biosíntesis de CTP (citidin trifosfato)

C

C

C

N

N

C

O

O

H

H

H

R P P P

+ NH3

ATP ADP + Pi C

C

C

N

N

C

NH2

O

H

H

R P P P

triofosfato de uridina (UTP) triofosfato de citidina (CTP)

En Escherichia Coli (bacteria) el que dona el grupo 2NH es el 3NH libre. En los mamíferos es el

grupo amido de la glutamina.

Regulación de la biosíntesis de nucleótidos de pirimidina Cuando hay un exceso de UTP y de CTP este exceso determina la inhibición de la aspartatocarbamil transferasa, enzima que inicia la ruta de biosíntesis, por lo tanto se produce elfenómeno de retroalimentación negativa o feedback.



Acido Aspártico

aspartato carbamil transferasa

Acido carbamil Aspártico

UMP

UTP

CTP

Biosíntesis de desoxi-TMP (timidín-monofosfato)

C

C

C

N

N

C

O

O

H

H

H

desoxi R−P (dUMP)

N5; N10.MetilenTetrahidrofolato C

C

C

N

N

C

O

O

CH3

H

desoxi R−P (d-TUMP)

HFH2 Dihidrofolato

Reacciones fosfotransferásicas:

ATP + d ADP ADP + d ATP

ATP + d CDP ADP + d CTP

ATP + d TDP ADP + d TTP

ATP + d GDP ADP + d GTP

Los precursores del ADN (ácido desoxiribonucléico) son desoxi-ribonucleótidos. Los precursoresdel ARN (ácido ribonucléico) son ribonucléotidos.



TEMA XXIV: NATURALEZA, ESTRUCTURA Y APLICACION DEL MATERIAL GENETICO

Evidencias de que el ADN es el material genético. Estructura del ADN: Ley de Chargaff, estudiosde difracción con rayos X. Modelo de Watson y Crich. El dogma central de la Biología Molecular.Replicación del ADN: replicación semiconservativa.

--------------------------------------------

La genética estudia la transmisión hereditaria y la variabilidad de los caracteres de losorganismos).En este capítulo veremos las bases bioquímicas de algunas cuestiones centrales, que plantea lacontinuidad genética y la evolución de los organismos vivos.

a. ¿Cuál es la naturaleza molecular del material genético y de sus unidades fundamentales,los cromosomas, los genes, los símbolos de código?

b. ¿Cómo se replica la información genética para pasar de una generación a otra?

c. ¿Cómo se transcribe la información en la célula?

d. ¿Cómo se traslada la información genética a la secuencia de aminoácidos de las moléculasproteicas?.

Los extraordinarios avances en el conocimiento de la base molecular de la genética hanprovocado une revolución intelectual en biología, que se considera comparable a la quecomenzó con la teoría de Darwin sobre el origen de las especies. Todos los campos de labiología han resultado profundamente influidas por tales avances, de tal modo que en laactualidad no se puede estudiar problema bioquímico alguno prescindiendo de su fondogenético. El conocimiento actual de la base molecular de la genética deriva de los avancesrealizadas en tres campos científicos diferentes: la genética, la bioquímica y la física molecular.

A. En el campo de la genética , ¿que progresos hubieron?

Al principio el único medio de llevar a cabo análisis genéticos consistía en realizarexperiencias con apareamientos debidamente orientados, es decir ya teniendo unconocimiento de los resultados de la reproducción sexual. Experiencias de esta clasepresenta grandes limitaciones en cuanto al tiempo de generación que es relativamentegrande y el número de descendientes que es relativamente pequeño.Supongamos, ejemplo, que se investigan fenómenos genéticos utilizando cobayos conoanimales de experimentación. Se eligen progenitores apropiados y se identifican poranticipado los caracteres de la descendencia. El período de gestación es de 10 semanas y elnúmero de descendientes es de 2 a 4. Con este número de descendientes se revela unapequeña parte de los rasgos potenciales capaces de ser transmitidos por los padres y paraestudiar la reproducción de los descendientes hay que esperar que los cobayos alcancen lamadurez sexual.El desarrollo de la genética microbiana ha aportado un gran avance. Los microorganismos yparticularmente las bacterias se multiplican rápidamente (algunos a intervalos de 15').Otro progreso experimental que es el uso de rayos X y otros agentes mutagénicos, queincrementan la velocidad de mutaciones espontáneas.MUTACION: alteración de un gen que puede ser espontánea o inducida (rayos X, radiaciónU.V., etc.Como las propiedades de la célula están controladas por genes los caracteres puedencambiar por mutación. De esta manera se pudo conocer la secuencia de los genes en loscromosomas y saber que los genes poseen un gran número de locus que puedenexperimentar mutación; y que químicamente están constituidos por ácido desoxiribonucléico.



