Resumen de clases Bioquímica

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JUAN DAVID PIEDRAHITA COLORADO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BIOQUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Juan Piedrahita 1 
¿QUÉ ES BIOQUÍMICA? 
Es la disciplina científica que trata de explicar la vida a nivel molecular. 
Utiliza las herramientas y la terminología de la química para describir las 
diversas características de los seres vivos. 
¿De qué estamos hechos? ¿Cómo funcionamos? 
La bioquímica estudia la vida, las moléculas que la componen, las células 
y los tejidos y como son implementados y controlados los grupos de 
reacciones acopladas que subyacen procesos como la digestión, la 
fotosíntesis, la inmunidad, entre otros. 
Un metal actúa en un sitio activo como mediador de 
reacciones. 
La vida se está desarrollando en un ambiente físico químico. Los procesos 
bioquímicos dan lugar al sorprendente fenómeno de la vida. La 
bioquímica se hace interrogantes tales como: 
1. ¿Cómo surgen las notables propiedades de los seres vivos a partir 
de la unión e interacción de miles de biomoléculas inanimadas 
diferentes? 
2. ¿Cómo extrae la materia viva de su entorno la energía necesaria 
para permanecer? 
La bioquímica describe en términos moleculares las estructuras, 
mecanismos, y procesos químicos compartidos por seres vivos y descubre 
los “principios organizacionales” alrededor de los cuales está 
construida la vida en su diversidad de formas. 
ÁREAS PRINCIPALES DE LA BIOQUÍMICA 
1. Bioquímica estructural: Componentes de la materia viva y relaciones de las funciones biológicas con las estructuras 
químicas. 
2. Metabolismo: Reacciones químicas que ocurren en la materia viva. 
3. Bioquímica genética: Química de los procesos y las moléculas que almacenan y trasmiten la información genética. 
 
 
 
 
Juan Piedrahita 2 
HISTORIA 
La biotecnología es la utilización de las características de los seres vivos para satisfacer la necesidad humana. 
• Sus raíces datan de finales del siglo 18. 
• Término “bioquímica” (Neumberg, 1903). 
• Relación con otras ciencias. 
Disciplinas contribuyentes y beneficiarias tales como la química orgánica, fisicoquímica, biología general, microbiología, 
de estas salen la farmacología, farmacogenómica, fisiología, nutrigenómica. 
La bioquímica ha cumplido la función destacada en la comprensión de las causas moleculares de numerosas enfermedades, 
desarrollo de técnicas diagnósticas y descubrimiento diseño de agentes farmacéuticos para tratamiento. 
Fecha Autor Descubrimiento 
Siglo XVIII Karle Scheele 
Aislamiento de algunos compuestos como: Glicerina, caseína, ácidos cítrico, 
láctico, málico, tartárico y úrico. 
Siglo XVIII Lazaro Spallanzani 
La digestión de las proteínas en el estómago puede ser producida in vitro 
usando ciertas sustancias gástricas. 
1780 - 1789 Lavoisier Reconoció que la respiración era oxidación. 
1828 Wohler Sintetizó el primer compuesto orgánico, urea de componentes inorgánicos. 
1837 Berzelius 
Postuló la naturalidad catalítica de la fermentación, identificó el ácido 
láctico como un producto de la actividad muscular. 
1838 Scheleiden y Schawann Enunció la teoría celular. 
1854 - 1864 Louis Pasteur Probó que la fermentación es provocada por microorganismos. 
1866 Mendel Reportó los principios de la segregación de genes. 
1869 Miescher Descubrió el ADN. 
1877 Kuhne Propuso el término enzima. 
1894 Emil Fischer 
Demostró la especificidad de la enzima y la estrecha relación entre enzima y 
sustrato. 
1897 Buckner Descubrió la fermentación alcohólica en el extracto de levadura. 
1902 Emil Fischer Demostró que las proteínas son polipéptidos. 
1903 Neuberg Usó por primera vez el termino bioquímica. 
1905 Harden y Young Mostró el requerimiento de fosfato en la fermentación alcohólica. 
1913 Michaelis y Menten Desarrolló la teoría cinética de la acción enzimática. 
1926 Sumner Cristalizó por primera vez una enzima, probó que era una proteína. 
1933 
Embden Meyerhof y 
Parnas 
Demostró intermediarios cruciales en la ruta química de la glucólisis y la 
fermentación. 
1937 Krebs Descubrió el ciclo del ácido cítrico. 
1940 Lipmann Rol del ATP en los sistemas biológicos. 
La bioquímica, la biología celular y la genética (ciencias inicialmente consideradas como no relacionadas) han pasado de 
estar entrelazadas para dar origen a un campo nuevo, la biología molecular, que es el objeto de la química actual. 
 
Juan Piedrahita 3 
PROPIEDADES DE LOS SERES VIVOS 
Existe un programa, improvisación, compartimentalización, control energético, regeneración, adaptabilidad, seclusión. 
Entre ellas también se encuentran crecimiento, movimiento, metabolismo, respuesta a estímulos, auto replicantes. Su 
constitución molecular puede ser descrita y entendida, su química se ciñe a las propiedades orgánicas de las reacciones 
orgánicas. 
PROPIEDADES DISTINTIVAS 
Para que un organismo sea considerado ser vivo, este debe tener: 
• Alta complejidad molecular. 
• Capacidad de reproducción por sí mismo. 
• Ser capaz de transformar energía. 
Se hace énfasis en la capacidad de reproducción por sí mismo ya que por esta misma razón los virus no son considerados 
seres vivos. 
Estos microorganismos tienen alta complejidad molecular y son capaces de transformar energía, pero no se pueden 
reproducir por si solos, sino que recurren al “secuestro” de los mecanismos de replicación de una célula huésped para poder 
reproducirse y hacer virones nuevos (progenie). 
PIRÁMIDE ALIMENTICIA 
También llamada “pirámide trófica” y “pirámide alimentaria”, es la representación gráfica por medio de rectángulos 
encimados de toda la biomasa de una red alimentaria. 
La base de la pirámide está ocupada por los productores, es decir, por las plantas en ecosistemas terrestres y por el 
fitoplancton (algas microscópicas) y algas macroscópicas en medios acuáticos. 
En el segundo escalón superior están los consumidores primarios, o sea animales herbívoros como vacas, ovejas, orugas, 
llamas, jirafas, conejos, etc. 
El tercer nivel lo ocupan los consumidores secundarios y así sucesivamente, hasta llegar al escalón más alto donde se ubican 
los carroñeros y grandes predadores, como el cóndor y el humano, entre otros. 
 
Organismo Humano 
• Sistema metabólico integrado, estrechamente regulado. 
• Sistema abierto en constante comunicación con el ambiente. 
• Capaz de mantener condiciones homeostáticas por décadas. 
Estudiamos bioquímica para entender las interacciones entre la nutrición, el metabolismo y la genética en la salud y la 
enfermedad. 
Juan Piedrahita 4 
CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS 
Los organismos pueden clasificarse de acuerdo con la fuente de carbono para la síntesis del material celular. 
 
ALGUNOS PRINCIPIOS GENERALES 
• Las células utilizan un planteamiento modular para la elaboración de moléculas grandes. 
 
• Los principales componentes estructurales del cuerpo son los ácidos nucleicos, las proteínas, los carbohidratos y 
los lípidos. (Polímeros). 
 
• La sangre es el principal medio para el intercambio de gases, combustibles, metabolitos. 
 
• El Oxígeno es esencial para la supervivencia, pero también puede ser un potente tóxico (requerimos defensas 
antioxidantes). 
 
• Las vías centrales del metabolismo de carbohidratos y lípidos son rutas de acceso para otros procesos. 
 
• La alimentación y el ayuno generan la alternancia metabólica del cuerpo entre las etapas de catabolismo y 
anabolismo. 
 
• Cada tejido adquiere características específicas que les permiten desarrollar funciones especializadas. 
 
• El genoma y las vías de señalización celular son instancias que subyacen todos los procesos. 
 
• Para la supervivencia son también son vitales la correcta regulación del crecimiento, la comunicación intercelular, 
y los mecanismos de reparación. 
 
• La pérdida de control en ellos conduce al envejecimiento y al desarrollo de enfermedades (cáncer). 
Juan Piedrahita5 
COMPUESTOS ENERGÉTICAMENTE IMPORTANTES 
Los biocompuestos son los compuestos que forman parte de los organismos vivos. También conocidos como biomoléculas, 
resultan imprescindibles para el adecuado funcionamiento de un organismo. 
Hidratos de carbono 
También llamados glúcidos o carbohidratos, estos biocompuestos contienen oxígeno, hidrógeno y carbono, en una 
proporción de dos a uno en los primeros dos elementos. 
Los hidratos de carbono son una fuente energética primordial para los seres vivos. Gracias a estos biocompuestos, presentes 
en múltiples alimentos, el organismo puede desarrollar sus procesos vitales. 
Grasas 
También llamados lípidos, estos son un grupo de sustancias insolubles en agua, pero solubles en solventes orgánicos, que 
incluyen los triglicéridos (comúnmente llamados grasas), fosfolípidos y esteroles. 
Existen los ácidos grasos saturados y los insaturados. 
Proteínas 
En cuanto a las proteínas, estos biocompuestos se generan con cadenas de aminoácidos en línea. Calificadas como 
macromoléculas, las proteínas son claves para la vida de las células, participando en el transporte de oxígeno, el 
mantenimiento de la homeostasis y la protección del organismo, entre otras cuestiones. 
Si bien todos los biocompuestos de este tipo llevan a cabo funciones de gran importancia, hay algunas que realizan más de 
una. Por ejemplo, podemos hablar de la catálisis, un proceso que acelera las reacciones químicas con ayuda de una sustancia 
denominada catalizador (mencionada más adelante). 
 
