Resumen bioquimica parte 2

Vista previa del material en texto

Resumen de Bioquímica
2° PARCIAL | CÁTEDRA 1 - 2020
Índice
Lípidos 2
LANZADERADEÁCIDOCÍTRICO 2
CONVERSIÓNDEACETIL-COA EN
MALONIL-COA 2
COMPLEJODE LAÁCIDOGRASO SINTASA 3
ÁCIDOSGRASOS INSATURADOS 4
ALCOHOLESGRASOS 4
Elongación de ácidos grasos 4
Degradación de ácidos grasos 4
OXIDACIÓNDEÁCIDOSGRASOSDEUN
NÚMERO IMPARDECARBONOS 5
OXIDACIÓNDEÁCIDOSGRASOS
INSATURADOS 5
REGULACIÓNDE LAOXIDACIÓNDE LOS
ÁCIDOSGRASOS 5
Deficiencias genéticas asociadas a la degradación
de ácidos grasos 6
DEFICIENCIAS EN EL TRANSPORTEDE
CARNITINA 6
ENFERMEDADDEREFSUM 6
DESÓRDENES PEROXISOMALES 6
Lipogénesis 6
Lipólisis 7
Cetogénesis 7
Cetolisis 7
Síntesis de fosfoglicéridos 8
SÍNTESIS DE FOSFATIDILCOLINA 8
SÍNTESIS DE FOSFATIDILSERINA 8
SÍNTESIS DE FOSFATIDILINOSITOL 8
Catabolismo de fosfoglicéridos 8
Lípidos derivados del esfingol 9
CERAMIDA 9
ESFINGOMIELINA 9
CEREBRÓSIDOS 9
SULFÁTIDOS 9
GLOBÓSIDOS 9
GANGLIÓSIDOS 9
Catabolismo de esfingolípidos 9
Prostaglandinas y tromboxanos 10
Descarboxilación oxidativa del piruvato 11
Acetil Co-A 11
Ciclo de Krebs 12
DIFERENCIAS ENTRENAD+ Y FAD 13
COENZIMAA 13
PUNTOSDE FUGA 13
SISTEMASDE LANZADERAS 14
Síntesis de esteroides 14
Metabolismo de hormonas esteroideas 15
Reacciones redox 15
Digestión de glúcidos 16
Absorción de glúcidos 16
Digestión de proteínas 16
Absorción de aminoácidos y dipéptidos 17
Digestión de lípidos 17
Intolerancia a la lactosa 17
Metabolismo de fructosa y galactosa 18
Nucleótidos 18
Síntesis de ribonucleótidos de purina 19
SÍNTESIS DE AMPYGMPAPARTIRDE IMP
19
Degradación de ribonucleótidos de purina 20
Síntesis de ribonucleótidos de pirimidinas 20
RECUPERACIÓNDE LAS BASES
PIRIMIDÍNICAS 20
Degradación de una pirimidina 21
Síntesis de desoxirribonucleótidos 21
Trastornos del metabolismo de bases 21
SÍNDROMEDE LESCH-NYHAN 21
GOTA 21
ACIDURIAORÓTICA 22
Óxido-reducciones biológicas 22
Cadena de transporte de electrones 22
COMPLEJO I: NADH deshidrogenasa o NADH
ubiquinona oxidorreductasa 23
COMPLEJO II: Succinato - CoQ
deshidrogenasa 23
COMPLEJO III o Ubiquinona-CitocromoC
oxidorreductasa 24
COMPLEJO IV o citocromo oxidasa 24
INHIBIDORESDE LACADENADE
TRANSPORTEDE ELECTRONES 24
Fosforilación oxidativa 24
REGULACIÓNDE LA FOSFORILACIÓN
OXIDATIVA 25
Desacoplantes 25
Curvas de consumo de oxígeno 25
Radicales libres 25
Reducción del oxígenomolecular 26
Sistemas de defensa celulares 27
Lipoproteínas 27
QUILOMICRÓN 28
VLDL 28
HDL 29
Apoproteínas 29
Dislipoproteinemias 29
HIPERCOLESTEROLEMIA 30
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 1
HIPERTRIGLICERIDEMIA 30
MIXTAS 30
Hiperlipoproteinemias secundarias 31
Metabolismo de aminoácidos 31
PÉRDIDADELGRUPOAMINO 31
REACCIONESDE FIJACIÓNDELGRUPO
AMINO 32
Ciclo de la urea 32
Biosíntesis del colesterol 33
1- CONVERSIÓNDEACETATO (2C) A
MEVALONATO (6C): 33
2- CONVERSIÓNDEMEVALONATO (6C) EN
ESCUALENO (30C) 33
3- CONVERSIÓNDE ESCUALENO (30C) A
COLESTEROL (27C) 34
Regulación de la síntesis del colesterol 34
Síntesis de ácidos biliares 34
Lipoproteínas y aterogénesis 35
Metabolismo de la fenilalanina 35
Otrosmetabolismos intermedios importantes 36
SÍNTESIS DELÓXIDONÍTRICO 36
SÍNTESIS DEGABA 36
SÍNTESIS DE S-ADENOSILMETIONINA (SAM)
36
SÍNTESIS DE TAURINAA PARTIRDE
CISTEÍNA 37
SÍNTESIS DE COLINA 37
SÍNTESIS DE CARNITINA 37
SÍNTESIS DE CREATINA 37
SÍNTESIS DEHISTAMINA 37
SÍNTESIS DE SEROTONINA 37
SÍNTESIS DEMELATONINA 37
SÍNTESIS DENIACINA 37
SÍNTESIS DEGLUTATIÓN 37
SÍNTESIS DE PORFIRINAS YGRUPOHEMO
37
Biologíamolecular 38
TRANSCRIPCIÓNREVERSA 38
REACCIÓN ENCADENADE LA POLIMERASA
(PCR) 38
SECUENCIACIÓNDEADN 38
ENZIMASDE RESTRICCIÓN 38
ELECTROFORESIS ENGEL 39
Aplicaciones de la biologíamolecular 39
Hemoproteínas 39
Catabolismo del hemo 39
Ictericia 39
Neuroquímica 40
Determinaciones en sangre 40
HEMATOLOGÍA 40
COAGULACIÓN/HEMOSTASIA 41
ANÁLISIS DEGASES EN SANGRE Y
SATURACIÓNDEOXÍGENO 42
IONOGRAMA 42
ERITROSEDIMENTACIÓN 42
Química clínica 42
Orina 43
Técnicas de alta sensibilidad 43
Traducción - COMPLETAR 44
Reservas energéticas 44
Integración del metabolismo 44
INSULINA YGLUCAGÓN 44
MECANISMOSHOMEOSTÁTICOS EN
SACIEDAD 45
MECANISMOSHOMEOSTÁTICOS EN EL
AYUNO 46
QUINASAACTIVADAPORAMP (AMPK) 47
METABOLISMO INTERMEDIODURANTE EL
EJERCICIO 47
Biosíntesis de Hemo 48
REGULACIÓNDE LA BIOSÍNTESIS DEHEMO
48
Porfirias 48
PORFIRIASHEPÁTICAS 49
PORFIRIAS ERITROPOYÉTICAS 49
INTOXICACIÓNPORPLOMO (PLUMBISMO)
49
Sustancias secretadas por el tejido adiposo blanco
50
☕ Alejandro Bogino | Cafecito
🔎 Correcciones/Sugerencias
📂 Drive Completo
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 2
https://cafecito.app/alebogino
https://forms.gle/bNihjBg4K6kd9WJ96
https://drive.google.com/drive/u/1/folders/1Qh8d3Fa6sBjhMUJKQECIJgS_VM33ITw2
-10-
Lípidos
Son moléculas no polares, hidrofóbicas. Los lípidos cumplen dos funciones principales: la oxidación de
los ácidos grasos es la principal fuente de producción de energía metabólica, y son un componente
fundamental de las membranas plasmáticas y compartimentos celulares.
Los ácidos grasos son cadenas hidrocarbonadas que tienen un grupo carboxilo. Al carbono carboxílico
se le asigna el número 1, el carbono 2 es el carbono alfa, y el carbono 3 es el carbono beta. El metilo final es el
carbono omega. Los dobles enlaces se indican con un número, a continuación Δ, seguido de uno más números
que señalan la ubicación de los dobles enlaces.
Los ácidos grasos provienen tanto de la dieta como de la biosíntesis endógena, que ocurre cuando hay
un exceso calórico, en el hígado y tejido adiposo.
Cuando hay una ingesta con exceso de hidratos de carbono, el piruvato de la glucólisis es transformado
en acetil-CoA, por la PDH dentro de la mitocondria. Con gasto de ATP, el acetil-CoA se condensa con
oxaloacetato y sale de la mitocondria como citrato. En el citoplasma, el citrato vuelve a convertirse en
acetil-CoA y oxalacetato, en una reacción que requiere ATP. Este acetil-CoA se condensa con otros en una serie
de reacciones catalizadas por la ácido graso sintetasa, produciendo palmitato (16 C), que es luego convertido
en otros ácidos.
LANZADERA DE ÁCIDO CÍTRICO
El acetil-CoA en la mitocondria (proveniente de la glucólisis) se condensa con el oxaloacetato, en una
reacción catalizada por la citrato sintetasa, formando citrato. Como el ATP frena el ciclo de Krebs a nivel de la
isocitrato deshidrogenasa, se acumula citrato, que sale de la mitocondria. En el citosol, la enzima citrato liasa
desdobla el citrato en acetil-CoA y oxalacetato, con consumo de ATP. El oxaloacetato es reducido por la malato
deshidrogenasa, generando malato, que se descarboxila por la enzima málica (que requiere NADP+ como
coenzima) y genera piruvato y NADPH + H+.
Por cada mol de acetil-CoA se requiere 1 mol de ATP, y la oxidación de 1 NADPH, al mismo tiempo que
se reduce un mol de NADP+. El piruvato generado puede volver a la mitocondria y regenerar el oxalacetato o
convertirse en acetil-CoA.
CONVERSIÓN DE ACETIL-COA EN MALONIL-COA
La formación del malonil-CoA es el paso regulatorio de la síntesis de ácidos grasos, y ocurre en el
citosol. El acetil-CoA es carboxilado por la acetil-CoA carboxilasa, para formar malonil-CoA. La reacción
requiere ATP(se consumen los dos enlaces de alta energía) y HCO3
- (CO2) Esta enzima es el principal nivel de
regulación de la vía, requiere biotina, y tiene tres niveles de regulación:
● Alostérica: La enzima es inactiva hasta que varias subunidades de la misma se agregan para formar un
polímero, que es enzimáticamente activo en presencia de citrato. El palmitoil-CoA es un regulador
alostérico negativo. Se incrementa la síntesis cuando hay altas concentraciones de citrato y se inhibe
cuando hay acumulación del producto final.
