bioquimica

¿Qué es la bioquímica?

La ciencia que estudia la química de la vida y ha impulsado el desarrollo de diversas ciencias biomédicas y avances como medicamentos, vacunas y técnicas diagnósticas.

¿Qué es el metabolismo?

El conjunto de reacciones químicas que ocurren en una célula.

¿Cuáles son las funciones del metabolismo?

1. Adquisición y utilización de energía, 2) síntesis de moléculas esenciales, 3) crecimiento y desarrollo, 4) eliminación de desechos.

¿Qué clases de vías bioquímicas existen?

Metabólicas, transferencia de energía y transducción de señales.

 ¿Qué son las vías anabólicas?

Vías biosintéticas que construyen moléculas grandes a partir de pequeñas; requieren energía.

¿Qué son las vías catabólicas?

Vías degradativas que rompen moléculas complejas y pueden liberar energía.

¿Qué relación existe entre anabolismo y catabolismo?

El catabolismo genera ATP y NADH/NADPH; el anabolismo usa estos metabolitos para construir estructuras celulares.

¿Qué procesos contribuyen al orden biológico?

Síntesis y degradación de biomoléculas, transporte membranal, movimiento celular y eliminación de desechos

 ¿Qué son las enzimas?

Catalizadores muy potentes, específicos y regulables que aumentan la velocidad de reacción sin consumirse.

¿Cómo aceleran las enzimas las reacciones?

Reducen la energía libre de activación (ΔG‡), proporcionando una vía de reacción alternativa

¿Cuál es el modelo llave-cerradura?

El sitio activo es complementario al sustrato y permite su unión específica.

¿Cuál es el modelo de ajuste inducido?

La enzima cambia su conformación cuando el sustrato se une, adaptando su sitio activo

¿Qué son cofactores, apoenzimas y holoenzimas?

• iones o coenzimas.

• parte proteica sin cofactor.

•  enzima funcional con su cofactor.

 ¿Cómo se regula la actividad enzimática?

Por activadores, inhibidores, modificaciones covalentes y control genético.

¿Cuáles son las 6 clases de enzimas?

Oxidorreductasas, transferasas, hidrolasas, liasas, isomerasas y ligasas.

 ¿Qué hacen las oxidorreductasas?

Catalizan reacciones de oxidación–reducción con transferencia de electrones.

 ¿Qué hacen las transferasas?

Transfieren grupos funcionales entre moléculas

¿Qué hacen las hidrolasas?

Rompen enlaces usando agua (esterasas, fosfatasas, proteasas).

¿Qué es la regulación alostérica?

Modificación de la actividad de una enzima mediante unión de efectores en sitios alostéricos.

¿Qué mecanismos controlan las vías bioquímicas?

Control genético, modificación covalente, regulación alostérica y compartimentación

¿Cuáles son carbohidratos de importancia fisiológica?

Glucosa, glucógeno, ribosa, desoxirribosa y galactosa.

 ¿Qué vías comprenden el metabolismo de carbohidratos?

Glucólisis, glucogénesis, glucogenólisis, gluconeogénesis y vía de pentosas.

 ¿Qué es el NAD+ y NADH?

Coenzima que participa en reacciones redox; NAD+ acepta electrones y se reduce a NADH, que los dona en otras reacciones.

¿Qué es la glucólisis?

Vía universal que convierte una molécula de glucosa en dos moléculas de piruvato, produciendo 2 ATP netos y 2 NADH.

¿En cuántas etapas se divide la glucólisis?

En dos etapas:

1. Inversión de energía (glucosa → GAP).

2. Generación de energía (GAP → piruvato).

 ¿Cuántas reacciones tiene la glucólisis?

Diez reacciones: 1-5 etapa preparatoria, 6-10 etapa de pago energético.

¿Cuáles son las tres reacciones irreversibles de la glucólisis?

Hexocinasa, PFK-1 y piruvato cinasa.

¿Qué ocurre con el piruvato en condiciones aerobias?

