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BIOQUIMICA
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BIOQUIMICA
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¿Qué estudia la Bioquímica?
Características de los sistemas vivos
Los sistemas vivos crecen, se mueven, se reproducen, se adaptan, responden a estímulos (irritabilidad), desarrollan reacciones químicas metabólicas y se organizan.
Características de una célula
Una célula tiene un programa genético específico (genes), posee una membrana celular, presenta una maquinaria que utiliza la energía (enzimas) y una maquinaria para sintetizar proteínas (transcripción).
Componentes de la célula
Los componentes de una célula incluyen el núcleo (centro operativo que guarda, transcribe y replica ADN), ribosomas (leen la secuencia de ARN mensajero y traducen el código genético formando proteínas), mitocondria (produce la mayor parte de la energía ATP para la respiración celular), RER (síntesis de proteínas que van a los lisosomas, membrana y partes externas), REL (síntesis de lípidos, glucogenólisis, detoxificación de drogas y sustancias nocivas), lisosoma (digestión de materia orgánica), vacuola (almacena sustancias como agua, nutrientes o desechos), membrana (protección, barrera selectiva y transporte para la célula), Golgi (recibe, empaca y destina lípidos y proteínas por medio de vesículas secretoras), peroxisoma (las enzimas rompen y eliminan moléculas de peróxido en el organismo), citoesqueleto (mantiene la forma, desplaza y organiza los organelos), ADN (contiene la información genética heredable, síntesis proteínas), ARN mensajero (transfiere el código genético del ADN desde el núcleo al citosol uniendo aminoácidos de una proteína), ARN transferencia (transporta los aminoácidos hacia los ribosomas para la síntesis de proteínas) y ARN ribosomal (ayuda a la formación de ribosomas).
Composición química de la célula animal
La composición química de la célula animal incluye ácidos nucleicos (0.5%), proteínas (10%), agua (85%), carbohidratos (10%), lípidos (2%) y minerales (2%).
¿Qué es la parte constructiva del metabolismo?
La parte constructiva del metabolismo forma moléculas complejas a partir de moléculas más sencillas. Requiere aporte de energía en forma de ATP, es endergónica, es reductiva y divergente, ya que a partir de pocas moléculas puede desarrollar grandes moléculas.
¿Qué es el Delta G en el contexto del metabolismo?
¿Qué es el Delta G en el contexto del metabolismo?
¿Qué es el ATP y cuál es su función en la célula?
El Adenosín Trifosfato (ATP) es un nucleótido compuesto por tres fosfatos, una base nitrogenada adenina y un azúcar ribosa. Su función es proporcionar la energía necesaria a la célula mediante la hidrólisis del ATP para que la célula pueda realizar los procesos celulares. Es una molécula endergónica y no espontánea.
¿Cómo se obtiene el ATP en la célula y cuáles son las formas de obtención?
El ATP se puede obtener en la célula mediante la transferencia de grupos fosfato. Esto ocurre cuando el fosfato Pi se une al ADP en una reacción de acople, siempre y cuando la primera reacción tenga un delta G negativo para que la suma con la segunda reacción dé un delta G positivo de un delta G negativo. Otra forma de obtención es a través de la fosforilación oxidativa, que ocurre en la mitocondria y genera la mayor cantidad de ATP al activar la cadena transportadora de electrones.
¿Cómo se clasifican los aminoácidos y cuáles son las clasificaciones principales?
Los aminoácidos se clasifican según su presencia en proteínas estándares o no estándares, su esencialidad en esenciales o no esenciales, y su polaridad en polares, apolares, ácidos y básicos. También se pueden clasificar por su acidez, carácter químico, punto isoeléctrico, entre otros criterios.
¿Cuál es la estructura primaria de las proteínas y qué la define?
La estructura primaria de las proteínas es la secuencia de aminoácidos unidos por enlaces covalentes llamados enlaces peptídicos. Esta secuencia determina la estructura tridimensional de la proteína, así como su función y tipo de interacción con otras moléculas.
¿Qué son las enzimas y qué función cumplen en los procesos bioquímicos?
Las enzimas son proteínas que catalizan procesos bioquímicos al disminuir la energía de activación necesaria para que ocurran las reacciones. Tienen un alto grado de especificidad tanto en sustrato como en productos, aumentan la velocidad de la reacción y son reguladas en su actividad.
¿Cuáles son los tipos de reacciones que catalizan las enzimas y cuáles son sus características principales?
Las enzimas catalizan diferentes tipos de reacciones, como las oxidorreductasas, transferasas, hidrolasas, liasas, isomerasas y ligasas. Estas enzimas son eficientes, selectivas a sus sustratos, no se consumen ni se alteran en las reacciones, y trabajan en condiciones específicas de pH, temperatura y presión.
¿Qué es la catálisis enzimática y cómo afecta a las reacciones químicas?
La catálisis enzimática es un proceso en el cual las enzimas convierten sustratos en productos al disminuir la energía de activación de la reacción. Esto hace que la reacción sea más rápida o casi instantánea. Las enzimas no modifican el equilibrio de la reacción, pero permiten que se forme el producto en menos tiempo.
