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2 y su ImportancIa en los procesos metablIcos de la clula2.las
bIomolculas En esta unidad el estudiante describir las biomolculas
y reconocer su importancia en los procesos metablicos de la clula,
al mismo tiempo revisar los aspectos fundamentales, energticos y de
regulacin de las enzimas en las reacciones metablicas y el papel
del ATP como molcula energtica. Tambin estudiar el metabolismo de
las protenas, comprender las diferencias entre las vas de
respiracin aerobia y anaerobia y su significado biolgico, y los
organelos celulares implicados en el proceso.
propsItos de formacInA partir del estudio de esta unidad usted
podr identificar las biomolculas y su importancia en los procesos
metablicos de la clula.
crIterIos de evaluacInPara un adecuado desempeo en esta unidad
se espera que usted: Identifique la estructura y funcin de las
biomolculas orgnicas de las clulas y suasociacin con los procesos
metablicos.
Adquiera los conocimientos acercadelmetabolismoyhomeostasis
celular comobasepara entender diversos procesos de los seres vivos
uni y pluricelulares.
contenIdos
SeSin 6. la estructura y funcIn de las bIomolculas orgnIcas de
las clulas y su asocIacIn con los procesos metablIcos
Apreciado estudiante en esta seccin se identificar la composicin
qumica de la clula, las propiedades de las molculas que la
conforman y su importancia en el metabolismo celular. De los
elementos que la conforman sobresale el agua ya que representa el
75% de la masa celular total, siendo la molcula ms abundante. Su
interaccin con los compuestos inorgnicos como el sodio (Na+),
Potasio (K+), Bicarbonato (HCO-3), entre otros, y las molculas
orgnicas estn compuestas bsicamente por cuatro elementos de la
tabla peridica (C, H, O y N), los cuales
combinadosentresdanorigenaungrannmerodecompuestoscomosonloscarbohidratos,protenas,
lpidos y cidos nucleicos.
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El agua
Algunavezsehapreguntadocuantotiempopodrasobrevivirsinagua.Larespuestaestenlaregla
del tres. Es decir tres minutos sin aire, tres das sin agua y
treinta das sin alimento. El agua es el compuesto ms abundante y ms
ampliamente distribuido en la naturaleza (grafica
13);yenelcuerpohumanoeselelementomsabundanteocupandoel75%,seguidoporlasprotenas15%,lpidos8%,carbohidratosycidosnucleicosel2%(grafica14).Susinteraccionesconelrestodecomponentescelularessondegranimportanciaenlabioqumicacelular.Lamayorparte
de las reacciones intracelulares se llevan a cabo en ambiente
acuoso y todos los organismos
hanevolucionadoalrededordelaspropiedadesdelagua,talescomosucarcterpolardadaladiferenciaelectronegatividadesentreeloxgenoehidrgeno,sucapacidadparaformarenlacesdehidrgenoysualtatensin,
Grafica 13. Estados del agua (liquido, slido y gaseoso)
TomadodelbancodeimgenesdeEspaahttp://recursostic.educacion.es/bancoimagenes/web/
Grafica14.Composicinporcentualdelcuerpohumano.
TomadodeQumicageneral,orgnicaybiolgicadeDrewHWolfe.1996.pg.411.
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Loscarbohidratos
Se dice popularmente que la dieta diaria del colombiano promedio
es el ACPM, traducido es
Arroz(grafica15),Carne,PapayMaduro,enestedichopopularencontramostresproductosricosencarbohidratos(CHO)oglcidos(elarroz,lapapayelmaduro),losCHOsoncompuestosconstituidos
por carbono, hidrgeno y oxgeno; y en algunos casos pueden tener,
adems,otros elementos qumicos como nitrgeno o azufre y hacer parte
de diferentes estructurascelulares. Su unidad fundamental es el
monosacrido y se combinan qumicamente para formar diferentes
compuestos nutritivos como los azcares, almidones y la celulosa,
qumicamente son
polihidroxialdehdosypolihidroxicetonas(grafica16),ytienenlafrmulageneral(CH2O)n.
Elgliceraldehdoyladihidroxicetonasonloscarbohidratosmssencillos.Estnconformadosportrestomosdecarbonoydosgruposhidroxilos.
Loscarbohidratosseclasificanenmonosacridos,comolaD-glucosaqueeselCHOnaturalmsimportante.TambinestnlaD-galactosaylaD-fructosaoazcardelasfrutas.Launindelosmonosacridos
forma los disacridos como maltosa, celobiosa, isomaltosa, lactosa y
sacarosa.