Se convierte en acetil-CoA para el ciclo del ácido cítrico.

¿Qué ocurre con el piruvato en condiciones anaerobias?

En músculo y eritrocitos → lactato.

En levaduras → etanol (fermentación alcohólica).

¿Cuál es el rendimiento neto de la glucólisis?

Glucosa → 2 piruvato + 2 ATP netos + 2 NADH + 2 H₂O.

¿Qué enzimas regulan la glucólisis?

Hexocinasa, PFK-1 y piruvato cinasa.

 ¿Qué hexocinasas existen en humanos?

HK I, HK II, HK III (altamente afines a glucosa, inhibidas por G6P) y glucocinasa (HK IV) en hígado y páncreas (no inhibida por G6P).

¿Qué hace la fructosa-2,6-bifosfato?

Activa PFK-1 (estimula glucólisis) e inhibe fructosa-1,6-bifosfatasa (inhibe gluconeogénesis).

¿Qué hormonas regulan la glucólisis?

Insulina (+ glucólisis), glucagón (– glucólisis).

¿Qué es la AMPK?

Interruptor maestro metabólico que promueve glucólisis en músculo y activa PFK-2.

 ¿Qué es la gluconeogénesis?

Formación de nueva glucosa a partir de precursores no carbohidratos (lactato, glicerol, aminoácidos).

¿Cuáles son las 3 reacciones glucolíticas irreversibles que se evitan en gluconeogénesis?

Hexocinasa, PFK-1 y piruvato cinasa.

¿Qué enzimas reemplazan estas reacciones?

Piruvato carboxilasa + PEP carboxicinasa, fructosa-1,6-bifosfatasa y glucosa-6-fosfatasa.

¿Dónde ocurre la gluconeogénesis?

Hígado principalmente (85%), riñón e intestino (≈15%).

¿Cuándo ocurre la glucogénesis?

Después de una comida, cuando la glucemia aumenta.

¿En qué órganos ocurre principalmente glucogenesis?

Hígado y músculo

¿Qué pasos llevan a la formación de UDP-glucosa?

G6P → G1P (fosfoglucomutasa)

G1P → UDP-glucosa (pirofosforilasa UDP-glucosa)

 ¿Qué enzimas sintetizan glucógeno?

Glucógeno sintasa y enzima de ramificación α(1,4→1,6).

 ¿Qué enzima inicia la síntesis?

Glucogenina (proteína cebadora unida a Tyr-194).

¿Qué enzimas degradan el glucógeno?

Glucógeno fosforilasa y enzima desramificadora (amilo-α(1,6)-glucosidasa).

¿Qué es una dextrina límite?

Molécula de glucógeno degradada hasta quedar 4 residuos antes de un punto de ramificación.

¿Cómo se regula el metabolismo del glucógeno?

Por glucagón, insulina, epinefrina, cAMP y moduladores alostéricos

 ¿Qué produce la vía de las pentosas fosfato?

NADPH y ribosa-5-fosfato.

 ¿Cuáles son sus fases (vias pentosas fosfato)?

-Fase oxidativa (produce NADPH) 

-fase no oxidativa (interconversión de azúcares por transcetolasa y transaldolasa)

 ¿Qué es el metabolismo aerobio?

Incluye el ciclo del ácido cítrico, la vía del transporte de electrones y la fosforilación oxidativa

 ¿Qué tipos de organismos existen según el uso de oxígeno?

 Anaerobios obligados, anaerobios aerotolerantes, anaerobios facultativos y aerobios obligatorios.  

¿Qué es el ciclo del ácido cítrico?

Es una serie de reacciones que los organismos aerobios usan para liberar energía química del grupo acetilo de la acetil-CoA

 ¿Qué ocurre globalmente en el ciclo del ácido cítrico?