● Covalente: La enzima fosforilada es menos activa que la desfosforilada. La fosforilación está promovida
por glucagón y por AMP, y la insulina promueve la forma activa. La PKA la fosforila (la insulina inactiva a
PKA), y la proteína fosfatasa la desfosforila.Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 3
● Genómica: La síntesis de la acetil-CoA carboxilasa está inhibida por el glucagón, por una dieta alta en
grasas y por el ayuno. Está estimulada por una dieta alta en carbohidratos y por una dieta libre de
grasas.
COMPLEJO DE LA ÁCIDO GRASO SINTASA
La ácido graso sintasa (acil-CoA sintasa) agrega unidades de dos carbonos (que provienen del
malonil-CoA) a una cadena de ácido graso en crecimiento, hasta formar palmitato. Después de que se agrega
cada unidad, la cadena sufre dos reacciones de reducción, que requieren NADPH. El complejo de la ácido graso
sintasa está compuesto por dos dímeros, cada uno con siete actividades catalíticas y un segmento de proteína
transportadora de acilos (ACP).
La ácido graso sintetasa es activada alostéricamente por la presencia de azúcares fosforilados. Una
dieta alta en carbohidratos y una dieta libre de grasas estimula su síntesis, y una dieta alta en grasas, ayuno o
glucagón inhiben su transcripción.
La síntesis del ácido graso comienza cuando se transfiere un resto acetilo desde el acetil-CoA al
sulfhidrilo de la fosfopanteteína de la ACP de una subunidad, que luego es transportado a la cisteína de la otra
subunidad. El malonil-CoA se une al sulfhidrilo de la ACP. El malonilo como el acetilo son condensados, con la
liberación del grupo carboxilo del malonilo como CO2. Así se forma una cadena acilo de 4 carbonos, que queda
unida al grupo sulfhidrilo de la ACP.
El grupo ceto de la cadena de cuatro carbonos se reduce a un alcohol, eliminando agua para formar un
doble enlace y reduciendo el doble enlace. El NADPH proporciona los equivalentes de reducción para estas
reacciones. Así se forma una cadena de ácido graso de cuatro carbonos, que se transfiere al grupo sulfhidrilo
de la cisteína. Está secuencia de reacciones se repite hasta que la cadena tiene 16 carbonos, donde se produce
una hidrólisis, por la palmitoil tioesterasa, y se libera palmitato.
La ácido graso sintasa también produce otros ácidos grasos además del palmitato, de cadena más
corta, cuando la unión entre la ACP y la cadena de ácido graso se libera antes de llegar a los 16 carbonos, por
una tioesterasa con actividad bajo control hormonal. También puede producir ácidos grasos con cadena
ramificada, utilizando como sustrato metilmalonil-CoA en vez de malonil-CoA. Un déficit parcial de la
Acetil-CoA carboxilasa producirá acumulación de ácidos grasos de cadena corta.
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 4
Para sintetizar un ácido graso, se requieren 2 NADPH por cada molécula de malonil-CoA. Un ácido
graso de 16 carbonos requiere 14 NADPH, 8 acetil-CoA, 7 ATP, y 7 mol de bicarbonato (CO2). El resultado es
una molécula de palmitato, 8 CoA, 7 ADP, 7 Pi, 6 H2O y 14 NADP.
ÁCIDOS GRASOS INSATURADOS
La desaturación de los ácidos grasos requiere O2, NADH y citocromo b5. Esta reacción ocurre en el
retículo endoplasmático, y el resultado es la oxidación del ácido graso y del NADPH. Se introducen dobles
enlaces en configuración cis. La enzima responsable es la enzima desaturasa.
ALCOHOLES GRASOS
Estos alcoholes se forman por un proceso de reducción, dependiente de NADPH, que consiste en dos
etapas y que ocurre en el retículo endoplasmático.
Elongación de ácidos grasos
El palmitato puede ser activado palmitoil-CoA, por medio de la reacción con acetil-CoA. El
palmitoil-CoA puede ser elongado por una serie de reacciones en el retículo endoplasmático, que agregan
unidades de 2 carbonos. El malonil-CoA es la fuente de estas unidades, y el NADPH provee los equivalentes de
reducción. Estas reacciones son muy similares a la síntesis de ácido palmítico.
En el tejido nervioso se pueden producir hidroxiácidos, a partir de ácidos grasos de 22 o 24 átomos de
carbono.
Degradación de ácidos grasos
Se obtiene energía de los ácidos grasos a través de la β-oxidación, que ocurre en las mitocondrias. En
esta vía se producen NADH y FADH2, que son oxidados en la cadena respiratoria, con producción de ATP por
fosforilación oxidativa. El producto final de la β-oxidación es el acetil-CoA que se utilizará en el ciclo de Krebs.
Los ácidos grasos deben ser activados antes de ser oxidados. Primero, una acil-CoA sintetasa utiliza ATP
para producir acil-AMP y pirofosfato. La ruptura del pirofosfato produce la energía que impulsa la reacción. El
AMP es intercambiado por CoA, se forma acil-CoA y se libera AMP.
Los ácidos grasos de cadena corta (2-3) pueden ser activados en el citosol o las mitocondrias. Los
ácidos grasos de cadena mediana (4-12) son activados en la matriz mitocondrial. Los ácidos grasos de cadena
larga son activados en el retículo endoplasmático.
El acil-CoA es transportado a la mitocondria por la carnitina. Una enzima unida a la membrana
mitocondrial externa, la carnitina-palmitoil-transferasa I (CPT I) cataliza la transferencia del grupo acilo desde
la CoA a la carnitina. La acil-carnitina atraviesa la membrana mitocondrial interna y el grupo acil es
nuevamente transferido a una coA por la carnitina palmitoil transferasa II (CPT II).
La CPT I controla la oxidación de los ácidos grasos. Está fuertemente inhibida por malonil-CoA. Además,
la activación de CaMK II o de AMPK aumentan la actividad de la CPT I.
BETA OXIDACIÓN
Se repiten cuatro pasos hasta que todos los carbonos de una cadena lineal de acil-CoA se convierten
en acetil-CoA.
1) Dos hidrógenos son transferidos a un FAD, unido a la enzima acil-CoA deshidrogenasa, formando un
doble enlace trans entre los carbonos 2 y 3. El acil-CoA se transforma en enoil-CoA. El FADH2 transfiere sus
electrones a una flavoproteína transferidora de electrones, que a su vez los transfiere a la coenzima Q de la
cadena de transporte de electrones. Por cada mol de FADH2 que es reoxidado, se producen 1.5 moles de ATP.
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 5
Para este paso las enzimas dependen de la longitud de la cadena: de cadena corta, SCAD, de cadena
media, MCAD, de cadena larga LCAD, y de cadena muy larga VLCAD.
2) Una enoil-CoA hidratasa agrega H2O al doble enlace, formando β-hidroxiacil-CoA.
3) El β-hidroxiacil-CoA es oxidado por NAD+, a un β-cetoacil-CoA, por acción de una β-hidroxiacil-CoA
deshidrogenasa. El NADH producido se utiliza en la cadena de transporte de electrones, y genera 2.5 moles de
ATP.
4) El enlace entre los carbonos alfa y beta es clivado por una tiolasa, que une CoA al fragmento cortado
y se libera acetil-CoA.
Cada ciclo de degradación produce 1 FADH (1.5 ATP) y 1 NADH (2.5 ATP). Un ácido graso como el
palmitoil-CoA (16 C) sufre 7 ciclos de degradación, produciendo 7 FADH2, 7 NADH, y 8 acetil-CoA (12 ATP c/u).
En total, genera 108 ATP, pero como la activación del ácido graso consume 2 ATP, el rendimiento total es de
106 ATP.
El hígado puede realizar β-oxidación y cetogénesis en una alta proporción. Post-ingesta, la CPT I está
inhibida por una alta concentración de malonil-CoA, pero durante el ayuno, los niveles de ácidos grasos no
esterificados aumentan por la lipasa hormono sensible, y los niveles de malonil-CoA citosólicos hepáticos
disminuyen. Los niveles de malonil-CoA disminuyen por un menor flujo de citrato desde la mitocondria, y por
la inactivación de la acetil-CoA carboxilasa, por la PKA en respuesta al aumento del glucagón.
OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS DE UN NÚMERO IMPAR DE CARBONOS
Los ácidos grasos de cadena impar sufren β-oxidación, pero en el último ciclo se forma un acil-CoA, de
5 carbonos. La tiolasa produce acetil-CoA y propionil-CoA. El propionil-CoA se descarboxila, y genera
metilmalonil-CoA, que es convertido en succinil-CoA, un intermediario del ciclo de Krebs. Esta es la única parte
que puede participar en la gluconeogénesis, ya que el acetil-CoA no puede ser convertido a piruvato.
OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS INSATURADOS
Una isomerasa mueve el doble enlace de manera de ubicarlo entre los carbonos 2 y 3 (alfa y beta), en
configuración trans. Luego ocurre la β-oxidación, pero a partir del segundo paso, ya que el doble enlacetrans
ya está presente.
Los ácidos grasos poliinsaturados sufren β-oxidación hasta que un doble enlace se ubica entre los
carbonos 3 y 4, y el otro en los carbonos 6 y 7. La isomerasa corre el doble enlace 3-4 a una posición 2-3 trans,
y así ocurren otros 4 pasos de la β-oxidación más el primer paso de una nueva secuencia. Luego, una
reductasa que utiliza NADPH convierte esos 2 dobles enlaces a un doble enlace entre los carbonos 3-4 trans.
La isomerasa mueve este doble enlace a la posición 2-3 trans, y así continúa la β-oxidación.
REGULACIÓN DE LA OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
El músculo usa preferentemente ácidos grasos como combustible. Cuando los ácidos grasos son
abundantes, se inhibe la oxidación de la glucosa en el músculo. La β-oxidación produce NADH y acetil-CoA,
que inhiben a la piruvato deshidrogenasa, por lo que el piruvato producido por la glucólisis no puede ser
convertido en acetil-CoA. Los intermediarios de la glucólisis se acumulan si la producción de ATP a partir de
ácidos grasos es adecuada.
Después de una ingesta de glúcidos, se sintetizan ácidos grasos en el hígado, pero no se oxidan
inmediatamente en las mitocondrias por la malonil-CoA, que inhibe a la carnitina aciltransferasa I.
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 6
Deficiencias genéticas asociadas a la degradación de ácidos grasos
DEFICIENCIAS EN EL TRANSPORTE DE CARNITINA
Alteraciones genéticas a nivel de la palmitoil carnitina (CPT) resultan un número de enfermedades. La
deficiencia en carnitina resulta en una incapacidad para transportar ácidos hacia la mitocondria, para su
oxidación. Los síntomas pueden variar desde calambres musculares leves al abatimiento severo o la muerte. La
deficiencia primaria está causada por un defecto en el transportador de alta afinidad en el músculo, riñón,
corazón y fibroblastos, que compromete seriamente al músculo esquelético. La deficiencia secundaria está
asociada con defectos hereditarios de la β-oxidación, que lleva a una acumulación de acil-CoA.