Pero el desarrollo más importante en el campo de le genética fue:

1.- La enunciación de la hipótesis de "un gen - una enzima", por Beadle y Tatum que diceque los genes se expresan a través de proteínas, por lo tanto, las mutaciones daránorigen a proteínas alteradas.

2.- El descubrimiento de Avery y Col, que demostraron que el ADN contiene la informacióngenética.

B. En el campo de la bioquímica , muchos avances experimentales importantes se hicieronposibles gracias a la mejora de métodos cromatográficos, que hicieron posible el análisiscuantitativo de la composición aminoácida y de la secuencia de las proteínas' y mostraronque le secuencia varía según función de la proteína. También se llegó a establecer lacomposición y estructura covalente de los ácidos nucleicos. Uno de los desarrollos mássignificativos consistió en el descubrimiento de la equivalencia de ciertas bases del ADN quese convirtió en un elemento importante para deducir su estructura tridimensional.

C. En el campo de la física molecular la aplicación de difracción de rayos X a la conformaciónde moléculas de proteínas fibrosas y globulares llevó al concepto de que cada tipo demolécula proteica posee una conformación específica, que determina su función biológica.Pero el hecho fundamental fue la aplicación de los rayos X al análisis de la estructuratridimensional del ADN. En 1953 Watson y Crick postularon una estructura de doble hélicepara el ADN que sugirió un mecanismo sencillo por medio del cual la información genéticapuede transferirse de la célula progenitora a la célula hija. La hipótesis de Watson y Crick fuepronto ampliada y extendida hasta llegar a lo que Crick denominó el dohma central de lagenética molecular, el cual establece que la información genética fluye del ADN al ARN y deéste a las proteínas; relación frecuentemente simbolizada así:

ADN ARN proteínas

El dogma central definió tres procesos principales de la preservación y transmisión de lainformación genética.

1. Réplica, es decir la copia del ADN con formación de moléculas hijas idénticas.

2. Transcripción, por el cual el mensaje genético del ADN es transcripto en forma deARN para ser llevado a los ribosomas.

3. Traducción, por la cual el mensaje genético es descifrado y convertido en el alfabetode 20 letras de la estructura proteica.

Evidencias de que el ADN es el material genéticoAunque el ADN se descubrió en los núcleos celulares en 1869, no se identificó como portadordirecto de la información genética hasta 1943. Avery y Col hallaron que una cepa no virulenta dela bacteria Pneumococcus puede transformarse de modo hereditario, en una cepa virulenta porsimple adición de un ADN extraído de un neumococo virulento. Lo que sucede es que el ADN seincorpora covalentemente al ADN de la célula receptora donde se replica con la célula huésped.De especial significación son los experimentos de Hershey y Chase . Marcaron el ADN de laspartículas vírales e incubaron con la célula huésped mientras que la proteína viral no.En 1955 Pauling mostró que en la anemia falciforme los glóbulos rojos se presentan en forma dehoz debido a una alteración de la molécula de hemoglobina. Lo que ocurría es que en lahemoglobina normal su cadena tiene un ácido glutámico en posición G, mientras que en laanemia falciforme tiene valina. Este hallazgo deja en claro algo fundamental: una mutación

puntual en el ADN puede determinar el cambio de un aminoácido de la secuencia polipeptídicade una proteína.



ESTRUCTURA DEL ADNSe hicieron numerosos estudios tendientes a conocer la Estructura del ADN. En 1938 Astbury observó que sometiendo al ADN al análisis de difracción de rayos X presentaba reflexiones quecorresponden a un espaciado regular de 3,4 Å a lo lardo del eje de la fibras. Si bien el significadode ésta observación no estaba bien clara, porque se sabía que el ADN utilizado era impuro.

Sim embargo, más tarde Franklin y Wilkins obtuvieron datos más precisos operando con fibrasde ADN altamente purificadas y encontraron dos periodicidades de 3,4 Å y de 34 Å. En elperiodo 1949 - 1953 Chargaff y Col explicaron métodos cromatográficos cuantitativos para ladeterminación analítica de las 4 bases del ADN. De dichos estudios se obtuvieron las siguientesconclusiones:

1. Las muestras de ADN aisladas de diferentes tejidos de una misma especie poseen igualcomposición de bases.

2. La composición de bases del ADN varia de una especie a otra.

3. La composición de bases del ADN de una determinada especie no cambia con la edad,con el estado de nutrición ni con los cambios ambientales.

4. En todos los ADN examinados el número de restos de adenina es igual al de restos detimina (es decir: A = T); el número de restos guanínicos es igual al de los citosínicos (G =C ).

La equivalencia de bases observadas en el ADN plantearon la posibilidad de que existe un nivelde organización estructural de las moléculas del ADN que sea compatible con ciertasequivalencias de bases, pero incompatibles con otras. Además ya se pensó en unaconformación tridimensional para el ADN. De esta manera el escenario ya estaba dispuesto paraproponer la conformación tridimensional del ADN. Es decir se contaba con tres elementos.