• El acetilo se condensa con oxalacetato → citrato

• Se producen 2 CO₂

• Se liberan electrones (NADH, FADH₂)

• Se regenera oxalacetato

• Se produce 1 GTP por fosforilación a nivel de sustrato

¿Dónde ocurre la conversión de piruvato a acetil-CoA?

 Matriz mitocondrial.

 ¿Qué complejo cataliza piruvato → acetil-CoA?

 El complejo de piruvato deshidrogenasa (PDHC).

 ¿Cuáles son las tres actividades enzimáticas del PDHC?

• Piruvato deshidrogenasa (E1)

• Dihidrolipoil transacetilasa (E2)

• Dihidrolipoil deshidrogenasa (E3)

¿Cómo se regula el PDHC?

• Activado: NAD⁺, CoASH, AMP

  − Inhibido: ATP, acetil-CoA, NADH  

R1 — Citrato sintasa  ¿Reactivos y productos de la Reacción 1 del ciclo?

 Oxalacetato + acetil-CoA → Citrato + CoASH.  

R2 — Aconitasa

P: ¿Qué hace la aconitasa?

 Isomeriza citrato a isocitrato mediante deshidratación y rehidratación

R3 — Isocitrato deshidrogenasa

P: ¿Qué se produce?

 α-cetoglutarato + CO₂ + NADH. 

R4 — Complejo α-cetoglutarato deshidrogenasa

P: Productos de la reacción 4.

 NADH + CO₂ + succinil-CoA.

R5 — Succinil-CoA sintetasa

P: ¿Qué tipo de fosforilación ocurre aquí?

Fosforilación a nivel de sustrato → Succcinato + ATP o GTP + CoASH

R6 — Succinato deshidrogenasa

P: Reactivos y productos.

Succinato → Fumarato + FADH₂.

R7 — Fumarasa

P: ¿Qué forma la fumarasa?

L-malato.

R8 — Malato deshidrogenasa

P: ¿Qué se regenera?

Oxalacetato + NADH

¿Por qué el ciclo es una vía anfibólica?

• Catabólica: oxida acetilo a CO₂

• Anabólica: intermediarios son precursores biosintéticos

¿Qué son las reacciones anapleróticas?

R: Reacciones que reponen intermediarios del ciclo del ácido cítrico

¿Qué 3 enzimas irreversibles son clave en la regulación del ciclo?

• Citrato sintasa

• Isocitrato deshidrogenasa

• α-Cetoglutarato deshidrogenasa 

 ¿Qué ion activa estas enzimas?

 Ca²⁺ en la matriz mitocondrial. 

 Regulación específica — Isocitrato deshidrogenasa

• ADP y NAD⁺

  − ATP y NAD(P)H  

 Regulación específica — α-cetoglutarato deshidrogenasa

• AMP

  − NADH y succinil-CoA

¿Qué organismos realizan el ciclo del glioxilato?

Plantas, hongos, algas, protozoarios y bacterias

¿Qué función cumple el ciclo del glioxilato?

R: Permite crecer usando compuestos de dos carbonos como etanol, acetato y acetil-CoA.  

¿Qué patologías se relacionan con alteraciones del ciclo?

 Encefalopatía, feocromocitoma y trastornos metabólicos en diversos cánceres. 

8 Reacciones del ciclo del ácido cítrico

	Enzima	Productos
1	Citrato sintasa	Citrato + CoASH
2	Aconitasa	Isocitrato
3	Isocitrato DH	α-cetoglutarato, CO₂, NADH
4	α-cetoglutarato DH	Succinil-CoA, CO₂, NADH
5	Succinil-CoA sintetasa	Succinato + ATP/GTP + CoASH
6	Succinato DH	Fumarato + FADH₂
7	Fumarasa	L-malato
8	Malato DH	OAA + NAD

¿Quién dona y quién recibe electrones en el ETC?

NADH dona; el oxígeno recibe

¿Cuáles son las principales coenzimas reducidas del ETC?