La deficiencia en la carnitina palmitoiltransferasa es causada por una mutación en el gen para la CPT
II. Generalmente el paciente tiene debilidad muscular durante el ejercicio prolongado, y se observa
mioglobinuria por la degradación muscular.
La deficiencia en acil-CoA deshidrogenasas altera la oxidación de los ácidos grasos en diferentes
etapas. La enzima afectada puede ser la VLCAD, LCAD, MCAD o SCAD. Los síntomas son vómitos, letargo, y
frecuentemente coma, acompañado de una hipoglucemia hipocetósica y aciduria decarboxílica. La ausencia de
la cetosis se a la incapacidad de producir β-oxidación hepática, lo que disminuye la gluconeogénesis. Como en
el músculo los ácidos grasos no pueden ser utilizados, se utiliza glucógeno muscular, lo que acelera la
hipoglucemia. Se acumulan ácidos grasos en los tejidos.
ENFERMEDAD DE REFSUM
El paciente no presenta actividad enzimática de ⍺-oxidación, y por lo tanto acumula grandes
cantidades de ácido fítico en tejidos y suero, lo que genera grandes problemas neurológicos.
DESÓRDENES PEROXISOMALES
La adrenoleucodistrofia describe varios trastornos hereditarios que involucran la degradación de los
ácidos grasos de cadena larga. Afectan las glándulas suprarrenales, el sistema nervioso y los testículos. Causa
la acumulación de ácidos grasos de cadena larga en estos tejidos, lo cual interrumpe la actividad normal. Se
trata con esteroides suplementarios como el cortisol.
Lipogénesis
Post-ingesta, se sintetizan triacilglicéridos, proceso que requiere ácidos grasos (previamente activados)
y glicerol-3-fosfato, que es producido en el hígado por fosforilación del glicerol, por la glicerol quinasa, o por la
reducción de DHAP proveniente de la glucólisis. El tejido adiposo carece de glicerol quinasa por lo que solo
puede producir glicerol-3-P a partir de la glucosa.
En el citoplasma, el glicerol-3-fosfato reacciona con un acil-Coa para formar ácido lisofosfatídico, y con
otro para formar ácido fosfatídico. Este ácido es desfosforilado, y se produce diacilglicerol. Otro acil-CoA
reacciona con el diacilglicerol, para formar triacilglicerol, reacción catalizada por la diacilglicerol
aciltransferasa.
Los triglicéridos que se forman en el tejido adiposo son almacenados en los adipocitos, pero los que se
forman en el hígado son empaquetados junto con colesterol, fosfolípidos y proteínas para formar VLDL, que se
secreta al torrente sanguíneo.
En la membrana basal de las células endoteliales, se encuentra la enzima lipoproteinlipasa (LPL), que
degrada los triacilglicéridos de las VLDL y de los quilomicrones, generando ácidos grasos y glicerol. La apoCII
(una apoproteína que las VLDL captan cuando interactúan con las HDL) activa a la LPL. El músculo utiliza los
ácidos grasos aportados por los quilomicrones y las VLDL como fuente de combustible cuando la
concentración sanguínea de lipoproteínas es muy baja.
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 7
Los adipocitos sintetizan LPL por efecto de la insulina. Los ácidos grasos entran al adipocito y son
activados para formar acil-CoA, que reacciona con el glicerol-3-P para formar triacilglicéridos. Además, la
insulina estimula la captación de glucosa por el transportador GLUT4, y su metabolismo en los adipocitos.
Lipólisis
Los lípidos son almacenados en forma de gotas lipídicas, con un núcleo de colesterol esterificado y
triacilglicéridos, rodeado por una monocapa de fosfolípidos. La superficie de estas gotas está recubierta con
perilipinas, proteínas que restringen el acceso a los lípidos de la gota. Cuando hay una necesidad de energía,
se movilizan las reservas.
Durante el ayuno, el acetil-CoA producido por β-oxidación de los ácidos grasos en el hígado es
convertido en cuerpos cetónicos, que son liberados a la sangre y sirven como fuente de energía para otros
tejidos. El glucagón activa receptores en las membranas de los adipocitos. La PKA fosforila a la perilipina A,
que moviliza a la lipasa hormono sensible (LHS) desde el citosol hacia la gota lipídica, donde comienza a
hidrolizar los triacilglicéridos, liberando los ácidos grasos. La actividad de la LHS también aumenta por
catecolaminas, hormona de crecimiento ACTH y corticosteroides.
La lipólisis es estimulada por el frío, el ejercicio, el glucagón y la hipoglucemia. Es inhibida por la
insulina, que estimula a la fosfodiesterasa, que degrada al AMPc.
Cetogénesis
Los cuerpos cetónicos son un grupo de compuestos de bajo peso molecular: β-hidroxibutirato,
acetoacetato y acetona. Para la síntesis de estos compuestos, 2 moléculas de acetil-CoA reaccionan para
formar acetoacetil-CoA, por la enzima tiolasa. Otra molécula de acetil-CoA reacciona, produciendo
3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA (HMG-CoA), y liberando a la enzima A (CoA-SH). La enzima que cataliza esta
reacción es la hidroximetil-glutaril-CoA sintetasa, o HMG-CoA sintasa mitocondrial (hepatocitos). Esta enzima
es inducida durante el ayuno y es inhibida por CoA-SH.
Luego, la HMG-CoA liasa cataliza la ruptura del HMG-CoA, para formar acetil-CoA y acetoacetato. El
acetoacetato puede pasar directamente a la sangre o puede ser reducido por una deshidrogenasa
dependiente de NADH a hidroxibutirato, que pasa a la sangre. Esta reacción es reversible. El acetoacetato
también puede ser descarboxilado espontáneamente, donde se libera CO2 y se forma acetona. La acetona no
se metaboliza y se espira por los pulmones. La relación NADH/NAD+ determina la cantidad relativa de
acetoacetato y β-hidroxibutirato que son producidos.
La síntesis de cuerpos cetónicos depende de la disponibilidad de oxalacetato. Bajo condiciones
normales, la oxidación del Acetil-CoA se produce en el ciclo de Krebs, pero si la cantidad de acetil-CoA
generada por beta oxidación es mayor a la capacidad del ciclo de Krebs, o si la actividad del ciclo es baja
debido a la poca cantidad de intermediarios (como el oxalacetato), el acetil-CoA se usa para la biosíntesis de
los cuerpos cetónicos, vía acetil-CoA y HMG-CoA.
Cetolisis
Duranteel ayuno, el nivel plasmático de cuerpos cetónicos se eleva. El acetoacetato puede entrar a las
células directamente o ser generado dentro de ellas por oxidación del β-hidroxibutirato, reacción catalizada
por la β-hidroxibutirato deshidrogenasa, produciendo NADH, cuya reoxidación genera ATP.
El acetoacetato es activado en las mitocondrias por la succinil-CoA acetoacetato-CoA transferasa. Esta
enzima transfiere CoA desde el succinil-CoA al acetoacetato, produciendo acetoacetil-CoA y succinato. La
β-cetotiolasa rompe el acetoacetil-CoA, produciendo 2 moles de acetil-CoA, que entran en el ciclo de Krebs.
El hígado NO puede realizar cetólisis, porque carece de succinil-CoA acetoacetato-CoA transferesa
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 8
Síntesis de fosfoglicéridos
El ácido fosfatídico y el 1,2 diacilglicérido son intermediarios comunes en la síntesis de triacilglicéridos
y de fosfolípidos. Todas las células son capaces de sintetizar fosfolípidos de algún grado (excepto eritrocitos).
La enzima glicerol fosfato deshidrogenasa reduce la dihidroxiacetona fosfato (intermediario glucolítico) a
glicerol fosfato. Esta enzima requiere NADH. El hígado, riñón e intestino pueden fosforilar directamente al
glicerol, con gasto de ATP, mediante la enzima glicerol quinasa.
A partir del glicerol fosfato ocurren una serie de reacciones. La aciltransferasa I une ácidos grasos
saturados y ácido oleico a la posición 1 del glicerol, para producir 1-acilglicerol fosfato o lisofosfatidato. La
aciltransferasa II cataliza la acilación en la posición 2, generalmente con ácidos grasos no saturados, formando
fosfatidato. Por último, la fosfatasa de ácido fosfatídico hidroliza al ácido fosfatídico, produciendo 1,2
diacilglicerol. El diacilglicerol luego se utiliza para formar triacilglicéridos y fosfolípidos.
SÍNTESIS DE FOSFATIDILCOLINA
La colina se fosforila, por la enzima colina quinasa con gasto de ATP, formando fosfocolina. La
fosfocolina luego se convierte a CDP-colina, por acción de la enzima fosfocolina citidiltransferasa, con gasto de
CTP y liberación de PPi. El enlace de la CDP-colina es muy inestable y reactivo, por lo que la fosfocolina puede
ser transferida al 1,2 diacilglicerol, por la enzima colina fosfotransferasa. Así, se sintetiza dipalmitoil lecitina o
fosfatidilcolina en el pulmón, el surfactante pulmonar.
El paso limitante es el catalizado por la enzima fosfocolina citidiltransferasa. Esta enzima, en el citosol
está inactiva, y funciona como reservorio, pero la unión a la membrana del retículo endoplásmico la activa. La
translocación al retículo está regulada por AMPc y ácidos grasos. Cuando es fosforilada por PKA, se libera de la
membrana, inactivandola.
En el hígado, la fosfatidilcolina puede además formarse por la metilación repetitiva de la
fosfatidiletanolamina. La fosfatidiletanolamina N-metiltransferasa cataliza la transferencia secuencial de
grupos metilo desde la S-adenosilmetionina a la fosfatidiletanolamina.
Para formar fosfatidiletanolamina, primero la etanolamina debe reaccionar con ATP, mediante la
etanolamina quinasa, formando fosfoetanolamina y ADP. Luego, esta fosfoetanolamina reacciona con CTP,
mediante la fosfoetanolamina citidiltransferasa, formando CDP-etanolamina y PPi. La CDP-etanolamina
reacciona con diacilglicerol, para formar fosfatidiletanolamina, liberando CMP.
Esta fosfatidiletanolamina ahora puede ser metilado a fosfatidilcolina. El compuesto S-Adenosil
metionina cede un carbono como grupo metilo, y queda como S-Adenosil Cisteína. Por cada molécula de
fosfatidil etanolamina se requieren tres moléculas de S-Adenosil metionina para formar fosfatidilcolina.
SÍNTESIS DE FOSFATIDILSERINA
Se sintetiza a partir de fosfatidiletanolamina, se intercambia la etanolamina por serina. Se libera
fosfatidilserina y etanolamina.
SÍNTESIS DE FOSFATIDILINOSITOL
El diacilglicerol activado, es decir CDP-diacilglicerol (o CDP-dipalmitoilglicérido), reacciona con inositol,
y forma CMP y fosfatidilinositol, por la fosfatidilinositol sintasa microsomal.
