Bioquímica Y Principios De Bioquímica.
Clarificación de cadenas Carbonadas
Pueden reclasificarse en tres grupos:
1. Cadenas lineales: Son aquellas en la que se presenta una secuencia no interrumpida de carbonos
2. Cadenas Ramificadas: Están formadas por dos partes una cadena principal y una secundaria.
3. Cadenas Ciclicas: Por lo general tienden a formar figuras y no indican el punto de inicio ni de llegada.
Tipos de formulas Químicas en las Bio Moléculas
1. Formula Estructural: Es la expresa la cantidad y tipo de átomo, también los enlaces presentes.
2. Formula Subdesarrollada: Muestra agrupados los atamos de Hidrógeno de cada carbono.
3. Formula Empírica o Mínima: Agrupa los átomo de cada elemento presente.
Función Química y Grupo Funcional.
Aminoacidos y Proteinas.
Las proteínas son biomoléculas formadas por cadenas lineales de aminoacidos.
Entre sus funciones se destacan:
- Estructural. Esta es la función más importante de una proteína (Ej: colágeno),
- Inmunológica (anticuerpos),
- enzimatica (Ej: sacarosa pepsina),
- Contráctil (actina y miosina).
- Homeostática: colaboran en el mantenimiento del pH (ya que actúan como un tapon quimico),
- Transducción de señales (Ej: rodospina)
- Protectora o defensiva (Ej: trombina y fibrinogeno)
Aminoacidos.
La estructura general de un aminoácido se establece por la presencia de un carbono central alfa unido a: un grupo carboxilo (rojo en la figura), un grupo amino (verde), un hidrógeno (en negro) y la cadena lateral (azul):
a
opticamente activo.
•El nombre especifica el tipo de sustituyente, por ej.:
FUNCIONES DE LOS PÉPTIDOS
2.- HORMONAS: Las hormonas son señales químicas que ejercen su acción sobre órganos y tejidos situados lejos del lugar donde se han sintetizado. 3.- NEUROTRANSMISORES: Los neurotransmisores son señales químicas producidas en un terminal nervioso presináptico, y que a través de un receptor específico ejercen su acción sobre la neurona post-sináptica. 4.- ANTIBIÓTICOS: La valinomicina y lagramicidina, son dos péptidos cíclicos con acción antibiótica.
5.- COFACTORES ENZIMÁTICOS: El glutatión (H-γ-Glu-Cys-Gly-OH) es un tripéptido que actúa como cofactor enzimático en algunas reacciones redox y se comporta, por tanto como un importante antioxidantecelular. 6.- EDULCORANTES ARTIFICIALES: Esta no es una función biológica sino una aplicación industrial. El Aspartamo (Nutrasweet), es el metil éster del dipéptido Asp-Phe. Se utiliza como edulcorante artificial.
ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS
AGENTES VASOACTIVOS: El agente hipertensor más potente que se conoce es la angiotensina II, un octapéptido que se origina mediante la hidrólisis de una proteína precursora que se llama angiotensinógeno.PÉPTIDOSon dos o más aminoácidos unidos covalentemente a través de un enlace amida entre el grupo ácido carboxílico de uno y el grupo alfa amino del otro.
Peptidos
Los péptidos consisten de dos o más aminoácidos. Los polipéptidos y las proteínasson cadenas de más de diez aminoácidos, pero los péptidos que contienen más de cincuenta aminoácidos se clasifican como proteínas.
La unión de un bajo número de aminoacidos da lugar a un péptido:
- Oligopéptido: menos de 10 aminoácidos.
- polipeptido: más de 10 aminoácidos.
- proteina: más de 20 aminoácidos. Las proteínas con una sola cadena polipeptídica se denominan proteínas monoméricas, mientras que las compuestas de más de una cadena polipeptídica se conocen como proteínas multiméricas.
ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS
Estructura primaria
La estructura primaria es la secuencia de aminoácidos de la proteína. Nos indica qué aminoácidos componen la cadena polipeptídica y el orden en que dichos aminoácidos se encuentran. La función de una proteína depende de su secuencia y de la forma que ésta adopte.
Estructura secundaria
La estructura secundaria es la disposición de la secuencia de aminoácidos en el espacio. Los aminoácidos, a medida que van siendo enlazados durante la síntesis de proteínas y gracias a la capacidad de giro de sus enlaces, adquieren una disposición espacial estable, la estructura secundaria.