Grafica15.Elarrozfuentericadecarbohidratos Tomado del banco de
imgenes de Espaa
http://recursostic.educacion.es/bancoimagenes/web/
Grafica16.Estructuraqumicalinealdeunpolihidroxialdehdo(a)ydeunapolihidroxicetona(b)
Fuente: Autor del mdulo.
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LosCHOencadenaslargasgeneranlospolisacridosmsabundantesenlanaturaleza,elalmidn,elglucgeno,lacelulosaylaquitina.Lacelulosayelalmidnsonlosdemayorimportanciaenlasplantas.Elglicgenoeselpolisacridodereversaenlosanimalesquesedepositaenelhgado.Loscarbohidratoscumplendiferentesfuncionesdetipoenergtico,estructural,informticoydedesintoxicacin
en la clula.
De tipo energtico porque son los combustibles de uso inmediato,
como es el caso del glicgeno,
elcualenayunoscortosmantienenormaleslosnivelesdeglucosaenlasangre(70100mg/dl)para
que el cerebro y otros rganos importantes trabajen normalmente.
De tipo estructural, la quitina forma el exoesqueleto de los
insectos, las paredes celulares de
lasplantasyhongos.Esricaencarbohidratosquesemantienenunidosporenlacesglucsidosespeciales
que le dan rigidez caracterstica.
Losdetipo informtico en las clulas se unen a compuestos como
lpidos y protenas localizados en la superficie externa de la
membrana celular, formando glicolpidos y glicoprotenas, que
sirvencomosealesdereconocimientoparabacterias,hormonas,anticuerpos.Graciasaelloslossereshumanosseclasificanporgrupossanguneos.
Tambin participan en la desintoxicacin del organismo eliminando
compuestos que se producen
enelmetabolismocelular,comolabilirrubinayalgunashormonas;ysonclavesenelmetabolismode
algunos compuestos xenobiticos como los frmacos y aditivos
alimentarios.
Loscarbohidratossepuedencuantificarpormtodosqumicoscualitativosycuantitativos.LapruebaclsicadeFehling,queesunejemplodeestefenmeno,sebasaenelcarcterreductorde
los monosacridos. Si el glcido que se investiga es reductor, se
oxidar dando lugar a la
reduccindelsulfatodecobre(II),decolorazul,axidodecobre(I),decolorrojo-anaranjado.Actualmente
esta prueba se realiza con las pastillas de Clinitest de Bayer para
determinar azcares reductores en orina, prueba realizada a
pacientes diabticos. Recordemos que el
umbralrenaldelafiltracindeglucosaesde160-180mg/dl.Paradeterminarlosnivelesdeglucosa
en la sangre se realiza la prueba bioqumica de la glucosa oxidasa,
enzima que cataliza la
oxidacindelaglucosaauncompuestocoloreado.Laintensidaddelcoloresproporcionalalosniveles
de glucosa. Esta tcnica es la que se emplea en todos los
laboratorios clnicos en el pas.
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Lpidos
Siemprehaexistidoelmitoerrneoentreelconsumodehuevo(grafica17)yelaumentoenlosniveles
de colesterol srico, lo cual es falso, pues estudios cientficos
demuestran lo contrario,
segnseplanteaenlapginawebdelaFederacinNacionaldeAvicultoresdeColombia(Fenavi),en
el artculo
tituladoConsumodehuevoysurelacinconelcolesterolsrico,porClaudiaR.Rueda
BadilloLorealmenteciertoesqueelhuevoesunodelosalimentosquemsseconsumenenelmundoyesricoprincipalmenteenprotenas(13%),lpidos(12%)(cidosgrasossaturados,monoinsaturados,
poliinsaturados y colesterol), yminerales como calcio,magnesio,
hierro,
ysodio.Esteesunejemplodelaimportanciadeloslpidosenladietaalimentariadelhombre.Loslpidossoncompuestosbioqumicossolublesensolventesnopolares,comoelbencenoyelter.
En el cuadro 1 se observa una clasificacin general de los
lpidos.
Grafica17.Elhuevo Tomado del banco de imgenes de Espaa
http://recursostic.educacion.es/bancoimagenes/web/
Cuadro 1. Clasificacin general de los lpidos
Fuente:AdaptadodeWolfe,DrewH.Qumicageneral,orgnicaybiolgica.EditorialMcGraw-Hill.SegundaEdi-
cin.Mxico.1996.Pgina440.