¿Cuáles son los mecanismos de regulación de las enzimas y cómo afectan su actividad?
Los mecanismos de regulación de las enzimas incluyen la compartimentación, la cantidad de enzima, la concentración de sustrato, la inhibición reversible por productos y la regulación alostérica. Estos mecanismos controlan la actividad enzimática para mantener el equilibrio y la eficiencia en las reacciones bioquímicas.
del sustrato Modificacin covalente
HORMONAS A la enzima se le une algo y genera enlaces covalentes comparte e regulado por las hormonas
Fosforilacin
Agregar un grupo fosfato
Desfosforilacin
Sacar el grupo fosfato
Cofactores Inorgnicos
Mg2 Mn2 Fe2 Cobre s elenio
Coenzimas
Vitaminas B3 B2 B1 B6
Apoenzima
Inactiva no tiene su cofactor
Holoenzima
Activa tiene su cofactor
Cintica enzimtica
Es la que estudia la velocidad de accin de la enzima
Ecuacin de Michaelis Menten
Km Concentracin de sustrato necesaria para llegar a la mitad de la velocidad mxima para que funcione ms eficiente Baja Km mayor afinidad Necesita poco sustrato para que la enzima catalice la reaccin Mayor Km menor afinidad Necesita gran cantidad de sustrato para que la enzima catalice la reaccin V mx Velocidad que alcanza la enzima cuando todos sus sitios activos se encuentran ocupados con sustrato
S
Concentracin de sustrato Velocidad de reaccin o actividad enzimtica Es el nmero de molculas de sustrato convertidas en producto por unidad de tiempo Mayor concentracin de sustrato mayor velocidad hasta que se satura Velocidad mxima A concentraciones de sustrato suficientemente elevadas los centros catalticos estn ocupados por l y por lo tanto la velocidad de reaccin alcanza un mximo
Representacin grfica Lineweaver y Burk
Se toma el inverso en ambos miembros de la ecuacin de Michaelis
Factores que afectan la velocidad de catlisis
Modulacin alostrica Concentracin de sustrato y enzima Activacin por protelisis Se les cortan los extremos para poder activarla Modificacin covalente Puede estar la enzima fosforilada o des fosforilada pH D ependiendo de este su carga puede variar todos tienen un p H ptimo a mayor pH la enzima se desnaturaliza Temperatura temperatura velocidad pero si aumenta mucho se desnaturaliza existe una temperatura ptima Presencia de inhibidores D isminuyen la act enzimtica segn donde actan se clasifican en Inhibidor irreversible R eaccionan con grupos qumicos y modifican la enzima covalentemente alteran la conformacin tridimensional del sitio activo DFP acetilcolinesterasa Inhibidor reversible competitivo Se unen de forma reversible a la enzima el sustrato y el inhibidor compiten por el sitio activo aumenta la concentracin de sustrato Km aumenta afinidad y no afecta la Vmax Inhibidor reversible no competitivo Se une a un sitio activo diferente no impide la fijacin del sustrato pero si la accin cataltica
Isoenzimas
Son enzimas que pueden ser distintas en forma en orden de secuencia pero catalizan la misma reaccin
METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS
Catabolismo de carbohidratos lisis oxidacin y en productos hay molculas energticas Gliclisis Glucosa 2 piruvato aerbico y anaerbico que depende de O2 2ATP 2NADH CTE Glucogenlisis Glucgeno glucosa 1 P glucosa sangunea Fermentacin lctica anaerbica del piruvato Glucosa 2 Lactato 2 ATP Va de las pentosas fosfato ribosa y desoxir Glucosa 6P Pentosas fosfato NADPH Anabolismo de carbohidratos Gluconeognesis Intermediarios Ciclo de Krebs piruvato glucosa Glucogenognesis Glucosa 6P glucosa 1P Glucgeno Etapas de carbohidratos Macromolculas complejas almidn Precursores ms simples glucosa Inter conversin de monmeros y compuestos orgnicos ms sencillos glucosa piruvato acetilCoA Degradacin de intermediarios metablicos sencillos CO2 H2O Importancia Mayor fuente de energa del organismo Participan en el aporte de fibra a la dieta mantienen el microbiota Cumplen funciones estructurales y de proteccin P articipan en la lubricacin de uniones esquelticas Reconocimiento y adhesin de algunas clulas Formacin de molculas complejas glicolpidos glicoprotenas cidos nucleicos glicoesfingolpidos Monosacridos importantes Disacridos Sacarosa glucosa fructosa Lactosa galactosa glucosa Maltosa glucosa glucosa Polisacridos Unidos por enlaces glucosdicos Funciones de almacenamiento de energa y estructural Glucgeno Almidn Celulosa Digestin y absorcin 1 La digestin comienza en la boca con la enzima amilasa salival que degrada el almidn 2 Pasa por el esfago y luego en el estmago la amilasa salival es inactivada por pH 3 Contina en el intestino delgado con ayuda de la amilasa pancretica adems se libera la sacarasa maltasa lactasa 4 