FACULTAD DE QUÍMICADEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA

CURSO DE BIOQUÍMICA CLÍNICA(CLAVE 1807)

Licenciatura de QFB

Prof. Laura Carmona SalazarSemestre: 13-II

Este material es exclusivamente para uso educativo y no de lucro

¿QUÉ ES EL METABOLISMO?METABOLISMO?

MetabolismoMetabolismoEs la suma de todas las transformaciones químicas que se producen en una célula u organismo, a través de una serie de reacciones catalizadas enzimáticamente que constituyen lasrutas metabólicas

CADA PASO = CAMBIO QUÍMICO ESPECÍFICO

CARACTERÍSTICAS

(Eliminación, transferencia o adición de un átomo o grupo funcional)

CADA PASO = CAMBIO QUÍMICO ESPECÍFICO

PRECURSOR PRODUCTOINTERMEDIARIOS(METABOLITOS)

EL METABOLISMO CONSTA DE VÍAS METABÓLICAS INTERCONECTADAS

Glucosa Glucógeno

Glucosa 6-fosfato

Fosfoenol-piruvato

Piruvato

Hexo-cinasa

GLUCONEO-GÉNESIS

GLUCÓ-LISIS

SÍNTESISDE ÁCIDOSGRASOS

ββββ-OXIDACIÓNVÍA DELASPENTOSASFOSFATO

OxalacetatoCICLODEKREBS

FOSFORILACIÓN

OXIDATIVA

LOS AZÚCARES (SACÁRIDOS) SON COMPUESTOS QUE CONTIENEN UNGRUPO ALDEHÍDO O CETONA Y DOS O MÁS GRUPOS HIDROXILO

ALDOSAS

LOS AZÚCARES (SACÁRIDOS) SON COMPUESTOS QUE CONTIENEN UNGRUPO ALDEHÍDO O CETONA Y DOS O MÁS GRUPOS HIDROXILO

CETOSAS

LOS MONOSACÁRIDOS PUEDEN PRESENTAR UNA ESTRUCTURA CÍCLICA

EL GPO ALDEHÍDO DEL C-1 REACCIONA CON ELHIDROXILO DEL C-5HIDROXILO DEL C-5FORMANDO UN ENLACE HEMIACETAL(produce dos estereoisómeros,

los anómeros αααα y β β β β )

ββββ

αααα

Se puede oxidar fácilmente(reductor)

UN GRUPO HIDROXILO DE UN MONOSACÁRIDO PUEDE ADICIONARSEA UN CARBONO ANOMÉRICO DE UN SEGUNDO MONOSACÁRIDO

FORMANDO UN ENLACE CETAL (ENLACE GLUCOSÍDICO)

NO-REDUCTOR

EXTREMOREDUCTOR

LOS POLISACÁRIDOS ESTÁN CONSTITUIDOS POR VARIOS MONOSACÁRIDOS CUYA DIVERSIDAD ESTÁ DETERMINADA POR LA NATURALEZA

DE SUS UNIDADES MONOMÉRICAS

EL TIPO DE ENLACE QUE SE FORMA ENTRE LAS UNIDADES

LA LONGITUD DE SUS CADENAS

ÚNICO TIPO O CONTIENEN DOS O MÁS TIPOS DIFERENTES

Y EL GRADO DE RAMIFICACIÓN

EN EL EXTREMO DE LA CADENA, HAY UN CARBONO ANOMÉRICOLIBRE QUE NO FORMA UN ENLACE GLUCOSÍDICO Y SE LEDENOMINA EXTREMO REDUCTOR

PROCESO DE DIGESTIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS

PARA PODER SER METABOLIZADOS SE REQUIERE SE ENCUENTREN EN FORMA DE MONOSÁCARIDOS

1) DIGESTIÓN: Se requiere de enzimas específicas:SALIVA: AMILASA que hidroliza al almidón para

liberar maltosa

2) ABSORCIÓN: Se realiza en el intestino delgado

LIBERACIÓN A TORRENTE SANGUÍNEO

EL TRANSPORTE DE LOS CARBOHIDRATOS

EL TRANSPORTE DE GLUCOSA PUEDE SER DEPENDIENTE DE HORMONA

EL TRANSPORTE DE GLUCOSA EN HÍGADO Y CEREBRO ES INDEPENDIENTE DE INSULINA

EVENTOS ASOCIADOS A LA GLUCEMIA

1) Liberación de INSULINA de las células beta pancreáticas

TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES

RESPUESTAS:

MODIFICA EL TRANSPORTE DE GLUCOSA Y EL METABOLISMO

HORMONA ORIGEN EFECTO EN [GLUCOSA]

ACCIÓN HORMONAL

INSULINA Células β del páncreas

Transporte, glucogénesis, gluconeogénesis

GLUCAGON Células α del páncreas

Glucogenólisis, gluconeogénesis

ADRENALINA Médula suprarrenal

Glucogenólisis

TIROXINA Glándula tiroides Insignificante Glucogenólisis

HORMONA DEL CRECIMIENTO

Pituitaria anterior Antagonista de la insulina

HORMONA ADRENO-CORTICOTRÓPICA(ACTH)

Pituitaria anterior Antagonista de la insulina

CORTISOL Corteza suprarrenal

Antagonista de la insulina, gluconeogénesis

SOMATOSTATINA Células δ del páncreas

Leve Inhibe la liberación de insulina y glucagón

PRINCIPALES DESTINOS METABÓLICOS DE LA GLUCOSA

GLUCOSA

SÍNTESIS DE GLUCÓGENO,ALMIDÓN, SACAROSA

Reserva

PIRUVATORIBOSA-5-FOSFATO

Oxidación víaglucólisis

Oxidación víaPentosas fosfato

GLUCOSA GLUCOSA 6-FOSFATO

FRUCTOSA 6-FOSFATO

FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATO

Fosforilación

Hexocinasa

Isomerización

Fosfohexosaisomerasa

Fosforilación

PFK-1

FRUCTOSA 1,6-BIFOSFATOFRUCTOSA 1,6-BIFOSFATO

GLICERALDEHÍDO 3-FOSFATO

DIHIDROXIACETONA FOSFATO 1,3-BIFOSFOGLICERATO

3-FOSFOGLICERATO

FOSFOENOLPIRUVATOPIRUVATO 2-FOSFOGLICERATO

Rotura Aldolasa

Oxidación y Fosforilación

G 3-PDeshidrogenasa

Fosforilación a nivelde sustrato

Fosfogliceratocinasa

Isomerización

Mutasa

Fosforilación a nivelde sustrato

Piruvato cinasaEnolasa

DESTINOS DEL PIRUVATO

CondicionesAeróbicas

Piruvato

Acetil-CoA

CO2

Ciclo deKrebs

CondicionesAnaeróbicas

PiruvatoNADH

NAD+

Lactato

CondicionesAnaeróbicas(Levadura)

Piruvato

Etanol + CO2

Fermentación del Fermentación CO2

Fosforilación Oxidativa

e-

Fermentación delácido láctico

Fermentación alcohólica

Destino anabólico: Precursor de la síntesis de alanina

CICLO DEL ÁCIDOCÍTRICO FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

DESTINO DEL PIRUVATO EN CONDICIONES AERÓBICAS:

RESPIRACIÓN AERÓBICA: INCLUYE GLUCÓLISIS, CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

Glucosa Glucógeno

Glucosa 6-fosfato

Fosfoenol-piruvato

Piruvato

Hexo-cinasa

GLUCONEO-GÉNESIS

GLUCÓ-LISIS

SÍNTESISDE ÁCIDOSGRASOS

ββββ-OXIDACIÓNVÍA DELASPENTOSASFOSFATO

OxalacetatoCICLODEKREBS

FOSFORILACIÓN

OXIDATIVA

FUNCIONES DE LOS LÍPIDOS

RESERVA

ESTRUCTURAL COFACTORES

PIGMENTOS

ESTRUCTURAL

SEÑALADORES

COFACTORES

LÍPIDO.- Es un grupo químicamente diverso cuya característica común es suinsolubilidad en agua.Ácidos grasos.- Son derivados hidrocarbonados con un nivel de oxidación muy bajo

donde sus cadenas pueden variar entre 4 a 36 átomos de carbono

FUENTES DE ÁCIDOS GRASOS

DIETA

Tejido adiposo

DEL ALMACEN

SÍNTESIS

PROCESAMIENTO DE LOS LÍPIDOS OBTENIDOS DE LA DIETA

2) INTESTINO:

Emulsificación de las grasaspor acción de las sales biliares

Degradación de los triglicéridos por acción de lipasas

1) CONSUMO DE LÍPIDOS

3) ABSORCIÓNpor la mucosa intestinal por acción de lipasasintestinal

4) EMPAQUETAMIENTO de los lípidos

5) DESTINO FINALENTREGA A ADIPOCITOS O MIOCITOS

LOS LÍPIDOS INGRESAN AL ORGANISMO COMO LÍPIDOS QUE TIENEN QUE SER PRIMERO “DESDOBLADOS” A LÍPIDOS MÁS SIMPLES QUE ENTONCES PUEDEN SER OXIDADOS