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Loslpidosdesempeantresfuncionesbsicasenlasclulas.Primera:sonunaimportantefuentede
energa que se almacena como reserva en diferentes tejidos. Segunda,
son el componente
principaldelasmembranascelularesy,tercera,participanenmuchosprocesosdesealizacincelular,
ya sea en forma de hormonas esteroideas (los estrgenos y la
testosterona) o comomensajeros moleculares que trasladan seales
desde los receptores de la superficie celular al interior de la
clula y existe un grupo especial de lpidos que se clasifican como
vitaminas.
Aminocidos y Protenas
Lasprotenassonloscompuestosmsabundantesenlosseresvivos,participanyseencuentranencasi
todos los procesos biolgicos. Son las responsables del soporte
estructural y del movimiento
delcuerpohumano,haciendopartedelhueso,lapiel,lacarneohaciendopartedelcabellouotrostejidos(grafica18).Otrassonenzimasimportantesenmuchosprocesosmetablicos,entreotrasfunciones.Suunidadbsicasonlosaminocidos(grafica19).
Desde el punto de vista qumico, los aminocidos son compuestos
orgnicos que contienen grupos aminos y carboxilo, por lo tanto,
poseen propiedades cidas y bsicas. En la naturaleza
sloseencuentran20t-aminocidoscomocomponentesdemuchasprotenas.Estosignificaqueel
grupo amino est presente en el tomo de carbono alfa ().
Grafica18.Lacarnederesesricaenprotenas
TomadodelbancodeimgenesdeEspaa.http://recursostic.educacion.es/bancoimagenes/web/
Grafica19.Estructurabsicadeunaminocido. Fuente: Autor del
modulo
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Losaminocidosexistencomoionesdoblementecargados,esdecir,comozwitterionesA
su vez, la fuerte carga positiva en el grupo amino (NH3+) induce
una tendencia a que el grupo carboxilo (COOH) pierda su protn, razn
por la cual los aminocidos son cidos fuertes. Esta propiedad
permitequeseanexcelentesamortiguadores(grafica20),debidoalacapacidaddedisociacindel
grupo carboxilo (pKaC) y del grupo amino (pKaN) y de otros grupos
ionizables de sus cadenas laterales. Estos grupos afectan las
propiedades fsicas del aminocido libre en una solucin o
haciendopartedeunaprotena.Asuvez,estosgruposionizablesvanacederoaganarprotonesdependiendo
del pH del medio.
H3N C COOH
H H H
R
H3N C COO
H
R
H2N C COO
H
R
++ +
+
pKaC pKaN
De igual forma se van a comportar las protenas, pero
influenciadas por los grupos ionizables de sus cadenas laterales,
es decir, la carga total de una molcula de protena depende del pH
de la solucin y del nmero relativo de cada clase de aminocidos de
la misma.
Lasprotenas seven
influenciadasporcambiosenelpHdelmedio.AciertovalordepH, lacarga
neta de una protena es cero (las cargas positivas y las cargas
negativas se encuentran en la misma proporcin), se neutraliza y se
vuelve insoluble, precipitndose en el medio. Por otro lado, si a
esta molcula neutra le aplicramos un campo elctrico no emigrara y
el pH donde ocurre esta situacin es su
puntoisoelctrico(PIE).EnvaloresdepHalcalinoporencimadesuPIE,laprotena
estar cargada negativamente y en el caso contrario, cuando la
protena est en un pH
cido,pordebajodesuPIE,estarcargadapositivamente.Enlasdossituacionesanterioreslaprotena
se encuentra soluble en el medio.
Estructura de las
protenasLaactividadbiolgicaylaspropiedadesdeunaprotenaestndeterminadasporsuestructura,que
tiene una forma tridimensional determinada y se divide en cuatro
niveles de organizacin: primaria, secundaria, terciaria y
cuaternaria.
Laestructura primaria
hacereferenciaalasecuenciadeaminocidosdelaprotena(grafica21).Este
orden es nico para cada protena y determina sus propiedades qumicas
y fsicas. Esto se
logragraciasalenormenmerodeposibilidadesdeordenarlos20aminocidosdiferentesenlascadenas
polipeptdicas.