Catabolismo de fosfoglicéridos
Las fosfolipasas A1 y A2 remueven el resto acilo de la posición 1 y 2, respectivamente, de los
fosfoglicéridos, produciendo lisofosfátidos. La fosfolipasa C rompe el enlace éster de la posición 3, liberando
1,2 diacilglicerol y una base fosfato. La fosfolipasa A2 se inhibe por antiinflamatorios esteroideos, como la
dexametasona, betametasona, y pridinol.
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 9
Lípidos derivados del esfingol
Las esfingosinas se sintetiza en dos pasos. Primero se condensa palmitoil-CoA con L-Serina, reacción
catalizada por una enzima dependiente de piridoxal fosfato (PAL), la serina palmitoiltransferasa. Se forma
3-ceto-dihidroesfingosina, y se liberan CO2 y CoA. El segundo paso implica la reducción del grupo carbonilo.
Los equivalentes provienen del NADPH, y se produce esfinganina o dihidroesfingosina.
CERAMIDA
Se sintetiza a partir de dihidroesfingosina y una molécula de acil-CoA, que forman dihidroceramida. La
dihidroceramida se oxida por deshidrogenación en el C4 y C5, y se forma una ceramida.
ESFINGOMIELINA
Una enzima, la ceramida-colina fosfotransferasa transfiere el grupo fosfocolina desde la CDP-colina al
grupo hidroxilo del carbono 1 de una ceramida, y así se forma una esfingomielina.
CEREBRÓSIDOS
Son los galactocerebrósidos y los glucocerebrósidos. Se sintetizan a partir de ceramida y los azúcares
nucleótidos activados UDP-galactosa y UDP-glucosa, respectivamente. Las enzimas que catalizan estas
reacciones son la glucosil y galactosil transferasas.
La enfermedad de Gaucher está dada por actividad deficiente o nula de una enzima que participa en el
catabolismo de cerebrósidos.
SULFÁTIDOS
Se sintetizan a partir de galactocerebrósido y sulfato activado o PAPS, en una reacción catalizada por
una sulfotransferasa.
GLOBÓSIDOS
Son cerebrósidos que contienen dos o más residuos de azúcar. That’s it. That’s the info.
GANGLIÓSIDOS
Me aburro
Catabolismo de esfingolípidos
Los esfingolípidos se degradan dentro de los lisosomas de las células fagocíticas (histiocitos o
macrófagos). Las enzimas involucradas son hidrolasas, y la reacción que ocurre requiere un pH de entre 3,5 a
5,5.
Las enfermedades del metabolismo de esfingolípidos se denominan esfingolipidosis y se caracterizan
porque se acumula un esfingolípido en los órganos involucrados, pero la velocidad de síntesis es normal. Una
enzima falta en todos los tejidos.
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 10
Prostaglandinas y tromboxanos
Las prostaglandinas son mediadores en la inflamación. La administración de PGE2 y PGE1 inducen los
signos de la inflamación. Además, la PGE2 aumenta la intensidad y la duración del dolor causado por
histamina y bradiquinina.
Las prostaglandinas se sintetizan a partir del ácido araquidónico, que es a su vez sintetizado a partir de
ácido linoléico mediante la fosfolipasa A2. La prostaglandina sintetasa es un complejo enzimático que participa
en la ciclación oxidativa del ácido araquidónico. El componente ciclooxigenasa del complejo, cicla el ácido
araquidónico para formar 9,11-endoperóxido cíclico 15-hidroperóxido (PGG2). Esta reacción requiere dos
moléculas de oxígeno.
Una peroxidasa dependiente de glutatión reducido convierte al PGG2 en prostaglandina H2. Los
detalles del resto de los pasos se desconocen. Estas reacciones se producen en las membranas de los retículos
endoplasmáticos.
La formación de las prostaglandinas primarias D, E y F, y de los tromboxanos, o prostaciclinas (PG12)
está mediada por diferentes enzimas, cuya presencia varía dependiendo del tejido. Los tromboxanos son los
metabolitos activos de los endoperóxidos de PGG2 y PGH2, que tienen su ciclopentano reemplazado por un
ciclo de seis miembros con oxígeno (oxano). La tromboxano A sintetasa cataliza la conversión del
endoperóxido H2 a TXA2.
Los agentes antiinflamatorios no esteroides (como la aspirina, fenilbutazona, antipiréticos y
analgésicos), bloquean la producciónde prostaglandinas por inhibición irreversible de la ciclooxigenasa. Los
esteroides como la hidrocortisona bloquean la liberación de ácido araquidónico por la fosfolipasa A2.
La 5-lipooxigenasa oxigena el ácido araquidónico, mediante la adición de grupos hidroperóxidos,
formando ácidos hidroperoxieicosatetraenoicos (HPETEs). Los HPETE hidroperóxidos no son hormonas, pero
son intermediarios altamente reactivos, que se convierten en alcoholes análogos por reducción del peróxido
(HETEs) o en leucotrienos. La lipooxigenasa es inhibida por zileuton.
Los leucotrienos derivan de 5-HPETE por una reacción que genera leucotrieno A4. A partir de este se
sintetizan el LT B4, C4, D4 y E4. La enzima glutatión S-transferasa cataliza la transferencia del grupo sulfhidrilo
del glutatión al leucotrieno A4, para formar el leucotrieno C4. La 𝛾-glutamil transferasa remueve el ácido
glutámico de éste, y forma LT D4. A partir de este, una peptidasa remueve una molécula de glicina y forma LT
E4. La LT A4 hidroxilasa cataliza la conversión de A4 a B4.
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 11
Los HETEs y el LT B4 están involucrados en la regulación de la función neutrófila y eosinófila. Los LT C4 y
D4 son agentes humorales que producen la contracción del músculo liso.
-11-
Descarboxilación oxidativa del piruvato
El piruvato se transforma en acetil-CoA por descarboxilación oxidativa, en una reacción catalizada por
un complejo multienzimático: la piruvato deshidrogenasa. Ocurre en la mitocondria. Se oxida un mol de NAD+
por cada piruvato que se convierte en acetil-CoA.
El complejo de la piruvato deshidrogenasa tiene tres actividades enzimáticas: piruvato deshidrogenasa
(E1), dihidrolipoil transacetilasa (E2), y dihidrolipoil deshidrogenasa (E3). Cinco coenzimas participan en la
reacción: pirofosfato de tiamina, ácido lipoico, coenzima A, FAD y NAd+. La reacción en cinco pasos:
1. El piruvato interactúa con el pirofosfato de tiamina (TPP) de la E1, y sufre una descarboxilación, que
libera CO2.
2. Se transfiere el grupo acetilo al ácido lipoico de la E2, para formar acetil-tioéster. El ácido lipoico pasa a
estar en su estado reducido. El ácido lipoico es el cofactor de la dihidrolipoil transacetilasa.
3. Se transfiere el grupo acetilo desde el ácido lipoico a la coenzima A, formando acetil-CoA.
4. El ácido lipoico reducido es reoxidado, en una reacción catalizada por la dihidrolipoil deshidrogenasa
(E3), reduciendo al FAD a FADH2.
5. Se reduce un NAD+ a NADH + H para volver a oxidar al FAD. El complejo ahora puede participar de otro
ciclo.
Los productos de la reacción, el acetil-CoA y el NADH inhiben a la piruvato deshidrogenasa de forma
alostérica. Por otro lado, la forma desfosforilada del complejo es activa, y la fosforilada es inactiva. La
fosforilación (inactivación) del complejo se da mediante una proteína quinasa dependiente de ATP-Mg2+, que
es inhibida por ADP. La reactivación del complejo se da mediante una fosfoproteína fosfatasa.
Acetil Co-A
La síntesis de acetil-CoA está catalizada por la enzima acetato tioquinasa, y requiere una molécula de
ATP para la reacción, con un gasto de dos enlaces de alta energía (produce AMP y PPi).
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 12
Ciclo de Krebs
A.K.A ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo del ácido cítrico. El acetil-CoA es oxidado completamente
a CO2 en una serie de reacciones oxidativas cíclicas.
1- La primera reacción involucra la condensación del grupo acetilo con el oxaloacetato, para formar
citrato. Esta reacción es catalizada por la citrato sintasa, que se localiza en la matriz mitocondrial. Es una
reacción altamente exergónica. El regulador principal de la enzima es el aporte de sus sustratos.
2- En el siguiente paso, catalizado por la enzima aconitasa, se forma isocitrato, por la transferencia de
un grupo hidroxilo a un carbono adyacente.
3- La isocitrato deshidrogenasa cataliza la primera deshidrogenación del ciclo. EL isocitrato se convierte
en ⍺-cetoglutarato. Se produce CO2 y se genera NADH + H
+. La enzima requiere NAD+ como aceptor de los
equivalentes de reducción. La enzima se activa por ADP y AMP, y se inhibe por ATP y NADH.
4- El siguiente paso involucra al complejo multienzimático de la ⍺-cetoglutarato deshidrogenasa, que
está compuesto por una ⍺-cetoglutarato deshidrogenasa, dihidrolipoil transuccinasa, y dihidrolipoil
deshidrogenasa. Convierte al ⍺-cetoglutarato en succinil-CoA, generando CO2 y un segundo equivalente de
reducción (NADH + H+). ATP, GTP, NADH y succinil-CoA inhiben la actividad de la enzima, mientras que un
aumento en la concentración de Ca2+ lo activa.
5- La succinil-CoA sintetasa o succinato tioquinasa convierte el succinil-CoA en succinato, y fosforila
GDP para generar GTP.
6- El succinato se oxida a fumarato, en una reacción catalizada por la succinato deshidrogenasa, y se
reduce un FAD a FADH2. Esta enzima es inhibida por malonato y oxaloacetato, y activada por succinato.
7- El fumarato se hidrata, para formar L-malato, en una reacción catalizada por la enzima fumarasa.
8- La última reacción del ciclo, es catalizada por la malato deshidrogenasa, y genera el último (de los
tres) de los NADH + H+. Se forma oxaloacetato, que es utilizado para el siguiente ciclo.
En resumen, por cada piruvato se liberan 2 carbonos como 2 CO2, 1 GTP, 3 NADH y 1 FADH2.
Los dos principales puntos de regulación son la isocitrato deshidrogenasa y la ⍺-cetoglutarato
deshidrogenasa, ya que su capacidad es relativamente baja. La isocitrato deshidrogenasa es una enzima
oligomérica, activada alostéricamente por ADP e inhibida por NADH. Un pequeño cambio de ADP o de NADH
produce un gran cambio en la velocidad del ciclo. La ⍺-cetoglutarato deshidrogenasa es regulada
negativamente por NADH y succinil-CoA.
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 13
Ambas enzimas se activan por aumento de la concentración de Ca2+ mitocondrial. En el músculo
esquelético, la liberación de Ca2+ del retículo sarcoplasmático durante la contracción provee una activación
adicional de estas enzimas.