1. Tamaño de las bases;

2. Periodicidades observadas;

3. Equivalencia de ciertas bases.

El interés en el problema se acrecentó ante la difícil interrogación de como podía replicarse elADN con tanta fidelidad.En 1953 Watson y Crick postularon un modelo tridimensional preciso para la estructura del ADN,basado en los datos de rayos X de Franklin y Wilkins y en las equivalencias de basesobservadas por Chargaff. Este modelo no solo explicaba las propiedades físicas y químicas delADN, sino que sugería un mecanismo por medio del cual la información genética podíareplicarse con exactitud. El modelo estructural del ADN de Watson y Crick consiste en doscadenas polinucleotídicas dextro-helicoidales, arrolladas a un mismo eje y constituyendo unadoble hélice. Las bases púricas y pirimídicas de cada hebra se encuentran en el interior de la

doble hélice.El aparejamiento de las bases apartadas por ambas hebras es tal que solamente ciertas basesencajan en el interior de la estructura de manera que puedan unirse unas a otras por puenteshidrógeno. Las bases son:

A - T y G - C

que son las parejas que muestran exacta equivalencia:

N

N

N

núcleo deA y G

N

Nnúcleo deT y C



Si el par sería A - G serían demasiado grandes para poder encajar dentro de la doble hélice deestas dimensiones.Si la pareja fuera G - T las bases se encontrarían muy distanciadas para poder formar enlaceshidrógeno estables.

A T

A TG C

A T

T A

C GA TG C

Además los enlaces hidrógeno entre A – G y C – T son más débiles que A – T y G – C, o seaque la doble hélice implica aquellas parejas que poseen el máximo de estabilidad. ¿Por que las

dos periodicidades observadas con los rayos X?. Se postuló que la periodicidad de 3,4 Å sedebe a que las bases están apretadamente apiladas al eje y mantienen una distancia de 3,4 Å de centro a centro. En cada espira de la hélice hay 10 nucleótidos y de una espira a otra hay 34Å. Las bases hidrófobas están en el interior de la hélice, los restos carbohidratos y los fosfatos queposeen carga eléctrica están expuestas al OH2 . Así resulta que la doble hélice está estabilizadano sólo por los puentes hidrógeno entre les bases complementarias sino también porinteracciones hidrofóbicas entre dichas bases apiladas. Las dos cadenas polinucleótidas de ladoble hélice no son idénticas ni en la composición ni en la secuencia de bases. Ambas cadenasson complementarias una de la otra. Esta estructura conduce a un mecanismo por medio delcual la información genética puede replicarse con precisión. Dado que las dos hebras son

complementarias una de la otra, y contienen información genética complementaria, se postulóque durante la división celular la réplica del ADN podría ocurrir por separación de las dos hebras,con lo que cada una haría de patrón especificador de la secuencia de bases de una nuevahebra complementaria sintetizada. EI resultado final de este proceso consistiría en la formaciónde dos moléculas hijas de un ADN de doble hélice, cada una de las cuales contendría una de lashebras del progenitor. (Ver ilustración página 681 de Lenhinger).

REPLICACION DEL ADNDe acuerdo al dogma central de la genética molecular, quedó establecido que:

ADN ARN proteínas

O sea que éste dogma definió tres procesos fundamentales de los cuales el primero es el deREPLICA, es decir la "copia" del ADN con formación de moléculas hijas. Veremos como sucedeéste proceso a nivel molecular. La característica más sorprendente de la hipótesis de Watson yCrick, desde el punto de vista genético, en su postulado de que las dos hebras del ADNduplohelicoidales son complementarias.



La réplica de cada una de ellas conduce a dos moléculas hijas de ADN; cada una contiene lashebras del ADN progenitor. Este proceso se denomina réplica semiconservadora.Pero ¿Cómo pueden replicarse simultáneamente las dos hebras del ADN de modo que seformen al mismo tiempo?. Éste mecanismo requiere tres enzimas:

- ADN - polimerasa dependiente del ADN

- ADN - ligasa

- Endodesoxiribonucleasa

ADN - polimerasaCataliza la síntesis de enlaces internucleótidos. Posee los siguientes requerimientos:

1). presencia da ADN preformado

2). presencia de los cuatro desoxiribonucleótidos trifosforados, los mono y dífosforados soninactivos.

3). Mg++

¿Qué papel desempeña el ADN preformado? Se han propuesto dos alternativas:

1. Que actúa como cebador, es decir que al proporcionar un extremo o puntos decrecimiento, se pueden adicionar nuevos mononucleótidos.

hebra patrón hebra cebadora

2. 0 bien podría ser utilizado como patrón sobre el cual la enzima podría construir una hebracomplementaria al ADN preformado.



nd ATP

nd GTP

nd CTP

nd TTP

ADN preformado

Mg++

ADN|

d AMP|

d GMP|

d CMP|

d TMP

+ 4 PPi



Teniendo en cuenta estos requerimientos la reacción global sería así.