La estructura secundaria de las protenas es el resultado de las
interacciones de los enlaces
amdicoscercanosentresylospuentesdehidrgenoconlostomosdelacadenaproteicaque,a
su vez, generan su plegamiento. Estos enlaces dan lugar a dos
estructuras secundarias: las alfa
hlices(enrolladasenformadeespiral)y la
lminabetaplegada(seobservandoblecesdelascadenaslateralesquevanenzig-zag)(grafica21).
Grafica20.Comportamientodelosaminocidoscomoamortiguadores
Fuente: Autor del modulo
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La estructura terciaria. En este nivel de organizacin la protena
tiene una forma y tamao nicos. Esto se debe al plegamiento de la
cadena polipeptdica como resultado de las interacciones entre las
cadenaslateralesdelosaminocidosqueseencuentranhaciendopartedelaestructuraprimaria.Lainteraccionesquegeneranestosplegamientoscorrespondenalasfuerzasintramolecularesquesonfuerzasdeatraccin,comosonlasfuerzasdedispersinointeraccioneshidrofbicas,losenlacesinicos,losenlacesdehidrgenoylospuentesdisulfuro(grafica21).
Laestructura cuaternaria de las protenas se presenta cuando se
integran diferentes subunidades
queseempaquetanenunasolaprotena,comoeselcasodelahemoglobinaqueestformadapordossubunidadesocadenasbetaydossubunidadescadenasalfa(grafica21).
Clasificacin de las
protenasLasprotenassepuedenclasificarenprotenassimplesfibrosasquesoninsolublesenagua,comoel
colgeno, y las simples globulares que se dispersan en agua como las
inmunoglobulinas.
Otro grupo importante lo conforman las protenas conjugadas,
aquellas que tienen un grupo
noprotenicoogrupoprostticounidoalascadenaspolipeptdicas,comolashemoprotenas,lipoprotenas,
glicoprotenas y las nucleoprotenas.
EnzimasLas enzimas son biocatalizadores que aceleran las
reacciones qumicas en los seres vivos
yparticipandirectamenteenelmetabolismocelularenmuchasvas,yaseaenelanabolismooelcatabolismo,lascualessonreversibles.Lamayoradeestasreaccionesbioqumicasestnenequilibrio.
Laactividad enzimtica se determina cuantificando el incremento
de la velocidad de reaccin en condiciones definidas: se mide la
diferencia del recambio entre la reaccin catalizada y la reaccin no
catalizada en un tiempo determinado. Actualmente para expresar la
actividad enzimtica se emplean dos medidas, la primera es el Katal
(kat, mol-1 * s-1) y la segunda es la
UnidadInternacional(umolderecambio*min-1).
Clasificacin de las EnzimasActualmente se conocen unas 2.000
enzimas y se han clasificado teniendo encuentra
suespecificidaddeaccinporelsustrato.Lasseisprincipalesclasedeenzimasson:
Lasoxidorreductasas catalizan la transferencia de los
equivalentes reductores entre dos de oxidorreducin, por ejemplo: la
glucosa oxidasa que cataliza la oxidacin de la glucosa a cido
glucnico.
Grafica21.Estructuradelasprotenas.
Fuentemodificadade:http://my.opera.com/tutoriabiologiaUBAXXI/blog/blog-2
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Las trasferasas catalizan la transferencia de grupos de una
molcula a otra y por lo general requieren de enzimas, por ejemplo:
las transaminasas son enzimas que transfieren grupos aminos
importantesenelmetabolismoheptico.
Lashidrolasascatalizanlasreaccionesdehidrlisistransfiriendogruposdondeelaceptorsiempreesunamolculadeagua,porejemplo:laslipasasquehidrolizanlostriacilglicridosaglicerol.
Las liasas catalizan las reacciones de adicin o eliminacin de
los dobles enlaces tambin se denominan sintasas. Un ejemplo las
descarboxilasas que catalizan la adiccin y eliminacin de grupos
carboxlicos COOH.
Las isomerasas desplazan grupos dentro de una molcula sin
cambiar la frmula general de
sustrato.Elejemplomsclsicoeslaconversindelaglucosa6-fosfatoafructuosa6-fosfato,accincatalizadaporlaglucosa6-fosfatoisomerasa.
Lasligasas o sintetasas catalizan la unin de dos molculas
dependientes de la energa y por eso
siempreestnacopladasconlahidrlisisdelaadenosinatrifosfato(ATP).