DIFERENCIAS ENTRE NAD+ Y FAD
El FAD puede aceptar electrones individuales, y formar un intermediario semi-reducido con un
electrón, por lo que participa en reacciones donde se transfieren electrones individuales desde dos átomos
diferentes. El NAD+ se reduce luego de aceptar un hidruro, en reacciones como la conversión de un alcohol a
cetona.
COENZIMA A
La CoA-SH es una coenzima de acilación, que participa en reacciones en las que se forma un enlace
tioéster con un grupo acilo. Deriva del ácido pantoténico. El carbono carbonílico, el ⍺ y el del grupo acilo se
activan en diferentes tipos de reacciones, por la formación del enlace tioéster con el grupo sulfhidrilo de la
coenzima A. En el ciclo de Krebs, la energía liberada por la ruptura del tioéster provee la energía para la
generación de GTP y hace que la entrada del acetil-CoA al ciclo sea más favorable termodinámicamente.
PUNTOS DE FUGA
El ciclo de Krebs es una vía anfibólica (sirve tanto en procesos catabólicos como anabólicos). El ciclo
provee precursores para varias vías biosintéticas. Los puntos donde estos intermediarios pueden salir del ciclo
se denominan puntos de fuga. Las reacciones anapleróticas se encargan de rellenar los intermediarios del
ciclo que salen por los puntos de fuga.
El citrato es el primer producto de fuga, ya que puede funcionar como fuente de carbonos en otras vías
metabólicas que ocurren en el citosol, como la síntesis de ácidos grasos.
El ⍺-cetoglutarato puede condensarse con amoníaco, en presencia de NADH o NADPH, para sintetizar
glutamato. Esta reacción ocurre en las mitocondrias, y es catalizada por la enzima glutamato-deshidrogenasa.
Es una reacción reversible, por lo que constituye un punto de fuga y una reacción anaplerótica.
El succinil-CoA puede salir del ciclo, para ser condensado con glicina y formar el δ-aminolevulinato,
que constituye la reacción inicial de la síntesis de porfirinas. El succinil-CoA también puedeser convertido en
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 14
succinato, en la vía de utilización de cuerpos cetónicos. A su vez, el succinil-CoA es producido como
consecuencia del catabolismo de algunos aminoácidos.
El malato puede ser transportado al citosol, donde genera oxalacetato en la reacción catalizada por la
malato deshidrogenasa. El oxalacetato citosólico es un sustrato de la gluconeogénesis.
Una de las principales reacciones anapleróticas es la conversión de piruvato y CO2 a oxalacetato,
catalizada por la piruvato carboxilasa. El acetil-CoA es un efector alostérico positivo de la enzima, cuando está
en exceso, activa a la piruvato carboxilasa para producir más oxalacetato, permitiendo que el ciclo use más
acetil-CoA.
La glutamato-oxalacetato transaminasa (GOT o ASAT) cataliza una reacción reversible, entre
⍺-cetoglutarato y oxalacetato. Sin embargo, no se considera una reacción anaplerótica, ya que para producir
dichos productos se utiliza como sustratos a intermediarios del ciclo.
Otra reacción anaplerótica es la catalizada por la enzima málica, que convierte el piruvato en malato,
consume NADPH y requiere un carbono que proviene del CO2.
SISTEMAS DE LANZADERAS
Las coenzimas NADH y FADH2 se reoxidan cediendo sus electrones a la cadena de transporte de
electrones en la mitocondria. Un mecanismo de reoxidación del NADH citosólico consiste en el transporte de
los equivalentes de reducción a la mitocondria mediante las lanzaderas de glicerol-3-fosfato, o del
malato-aspartato, y finalmente al oxígeno, a través de la cadena de transporte de electrones.
En la lanzadera del glicerol-3-fosfato, los electrones se transfieren del NADH a la dihidroxiacetona
fosfato, formando el glicerol-3-fosfato, en una reacción catalizada por la glicerol-3-fosfato deshidrogenasa
citosólica. El glicerol-3-fosfato se transporta a la membrana mitocondrial interna, donde cede sus electrones a
la glicerol-3-fosfato deshidrogenasa mitocondrial, que contiene FAD. FADH2 cede los electrones a la coenzima
Q de la cadena de transporte de electrones, y la dihidroxiacetona fosfato vuelve al citosol. Esta lanzadera
ocurre en el músculo esquelético y cerebro.
La lanzadera del malato-aspartato consiste en que el NAD+ citosólico se regenera por la reducción del
oxalacetato a malato, por la enzima malato deshidrogenasa citosólica. El malato es translocado a la matriz
mitocondrial, donde se regenera NADH, en una reacción catalizada por la malato deshidrogenasa
mitocondrial. El oxalacetato, que no puede atravesar la membrana mitocondrial interna, es convertido a
aspartato, y se transloca hacia el citosol, donde es transaminado nuevamente a oxalacetato. Esta lanzadara
ocurre en el hígado y en el corazón.
Síntesis de esteroides
Todas las hormonas esteroideas se sintetizan a partir de un único precursor común, el colesterol, que
puede provenir de la síntesis de novo, de gotas lipídicas, o lipoproteínas, como HDL o LDL. El primer paso de la
esteroidogénesis es idéntico en todos los casos, y es el paso limitante. Es el transporte del colesterol desde la
membrana externa hacia la membrana interna de la mitocondria, por la proteína StAR.
El segundo paso es la ruptura de la cadena lateral del colesterol, por la enzima CYP11A1 o P450scc o
desmolasa, para formar pregnenolona. Este paso requiere NADPH. El resto de los pasos se detallan en la
imagen abajo.
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 15
Metabolismo de hormonas esteroideas
Una gran proporción circula en plasma unida a proteínas, pero la fracción activa es la fracción libre de
la hormona. El metabolismo de las hormonas esteroideas es principalmente hepático. Las modificaciones
introducidas en su estructura, como hidroxilaciones y la conjugación con el ácido glucurónico aumentan su
solubilidad en agua, de manera que es eliminado por orina.
-12-
Reacciones redox
Las reacciones de óxido-reducción son reacciones de transferencia de electrones desde un dador a un
aceptor. El dador de electrones se oxida y el aceptor se reduce. El dador se denomina agente reductor y el
aceptor agente oxidante.
En cada hemirreacción (una de reducción y otra de oxidación), participan una especie reducida y su
especie oxidada, que en conjunto forman un par redox conjugado.
Los pares redox conjugados tienen diferentes tendencias a aceptar electrones. Es el potencial de
reducción (E). En concentraciones 1 M y pH 7 se define el potencial de reducción estándar E°’. El potencial de
reducción real depende de las concentraciones de la especie reducida y de la especie oxidada.
𝐸' = 𝐸0' + 𝑅 × 𝑇𝑛 × 𝐹 𝑙𝑛 
𝐸𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑒 𝑜𝑥𝑖𝑑𝑎𝑑𝑎
𝐸𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑒 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑐𝑖𝑑𝑎
E’: potencial de reducción real (en volt). E0’: potencial de reducción estándar (en volt). R: constante de los gases (1.987 cal / K. mol).
T: Temperatura en K (273+°C). n: número de electrones intercambiados. F: Constante de Faraday (23062 cal/ V. mol). [Especie
Oxidada]: concentración molar de la especie oxidada. [Especie Reducida]: concentración molar de la especie reducida
∆𝐸' = 𝐸' 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 − 𝐸' 𝑜𝑥𝑖𝑑𝑎𝑐𝑖ó𝑛
Conociendo la diferencia de potencial de la reacción se puede calcular su variación de energía libre:
∆𝐺' = − 𝑛 × 𝐹 × ∆𝐸'
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 16
∆𝐺°' = − 𝑛 × 𝐹 × ∆𝐸°'
∆𝐺°' = − 𝑅 × 𝑇 × 𝑙𝑛 𝐾𝑒𝑞
La especie oxidada se escribe a la izquierda y la especie reducida a la derecha.
Digestión de glúcidos
La digestión del almidón comienza en la boca por la ⍺-amilasa, que hidroliza al azar uniones ⍺-1,4
internas de la amilopectina, la amilosa, y el glucógeno, convirtiéndolas en polisacáridos más pequeños
denominados ⍺-dextrinas. La ⍺-amilasa salival es inactivada por el ácido clorhídrico estomacal. La ⍺-amilasa
pancreática continúa la digestión de las ⍺-dextrinas, convirtiéndolas en disacáridos, trisacáridos y
oligosacáridos llamados dextrinas límite.
La digestión de la lactosa y sacarosa, así también como la digestión de los trisacáridos y dextrinas
límite, es catalizada por enzimas denominadas disacaridasas, unidas a la superficie de la membrana plasmática
de las células del ribete en cepillo.
1. Maltasa (también llamada glucoamilasa): hidroliza las uniones α-1,4 de dextrina (4 a 9 monosacáridos)
y de la maltosa.
2. Sacarasa: hidroliza las uniones α1- β2 entre la Glucosa y Fructosa que forman la sacarosa.
3. Isomaltasa: hidroliza las uniones α-1,6 entre glucosas, en la isomaltosa y en las dextrinas límites.
4. Lactasa (β-glicosidasa): hidroliza las uniones β-glicosídicas de la lactosa y de los glicolípidos, por eso
también se la denomina glicosil ceramidasa.
5. Trehalasa: hidroliza las uniones α-1,1 glicosídicas entre dos α-D-glucopiranosas que forman la
trehalosa.
Las fibras en la dieta están compuestas por polisacáridos que no pueden ser digeridos por enzimas
humanas en el tracto digestivo, pero retienen agua, facilitando la motilidad intestinal.
La glucosa, galactosa y fructosa son transportadas dentro de las células epiteliales absortivas del
intestino por dos mecanismos: un transporte activo dependiente de sodio y difusión facilitada. El transporte
dependiente de sodio se denomina SGLT. Una bomba Na/K extrae el Na+ de la célula y lo envía a la sangre,
para mantener el gradiente.
El transporte facilitado no utiliza ATP. La glucosa se moviliza a favor de su gradiente de concentración,
desde las altas concentraciones dentro de la célula, hacia sus bajas concentraciones en sangre. Es mediado por
transportadores GLUT. La fructosa entra y sale de las células intestinales por GLUT5.
Absorción de glúcidos
El índice glucémico indica la capacidad de un determinado glúcido de elevar la glucemia después de su
ingesta. Se define como el área bajo la curva de concentración de glucosa en sangre después de la ingesta de
un alimento con la misma cantidad de glucosa, pero en estado libre. La presencia de grasas y fibras ralentiza la
digestión de glúcidos. Los alimentos que presentan menor índice glucémico causan menores incrementosde la
glucemia, y por lo tanto menores fluctuaciones en la secreción de insulina.
La glucosa y la galactosa tienen índice glucémico 1, al igual que la lactosa, maltosa, isomaltosa y
trehalosa. La fructosa, los azúcares alcoholes y la sacarosa se absorben con menor rapidez. El almidón varía
entre 0 y 1 debido a tasas variables de hidrólisis. El índice de otros polisacáridos es cero.