Mecanismo de acción de la ADN - PolimerasaSi partimos de una hebra cebadora de ADN o sea de un ADN preformado:

P

OH

O

OH CH2O

HH

H

H

Base

O

POH O

OHH2CO

HH

H

H

Base

OH

O

H2CO

HH

H

HOH

Base

OH

P

OH

O

O P

O

O

OH

P

P

OH

OH

PPi

O

HH

H

H

Base

O

PO OH

OHH2CO

HH

H

H

Base

OH

+ PPi

Hay un ataque al átomo de fósforo alfa del nucleótido trifosforado entrante y provoca eldesplazamiento de su crudo pirofosfato, con formación de enlace internucleótido. El iPP formadoes rápidamente hidrolizado por una pirofosfatasa por lo cual la reacción es muy exergónica. Ladirección de la síntesis es por lo tanto 5’ --- 3'.

ADN ligasa

1. Enlaza extremos de moléculas de ADN produciendo formas circulares. Ej.: bacterias.

2. Cataliza la reparación de roturas de una cadena de ADN.

Requerimientos de la ADN ligasa

1. Presencia de NAD que actúa como fuente de grupos adenilo.

2. Una hebra intacta de ADN.



Mecanismo de acción de la ADN ligasa

5'

3'

CH2Base O P

O

OH

OH NAD

NMN

AMP

DinucleótidoconstituídoNMN y AMP

O

OHH

H

Base

1. Enzima + NAD --------------- En - AMP + NMN.

Se forma un complejo entre En y AMP y se forma NMN como producto secundario.

2. El grupo adenilo es transferido por la Enzima al extremo 5’ fosfato.

3. El extremo 3' OH desplaza al grupo adenilo y forma el enlace fosfodiéster.

O CH2Base O P

O

OH

O P

O

OH

H2C

O

OH

Base

O

OH

CH2Base

OH P

O

O

O

OBase

Adenina

ó

Mecanismo de replicaciónAntes de hablar de la replicación es importante acotar que la cadena de ADN recién sintetizadase prolonga en dirección opuesta a la cadena de ADN patrón, es decir, tiene una polaridad

opuesta o antiparalela.



P

P

P

T

P

P

T

3'

5'

3'3'

5'

3'

cebadora

T

TA

A

3'

3'

5'

5'



Kornberg: postuló que la réplica comienza con la producción de una mella o una rotura en unahebra por acción de una endonucleasa. Unidades de MN adicionadas por la ADN polimerasa:

5'

3' 5'3' 3'

5'

La ADN polimerasa se fija a dicha rotura y comienza a prolongar el extremo 3' unidades demononucléotidos (MN). (–)El extremo 5' se desplaza de la estructura duplex. Se sugiere que el extremo 5' puede estar

sujeto por adherencia a la membrana celular. La réplica continua durante cierto trecho mientrasque el extremo 5' se va "pelando". La ADN polimerasa se desplaza de lugar, o salta, desde lahebra patrón intacta a la hebra mellada en el sitio donde se separan ambas hebras y comienza aadicionar unidades de mononucleótidos utilizando como patrón la fibra mellada. La replicacióncontinúa hasta que el extremo se ha replicado por completo y entonces la enzima se retira.La endonucleasa rompe en la horquilla la hebra formada y el proceso vuelve a repetirse con laADN polimerasa, que adiciona nuevas unidades de mononucleótidos. Los dos nuevossegmentos formados sobre la hebra patrón son unidos por la ADN ligasa y comienza un nuevociclo.

5' 5' 5'

endonucleasa ADN polimerasa ADN ligasa

3' 3' 3'



TEMA XXV: LA TRASCRIPCION DE LA INFORMACION GENÉTICA

ARN mensajero: teoría y propiedades del mensajero. La polimerasa del ARN dependiente del ADN. Mecanismo de acción: unión, iniciación, elongación y terminación de la trascripción. La replicasa del ARN.

-------------------------------------------------

Evidencias de que el ARN transporta la información genética:El mARN es un buen candidato para transportar la información por una serie de evidencias:

1. El ARN tiene una estructura semejante a las cadenas del ADN y sus bases nucleotídicaspueden formar puentes hidrogeno con las bases del ADN siguiendo las reglas decomplementariedad de Watson y Crick.

2. El ARN puede contener y transmitir información genética; esto lo demuestra el hecho deque algunos virus no contienen ADN y su ARN puede actuar como agente infeccioso. Ej,el virus del mosaico del tabaco que causa infecciones virales en las hojas de las plantas.

3. El ARN se sintetiza en el núcleo, pero los ribosomas que están en el citoplasma, donde serealiza la síntesis proteica, contienen mas del 70% del ARN celular.

