1. La Función del ATP

2. Leyes Generales de la TD
• 1ª: La E total de un sistema es constante.
• 2ª: Para que un proceso ocurra espontáneamente
es necesario que S aumente.
• ∆G = ∆E - T ∆S
- Exergónica: ∆G es negativo.
- Endergónica: ∆G es positivo.
E
E

3. Procesos Exergónico-Endergónico
Catabolismo: reacciones exergónicas. Desintegración de moléculas de
combustible.
Anabolismo: reacciones endergónicas. Biosíntesis de moléculas complejas a
partir de unas mas sencillas con uso de E.

4. Mecanismos de acoplamiento
• Acarreadores:
AH2
BH2
Acarreador
Acarreador – H2
A
A
B
B
E
C
E
D
Biosíntesis, Contracción
muscular , transporte
activo.
Principal acarreador
energético: ATP

5. Trifosfato de Adenosina (ATP)
• Nucleósido trifosfato.
• Transferencia de E libre desde los procesos exergónicos hacia los procesos
endergónicos.
• La E que se libera en la hidrolisis de ATP se debe al alivio de la repulsión de
carga de átomos de oxigeno y a estabilización de los productos en especial
fosfatos que forman híbridos de resonancia.

6. Energía libre de hidrólisis de algunos
organofosfatos
Compuesto
Energia libre ( Kcal/mol)
Fosfoenolpiruvato
-14.8
Carbamoil fosfato
-12.3
1,3-bisfosfoglicerato
-11.8
Creatina fosfato
-10.3
ATP = AMP +PPi
-7.7
ATP = ADP +Pi
-7.3
Glucosa 1-fosfato
-5.0
PPi
-4.6
Fructosa 6-fosfato
-3.8
Glucosa 6-fosfato
-3.3
Glicerol 3-fosfato
-3.2

7. Ciclo ATP - ADP
1,3-Bisfosfoglicerato Creatina Fosfato
Fosfoenolpiuvato
Fosforilación Oxidativa
P
Creatina - P
Creatina
ADP
ATP
P
Glucosa 6-Fosfato
Glicerol 3-Fosfato
Otros procesos
endergónicos

8. Fuentes Principales de P*
• Fosforilacion oxidativa: mayor fuente de P* en
organismos aerobios. La E proviene del uso de O2
en la mitocondrias.
• Glucolisis: formación neta de 2 P* debido a la
formación de lactato a partir de glucosa.
• Ciclo del acido cítrico: generación de un P* en el
paso de la “succinato tiocianasa”.
• Fosfágenos: formas de almacenamiento de P*.
Incluyen Creatinina fosfato(musculo estriado,
corazón, espermatozoides y cerebro de
vertebrados), arginina fosfato (musculo de
invertebrados).

9. Oxidación Biológica

10. Oxidación Biológica
• Desde el punto de vista químico la oxidación se
define como la perdida de electrones y la
reducción como la ganancia de estos.
• Muchas oxidaciones biológicas pueden ocurrir sin
presencias de oxigeno (hidrogenaciones).
• La vida de animales superiores depende por
completo del aporte de oxigeno por medio de la
respiración: proceso por el que las células
obtienen E en forma de ATP.

11. Enzimas que participan en
mecanismos RedOx
Oxidoreductasas:
• Oxidasas
• Deshidrogenasas
• Hidroperoxidasas
• Oxigenasas

12. Oxidasas (Ox)
Catalizan la eliminación de H desde un sustrato
utilizando el oxigeno como aceptor de H. En este
proceso forman agua o peróxido de hidrogeno.
AH2
(Red)
½ O2
AH2
(Red)
A
(Oxi)
H2O
A
(Oxi)
O2
H2O2

13. Deshidrogenasas (dH)
• Transferencia de H desde un sustrato hacia otro en una Rx Redox
acoplada. Utilizan Coenzimas o acarreadores de H comunes: NAD+
(dinucleótido adenina nicotinamida). Esto permite que se den
procesos de oxidación en ausencia de O2 (fase anaerobia de la
glucolisis)
AH2
(Red)
Acarreador
(oxi)
A
(Oxi)
Acarreador
(Red)
Deshidrogenasa
especifica para A
BH2
(Red)
B
(Oxi)
Deshidrogenasa
especifica para B
• Actúan como componentes en la cadena respiratoria del
transporte de electrones desde sustratos a oxigeno.