Digestión de proteínas
La digestión de proteínas se inicia en el estómago, por el ácido clorhídrico y la pepsina. El ácido
clorhídrico desnaturaliza a las proteínas y activa la transformación de pepsinógeno a pepsina. La pepsina
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 17
hidroliza enlaces peptídicos de manera inespecífica, es una endopeptidasa. Las enzimas que cortan desde
cualquiera de los extremos de la cadena se denominan exopeptidasas.
En el intestino delgado, los péptidos son fragmentados por acción de las proteasas pancreáticas. El
tripsinógeno es convertido a tripsina por la enteroquinasa, presente en el ribete en cepillo. La tripsina corta
arginina o lisina en el grupo carbonilo de la unión peptídica. La quimotripsina se secreta como zimógeno y se
activa por acción de la tripsina. Reconoce e hidroliza uniones que involucran triptófano, tirosina, fenilalanina,
metionina y leucina en el extremo carbonilo. La elastasa se secreta como zimógeno y se activa por la tripsina.
Reconoce alanina, glicina, y serina en el extremo carbonilo. Las carboxipeptidasas A y B son exopeptidasas
que se secretan como zimógenos y reconocen a casi todos los aminoácidos en el extremo C-terminal.
La superficie luminal del intestino contiene una aminopeptidasa, que hidroliza al residuo N-terminal de
los oligopéptidos, para producir aminoácidos libres y péptidos de pequeño tamaño.
Absorción de aminoácidos y dipéptidos
Los aminoácidos se absorben mediante un transporte activo secundario acoplado al transporte de
sodio. También se absorben péptidos pequeños mediante pinocitosis. En el citosol del enterocito, todos los
oligopéptidos se terminan de hidrolizar de forma que solo los aminoácidos pasen a la circulación porta.
Digestión de lípidos
Las lipasas lingual y gástrica hidrolizan a los triacilgliceridos de cadena corta y media. Los ácidos grasos
de cadena corta y media son absorbidos directamente por los enterocitos. El resto de la grasa dietaria ingresa
al intestino, donde es emulsionada en pequeñas partículas, que son estabilizadas por acción de las sales
biliares.
La grasa emulsionada es atacada por enzimas digestivas provenientes del páncreas, entre las que se
encuentran la lipasa y colipasa. La lipasa pancreática hidroliza los ácidos grasos de todos los largos de cadena,
los triacilglicéridos y 2-monoacilglicerol. La colipasa es un cofactor proteico de la lipasa. La enterostatina
deriva de la procolipasa, es sintetizada en el intestino delgado, y reduce la ingesta de grasa durante una
comida normal.
El páncreas también produce esterasas y fosfolipasa A2, que hidrolizan los ácidos grasos del colesterol
esterificado, y el ácido graso en posición 2 de los fosfolípidos.
Los productos de la digestión de los triacilgliceridos son nuevamente emulsionados por las sales
biliares, y empaquetados en micelas. Las micelas viajan a través de la capa de agua de la superficie de las
microvellosidades, donde se absorben los ácidos grasos, monoacilgliceroles demás lípidos dietarios.
Dentro de los enterocitos, los ácidos grasos son re-esterificados en el REL, para formar triacilglicéridos.
Los TG son insolubles en agua, por lo que son transportados por lipoproteínas.
Una disminución del pH del intestino causa inhibición de enzimas intestinales que tienen histidina en el
sitio activo.
Intolerancia a la lactosa
En esta enfermedad la lactosa no puede ser digerida a monosacáridos en el intestino y no se absorbe
en el intestino delgado. Es convertida por las bacterias del intestino grueso en productos tóxicos. La deficiencia
enzimática es una causa congénita, primaria, madurativa o secundaria a otras patologías.
El test de tolerancia a la lactosa se basa en la medición de la variación en la glucemia cuando se
administra al paciente una sobrecarga de lactosa. Se toma una muestra antes de la ingesta y cada treinta
minutos hasta las 2 horas siguientes. En un individuo sin intolerancia, la glucemia aumenta un máximo de 20
mg/dl, mientras que si no se observa un incremento, se sugiere una deficiencia de lactasa.
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 18
Durante su tránsito por el intestino, la lactosa es degradada a una gran cantidad de hidrógeno por las
bacterias presentes. Este gas es absorbido en el intestino grueso, y es eliminado por las vías respiratorias, lo
cual se puede medir por el test de hidrógeno espirado.
Además de H2, la metabolización de la lactosa por las bacterias intestinales genera compuestos ácidos,
por lo que la determinación de la acidez de las deposiciones puede ser usada para diagnosticar la intolerancia
a la lactosa.
Metabolismo de fructosa y galactosa
En el músculo y en la mayoría de los tejidos, la fructosa se fosforila a fructosa-6-P por la hexoquinasa,
que es un intermediario de la glucólisis. En el hígado, riñones e intestino delgado, la fructosa es fosforilada por
la fructoquinasa, produciendo fructosa-1-fosfato. Luego, la aldolasa B forma dihidroxiacetona fosfato (DHAP)
y gliceraldehído. El gliceraldehído es metabolizado por la triosaquinasa a gliceraldehído-3-P.
Un exceso de fructosa puede disminuir los depósitos de fosfato hepáticos, y afectar la síntesis de ATP.
Es por esto que la ingesta en grandes cantidades de fructosa tiene consecuencias perjudiciales para nuestro
organismo. Además, el exceso de acetil-CoA que produce lleva aumento de la síntesis de triglicéridos, y
paralelamente, al inhibir a la piruvato deshidrogenasa, puede generar acidosis láctica.
La fructoquinasa no puede ser regulada, tiene alta Vmax y bajo Km. La aldolasa B es el paso regulable,
y tiene un alto Km.
Hay enfermedades hereditarias en el metabolismo de la fructosa. La fructosuria esencial es una
alteración metabólica causada por la ausencia de fructoquinasa, es asintomática y no causa daño. La
intolerancia heredada a la fructosa es una alteración potencialmente letal que resulta de la ausencia de
aldolasa B. Causa hipoglucemia severa porque la fructosa-1-fosfato inhibe a la glucógeno fosforilasa, y vómito
luego del consumo de fructosa.
La galactosa es convertida a galactosa-1-P por la enzima galactoquinasa. Luego, se epimeriza a
glucosa-1-fosfato, lo que requiere la transferencia de UDP desde la uridinafosfoglucosa (UDP-glucosa),
reacción catalizada por la enzima uridiltransferasa (GALT). Esto genera UDP-galactosa y glucosa-1-fosfato. La
UDP-galactosa es epimerizada a UDP-glucosa por la UDP-galactosa-4-epimerasa.
Como la epimerasa cataliza una reacción reversible, la glucosa puede convertirse en galactosa para la
síntesis de lactosa (glándula mamaria), proteoglicanos, cerebrósidos, glicolípidos y glicoproteínas.
La galactosemia es una enfermedad autosómica recesiva debida al déficit de las enzimas implicadas en
el metabolismo de la galactosa. Puede ser por la deficiencia de la galactosa-1-fosfato uridiltransferasa (GALT,
es lo más probable), de la galactoquinasa, o de la uridilfosfato-4-epimerasa. Los síntomas empiezan unos días
o semanas después del nacimiento. El daño es causado por la acumulación de sustancias tóxicas más que por
ausencia de un metabolito esencial.
Como consecuencia de la ausencia de la galactosa-1-fosfato uridiltransferasa se acumula galactosa-1-P
en los tejidos, disminuyendo la disponibilidad de fosfato para la síntesis de ATP, y produciendo lesiones
tisulares. Otra de las sustancias tóxicas es el galactitol, formado por la reducción de la galactosa, que atrae
agua y genera edemas a nivel celular.
Nucleótidos
Los nucleótidos son las unidades estructurales de los ácidos nucleicos: ADN y ARN. Algunos pueden
actuar como señales químicas intracelulares,segundos mensajeros, mediadores de la acción de varias
hormonas. Están compuestos por una base purínica o pirimidínica (véase, resumen parte 1), una pentosa, y al
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 19
menos un grupo fosfato. La timina y el uracilo se diferencian solamente por la presencia de un grupo metilo
(presente en la timina).
Entre la pentosa y la base nitrogenada se forma un enlace N-glicosídico. Entre la pentosa y el grupo
fosfato se establece un enlace éster, y entre los grupos fosfato se establecen enlaces anhídridos de alta
energía.
La glicina se encuentra solo en bases púricas y no en pirimidinicas.
Síntesis de ribonucleótidos de purina
Para la biosíntesis de los ribonucleótidos de purina, y para las vías de recuperación de bases, es
necesaria una forma activada de la ribosa, el 5-fosforribosil 1-pirofosfato (PRPP). El PRPP se forma a partir de
la ribosa 5-fosfato, un producto de la vía de las pentosas, mediante la ribosa-fosfato pirofosfoquinasa, o PRPP
sintetasa. Esta enzima transfiere un grupo pirofosfato desde el ATP hacia la ribosa 5-fosfato. La PRPP está
activada por Mg2+, e inhibida por AMP, GMP, y sus correspondientes dinucleótidos: ADP y GDP.
En las purinas, el nitrógeno 1 deriva del aspartato. El N3 y el N9 provienen de la glutamina. El carbono
4, 5 y el nitrógeno 7 provienen de la glicina. El carbono 2 y el 8 provienen del formiato (carbono transportado
por el tetrahidrofolato). Y el carbono 6 proviene del CO2.
El PRPP reacciona con la glutamina, mediante la PRPP amidotransferasa. Esta enzima es inhibida por
AMP y GMP, y activada por PRPP. Así, se le agrega un nitrógeno al PRPP, transformándolo en
5-fosfo-beta-D-ribosilamina.
Luego se incorpora la glicina: se forma una unión amida entre el carboxilo de la glicina y el amino de la
fosforribosilamina, con un gasto de un enlace de alta energía. Esta reacción es llevada a cabo por la
fosforribosil glicinamido sintetasa, y forma glicinamida ribonucleótido (GAR).
El grupo formilo (transportado por el tetrahidrofolato) se incorpora al carbono 8 del anillo, por la
formiltransferasa, para formar formilglicinamida ribonucleótido (FGAR)
Antes de cerrarse, el anillo recibe otro átomo de nitrógeno de la glutamina, por acción de la
fosforribosil-formil-glicinamido-sintetasa, con gasto de un enlace de alta energía, para formar
formil-glicinamida ribonucleótido (FGAM).
El cierre del anillo requiere ATP, y es catalizado por la fosforribosil aminoimidazol sintetasa. Da lugar al
5-Aminoimidazol ribonucleótido (AIR).
Luego, una carboxilasa específica forma un grupo carboxilo en el carbono 6, el aspartato forma una
unión amida sobre ese carboxilo, y se rompe la unión N-C, liberando fumarato y dejando el grupo amino en la
estructura.