Factores que influyen en la actividad enzimtica Como se expres
anteriormente, la actividad enzimtica es una medida de la velocidad
con que una enzima convierte el sustrato a productos y esta
actividad puede estar influenciada por diferentes fenmenos como
son:
1. Efectos de los cambios de concentracin de sustrato.2.
Efectosdelaconcentracindelaenzima.3. Efectos de los cambios de la
temperatura.4. EfectosdeloscambiosenelpH.5.
Efectosdelosinhibidores.
ImportanciadelasenzimasActualmentelaaplicacinmdicadelasenzimaspermitediagnosticarytratarmuchasenfermedades,la
mayora de ellas se puede medir en el suero de los pacientes. Tal es
el caso de las denominadas enzimas cardiacas creatin quinasa (CK),
la glutamato oxaloacetato transaminasa (GOT) y la lactato
desidrogenasa(LD),cadaunadeellassepuedemedirenunperiododetiempodeterminadoyenconcentraciones
variables, dependiendo del compromiso del msculo cardiaco.
Nucletidos
Loscidosnucleicosdesempeanunrolimportanteenelalmacenamientoylaexpresindelainformacin
gentica. Existen dos clases principales que son el cido
desoxirribonucleico (ADN), que interviene en el almacenamiento de
la informacin y el cido ribonucleico (ARN). Estos
participanenlaexpresingnicayenlabiosntesisdelasprotenas.Losdosestnconformadospor
unidades denominadas nucletidos que, a su vez, estn formados por la
unin de una base
nitrogenada,unapentosayunoomscidosfosfricos.Launindeunapentosayunabasenitrogenada
origina un nuclesido, y su enlace se llama N-glucosdico.
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Para poder comprender la estructura de los nucletidos
empezaremos por las bases nitrogenadas que son de dos clases: las
pricas (guanina y adenina) y las pirimidnicas (citosina, timina y
uracilo).
Otroscomponentesimportantessonlosazcaresribosayla2-desoxirribosaquealunirseaunabase
nucleotdica da como resultado un nuclesido, como es el caso de la
adenosina, formada porribosay laadenina.Losotrosderivadosson
laguanosina (G),uridina (U), timidina
(T)ycitidina(C).Asuvez,sielazcaresla2-desoxirribosa,seobtienenlosdesoxirribonuclesidosynosquedael5-fosfatoqueseunea
losgrupos fosfatospormediodeunenlaceanhdridocido y se obtienen los
nuclesidos difosfato y trifosfato, por ejemplo, en ADP y el ATP,
siendo ambas coenzimas claves en el metabolismo energtico. Cuando
se acoplan estos tres elementos se obtienen los polinucletidos, que
son cadenas lineales de nucletidos en los que los grupos fosfato
estn esterificados a los hidroxilos 5 y 3 de dos nucletidos
consecutivos. Comoconsecuencia, cada polinucletido contiene
nicamente un OH libre en el grupo fosfato en
posicin5(extremo5fosfato)yunOHlibreenposicin3(extremo3).
En la sntesis de DNA o RNA, el nucletido que se va a aadir a la
cadena de polinucletido
(siempreenformatrifosfato)seuneporsuOHenposicin5algrupoOHenposicin3delltimo
nucletido de la cadena de polinucletido mediante un enlace
fosfodister, liberando un grupo pirofosfato.
ActividAd de AprendizAje no. 6
Apreciado estudiante: Recuerde que debe estar atento a la
actividad de aprendizaje propuesta por sus docentes.
Dependiendode las indicacionesdesudocente,existenunas
fechasestablecidasyunmedioindicado para el envo de la
actividad.
Muchosxitosconlarealizacindeestaactividad!!
Anotaciones:
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SeSin 7. aspectos fundamentales, energtIcos y de regulacIn que
presentan las reaccIones metablIcas y el papel del atp y de las
enzImas.
Esta sesin aborda el metabolismo y todas las reacciones qumicas
que ocurren en el organismo para mantener su funcionamiento normal,
se divide en anabolismo, que son los procesos metablicos donde se
sintetizan macromolculas, y catabolismo, que hace referencia a
losprocesos de degradacin de las macromolculas.
El principal producto del metabolismo del ciclo de Krebs y la
fosforilacin oxidativa es el adenosn trifosfato (ATP) que
transporta y trasmite energa libre entre las clulas. En este
sentido, la energa liberada en las reacciones qumicas no se puede
convertir en una forma de energa que se pueda utilizar totalmente
sino que existe una parte que se pierde en el medio, por lo cual,
la cantidad de energa que se puede convertir en energa til se
denomina energa libre.