En una dieta, los biocompuestos de mayor contenido calórico son las grasas. Las proteínas y los carbohidratos tienen el 
mismo nivel de contenido calórico. 
SELECCIÓN NATURAL 
La teoría de la “evolución por selección natural” de Darwin se basa en la variación entre animales o plantas de la misma 
especie. 
Los ejemplares mejor adaptados sobrevivirán la “lucha por la vida” y transmitirán sus características exitosas a sus 
descendientes. La herencia de características físicas capaces de hacer frente a “la lucha por la vida” se conoce como 
“selección natural”. 
TIPOS DE SELECCIÓN NATURAL 
Desde el punto de vista de su efecto sobre la distribución de las características dentro de una población, la selección natural 
puede ser descrita como normalizadora, disruptiva o direccional. 
Cuando la selección se encuentra influida por las proporciones relativas de diferentes fenotipos dentro de una población, 
se dice que es dependiente de la frecuencia. 
Juan Piedrahita 6 
Selección disruptiva 
Al contrario que en la normalizadora, este tipo de selección 
favorece los extremos a expensas de los individuos con 
características intermedias, y terminara creando dos 
especies distintas. 
Si tenemos en cuenta el ejemplo anterior, en este caso los 
individuos seleccionados serán tanto los altos como los 
bajos, y los individuos medianos terminarán por 
desaparecer. 
Selección normalizadora 
En este caso, los individuos que poseen una característica 
que les permite adaptarse mejor al medio son los que tienen 
rasgos intermedios; y el ambiente desfavorece a los 
individuos con características extremas. 
Por ejemplo, en un ambiente en el que salieran desfavorecidos tanto los individuos altos como los bajos, la población 
tendería a quedarse únicamente con individuos de talla mediana. 
Una quinta categoría, la selección sexual, se define por lo que se seleccionan características de que se relacionan 
directamente con la posibilidad de obtener una pareja y reproducirse sexualmente. 
Selección direccional 
Este tipo de selección favorece el aumento de los individuos con una de las características extremas. Esto provocará que, 
con el paso del tiempo, todos los individuos cambien hacia el extremo favorable mientras que todos los demás dejaran de 
existir. 
Siguiendo con el ejemplo anterior, en un ambiente, lo más favorable puede ser una talla alta. Si esto ocurre, la población 
terminará por estar formada únicamente por individuos altos mientras que los bajos y medianos no existirían. 
 
EXTINCIÓN 
La extinción puede ocurrir como consecuencia de la selección natural. Los animales y plantas mal adaptados a su entorno 
pueden no sobrevivir y, por tanto, no reproducirse. 
La población de su especie disminuiría y podría eventualmente llegar a extinguirse y ser remplazada por otras especies 
mejor adaptadas al medio. 
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BIOMOLÉCULAS 
Los seres vivos están formados por miles de moléculas 
diferentes, inorgánicas y orgánicas. El agua, una molécula 
inorgánica, supone entre el 50 y el 95% del peso de una 
célula, y iones como el sodio (Na+), potasio (K+), magnesio 
(Mg2+) y calcio (Ca2+) pueden representar otro 1%. 
Casi todas las demás clases de moléculas de los seres vivos 
son orgánicas. 
Las moléculas orgánicas están formadas principalmente por seis elementos: Carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, 
fósforo (CHONP) y azufre, y contienen cantidades mínimas de determinados elementos metálicos y no metálicos. 
HIBRIDACIÓN SP3 
La combinación de un orbital atómico s (rojo) y tres orbitales p (rojo/azul) forma cuatro orbitales sp3 (verde) orientados 
a los vértices de un tetraedro regular. 
Los orbitales híbridos tienen dos lóbulos asimétricos, lo cual les da direccionalidad permitiendo que formen enlaces fuertes 
cuando se traslapan con orbitales de otros átomos. 
Enlace C - C 
Cuando se aproximan dos átomos de carbono con hibridaciones sp3 puede haber un enlace, cuando se juntan se cambian 
levemente los ángulos, esto debido a que se repelen entre sí. 
Cuando se unen los dos átomos sus nubes electrónicas paralelas disminuyen sus ángulos entre sí. 
 
HIBRIDACIÓN SP2 
En un Carbono con hibridación sp2, los tres orbitales sp2 equivalentes (verde) se ubican en un solo plano. El orbital p no 
hibridado se orienta perpendicular a dicho plano. 
Enlace C = C 
Una parte del doble enlace resulta de la sobreposición (σ) de un orbital sp2 de un carbono con otro igual del segundo 
carbono. La otra parte resulta de la sobreposición lateral (π) de dos orbitales p no hibridados, también uno de cada C. 
El enlace p exhibe regiones de densidad electrónica arriba y debajo de la línea que conecta los Cs. 
Entre más enlaces haya, más se va a acercar la distancia entre los carbonos enlazados y más se acortará la distancia entre 
ángulos de las nubes paralelas. 
Juan Piedrahita 8 
 
HIBRIDACIÓN SP 
En un Carbono con hibridación sp, los tres orbitales sp híbridos (verde) se orientan a 180º uno del otro, perpendiculares a 
los mientras que los 2 orbitales p restantes. 
Enlaces C ≡ C 
Formación del doble enlace C ≡ C: Los Cs en este caso están unidos por un enlace σ entre dos orbitales sp y dos enlaces π 
entre dos pares de orbitales p no hibridados, dos de cada C 
Las moléculas de carbono tienen versatilidad. 
 
GRUPOS FUNCIONALES 
En el caso de los compuestos orgánicos hablamos de biomoléculas de carbono con una variedad de grupos funcionales. Se 
puede considerar que la gran mayoría de biomoléculas deriva de la clase más simple de moléculas orgánicas, los 
hidrocarburos. 
Estos hidrocarburos forman cadenas grandes, y anexas a este “esqueleto carbonatado” se unen átomos o grupos de átomos 
denominados grupos funcionales. 
La mayoría de las biomoléculas contiene más de un grupo funcional. Por ejemplo, muchos azúcares tienen numerosos 
grupos hidroxilo y un grupo aldehído. 
Los aminoácidos, que son los elementos fundamentales de las proteínas, tienen un grupo amino y un grupo carboxilo. Las 
distintas propiedades químicas de cada grupo funcional contribuyen al comportamiento de las moléculas que lo contienen. 
 
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Acetil - CoA 
Es una molécula gigante de Coenzima A unida en su grupo sulfato final a un grupo Acetilo. La Acetil-coenzima A (Acetil-CoA) 
es un transportador de grupos acetilo en algunas reacciones enzimáticas. 
 
QUIRALIDAD 
Laquiralidad es la propiedad de un objeto de no ser superponible con su imagen especular. Como ejemplo sencillo, la mano 
izquierda humana no es superponible con su imagen especular (la mano derecha). Como contraejemplo, un cubo o una 
esfera sí son superponibles con sus respectivas imágenes especulares. 
 
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POLIPÉPTIDOS 
Hay cientos de aminoácidos naturales, cada uno de los cuales contiene un grupo amino y un grupo carboxilo. Los aminoácidos 
se clasifican como alfa, beta o gamma de acuerdo con la posición del grupo amino respecto al grupo carboxilo. Todos los 
aminoácidos se diferencian unos de otros por su cadena lateral o grupo R. 
Aminoácidos alfa 
El grupo amino está unido al átomo de carbono (carbono alfa) adyacente al grupo carboxilo. En la imagen adjunta se 
muestran algunos de los aminoácidos alfa que existen. 
 
Aminoácidos beta y gamma 
En los aminoácidos beta y gamma el grupo amino está unido a los carbonos segundo y tercero, respectivamente, a partir 
del grupo carboxilo. 
 
Las moléculas de aminoácido se utilizan principalmente para la síntesis de polímeros largos y complejos denominados 
polipéptidos. Las moléculas cortas, con una longitud inferior a 50 aminoácidos, se denominan péptidos u oligopéptidos. 
Las proteínas están formadas por uno o más polipéptidos. Éstos desempeñan una gran variedad de funciones en los seres 
vivos. Entre los ejemplos se encuentran las proteínas transportadoras, las proteínas estructurales y las enzimas (proteínas 
catalíticas). 
 
Los aminoácidos individuales forman péptidos y polipéptidos al unirse mediante enlaces peptídicos. Estos enlaces amida 
resultan de una sustitución nucleofílica en que el nitrógeno del grupo amino de un aminoácido ataca al grupo carboxilo de 
otro a través de su carbono carbonílico. 
La estructura tridimensional final de los polipéptidos, y por lo tanto su función biológica, se debe en gran medida a las 
interacciones entre los grupos R. 
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Estructura polipeptídica 
Al plegarse un polipéptido en su estructura tridimensional única, cuando menos 50% de los grupos R más hidrófobos (esferas 
amarillas) quedan enterrados en el interior lejos del agua. Los grupos hidrófilos en general se encuentran en la superficie. 
 
AZÚCARES Y CARBOHIDRATOS 
Los azúcares, los carbohidratos más pequeños, contienen grupos funcionales alcohol y carbonilo. Se describen normalmente 
según el número de carbonos y el tipo de grupo carbonilo que contienen. Los azúcares que poseen un grupo aldehído se 
denominan aldosas y aquellos que poseen un grupo cetona se denominan cetosas. 
 
Los azúcares son las unidades básicas de los carbohidratos, las moléculas orgánicas más abundantes de la naturaleza. Los 
carbohidratos van desde los azúcares sencillos o monosacáridos, como la glucosa y la fructosa, hasta los polisacáridos, 
polímeros que contienen miles de unidades azúcar. Un ejemplo de polímero puede ser el glucógeno, almidón o celulosa. 
 
Algunas biomoléculas incluyen carbohidratos entre sus componentes. Los nucleótidos, las subunidades estructurales de los 
ácidos nucleicos, contienen ribosa o desoxirribosa. Determinadas proteínas contienen también carbohidratos. Las 
glucoproteínas y glucolípidos se encuentran en la superficie externa de las membranas celulares de los organismos 
multicelulares, donde desempeñan funciones cruciales en las interacciones entre células. 
Piranosas y furanosas 
Cuando una aldohexosa forma una estructura cíclica de 6 miembros se conoce como piranosa, cuando el ciclo es de 5 
miembros (independientemente de que la molécula cuente con 6 Carbonos), se denomina furanosa. 
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LÍPIDOS 
Los ácidos grasos son ácidos mono-carboxílicos que en general contienen un número par de átomos de carbono. Los ácidos 
grasos están representados por la fórmula química R — COOH, en la que R es un grupo alquilo que contiene átomos de 
carbono e hidrógeno. 
 
Existen dos tipos de ácidos grasos: los ácidos grasos saturados, que no contienen enlaces dobles carbono-carbono, y aquellos 
ácidos grasos insaturados, que poseen uno o varios enlaces de este tipo. En condiciones fisiológicas el grupo carboxilo de 
los ácidos grasos se encuentra en el estado ionizado, R — COO−. 
Por ejemplo, el ácido graso saturado de 16 carbonos, denominado ácido palmítico, se encuentra como palmitato, 
CH3(CH2)14COO−. 
Aunque el grupo carboxilo cargado tiene afinidad por el agua, las largas cadenas hidrocarbonadas apolares convierten a la 
mayoría de los ácidos grasos en insolubles en agua. 
 
Los ácidos grasos se encuentran raramente como moléculas independientes (libres) en los seres vivos. La mayor parte se 
encuentra integrada en la estructura de varias clases de moléculas lipídicas. Los lípidos son un grupo heterogéneo de 
sustancias miscibles en disolventes orgánicos, como el cloroformo o la acetona, e insolubles en agua. 
 
