FUNDAMENTOS DE BIOQUIMICA APLICADOS A OBJETIVOS

FUNDAMENTOS DE BIOQUIMICA APLICADOS
A OBJETIVOS METABÓLICOS Y NUTRICIONALES
Autor: Julio C. Montero
ÁTOMO
Estructura: En los átomos se identifican dos regiones; el núcleo y la corteza. El núcleo está formado por
protones, de carga eléctrica positiva y por neutrones, sin carga. La corteza está constituida por los
electrones, de carga eléctrica es negativa. Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que la cantidad
de electrones es igual a la de protones. Los electrones de diferentes átomos pueden interactuar
estableciendo distintos tipos de uniones químicas entre ellos.
Uniones químicas
Las uniones químicas que por su frecuencia o importancia revisten utilidad a los fines de este material son:
1. Electrovantes o electrostáticas(tipo sal).Ejemplo: Puente de hidrógeno.
2. Covalentes.
3. Apolares(hidrofóbicas).
Electrovalentes o electrostáticas
Cuando dos átomos se aproximan hasta una distancia crítica determinada, puede producirse la
transferencia de electrones de uno de ellos hacia el otro. La relación eléctrica original entre los protones y los
electrones del átomo se modifica y éste adquiere carga, transformándose en un ion. Si la carga adquirida es
de signo positivo, se lo llama catión y si es negativa, anión. La diferencia de carga eléctrica entre los átomos
vecinos promueve la atracción entre los iones formados, estableciéndose una unión, típica del cloruro de
sodio y que por esa razón se la conoce como unión tipo sal o unión salina.
La unión puente de hidrógeno es conceptualmente similar a la anterior, aunque más débil. Se produce entre
átomos de diferente carga, aunque no existe transferencia de electrones entre ellos. Por ej. los átomos de
hidrógeno son relativamente positivos con respecto a los de oxigeno e nitrógeno, que resultan relativamente
electronegativos. Si el hidrógeno se encuentra interpuesto entre dos átomos relativamente electronegativos,
y a una distancia adecuada cercana, éstos últimos resultan atraídos por el hidrógeno, estableciéndose la
unión puente de hidrógeno. En el agua líquida sus moléculas suelen establecer estas uniones entre si,
debido a que la molécula de agua es un dipolo, o sea, tiene dos zonas con diferente densidad de carga
eléctrica. La zona electropositiva de una molécula de agua atrae a la electronegativa de otra, formando las
uniones. Otro caso es la unión entre las proteínas y el agua que las rodea, formando la conocida capa de
solvatación, que es la que les da a las proteínas su solubilidad en el agua.
H
-O
+
molécula de agua formando un dipolo
H
Estas uniones son débiles, lo que significa que pueden romperse por la aplicación de métodos relativamente
suaves.
Uniones covalentes
En estas uniones no existe transferencia de electrones entre los átomos que intervienen en el enlace, sino
que se comparten electrones de ambos átomos, que pasan a ser comunes. Son uniones fuertes. La
covalencia es la unión predominante en la química orgánica, en la unión entre átomos de carbono, formando
las cadenas de los hidrocarburos que constituyen la base molecular de la vida. También se establecen entre
átomos de hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, etc. La energía contenida en la unión covalente entre el átomo de
carbono y el hidrógeno constituye la principal forma de ingreso de la energía al organismo bajo la forma de
carbohidratos y ácidos grasos.
Unión apolar o hidrofóbica
Es un tipo de unión que se produce entre grupos sin carga eléctrica. Estos grupos, por no poseer carga
eléctrica no manifiestan afinidad por el agua y se aproximan entre sí hasta que por vecindad se establecen
entre ellos fuerzas de atracción muy pequeñas, de tipo gravitacional.
Sustancias como el colesterol o los ácidos grasos establecen este tipo de unión entre sus porciones
hidrofóbicas para formar las lipoproteínas plasmáticas o las membranas celulares Otro ejemplo es la unión
de la albúmina a los ácidos grasos para su transporte plasmático.
Molécula
Es la porción más pequeña de materia que conserva sus propiedades particulares.
Peso atómico
Es la masa o peso de un átomo. Se establece por comparación con otro que se toma como unidad. El
hidrógeno es el átomo más pequeño y es tomado como la unidad, asignándosele el valor 1. El número de
veces que su peso esté contenido en otro se considera el peso atómico del segundo.
Atomo-gramo: es el valor del peso atómico expresado en gramos.
Peso molecular
Resulta de sumar los pesos atómicos de los átomos que integran una molécula.
Mol: si el peso molecular se expresa en gramos recibe el nombre de Mol, el milimol(mM) es la milésima
parte del mol.
Peso equivalente
Es el peso de una cantidad de sustancia que posea la misma capacidad de combinación que un átomo de
hidrógeno, tomado como unidad de referencia. El hidrógeno tiene capacidad de combinación 1 y por lo tanto
su capacidad de comobinación o valencia de combinación es 1. Cualquier átomo que tenga esa misma
capacidad de combinación se considerará equivalente al del hidrógeno. Los átomos no tienen ni el mismo
peso ni la misma capacidad de combinación que el hidrógeno y por esa razón es importante establecer en
cuántos gramos de esa sustancia se tiene igual capacidad de combinación o valencia que un átomo de
hidrógeno. Esto permite dar sentido a muchas situaciones biológicas en las cuales las sustancias se unen
de acuerdo a su capacidad de combinación, y esto a su vez permite conceptualizar y realizar cálculos
aplicables a la práctica médica. Por ejemplo el sodio, cuyo peso atómico es 23 tiene valencia 1 y un
equivalente de cloro pesa 35,5 siendo 1 también su valencia. Por este motivo si se mezclan 23 gr de sodio
con 35,5 gr de cloro, se formarán 58,5 gr de cloruro de sodio (si se mezclaran 35,5 gr de sodio con 35,5 gr
de cloro, también se formarían 58,5 gr de sal, aunque quedaría un sobrante de 12,5 gr de sodio).
Para conocer en cuantos gramos de una sustancia existe 1 equivalente es necesario aplicar la fórmula
siguiente a partir del conocimiento del valor del peso atómico y de la valencia(datos que se obtienen de la
tabla periódica):
PESO ATÓMICO/VALENCIA = PESO DEL EQUIVALENTE.
Por ej. para el átomo de calcio cuyo peso atómico es 40 y su valencia es 2, el peso del equivalente es 20.