Otro trmino importante es la bioenergtica que corresponde a la
produccin y utilizacin de la energa en los seres vivos, como es el
caso de la fotosntesis (sesin 5) donde ocurren las reacciones de la
fase oscura y reacciones de la fase luminosa, gracias a estas
reacciones las
plantasobtienenenergadelsolylatransformanmediantereaccionesqumicasencarbohidratosy
oxgeno.
El metabolismo lo podemos dividir en tres fases o etapas
(grafica 22). En la etapa I, las macromolculas, como los
polisacridos, lpidos y protenas, son degradadas para producir
molculas ms simples y de fcil absorcin para las clulas. Ya en la
etapaII, los metabolitos o molculas energticas se transforman en
acetil coenzima A, compuesto clave en los procesos
metablicos,yenlaetapaIIIseproduceenerga
libreatravsdeunaseriedereacciones de xido-reduccin, como son el
ciclo de Krebs o del cido ctrico y la fosforilacin oxidativa o
sistema de transporte de electrones que ocurre en la
mitocondria.
Grafica22.Etapasdelmetabolismo Fuente: Autor del mdulo
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ActividAd de AprendizAje no. 7
Apreciado estudiante: Recuerde que debe estar atento a la
actividad de aprendizaje propuesta por sus docentes.
Dependiendode las indicacionesde sudocente, existenunas
fechasestablecidas yunmedioindicado para el envo de la
actividad.
Muchosxitosconlarealizacindeestaactividad!!
Anotaciones:
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SeSin 8. la ImportancIa del metabolIsmo y la homeostasIs celular
como base de dIversos procesos de los seres vIvos unI y
plurIcelulares.
Cuandosehabladelmetabolismosepiensaenunaseriedereaccionesdondeintervienenunagrancantidaddeenzimasqueactansobrediferentessustratoscomocarbohidratos,lpidos,protenasycidos
nucleicos, y al final de cada ruta se obtiene un producto que es
base para la siguiente.
De acuerdo a lo revisado por usted anteriormente, el ATP se
produce o se requiere en estas rutas metablicas. A su vez, la
maquinaria celular trabaja en diferentes escenarios, por ejemplo:
la
degradacindecarbohidratosocurreenelcitoplasmaylaoxidacindeloscidosgrasosocurreen
las mitocondrias, aspecto que implica que los productos que se
requieran en una u otra ruta se transporten de un organelo a otro,
se regulen por diferentes mecanismos como las enzimas y,
enalgunoscasos,porlashormonas.
Acontinuacinrevisaremoslasdiferentesrutasmetablicasycomoellasmantienenlahomeostasiscelular
al establecerse el equilibrio energtico en la clula.
MetabolismodeloscarbohidratosElmetabolismodeloscarbohidratosseiniciaenlaboca,cuandolosalimentossehidrolizanporenzimascomolaamilasasalivar.Alllegaralintestinoseterminandehidrolizaramonosacridosde
fcil absorcin como la glucosa.
En este punto nos estaremos preguntando cuntos son los niveles
normales de glucosa en nuestro
cuerpo.Glucosa?Sehaestablecidounrangode70a100mg/dl.
Yqusehacecon
laglucosaqueentraanuestrosistemacirculatorioendondetermina?Laglucosa
es empleada por rganos tan importantes como el cerebro, glbulos
rojos y msculos, entre otros.
Y cmo ingresa a las clulas que componen estos rganos? El
principal mecanismo para el
ingresodelaglucosaalasclulasrequieredelahormonapolipeptdicapancreticadenominadainsulina.Despusdeunacomidaricaencarbohidratoslaconcentracindeglucosaenlasangreaumenta
y el pncreas empieza a secretar insulina, la cual viaja por la
sangre y se une a receptores especficos en las diferentes clulas,
aspecto que favorece la activacin de mecanismos que
transportanlaglucosaatravsdelamembranacelularhaciaelcitoplasmadelasclulas.
Yquhacenlasclulasconlaglucosa?Lasclulasladegradanparaproducirenergayestarutametablica
se denomina gluclisis.
Y toda la glucosa que ingresa a las clulas se gasta de una vez o
se almacena? Gran porcentaje
delaglucosaseempleaparamantenerlahomeostasiscelularyelsobrantesealmacenaenelhgadoenformadeglucgeno.Estarutametablicasedenominaglicognesis.Larutainversadelaglicognesiseslaglicogenlisis.Enlaglicogenlisissehidrolizaelglicgenoparaliberarglucosa
en ayunos cortos.