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ÁCIDOS NUCLEICOS 
Cada nucleótido contiene tres componentes: Un azúcar de cinco carbonos (ribosa o desoxirribosa), una base nitrogenada y 
uno o varios grupos fosfato. 
Las bases de los nucleótidos son anillos aromáticos heterocíclicos con varios sustituyentes. Hay dos clases de bases: las 
purinas bicíclicas y las pirimidinas monocíclicas 
 
ADN 
En la siguiente imagen vemos una vista esquemática del DNA. Los esqueletos de azúcar-fosfato de la doble hélice están 
representados por cintas coloreadas. Las bases unidas al azúcar desoxirribosa están en el interior de la hélice. 
También una vista ampliada de dos pares de bases. Obsérvese que las dos cadenas de DNA van en direcciones opuestas 
definidas por los grupos 59 y 39 de la desoxirribosa. Las bases en las cadenas opuestas forman pares debido a los enlaces de 
hidrógeno. La citosina siempre se aparea con la guanina y la timina siempre se aparea con la adenina. 
 
Expresión génica 
La expresión génica controla cuándo y cómo se accede a la información codificada en un gen. El proceso se inicia con la 
transcripción, el mecanismo por el que la secuencia de bases de un determinado segmento de DNA se utiliza como molde 
para sintetizar un producto génico. 
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PROPIEDADES Y FUNCIONES DE LAS BIOMOLÉCULAS 
• Las biomoléculas tienen direccionalidad (polaridad estructural). 
 
• La secuencia de unidades monoméricas tiene el potencial de contener información. 
 
• Tienen arquitecturas tridimensionales características. 
 
• Experimentan fuerzas débiles que mantienen las estructuras, restringen el rango de condiciones ambientales 
compatibles y determinan las interacciones con otras moléculas. 
 
• Experimentan fuerzas débiles que mantienen las estructuras, restringen el rango de condiciones ambientales 
compatibles y determinan las interacciones con otras moléculas. 
 
• La complementariedad estructural determina también el reconocimiento con otras moléculas. 
 
 
REACCIONES BIOQUÍMICAS 
A primera vista, las miles de reacciones que tienen lugar en las células, producen una impresión de gran complejidad. Sin 
embargo, algunas características del metabolismo permiten simplificar en gran medida esta percepción: 
1. Aunque el número de reacciones es muy grande, la variedad de éstas es relativamente pequeña. 
2. Las reacciones bioquímicas tienen mecanismos sencillos propios de las reacciones orgánicas. 
3. Son relativamente pocas las reacciones que tienen una importancia central en bioquímica (p. ej., aquellas que se 
utilizan para producir energía, así como sintetizar y degradar los principales componentes celulares). 
Entre las clases de reacción más comunes en los procesos bioquímicos se encuentran la sustitución nucleofílica, la 
eliminación, la adición, la isomerización y la oxidación-reducción. 
ENERGÍA DE INTERACCIÓN 
El dipolo inducido (d, e) y las fuerzas de dispersión (f) dependen de una distorsión en la distribución electrónicade un átomo 
o molécula no polar. Los símbolos q–, q+ indican una fracción de la carga de un electrón o un protón. 
Energía de interacción no covalente de dos partículas que se aproximan 
Se representa gráficamente la energía de interacción de dos átomos, 
moléculas o iones frente a la distancia entre sus centros R. 
La energía total de interacción (U) a cualquier distancia es la suma de la 
energía de atracción y de la energía de repulsión. 
A medida que disminuye la distancia entre las partículas (de derecha a 
izquierda a lo largo del eje x), aumenta tanto la energía de atracción (–) 
como la de repulsión (+), pero a velocidades diferentes. 
En un principio predomina la atracción de largo alcance, pero luego la 
energía de repulsión aumenta tan rápidamente que actúa como una 
barrera, definiendo la distancia de máximo acercamiento (rv) y los radios 
de van der Waals (R). 
La posición de energía mínima (r0) normalmente está muy cercana a rv. 
Juan Piedrahita 15 
TIPOS DE REACCIONES EN LOS SISTEMAS 
Ejemplo de sustitución nucleofílica 
En la reacción de la glucosa con el ATP, el oxígeno del hidroxilo de la glucosa es el nucleófilo. El átomo de fósforo (el 
electrófilo) es polarizado por el oxígeno enlazado, de forma que lleva una carga positiva parcial. 
Al producirse la reacción, el par de electrones sin compartir del CH2OH del azúcar ataca al fósforo, dando lugar a la expulsión 
del ADP, el grupo saliente. 
Reacción de hidrólisis 
La hidrólisis del ATP se utiliza para impulsar una sorprendente diversidad de reacciones bioquímicas que requieren energía. 
 
OTRAS REACCIONES 
 
 
Juan Piedrahita 16 
ENERGÍA 
La energía se define como la capacidad para realizar un trabajo, es decir, mover materia. 
A diferencia de nuestras máquinas, que transforman y utilizan la energía en condiciones inhóspitas en cuanto a temperatura, 
presión y corriente eléctrica, las frágiles máquinas moleculares de los seres vivos deben operar en condiciones mucho más 
sutiles. 
En esta vía bioquímica de tres pasos la biomolécula A es convertida en la biomolécula D en tres reacciones sucesivas. Cada 
reacción es catalizada por una enzima específica (E). 
 
ANABOLISMO Y CATABOLISMO 
En los organismos que utilizan oxígeno para generar energía, las vías catabólicas transforman los nutrientes en moléculas 
pequeñas que son materiales de partida. 
La energía (ATP) y el poder reductor (NADPH) que impulsan las reacciones de biosíntesis se generan durante los procesos 
catabólicos al convertirse determinadas moléculas nutrientes en productos de desecho como el dióxido de carbono y el 
agua. 
 
MECANISMOS DE RETROALIMENTACIÓN 
 
 
Juan Piedrahita 17 
AGUA 
El agua domina los procesos vitales. Sus propiedades físicas y químicas que son consecuencia de su estructura polar única y 
de su concentración elevada, la hacen un componente indispensable para los seres vivos. Entre las propiedades más 
importantes del agua está su capacidad para interactuar con un gran número de sustancias. 
Interacciones Moleculares 
Cada molécula está conectada con las demás conformando 
una red tridimensional fluida de puentes de H, en la cual, a 
nivel local existe una preferencia por la geometría 
tetraédrica. 
Propiedades como solvente 
Forma cubiertas de solvatación dinámicas alrededor de iones 
o moléculas cargadas. 
Constante dieléctrica alta 
La tendencia de las moléculas de agua a interactuar con iones es mucho mayor que la interacción electrostática entre iones 
con cargas opuestas. 
DISOLUCIÓN: AUMENTO DE ENTROPÍA 
El agua disuelve muchas sales cristalinas mediante la 
hidratación de sus iones componentes. 
La red cristalina del NaCl es distorsionada en la 
medida que las moléculas de H2O se aglutinan 
alrededor del Na+ y del Cl-. 
Las cargas iónicas son neutralizadas parcialmente y se 
debilitan las atracciones electrostáticas del cristal. 
 
PRESIÓN OSMÓTICA 
La presión osmótica puede definirse como la presión que se debe aplicar a una 
solución para detener el flujo neto de disolvente a través de una membrana 
semipermeable. La presión osmótica es una de las cuatro propiedades coligativas de 
las soluciones. 
Presión osmótica y células vegetales 
(a) Las soluciones isotónicas no modifican el volumen celular. (b) Las células 
vegetales en general se encuentran en un ambiente hipotónico. Cuando entra el 
agua, estas células se hinchan. Las paredes rígidas de la célula evitan que las células 
estallen. (c) En un ambiente hipertónico la membrana celular se separa de la pared 
celular debido a la pérdida de agua, y la planta se marchita. 
Efecto de las soluciones hipertónicas e hipotónicas sobre las células animales 
(a) Las soluciones isotónicas no modifican el volumen celular debido a que la 
cantidad de agua que entra y que sale de la célula es la misma; (b) las soluciones 
hipotónicas rompen las células; (c) las soluciones hipertónicas encogen las células 
(crenación). 
Juan Piedrahita 18 
EFECTO HIDRÓFOBO 
Cuando se mezclan moléculas no polares y agua, se forma una jaula 
organizada de moléculas de agua 
con enlaces de hidrógeno, para minimizar la exposición a la sustancia 
hidrófoba. Las moléculas no polares, cuando se encuentran próximas, se 
atraen entre sí por las fuerzas de Van der Waals. 
No obstante, la fuerza impulsora de la formación de la jaula y la exclusión 
de la sustancia hidrófoba es la fuerte tendencia de las moléculas de agua 
a formar enlaces de hidrógeno entre sí. Las moléculas no polares son 
excluidas porque no pueden formar enlaces de hidrógeno. 
La liberación de la red ordenada favorece la formación de los complejos enzima sustrato. El aumento de entropía resultante 
provee un empuje termodinámico para la formación del complejo Enzima/Sustrato. 
 
TERMODINÁMICA 
Sin ignorar su complejidad, los seres vivos pueden considerarse como sistemas 
fisicoquímicos que interactúan con sus alrededores. 
Universo termodinámico 
Un universo está formado por un sistema (la porción del universo que tomamos 
como objeto de estudio) y su entorno. 
Termodinámica 
Es una teoría que describe la energética de la materia con una visión 
macroscópica. El comportamiento de la materia sujeta a cambios de 
temperatura y presión. 
Bioenergética (Termodinámica bioquímica) 
El estudio de los cambios de energía asociados a las reacciones bioquímicas. 
• La Energía del Universo es constante 
• La Entropía del Universo siempre está en aumento. 
CONCEPTOS BÁSICOS 
Representación de una célula viva en forma de sistema termodinámico 
a) Las moléculas de la célula y su entorno se encuentran en un estado relativamente desordenado. 
b) La célula libera calor como consecuencia de las reacciones 
que crean orden entre las moléculas del interior de la célula. 
Esta energía aumenta el movimiento aleatorio y, por lo tanto, 
el desorden de las moléculas fuera de la célula. El proceso 
produce una variación neta de entropía positiva. El descenso 
de entropía de la célula se compensa con creces por un 
aumento de la entropía del entorno. 
Juan Piedrahita 19 
ESTADO DE UN SISTEMA 
Es el conjunto de propiedades que permiten definirlo. 
• Temperatura. 
• Presión. 
• Volumen. 
• Energía interna (U). 
• Entalpía. 
• Energía libre de Gibbs. 
FUNCIONES DE ESTADO 
Propiedades relacionadas con cambios en un sistema que solo dependen de los estados inicial y final de este durante un 
proceso. 
Con el conocimiento de la termodinámica podemos determinar si es posible que ocurra un proceso físico. 
• ¿Por qué se pliegan las macromoléculas a sus conformaciones nativas? 
• ¿Cómo están diseñadas las rutas metabólicas? 
• ¿Cómo ciertas moléculas pueden travesar las membranas biológicas? 
• ¿Cómo generan los músculos fuerza mecánica? 
La termodinámica no indica las velocidades a las cuales los procesos ocurren. Solo si existe energía suficiente para que 
ocurran.Con referencia a la bioquímica la termodinámica describe bajo cuáles condiciones los procesos pueden tener lugar 
espontáneamente. 
PRIMERA LEY 
La energía total de un sistema y sus alrededores es constante. 
• Si durante un proceso un sistema intercambia calor con sus alrededores ejecuta un trabajo sobre ellos. 
ΔU = Uf – U0 = Δq + w 
Δw = Trabajo ejercido por el sistema sobre sus alrededores. 
Δq = Cantidad de calor absorbido por el sistema desde el entorno. 
• Procesos endotérmicos (Δq > 0). 
• Procesos exotérmicos (Δq < 0). 
Intercambio de calor y trabajo en reacciones a volumen constante y a presión constante 
Una misma reacción, la oxidación de 1 mol de un ácido graso, se realiza en dos tipos de condiciones. 
a) La reacción se produce en un recipiente sellado o bomba”. El calor (q) se transfiere al baño acuoso circundante y 
se mide por el pequeño aumento de temperatura del agua. No se realiza trabajo alguno, puesto que el sistema 
tiene un volumen constante. 
b) El recipiente de reacción lleva acoplado un pistón que se mantiene a una presión de 1 atm. 
Durante la reacción, el calentamiento del gas en el recipiente empuja el pistón. Sin embargo, la reacción da lugar a una 
disminución del número de moles de gas, por lo que una vez enfriado el recipiente y el gas a la temperatura del agua, el 
volumen de gas es inferior al volumen inicial. 
Así pues, se realiza un trabajo neto sobre el sistema, y la cantidad total de calor comunicada al baño es ligeramente superior 
a la que se produce en (a). 
Juan Piedrahita 20 
 