Esto significa que 20 partes de calcio tienen la misma capacidad de combinación que una de hidrógeno o 23
de sodio.
Equivalente gramo: es el peso equivalente expresado en gramos, el miliequivalente es la milésima parte de
un equivalente.
SOLUCIONES
Están formadas por la disolución de un soluto en un solvente. El solvente biológico es el agua. La
concentración del soluto en el agua puede expresarse indicando cuantos gramos o miligramos de soluto han
sido disueltos en una determinada cantidad de agua.
Otra manera de hacerlo es indicar cuantos equivalente gramo o cuantos moles están disueltos en 1 litro de
solución. Se ha convenido en denominar solución Normal a aquella que tiene un equivalente gramo de
soluto disuelto en un litro de solución, mientras que una solución Molar es la que contiene un mol en 1 litro
de solución. Por ejemplo; si se coloca 20 gr. de calcio(o sea 1 equivalente gramo) y agua hasta completar
1000 gr, tendremos una solución que contiene 1 Equivalente gramo de calcio en 1 litro de solución
(solución=soluto + solvente). A esta solución se la llama Normal o 1 Normal(1N), si se disuelve 1 mol de
calcio(1 mol de calcio pesa 40 gr.) o de cualquier otra sustancia hasta completar 1000 gr. de solución
tendremos una solución de concentración 1 molar(1M).
Si la valencia de los átomos de la sustancia disuelta es 1, los gramos de sustrato coinciden para la
normalidad y la molaridad.
Como se indicó anteriormente, estos conceptos se utilizan para expresar la concentración de sustancias en
solución. Por ejemplo: sabiendo que el peso molecular de la glucosa es 180(lo que surge de sumar los
pesos atómicos de sus 6 C, 12 H y 6 0), resulta que 1 mol de glucosa pesa 180 gr.(180.000 mg). Si la
concentración plasmática de glucosa es de 1 gr/litro, se puede deducir que si 180 gr. es 1 mol; 1 gr., que es
la cantidad disuelta en el plasma, será igual a 1/180 moles o sea 0.0055 moles( o sea 5.5 milimoles(mM)). Y
si 5.5 mM equivalen a 100 mg%(1 gr/lt), 1 mMol de glucosa será igual a 100/5.5 = 18 mg de glucosa.
Debido a que un mol de cualquier sustancia está compuesto por un número fijo de moléculas, que es 6.02 x
10²³, a partir de la molaridad de una solución puede calcularse el numero de partículas disueltas. Cuando la
sustancia en cuestión se encuentra en estado gaseoso, el mol ocupa un volumen de 22,4 litros.
Un gran número de las propiedades de las soluciones dependen del número de partículas disueltas,
independientemente de su calidad.
Sistema SI(sistema internacional): algunas propiedades biológicas de las soluciones como la presión
osmótica, la presión de vapor, el punto de fusión, el de ebullición, el de congelamiento, dependen de la
cantidad de partículas que contiene esa solución. Por esta razón puede resultar más adecuado expresar la
concentración de los solutos en moles o milimoles.
Ácidos y bases: se denomina ácido a toda sustancia capaz de ceder protones de hidrógeno(hidrogeniones o
+
H ) al medio que lo rodea. Cuando los ácidos ceden el hidrogenión quedan todavía unidos al electrón del
hidrógeno, razón por la cual en ese estado se representan con carga eléctrica negativa.
ClH
Cl
ácido clorhídrico
-
+
anión cloruro
H
+
hidrogenión
-
+
Las bases son sustancias capaces de captar hidrogeniones del medio. Por ejemplo si el Cl capta el H se
comporta como una base
Cl
-
cloruro
+
+
H
ClH
hidrogenión
COOH
pasan H+ al medio
HCOH
CH3
ácido clorhídrico
COOHCOH
+
toma H del medio
Ácido láctico
CH3
Ácido láctico
(como ácido)
(como base conjugada)
Por esta razón se habla de par ácido-base conjugados.
pH o potencial de hidrogeniones
La concentración de hidrogeniones en el medio modifica las propiedades de las soluciones. La
concentración de hidrogeniones se expresa mediante el denominado pH. Matemáticamente, el pH es el
logaritmo negativo de la concentración de hidrogeniones. Por esta razón cuanto menor es su valor, mayor es
la concentración de hidrogeniones.
pH = -log[H+]
Oxidación y reducción
Se denomina oxidación a la pérdida de hidrógenos, de electrones o a la ganancia de oxígeno. En los seres
vivos las forma más frecuente de oxidación se debe a la pérdida de hidrógeno o de electrones.
Como la ganancia o pérdida de electrones o hidrógenos por parte de una sustancia siempre se acompaña
de pérdida o ganancia de electrones o hidrógenos en otra, se habla de procesos de oxidorreducción o
procesos redox.
Por pérdida o ganancia de electrones
-
pérdida de 1e (oxidación)
++
Fe
Fe
-
Hierro ferroso(reducido)
ganancia de 1 e (reducción)
+++
Hierro férrico(oxidado)
Un ejemplo de este tipo ocurre en los citocromos, en los que el átomo de hierro de su hemo gana y pierde
reversiblemente electrones modificando su estado redox
Por pérdida o ganancia de hidrógenos
COOH
COOH
pérdida de 2 H(oxidación)
HCOH
CO
CH3
CH3
ganancia de 2 H(reducción)
Ácido pirúvico
Ácido láctico
Este proceso se observa en las oxidaciones por dehidrogenación, características de las dehidrogenasas
+
NAD dependientes del ciclo de Krebs y de la β oxidación de los ácidos grasos.
Debido a que la posibilidad de oxidación de un compuesto depende de su grado de reducción, los ácidos
grasos, en los que el estado de reducción del átomo de carbono es máximo, son los cuerpos que por
oxidación rinden el mayor potencial energético. Los átomos de carbono de los glúcidos, en cambio,
presentan un grado menor de oxidación.
Por transferencia de oxígeno
Un ejemplo clásico es la adición de oxígeno en el sitio de rotura de un doble enlace. Esto se ve en el
proceso de enranciamiento de las grasas en el que se adiciona oxígeno a un ácido graso insaturado.
O
COOH-(CH2)-CH=CH-(CH2)-CH3 --------->COOH-(CH2)-CH-CH-(CH2)CH3
Ácido oleico
HIDROCARBUROS
Son combinaciones del carbono con hidrógeno. El átomo de carbono tiene la particularidad, únicamente
compartida con el silicio, de formar cadenas que pueden ser abiertas(lineales) o cerradas(cíclicos). Los
hidrocarburos son la base de la química orgánica. Cuando alguno de los hidrógenos que satura alguna de
las 4 valencias del carbono es reemplazado por un grupo funcional(ver debajo), el hidrocarburo adquiere
propiedades particulares.