PROPIEDADES DEL ARN MENSAJERO:

1. Recambio: en bacterias el mARN tiene un activo metabolismo, se sintetiza y degradarápidamente. Esta propiedad fue la clave de su aislamiento e identificación. Sin embargoexisten ARN muy estables Ej.: el mARN de los reticulocitos.

2. Relación entre la secuencia de bases del ADN y el ARN celular : el mARN se sintetizasobre una matriz de ADN o sea que el

m

ARN es el portador de la información. La enzimaque cataliza esta síntesis es la ARN polimerasa dependiente del ADN.

Mecanismo de acción de la ARN polimerasa:

Para obtener esta enzima en forma pura, Richard Burgen realizaron una electroforesis en gel depoliacrilamida. Así se pudo detectar 4 bandas por tinción de los polipéptidos.Lo que interesaba saber era si los 4 polipéptidos intervenían en la actividad de La enzima. Paraello eliminaron uno de los polipéptidos que denominaron factor σ (sigma).

La eliminación de este factor cambió las propiedades de la enzima ya que perdió su capacidadde usar como matriz al ADN. La adición de factor σ restauraba la propiedad de la enzima de

usar ADN como matriz.



Mecanismo de acción de la ARN polimerasa:

A. Unión de la ARN polimerasa al ADN:

σ

unión reversible

σ

unión estable: σ reconoce al promotor

σ

las hebras del ADN se separan

La ARN polimerasa se une reversiblemente al ADN en varios sitios de éste. Sin embargocuando esta unión se hace en una región especifica que es el gen promotor el factor σ reconoce la secuencia nucleotídica y estabiliza el complejo ADN-ARN polimerasa.Esta estabilización permite que la enzima inicie la separación de las hebras de la doble hélicedel ADN permitiendo la iniciación de la trascripción.

B. Inicio de la trascripción



TA CT G A G A TC

T A

G

A

TC C

G

T

G A

TA CT G A G A TC

T A

G

A

TC C

G

T

G A

σ

PPP OH

σA

PPP OH

P

P

P

OH

5'

3'



TA CT G A G A TC

T A

G

A

TC C

G

T

G A

σ

PPP P OH

A

5'

+ P P

Se forma el primer enlaceinternucleótido

Una vez unida la enzima a un promotor en el ADN, se inicia la transcripción por unión de dosnucleótidos trifosforados a la enzima. En general todos los ARN comienzan a sintetizarse porATP y GTP. Al tomar posición los dos primeros sustratos, el −OH 3' del nucleótido trifosforadoiniciador ataca el enlace fosfodiéster entre los fosfatos alfa y beta del segundo nucleótido y seforma el primer enlace internucléotido.

Elongación de las cadenas nucleotídicas:



TA CT G A G A TC

T A

G

A

TC C

G

T

G A

σ

PPP P P P OH

A

La enzima se desplaza

por la hebra del ADN

G A



Cuando el producto de la elongación llega a un tamaño critico el factor σ se libera.Las cadenas nucleotídicas crecen por adición secuencial de ribonucleótidos al extremo 3' deldinucleótido iniciador.La entrada de los diferentes sustratos depende de la complementariedad con las bases de lahebra del ADN que sirve de matriz.

Terminación de la transcripción:

ρ (Ro)

ADN

1.

2.

ARN enzima

secuencia terminadorareconocida por la enzima

factor ρ de terminación

Ocurre por medio de dos mecanismos:

1. Terminación codificada por una secuencia de ADN que es reconocido por la enzima.2. Por medio de un factor proteico adicional el cual tiene la propiedad de causar la

terminación de la trascripción en sitios donde no funciona el primer mecanismo.

Conclusión: la célula resuelve el "problema geográfico" transcribiendo la información genéticacontenida en el ADN del núcleo en un ARN que actúa como mensajero, pues lleva la informacióna los ribosomas citoplasmáticos donde se realiza la síntesis proteica.-



TEMA XXVI: EL CODIGO GENETICO

El codón: unidad de información, primeras ideas sobre la clave genética. Universalidad de la clave genética.

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Vamos a considerar dos cuestiones:

1. ¿Cómo se traslada el lenguaje de cuatro letras de los ácidos nucleicos al de veinte letrasde las proteínas?.

2. ¿Cuál es, la correspondencia entre la secuencia nucleotídica y la secuencia deaminoácidos?.

Mediante consideraciones matemáticas, parecía probable que cada aminoácido fuera codificadapor un número pequeño de nucleótidos consecutivos de la cadena ADN. Puesto que el ADNcontiene sólo cuatro bases y las proteínas contienen veinte aminoácidos, es obvio que se

requiere más de un nucleótido para codificar cada aminoácido. Si se disponen los nucleótidos engrupos de dos, rinden 1642 = combinaciones. Las 4 bases en combinaciones de 3, puedencodificar 6443 = aminoácidos distintos. O sea que un código de tripletes es utilizado paracodificar aminoácidos.