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Lagluclisis. Por esta ruta metablica la glucosa se degrada para
liberar energa. Consta de una
seriedereaccionescuyoproductofinaleselpiruvato.Adicionalmenteseobtienen2molculasde
ATP y dos molculas de NADH, se resume as:
Glucosa+2ADP+2Pi+2NAD+--->2Piruvato+2ATP+2NADH+2H++2H2O
ActividAd de AprendizAje no. 8Apreciado estudiante: Recuerde que
debe estar atento a la actividad de aprendizaje propuesta por sus
docentes.Dependiendode las indicacionesde sudocente, existenunas
fechasestablecidas yunmedioindicado para el envo de la
actividad.
Muchosxitosconlarealizacindeestaactividad!!
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Ciclo de Krebs o ciclo de los cidos tricarboxlicosEl ciclo de
Krebs es una rutametablica que consta de 9 reacciones
qumicasmediada pordiferentes enzimas y forma parte de la respiracin
celular en todas las clulas aerbicas.
Adicionalmentehacepartedelavacatablicaquerealizalaoxidacindeglcidos,cidosgrasosyaminocidoshastaproducirCO2,
liberando energa.
El ciclo de Krebs tiene funciones anablicas y catablicas, de
modo que se considera anfiblico. Dentro de las vas catablicas del
metabolismo produce el piruvato o la acetil-CoA, los cuales
sonoxidadoshastaCO2 y los equivalentes reductores son empleados en
la fosforilacin oxidativa
(formacinaerbicadeATP)(grafica23).Porlasvasanablicasestlaproduccindeproductosintermedios
del ciclo que son transformados en glucosa (gluconeognesis sus
precursores son el oxalacetato y malato) y cidos grasos (citrato)
entre otros.
El
glucgenoComoseplanteenelmetabolismodeloscarbohidratoslaglucosasealmacenaentejidoscomoel
corazn, cerebro y tejido adiposo, pero en mayores proporciones en
el msculo esqueltico
yelhgado,esteprocesosedenominaglucognesis.Enesteprocesoseresaltalaimportanciade
las enzimas UDP-glucosa fosforilasa y la glucgeno sintetasa pues
son las encargadas de su sntesis y posterior almacenamiento en
diferentes tejidos.
El proceso contrario a la glucognesis es la
glucogenlisis,dondeelglucgenosehidrolizaparaliberar la glucosa e
intervienen tres enzimas: la fosforilasa, las glucantransferasa y
la glucosidasa.
Metabolismo de los lpidos El metabolismo de los lpidos requiere
de enzimas como la lipasa pancretica, la cual degrada los
Grafica22.Etapasdelmetabolismo Fuente: Autor del mdulo
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triglicridos a cidos grasos, monoacilglicridos y glicerol, los
cuales son absorbidos en el intestino delgado. Esta mezcla se
emulsifica por medio de las sales biliares e ingresa por el borde
en cepillo de las clulas del intestino delgado, donde se convierten
nuevamente en triacilglicridos, los cuales se unen al colesterol a
fosfolpidos y unas protenas especiales resultando el quilomicrn,
quesonlosresponsablesdeltransportedelostriglicridosdesdeelintestinohastalostejidospor
linftica.
Loslpidossonlaprincipalreservaenergticadelosorganismosanimales.Sealmacenanenlasclulas
del tejido graso o adipocitos, en forma insoluble, donde
constantemente estn sufriendo un continuo proceso de degradacin y
sntesis.
Lalipognesis,osntesisdelpidos,ocurreenlosadipocitos.Estosempleanlostriacilglicridosque
son transportados por la sangre en forma de complejos lipoproteicos
(VLDLyquilomicrones)desdeelintestinodelgadoyelhgado.Sobrelasuperficiedeloscapilaressanguneosseubicala
lipoproteinlipasa. Esta enzima libera de estos complejos
lipoproteicos a los triacilglicridos, glicerol y cidos grasos que
son captados por los adipocitos y utilizados nuevamente para formar
lpidos como las grasas.
El proceso contrario es la liplisis, es decir, la degradacin de
los cidos grasos catalizada por la enzima denominada
lipasasensibleahormonas,lacualestinfluenciadaporvariashormonas,mediantelaconversinreversibledelAMPc.Lacantidaddecidosgrasosliberadosdependedela
actividad de la lipasa. Por lo tanto, esta enzima controla el nivel
plasmtico de cidos grasos.
