E.B.C.V. Bioquímica T9-15 Enfermería 2020/2021 PDF

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Apuntes de Bioquímica de primero de Enfermería curso 2020/2021. Temas del 1 al 8. Están los powers tal cual copiados y con anotaciones de las clases....

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TEMA 9: IINT NT NTROD ROD RODU UCCIÓ CCIÓN NA ALL ME META TA TABOLI BOLI BOLISMO SMO Car Caraa cter cterístic ístic ísticas as El metabolismo es un sistema celular altamente coordinado en el que participan mecanismos multi-enzimáticos para: 1. Obtener energía del sol o mediante la degradación de nutrientes. 2. Transformar nutrientes en otras moléculas necesarias para la célula, incluyendo precursores de macromoléculas. 3. polimerizado macromoléculas a partir de precursores monoméricos. 4. Sintetizar y degradar biomoléculas para funciones celulares especializadas tales como lípidos de membrana, mensajeros intracelulares o pigmentos. El metabolismo es la suma de todas las transformaciones químicas que se producen dentro de una célula u organismo.

Se llevan a cabo de forma simultánea para adaptarlas según las necesidades. No ocurren de forma aleatoria. Si hacemos catabolismo, inhibimos el anabolismo. No tiene sentido que estén ambas funcionando al mismo tiempo. Anab Anabolismo: olismo: Regulación de las vías metabólicas para evitar malgastar energía: cuando se activa una secuencia anabólica, se inhibe la secuencia catabólica, y viceversa. Utiliza ATP que se ha generado en el catabolismo y

también el producto reductor, permite que moléculas más simples puedan organizarse y formar unas más complejas. Cata Catabolis bolis bolismo: mo: Las vías anabólicas y catabólicas que presentan los mismos puntos inicial y final (por ejemplo: conversión de glucosa en piruvato, y conversión de piruvato en glucosa) generalmente están catalizadas por los mismos enzimas, pero al menos una de las reacciones presentará diferentes enzimas en las reacciones anabólicas y catabólicas. Aquel será un punto clave para la regulación. Generan subproductos como CO2, H2O, etc. En la vía metabólica de la diapositiva (glicólisis y gluconeogénesis) hay enmarcados los puntos de regulación separada. Generalmente estas reacciones se producen en diferentes compartimentos y los metabolitos intermediarios de estas reacciones tienen un papel en la regulación de las vías metabólicas en cuestión. El principal mecanismo de regulación de las vías metabólicas implica la disponibilidad de sustrato. Otro mecanismo de regulación es el alostérico. El producto final de una reacción puede ser el que se utilice como punto de partida en otra reacción química. Re Reacción acción - glucos glucosaa 6 - fosfat fosfataa sa: En este punto se necesita una enzima diferente para revertir el proceso. Esto son puntos clave de las vías metabólicas porque en función de lo que necesite la célula, se activará / inactiva una vía u otra. Son enzimas regulables. Una vez se ha generado piruvato en la glicolosis, inhibirá las enzimas que hacían este proceso porque ya hemos conseguido lo que necesitábamos.

El catabolismo suele ser convergente: partimos de diferentes moléculas / metabolitos, etc que al ser desgradados acaban siendo uno único como el Acetil - CoA. Anabolismo = divergente: al revés que el anterior. A partir del Acetil-CoA, por ejemplo, se sintetizará un rango muy variado de moléculas. Bioe Bioenergétic nergétic nergéticaa ((Las Las rea reaccion ccion cciones es del metabo metabolis lis lism m o es esttán somet sometidas idas a las ssig ig iguientes uientes leyes) Estudio cuantitativo de la transducción de energía que se produce dentro de las células vivas y la naturaleza. Estos cambios son siempre bajo las leyes de la termodinámica: 1. En cualquier transformación física y química, la energía del universo se mantiene siempre constante. Sólo cambia de estado o de espacio, no puede ser creada ni destruida. 2. En todos los procesos naturales, la energía entrópica universal aumenta. Energía libre de Gibbs (G) Expresa la cantidad de energía disponible para llevar a cabo una reacción + Endergónica / - Exergónica Entalpia (H) Ver si se pierde o se gana energía (ENDO / EXO térmica) Contenido calórico de una reacción en un sistema + Endotérmica / - Exotérmica Entropía (S) Expresión cuantitativa de la arbitrariedad o el desorden de un sistema