Composición de los Tripletes: los experimentos que se realizaron para conocer la composiciónde los tripletes fueron utilizando polirribonucleótidos sintéticos como mensajeros de ribosomasaislados de E. Coli. Incubaron ácido uridílico (poli - U) en una serie de tubos que conteníanribosomas de E. Coli privados de mensajero, además de todo lo necesario para la síntesisproteica, incluyendo todos los aminoácidos. Este estudio demostró que la cadena polipeptídicarecién formada contenía solamente fenilalanina. En consecuencia, sugirieron que el vocablo delcódigo para la fenilalanina era el triplete UUU.Por experimentos similares hallaron que el poli C codifica prolina, el poli A lisina, etc.Posteriormente prepararon polímeros de nucleótidos variando la relación cuantitativa de losdistintos mononucleótidos que permitió identificar la composición de 50 vocablos del código paralos distintos aminoácidos. Estos experimentos no sólo permitieron establecer como se "deletrea"el vocablo del código de cada aminoácido, sino que permitieron comprobar que algunosaminoácidos eran codificados por más de un triplete.Por ejemplo:

fenilalanina es cofificada por

serina es cofificada por

UUU − UUC −

UCU − UCC − UCA − UCG −

El triplete de bases nucleotídicas que se encuentran en el mARN y que codifica un aminoácidode denomina “codón”

Características generales del código:

1. El código aminoácido es un código degenerado, es decir que hay más de un vocablo decodificación para la mayoría de los aminoácidos.

2. Otra característica del código genético consiste en que no requiere señal indicadora delfinal de un codón y comienzo del siguiente.

3. 3 de los 64 tripletes no codifican ninguno de los aminoácidos y son: UAG - UAA - UGA.Estos tripletes constituyen una señal de terminación de las cadenas polipeptídicas.



Universalidad del código: los vocablos del código aminoácido son idénticos en el hombre, envirus y en bacterias, es decir, es universal. A esta conclusión se llegó luego de una serie deensayos. Se comparó 50 aminoacil - mARN diferentes procedentes de especies muy distantes, yobservaron sus respectivas capacidades para ser reconocidos por los codones aminoácidospreviamente establecidos de E. Coli. Para ello se ensayó la capacidad de tales aminoacil - tARN para unirse a ribosomas de E. Coli empleando sintéticos y se halló que en todos los casos losaminoacil - tARN respondían perfectamente a los codones de E. Coli unidos a losribosomas de este microorganismo Considerando conjuntamente este hallazgo sugieren que ellenguaje genético es idéntico en todas las especies.



TEMA XXVII: LA TRADUCCION DE LA INFORMACION GENETICA

Necesidad de una molécula adaptadora: el ARN de transferencia. El anticodón. Función de los ribosomas. El mecanismo de traducción: iniciación, elongación, translocación y terminación.

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Vamos a considerar ahora la tercera gran cuestión que plantea la continuidad genética de losorganismos vivos.¿Cómo se traslada la información genética contenida en la secuencia nucleótida del mARN , detal suerte que los aminoácidos se engarcen formando una cadena polipeptídica con unasecuencia aminoácida específica?Trataremos los mecanismos enzimáticos por medio de los cuales se constituye la cadenapolipeptídica, es decir como se realiza la síntesis proteica. Además veremos el funcionamientode los ribosomas asegurando la adecuada transferencia de la información del mARN , y el papeladaptador del tARN .

Estructura ribosómica: los ribosomas sometidos a condiciones especiales se disocian en dossubunidades 50 S y 30 S cada uno de los cuales contiene ARN y varias proteinas.

contiene dos componentes

ARN y 30 proteinas diferentes

contiene una molécula de ARN

ribosomático y 20 proteinas diferentes

50 S

30 S

Estructura del tARN :El tARN , posee una conformación tridimensional similar a una hoja de trébol de manera quepresentan sus cadenas el máximo de aparejamiento intracatenario.

G

A|C|C

Locus de enlace aminoácido

Anticodón (unión al ARNm)



Todas las moléculas de tARN tienen en un extremo la misma secuencia terminal ACC −− . Elúltimo resto, el ácido adenílico, es el locus que se esterifica al resto aminoácido. Además existeun triplete de bases que es distinto en todos los tARN y representa el anticodón es decir, eltriplete nucleótido especifico complementario de los tripletes del codón del mARN .

La molécula de tARN contiene otro locus de unión para la enzima activadora. Una característicade la estructura es la presencia de bases secundarias además de las normales A – U – G y C.La mayoría son formas metiladas de las bases principales. El tARN es solamente un"adaptador" de manera que puede ser adaptado al lenguaje de tripletes nucleótidos del códigogenético.