ENTALPÍA (H) 
Magnitud termodinámica de un cuerpo físico o material equivalente a la suma de su energía interna más el producto de su 
volumen por la presión exterior 
Es el contenido de calor de un sistema, en julios. El cambio de entalpía durante un proceso se relaciona con el cambio de 
energía interna así: 
∆𝐻 = ∆𝑈 A volumen y presión constantes. 
∆𝐻 = ∆𝑈 + 𝑃. ∆𝑉 
 
 
SEGUNDA LEY. 
La entropía total de un sistema y sus alrededores siempre se incrementa para los procesos espontáneos. 
La entropía (S) es un índice del desorden o aleatoriedad en un sistema. Puesto que el universo tiende al incremento de “S”, 
este aumento durante un proceso se refleja en una mayor espontaneidad de este. 
𝛥𝑆𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 + 𝛥𝑆𝑒𝑛𝑡𝑜𝑟𝑛𝑜 = 𝛥𝑆𝑢𝑛𝑖𝑣𝑒𝑟𝑠𝑜 > 0 
 
Juan Piedrahita 21 
ESPONTANEIDAD 
Las funciones termodinámicas incluyen la entalpía, la entropía y la energía libre. El conocimiento de esas funciones permite 
a los bioquímicos pronosticar si un proceso será espontáneo (termodinámicamente favorable). 
La espontaneidad no indica por sí misma que ocurrirá una reacción, únicamente indica que puede suceder si se presentan 
las condiciones adecuadas. Las reacciones ocurren sólo si hay suficiente energía para el sistema. 
Tales reacciones se describen como cinéticamente favorables. 
Si bien los procesos que involucran ΔH < 0 tiende a ser espontáneos, al igual que aquellos que involucran ΔS > 0, existen 
procesos que ocurren espontáneamente aun cuando involucran un ΔS < 0, como el plegamiento de ciertas proteínas. 
En otros procesos puede haber un aumento de entropía (ΔS > 0) que ocurre con la concomitante absorción de calor desde 
los alrededores. 
ENERGÍA LIBRE DE GIBBS 
𝐺 = 𝐻 − 𝑇. 𝑆 ∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇 ∆𝑆 
Un proceso espontaneo si: 
∆𝐺 < 0 
La energía libre de Gibbs (ΔG) denota el trabajo máximo disponible cuando ocurre un proceso, descontando el trabajo que 
el sistema hace en relación con cambios de presión y de volumen. 
Procesos endergónicos (∆𝐺 > 0). 
Procesos exergónicos (∆𝐺 < 0). 
VARIACIÓN DE LA ESPONTANEIDAD DE LA REACCIÓN 
 
 
 
 
 
 
Juan Piedrahita 22 
PROTEÍNAS 
Las proteínas son herramientas moleculares que realizan una sorprendente variedad de funciones. Las proteínas están 
compuestas de uno o más polipéptidos, polímeros no ramificados de 20 aminoácidos distintos. Los genomas de la mayoría 
de los organismos especifican las secuencias de aminoácidos de miles o decenas de miles de proteínas. 
FUNCIONES DE ALGUNAS PROTEÍNAS 
Las proteínas tienen una gran diversidad morfológica, pueden servir en procesos de: 
Catálisis 
✓ Enzimas: Catalizan reacciones a una velocidad increíble, miles y hasta millones de veces más rápido de lo que ocurrirían 
normalmente. 
Estructural 
✓ Colágeno: Hay proteínas que se pueden agregar con otras y no necesariamente deben ser de estructura cuaternaria, un 
ejemplo de este son las actinas, que al polimerizarse forman largas cadenas o filamentos de actinas, a este tipo de 
estructuras les podemos decir super secundaria. 
✓ Histonas: Unión de ADN, las histonas sirven para la empaquetación del ADN y le dan firmeza y fuerza a la estructura. 
 
Movimiento 
✓ Contráctil: Un ejemplo de estos son los músculos, ya que la acción de los filamentos de actina y miosina que se 
encuentran en estos producirán contracción. 
 
✓ Transporte: Tenemos de ejemplo a la hemoglobina, que transporta oxígeno y dióxido de carbono de los pulmones al 
resto del cuerpo, y del resto del cuerpo a los pulmones, respectivamente. 
También encontramos a las dineínas y cinesinas, que son proteínas encargadas de transportar ciertos nutrientes y 
residuos desde el interior hacia el exterior (cinesina) y del exterior hacia el interior (dineínas), su trabajo es “caminar” 
sobre los microtúbulos de extremo negativo a positivo (cinesina) y de positivo a negativo (dineínas). 
 
✓ Transporte de electrones: Encontramos a los citocromos. 
 
Juan Piedrahita 23 
 
Almacenamiento 
✓ Reserva de nitrógeno: Encontramos a la ovoalbúmina y la caseína. 
✓ Reserva de oxígeno: Encontramos mioglobina, el oxígeno no puede estar libre por ahí en el citosol, así que tiene formas 
de almacenamiento donde no se encontrarán libres. 
Regulación 
✓ Hormonas: Como la insulina. 
✓ Factores de crecimiento: Como el EGF. 
 
Respuesta al estrés 
✓ Control de sustancias tóxicas: Tenemos citocromos encargados de esto. Muchas moléculas son toxicas ya que son 
insolubles, los citocromos las vuelven más solubles y de esta forma ya serán más fácilmente filtradas y eliminadas por 
el riñón. 
Secuestro de metales pesados 
Metales como el plomo y la plata. No hay ninguna exposición al plomo en la que una persona no tenga algún tipo de afección. 
Resistencia a altas temperaturas 
✓ Proteínas de choque térmico: Cuando nos quemamos, hay inflamación y ahí hay proteínas de choque térmico, que 
evitan que se degraden las proteínas. En el caso donde el daño sea irreparable hay mecanismos de succión y reemplazo. 
 
Juan Piedrahita 24 
Protección contra radiación UV 
✓ Proteínas reparadoras de ADN: El ADN se conserva de una generación a otra de una manera casi perfecta, esto no es 
porque el ADN se dañe y se mantenga conservado a la perfección, esto es por la acción de proteínas altamente eficientes 
que reparan el ADN para que el genoma no se afecte ni se pierda. 
Defensa 
✓ Protección de daños químicos o mecánicos: Queratina, su función es evitar que las cosas del exterior entren y lleguen 
a afectar por dentro nuestro cuerpo. 
✓ Factor de coagulación: Son mecanismo de defensa contra la pérdida de sangre (hemorragia). 
✓ Inmunoglobulinas: Mecanismo de defensa contra infecciones y agentes externos. 
✓ Toxinas y venenos: No es un mecanismo de defensa, es una agresión, pero para el animal que nos inyectó este veneno 
si es un mecanismo de defensa efectivo. 
 
Funciones especiales 
✓ Visión: Opsinas, que son capaces de mediar la generación de impulsos nerviosos. 
DEFINICIÓN 
Una proteína fundamentalmente es una secuencia de aminoácidos. Se organizan en plegamiento para poder cumplir con su 
función, sin su “vital” plegamiento es imposible que cumpla con una función biológica. 
PROTEÍNA DE REPLICACIÓN 
Proteína de replicación que se ubica alrededor del ADN. 
En los extremos donde se juntan el color amarilloy el violeta es necesario que haya disposición de cargas donde sean 
compatibles. 
 
Juan Piedrahita 25 
En este ejemplo, es necesario que esta proteína de un lado se abra y se cierre, esto porque cuando se va a hacer un proceso 
de replicación de ADN es necesaria la intervención de múltiples enzimas que ayudan en el proceso. 
Así que esta proteína tiene que dar lugar a estas y no “estorbar”. Esto debe ser muy controlada. 
Cambio conformacional 
Los cambios conformacionales tienen como objetivo producir más afinidad en ciertas regiones de las proteínas, esto con el 
fin de desempeñar alguna actividad biológica. 
Las proteínas también deben tener unas estructuras muy rígidas, si así se necesita, lo mismo del caso contrario, en donde 
se necesite más flexibilidad. 
 
NIVELES DE ESTRUCTURACIÓN 
Las proteínas tienen niveles de estructuración, los cuales son: 
Estructura primaria 
Enlaces covalentes. Secuencia de aminoácidos que componen un polipéptido, extremo amino sería el primer aminoácido y 
el extremo carboxilo sería el último. 
 
Estructura secundaria 
Enlaces de hidrógeno. Conformaciones de la cadena peptídica derivadas de la rotación alrededor de los Cs-a, e.g. a-hélices 
y hojas-b, etc. 
 
Estructura terciaria 
Enlaces covalentes y no covalentes. Formas tridimensionales de la cadena polipeptídica totalmente plegada. 
 
Estructura cuaternaria 
Enlaces no covalentes. Arreglos de dos o más cadenas proteicas en complejos multisubunitarios, solo hay uniones débiles 
manteniendo la integridad de esta estructura. 
Cuando hay un enlace covalente deja de llamarse subunidad, y empieza a llamarse cadenas, ej. Cadenas 
plegadas alfa, beta, etc. 
 