REA REACCI CCI CCIONES ONES BI BIOQUÍMI OQUÍMI OQUÍMICAS CAS COMU COMUNES NES La mayoría de las reacciones celulares se pueden clasificar en 5 grupos: 1. Formación o rotura de enlaces C-C. 2. Reorganización interna, isomerización y eliminaciones. Distribución de las moléculas pero no varia la formula química = reacciones de isomerización. 3. Reacciones con radicales libres. Moléculas que presentan electrones desapareados que reaccionan con todo y las sustancias antioxidantes neutralizan estas sustancias. 4. Transferencia de grupos funcionales. 5. Reacciones de reducción-oxidación (Redox). Transferencia de electrones reduciendo un sustrato u oxidándolo.

Aden Adenosina osina tr trifosfato ifosfato (ATP (ATP)) • Cofactor enzimático - fuente de energía para la mayoría de reaccionescelulares.

• •

Las reservas de ATP en una célula sólo duran unos pocos segundos. las células requieren de la producción continúa de ATP para sobrevivir. Sustancias como los herbicidas o algunas terapias de nuevo desarrollo tienen como diana los mecanismos de producción de ATP.

Estamos de forma constante sintetizando y degradando ATP. No se genera un reserva estable de ATP como sí lo hacen los glúcidos. Nicoti Nicotinami nami namida da ad adenin enin eninaa dinuc dinucleótido leótido (NAD (NADH H : Nucl Nucleoti eoti eotidos dos x2 unidos por un enlaces fosf fosfodiest odiest odiester); er); fos fosfato fato ((NADP NADP NADPH) H) • Cofactor enzimático estructurado por dos nucleótidos unidos por un enlace fosfodiéster. • Se comportan como transportadores de electrones en reacciones Redox del metabolismo celular. • Participará más en reacciones de catabolismo el NADH.

NAD+: Coenzima que se encarga de la transferencia de electrones y protones y dan poder reductor. Participan en la degradación de sustancias. Se reducen para transferir electrones a otros lugares. Flavi Flavina na adenin adeninaa dinuc dinucleótid leótid leótido o (FADH (FADH2) 2) • Cofactor redox (grupo prostético; transportador de electrones) involucrado en diferentes reacciones enzimáticas del metabolismo. • Construido a partir de una riboflavina enlazada a un grupo pirofosfato (PPi), una ribosa y una adenina. • Participa en reacciones de catabolismo y actúa obteniendo poder reductor que se acumulará en el y así puede participar en otras reacciones favoreciendo la reducción de otras sustancias.

TE TEMA MA 10: META METABOLISM BOLISM BOLISMO O DE LOS G GLÚCIDO LÚCIDO LÚCIDOSS Glucos Glucosaa

• Carbohidrato D-aldohexosa con una posición central en el metabolismo de la mayoría de los organismos • •

vivos. Cuando ingerimos comidas, se digiere y se transforma en diferentes componentes. Su oxidación completa en agua y dióxido de carbono lleva a una liberación de energía libre de -2840 kJ / mol. Se puede degradar tanto por vías aeróbicas como anaeróbicas.

Ingesti Ingestión ón y absorc absorción ión de carb carbohidr ohidr ohidratos atos

Glicólis Glicólisis is is:: degradación de glucosa en el citoplasma, más concreto en el citosol. • Para cada ciclo de la glicólisis, se degrada una molécula de glucosa a través de reacciones seriadas catalizadas por enzima. • Es una vía catabólica central, expresada de manera prácticamente universal en los organismos vivos, y con el mayor índice de consumo de moléculas de carbono de todos los procesos bioquímicos de la célula (se produce en el citosol).