Por último, otro formil tetrahidrofolato aporta su formil al carbono dos, y ocurre una última ciclación
(deshidratación), que da lugar a la inosina monofosfato (IMP). En total, se requieren 6 ATP para su síntesis de
novo.
La PRPP sintetasa está inhibida alostéricamente por AMP, GMP, GDP y ADP. La PRPP amidotransferasa
está inhibida por IMP, AMP y GMP.
SÍNTESIS DE AMP Y GMP A PARTIR DE IMP
Para obtener AMP, se adiciona aspartato al anillo, con gasto de GTP, para formar adenilosuccinato.
Esta reacción es llevada a cabo por la adenilosuccinato sintetasa. Esta enzima está inhibida por AMP, por el
producto final de la vía; y estimulada por ATP. Luego, la adenilosuccinato liasa libera fumarato, y se forma
adenosina monofosfato (AMP). En total, se requieren 7 enlaces de alta energía.
Para obtener GMP, la IMP es oxidada (con reducción de NAD+) por la IMP deshidrogenasa, para dar
lugar al xantilato (XMP). Esta enzima está inhibida por GMP, y estimulada por ATP. En el segundo paso, una
XMP-glutamina aminotransferasa, transfiere el grupo amino de una glutamina, con gasto de dos enlaces de
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 20
alta energía de un ATP, para formar guanosina monofosfato (GMP). En total, se requieren 8 enlaces de alta
energía.
Degradación de ribonucleótidos de purina
Los nucleótidos se degradan y producen bases libres, que pueden ser recuperadas. Si no son
reutilizadas, se degradan y excretan. Para reciclarse, las bases libres se transforman en nucleótidos en un solo
paso, utilizando la ribosa-5-P del PRPP.
La adenina reacciona con el PRPP para dar lugar a AMP y PPi, por acción de la APRTasa
(adenina-fosforribosil-transferasa). La guanina reacciona con el PRPP para dar lugar a GMP y PPi, por acción de
la HGPRTasa (Hipoxantina-guanina-fosforribosil-transferasa). La hipoxantina reacciona con el PRPP para dar
lugar a IMP y PPi, por acción de la HGPRTasa.
Para degradarse, AMP pierde su grupo fosfato por acción de una 5’-nucleotidasa, para convertirse en
adenosina. La adenosina pierde su grupo amino por acción de la adenosina desaminasa, y se convierte en
inosina, quien pierde su ribosa por una nucleosidasa, para convertirse en hipoxantina. La hipoxantina luego es
oxidada a xantina, y finalmente a ácido úrico, ambos pasos catalizados por la xantina oxidasa, que requiere de
oxígeno y produce radical superóxido y peróxido de hidrógeno
Para el GMP, primero pierde su fosfato por la 5’-nucleotidasa, y luego la ribosa por la nucleosidasa,
dejando guanina. La guanina pierde el grupo amino por acción de la guanina desaminasa, y se convierte en
xantina.
Entonces, el producto final del catabolismo de las purinas es el ácido úrico.
Síntesis de ribonucleótidos de pirimidinas
El anillo de pirimidina se sintetiza de novo utilizando glutamina (provee un N), CO2 (provee un C), y
aspartato (provee el resto).
La primera reacción para la síntesis de ribonucleótidos de pirimidina es la formación de
carbamil-fosfato. El CO2 y la glutamina son condensados junto con dos ATP, para formar carbamil-fosfato,
glutamato y 2 ADP + Pi. La enzima encargada es la carbamil fosfato sintetasa II (CPS II), citosólica. Este carbamil
fosfato se une al aspartato, mediante la aspartato transcarbamilasa, para formar N-Carbamil-Aspartato. Esta
molécula se cicla por deshidratación, para formar L-Dihidroorotato, mediante la dihidroorotasa. Estas tres
enzimas son parte de un mismo complejo enzimático.
En una reacción de óxido reducción catalizada por la dihidroorotato deshidrogenasa, donde se reduce
NAD+, se produce ácido orótico u orotato, que constituye el anillo pirimidínico.
Una vez formado el anillo, se agrega PRPP, mediante la orotato fosforribosiltransferasa, para formar
Orotidina monofosfato (OMP). Este compuesto es descarboxilado por la orotidilato descarboxilasa para
formar Uridina monofosfato (UMP). Estas dos enzimas son el complejo de la UMP sintasa.
El UMP es el precursor de los nucleótidos citidínicos, es decir, de los nucleótidos que contienen citosina
en su estructura. El UMP se convierte en uridina 5’-trifosfato (UTP) por acción de quinasas, con gasto de dos
enlaces de alta energía. A partir de UTP se consigue CTP por aminación, la glutamina cede su grupo amino,
junto con una hidrólisis de ATP a ADP. La enzima encargada de este último paso es la CTP sintetasa.
La CPS II se inhibe por UMP y UTP, y es activada por PRPP. La CTP sintetasa se inhibe por CTP.
RECUPERACIÓN DE LAS BASES PIRIMIDÍNICAS
Las bases pirimidínicas se asocian con PRPP, para formar nucleótidos y PPi, mediante una pirimidina
fosforribosil transferasa. Las bases libres pueden convertirse a sus nucleósidos correspondientes por la acción
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 21
de nucleósidos fosforilasas. Estos nucleósidos luego van a ser sustrato de quinasas que las transformarán en
nucleótidos.
Degradación de una pirimidina
De la degradación de la citosina y del uracilo se producen alanina, amonio y CO2. De la degradación de
timina se produce beta-aminoisobutirato, que es un indicativo de muerte celular y de destrucción del ADN,
como en pacientes tratados con quimioterapia.
Síntesis de desoxirribonucleótidos
Los desoxirribonucleótidos se forman por reducción directa de la posición2’ de la ribosa, de los
correspondientes ribonucleótidos, para formar sus derivados 2’-desoxi. Los sustratos son ribonucleótidos
difosfato (ADP, GDP, CDP y UDP).
La ribosa sufre una oxidación directa en su posición 2’, por acción de la ribonucleótido reductasa. La
reacción requiere NADPH + H+, que es oxidado por la tiorredoxina reductasa para reducir tiorredoxina. La
tiorredoxina es entonces utilizada por la ribonucleótido reductasa para oxidar la ribosa. De UDP se forma
dUDP.
dUDP es convertido a dUMP, que luego es convertido a dTMP por la timidilato sintasa. La dUMP es
metilada en la posición C5, con participación de un derivado del metileno tetrahidrofolato, que cede su grupo
metilo y se convierte en dihidrofolato. El dihidrofolato es convertido a tetrahidrofolato por la dihidrofolato
reductasa. El tetrahidrofolato, es convertido de nuevo a metileno tetrahidrofolato por la serina hidroximetil
transferasa, que requiere serina.
La formación de dTMP es blanco de fármacos para el tratamiento de cáncer, ya que las células se
dividen activamente y requieren una gran síntesis de ADN. Metotrexato y aminopterina actúan sobre la DHT
reductasa. El 5-fluorouracilo se activa a FdUMP, que inhibe a la timidilato sintasa.
Trastornos del metabolismo de bases
SÍNDROME DE LESCH-NYHAN
Se caracteriza por la excesiva producción de ácido úrico, lo que produce hiperuricemia. Está asociada a
una severa o completa deficiencia de la actividad de la HGPRTasa, de manera que las purinas guanina e
hipoxantina que se forman no pueden recuperarse. Se estimula la síntesis de novo, y el catabolismo, por lo que
aumenta el ácido úrico. Tiene síntomas neurológicos como mala coordinación, conductas agresivas y de
automutilación.
GOTA
Se caracteriza por elevados niveles de ácido úrico en sangre, y los síntomas aparecen como
consecuencia de los depósitos de cristales de la sal sódica de ácido úrico (urato de sodio) en articulaciones y
tejidos. Las articulaciones se inflaman y producen dolor (artritis). Los riñones también pueden verse afectados
por depósitos de cristales.
Hay múltiples causas del aumento en la síntesis de novo de nucleótidos purínicos: un aumento en la
actividad, o resistencia a la inhibición de la PRPP sintetasa; una actividad parcial de HGPRTasa (aumenta la
actividad de purinas); o puede verse asociada a otros defectos metabólicos, como enfermedad de Von Gierke,
donde aumentan los niveles de glucosa-6-P, que se incorpora a la vía de las pentosas, aumenta la
ribosa-5-fosfato, y por lo tanto, aumenta la PRPP.
El tratamiento nutricional consiste en evitar el alcohol, mientras que puede ser tratado con fármacos
como el alopurinol, un alcohol que inhibe a la xantina oxidasa.
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 22
ACIDURIA ORÓTICA
Es una enfermedad hereditaria rara, consecuencia de un defecto en la síntesis de novo de nucleótidos
pirimidínicos. Está dado por un efecto en una o dos de las actividades enzimáticas asociadas a la UMP sintasa,
que convierte ácido orótico en uridina monofosfato. Causa una anemia severa, ya que no se sintetizan
pirimidinas. Se excretan grandes cantidades de ácido orótico. El tratamiento consiste en administrar uridina
por vía oral.
-13-
Óxido-reducciones biológicas
La membrana mitocondrial externa es permeable a pequeñas moléculas e iones, por la presencia de
canales transmembrana. La membrana interna es impermeable a la mayoría de las moléculas, excepto
aquellas para las que hay transportadoras específicas. Aquí se localizan las proteínas que pertenecen a los
componentes de la cadena respiratoria y la ATP sintasa.
Dos coenzimas reducidas, provenientes del ciclo de Krebs o de la fosforilación de ácidos grasos dan
inicio a la fase 3 de la respiración celular, la cadena de electrones. Estas coenzimas son Flavina Adenina
Dinucleótido (FAD), y Nicotinamida Adenina Dinucleótido (NAD). Para reducirse, el FAD primero captura un
protón, y alcanza un estado intermedio semi reducido, FADH+, o semiquinona. Luego, recibe otro protón y
alcanza el estado completamente reducido, FADH2 o Hidroquinona. Esto le permite reducirse recibiendo
electrones que provengan de átomos diferentes.
El NAD es una molécula que requiere dos electrones y dos protones para reducirse. Cuando uno de
esos protones se queda con dos electrones se forma un hidruro (H-), que se une a la carga positiva del NAD
oxidado (NAD+).
Hay cuatro modalidades de transferencia de electrones en sistemas biológicos:
1. Directamente como electrones, por ejemplo, desde Fe2+ a Fe3+.
2. Como hidrógeno (H+ + e-), con intervención del FAD.
3. Como hidruro (H-), mediante deshidrogenasas ligadas a NAD+.
4. Por combinación directa de un reductor orgánico con O2, como en la hidroxilación de esteroides.
Cadena de transporte de electrones
La cadena de transporte de electrones mitocondrial consta de una serie de transportadores de
electrones, la mayoría proteínas integrales de la membrana interna, con grupos prostéticos capaces de aceptar
y/o ceder 1 ó 2 electrones. Cada componente de la cadena acepta electrones del anterior, y se los transfiere al
siguiente. Los transportadores de electrones funcionan dentro de complejos proteicos ordenados en serie.