Juan Piedrahita 26 
AMINOÁCIDOS 
Los más 20 comunes aminoácidos son aquellos que son usados por los ribosomas para sintetizar proteínas. Estos se llaman 
alfa aminoácidos pues cada uno tiene un grupo carboxilo y uno amino unidos a un carbono alfa. Difieren en la estructura de 
la cadena lateral o grupo alquilo (R´). 
CLASIFICACIÓN DE LOS AAS 
La clasificación se hace usando la estructura de la cadena lateral 
(R). 
No polares: 
• Alifáticos: Glicina, alanina, valina, leucina, isoleucina y 
metionina. 
• Alicíclicos: Prolina (Pro). 
Aromáticos: Fenilalanina, tirosina y triptófano. 
Polares no cargados: Serina, treonina, asparagina y glutamina. 
Tioles: Cisteína. 
Polares con Carga: Ácido aspártico, ácido glutámico, lisina, 
histidina y arginina. 
Se subrayan en rojo los aminoácidos esenciales. 
La metionina, así como todos los aminoácidos, tienen proceso de degradación, en el proceso de degradación de la metionina 
se pierde su grupo metilo más distal (aquel que está unido al azufre). El resultado es denominado homocisteína, ya que es, 
en cierta forma, muy parecida a la estructura de la cisteína (otro aminoácido). 
La cisteína es la que forma los enlaces disulfuro, enlace que es muy importante a la hora de conformar grandes proteínas, 
por lo tanto, necesita una rigurosa revisión ya que hay muchos de estos enlaces que no deberían formarse. La encargada de 
hacer esta revisión son las chaperonas. 
Enantiómeros 
 
IONIZACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS 
Cada alfa aminoácido tiene 2 valores de pKa, uno para el grupo carboxilo y otro para el grupo amino, unidos al carbono 
alfa. El pKa es la tendencia que tiene una molécula para disolverse en una solución 
 +NH3 − CH2 − COOH ↔ +NH3 − CH2 − COO − + H + Proceso de desprotonación (pH ácido). 
 +NH3 − CH2 − COO − ↔ NH2 − CH2 − COO − + H + Proceso de desprotonación (pH básico). 
7 de estos 20 aminoácidos tiene cadenas laterales ionizables. Esto les confiere un tercer valor de pKa. 
Juan Piedrahita 27 
ESTADO DE IONIZACIÓN 
Cuando un aminoácido se encuentra en pH neutro, tiene una forma zwitterion, en donde tiene carga neutra. Cuando estamos 
en un ambiente muy protonado (ácido), vamos a encontrar que el aminoácido también lo estará, tanto en su amino como 
en su carboxilo. Y cuando estamos en un ambiente desprotonado (básico), el aminoácido tenderá a desprotonarse. 
 
 
FORMACIÓN DE UN PÉPTIDO 
Dos aminoácidos se unen para formar un enlace peptídico (tipo amida) con la pérdida de una molécula de H2O. 
Los polipéptidos son polímeros lineales formados por aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. Los enlaces peptídicos son 
enlaces tipo amida que se forman cuando el par de electrones sin compartir del átomo de nitrógeno del grupo amino de un 
aminoácido ataca al carbono carboxilo de otro en una reacción de sustitución de acilo nucleófila. 
 
ESTRUCTURA PRIMARIA 
Cuando un aminoácido empieza a ser parte de una cadena ya no se le denomina aminoácido, se le empieza a denominar 
residuo de aminoácido (porque un aminoácido tiene sus cargas completas, al hacer el enlace con otros aminoácidos, estas 
cargas se pierden). 
ESTRUCTURA SECUNDARIA 
Las dos estructuras secundarias más comunes son la hélice alfa (por puentes intramoleculares) y la hoja plegada beta (por 
puentes intermoleculares), cada una es especifica en cuanto a los ángulos  y  
Juan Piedrahita 28 
Los demás ángulos rotacionales representan estructuras secundarias “aleatorias”. Las estructuras secundarias son 
mantenidas por enlaces de hidrógeno. 
Hélices alfa 
Los contactos por puente de hidrógeno en las hélices alfa se dan cada 3,6 aminoácidos (matemáticamente). 
 
Hojas plegadas beta 
La conformación beta es extendida y también se logra ver la direccionalidad amino carboxilo. No es tan compacta como la 
hélice alfa. 
 
Tenemos casos especiales en donde estas hojas pueden ser paralelas y antiparalelas. Es importante destacar que aquí los 
puentes de hidrogeno se dan cada x aminoácidos, no es posible establecer un número exacto, el aminoácido 34 puede hacer 
puente con el 171, y a su vez el 36 puede hacer puente con el 169. Por lo que no es un requisito saber cada cuanto se dan 
estos enlaces. 
Hoja antiparalela 
Es cuando dos hebras vecinas son antiparalelas, o sea que no fluyen en la misma dirección. 
 
 
Juan Piedrahita 29 
Hoja paralela 
Se da cuando dos hebras vecinas son paralelas, o sea que fluyen en la misma dirección. 
 
Los giros beta se dan como mínimo por 4 – 5 residuos de aminoácidos, no por menos porque el giro no alcanza para unirse 
y general un enlace. Los lazos beta normalmente son más largos que los giros: >5 residuos. 
La alfa queratina es una proteína fibrosa que forma una hélice alfa helicoidal. Cada cadena es una hélice alfa modificada, 
hélices dextrógiras de 3,5 por vuelta forman una super hélice levógira. 
 
ESTRUCTURA TERCIARIA 
El plegamiento tridimensional de un polipéptido es su estructura terciaria. Tanto hélices alfa como hojas plegadas beta 
coexisten en este nivel estructural. 
En las proteínas globulares las cadenas R´ de AAs no polares se localizan en el interior de la molécula mientras que las AAs 
polares se localizan en la superficie. La integridad de la estructura terciaria es mantenida por interacciones no covalentes 
y enlaces disulfuro. 
Estructuras supersecundarias 
Son combinaciones de estructuras secundarias observadas en diferentes proteínas. Sus tipos son: Hélice-lazo-hélice, hélice 
helicoidal, hélices en racimo, bab, b- hairpin, meandro-b, llave griega, barril-b, Sándwich-b 
 
Dominios 
En una proteína coexisten múltiples dominios. Cuando una proteína tiene enlaces covalentes con otra se dice que son una 
misma proteína, ya que la unión de estas se basa en enlaces covalentes. 
Juan Piedrahita 30 
 
Los motivos que encontramos en estas estructuras son: 
 
ESTRUCTURA CUATERNARIA 
Ensamblaje de estructuras terciarias. Formación de complejos de dos o más subunidades. 
Hemoglobina 
La estructura cuaternaria es mantenía por interacciones no covalentes. La hemoglobina tiene esa composición multimérica 
ya que necesita cambiar su composición con frecuencia. 
Desnaturalización de proteínas 
Hayagentes que pueden desnaturalizar proteínas, cuando esto pasa no se dañan enlaces covalentes (estos últimos se pueden 
cuando la proteína se degrada). 
Los agentes que pueden desnaturalizar las proteínas pueden ser como: 
El calor, pH extremo, detergentes, agitación mecánica, mercaptoetanol (rompe enlaces S-S), 6M guanidina HCl o urea 10M 
(estos agentes caotrópicos rompen interacciones no covalentes). 
 
Reducción de enlaces disulfuro 
El mercaptoetanol puede entrar a colocarse encima de los sulfidrilos de alguna proteína, esto hace que estos azufres no se 
vuelvan a unir, ya que están siendo ocupados. 
Juan Piedrahita 31 
 
RIBONUCLEASA 
Esta proteína tiene enlaces disulfuro, esta proteína tiene memoria, entonces en caso donde haya aumento de temperatura 
los enlaces disulfuro se van a romper, pero cuando la temperatura baja, los enlaces volverán a reencontrarse haciendo que 
la proteína vuelva a su forma activa. 
 
RECEPTOR DE INSULINA 
Es una proteína que tiene 3 dominios (citoplasmático, transmembrana y 
extracelular). En cada dominio hay un tipo de plegamiento (pueden ser alfa o 
beta, pero nunca combinadas). 
Los trasportadores de glucosa son inducibles, ya que la célula no siempre está 
absorbiendo, así que la acción de la insulina será inducir estos canales, para 
que se presenten en la membrana celular y producir el transporte de glucosa. 
 
En el hígado, por ejemplo, estos canales no son inducibles, así que los canales siempre estarán dispuestos en la membrana. 
Juan Piedrahita 32 
ENZIMAS 
Son típicas proteínas que sirven como catalizadores para reacciones bioquímicas. Algunos ARNs (ribozimas) y anticuerpos 
(abzimas) han demostrado capacidad como catalizadores. podemos hablar de seclusión, esto hace referencia a la afinidad 
de cierta enzima por determinado sustrato. 
Se caracteriza por: 
✓ Catálisis: Sobre la tasa de las reacciones; está comprobado que una reacción puede durar cientos de millones de 
años, pero gracias a las enzimas, estas ocurren en milisegundos. 
✓ Especificidad: Aquello que define la seclusión, hay casos en donde las enzimas tienen que ser específicas, para 
una sola molécula (sustrato). Es un asunto que la célula maneja según su conveniencia. 
✓ Regulación: De las reacciones o las vías, cuando por ejemplo ya se necesita parar la producción de un producto 
determinado. 
✓ Cofactores: Algunas reacciones usan cofactores y otras no. 
PERFIL DE LAS REACCIONES 
Las enzimas proveen una ruta diferente para hacer una reacción química (una 
más rápida). Así que podemos comparar el perfil de las reacciones enzimáticas 
vs las no enzimáticas. 
La enzima cuando se une al sustrato forma el complejo enzima sustrato. En 
este momento procedemos a un estado de transición en donde hay activación 
energética. 
Es destacable que la energía de activación es muy reducida comparada a una 
reacción no enzimática, esto es resultado de la intervención de una enzima 
específica. 
 
CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS 
Las enzimas se clasifican en 7 clases, estas con base en los tipos de reacción que hace cada una. 
 
 
Juan Piedrahita 33 
INCREMENTOS EN LA TASA DE REACCIÓN POR ALGUNAS ENZIMAS 
Sin las enzimas no existe metabolismo, o por lo menos no existiría en la vida tal como la conocemos. 
EJEMPLOS DE ACTIVIDAD ENZIMÁTICA 
Los ejemplos más comunes que tenemos de actividad enzimática serían: 
Catálisis. En el rompimiento de un enlace peptídico, que ocurre cuando una proteasa actúa sobre agua y dos aminoácidos 
para romper el enlace peptídico y separarlos. 
 