Existen dos tipos de estructura secundaria:
1.- La a(alfa)-hélice
Esta estructura se forma al enrollarse helicoidalmente sobre sí misma la estructura primaria.
Se debe a la formación de enlaces de hidrógeno entre el -C=O de un aminoácido y el -NH- del cuarto aminoácido que le sigue.
2.- La conformación beta
En esta disposición los aminoácidos no forman una hélice sino una cadena en forma de zigzag, denominada disposición en lámina plegada.
Presentan esta estructura secundaria la queratina de la seda o fibroína.
Estructura terciaria
La estructura terciaria informa sobre la disposición de la estructura secundaria de un polipéptido al plegarse sobre sí misma originando una conformación globular.
En definitiva, es la estructura primaria la que determina cuál será la secundaria y por tanto la terciaria.
Esta conformación globular facilita la solubilidad en agua y así realizar funciones detransporte, enzimáticas, hormonales, etc.
Estructura cuaternaria
Esta estructura informa de la unión, mediante enlaces débiles (no covalentes) de varias cadenas polipeptídicas con estructura terciaria, para formar un complejo proteico. Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre de protómero.
El número de protómeros varía desde dos, como en la hexoquinasa; cuatro, como en la hemoglovina , o muchos, como la cápsida del virus de la poliomielitis, que consta de sesenta unidades proteicas.
CARBOHIDRATOS
Los carbohidratos, también llamados glúcidos, se pueden encontrar casi de manera exclusiva en alimentos de origen vegetal. Constituyen uno de los tres principales grupos químicos que forman la materia orgánica junto con las grasas y las proteinas.
Dependiendo de su composición, los carbohidratos pueden clasificarse en:
Simples
· Monosacáridos: glucosa o fructosa
· Disacáridos: formados por la unión de dos monosacáridos iguales o distintos: lactosa, maltosa, sacarosa, etc.
· Oligosacáridos: polímeros de hasta 20 unidades de monosacáridos.
Complejos
Polisacáridos: están formados por la unión de más de 20 monosacáridos simples.
Función de reserva: almidón, glucógeno y dextranos.
Función estructural: celulosa y xilanos.
FUNCIONES DE LOS CARBOHIDRATOS
· Función energética. Cada gramo de carbohidratos aporta una energía de 4 Kcal. Ocupan el primer lugar en el requerimiento diario de nutrientes debido a que nos aportan el combustible necesario para realizar las funciones orgánicas, físicas y psicológicas de nuestro organismo.
· Una vez ingeridos, los carbohidratos se hidrolizan a glucosa, la sustancia más simple. La glucosa es de suma importancia para el correcto funcionamiento del sistema nervioso central (SNC) Diariamente, nuestro cerebro consume más o menos 100 g. de glucosa, cuando estamos en ayuno, SNC recurre a los cuerpos cetónicos que existen en bajas concentraciones, es por eso que en condiciones de hipoglucemia podemos sentirnos mareados o cansados.
· También ayudan al metabolismo de las grasas e impiden la oxidación de las proteínas. La fermentación de la lactosa ayuda a la proliferación de la flora bacteriana favorable.
El ATP
El ATP (adenosina trifosfato), químicamente es un nucleótido formado por una base nitrogenada, la molécula de adenina, unida a un azúcar de 5-carbonos, la ribosa y a tres grupos fosfatos. El ATP puede actuar como transportador de energía química, en cientos de reacciones celulares, por lo que se le considera como un compuesto rico en energía; ya que muestra una gran disminución de energía química cuando participa en reacciones hidrolíticas. La energía que se libera cuando se hidroliza el ATP, es utilizada en la síntesis de biomoléculas, en el transporte activo de iones en contra de un gradiente de concentración, en movimientos de ciclosis citoplasmática, en la contracción muscular, en la emisión de luz por bacterias, luciérnagas y en el movimiento de flagelos y cilios. El ATP a nivel celular funciona como una batería, que almacena energía por períodos cortos de tiempo; en otras palabras se puede considerar como la moneda de intercambio de energía de la célula.
