PARCIAL RESUELTO DE QUIMICA BIOLÓGICA (25)

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QUÍMICA BIOLÓGICA 
La química biológica es la ciencia que estudia los constituyentes químicos de las células vivas, y las reacciones químicas 
que experimentan 
 
RUTAS METABOLICAS Y RUTAS DE TRANSFERENCIA DE ENERGIA 
-Metabolismo- 
El metabolismo comprende la suma de las transformaciones químicas que se produce en una célula o en un organismo, y que son 
catalizadas enzimáticamente en una secuencia ordenada de pasos, los cuales constituyen las rutas metabólicas. Cada paso de una 
ruta ocasiona un cambio químico específico, normalmente la eliminación, transferencia o adición de un átomo o grupo funcional. 
Las rutas metabólicas pueden seguir diferentes secuencias: lineales, ramificadas, y cíclicas 
 
Las funciones específicas del metabolismo son: 
1. Obtención de energía química de las moléculas combustibles o de la luz solar absorbida. 
2. Conversión de los nutrientes exógenos en precursores de los componentes macromoleculares de la célula. 
3. Ensamblaje de estos materiales para formar biomoléculas. 
4. Metabolizar macromoléculas necesarias para funciones especializadas de las células. 
 
El metabolismo pueden dividirse en: 1) rutas catabólicas responsables de la degradación de las moléculas exógenas o de reserva del 
organismo, lo que va acompañado de la liberación de energía química y de su conversión en forma de ATP y transportadores 
FUENTES DE NUTRIENTES PARA EL METABOLISMO 
F. ENERGIA F. CARBONO F. HIDROGENO F. OXIGENO F. NITROGENO F. AZUFRE Y P 
 Energía química 
asociada a 
reacciones de 
óxido-reducción 
(Quimiotrofos) 
 Energía 
lumínica 
(Fototrófos) 
 Compuestos 
orgánicos 
(Heterótrofos) 
 CO2 (Autótrofos) 
Agua, H2, 
H2S 
 O2 molecular  Principalme
nte 
proteínas y 
Ácidos 
nucleicos. 
 NH3 
H2S, H3PO4 y 
compuestos 
fosforilados. 
electrónicos reducidos (NADH, NADPH, FADH2); 2) rutas anabólicas son por las cuales se efectúa la biosíntesis de los componentes 
celulares, la cual precisa un consumo de energía química aportada por el ATP y cofactores reducidos generados en la ruta anterior; 
3) rutas anfibólicas puede desempeñar ambas funciones. 
 
El catabolismo y anabolismo se desarrollan simultáneamente y de modo concurrente en las células, pero son regulados de forma 
independiente, es decir, cuando una tiene lugar la otra está suprimida. Tal regulación no podría tener lugar si ambas rutas 
estuviesen catalizadas por el mismo conjunto de enzimas, operando en una dirección para la ruta catabólica y en dirección opuesta 
para la anabólica, ya que la inhibición de una ruta también inhibiría la otra. No obstante, ambas rutas podrían estar catalizadas por 
algunas enzimas en común, pero al menos uno de los pasos están catalizados por enzimas diferentes, siendo estos los sitios de 
regulación específicos. Como una contribución más a la regulación independiente de ambas rutas podemos destacar que: 
1. Las reacciones que son específicas de cada dirección deben incluir por lo menos una que sea termodinámicamente 
favorable (no reversible). 
2. Las rutas se dan frecuentemente en compartimientos celulares diferentes. 
3. Regulación de enzimas específicas de una ruta metabólica mediante el control del número de moléculas (largo plazo) y la 
actividad catalítica de la enzima (corto plazo). 
Cada ruta está constituida por una secuencia de reacciones consecutivas catalizadas enzimáticamente. Estos sistemas 
multienzimáticos actúan normalmente de modo secuencial, catalizando reacciones consecutivas conectadas por intermediarios 
comunes, de modo que el producto de la primera enzima es sustrato de la otra y así sucesivamente. En la organización de los 
sistemas multienzimáticos podemos distinguir tres niveles de complejidad: 1) las enzimas están disueltas en el citoplasma como 
moléculas independientes, no asociadas unas con otras (Ej. Enzimas de la glucólisis) 2) las enzimas están físicamente asociadas 
formando complejos multienzimáticos (Ej. Complejo de la ácido graso sintasa) 3) la mayor complejidad son los sistemas que se 
hallan asociados a grandes estructuras supramoleculares como las membranas o los ribosomas (Ej. Cadena transportadora de 
electrones). 
División de Procesos catabólicos: 
 
 DIGESTIÓN Y ABSORCIÓN (Etapa I): las proteínas son digeridas a aminoácidos (AA), polisacáridos a monosacáridos, lípidos 
a glicerol y ácidos grasos. Luego cada elemento es absorbido a nivel intestinal. 
 CATABOLISMO (Etapa II): luego entran en la segunda fase, que es la conversión de AA, monosacáridos, ácidos grasos, en 
Acetil-CoA. 
 CICLO DE KREBS (Etapa III): aquí los átomos de C de Acetil-CoA se transforman en CO2 y los H formarán cofactores 
reducidos, que ingresan a la cadena respiratoria para formar una gran cantidad de ATP. 
 
 
 
ATP: LA MONEDA ENERGÉTICA 
Estructuralmente el ATP (Adenosin trifosfato) es un ribonucleótido que posee tres grupos fosfato unidos mediante enlaces 
fosfodiester al C5 de la ribosa. A pH 7, tanto el ATP como ADP son aniones muy cargados que se hayan presentes en gran parte 
como complejos con el Mg2+ debido a la alta afinidad de los aniones pirofosfato por los cationes divalentes y debido a las altas 
concentraciones intracelulares del catión. Cabe destacar que en la mayor parte de reacciones enzimáticas en las que el ATP participa 
como dador de fosfato, su forma activa es el complejo MgATP2-. 
 
El ATP se genera a partir del ADP mediante reacciones de fosforilación acopladas a expensas de la energía que se libera en la 
degradación de las moléculas combustibles. Al mismo tiempo, el ATP cede su grupo fosfato terminal a moléculas aceptoras 
específicas que resultaban activadas energéticamente, siendo capaces de efectuar diversas funciones que precisan de energía en la 
célula; como por ejemplo, la biosíntesis de las macromoléculas (trabajo químico), el transporte activo (trabajo osmótico) y la 
contracción muscular (trabajo mecánico). 
 
Aunque el sistema del ATP-ADP es el transportador obligatorio de grupos fosfatos en el flujo principal de transferencia de la energía 
celular, intervienen también en dicha transferencia otros ribonucleósidos y desoxirribonucleósidos, tales como UTP, GTP, dATP, etc. 
NADH, FADH2 Y NADPH: MEDIADORES DE LAS REACCIONES DE OXIDO-REDUCCIÓN BIOLÓGICAS 
La transferencia de grupos fosfato es una de las características centrales del metabolismo. De igual importancia es la transferencia 
de electrones. En los organismos no fotosintéticos, la fuente de electrones son compuestos reducidos (alimentos); en los 
organismos fotosintéticos, el dador de electrones inicial es una especie química excitada por la absorción de luz. 
En el metabolismo la ruta de transporte de electrones es compleja. Los electrones pasan desde diversos intermediarios metabólicos 
a transportadores de electrones especializados (NAD+, FAD+ Y NADP+) en reacciones catalizadas enzimáticamente. A su vez, los 
transportadores reducidos (NADH, FADH2 Y NADPH), ceden electrones a aceptores con mayor afinidad por ellos, liberando energía. 
En las oxidaciones biológicas interviene con mucha frecuencia la deshidrogenación.