En la cadena de los hidrocarburos pueden aparecer dobles ligaduras, que establecen un punto de rigidez en
la molécula que origina un tipo de isomería llamada geométrica o cis-trans.
COOH
CH
COOH
CH
Ácido fumárico
(cis)
CH
COOH
CH
Ácido fumárico
(trans)
COOH
La isomería modifica las propiedades biológicas de los compuestos. En la naturaleza, los ácidos grasos
insaturados predominan en su forma cis. Las formas trans, poco frecuentes en los alimentos naturales, se
producen artificialmente durante el proceso de industrialización de las grasas de los alimentos. Los trans son
responsabilizados por algunos autores de producir lesiones arterioescleróticas.
Se llama átomo de carbono primario a aquel que solo intercambia valencias con otro átomo de carbono;
secundario si lo hace con 2 carbonos y terciario con 3 carbonos(C1°,C2°,C3°, respectivamente).
GRUPOS FUNCIONALES
Son grupos de átomos que se distinguen por sus propiedades físicas, químicas o biológicas particulares.
Los más frecuentes son el grupo alcohol, aldehído, cetona, carboxilo y amino.
Grupo funcional
-OH
OXIDRILO
|
-C-OH ALCOHOL
|
H
|
C=O
|
|
C=O
|
OH
|
C=O
|
H
|
N-H

Presente en
Alcoholes y ácidos
En los C1°,2° o 3° de los monosacáridos
En el C1° de los monosacáridos
ALDEHIDO
CETONA
En el C2² de los monosacáridos y en el C α(o 2) de
los cetoácidos
En el C 1° de los aminoácidos y en el C 1 de los
ácidos grasos
ACIDO
En el Cα(o 2) de los aminoácidos
AMINA PRIMARIA
1. HIDRATOS DE CARBONO
Químicamente son hidrocarburos en los cuales los átomos de carbono tienen funciones alcohol y un grupo
aldehído o cetona. Los más simples están formados por una sola molécula y reciben el nombre de
monosacáridos.
1.1 MONOSACARIDOS
Según la definición dada son polialcoholes con una función aldehído o cetona.Según el número de carbonos
que posea el monosacárido se clasifican en triosas, tetrosas, pentosas, hexosas, etc. Generalmente se los
encuentra fosforilados en un carbono primario formando un éster fosfórico, que es su forma
metabólicamente activa.
Triosas: las más conocidas son la dihidroxiacetona y el gliceraldehido. La primera se forma en la glucólisis y
es precursora del glicerol fosfato, imprescindible para la lipogénesis.
Tetrosas: tienen poca importancia para la interpretación del metabolismo energético de los hidratos de
carbono.
Pentosas: una de las más destacadas es la ribosa fosfato, que se sintetiza en la vía de las pentosas. La
ribosa fosfato es utilizada en la síntesis de ribonucleótidos de importancia biológica como el acido adenílico
triposfato(ATP), la Coenzima A, e integra la estructura de los ácidos ribonucléicos(ARN). La reducción de la
ribosa da origen a la deoxirribosa que interviene en la formación de los ácidos deoxirribonucléicos(ADN).
Hexosas: son las más conocidas por su importancia metabólica y nutricional. La glucosa es la más
representativa del grupo, sea libre o integrando polisacáridos y disacaridos. Sus polímeros forman reservas
de energía, como el almidón en los vegetales y el glucógeno en los animales. Polímeros artificiales de
glucosa como la polidextrosa se utilizan en alimentación humana, debido a su menor densidad energética.
La glucosa es el combustible celular exclusivo de los tejidos no insulino-dependientes y un combustible
alternativo en los insulino-dependientes.
Es soluble en agua y tiene poder reductor y esta última propiedad constituye la base de los métodos
tradicionales para su detección y dosaje. La reducción química de la glucosa forma un azúcar alcohol
llamado sorbitol, que es utilizado en la preparación de alimentos sustituyendo a la glucosa y como
excipiente. Está presente en las cerezas y otras frutas. Su poder edulcorante es un 60% del de la glucosa. El
sorbitol parece vinculado con la producción de la neuropatía diabética.
Fructosa: es un monosacárido presente en el reino vegetal(azúcar de fruta), aunque también se la encuentra
en otros vegetales. Puede formar polímeros como la inulina. Se encuentra libre en la miel y unida a la
glucosa en el disacárido sacarosa. Es el monosacárido de sabor más dulce.
Galactosa: monosacárido que unido a la glucosa forma la lactosa. La lactosa(azúcar de la leche) es el único
disacárido del reino animal.
Manosa: presente en algas.
Todas estas hexosas forman parte de numerosos polisacáridos.
1.2 DISACARIDOS
Están formados por la unión de dos monosacáridos. Los más destacados por su participación en la nutrición
son:
Sacarosa(azúcar): presente en la caña de azúcar, en la remolacha azucarera, en la miel. Está formada por
unión de una molécula de glucosa con una de fructosa.
Maltosa: está formada por unión α glicosídica de dos moléculas de glucosa, es un producto de la digestión
parcial del almidón.
Celobiosa: formada por la unión de dos moléculas de glucosa que a diferencia de la maltosa están unidas
por uniones β glicosídicas. Debido a que las uniones β no son hidrolizables por las enzimas digestivas
humanas, los polímeros de celobiosa, por ejemplo la celulosa no son digeribles.
1.3 OLIGOSACARIDOS
Están formados por la unión de 2 a 10 moléculas de monosacáridos. Se encuentran en vegetales. Los más
frecuentes son la tetrahalosa, la maltotriosa, la rafinosa, la estaquiosa, presentes en general en las
legumbres. Son digeridos con más dificultad que otros hidratos de carbono.
1.4 POLISACARIDOS
Formados por la unión de más de 10 moléculas de monosacáridos. Se denominan homopolisacáridos
cuando están formados por un solo tipo de monosacáridos(por ej. almidón) o heteropolisacáridos cuando
están formados por dos o más monosacáridos diferentes. En general cumplen funciones de reserva
energética y estructurales.