La energía liberada cuando se hidroliza enzimáticamente el ATP, convirtiéndose en ADP y Pi, se utiliza para mover reacciones endergónicas (que requieren energía) de biosíntesis en cualquier parte de la célula. Estos procesos juegan una parte vital en establecer orden biológico. La energía liberada es de aproximadamente 7,3 Kcal/mol
Hidrólisis del ATP
En la hidrólisis del ATP se está hidrolizando uno de los enlaces anhídrido de ácido. Esto libera gran energía, concretamente ΔG = -7,7 kcal/mol
Así se comprende que el ATP tiene tendencia a hidrolizarse de forma natural y liberar energía.
Ruta Metabólica
En bioquímica, una ruta metabólica o vía metabólica es una sucesión de reacciones químicas que conducen de un sustrato inicial a uno o varios productos finales, a través de una serie demetabolitos intermediarios. Por ejemplo, en la ruta metabólica que incluye la secuencia de reacciones:
Respiración celular
La respiración celular es el conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales determinados compuestos orgánicos son degradados completamente, por oxidación, hasta su conversión en sustancias inorgánicas, proceso que rinde energía (en forma de ATP) aprovechable por la célula. Los substratos habitualmente usados en el proceso son la glucosa, otros hidratos de carbono, ácidos grasos, incluso aminoácidos, cuerpos cetónicos u otros compuestos orgánicos. En los animales estos combustibles pueden provenir del alimento, de los que se extraen durante la digestión, o de las reservas corporales. En las plantas su origen pueden ser asimismo las reservas, pero también la glucosa obtenida durante la fotosíntesis.
La respiración celular, como componente del metabolismo, es un proceso catabólico, en el cual la energía contenida en los substratos usados como combustible es liberada de manera controlada. Durante la misma, buena parte de la energía libre desprendida en estas reacciones exotérmicas es incorporada a la molécula de ATP (o de nucleótidostrifosfato equivalentes), que puede ser a continuación utilizada en los procesosendotérmicos, como son los de mantenimiento y desarrollo celular (anabolismo).Ecuación química
GLUCOLISIS
La glucólisis es una vía que permite obtener ATP a las células
La glucólisis (o glicólisis) es una vía catabólica a través de la cual tanto las células de los animales como vegetales, hongos y bacterias oxidan diferentes moléculas de glúcidos y obtienen energía.
El hecho de que esta vía ocurra en organismos muy diversos, indica que es una vía metabólica conservada, es decir presente en organismos filogenéticamente distantes.
Para su estudio, describiremos 9 reacciones enzimáticas que ocurren en el citoplasma ypermiten la transformación de una molécula de glucosa a dos moléculas de piruvato.
La degradación hasta priuvato es parte del proceso catabólico o degradativo de los glúcidos,
porque estas moléculas pueden seguir oxidándose y continuar entregando energía a la célula.
Primera fase de la glucólisis
1.1. La glucosa se fosforila en el alcohol por la hexoquinasa. La hexoquinasa une el fosfato del ATP mediante un enlace fosfoéster y la transforma en Glucosa-6-fosfato. La Glucosa-6-P está preparada para los procesos que continúan en la glucólisis. La fosforilación transforma 1 molécula neutra en una molécula cargada negativamente. Hace que ahora, la glucosa-6-P no pueda volver a salir por la membrana debido a su carga negativa.
2.2. A la célula no le gusta la forma aldosa y hace la forma cetosa (Fructosa-6-P). Es realizado por la fosfoglucosa isomerasa.
3.3. Implica la adquisición de un segundo fosfato que va a parar al C1 y forma la fructosa-1,6-bisfosfato. Lo relaiza la fosfofructoquinasa-1 (PFK-1). La fructosa-1,6-bisfosfato es completamente simétrica. La PFK-1 es un enzima clave en la glucólisis.
4.4. La fructosa-1,6-bisfosfato se parte por la mitad y da dos moléculas (dihidroxiacetona-fosfato(DHAP) y gliceraldehido-3-fosfato (G3P)). La glucólisis se da a partir del gliceraldehido-3-P. El equilibrio está desplazado hacia la dihidroxiacetona-fosfato. Sólo un 5% es Gliceraldehido-3-P. La desaparición contínua de G3P transforma la DHAP en G3P. Todo acaba siendo G3P.
Segunda fase de la glucólisis
A partir del G3P comienzan las transformaciones que dan lugar a Piruvato (Pyr) (reacciones de oxidación).
1.1. La primera reacción es que el enzima Gliceraldehido-3-Fosfatodeshidrogenasa oxida el grupo aldehido a ácido (gasta un NAD, que se reduce a NADH). Produce un enzima que es capaz de incorporar un fosfato al ácido carboxílico correspondiente. Se forma un éster. La fosforilación a nivel de sustrato se consigue porque hay ATP con un fosfato ya activado.