Estadíos de la síntesis proteica:

- Primer estadío: activaciónLos 20 AA se eterifican al tARN correspondiente. Las enzimas que participan son: aminoacil-

tARN -sintetasas que tienen:

a. tres locus de unión:o para el AA

o para el tARN

o para el ATP

b. son específicos:

o para cada AA

o para el correspondiente tARN

La reacción tiene lugar en el citoplasma.

Primera fase de activación : se forma un producto intermedio unido a la enzima:

ATP + AA ácido amino acil adenílico + PPi

Mg++

R C C OH

O

NH2

H

+ P O P O P O CH2

OH

O

O

Adenina

R C C O

O

NH2

H

P O CH2

OH

O

O Adenina+ PPi



Segunda fase de activación: consiste en la transferencia del grupo aminoacilo del AMP altARN :

ácido-aminoacil.adenílico + ARNt aminoacil - ARNt + ácido adenílico

O sea que la reacción global sería

AA + ARNt + ATP aminoacil - ARNt + AMP + PPi

Tenemos entonces cada AA con su correspondiente tARN .

- Segundo estadío: en ribosomas. Los ribosomas tienen que captar al mARN y al

AAARNt − .

LP LA

50 S

30 S

Los ribosomas tienen dos locus de unión.

1. El locus peptidílico : (LP) para el tARN que tiene unido el AA iniciador de la síntesisque es la metionina la cual tiene su grupo amino bloqueado por un grupo formilo conel objeto.

a. que el grupo amino no forme enlace peptídico.

b. que el locus peptidílico sólo acepte al tARN que tiene metionina.

2. El locus aminoacílico : que permite la entrada secuencial de los AAARNt − .

El ribosoma para que puedan unirse el mARN y el AAARNt − debe disociarse en sus dossubunidades. Participan en este proceso factores proteicos 321 FFF (llamados tambiéndisociasaribosomal) y GTP. Estos factores permiten la disociación de los ribosomas yademás la unión del mARN en el lugar donde se inicia el mensaje.



50 S

30 S 30 S

AA

30 S

AA

50 S

- Tercer Estadío: ElongaciónLa prolongación de una cadena tiene efecto en tres fases principales:

1.- Los ribosomas con su mARN , tienen unido en el LP el AAARNt − iniciador de lasíntesis (metionina). En el estadío de elongación, al locus aminoácido se une por suanticodón el AAARNt − de acuerdo al triplete de bases del codón. Este procesorequiere GTP y un factor T que es una proteína que cataliza este proceso de

elongación.

LP LA

(metionina) AA AA

2.- En la segunda fase se forma el enlace peptídico por reacción entre el grupo amino delnuevo aminoacil - tARN captado con el grupo carboxilo del AA ya existente en el LP.



NH

CH

C

R

O

O

LP

LA

NH2

CH

C

R

O

O

ARNm

NH

CH

C

R

O

NH

CR H

C O

O

LP

LA

HO descargado

Para la formación del nuevo enlace peptídico es necesaria una enzima denominadapeptidil-transferasa. El tARN "descargado" que ya no lleva su AA, continúa unido al LP.El peptidil tARN recién alargado está unido al LA.

3.- En la tercera fase del ciclo de alargamiento el peptidil - tARN se desplaza físicamentedesde el LA al LP y desaloja de este último al sitio del tARN “descargado”. Esta

compleja reacción de translocación se cree que es resultado de un cambio deconformación en el ribosoma, que tiene lugar a costa de la hidrólisis del GTP. Para estafase se requiere una proteína especifica denominada factor G. Simultáneamente con latranslocación del peptidil - tARN tiene lugar la del mARN que desplaza un codón a lolargo del ribosoma.

CH

NH

C H

O

RC O

O

LP

LA

El proceso se repite, es decir entrando AAARNt − al LA hasta que el mARN codifica laterminación.



- Cuarto Estadío: Terminación de la cadena polipeptídicaLa terminación de una cadena polipeptídica completa y su despegue del ribosoma estáseñalada en el mARN por tres codones especiales de terminación. La liberación delpolipeptidil- tARN del ribosoma, es inducida por un factor de liberación protéico que está

unido al ribosoma y provoca la hidrólisis del enlace éster entre el polipéptido y el tARN . Elribosoma 70 S se aparta del mARN y queda libre. Cuando experimenta disociación en sussubunidades 50 S y 30 S puede recomenzar un nuevo ciclo.-



TEMA XXVIII: REGULACION DE LA SÍNTESIS PROTEICA

Teoría de Jacob y Monod: Regulación transcripcional. Inducción. Represión.