1.4.1 Polisacáridos de reserva energética
Almidón: es el polisacárido de reserva del arroz, maíz, trigo, legumbres, papas y por supuesto de las harinas
y subproductos que de ellas se extraen. Es una mezcla de proporciones variables de amilosa y amilopectina,
que varían según la especie vegetal. Se reconocen 3 tipos de almidón llamados A, B y C. El A se encuentra
en cereales, el B en banana y papas y el C en las legumbres. Los dos últimos son más resistentes a la
digestión. En el almidón todas las uniones son α y por lo tanto es digerido por las enzimas intestinales,
liberando glucosa y maltosa. La cocción en medio seco lo dextriniza y da origen a productos de tostación,
mientras que la cocción en medio húmedo lo ablanda y gelatiniza.
Amilosa: es un polímero de glucosa, unidas entre sí por uniones α glicosídicas. Este polisacárido no es
ramificado y tiene en el espacio una disposición helicoidal. Integra el almidón, mezclado con amilopectina en
proporciones variables, 15 al 35%, según su origen.
Amilopectina: es un polímero ramificado de glucosa que periódicamente presenta ramificaciones de 24 a 30
glucosas. Mezclada con amilosa en proporciones variables forma parte de los distintos tipos de almidón.
Glucógeno: su estructura es similar a la de la amilopectina pero está más ramificado y por esta razón su
molécula presenta numerosos extremos, punto de acción de las enzimas hidrolíticas, lo que permite la
liberación simultánea de múltiples moléculas de glucosa. Cuando el glucógeno carece de ramificaciones, la
liberación de glucosa hepática es lenta e insuficiente para cubrir las demandas periféricas produciéndose
hipoglucemia(enfermedad de Mac Ardle). El glucógeno constituye una reserva de glucosa en los animales.
En el hígado se deposita a concentraciones variables entre 5 al 10% y en el músculo entre 1 y 5%. Su
densidad calórica es de 1 kcal/gr ya que se deposita hidratado. Por esta razón su degradación se acompaña
de liberación del agua ligada y contrariamente la repleción de sus depósitos aumenta la turgencia muscular y
el volumen hepático y consecuentemente el peso corporal.
El glucógeno muscular es de exclusivo uso local, mientras que el hepático abastece a los tejidos glucosa dependientes en los períodos de ayuno. El cerebro depende críticamente de la glucosa circulante debido a
que no posee depósitos de glucógeno.
Dextrinas: son polímeros de glucosa similares al glucógeno pero de menor peso molecular.
Inulina: es un polisacárido de fructosa soluble en agua presente en raices de dalias y en alcauciles.
1.4.2 Polisacáridos no almidones o estructurales (fibra dietética)
Es un grupo heterogéneo de sustancias que son constituyentes de las paredes celulares de los vegetales.
Se les atribuye propiedades beneficiosas sobre el metabolismo de glúcidos y colesterol, retardando su
velocidad de absorción y diluyendo y adsorbiendo sustancias. Se considera que una dieta rica en fibras es la
que aporta más de 30 gr/día mientras que las bajas tienen de 10 a 14 gr/día.
Celulosa: es el más abundante de los componentes orgánicos en la naturaleza. Forma parte de las paredes
celulares de los vegetales. Es un polímero de glucosa unidas por uniones β y por lo tanto no digerible para el
hombre, en cambio los rumiantes y otros herbivoros lo hacen fermentando la glucosa a ácidos grasos de
cadena corta que sirve como fuente de energia.
Hemicelulosas: son polímeros ramificados de hexosas, pentosas y ácidos urónicos, hallados en las paredes
de todas las plantas. Su estructura varía según la especie vegetal. Los xilanos que son polímeros de xilosa
abundan en el trigo, centeno y cebada.
Pectinas: son polímeros ramificados característicos de los parénquimas inmaduros de frutas y vegetales.
Sus principales monosacáridos son ramnosa, ácido galacturónico, arabinosa y hexosas metiladas. Se utiliza
como estabilizante y en la preparación de jaleas.
Glucanos: son polímeros hidrosolubles de glucosas unidas por enlaces β. Tienen bajo grado de ramificación.
Abundan en la avena y cebada y se los responsabiliza del efecto hipocolesterolemizante del salvado de
avena.
Fructanos: son polímeros de fructosa, como la inulina.
Gomas: son polisacáridos que dan soluciones acuosas viscosas. Están formados por glucosa, galactosa,
manosa, arabinosa, ramnosa y sus respectivos ácidos urónicos. Las gomas se usan industrialmente como
emulsificantes, espesantes y estabilizantes. Son ejemplos la goma arábiga, la goma tragacanto, la goma
guar(galactomananos).
Mucílagos: son similares a las gomas. En ellos predomina el ácido galacturónico. Se encuentran en semillas
y raíces.
Alginatos: se extraen de algas. Se utilizan como aditivos de los alimentos.
Clasificación
Desde el punto de vista de su digestibilidad, la fibra puede clasificarse de la siguiente manera:
a. Fibra indigerible
• Celulosa
• Lignina(no es un polisacárido)
• Cutina
• Suberina
b. Fibra semidigerible
• Hemicelulosas
c. Fibra que retarda la digestión
• Pectina
• Goma guar
d. Fibra viscosa de efecto no determinado
• Agar agar
• Alginatos
• Goma garrofin
• Goma arábiga
2. LÍPIDOS
Son un grupo complejo de sustancias que comparten la propiedad de ser insolubles en agua y solubles en
solventes orgánicos.
2.1. Lípidos simples: son ésteres de ácidos grasos con alcoholes.
a. Grasas y aceites: son ésteres de ácidos grasos con el polialcohol glicerol que forman triglicéridos.
Los triglicéridos son insolubles en agua y por esta razón sus depósitos son hidrófobos. Su densidad
es menor que la del agua, flotan en ella y por ese motivo la flotabilidad de los sujetos obesos es
mayor. Representan la mayor reserva de energía, contenida en los ácidos grasos que los
componen. Su valor energético es de 9 kcal./gr. debido a que los átomos de hidrógeno en los ácidos
grasos se unen directamente a sus átomos de carbono. Los triglicéridos son una fuente indirecta de
glucosa a partir de su glicerol, liberado durante la lipólisis. El glicerol es un sustrato para la
gluconeogénesis hepática.
b. Ceras: son ésteres de ácidos grasos con alcoholes de alto peso molecular.
2.2. Lípidos complejos: son ésteres de acidos grasos conteniendo otros grupos además de un alcohol y
ácidos grasos.