Luego pasan por la vena porta y se almacenan en el hgado los carbohidratos pueden ser destinados por el hematocito a diferentes rganos cerebro eritrocitos plaquetas leucocitos y msculo tejido adiposo y riones glucosa Es la fuente primaria de sntesis de energa Forma parte de los polmeros estructurales como la celulosa De almacenamiento como almidn y glucgeno galactosa Se encuentra en clulas vegetales Galactosa glucosa lactosa En el hgado se convierte en glucosa Forma parte de glucolpidos y glucoprotenas en las membranas Fructosa Levulosa Se metaboliza y almacena en el hgado como glucgeno Forma parte de la sacarosa Posee mayor poder endulzante que la glucosa Ribosa Forma parte de las molculas de ARN y ATP Desoxirribosa Forma parte del ADN Entrada de glucosa a la clula Difusin facilitada GLUTS generalmente el 1 es un tipo de transporte a favor de gradiente de concentracin y requiere de una protena transportadora se utiliza cuando hay mayor concentracin de glucosa fuera de la clula Cotransportador de sodioglucosa SGLT mecanismo de transporte cuando existe una mayor concentracin de glucosa dentro de la clula es contra el gradiente y requiere energa el sodio ingresa y le da la energa a la glucosa para poder entrar Luego se fosforila en el carbono 6 para evitar que salga ya que los GLUTS no sacan especies fosforiladas y para mantener un gradiente asi poder meter ms glucosa a la clula Esta glucosa 6P puede tomar 4 destinos dentro de la clula Sntesis de polmeros estructural o glicoprotenas Almacenamiento Glucgeno hgado y musculo Oxidacin va glicolisis 2 piruvato Oxidacin va de pentosas fosfatos ribosa 5 fosfato PPT 7 METABOLISMO DE CH GLICLISIS Va catablica degradacin Ocurre en el citosol en todas las clulas Glucosa se oxida generando 2 piruvatos Proporciona energa y otros productos intermedios para otras vas nica fuente de energa Tiene 10 reacciones por lo que tiene 10 enzimas especficas dentro de ellas 3 son regulables e irreversibles Primera reaccin Hexoquinasas o glucoquinasa hgado o pncreas Tercera reaccin Fosfofructoquinasa 1 o PFK1 Dcima reaccin Piruvato quinasa Productos principales 2 piruvatos 2 ATP 2 NADH Es activa por la insulina a e inhibida por el glucagn ATP Energa para que se realicen diversas reacciones NADH Agente reductor activando la cadena transportadora de electrones para obtener ATP en la fosforilacin oxidativa Piruvatos Pueden tomar la va aerbica o anaerbica Etapas Son 10 reacciones sucesivos y se divide en 2 Fase preparatoria Utiliza 2 ATP DG Las reacciones 1 y 3 son regulables el ATP se hidroliza en cada una de estas reacciones se utiliza un ATP Se van a generar 2 molculas de gliceraldehido 3 fosfato Fase de obtencin de energa Forma 4 ATP neto son 2 y 2 NADH y es de la 6 a la 10 Sntesis de ATP Fosforilacin a nivel de sustrato Formacin de ATP mediante una transferencia de un grupo fosfato al ADP no requiere oxgeno etapa 7 y 10 La enzima que cataliza la reaccin es una quinasa o kinasa Fosforilacin oxidativa Requiere oxgeno y es el mecanismo ms importante para la sntesis de ATP implica la oxidacin de NADH y FADH2 mediante la cadena transportadora de electrones Pasos regulatorios importantes 1 HEXOQUINASA O GLUCOQUINASA La hexoquinasa toma la glucosa con la cual tiene gran afinidad con poquita puede colocarle el fosfato que lo saca de la hidrlisis del ATP y realiza la transferencia del grupo fosfato y lo coloca en el carbono 6 de la glucosa obteniendo glucosa 6 fosfato Tiene una baja Km ya que funciona con pocas concentraciones Puede inhibir alostricamente por su producto Activador Hormona insulina La enzima es ms activa cuando la glicemia est baja EJEMPLO DE ISOENZIMAS Glucoquinasa Es especfica para la D Glucosa Baja afinidad por lo tanto alta Km10 Mm En el hgado se conoce como glucoquinasa es activada por altas concentraciones de glucosa y por la insulina es una enzima de baja afinidad es decir tiene una alta Km10mM Es un enzima que se activa con una comida rica en CH evitando una hiperglicemia Hexoquinasa Fosforila D Glucosa D Manosa y D Fructosa Alta afinidad por lo tanto baja Km01 mM 3 FOSFOFRUCTOQUINASA I o PFK 1 Sustrato R uctosa 6 fosfato Controla la velocidad Regulador alostrico Fructosa 26 difosfato y alto nivel de ATP La PFK1 le agrega otro fosfato al carbono este fosfato es obtenido de la hidrlisis del ATP Producto Es la fructosa 16 difosfato Esta se regula de dos formas A Se
¿Qué sucede con el piruvato en la respiración aeróbica?
El piruvato entra en la mitocondria y se descarboxila, generando Acetil CoA para continuar con la respiración y obtener ATP, dependiendo de la concentración de oxígeno disponible.