Saber sustratos y enzimas que participan en este proceso de 10 reacciones. 1 Glucosa = 2 Piruvato.  Fase preparatoria: 1º 1º.Se prepara la glucosa para degradarla a las 2 piruvatos. La fosforilamos en el C6, por eso se llama glucosa 6 - fosfato. Le añadimos un grupo fosfato. 2º 2º. Se le cambia la conformación a las G6-Ph a F6-Ph. Se redistribuyen los átomos. Pasamos de una piranosa a una fructosa que es una hexosa pero con forma de pentágono (furanosa). 3º 3º. F6-Ph la enzima la fosforila de nuevo. Se le añade otro grupo fosfato en el C1 y ahora tenemos F1,6-BiPh. 4º 4º. Coge la F1,6-BiPh y la convierte en dos moléculas diferentes. Dos moléculas de carbono con un grupo fosfato cada una. 5º 5º. Nos interesa tener las dos moléculas como Gly3-Ph. Una ya está en esa confomación así que la siguiente enzima (otra isomerasa) pasará la Dihydroxyacetone phosphate a Gly3-Ph. Ahora tenemos dos moléculas Gly3-Ph. Hemos consumido DOS moléculas de ATP (que ha pasado a ADP).

Glicólis Glicólisis is - ffase ase pr pre e par paratoria atoria  Paso 1: Fosforilación de la glucosa en glucosa-6-fosfato

Irreversible en condiciones celulares 

Paso 2: Isomerización de la glucosa-6-fosfato en fructosa 6-fosfato



Paso 3: Fosforilación de la fructosa 6-fosfato en fructosa 1,6-bifosfato



Paso 4 y 5: Rotura de la fructosa 1,6-bisfosfato en dos de gliceraldehído 3-fosfato

 Fase compensatoria: 6º 6º. Hacemos por duplicado la degradación del Gly3-Ph (esto provocará que se generen 2 ATP de nuevo). En este paso se degradará (oxidandolo) dando lugar a 2 moléculas 1,3Bisphosphoglycerate. 7º 7º. 1,3Bisphosphoglycerate pasará, gracias a la enzima, a 3-Phosphoglycerate. Aquí ya compensamos las dos moléculas de ATP que se habían consumido. 8º 8º. Se genera otra redistribución de la molécula anterior, se obtendrán 2-Phosphoglycerate. 9º 9º. Otra deshidratación. La enzima hará que pase a Phosphoenolpyruvate generando 2H2O. 10º 10º. Participa la piruvato quinasa y reduce 2ADP generando 2 ATP y 2 moléculas de piruvato.

Glicólis Glicólisis is - reg regulació ulació ulación n • La regulación de la glicólisis viene principalmente dada por la disponibilidad de ATP (los niveles deben ser constantes). • A nivel enzimático son claves los puntos donde actúan la hexoquinasa, la fosfofructoquinasa-1 y la piruvato quinasa, los cuales son modul·lats a nivel alostérico. • También viene influida por la acción de hormonas: insulina, glucagón, adrenalina, etc. Gluco Gluconeog neog neogé é nesis Hay enzimas que pueden revertir el proceso y volver a transformar la molécula en lo que era antes. Reacciones reversibles por la misma enzima. Hay muchas reacciones que pueden hacerlo en estos procesos. Pasos encuadrados = pasos que NO SON REVERSIBLES POR LA MISMA ENZIMA. Son enzimas diferentes porque son puntos claves de regulación que son esenciales para por ejemplo cuando ingerimos comida, obtenemos glucosa y se genera insulina y ella activa enzimas para generar glucógeno que servirá para guardar la energía que no necesitamos ahora que proviene de la glucosa. Las enzimas esta ubicadas en lugares diferentes de la célula. Si el punto de regulación estuviese en medio, pararíamos la reacción y tendríamos que volvera iniciarla = consumimos ATP inútilmente. Por eso los puntos de regulación están en el principio o en el final para frenar la reacción. Sustr Sustratos atos p para ara la gglicolisis licolisis Para degradar glucosa la podemos obtener por diferentes sustratos (lactosa, fructosa, etc.) Intol Intolerancia erancia a la llaa ct ctosa osa • La intolerancia a la lactosa se produce en todas las razas de la especie humana, especialmente en Sudamérica, Europa, Centro y Sudáfrica y Sudeste Asia. • Es la consecuencia de la desaparición de la enzima lactasa en las células intestinales después de la infancia.

Prep Prepaa rac ración ión p para ara el cic ciclo lo d de e l ácido ccítrico ítrico • Antes de formar parte del ciclo del ácido cítrico, las moléculas de carbohidratos deben ser transformadas en acetil-CoA (2C). • Esta transformación es una carboxilación oxidativa irreversible.

•

Piruvato: si NO hay O2 se lleva a cabo la fermentación alcohólica o la láctica (en humanos principalmente cuando hacemos ejercicio).