Ácidos grasos
Los ácidos grasos son moléculas anfipáticas debido a que poseen una porción hidrofílica(su grupo ácido
carboxílico) y otra hidrofóbica(el resto de su molécula). Todos los ácidos grasos poseen un solo grupo
carboxilo y el resto es una sucesión de carbonos saturados con hidrogeno. Su longitud va desde 2 a 20
átomos de carbono o más. Hasta una longitud de 12 C son solubles en agua.
Si poseen algún doble enlace entre sus átomos de carbono se denominan insaturados, en cambio si todas
las uniones son simples se llaman saturados. Según el número de carbonos los saturados se conocen por
los siguientes nombres: de 2 carbonos: acético; 4 C:butirico; 6 C:caproico; 8C:caprilico; 10 C:caprico; 12 C:
laurico; 14 C: miristico; 16C: palmitico; 18 C: estearico, 20 C: araquidico,, etc.
Carbono 1
(carboxilo)
COOH
(CH2)n
Carbono w (metilo)
CH3
Ejemplo de la estructura de un ácido graso saturado
Hasta 6 átomos de carbono se llaman de cadena corta, de 8 a 10 de cadena mediana y los restantes de
cadena larga. Los de menos de 12 carbonos pueden circular libres o unidos débilmente a la albúmina y por
esta razón no requieren la formación de quilomicrones para su trasporte plasmático, lo cual facilita su
digestión y transporte. Los ácidos de cadena corta y mediana existen en la leche y sus derivados.
Los ácidos grasos de cadena larga son insolubles en agua y deben unirse a estructuras más complejas que
les den solubilidad formando las llamadas lipoproteínas de transporte, conocidas como lipoproteínas ricas
en triglicéridos(quilomicrones y VLDL).
La presencia de dobles enlaces entre los átomos de carbono disminuye su grado de saturación con el
hidrógeno y por esta razón se denominan insaturados. Según el número de dobles ligaduras pueden ser
monoinsaturados(una) o poliinsaturados)(dos o más) e eicosanoides.
Entre los monoinsaturados el más conocido es el ácido oleico que posee 18 C carbonos y la doble ligadura
entre los C 9 y 10. El palmitoleico posee 16 C y doble enlace entre 9 y 10. Entre los poliinsaturados, el
linoleico de 18 C y doble enlace 9 -10 y 12 -13, el linolénico de 18 C y doble enlace 9 -10, 12 -13 y 15 -16 y el
araquidónico de 20 C y 4 enlaces dobles.
En los aceites de pescado se encuentran el eicosapentaenoico de 20 C y 5 dobles enlaces y el
docosahexahenoico de 22 C y 6 dobles enlaces.
Los poliinsaturados han sido vinculados a disminución de la inmunidad y a la producción de tumores.
Los ácidos grasos insaturados se pueden subclasificar según la posición que ocupe en la cadena carbonada
el doble enlace, contado a partir del carbono w. Si el primer doble enlace está en el tercer carbono a contar
desde el último de la cadena se lo denomina w-3 o n-3, si se encuentra en el sexto será w-6 o n-6. Esta
división se relaciona con propiedades biológicas, pues para igual longitud y grado de saturación, la posición
de las doble ligaduras los distingue por sus propiedades antiaterogenicas, antitrombóticas, vasodilatadoras y
antiinflamatorias, debido a que son precursores de diferentes tipos de prostaciclinas, tromboxanos,
prostaglandinas y leucotrienos.
También la doble ligadura da origen a otra diferencia que es la isomería cis o trans, vinculada con cambios
en el comportamiento biológico de los ácidos grasos. Los ácidos grasos trans, producidos durante la
industrialización de los aceites vegetales han sido responsabilizados de la producción de arterioesclerosis
coronaria, tema todavía en discusión.
El punto de fusión de los ácidos grasos depende de la longitud de su cadena y del grado de saturación. A
mayor longitud y grado de saturación mayor es el punto de fusión. También influye la isomería de su doble
ligadura, aumentando el punto de fusión si este enlace es trans .
Los triacilglicerol se llamarán grasas o aceites según su estado sea sólido o liquido a 20ºC, y esta propiedad
dependerá a su vez de la longitud y del grado de saturación de los ácidos grasos.
La grasa de los peces se encuentra en estado liquido o sea como aceite debido al gran numero de ácidos
grasos poliinsaturados, que aumenta a medida que el pez habita en agua más frías. En el aceite de los
peces predominan los w-3, mientras que en los aceites de la semilla de los cereales lo hacen los w-6.
La composición de la grasa humana depende en gran parte de la composición en ácidos grasos de las
grasas ingeridas, ya que la síntesis de ácidos grasos a partir de la glucosa, que da origen a ácidos grasos
saturados("síntesis de novo") es poco frecuente en los humanos.
Los ácidos grasos también integran los fosfolípidos en la membrana celular determinando sus propiedades
de fluidez, al mismo tiempo que constituyen una fuente para la sintesis de prostaciclinas y tromboxanos.
Desde el punto de vista nutricional se define como esencial a los ácidos grasos que no pueden ser
sintetizados por el organismo, es el caso del ácido linoléico.
El ácido erúcico(ver tabla siguiente), está presente en el aceite de colza. Es utilizado en el tratamiento de
una enfermedad desmielinizante, la adrenoleucodistrofia, error genéticamente transmitido, en el
metabolismo de los ácidos grasos saturados de cadena larga.
Posición del enlace
Nombre del ácido graso
w-3
α-linolénico
Eicosapentaenoico(EPA)
Docosahexaenoico(DHA)
Linoleico
gamma-Linolénico
Araquidónico
Oleico
Elaídico
Erúcico
w-6
w-9
Carbonos de la
cadena
18
20
22
18
18
20
18
18
22
Cantidad de dobles
enlaces
3
5
6
2
3
4
1
1
1
Tipo de isomería
cis
cis
cis
cis
cis
cis
cis
trans
cis
Los eicosanoides son compuestos de 20 C y comprenden prostanoides, leucotrienos y lipoxinas. Los
prostanoides incluyen prostaglandinas, prostaciclinas y tromboxanos.
Las prostaglandinas actuan como hormonas locales y tienen importantes funciones.
2.2.1. Fosfolipidos o fosfoglicéridos: estructuralmente guardan similitud con los triglicéridos. Uno de los
ácidos grasos unido a uno de los carbonos primarios(extremos) del glicerol, es reemplazado por fosforil
colina, fosforil etanolamina, fosforil serina o fosforil inositol.