Actividad esterasa. Muchas proteasas manifiestan actividad esterasa, que es básicamente la capacidad de romper enlaces 
ester. 
 
ROMPIMIENTO DE UN ENLACE PEPTÍDICO 
Puede ser catalizada por diferentes enzimas, en la imagen nos muestran 
en donde cierta enzima se va a ubicar. 
La tripsina es un tipo de enzima (endopeptidasa) que no cortan en los 
extremos de las cadenas, así que tiene especificidad. 
La tripsina corta donde se encuentra una lisina y una arginina, si estas se 
encuentran en las puntas de la cadena peptídica no la va a poder cortar 
(por la especificidad anteriormente mencionada). 
 
COFACTORES 
Las enzimas necesitan cofactores, se pueden reconocer varias como vitaminas de tipo B. 
En la siguiente reacción ambos compuestos (sustrato y producto) tienen el mismo peso molecular, esta reacción esta 
catalizada por la triosa fosfato isomerasa. 
∆𝐺𝑜
′
 = − 𝑅𝑇 ln 𝑲𝒆𝒒′ = −8.314(298) ln 𝟎. 𝟎𝟒𝟕𝟓 
∆𝐺𝑜
′
 = − 2478 (−3.05) = 7550 𝐽/𝑚𝑜𝑙 = 7.55 𝑘𝐽/𝑚𝑜𝑙 
Juan Piedrahita 34 
 
MODELO DE FORMACIÓN DEL COMPLEJO ES 
a) No hay presencia de enzima. 
b) La formación de este complejo enzima sustrato (ES) es un evento exergónico y estabiliza el sustrato mucho más 
de lo que estaba antes (lo aleja de su estado de transición). 
c) Esta enzima tiene mayor afinidad por el estado de transición, acercando el sustrato al estado de transición. 
 
TASA DE REACCIÓN VS [S] 
Es la velocidad de la reacción en función de la 
concentración de sustrato con la que inicia la reacción. 
La asociación de enzima y sustrato forma el ES (k1), este 
complejo ES forma la enzima y el producto. 
 
 
Juan Piedrahita 35 
MODELOS DE UNIÓN DE SUSTRATO 
Nos lo muestran como una llave y una cerradura, pero es 
como una superficie en donde una ficha de 
rompecabezas entra y cabe perfectamente. 
Cuando se une, por ejemplo, una glucosa o un ATP a una 
enzima específica, cuando se unen se cierra (como un 
pacman), esto es por el sitio activo; El ATP se une a la 
glucosa y luego queda el producto libre (la enzima 
también). 
ESTRATEGIAS CATALÍTICAS 
Las enzimas tienen diferentes estrategias para hacer sus procesos. 
✓ Catálisis covalente: El sitio activo contiene un grupo reactivo, usualmente el nucleófilo fuerte que temporalmente 
es modificado covalentemente durante la catálisis. Por ejemplo, el aminoácido serina de la quimotripsina. 
✓ Catálisis ácido – base: Cuando la enzima intercambia hidrógenos con el sustrato. Por ejemplo, el aminoácido 
histidina de la quimotripsina. 
✓ Catálisis con ion metálica: Ocurre de varias maneras, un ion metálico como catalizador electrofílico para 
estabilizar la carga negativa en un intermediario de la reacción. 
✓ Catálisis por aproximación: En reacciones que implican dos sustratos, la tasa se incremente cuando la enzima 
provee una superficie que permite la orientación correcta de los mismos. 
CLASES DE PROTEASAS 
PROTEASAS SERINA 
La quimotripsina y tripsina pertenecen a este grupo de proteasas (la diferencia es en donde cortan). Estas enzimas son 
iguales en sus sitios activos, en el sitio activo de estas enzimas podemos encontrar la ácido aspártico, la histidina y la serina. 
Cuando el ácido aspártico le hala el hidrogeno a la histidina, esta se lo jala a la serina (ver imagen), un grupo OH no es un 
grupo fácilmente ionizable, aun así, la histidina puede quitarle el hidrogeno del grupo OH de la serina, esto se da porque la 
histidina transforma su pKa a casi 11 (mucha fuerza) y se lo quita. 
 
Juan Piedrahita 36 
PATRONES DENSIMÉTRICOS DE LAS ISOENZIMAS DE LA LDH DE USO DIAGNÓSTICO 
En una persona puede encontrar en su plasma diferentes moléculas provenientes de restos de células que se han roto. 
Si un paciente llega con un dolor en el pecho y en el brazo izquierdo se puede hacer un examen de lactato deshidrogenasa 
(LDH) donde nos revelara ciertos marcadores que son adecuados para ser utilizados en las primeras 4 o 5 horas. A este 
tiempo este marcador se pudo haber normalizado ya que pues, como no se murió la persona, su evento ya tuvo que haberse 
normalizado. 
Cuando un paciente tiene muchas rupturas de células cardiacas o hepáticas, se encuentra un alto porcentaje de LDH en el 
plasma sanguíneo. Para saber en qué órgano fue la ruptura solo basta con mirar el tipo de LDH, ya que cada tipo tieneuna 
localización abundante en cada tejido. 
 
CINÉTICA 
Para describir la cinética de las enzimas recurrimos a esta ecuación, donde la enzima se encuentra con su sustrato, se forma 
el complejo ES, y finalmente se disocia un producto y la enzima libre. 
𝐸 + 𝑆 → 𝑘1 ← 𝑘 − 1 𝐸𝑆 → 𝑘2 𝐸 + 𝑃 
[E]= Concentración enzimática. 
[S]= Concentración de sustrato. 
[ES]= Concentración de complejo enzima sustrato. 
[P]= Concentración de producto. 
k1= Constante de formación de ES. 
k-1= Constante de descomposición de ES. 
k2= Constante de descomposición de ES. 
GRÁFICA DE MICHAELIS-MENTEN 
Relación gráfica entre la velocidad de reacción y 
concentración de sustrato. 
𝑉𝑜 = 
𝑉𝑚𝑎𝑥 [𝑆]
𝐾𝑚 + [𝑆]
 
La velocidad inicial es la tasa al comienzo de una reacción 
catalizada por una enzima. 
CINÉTICA ENZIMÁTICA 
Complejo enzima sustrato (ES) – Complejo no covalente formado cuando sustratos específicos se juntan en el sitio activo de 
una enzima. 
Juan Piedrahita 37 
𝑬 + 𝑺 → 𝒌𝟏 ← 𝒌 − 𝟏 𝑬𝑺 → 𝒌𝟐 𝑬 + 𝑷 
Cuando [S] >> [E], todas las moléculas de enzima se unen a sustrato (la 
enzima está saturada con sustrato). 
Bajo estas condiciones, La tasa de reacción depende de solo la [E], y la 
reacción es pseudo-first order. 
La velocidad general de reacción es dada por la tasa de conversión de ES 
en E + P. 
𝒗 = 𝒌𝟐 [𝑬𝑺] = 𝒌𝒄𝒂𝒕[𝑬𝑺] 
GRÁFICO DE LINEWEAVER - BURKE 
La ecuación de Michaelis y hacer el inverso en ambos lados de la ecuación, 
esto para mantener la igualdad, pero con una reorganización sencilla, 
para tener la ecuación de una recta. 
La parte real de la gráfica se encuentra a la derecha del eje de las 
ordenadas = 0 
 
 
CONSTANTE CATALÍTICA 
Es una reacción catalizada por enzima, la tasa general de información de producto es: 
𝒗 = 𝒌𝟐 [𝑬𝑺] 
Si todas las moléculas de la enzima están en complejo con el sustrato (exceso de S), la reacción ocurre a su máxima 
velocidad. 
𝑽𝒎𝒂𝒙 = 𝑲𝒄𝒂𝒕 . 𝑬𝒕 
EFICIENCIA CATALÍTICA 
Cuando podemos la quimotripsina a varios sustratos, podemos determinar con cuál de estos actúa más rápido (es más 
eficiente) Y cuando k2 es grande, el denominador se convierte en k2 y kcat/KM estará limitada por el valor de k1, es decir, la 
formación del complejo ES. 
Su formación está a su vez limitada por la tasa de difusión de Sustrato al sitio activo de la enzima. 
REACCIONES MULTI-SUSTRATO 
La transformación enzimática en la naturaleza no solo es la conversión de un solo sustrato en un solo producto, en los 
sistemas biológicos también podemos encontrar reacciones que implican más de un sustrato, transformándolos en varios 
productos (estas son las más frecuentes). 
𝑨 + 𝑩 = 𝑷 + 𝑸 
La vía de fermentación lo mantiene todo ser vivo, con la glucolisis ya tenemos una parte del metabolismo energético hecho 
(falta el ciclo del ácido cítrico y la cadena trasportadora de electrones). 
 
 
Juan Piedrahita 38 
NOMENCLATURA 
 
• Las flechas verticales indican la dirección de entrada o de salida de la reacción. 
• La E hace referencia a la enzima. 
MECANISMO SECUENCIAL 
Los dos sustratos se tienen que unir al centro activo antes que se libere cualquiera de los dos productos. Los complejos 
enzima sustrato tienen que estar formados como requisito indispensable para que pueda ocurrir la formación de productos 
Reacciones secuenciales ordenadas 
La formación del complejo enzima sustrato debe producirse en un orden determinado para que el complejo sea productivo 
desde el punto de vista catalítico. 
 
Reacciones secuenciales aleatorias 
La formación del complejo enzima sustrato es independiente del orden de unión de los sustratos. 
 
MECANISMO PING PONG 
Este tipo de mecanismo, tras la unión del primer sustrato se libera uno de los productos, en una reacción parcial en la que 
se genera una forma modificada de la enzima. Esta forma une al siguiente sustrato, catalizando la formación del segundo 
producto con regeneración de la forma nativa de la enzima. 
 
 
Juan Piedrahita 39 
 
INTERACCIÓN ALOSTÉRICA 
Las enzimas trabajan en multímeros también, estas pueden ser porque las subunidades están juntas pero cada una trabaja 
independiente a las otras. Estas enzimas pueden tener pedazos estáticos, pero a medida que se aumenta la concentración 
de sustrato, cada subunidad se va activando, hasta que todas quedan activas. 
 
INHIBICIÓN DE LA ACTIVIDAD 
La actividad enzimática se puede controlar con inhibiciones. 
Unión no covalente del inhibidor: 
• Competitiva. (I se une solo a E). 
• Incompetitiva. (I se une solo a ES). 
• No competitiva. (I se une a E o a ES). 
Unión covalente del inhibidor – irreversible: 
• Grupo específica. 
• Análogos del estado de transición. 
• Suicidas. 
INHIBICIÓN COMPETITIVA 
Los inhibidores competitivos se unen de forma reversible a 
la enzima libre, y no al complejo ES, para formar un 
complejo enzima – inhibidor. 
El sustrato y el inhibidor compiten por el mismo sitio activo 
de la enzima, tan pronto como esto ocurre, el acceso del 
sustrato al sitio activo queda bloqueado. 
 