2.2. El 1,3-Bisfosfoglicerato cede 1 fosfato para sintetizar ATP. La reacción la cataliza la fosfogliceratoquinasa. El producto de la síntesis de ATP es el 3-fosfoglicerato. Sufre transformaciones que dan lugar a la síntesis de Pyruvato. El P3 debe pasar a la posición 2. Se consigue mediante el enzima fosfogliceromutasa. La mutasa tiene un fosfato activo, que se lo da a la posición 2. En un momento hay dos fosfatos, pero luego, se lo quita de la posición 3. Todas las mutasas funcionan así. Se hace para liberar el OH en la posición 3.
3.3. Se produce la deshidratación del OH. Se transforma el alcohol en enol, por la enolasa. Es parecido a Pyruvato, pero con enol y un fosfato. Se llama fosfoenolpiruvato (PEP). Es una molécula muy inestable que se transforma en Pyruvato por la Pyruvatoquinasa y se acopla la energía que se desprende para sintetizar ATP.
Fermentación Láctica
La fermentación láctica es causada por algunos hongos y bacterias. El ácido láctico más importante que producen las bacterias es el lactobacillus. Otras bacterias que produce el ácido láctico son: Leuconostoc mesenteroides, Pediococcus cerevisiae, Estreptococo lactis y Bifidobacterium bifidus.
La fermentación láctica es usada en todo el mundo para producir variedad de comidas:
- Mundo Occidental: yogur, panes de pan fermentado, chucrut, encurtidos de pepino y aceitunas.
- Medio Oriente: verduras en ecabeche
- Corea: kimchi (mezcla fermentada de col china, rábanos, rojo Pimienta, ajo y jengibre)
- Rusia: kéfir
- Egipto: rayab de laban y zeer de laban (leche fermentada), kishk (mezcla de leche fermentada y cereal)
- Nigeria: gari (mandioca ó yuca fermentada)
- Sudáfrica: magou (avena de maíz fermentada)
- Tailandia: nham (cerdo fresco fermentado)
- Filipinas: balao de balao (mezcla de langostino y arroz fermentado)
La presencia del ácido láctico, producido durante la fermentación láctica es responsable del sabor amargo, y de mejorar la estabilidad y seguridad microbiológica del alimento.Este ácido láctico fermentado es responsable del sabor amargo de productos lácteos como el queso, yogurt y el kefir. El ácido láctico fermentado también da el sabor amargo para fermentar vegetales, tales como los tradicionales pikles, y sauerkraut. El azúcar en las coles son convertidas en ácido láctico y usado como preservante.
La fermentación alcohólica
La fermentación alcohólica es un proceso anaerobio en el que las levaduras y algunas bacterias, descarboxilan el piruvato obtenido de la ruta Embden-Meyerhof-Parnas (glicolisis) dando acetaldehído, y éste se reduce a etanol por la acción del NADH2 [1 – 2]. Siendo la reacción global (1), conocida como la ecuación de Gay-Lussac [3]:
C6H12O6 ———-> 2 CH3CH2OH + 2 CO2 (1)
Glucosa —–> 2 Etanol + 2 Dióxido de carbono (2)
El balance energético de la fermentación puede expresarse de la siguiente forma [3]:
C6H12O6 + 2 ADP + 2 H3PO4 —> 2 CH3CH2OH + 2 CO2 + 2 ATP + 2 H2O (3)
Oxidación
La oxidación es una reacción química donde un metal o un no metal cede electrones, y por tanto aumenta su estado de oxidación. La reacción química opuesta a la oxidación se conoce como reducción, es decir cuando una especie química acepta electrones.
El oxígeno es el mejor oxidante que existe debido a que la molécula es poco reactiva (por su doble enlace) y sin embargo es muy electronegativo, casi como el flúor.
EL CICLO DE KREBS.
El ciclo de Krebs, que tiene lugar dentro de las mitocondrias, completa la ruptura de la glucosa al descomponer un derivado del ácido pirúvico hasta dióxido de carbono. Como lo sugieren los símbolos más pequeños para el ATP en el diagrama, la célula produce una pequeña cantidad de ATP (por medio de fosforilación a nivel de sustrato) durante la glucólisis y el ciclo de Krebs.