Los fosfolípidos junto con el colesterol y algunas proteínas forman las membranas celulares. Sus ácidos
grasos varían según la alimentación. Por acción de la fosfolipasa C, el fosfolípido se hidroliza en diacilglicerol
y fosfoinositol. Ambos están implicados en la activación de enzimas proteínas quinasas y de mecanismos
calcio dependientes.
CH2O
R
CO
CO
R
OCH
CO
OP0H
Serina
Colina
Etanolamina
Inositol
Fosfolipasa C
Estructura tipo de un fosfolípido(fosfoglicérido). Se indica el punto de acción de la fosfolipasa C, para la formación de diacilglicerol(en
negro) y el fosfatidil inositol(en rojo), dos segundos mensajeros intracelulares. En letra cursiva otras sustancias nitrogenadas con las
cuales se forman fosfatidil colina, fosfatidil serina o fosfatidil etanolamina.
2.2.2. Glucolipidos: son lipidos que contienen ácidos grasos, esfingol y carbohidratos.
2.2.3. Otros lípidos complejos:sulfolípidos, aminolípidos, lipoproteinas.
2.3.0. Precursores y derivados de lípidos: ácidos grasos, glicerol, esteroides, otros alcoholes, aldehidos
grasos, cuerpos cetónicos, vitaminas liposolubles y hormonas.
Colesterol: desde el punto de vista de su repercusión biológica el más importante es el colesterol.
Químicamente deriva de un hidrocarburo cíclico llamado pentanoperhidrofenantreno. El colesterol es
insoluble en agua, propiedad que lo hace imprescindible para integrara la arquitectura y brindar estabilidad a
las membranas celulares. Por ser insoluble debe circular transportado por apoproteínas, formándose
lipoproteínas transportadoras de colesterol conocidas como LDL, HDL y VLDL.
Metabólicamente es un precursor de la vitamina D, de las hormonas esteroides y de los ácidos biliares. Sólo
existe en los alimentos de origen animal, especialmente en aquellos ricos en células, como las vísceras. En
el sistema nervioso central es un importante constituyente de las vainas de mielina, razón que explica su
especial abundancia en el seso. También abunda en la yema de huevo. Se relaciona con el desarrollo de
procesos de aterogénesis.
Vitamina D: hormona esteroide que participa en el balance del calcio.
Hormonas esteroides: son sintetizadas en la corteza adrenal, ovarios, testículos y placenta. Cada glándula
produce un gran número de esteroides pero no todos son hormonalmente activos.
En la corteza adrenal se producen cortisol, aldosterona, dehidroepiandrosterona sulfato(DHEA-S) y
andrógenos; en los ovarios y placenta, estrógenos y progesterona y en los testículos la testosterona.
Los estrógenos derivan del estrano, núcleo de 18 átomos de carbono; los andrógenos del androstano de 19
C; los corticosteroides, derivados del pregnano, poseen en cambio 21 C.
3. PROTEÍNAS
Son polímeros de aminoácidos(AA). Los AA comparten elementos comunes como el grupo carboxilo y el
grupo amino unidos ambos al mismo átomo de carbono, llamado carbono α. A este mismo carbono se une
también una porción del AA(resto R) que hace la diferencia entre ellos y que los distingue entre si, sirviendo
como base para su clasificación.
COOH
Carbono 1
Grupo amino
H2N
CH
Carbono α
R
Estructura de un aminoácido tipo
Resto del AA, base de su clasificación
Los AA se clasifican según esta porción llamada resto lateral en:
1.
NO POLARES 1. alanina, leucina, isoleucina, valina y prolina.
1. sin carga eléctrica: serina, treonina, tirosina, asparagina, glutamina, cisteína,
glicocola(glicina).
2.
POLARES
2. con carga + : lisina, arginina, histidina.
3. con carga - : ácido aspártico, ácido glutámico.
Se llaman AA esenciales a aquellos que el organismo no puede sintetizar y que por lo tanto deben ser
provistos por la alimentación. Son la histidina en los infantes(no en adultos), isoleucina, leucina, lisina,
metionina, fenilalanina, triptofano, treonina y valina.
Los AA se pueden unir entre si formando di, tri, tetrapéptidos. Hasta 10 AA se llaman oligopéptidos, entre 10
y 50 AA se llaman polipéptidos y alcanzan la jerarquía de proteínas cuando tienen más de 50.
Las proteínas tienen grandes diferencias funcionales con los polipéptidos, especialmente en lo que hace a
su forma(conformación) en el espacio.
Los AA pueden actuar como neurotransmisores, como el ácido glutámico y el GABA, ser precursores de los
mismos, como la tirosina para las catecolaminas o el triptofano para la serotonina, integrar hormonas
polipeptidicas como la ACTH, el CRF o neuropéptidos(como el neuropéptido Y, la colecistoquinina), etc.
Muchas funciones dependen de péptidos y polipéptidos.
Desde el punto de vista estructural los péptidos tienen una estructura llamada primaria, que depende del
número, calidad y secuencia de los AA que los forman.
Las proteínas, a diferencia de los polipéptidos tienen además una estructura espacial, que es la
conformación o disposición que le da propiedades únicas y características, llamadas estructura secundaria,
terciaria y cuaternaria y de las que dependen gran parte de sus propiedades y comportamiento biológico.
Según las características de los aminoácidos que las componen, las proteínas pueden ser solubles o
insolubles en agua. Entre las primeras se encuentran las proteínas plasmáticas y las enzimas, las
insolubles son por ej. las proteínas de la piel, del pelo, del colágeno, etc.
El colágeno es la proteína más abundante en el organismo, se encuentra en los huesos, piel, cartílagos, etc.
Por su riqueza en hidroxiprolina, la determinación de la hidroxiprolinuria puede orientar sobre el estado del
metabolismo del colágeno óseo.
Los AA de cadena ramificada son la valina, la leucina y la isoleucina. Son poco solubles en agua y son
especialmente relevantes en el funcionalismo del tejido muscular. Compiten con el triptofano plasmático por
el mismo transportador de la barrera hematoencefálica, modificando por este mecanismo la síntesis de
serotonina y con ello la necesidad de ingerir carbohidratos.
Según su riqueza en AA las proteínas pueden ser completas o incompletas. Las completas son de origen
animal. La de mayor valor biológico es la albúmina del huevo y es la proteína patrón utilizada por la FAO.