 
 
Juan Piedrahita 40 
INHIBICIÓN NO COMPETITIVA 
En algunas reacciones catalizadas por enzimas el inhibidor puede unirse 
tanto a la enzima libre como al complejo enzima-sustrato. 
La inhibición no competitiva hace referencia a cuando el inhibidor se une 
a un lugar diferente del sitio activo. 
Estos inhibidores tienen escasa o casi nula semejanza estructural con los 
sustratos, pero pueden influir en la unión del sustrato si su sitio de unión 
está en estrecha cercanía con el sitio activo. 
INHIBICIÓN INCOMPETITIVA 
Es un tipo infrecuente de inhibición no competitiva, el inhibidor solo se 
une al complejo ES, y no a la enzima libre. En consecuencia, el inhibidor 
es ineficaz a bajas concentraciones de sustrato, porque hay muy poco 
complejo ES presente. 
 
 
 
INHIBICIÓN IRREVERSIBLE 
En la inhibición reversible, el inhibidor puede disociarse de la enzima 
debido a que se una mediante enlaces no covalentes. 
Los inhibidores irreversibles se unen usualmente de forma covalente a la 
enzima, con frecuencia a la cadena lateral de un residuo de aminoácido 
del sitio activo. 
 
 
ABZIMAS 
Son anticuerpos con actividad enzimática. 
La inserción de un ion metálico en una porfirina (enzima ferroquelatasa) 
procede a través de un estado de transición en el que su estructura es 
doblada. 
La N-Metilmesoporfirina es análogo de dicho estado que puede usarse 
para generar Abs capaces de catalizar la inserción de un ion metálico a 
la porfirina. 
 
 
 
 
Juan Piedrahita 41 
METABOLISMO 
En su definición puede tener muchos aspectos, básicamente, es un conjunto de todos los procesos de Inter conversión de 
compuestos químicos en el cuerpo, sus interrelaciones y el flujo de metabolitos por las vías. 
Se puede dividir en: Metabolismo anabólico, catabólico y anfibólico. 
NECESIDADES ENERGÉTICAS 
Un humano adulto de 70kg necesita aproximadamente 8 – 12 MJ / día. 
✓ Carbohidratos: 40 a 60 % 
✓ Lípidos: 30 a 40 % 
✓ Proteínas: 15 % 
CATABOLISMO 
Usa como nutrientes energéticos los carbohidratos, las grasas y las proteínas y los productos finales son energía en: CO2, 
H2O, NH3 
Como combustible para hacer energía podemos coger a los carbohidratos, proteínas y lípidos. Las principales son los 
carbohidratos y grasas. 
La Coenzima A es una molécula extremadamente grande a la cual será acoplada el grupo acetilo producto de la glucolisis, 
este grupo transportador se encarga de introducir este producto al grupo de Krebs. 
METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS 
La acción de la insulina en las membranas de las células desencadenará una vía en la cual las proteínas transportadoras de 
glucosa se disponen en las membranas, listas para permitirle la entrada a la glucosa. 
La fermentación se ha mantenido en nuestra evolución ya que es una vía compensatoria en caso de quela glucólisis por 
alguna razón se detenga. 
 
Juan Piedrahita 42 
Análisis 
El músculo recibe glucosa del hígado, con el que puede hacer su propio glucógeno. A una persona le dan calambres porque 
el músculo está expuesto a un bajo nivel de oxígeno, entonces la solución sería respirar profundo, para que la entrada de 
oxígeno produzca ATP y se pueda relajar el músculo. 
GLUCÓLISIS 
La glucólisis consta de dos momentos (Fase preparatoria, fase de rendimiento energético). En este tipo de reacciones en 
cadena los productos de una reacción son los sustratos de otro. 
Es importante destacar que estas reacciones constan de direccionalidad que está establecida por una misma enzima, a 
grosso modo una reacción puede tener dos direccionalidades, la directa (1 dirección) y la reversible (2 direcciones) esta 
última obligatoriamente para cumplirse debe ser catalizada por la misma enzima. 
BALANCE ENERGÉTICO 
 
ACTIVIDADES ENZIMÁTICAS IMPLICADAS 
Estas reacciones se catalizan con la intervención de enzimas, entre las que destacan: 
✓ Las quinasas: Mueven el grupo fosfato de una molécula a otra. 
✓ Las isomerasas: Convierten un sustrato en un isómero de este. Isomerizan moléculas. 
• Catalizan reacciones reversibles. 
✓ Las oxidorreductasas o deshidrogenasas: Catalizan reacciones de Oxidorreducción (Redox). 
✓ Aldolasas: Cataliza una condensación aldólica. 
✓ Mutasa: Transferencia de grupos. Usualmente mueve fosfatos a diferentes posiciones en azúcares. 
✓ Enolasa: Convierte grupos C = C en alcohol. No hay cambio en el estado de oxidación. 
✓ Sintasa: Combina dos precursores en un nuevo compuesto. 
✓ ATPasa: Hidroliza ATP a ADP y Pi. Esta reacción ocurre en reversa para generar ATP usando la E libre de un gradiente 
de protones. 
TRANSPORTADORES DE MONOSACÁRIDOS 
Tenemos diversos transportadores que me permiten el transporte de monosacáridos de un lugar a otro, ya sean por 
transporte activo o difusión facilitada. 
 
Juan Piedrahita 43 
PROCESAMIENTO Y ABSORCIÓN DE AZUCARES EN LA DIETA 
La amilopectina es aquel polisacárido que tiene enlaces 1-6 y 1-4, la amilosa es aquel polisacárido que solo tiene enlaces 
alfa 1-4; Estos dos enlaces son hidrolizadas por amilasas, las cuales van a separar a los polisacáridos en di o tri sacárido. 
 
 
FASE PREPARATORIA 
En esta fase (1) se hace la fosforilación y conversión de glucosa en gliceraldehído-3-p, precursor de la fase de rendimiento 
energético (2). Se pierden (2 moléculas de ATP); Ganancia neta -2 ATP. 
 
La fructosa-1,6-difosfato tendrá 2 reacciones para dar lugar a 2 productos diferentes (dihidroxiacetona y gliceraldehído –
3-P), dos productos que pueden ser convertidos el uno en el otro por medio de la triosa-p-isomerasa. 
FASE DE RENDIMIENTO ENERGÉTICO 
A partir de esta fase TODOS los productos deben ser multiplicados por dos (2). Es la conversión de gliceraldehído a piruvato. 
Se ganan (2 moléculas de ATP) x2; Ganancia neta +2 ATP. 
Juan Piedrahita 44 
 
REGULACIÓN DE LA PIRUVATO QUINASA 
Esta enzima es inhibida alostéricamente por el ATP, la Acetil-CoA y por ácidos grasos de cadena larga y la acumulación de 
Ala; mientras que la acumulación de Fructosa 1,6-bisfosfato la activa. 
La isoenzima hepática (forma L) es regulada también por el glucagón el cual, a través de su efector la PKA (su efector 
interno), induce su fosforilación inactivándola. 
Esto evita el consumo hepático de Glucosa cuando su concentración plasmática es baja. 
REACCIONES DE LA GLUCÓLISIS 
 
Glucólisis en eritrocitos 
Nuestro plasma es naturalmente oxidante, por lo que un eritrocito puede ser oxidado por el plasma. 
RUTAS DE INCORPORACIÓN DE OTROS MONOSACÁRIDOS A LA GLUCÓLISIS 
Se pueden agregar otros monosacáridos a la glucólisis, pero no van a tener el mismo control que tiene la glucosa, es debido 
a eso que la gran ingesta de estos puede generar producción de grasas. 
Juan Piedrahita 45 
 
PROPIEDADES CINÉTICAS Y REGULACIÓN DE LA HEXOQUINASA 1 
Nosotros en todo el cuerpo tenemos hexoquinasa 1 (menos en el 
hígado), en el hígado es la hexoquinasa 4, que se diferencia en la 
afinidad relativa por el sustrato. 
Dicho esto, la hexoquinasa 1 puede coger la más mínima cantidad de 
glucosa y empezar la glucolisis, en cambio la hexoquinasa 4 necesita 
muchas más concentración de glucosa para activarse por la 
naturalidad ahorradora del hígado. 
Cuando no hay necesidad de glucólisis secuestramos a la 
hexoquinasa 4 en el núcleo. 
La proteína inhibidora de la Hexoquinasa IV es una proteína de unión y secuestro nuclear para la Hex IV. Ella es capaz de 
arrastrarla al núcleo cuando la [Fruct 6-P] es alta, y la libera al citosol cuando la [Glucosa] se incrementa. 
 
Juan Piedrahita 46 
GLUCONEOGÉNESIS 
Es la generación de glucosa. Solo el hígado y los riñones hacen gluconeogénesis a partir del piruvato y de compuestos de 3 
o 4 carbonos. 
Siete pasos son catalizados por las mismas enzimas de la glucólisis (son reacciones reversibles), tres pasos de estos son 
irreversibles por lo que tienen que ser catalizados por enzimas propias de la gluconeogénesis. La formación de una glucosa 
requiere 4 ATPs, 2 GTPs, 2 NADHs. 
La glucolisis y la gluconeogénesis son reguladas recíprocamente para evitar un círculo de reacciones improductivo. 
SÍNTESIS DE CARBOHIDRATOS A PARTIR DE PRECURSORES SIMPLES 
Síntesis de carbohidratos a partir de precursores simples 
La vía de: PEP a Glucosa 6-P es común para la conversión biosintética de muchos 
diferentes precursores de carbohidratos en plantas y mamíferos. 
Solo las plantas y las bacterias fotosintetizadores son capaces de convertir CO2 en 
carbohidratos. 
La glucólisis y la gluconeogénesis tienen vías en sentido contrario muy parecidas. 
Para devolver la acción de la piruvato quinasa (hacer fosfoenolpiruvato en piruvato) 
se necesita el oxaloacetato. 
 
