UNIVERSIDAD PRIVADA ANTENOR

ORREGO

FACULTAD DE MEDICINA HUMANA

BIOQUIMICA

BIOENERGETICA

Pedro Lezama A.

plezamaa@upao.edu.pe

BIOENERGETICA: Generalidades

Energa disponible en un momento dado

Predice la espontaneidad o no de una reaccin

G < 0 proceso irreversible (espontaneo)

G > 0 proceso no espontaneo

G = 0 equilibrio X

Se sustenta en los principios de la termodinmica

ENTALPIA (H) ENTROPIA (S) ENERGIA LIBRE

DE GIBBS (G)

Describe la transferencia y utilizacin de la energa en los sistemas biolgicos.

Variacin de energa

calrica en un sistema

Grado de desorden

molecular en un sistema

Leyes de la termodinmica

Primera Ley : "La energa del universo permanece constante (Ley de conservacin de la energa)

Segunda Ley: "La entropa total del universo se incrementa

Tercera Ley La entropa tiende a un valor constante mnimo cuando la temperatura

tiende al cero absoluto

Requerimientos energticos Ciclo del ATP

Produccin de energa

- Carbohidratos - . Lpidos - - Protenas

Utilizacin de energa - Biosntesis de macromolculas - Tejidos excitables: muscular, neuronal - Transporte activo - Crecimiento y reproduccin

ATP

ADP ~P

Vias

metabolicas

Vas Metablicas

Conjunto de reacciones que permiten las interrelaciones entre molculas

En el humano, en el metabolismo podemos distinguir dos grandes aspectos:

El intercambio de materia y energa dentro del propio organismo y con su entorno

La transmisin de informacin gentica dentro y entre las clulas; as como a su progenie

Como energa metablica se genera ATP y otras equivalentes ricas energticamente

Ejemplificar vias anablicas y catablicas, y anfiblicas

METABOLISMO

Alimentos

Metabolismo y Bioenergtica

REACCIONES CATABLICAS REACCIONES ANABLICAS

Respiracin

Glucosa CO2 + H2O Sntesis

Monmeros Macromolculas

ENTALPA ENTALPA

ENTROPA ENTROPA

Exergnica Endergnica

Exotrmica Endotrmica G

G

ATP

ADP

Acoplamiento de reaccion exergonica-endergonica

EN

ER

GIA

LIB

RE

D

A

B C

Calor

Energa

qumica

A + C B + D + Calor

- Generalmente no usa glucosa

como combustible

- Usa preferentemente cidos

grasos y cetocidos - No usa cuerpos cetnicos

- Principal lugar de sntesis de

AG y TAG

HIGADO

CARACTERISTICAS METABOLICAS DE ALGUNOS TEJIDOS Y/U RGANOS

- Usa G, AG, en menor

proporcin cuerpos

etnicos

- Degradacin de protenas y

aminocidos ramificados

(Ciclo de Cahill)

MUSCULO ESQUELETICO

CARACTERISTICAS METABOLICAS DE ALGUNOS TEJIDOS Y/U RGANOS

TEJIDO ADIPOSO - Usa AG como combustible

- Requiere algo de glucosa para

sntesis de Glicerol, 3P TAG - Recibe AG sintetizado en el

hgado para sntesis de TAG

CEREBRO

- Utiliza preferentemente G

- En ausencia de G, puede

usar cuerpos cetnicos

- No utiliza AG (por BHE)

CARACTERISTICAS METABOLICAS DE ALGUNOS TEJIDOS

ERITROCITOS

- Solamente

usan G

(Ciclo de

Cori)

RION

INTESTIINO

- Usa G, AG, cuerpos

cetnicos

- Participa en proceso

de gluconeognesis

en casos de ayuno

- El intestino delgado, usa

preferentemente glutamina

- Colonocitos usan AG de cadena corta

producido por la flora bacteriana

Mitocondria

Obtencin de energa y alimentos

ALIMENTO

Lpidos

TAG

Carbohidratos

Polisacridos

Protenas

Acidos Grasos,

glicerol

Monosacridos

G. F, Gal

Aminocidos

Dig

esti

n

y

ab

so

rci

n

Acetil CoA Ciclo de

Krebs CR 2H

O2

H2O

H+

H+

ADP ATP

Mitocondria

GLUCOSA

gluclisis

LACTATO

ETANOL

VIA ANAEROBICA

ACETALDEHIDO

VIA AEROBICA

PIRUVATO Acetil CoA

Ciclo de

Krebs

3 NADH + H

1 FADH2

2 CO2 1 ATP

CR

FOx ATP

GENERALIDADES

Acetil CoA

Citrato

Isocitrato

Ketoglutarato

Succinil CoA Succinato

Fumarato

NAD+

NADH+ + H+

NAD+

NADH+ + H+

CO2

CO2

CO2

ADP Pi ATP

CICLO DE

KREBS

Citrato

sintasa

PDH

Isocitrato

DHG

Ketoglutarato DHG

Succinato tiocinasa

Succinato DHG

Fumarasa

Malato DHG

H2O

Piruvato

carboxilasa Enzima

mlica

Piruvato

Oxalacetato

Malato

VIAS ANAPLEROTICAS

Enzimas reguladoras del Ciclo de Krebs

ENZIMA MODULADORES

(+)