Las proteínas son incompletas cuando no poseen todos los AA necesarios para el organismo y su valor
biológico se relaciona con el AA limitante, que es aquel que se encuentra en menor cantidad en esa
proteína. Las mezcla de proteínas incompletas puede compensar sus AA limitantes. Por ej., las legumbres
son escasas en AA azufrados y triptofano, que se convierten en sus AA limitantes. En cambio en los
cereales el principal AA limitante es la lisina. Por lo tanto la mezcla de legumbres con cereales compensa
sus AA limitantes.
Cuando los AA son catabolizados pierden primeramente su grupo amino y éste es utilizado para sintetizar
urea en el hígado que posteriormente es excretada por la orina. Lo que resta del AA se transforma en acetil
CoA o en glucosa, dando lugar a que sean clasificarlos en cetogénicos(leucina, lisina y triptofano),
glucogénicos(todos los demás constituyentes) y mixtos( fenilalanina y tirosina), que producen tanto Acetil
CoA como glucosa).
Los cambios del pH o de la temperatura en el medio pueden alterar las propiedades biológicas de las
proteínas(desnaturalización) y también modificar su digestibilidad. En ello se fundamenta la cocción de los
alimentos.
Según su estructura y conformación, las proteínas pueden clasificarse en fibrosas y globulares. En las
fibrosas, uno de sus diámetros predomina sobre el otro, por lo tanto son moléculas alargadas, prácticamente
insolubles en agua, que cumplen en el organismo funciones estructurales o de sostén. Entre ellas se
encuentran el colágeno, la elastina, la fibrina, la queratina.
Las globulares tienen forma esférica, son solubles en agua y sus funciones son dinámicas. Entre ellas se
cuentan las enzimas, las proteínas plasmáticas, los anticuerpos, las hormonas proteicas.
También se las ha clasificado en simples, si están formadas únicamente por aminoácidos y complejas si
tienen además otros componentes no proteicos, llamados grupos prostéticos. Por ejemplo, la hemoglobina y
los citocromos tienen un núcleo porfirínico hemo, que no tiene estructura proteica.
4. ENZIMAS
Las enzimas actúan como catalizadores biológicos, es decir modifican la velocidad de las reacciones
químicas. Quimicamente son proteínas. La velocidad de la reacción que catalizan puede ser regulada
constituyéndose un importante grupo de enzimas marcapasos de las vías metabólicas. Esto permite
modular la velocidad de los procesos biológicos adaptándolos a las necesidades del organismo. Las señales
que modifican la reactividad enzimática se denominan moduladores positivos y negativos, también se los
conoce como efectores alostéricos. Independientemente de estos efectores la velocidad de las reacciones
catalizadas por enzimas obedecen también a condiciones más inespecíficas y generales, como el aumento
de la temperatura, las modificaciones del pH o los cambios en la concentración del sustrato de la enzima. La
cantidad de las enzimas de una via metabólica puede aumentar(inducción), o disminuir(represión). Este
efecto puede observarse en la inducción que sobre las enzimas de la gluconeogénesis producen los
glucocorticoides. También puede incrementarse la velocidad de catálisis sin modificar el número de las
moléculas enzimáticas y a este mecanismo se lo denomina activación.
Las enzimas no regulables aumentan la velocidad de la reacción que catalizan a medida que aumenta la
oferta de sustrato. El aumento de la respuesta ante la oferta de sustrato va decayendo progresivamente
hasta que mayores concentraciones en el medio no se traducen en mayor velocidad de catálisis. Alcanzado
este punto se dice que la enzima ha llegado a su velocidad máxima. La velocidad máxima es la
transformación de la mayor cantidad de moles de sustrato que la enzima puede producir bajo determinadas
condiciones.
Existe una concentración de sustrato a la cual la enzima trabaja a la mitad de la velocidad máxima. A esa
determinada cantidad de sustrato, que es particular para cada enzima se lo denomina Km(constante de
Michaelis). El Km indica la afinidad entre la enzima y el sustrato pues cuanto mayor
es la afinidad, menor es cantidad de sustrato necesario para que la reacción enzimática alcance la mitad de
su velocidad máxima. El valor práctico es que si una enzima o más enzimas se encuentran en presencia de
igual concentración de diferentes sustratos aquella que tenga menor Km(o sea mayor afinidad) por su
sustrato catalizará más velozmente la reacción. Este concepto es también válido para el comportamiento de
los receptores y los trasnportadores de sustancias. Por ej. los transportadores para la glucosa, conocidos
como GLUT, tienen diferentes Km para la glucosa, razón por la cual algunos la transportan cuando sus
concentraciones corresponden a cifras de normoglucemia y en cambio otros sólo lo hacen en condiciones
de hiperglucemia.
Las enzimas son muy específicas y se pueden clasificar según la reacción que catalizan en:
1. Oxidorreductasas: catalizan reacciones de oxidoreducción.
2. Transferasas: catalizan reacciones de transferencia de grupos químicos.
3. Hidrolasas: catalizan reacciones de hidrólisis.
4. Liasas: catalizan la rotura de enlaces químicos.
5. Ligasas(sintetasas): catalizan la unión de 2 compuestos con hidrólisis concomitante de ATP o de otro
nucleótido similar.
La mayor parte de las enzimas necesitan de otros factores no proteicos conocidos como cofactores. Estos
pueden ser iones(calcio, magnesio, hierro, cobre, etc.), coenzimas y grupos prostéticos. Muchas coenzimas
están integradas por vitaminas que forman parte de su estructura. Los grupos prostéticos a diferencia de las
coenzimas se unen firmemente a la proteína de la enzima durante todo el ciclo catalítico.
5. NUCLEOTIDOS
Están formados por las bases nitrogenadas púricas: adenina y guanina y pirimídicas: citosina, timina y
uracilo. Las bases nitrogenadas se unen a un monosacárido, por lo general una pentosa(ribosa), la que a su
vez se esterifica con una o más moléculas de ácido fosfórico. Uno de los nucleótidos más conocidos e
involucrado en los procesos de transferencia de energía es el ATP. Otros nucleótidos de importancia
biológica son la Coenzima A, que activa a los ácidos grasos en su oxidación y el NAD (Nicotinamida Adenina
Dinucleótido), coenzima de oxidoreducción que transfiere reversiblemente equivalentes reductores(2 átomos
1
de H) ; el FAD (Flavina Adenina Dinucleotido) es un grupo prostético también para reacciones de
oxidoreducción. Tanto el FAD como el NAD son los cofactores de la mayor parte de las dehidrogenasas que
participan en las oxidaciones celulares.