FOSFOLÍPIDOS

TRIACILGLICÉRIDOS (TAG):

90% lípidos de la dieta

lisofosfolípidos

PLA2: (FOSFOLIPASA A2)LIPASA

1,2 y 2-acilgliceroles

oxidación: energía

EMPAQUETAMIENTO DE LOS LÍPIDOS PARA SU LIBERACIÓN A MÚSCULO Y TEJIDO ADIPOSO

Estructura molecularde unde unQuilomicrón

Movilización de ÁCIDOS GRASOS almacenados en tejido adiposo: señal de “hambre”

TAG

Lipasa de triacilgliceroles dependiente de Hormona (AMPc)

Glicerol + ac. grasosGlicerol + ac. grasosTS (unidos a albúmina)

Activación degradación AC GRASOSEn otros tejidosHígado y músculo

MOVILIZACIÓN DE TRIACILGLICEROLES ALMACENADOS EN EL TEJIDO ADIPOSO

[GLUCOSA] BAJAAYUNO

SEÑAL: GLUCAGÓN

TRANSDUCCIÓN DE LA SEÑAL

RESPUESTAS:ACTIVIDAD DE LIPASA

HIDRÓLISIS DE TG

LIBERACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS AL TORRENTE SANGUÍNEO

Glicerol (hígado)

Glicerol cinasa

Glicerol-3P

Glicerol-3P DH

ATP

ADP

NAD+

Glicerol (adiposo)Glicerol

Glicerol-3P DH

DihidroxiacetonaP

TPi

Gliceraldehído-3P

NADH

“HAMBRE”GLUCÓLISIS

LA BETA OXIDACIÓN (ββββ-OXIDACIÓN) ES EL PRINCIPAL

PROCESO MEDIANTE EL CUAL LOS ÁCIDOS GRASOS,

EN LA FORMA DE MOLÉCULAS ACIL-COA,

SON OXIDADOS EN LA MITOCONDRIA

PARA GENERAR ENERGÍA (ATP)

Metabolismo completo de los ácidos grasos

Son tres fases oxidativas:

Fase I. En la ββββ-oxidación, se oxidan a acetil CoA

Fase II. La acetil CoA que se produjo, entra al Ciclo de Krebs, en Ciclo de Krebs, en donde se oxida y en donde se forman las coenzimas reducidas

Fase III. Las coenzimas reducidas NADH y FADH2 se van a cadena respiratoria en donde se oxidan.

FIN: CO2, H2O y ATP

COLESTEROL

Niveles elevados deCOLESTEROL

Enfermedadcardiovascular

PRECURSOR DE HORMONAS ESTEROIDEAS

Y SALES BILIARES

ESTRUCTURAL ENLAS MEMBRANAS

PUEDE MODULAR LA FLUIDEZ

COLESTEROL

Estructuralmente es un núcleo derivado del ciclopentanoperhidrofenantreno.

Está totalmente hidrogenado, sin dobles enlaces (se llama perhidro).

Su numeración es muy importante. De las diferentes posiciones de la estructura del colesterol, las más importantes son:

- Posición 3 -> Grupo OH.- Posición 3 -> Grupo OH.- Entre 5 y 6 -> Doble enlace.- Posición 17 -> Sale la cadena hidrocarbonada y varía

dependiendo del grupo que consideremos.

La célula lo fabrica a partir de acetil Co-A (2 C).

El colesterol es un esteroide principalmente animal, las plantas tienen otros esteroles muy variados.

CONSIDERACIONES IMPORTANTES SOBRE EL COLESTEROL

Procedencia: Dieta (aunque el colesterol plasmático varía poco con la dieta)

Síntesis Endógena:Todas las células sintetizan colesterolcolesterol

Degradación: En los mamíferos, no existe maquinaria de degradación

Eliminación: En forma de Sales Biliares o Colesterol libre. Eliminado de forma fecal

EL COLESTEROL SE SINTETIZA A PARTIR DE ACETIL-CoA

EN CONDICIONES DE ABUNDANCIA:

SE SINTETIZA UNA PARTE EN CITOSOL Y OTRAEN RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

EN HÍGADO

ACETIL-CoA

CICLO DE KREBS FORMACIÓNDE CUERPOSCETÓNICOS

DESTINOS DEL ACETIL-CoA

AYUNO(Glucagón)