 
CICLO DE CORI 
Cooperación metabólica entre el músculo esquelético y el hígado 
En músculos extremadamente activos, el glucógeno es la fuente energética, 
generando lactato por vía glucolítica. Durante la recuperación, algo del lactato es 
transportado al hígado y convertido en glucosa vía gluconeogénesis. 
Esta glucosa es liberada a la sangre y regresada a los músculos para restituir su 
almacén de glucógeno. La vía completa 
(glucosa → lactato → glucosa) 
Constituye el ciclo de Cori. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Juan Piedrahita 47 
FBPASA-1-FOSFOFRUCTOQUINASA 
La fructosa 1,6-bifosfatasa es inhibida por el AMP, pero es activada por citrato y 3-fosfoglicerato. Así, en un estado de alta 
energía, un incremento del citrato y una reducción de AMP se combinan para activar la fructosa 1,6-bifosfatasa y para inhibir 
la fosfofructoquinasa. Esto promueve la hidrólisis de fructosa 1,6-bifosfato a fructosa 6-fosfato. 
GLUCOSA 6 – FOSFATASA 
Es una enzima única en riñones y en hígado, es la enzima encargada de liberar la glucosa del fosfato, por lo que estos serán 
los únicos órganos capaces de generar glucosa libre al torrente sanguíneo, ya que transportadores que saquen glucosa-6-
fosfato no existen en el ser humano. 
Una ruta metabólica alternativa para la glucosa 6-fosfato es su almacenamiento como glucógeno en el hígado y los músculos. 
 
 
VÍAS DE LA PENTOSA FOSFATO 
• Tiene dos fases básicas: Oxidativa y NO oxidativa 
• La fase oxidativa conlleva la oxidación y descarboxilación en el C-1 de la glucosa 6-P, reduciendo NADP a NADPH y 
produciendo pentosas fosfato. 
• El NADPH provee el poder reductor para reacciones biosintéticas, y la ribosa 5-P es precursor de la síntesis de 
ácidos nucleicos. 
• Su tasa es más alta en tejidos de crecimiento rápido o en síntesis activa de ácidos nucleicos, colesterol u hormonas 
esteroidales. 
 
Juan Piedrahita 48 
El NADPH formado en la fase oxidativa es usado para reducir el glutatión, GSSG y para sustentar las biosíntesis reductivas.El otro producto, la Ribosa 5-fosfato, es precursor de nucleótidos, coenzimas y ácidos nucleicos. 
En células que no están usando ribosa 5-fosfato para biosíntesis, la fase no oxidativa recicla 6 moléculas de pentosa a 5 de 
la hexosa Glucosa 6-P, permitiendo que continúe la producción de NADPH y convirtiendo la Glucosa-6-fosfato (en 6 ciclos) 
en CO2. 
 
SÍNDROME DE WERNICKE - KORSAKOFF 
Hay personas que tienen una modificación genética de la transcetolasa, lo que hace que esta tenga 10 veces menos afinidad 
por su cofactor. Las deficiencias de la vitamina tiamina disminuye la disponibilidad de TPP. 
Frecuente detección entre alcohólicos pues el alcohol inhibe absorción de algunas vitaminas. 
VÍA DEL ÁCIDO URÓNICO 
La D-glucosa tendrá varios procesos de transformación en esta vía metabólica; Ocurre en el hígado. 
METABOLISMO DE LA GALACTOSA 
La asimilación de la galactosa depende de tres enzimas diferentes: Galactoquinasa, Glactosa-1-fosfato uridil transferasa 
y la uridina difosfogalactosa-4-epimerasa. 
Cuando uno toma leche puede aumentar la galactosa. La galactoquinasa es hermana de la hexoquinasa, pero no sitúa el 
grupo fosfato en el sexto carbono, esta lo sitúa en el primero. 
 
Juan Piedrahita 49 
Tenemos 3 tipos de galactosemias, enfermedades causadas por la ausencia genética de 3 de las enzimas en el metabolismo 
de la galactosa. 
✓ Galactosemia tipo 1: Hay deficiencia de Galactosa-1-fosfato uridil transferasa, por lo tanto, la galactosa-1-fosfato. 
✓ Galactosemia tipo 2: Hay una deficiencia de galactoquinasa, por lo tanto, se acumulará galactosa. 
✓ Galactosemia tipo 3: Hay deficiencia de la epimerasa, por lo que se acumulará Glucosa UDP galactosa. 
Cuando hay deficiencia se produce acumulación de los precursores de las enzimas afectadas, pero también se acumularán 
todos los metabolitos anteriores que iban en la vía. 
METABOLISMO DE GLUCÓGENO 
El responsable de la textura del hígado son los gránulos de 
glucógeno, ya que son demasiados. 
En el glucógeno solo hay 2 extremos reductores, así que todas 
las ramas convergerán en 2 únicas que se conectarán a la 
proteína central (glucogenina). 
El carbono 4 de la glucosa es el extremo no reductor, y como la 
polimerización de la glucosa se da en la parte izquierda de la 
molécula de glucosa entonces cada vez habrá más extremos no 
reductores. 
Todos estos extremos se irán hacia la periferia, y los extremos 
reductores quedarán proyectándose hacia la glucogenina. 
CARACTERÍSTICAS: 
Un solo gránulo de glucógeno puede tener hasta 55000 
moléculas de glucosa, 2000 extremos no reductores. 
Los gránulos contienen las enzimas necesarias para la síntesis y 
degradación, así como los factores reguladores de las mismas. 
Provee una fuente rápida de glucosa para el metabolismo 
aerobio y anaerobio. 
GLUCOGÉNESIS 
La glucosa tendrá una transformación específica 
en la que será convertida en la UDP-glucosa 
(Uridina difosfato [UDP]-glucosa) es la forma 
activada de la glucosa para la síntesis de 
glucógeno y también para la síntesis de otros 
hidratos de carbono complejos. 
La glucógeno sintasa es la enzima encargada de 
elongar las cadenas de glucógeno. 
La enzima transfiere el residuo de glucosa del 
azúcar nucleótido UDP-glucosa a un extremo no 
reductor de una rama del polímero generando un 
nuevo enlace glucosídico α1-4. 
 
 
Juan Piedrahita 50 
ANABOLISMO [GLUCOGÉNESIS] 
Formación de un azúcar nucleótido 
Entre un nucleósido trifosfato (NTP) y el azúcar fosfato ocurre una reacción de condensación. El oxígeno con carga negativa 
sobre el azúcar provee un nucleófilo, que ataca el fosfato α del NTP desplazando pirofosfato (PPi). La reacción es empujada 
por la hidrólisis adicional de PPi por parte de la piro fosfatasa inorgánica. 
Síntesis de la ramas del glucógeno 
La enzima ramificadora de glucógeno (llamada tambien la amilo (α1-4) a (α1-6) transglicosilasa or glucosil-(α4-6)-
transferasa) forma un nuevo punto de ramificación durante la síntesis del glucógeno. 
 
CATABOLISMO [GLUCOGENÓLISIS] 
Es la degradación de glucógeno, para esto deben haber enzimas que hagan lo 
contrario a la glucogénesis. 
✓ Glucógeno sintaza es revertida por: Glucógeno Fosforilasa. 
Requiere un fosfato y la eliminacion es por un mecanismo de pirólisis 
✓ Enzima rafimicadora es revertida por: Enzima desramificadora. 
Rompimiento del Glucógeno cerca de un punto de ramificación (α1-6) 
Luego de la remoción secuencial de residuos de glucosa terminales por la 
glucógeno fosforilasa los residuos de glucosa cercanos a un punto de 
ramificación son removidos en un proceso de dos pasos que requiere la enzima 
bifuncional llamada “enzima desramificadora”. 
Primero, la actividad transferasa de la enzima traslada un bloque de tres 
residuos de glucosa de la rama a un extremo no reductor cercano, al cual lo 
une mediante enlace (α1-4). 
El residuo de glucosa restante en el puno de ramificación, unido por enlace (α1-6), es entonces liberado como por la 
actividad (α1-6) glucosidasa de la misma enzima. 
 
Juan Piedrahita 51 
VARIACIONES DIARIAS DE LAS RESERVAS DE GLUCÓGENO 
Cambios en los depósitos de glucógeno del hígado durante el transcurso 
de un día. 
El metabolismo del glucógeno en el hígado regula la concentración de 
glucosa sanguínea a corto plazo, y la gluconeogénesis es importante 
para la regulación a largo plazo después de más de 12-24 horas de 
ayuno. 
Cuando una persona está en ayunos, los niveles de insulina están bajos 
y los de glucagón altos, lo que me producirá glucogenólisis ya sea por 
vía hepática o por la grasa. 
REACCIÓN CATALIZADA POR LA FOSFOGLUCOMUTASA 
La reacción comienza con la enzima fosforilada en un residuo de Serina. 
En el paso 1, la enzima dona su grupo fosforilo (verde) a la glucosa 1-
fosfato produciendo glucosa 1,6-bisphosphate. 
En el paso 2, el grupo fosforilo en C-1 de la glucosa 1,6-bifosfato (rojo) 
es transferido de regreso a la enzima, restaurándola como fosfoenzima 
y liberando glucosa 6-fosfato. 
 
REGULACIÓN 
Regulación de la glucógeno sintasa y fosforilasa mediante modificación 
covalente y efectores alostéricos. 
Obsérvese que la fosforilación simultánea de las dos enzimas lleva a la 
degradación del glucógeno, y su desfosforilación lleva a su síntesis. 
Flechas verdes indican activación alostérica. Flechas rojas indicas 
inhibición alostérica. 
 
CADENA DE REACCIONES Y ENFERMEDADES POR ALMACENAMIENTO DE GLUCÓGENO 
 
 
Juan Piedrahita 52 
RESPIRACIÓN CELULAR 
Toda la respiración se divide en 2 fases, la fase de donación de electrones y la fase de aceptación de electrones. 
✓ Primera: Moléculas combustibles son oxidadas para producir fragmentos de 2 carbonos en la forma de Acetil-CoA. 
✓ Segunda: Entrada de grupos acetilo al ciclo del ácido cítrico (oxidación hasta CO2 y producción de NADH y FADH2. 
✓ Tercera: Las coenzimas reducidas son oxidadas, generando protones y electrones. 
ACETIL COA 
 
COMPLEJO PIRUVATO DESHIDROGENASA 
La conversión de piruvato a acetil Coa está dada por la acción del complejo piruvato deshidrogenasa. Este complejo está 
formado por demasiadas subunidades que me darán 3 enzimas: E1, E2 y E3. 
✓ E1: Piruvato deshidrogenasa 
✓ E2: Dihidrolipoil transacetilasa 
✓ E3: Dihidrolipoil deshidrogenasa 
Las E2 humanas están asociadas a 2 moléculas de lipoato. 
 
 
 
 
 
Juan Piedrahita 53 
REACCIONES CATALIZADAS 
 
BERIBERI 
• Las manifestaciones tempranas de la carencia de tiamina están 
caracterizadas por anorexia, calambres musculares, parestesias e 
irritabilidad. 
 
• Las manifestaciones crónicas en cuanto a la cardiopatía del beriberi, son 
vasodilatación periférica notable, que origina insuficiencia cardiaca clásica 
de gasto alto con disnea, taquicardia, cardiomegalia y edema pulmonar y 
periférico. 
 
• La afección del sistema nervioso puede incluir tanto al periférico como al 
central.