Estos cidos grasos son transportados por la albmina y otros
viajan por el plasma en forma libre (no esterificados).
Cmo utilizan los tejidos los cidos grasos? Tejidos como el hgado
realizan un proceso denominado-oxidacin, va metablica que se
realiza en las mitocondrias, donde los cidos grasos se transforman
en Acetil-CoA. En este proceso se forma ATP por fosforilacin
oxidativa.
Yqusehaceconelexcesodecidosgrasos?rganoscomoelhgado,riones,pulmones,glndulasmamariasyeltejidoadiposo,realizanlabiosntesis
de los cidos grasos y ocurre en el citoplasma de las clulas. El
principal precursor es la glucosa y le siguen los aminocidos. Este
es un proceso complejo donde interviene la enzima Acetil-CoA
carboxilasa,querealizalacarboxilacindelaAcetil-CoAhastamalonil-CoA.
ElcrecimientodelacadenadecidosgrasosfinalizaenC16ysuproductofinaleselpalmitato.A
partir de este se forman los cidos grasos insaturados y de cadenas
ms largas, las cuales son
empaquetadasenloshepatocitoscomolipoprotenasdeltipoVLDLydesdeallsonenviadasporla
sangre a diferentes rganos.
Metabolismo de las protenasLasprotenasque ingresan con los
alimentos sondegradadas en el tractodigestivohasta los
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aminocidos, los cuales son absorbidos y distribuidos a los
diferentes tejidos por el torrente
circulatorio.Elserhumanoemplea20aminocidosparaconstruirsusprotenas,pero10deellosno
los puede sintetizar y, por lo tanto, se consideran esenciales, los
cuales se deben suplementar en la alimentacin.
En el organismo se pierden, por el rin y el intestino, pequeas
cantidades de aminocidos. Para compensar esta prdida se recuperan
de la dieta y de la hidrlisis de las protenas denuestro cuerpo
logrando de esta forma mantener el balance nitrogenado que, por lo
general
esequilibrado.Loquequieredecirquelascantidadesdenitrgenodeladietaylasexcretadasdiariamente
son ms o menos iguales.
Losaminocidos,alcontrariodeloscarbohidratosyloslpidos,nopuedenseralmacenados,porlocualsedegradanenelhgadodiariamente.Cuandosepresentaesteexcesodeaminocidos,producto
del metabolismo de las protenas, se excretan por la orina como
productos nitrogenados, especialmente urea.
NH4++HCO3-+Aspartato+3ATP+2H2O Urea+Fumarato+2ADP+AMP+2Pi+
PPi
Losaminocidostambinsepuedenemplearenlasntesisdecarbohidratos,lpidosoATPmediantereacciones
de transaminacin. En este sentido se clasifican dependiendo de la
ruta metablica en la que intervengan, por ejemplo: cuando el
producto final es el Acetil-CoA se denominan aminocidos cetognicos;
otro grupo se convierten en piruvato y en algunos intermediarios
del ciclo de Krebs, los cuales se denominan glucognicos y, por
ltimo, encontramos al grupo que comparte ambas caractersticas,
cetognico y glucognico.
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SeSin 9. la respIracIn celular y su sIgnIfIcado bIolgIco, sus
dIferencIas entre las vas aerobIa y anaerobIa y los organelos
celulares ImplIcados en el proceso
Fosforilacin oxidativa o cadena respiratoriaEste proceso tiene
lugar en las mitocondrias y est acoplado energticamente a un
gradiente de protones a travs de la membrana interna de las
mitocondrias. Estos gradientes de protones son formados en la
cadena respiratoria y sobre ellos acta la ATP-sintasa como fuente
de energa para la unin directa del Pi con el ADP. Este proceso es
dependiente de la presencia de oxgeno (condiciones aerbicas) y es
contrario a la fosforilacin a nivel de sustrato.
Dednde vieneeste flujodeelectrones?Loselectronesque se
liberandel ciclodeKrebs yde otras rutas metablicas se transfieren
al oxgeno molecular (O2) a travs de las molculas transportadoras de
electrones. En estas reacciones de xido-reduccin se libera energa
libre
yconellaseformaunenlaceentreungrupofosfato,PiyADP,paraproducirATP(grafico24).
Grafica24.Transferenciadeelectronesyfosforilacinoxidativaenlacadenarespiratoriamitocondrial
Fuente.http://recursos.cnice.mec.es/biologia/bachillerato/segundo/biologia/ud04/02_04_04_02_033.html