CETÓNICOS FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

SÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOSSÍNTESIS DE COLESTEROL

EL ACETIL-CoA ES EL ORIGEN DE LOS ÁTOMOS DE CARBONO DEL COLESTEROL

VISIÓN GENERAL DE LA BIOSÍNTESIS DE COLESTEROL

EN CUATRO ETAPAS:1. CONDENSACIÓN de tres unidades de acetato para

formar un intermediario de seis átomos de carbonoel MEVALONATO

2. CONVERSIÓN del mevalonato en unidades deisoprenos activados, la formación de ISOPENTILPIROFOSFATO (5 átomos de carbono)ISOPENTILPIROFOSFATO (5 átomos de carbono)DIMETILALILPIROFOSFATO (5 átomos de carbono)

3. CONDENSACIÓN de seis moléculas deisopentilpirofosfato para formar una estructura linealque es el ESCUALENO (30 átomos de carbono)

4. CICLACIÓN del escualeno para formarlos cuatro anillos del núcleo esteroideoformando COLESTEROL

Etapa 1. Síntesis del mevalonato a partir de ACETIL-CoA

CONDENSACIÓN de dos moléculas de Acetil-CoApara formar ACETOACETIL-CoA, que a su vez secondensa con otra molécula de Acetil CoAformando un compuesto de seis átomos de carbonoββββ-Hidroxi-ββββ-metilglutaril-CoA (HMG-CoA) através de la acción de una Tiolasa y la HMG-CoAtravés de la acción de una Tiolasa y la HMG-CoAsintasa

REDUCCIÓN del HMG-CoA para formarMEVALONATO, donde el NADPH cede loselectrones, reacción catalizada porla HMG-CoA REDUCTASA, proteínaintegral del retículo endoplasmático

Etapa 2. Síntesis de ISOPENTILPIROFOSFATO y DIMETILALILPIROFOSFATO

El mevalonato se convierte en ISOPRENOS ACTIVADOS a través de tres reacciones consecutivas que requieren ATP, con una descarboxilación al final

ISOPENTILPIROFOSFATO

DIMETILALILPIROFOSFATO

6 C 5 C

5 C

Etapa 3. Condensación de seis unidades de isopreno activadopara formar escualeno

Dimetilalilpirofosfato IsopentenilpirofosfatoCONDENSACIÓNCabeza-cola

5 C 5 C

Isopentenilpirofosfato5 C

10 C

15 C

Etapa 3. Condensación de seis unidades de isopreno activadopara formar escualeno

15 C

ESCUALENO

30 C

SU FORMACIÓN ES ELRESULTADO DE

CONDENSACIONESSUCESIVAS

DE ISOPRENOS ACTIVADOS

Etapa 4. Conversión del escualeno en el núcleo esteroideo de cuatro anillos

Etapa 4. Conversión del escualeno en el núcleo esteroideo de cuatro anillos

Etapa 4. Conversión del escualeno en el núcleo esteroideo de cuatro anillos

27 C

LA SÍNTESIS DE COLESTEROL SE REGULA A TRAVÉSDE LA HMG-CoA REDUCTASA

REGULACIÓN DE LASÍNTESIS DECOLESTEROL

EL COLESTEROL ES UN PRECURSORDE OTRAS MOLÉCULAS ESTEROIDEASIMPORTANTES:

LAS SALES BILIARES,LAS HORMONAS ESTEROIDEAS YLA VITAMINA C

SALES BILIARES.- Son los principales constituyentes de la bilis, se encargan desolubilizar los lípidos de la dieta, SON DETERGENTES

GLICOLATO TAUROCOLATO

HORMONAS ESTEROIDEAS.- El colesterol es el precursor de las CINCOclases principales de hormonas esteroideas:

PROGESTÁGENOS

GLUCOCORTICOIDES

MINERALOCORTICOIDES

COLESTEROL(C27)

Progestágenos (C21)

Glucocorticoides (C21) Mineralocorticoides

(C21)

Andrógenos(C19)

Estrógenos(C18)

ANDRÓGENOS

ESTRÓGENOS

LA SÍNTESIS DE HORMONASESTEROIDEAS REQUIEREDE LA REMOCIÓNDE ALGUNOS OTODOS LOS ÁTOMOS DE CARBONO DE LACADENA LATERAL

REMOCIÓN DE LA CADENALARGA DEL COLESTEROLPARA FORMARLA HORMONAESTEROIDEA

LA ESTERIFICACIÓN DELCOLESTEROL ESIMPORTANTEPARA SUTRANSPORTEYALMACENAJE