NADH y FADH₂

Complejos de la cadena respiratoria

Complejo	Nombre	De → A	H⁺ bombeados
I	NADH deshidrogenasa	NADH → UQ	4
II	Succinato DH	FADH₂ → UQ	0
III	Citocromo bc₁	UQ → Cit C	4
IV	Citocromo oxidasa	Cit C → O₂	2

¿Qué es el citocromo C?

proteína pequeña con grupo hemo, su Fe alterna entre reducción y oxidación. 

Teoría quimiosmótica

 La energía del ETC genera gradiente electroquímico que impulsa síntesis de ATP.  

ATP sintasa

P: ¿Qué componentes tiene?

F₁ y F₀.

Protones necesarios por ATP

3 H⁺ para síntesis + 1 H⁺ para transporte.  

 Valores de P:O

 NADH = 2.5 ; FADH₂ = 1.5.

Regulación ATP sintasa

 − ATP ; + ADP y Pi.

Producción de ATP

P: ATP generado por una vuelta del ciclo de Krebs

10 ATP por acetil CoA oxidado

 ¿Qué son los lípidos?

Sustancias derivadas de organismos vivos que se disuelven en disolventes no polares

Clasificación de lípidos

Ácidos grasos

• Ácidos monocarboxílicos 12–20C o más

• Mayoría con número par, cadena no ramificada

• Saturados / Insaturados

• Derivan de dieta pero también se pueden sintetizar (saturados y algunos monoinsaturados)

• Eicosanoides = derivados omega-3/6 (PG, TX, LT)

Triacilglicerolesff

• Ésteres de glicerol + 3 ácidos grasos

• Grasas neutras

• Almacenamiento y transporte de AG, aislamiento térmico

• En plantas, reserva en frutas y semillas

• Mezclas → grasas (más saturados) o aceites (más insaturados

Ésteres de cera

• Mezclas de lípidos no polares

• Función protectora en plantas y animales

• Ácidos grasos + alcoholes cadena larga

• Contienen hidrocarburos, alcoholes, aldehídos, esteroles  

Fosfolípidos

• Componentes estructurales de membranas

• Emulsionantes y surfactantes

• Fosfoglicéridos y esfingomielinas

Esfingolípidos

• Aminoalcohol de cadena larga (esfingosina)

• Núcleo: ceramida

• Esfingomielina en mielina

• Enfermedades por almacenamiento: esfingolipidosis (Tay-Sachs)

Isoprenoides

• Terpenos y esteroides

• Formados por unidades de isopreno

• Escualeno = triterpeno importante

• Colesterol = precursor de hormonas, Vit D, sales biliares

Lipoproteínas

Función: transporte de lípidos plasmáticos

Clasificación por densidad:

• Quilomicrones

• VLDL

• IDL

• LDL

Digestión y absorción de TG

• Vía exógena → intestino delgado, transporte por lipoproteínas  

Ciclo de triacilgliceroles

• Regula disponibilidad de AG para energía y biosíntesis

• TG se sintetiza e hidroliza constantemente

Lipogénesis

• Glicerol-3-P + 3 acil-CoA

• Se sintetiza principalmente en hígado y se almacena en tejido adiposo

• Intermedio: ácido fosfatídico (también precursor de fosfolípidos

Gliceroneogénesis

• Sintetiza glicerol-3-P a partir de lactato, piruvato, alanina

• Enzimas clave: PC y PEPCK-C

• En hígado, riñón, tejido adiposo y glándula mamaria 

Lipólisis

• Moviliza grasa cuando la energía es baja

• Hormonas: epinefrina, norepinefrina, glucagón

• Enzimas: ATGL, HSL, MGL

Oxidación β

• Acorta AG liberando acetil-CoA

• Requiere transporte con carnitina a mitocondria

• 4 pasos: deshidrogenación (FADH₂), hidratación, deshidrogenación (NADH), tiolisi

Oxidaciones alternativas

• α-oxidación: para cadenas con dobles enlaces o impares

• ω-oxidación: carbono más alejado del carboxilo