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Las células vivas disponen de mecanismos que regulan la cantidad de proteínas que sesintetizan.Estos mecanismos de regulación fueron estudiados en células bacterianas y se observó que lacantidad de enzimas que se acumula en el medio depende de la naturaleza de los nutrientes. Enbase a todos estos estudios se distinguió dos tipos de respuestas:

1. De inducción enzimática

2. De represión enzimática

INDUCCION

Si estamos en presencia de una inducción a la enzima que se induce a que se sintetice sedenomina enzima inducible . Esta enzima inducible se encuentra en pequeña cantidad en elmedio, pero cuando se agrega un sustrato sobre el cual debe actuar su concentración aumentapara transformar a ese sustrato en un metabolito que puede ser utilizado por la célula. Ej.: untipo de E. coli usa como fuente de carbono a la glucosa. Si en el medio en lugar de colocarglucosa colocamos lactosa, la célula inmediatamente comienza a sintetizar β -galactosidasa quedesdobla la lactosa en galactosa y glucosa. Si volvemos a colocar glucosa, la enzima β -galactosidasa deja de sintetizarse y alcanza un nivel bajo. La mayoría de las enzimas induciblescatalizan las reacciones del catabolismo. Estas enzimas inducibles son diferentes a las enzimasconstitutivas que se forman a velocidades constantes independientemente de la presencia delsustrato (por ej. las enzimas de la glicólisis).

REPRESIÓN ENZIMATICALa célula tiene enzimas requeridas para la síntesis de los 20 aminoácidos. Si agregamos almedio un aminoácido, por ej. histidina, la enzima que le sintetizaba es reprimida y desaparece dela célula. Todas las enzimas inducibles están codificadas por genes. En los genes hay locus quedeterminan la formación de las enzimas. Un locus se denomina gen estructural, que es el quedetermina la secuencia de aminoácidos de la enzima. El otro locus, llamado gen regulador, esinterruptor, es decir que está determinando si el gen estructural se transcribe o no. O sea que elgen estructural codifica una enzima que se sintetiza normalmente siempre que el gen reguladorno reprima su síntesis.

Regulador

Estructural



¿ Cómo funciona el gen regulador tanto en la represión como en la inducción?Jacob y Monod formularon una hipótesis general respecto a la función de los genes estructural yregulador) en los 2 procesos.

- Inducción : el gen regulador transcribe un ARN mensajero que codifica una proteínadenominada represor.

regulador

operador

estructural

ARNm

Este represor tiene un locus de unión específico próximo al gen estructural. Este locus sedenomina operador .¿Qué sucede en una inducción, es decir cuando se agrega al medio un sustrato que debedegradarse?. El sustrato, que sería el inductor, se combina con el represor formando uncomplejo inductor-represor inactivo, que no puede unirse al operador.

represor

inductor

El gen estructural queda libre y comienza a transcribirse y por lo tanto se sintetiza la enzima.La unión represor-inductor es reversible, o sea que cuando se elimina el inductor la síntesisde la enzima que lo degrada es reprimida.

- Represión: Si agregamos al medio un aminoácido por ej. histidina, la célula no necesitautilizar las enzimas que lo sintetizan.

regulador

operador

estructural

ARNm

represor



En este caso, la histidina se une al represor y forma un complejo represor-correpresor que secombina al operador; el gen estructural no se transcribe y por lo tanto no se sintetizahistidina.

Regulación coordinada: también existe un mecanismo de regulación coordinada por el cual ungrupo de enzimas puede ser reprimida o inducida por un sólo represor o por un sólo inductor.Por ejemplo, para sintetizar histidina se necesita un grupo de enzimas. Todas se encuentrancodificadas en los genes ocupando locus vecinos.

operador z x a b

codifican las síntesis de histidina

Este grupo de genes relacionados constituyen un operón; o sea que el operón se encuentra

codificando todas las enzimas que participan en la biosíntesis de histidina.

¿Cómo se reprime un operón completo actuando un represor?Cuando el represor se une al operador no se sintetiza ninguna de las enzimas del operón. Si seelimina el represar se sintetizan todas las enzimas que codifica el operón.-



BIBLIOGRAFIA

1. ALLENDE, J. E. “Biosíntesis de proteínas y Código Genético” O.E. Monografía Nº 10,serie biológica. Washington, D.C. 1972.

2. DEULAFEU, V. y MARENZI, A.D. “Curso de química biológica” El Ateneo. Bs. As. 1972.

3. LEHNINGER, A.L. “Bioquímica” Wotrh Publishers, Inc. 5º Ed. 1971.

4. NIEMEYER, H. “Bioquímica” Intermédica, Bs. As. 1968.

5. VILLANUEVA, J.R. “La base molecular de la vida” (selecciones de Scientific American).Ed. Blume, Madrid, 1º Ed. 1971.

6. VILLANUEVA, J.R. “La célula viva” (selecciones de Scientific American). Ed. Blume,Madrid, 2º Ed. 1970.

7. WEST, E.S. TODD, W., MASON, H. y VAN BRUGGEN, J. “Bioquímica médica, Ed.Interamericana S.A., México, 4º Ed. 1969.

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