Se pueden aislar 4 complejos, muy originalmente nombrados, I, II, III y IV. Además, la cadena de
transporte de electrones incluye dos transportadores de electrones que son citocromo c, una proteína
pequeña y móvil, y la ubiquinona o coenzima Q. La reducción de la coenzima Q se produce cuando recibe 2 e-
y 2 H+, en dos pasos sucesivos, primero formando un radical semiquinona.
En la cadena de transporte de electrones participan varios grupos prostéticos como FMN, FAD, centros
hierro-azufre y citocromos.
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 23
Los centros hierro azufre (Fe-S) son arreglos moleculares donde uno o más átomos de hierro están
coordinados con átomos de azufre, de la cadena lateral de cisteínas de proteínas. La transferencia de
electrones sólo afecta directamente al átomo de hierro. El potencial de reducción de los centros Fe-S depende
del entorno, y no es el mismo que el hierro en condiciones aisladas.
Los citocromos son proteínas que contienen el grupo prostético hemo, formado por 4 anillos
penta-atómicos nitrogenados, en una estructura cíclica llamada porfirina. Los 4 N están coordinados con un
átomo de hierro. El hemo del citocromo C está unido covalentemente a su proteína, a diferencia de los hemos
del citocromo A y B.
COMPLEJO I: NADH deshidrogenasa o NADH ubiquinona oxidorreductasa
Este complejo cataliza la transferencia de electrones desde el NADH hacia la ubiquinona. Primero, el
NADH cede electrones a una Flavina Mononucleótido (FMN), ésta a un Fe-S, y luego de otros intermediarios,
los electrones son captados por la ubiquinona. La FMN tiene mayor potencial de reducción que el NADH, y
además, se encuentra en la zona más cercana a la matriz mitocondrial del complejo I, por lo que toma los
electrones.
El complejo I además cataliza el bombeo de 4 H+ desde la matriz mitocondrial al espacio
intermembrana. La energía para esta reacción es tomada de la reacción redox anterior.
COMPLEJO II: Succinato - CoQ deshidrogenasa
Este complejo enzimático cataliza la transferencia de electrones desde el succinato al FAD, produciendo
fumarato y FADH2. También cataliza la transferencia de electrones desde el FADH2 a la ubiquinona, utilizando
varios centro Fe-S.
La Acil-CoA deshidrogenasa (primera enzima de la beta oxidación), cataliza la oxidación con formación
de un doble enlace de un Acil-CoA. El cofactor de la reacción es el FAD, que transfiere sus electrones a una
proteína transferidora de electrones (ETF), que a su vez transfiere sus electrones a una enzima Q
oxidorreductasa, que es la que finalmente cataliza la transferencia de electrones a la ubiquinona.
La glicerol-3-fosfato deshidrogenasa (parte de la lanzadera del glicerol-3-fosfato), cataliza la oxidación
del glicerol-3-fosfato a dihidroxiacetona fosfato yla reducción del FAD, que transfiere sus electrones
directamente a la ubiquinona.
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 24
COMPLEJO III o Ubiquinona-Citocromo C oxidorreductasa
La ubiquinona reducida por cualquiera de estos cuatro mecanismos, es sustrato del complejo III, que
cataliza la reacción de transferencia al citocromo C. También bombea cuatro protones desde la matriz hacia el
espacio intermembrana, con el uso de la energía liberada de la transferencia de electrones.
El citocromo C se reduce con un solo electrón, de manera que el complejo III cataliza la transferencia
de dos electrones de una ubiquinona a dos citocromos C. La transferencia de electrones no es directa, sino
que ocurren reacciones secuenciales entre distintos grupos prostéticos. El complejo III es una fuente de
especies reactivas, porque ocasionalmente algunos electrones abandonan la cadena de transporte de
electrones antes de pasar al complejo IV, e interactúan con el oxígeno.
COMPLEJO IV o citocromo oxidasa
Los dos citocromos C que son reducidos en el complejo III, son sustratos del complejo IV, que cataliza la
transferencia de dos electrones (cada uno proveniente de un citocromo), a media molécula de oxígeno. Se
obtienen dos citocromos C oxidados, y una molécula de agua. La energía obtenida se utiliza para bombear dos
protones desde la matriz mitocondrial al espacio intermembrana.
Resumiendo: El complejo I transfiere electrones desde el NADH + H+ hacia la ubiquinona, y bombea
cuatro protones hacia el espacio intermembrana. El complejo II transfiere electrones desde un FADH2, que
proviene de la oxidación del succinato. El complejo III cataliza la transferencia de electrones desde la
ubiquinona a dos citocromos C, y bombea cuatro protones al espacio intermembrana. El complejo IV,
transfiere los electrones de los citocromos C a media molécula de oxígeno, y bombea dos protones al espacio
intermembrana.
INHIBIDORES DE LA CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES
La Rotenona y el Amital inhiben la cadena de transporte de electrones en el complejo I. De manera
similar, el antibiótico Antimicina A inhibe el complejo III. El cianuro, monóxido de carbono y la azida inhiben al
complejo IV.
Cuando se inhibe un complejo, los intermediarios antes del bloqueo no pueden oxidarse, y los que
están después del bloqueo no pueden reducirse.
Fosforilación oxidativa
La cadena de transporte de electrones genera un gradiente electroquímico de H+ en la mitocondria. El
efecto neto de esta diferencia es la fuerza protón-motriz. En la membrana interna de la mitocondria se
encuentra la ATP sintasa, un complejo enzimático formado por dos fracciones: la fracción F1 y la fracción Fo. La
fracción F1 proyecta hacia la matriz mitocondrial, y está formada por tres subunidades ⍺ y tres β, ubicadas
alrededor de las subunidades 𝛾, 𝛆, y .
La fracción Fo es un complejo proteico transmembrana que forma un canal de protones.
Las subunidades β son el sitio catalítico de este complejo. Dependiendo de su ubicación espacial
respecto de la subunidad , tienen diferentes conformaciones. Uno tiene alta afinidad por el ATP y se llama
estado tenso. Otro, tiene alta afinidad por ADP + Pi, y se llama estado abierto; y el último no tiene afinidad por
los nucleótidos, y se llama estado libre.
Este complejo funciona mediante catálisis rotacional, ya que el proceso catalítico funciona por
rotación. Cada vez que pasan tres protones por la subunidad FO, el cuello del rotor gira 120°, de manera que
cada dímero ⍺-β cambia su estado conformacional. EL que estaba en estado tenso pasa a estar en estado libre,
el que estaba en estado libre pasa a estar abierto, y el abierto, pasa a estar tenso. Entonces, el que estaba en
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 25
estado abierto, unido a ADP + Pi, pasa a estar en estado tenso, que favorece la condensación hacia ATP. Luego,
cuando el complejo vuelve a rotar, pasa a estar en estado libre, y se libera el ATP. Con un giro completo, se
liberan 3 ATP.
La membrana mitocondrial interna es impermeable a especies cargadas. El ATP sintetizado se libera a la
matriz mitocondrial, pero tiene 4 cargas negativas. Además, tiene que llegar ADP a la matriz mitocondrial, que
tiene 3 cargas negativas. Existe un transportador, una translocasa de nucleótidos de adenina, que permite un
contratransporte ATP-ADP. Al espacio intermembrana llegan cuatro cargas negativas, y salen tres. Este
movimiento está favorecido por el gradiente de protones (mayor concentración en el espacio intermembrana).
El atractilósido es un glicósido altamente tóxico que inhibe a este transportador.
Entonces, la ATP sintasa requiere 3H+ por cada ATP, y un H+ para el movimiento de ATP por ADP y Pi.
Cada NADH bombea 10 protones en la cadena respiratoria (2,5 ATP). Los FADH2 bombean 6 protones (1,5 ATP)
REGULACIÓN DE LA FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
El consumo de oxígeno de las células se incrementa luego del agregado de ADP. Se denomina control
por aceptor a la dependencia de la velocidad de la respiración celular al ADP. La concentración intracelular de
ADP es una medida del índice energético.
Desacoplantes
Son un conjunto de moléculas que permiten recuperar la cadena de electrones aunque esté inhibida la
síntesis de ATP. El grupo más importante son ácidos débiles lipofílicos. Cuando se encuentra en la matriz (un
medio con baja concentración de protones), el equilibrio tiende a la disociación del ácido, es decir, a la
formación de protones, y disminuirá el gradiente de protones a ambos lados de la membrana mitocondrial
interna. Por lo tanto, el gradiente no será suficiente para producir ATP, pero la cadena de transporte de
electrones no se afectará.
El 1,4 dinitrofenol (DNP) es un ácido débil lipofílico que causa la disminución del pH de la matriz
mitocondrial, disipando el gradiente de protones.
Otro desacoplante es la valinomicina, un ionóforo de potasio que se inserta en la membrana
mitocondrial interna, y deja pasar iones potasio, desde el espacio intermembrana hacia la matriz mitocondrial
(porque en el espacio intermembrana hay muchas cargas positivas, provenientes de los H+). La consecuencia
es la misma que en presencia de ácidos débiles lipofílicos.
Existe un desacoplante fisiológico, la termogenina, una proteína integral de la membrana mitocondrial
interna, a través de la cual los protones vuelven a la matriz, sin atravesar el complejo F1, disipando el gradiente
en forma de calor.
Curvas de consumo de oxígeno
Se toma un tubo de ensayo con mitocondrias suspendidas en un buffer adecuado para mantenerlas
íntegras y funcionales, y se le agrega sustratos e inhibidores/desacoplantes. En presencia de malato, disminuye
la concentración de oxígeno y aumenta la de ATP, al igual que al agregar ADP. Al agregar rotenona, se inhibe la
cadena de electrones, y la concentración de oxígeno permanece constante.
El succinato actúa como sustrato oxidable en el complejo II, aumentando el consumo de oxígeno. La
Oligomicina, que inhibe la FO de la ATP sintasa, causa que la concentración de O2 permanezca constante.
Radicales libres
La toxicidad del oxígeno se debe a las especies parcialmente reducidas (EROs), altamente reactivas de
oxígeno que se producen a partir de O2. Los radicales libres son especies químicas que poseen un electrón no
Bioquímica - cátedra 1 | 2° parcial | 26
apareado. Forman parte de muchas reacciones metabólicas, y se producen en el organismo en condiciones
normales. Se pueden formar de tres maneras diferentes:
1. Por ruptura homolítica de un enlace covalente de una molécula normal (cuando cada molécula queda
con un electrón), formando dos especies radicales. Genera radicales sin carga. Esto no sucede cuando
la ruptura es del tipo iónica.
2. Por la pérdida de un electrón. Genera radicales catiónicos.
3. Por la adición de un electrón. Genera radicales aniónicos.
Los radicales libres pueden reaccionar con los ácidos grasos poliinsaturados de los lípidos de
membrana, provocando el deterioro de los mismos. El