14. Hidroperoxidasas
Enzimas que utilizan H2O2 o un peróxido orgánico como sustrato.
Las peroxidasas y catalasas pertenecen a este grupo.
PEROXIDASA
H2O2 + AH2
La catalasa además de su actividad
peroxidasa , puede emplear una
molécula de H2O2 como sustrato
donador de electrones y una como
aceptor. Funcionan para destruir el
H2O2 producido por oxidasas.
2 H2O + A
Utiliza varios sustancias como
aceptores de electrones: ascorbato,
quinonas, citocromo c.
CATALASA
2 H2O2
2 H2O + O2

15. Oxigenasas
Síntesis o degradación de diferentes tipos de
metabolitos. Catalizan la incorporación de O2 hacia
una molécula de sustrato en dos pasos:
1. Unión del oxigeno al sitio activo de la enzima.
2. El oxigeno se reduce o transfiere hacia el
sustrato.
Pueden ser de
monooxigenasas.
2
tipos:
dioxigenasas
y

16. Dioxigenasas
Incorporan ambos átomos de oxigeno hacia el
sustrato:
A + O2
AO2
Enzimas hepáticas, homogentisato dioxigenasa y
3-hidroxiantranilato dioxigenasa que contienen
Fe y L-triptofano dioxigenasa que utiliza hemo.

17. Monooxigenasas
Incorpora un solo átomo de oxigeno hacia el
sustrato, el otro átomo de oxigeno se reduce a
agua en presencia de un donador de electrones
adicional o cosustrato (Z):
A – H + O2 + ZH2
A – OH + H2O +Z
Citocromos P 450: superfamilia de hemoproteinas.

18. Cadena Respiratoria
y Fosforilación
Oxidativa

19. Generalidades
Las mitocondrias (Mt) son las “centrales de E” de la
célula.
La respiración esta acoplada a la generación de
intermediario de alta energía: ATP, a través de la
fosforilación oxidativa.
Existen diversos defectos hereditarios de las Mt que
afectan componentes de la cadena respiratoria y la
fosforilación oxidativa: miopatía, encefalopatía,
acidosis láctica.

20. Mitocondrias

21. Cadena respiratoria y fosforilación
oxidativa
• Cadena Respiratoria: transporte en secuencia
ordenada de los equivalentes reducidos desde
los sustratos donadores (reduciendo al NAD o
FAD) hasta la formación final de H2O.
• Fosforilación Oxidativa: sistema de conversión
o captura de la energía liberada en la cadena
respiratoria para unir ADP + Pi y formar ATP.

22. Participación de la Cadena
Respiratoria en la Conversión de la E

23. Flujo de electrones a través de la
cadena respiratoria
Complejo I (NADH-Q
oxidoreductasa): se
transfieren electrones
desde NADH hacia la
coenzima Q (ubiquinona),
junto con la transferencia
de 4 H+.
Complejo II (Succinato-Q
reductasa ): el succinato
pasa electrones hacia Q, a
través de el complejo II.

24. Flujo de electrones a través de la
cadena respiratoria
Complejo III (Q-citocromo c
oxidoreductasa): pasa los
electrones hacia el citocromo
c. Transferencia de 4 H+.
Complejo IV (Citocromo c
oxidasa ): pasa los electrones
hacia el O2 y hace que se
reduzca a H2O. Transferencia
de 2 H+.

25. Teoría Quimiosmotica
• Peter Mitchell 1961. La síntesis de ATP en la respiración
celular, viene de un gradiente electroquímico existente
entre la membrana interna y el espacio intermembrana
de la mitocondria, mediante el uso de la energía de
NADH y FADH2 que se han formado por la ruptura
de moléculas ricas en energía.
• Dada que la membrana mitocondrial interna es
impermeable a H+, estos se acumulan en el espacio
intermembrana, lo que crea la fuerza motriz para la Rx.

26. Teoría Quimiosmotica
Los complejos I III y IV actúan
como bombas de protones
creando un gradiente
transmembrana
que deja negativo el
lado de la matriz.
El retorno de los protones a través de las
enzimas ATPasas permite la actividad de
fosforilación de ADP + Pi

27. ATP sintasa: subcomplejo F0 giratorio
y subcomplejo F1
• Los protones que pasan por
las subunidades C y ganma
causan su rotación.
• Las subunidades beta captan
ADP+Pi y liberan ATP.
• Se forman 3 moléculas de
ATP por cada giro completo
del complejo

28. Aspectos Clínicos
• Miopatía mitocondrial infantil con disfunción
renal: disminución o falta de enzimas
oxidoreductasas de la cadena respiratoria.
• MELAS (miencefalopatía, acidosis láctica y
apoplejías
mitocondriales):
enfermedad
hereditaria debida a la deficiencia de NADH-Q
oxidoreductasa (complejo I) o citocromo oxidasa
(complejo
IV).
Esta
involucrada
con
enfermedades como el Alzheimer y diabetes
mellitus.