MODULADORES

(-)

Complejo Piruvato

deshidrogenasa

Citrato sintasa

Isocitrato

deshidrogenasa

Complejo

cetoglutarato DHG

AMP, NAD+, CoA

ADP

ADP

---

ATP, Acetil CoA,

NADH

GTP (Feed back)

ATP, Succinil CoA,

citrato, NADH

ATP

Succinil CoA, NADH

Funciones del CK

Produce coenzimas reducidas que alimentan la cadena respiratoria para la produccin de ATP en la fosforilacin oxidativa

Produce casi todo el CO2 metablico.

Dirige el exceso de energa y muchos intermediarios hacia la sntesis de cidos grasos (AG).

Proporciona precursores para la sntesis de protenas y cidos nucleicos.

Sus componentes regulan de forma directa (producto-precursor) o indirecta (Alostrica) a otros sistemas enzimticos.

Es la va comn para la degradacin metablica de Carbohidratos, Lpidos y Protenas.

Es nexo de vas metablicas en la que los Carbohidratos, salen para formar lpidos y los aminocidos para formar Carbohidratos (Gluconeognesis).

Componentes de la Cadena Respiratoria

Complejo Nombre N de

protenas

Grupo prosttico

Complejo I NADH Deshidrogenasa 46 FMN, 9 centros Fe-S

Complejo II Succinato-CoQ

Reductasa

5 FAD, cyt b560, 3 centros Fe-S

Complejo III CoQ-cyt c Reductasa 11 cyt bH, cyt bL, cyt c1, Fe-SRieske

Complejo IV Citocromo Oxidasa 13 cyt aa3, CuA, CuB

Teora Quimiosmtica de Mitchel

MME

MMI

Espacio intermembranoso

fumarato succinato

Potencial qumico

pH (Alcalina

en matriz)

Sntesis de ATP

debido a Fuerza

protomotriz

Potencial elctrico

(Matriz

Negativo)

Ejemplos de Inhibidores en los Complejos Respiratorios

Complejo I : Rotenona

Complejo III: Antimicina A

Complejo IV: Monoxido de Carbono, cianuro

Complex V (ATP sintasa): Oligomicina

ATP: ADP Translocasa (Antiporter): Atractilosido

DESACOPLAMIENTO

Las protenas desacopladoras (UCP) alteran la

permeabilidad de membrana mitocondrial interna,

permitiendo que los protones reingresen a la matriz

mitocondrial sin produccin de ATP, pero SI CALOR

Ejemplo:

TERMOGENINA, presente en mitocondrias de Tejido

adiposo marrn (Grasa parda)

MME

MMI

ENFERMEDADES RELACIONADOS CON DEFECTOS EN LOS PROCESOS DE RESPIRACION CELULAR

Son muy raros

Generan acidosis lctica y patologias musculares y nerviosas.

Ejemplos la neuropatia optica

hereditaria de Leber

sindrome de Leigh

encefalomiopatias mitocondriales

Manifestaciones Multisistmicas Sntomas generales

Retraso en el desarrollo (peso, talla), fatiga, disnea.

Sntomas derivados de compromiso de Sistema

Nervioso Central (SNC) y Perifrico

Sntomas derivados de compromiso sensorial Retinopata, hipoacusia.

Sntomas derivados de compromiso renal Glomerulopata.

Sntomas digestivos: vmitos o diarreas episdicas, reflujo gastroesofgico, gastroparesia, pseudobstruccin intestinal, megacolon, retardo en el vaciamiento gstrico

Sntomas cardacos: relacionados a arritmias, miocardiopata, sncope.

Manifestaciones Multisistmicas

Sntomas endocrinolgicos: diferentes endocrinopatas, diabetes mellitus, hipoparatiroidismo, dficit de la hormona de crecimiento.

Sntomas hematolgicos: anemia sideroblstica, pancitopenia, vacuolizacin de clulas hematopoyticas y deficiencia pancretica exocrina

Ocurrencia en una familia de: muertes inexplicadas, hipoacusia, cardiomiopata, siguiendo habitualmente un patrn de herencia materna.

Ocurrencia en una misma familia de individuos con distintas enfermedades derivados de compromiso de sistemas no embriolgicamente relacionados

Manifestaciones Neurolgicas

Trastornos paroxsticos (migraa, epilepsia, sincope, vmitos)

Trastornos del movimiento (parkinson).

Dficit neurolgicos focales (que siguen un perfil vascular).

Episodios semejantes a infartos especialmente en < de 40 aos.

Encefalopatas recurrentes.

Demencia.

Oftalmoplejia (ptosis).

Sntomas derivados de compromiso de sistema nervioso perifrico (miopata o neuropata): Intolerancia al ejercicio, debilidad muscular (puede ser intermitente), dolor neuroptico, arreflexia, trastornos de la sudoracin con alteracin en la regula lo de la temperatura, etc.