Ferm Fermentació entació entación n = con condicion dicion diciones es an anaeróbic aeróbic aeróbicas as • Término general para indicar la degradación anaeróbica de la glucosa u otro nutriente orgánico para obtener energía en forma de ATP.

• En condiciones de hipoxia, la falta de oxígeno no permite la reoxidación de NADH para su utilización en ciclos glicolíticos. Por tanto, las células desvían su degradación de glucosa por vías alternativas para mantenerse a nivel de los requerimientos energéticos.

Ferm Fermentació entació entación n láctic lácticaa • Las fermentaciones lácticas se producen cuando los tejidos animales no reciben suficiente oxígeno para continuar con la oxidación aeróbica del piruvato y NADH.

• Los eritrocitos dependen completamente en este mecanismo ya que no contienen mitocondrias para llevar a cabo oxidaciones aeróbicas.

• La producción de grandes cantidades de ácido láctico provoca la acidificación de los tejidos. Su acumulación induce la precipitación de cristales y la aparición de fisuras.

• El lactato se puede retransformar en glucosa en el hígado a través del ciclo de Cori. • En condiciones aeróbicas, el último aceptor de electrones es el O2. Se genera un poder oxidativo y, en este caso, no tenemos O2, se generan dos moléculas de NADH y en este fermentación, el NADH usaremos al piruvato como aceptor de electrones que tiene el NADH y éste lo reducirá a lactato. Ferm Fermentació entació entación n alco alcohólica hólica (l (levadur evadur evaduras) as) Las levaduras y otros microorganismos transforman la glucosa en etanol.

Glicólis Glicólisis is y ccáncer áncer • Los tumores se caracterizan por tener un índice glicolítico elevado (x10 célula sana). • Además, en los estadios iniciales del crecimiento tumoral el ambiente es hipóxico por la falta de vascularización. Esta situación provoca la sobreexpresión de enzimas glucolíticas. • Índice glicolítico elevado = se hace la glicólisis de forma masiva ya que los tumores NO están vascularizados y como no tienen flujo de sangre, el ambiente es de hipoxia (ausencia de O2), para que las células tumorales tengan ese oxígeno, necesitan realizar mucha glicólisis para obtenerlo.

Gluco Gluconeog neog neogé é nesis

Vía anabólica responsable por la síntesis de monómeros de glucosa a partir de piruvato u otros intermediarios y precursores (3C-4C). El lactato, piruvato y glicerol son las fuentes principales de carbono para la producción de glucosa. La gluconeogénesis se produce principalmente en el hígado, la corteza renal y el epitelio del intestino delgado. Estos tejidos transfieren la glucosa en el torrente sanguíneo para proveer a los otros tejidos. Si hay más sustrato, la reacción irá hacia abajo (para equilibrar y generar más producto) y si hay más producto, irá hacia arriba. Así que se producirá una reacción u otra. Caso 11:: Una reacción en dos pasos con 2 enzimas Paso 1: consumimos ATP El paso de piruvato a oxalacetato se produce cuando ya no tenemos necesidad de producir energía. Caso 2: Segunda reacción diferencial respecto a la glucólisis. Actúan enzimas diferentes aunque el sustrato y el producto sean el mismo.

3. Des Desfosfor fosfor fosforilación ilación d de e la gl glucosa-6ucosa-6ucosa-6-fos fos fosfato fato en glu glucos cos cosaa Este paso no sintetiza ATP por culpa del balance energético negativo de la reacción. Es una hidrólisis simple de un enlace ester. 1. En el primer paso, el piruvato se transporta a la mitocondria o se crea allí para procesos de transaminación de la alanina. En la mitocondria el piruvato se transforma en oxalacetato por acción de la piruvato carboxilasa. Como la doble membrana de la mitocondria no contiene transportadores de oxalacetato, éste se transformó en malato y, cuando llega al citosol, se retransformar en oxalacetato. Se lleva a cabo en la mitocondria este paso. Necesitamos poder redcutor porque más adelnate lo usaremos. Si tenemos piruvato o lactato haremos una cosa u otra. Si partimos de piruvato, hay que pasarlo a oxalacetato y para ello tiene que entrar en la mitocondria porque la enzima está ahí. Después tiene que pasar a malato para poder salir de la mitocondria. Entonces el NADH que tenemos dentro de la mitocondria, se oxida. El malato se vuelve a generar a oxalacetato porque es lo que nos interesa por lo que se volverá a generar NADH (que es el poder reductor). Perdemos poder reductor en la mitocondria y lo ganamos en el citosol.