29. RESUMEN
• Casi toda la E liberada a partir de la oxidación de C.H, grasas y
proteínas se pone a disposición en las Mt como equivalentes
reductores, los cuales se dirigen hacia la cadena respiratoria, donde
pasan por un gradiente Redox de acarreadores hacia su Rx final con O2
para formar H2O.
• Los acarreadores Redox están agrupados en 4 complejos de cadena
respiratoria en la membrana mitocondrial interna. Tres de ellos tienen
la capacidad para usar la E liberada en el gradiente Redox para
bombear H+ hacia el exterior de la membrana, lo que crea un potencial
electroquímico entre la matriz y el espacio de la membrana interna.
• La ATP sintasa abarca la membrana y actúa como un motor rotatorio
usando la E potencial del gradiente de protón para sintetizar ATP a
partir de ADP + Pi. De este modo la oxidación esta estrechamente
acoplada a la fosforilación para satisfacer las necesidades de E de las
células.

30. Carbohidratos

31. Generalidades
• Cumplen importantes funciones estructurales y metabólicas.
• Los animales sintetizan C.H a partir de A.A, pero casi todos se derivan de
vegetales.
• La Glucosa es el C.H mas importante. Casi todo el C.H de la dieta se
absorbe al torrente sanguíneo como glucosa, formado mediante la
hidrolisis de almidón y los disacáridos de la dieta. Otros azuzares se
convierten el glucosa en el hígado.
• La glucosa es el principal combustible metabólico de mamíferos. Es el
precursor para la síntesis de todos los otros C.H .
• Enfermedades relacionadas con el metabolismo de C.H: diabetes mellitus,
galactosemia, enfermedades por deposito de glucógeno e intolerancia a la
lactosa.

32. Clasificación de C.H
• Monosacáridos: no pueden hidrolizarse en C.H mas sencillos.
 Triosas, tetrosas, pentosas, hexosas o heptosas.
 Aldosas o cetosas.
• Disacáridos: producto
monosacáridos.
de
condensación
de
dos

33. Clasificación de C.H
• Oligosacáridos: productos de condensación de 3 a 10
monosacáridos. Casi ninguno es digerido por las enzimas del
cuerpo humano.
• Polisacáridos: producto de condensación de mas de 10
monosacáridos. Las enzimas del ser humano no los digieren.
Principal componente de la fibra en la dieta.

34. Glucosa

35. Formas Isomerícas de los Azucares
• Isomerismo D y L: casi todos los monosacáridos en
mamíferos son isómeros D.
• Estructuras de anillo piranosa y furanosa.
• Isomerismo de aldosa y cetosa
• Anomeros α y β.
• Epimeros

36. Pentosas de Importancia Fisiológica
Azúcar
Fuente
Importancia
D-Ribosa
A. Nucleicos e
intermediario
metabólicos.
Componente estructural
de ácidos nucleicos y
coenzimas.
D-Ribulosa
Intermediario
metabólico.
Intermediario en la vía
pentosa fosfato.
D-Arabinosa
Gomas Vegetales.
Constituyente de
glucoproteínas
D-Xilosa
Gomas Vegetales,
proteoglucanos,
glucosaminoglucanos
Constituyente de
glucoproteínas
L-Xilulosa
Intermediario
metabólico
Excreción urinaria en la
pentosuria esencial

37. Hexosas de Importancia fisiológica
Azúcar
Fuente
Importancia
D-Glucosa
Hidrólisis de
almidón, jugos de
fruta.
Principal
combustible
metabólico.
D-Fructosa
Hidrólisis de azúcar
de caña, jugos de
fruta.
Fácil metabolismo
por medio de
glucosa o de forma
directa.
D-Galactosa
Hidrólisis de
lactosa.
Se sintetiza en las
glándulas
mamarias.
D-Manosa
Hidrólisis de gomas
vegetales.
Constituyente de
glucoproteínas.
• TABLA

38. Glucósidos y Desoxiazúcares
• Glucósidos: se forman por condensacion entre un
monosacarido y un segundo compuesto que
puede o no ser otro monosacarido.
• Desoxiazúcares: un grupo hidroxilo ha siso
reemplazado por un H: desoxirribosa.

39. Azucares amino (hexosaminas)
• Contienen grupos amino: D-Glucosamina, Dmanosamina.
Actúa
prominentemente
como precursor de la síntesis
bioquímica en la glicosilación
de las proteínas y de los
lípidos.

40. Polisacáridos
• Almidón: homopolímero de glucosa. Esta formado
por 13-20 % de amilosa (estructura no ramificada) y
80-85% por amilopeptina (cadenas ramificadas).
Reserva alimenticia en plantas.

41. Polisacáridos
• Glucógeno (almidón animal): polisacárido de
almacenamiento en animales. Abunda en los
músculos y en hígado.

42. Polisacáridos
• Dextrinas: intermediarios en la hidrólisis de
almidón.
• Celulosa: principal constituyente de la pared
de células vegetales.

43. Polisacáridos
• Glucosaminoglucanos: son C.H complejos que
contienen azucares amino y acidos uronicos. Cuando
están unidos a proteínas forman los proteoglucanos.

44. Polisacáridos
• Glucoproteínas (mucoproteínas): proteínas que
contienen cadenas de oligosacáridos ramificados. Se
encuentran en membranas celulares.