2. Cuando el lactato es la fuente de formación de glucosa, ambas transformaciones se producen en la mitocondria. ¿Por qué? En la vía 1, la transformación es necesaria para generar NADH pero, en la vía 2 ya se ha generado con la deshidrogenització del lactato. Generamos poder reductor fuera de la mitocondria. Lo conseguimos en el primer paso y en el otro se produce en el tercer paso. Ambos se convertirán en PEP (fosfoenolpiruvato) a partir del cual se sigue con el proceso.

Vía d de e las p pentos entos entosaa s fos fosfato fato Es una vía que puede partir de la glicólisis. No siempre es necesaria usarla para obtener energía. La glucosa-6-fosfato, la primera molécula que se genera en la vía de la glicólisis, también se puede oxidar para obtener monómeros para la síntesis de ARN y ADN y, coenzimas como ATP, NADH, FADH2 y CoA. En aquellos tejidos que requieren NADPH, las moléculas de ribulosa 5-fosfato que se generan en esta vía, se pueden retransformar a glucosa-6- fosfato para transformarse de nuevo, en un ciclo para la reoxidació continúa de NADPH. Recu Recuadro adro verde verde: Durante este proceso genera poder reductor. El NADPH participa en cadenas de síntesis de compuestos, por eso nos interesa tenerlo. A partir de la ribulosa 5 fosfato a ribosa5fosfato para sintetizar lo que necesitamos o con la transaldalasa podemos volver a generar glucosa 6 fosfato. Este último podremos ir generando poder reductor por si en algún momento estamos haciendo biosíntesis y hay una alta demanda de él. Princi Principios pios de llaa reg regulació ulació ulación n meta metabólic bólic bólicaa Aunque es conveniente separar los procesos metabólicos en diferentes vías, dentro de la célula no hay tal diferenciación. Prácticamente todos los mecanismos metabólicos asociados a sistemas específicos de regulación que definen el estado general de la célula, tejido u organismo.

Met Metabolism abolism abolismo o del gl glucóge ucóge ucógeno no El glucógeno se encuentra principalmente en el hígado (10%) y el músculo esquelético (1-2%). Glucogenólisis: reacción catalizada por tres enzimas. Actúa la glucógeno fosforilasa en los extremos no reductores. En las ramificaciones actúan dos enzimas para desramificante el glucógeno y generar una cadena única (enmarcados en rojo)

Recu Recuadro adro rojo rojo: Se genera un grupo fosfato. Actúan 2 enzimas. La transferasa, transfiere las 3 glucosas (amarillas) a una misma cadena para que no estén separadas. La glucosidasa, separa la glucosa ramificada y eliminar el enlace 1-6.

Regul Regulación ación del m metabolis etabolis etabolismo mo de dell glucóg glucógeno eno - gl glucógen ucógen ucógeno o fosforil fosforilasa asa La señalización de diferentes hormonas como el glucagón y la epinefrina (adrenalina) favorece la activación de cascadas de señalización, provocando cambios alostéricos de la actividad de las enzimas.

La forma activa: Nos interesará que esté activa cuando el cuerpo necesite energía (generar glucosa). El glucagon estimula la activación de fosforilasa. Estimula la enzima "a" generar energía la adrenalina. La insulina favorece la inactivación de la enzima "b". Porque con la insulina no nos interesa degradar glucógeno sino generarlo. Met Metabolism abolism abolismo o del gl glucóge ucóge ucógeno no Glucog Glucogenog enog enogénesis: énesis: Para la síntesis de glucógeno, los monómeros de glucosa deben ser previamente activados uniéndose a un nucleótido UDP por acción de la enzima UDP- fosforilasa. Posteriormente la glucógeno sintasa añade UDP-glucosa en la cadena del glucógeno.

• PASO PASOSS GLIC GLICOGÉNE OGÉNE OGÉNESIS SIS (2 rreaccio eaccio eacciones): nes): 1º tenemos que activar la glucosa antes de sintetizarla. Se activa generando UDP - glucosa (uracil difosfato) a ella se le une con enlace éster una glucosa. 2º Después viene la gluc...