BASE
NITROGENADAA
MONOSACARIDO
ACIDO
FOSFORICO
Esquema de la estructura de un nucleótido tipo
ADENINA
RIBOSA
P
P
P
Esquema de la estructura del ácido adenílico trifofato(ATP)
METABOLISMO INTERMEDIO
Es el conjunto de reacciones químicas que se producen en los organismos vivos. El metabolismo está
formado por vías y ciclos metabólicos. Las vías sintéticas se llaman anabólicas, son de tipo reductivo
(ganancia de hidrógenos o electrones) y consumen energía. Las vías degradativas se llaman catabólicas,
son oxidativas y liberan energía.
El metabolismo energético, es el conjunto de reacciones del metabolismo intermedio que se relacionan con
la producción o utilización de la energía.
Principales vías metabólicas
A continuación un esquema general de la integración de los metabolismos de los carbohidratos y las
grasas.
Glucogenogénesis: es la síntesis de glucógeno a partir de la glucosa fosfato, su costo energético es de un
5%. El 50-70% de la glucosa circulante es captada por los músculos y el 30-50% por el hígado. La glucosa
absorbida que no es inmediatamente utilizada se deposita como glucógeno. La acumulación de glucógeno
cesa cuando alcanza los 60 mg/gr de tejido en el hígado y 20 mg/gr de tejido en el músculo. La cantidad
total de glucógeno depositado en el organismos oscila entre 300-500 grs.
La insulina es la hormona más estimulante de la glucogenogénesis.
Glucogenolisis: es la liberación de glucosa a partir del glucógeno. Este proceso es inhibido por la insulina y
estimulado por el glucagon en el hígado y por las catecolaminas tanto en el hígado como en el músculo.
Glucolisis: es la oxidación de la glucosa fosfato hasta llegar a ácido pirúvico. En condiciones de aerobiosis
éste se transforma en acetil CoA, que ingresa al ciclo de Krebs. En anaerobiosis el ácido pirúvico se reduce
a ácido láctico. La glucolisis es un proceso insulinodependiente, siendo la insulina inductora de las enzimas
1
Con sentido práctico se dice que el NADH + H+(NAD reducido o NADH2) transporta 2 átomos de H pero en realidad transporta un hidruro que es un H+ +
1e-)
de la glucólisis. Contrariamente los ácidos grasos tienen un efecto inhibitorio sobre la glucólisis (ciclo de
Randle).
Gluconeogénesis: es la síntesis de glucosa a partir de sustancias no glucídicas. Los principales órganos
gluconeogenéticos son el hígado y el riñón respectivamente. Los precursores glucídicos más importantes
son el glicerol, la alanina, los ácidos aspártico y oxalacético, la mayoría de los aminoácidos(excepto los
cetogénicos) y el ácido láctico. La gluconeogésis es estimulada por los glucocorticoides que inducen a las
enzimas claves de la gluconeogénesis.
Vía de las pentosas: es una vía metabólica oxidativa de la glucosa que sintetiza NADPH. Esta coenzima es
un dador de equivalentes reductores necesario para que se lleven a cabo los procesos biosintéticos de
ácidos grasos y hormonas esteroides entre otros. Es importante para la síntesis de ácidos grasos y de
hormonas esteroides, por lo que predomina en suprarrenal, hígado y glándula mamaria. Es una vía
insulinodependiente. También sintetiza ribosa para la formación de ribonucleótidos.
Via de las hexosaminas: representa un camino alternativo para el ingreso de la glucosa a la célula que se ha
vinculado con la producción de neuropatía diabética.
Lipogénesis: es la síntesis de triglicéridos. Sus precursores son los ácidos grasos y el glicerol fosfato. Los
primeros provienen principalmente de la ingesta, mientras que el segundo es un producto del metabolismo
glucolítico, aunque en el hígado existe una glicerol quinasa que esterifica el glicerol. Es estimulada por la
insulina. El cortisol es sinergista con la insulina a nivel de la lipogénesis de la grasa visceral, centralizando la
grasa.
Lipolisis: es la hidrólisis de los triglicéridos hasta a ácidos grasos y glicerol. Las catecolaminas son
poderosas estimulantes de este proceso, especialmente por medio del receptor adrenérgico β2. Es discutida
la existencia en los humanos de receptores β3. También la hormona de crecimiento tiene propiedades
lipolíticas, mientras que la adenosina tiene acción antilipolítica.
Oxidación de los ácidos grasos (ß oxidación). Es un proceso que se lleva a cabo en la matriz mitocondrial,
aunque también una parte de la oxidación puede producirse en los peroxisomas. La oxidación de los ácidos
grasos produce su acortamiento y libera acetil Co A. La oxidación de los ácidos grasos es inhibida por la
insulina y estimulada por las catecolaminas.
Síntesis de "novo" de ácidos grasos: consiste en la síntesis de ácidos grasos a partir de la glucosa. Se
realiza en el hígado. Este proceso es estimulado por la insulina y se produce en situaciones de sosenido
exceso energético a partir de los carbohidratos o bien cuando la ingesta de ácidos grasos es inferior al 10%
del valor energético de la dieta. Es de escasa importancia en los humanos.
Ciclo de Krebs o ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo del ácido cítrico: es la vía oxidativa final de los
sustratos. Se realiza en la matriz mitocondrial. La acetil CoA originada en la ß oxidación de los ácidos grasos
o en la glucólisis se oxida totalmente a CO2 y H2O, con producción de equivalentes reductores(coenzimas
+
reducidas, NADH + H ). Las coenzimas reducidas se oxidarán luego en la cadena respiratoria para rendir la
energía del ciclo de Krebs. Cada mol de Acetil CoA genera 12 ATP. Para que toda la acetil CoA producida
se oxide completamente es necesario una provisión adecuada de ácido oxalacético(que se origina en la
glucólisis). Si la cantidad de oxalacético es insuficiente con relación a la cantidad de acetil CoA disponible
para oxidar, como ocurre durante el ayuno o cuando existe déficit de acción insulínica se forman los cuerpos
cetónicos a partir del acetato acumulado. En el ciclo de Krebs se metabolizan también los restos carbonados
de los AA, una vez que se ha separado de ello su grupo amino, por procesos de transaminacióndesaminación.
Cuerpos cetónicos: se forman en el hígado a partir de la oxidación incompleta de los ácidos grasos. Son la
acetona, y los ácidos acetoacético y ß hidroxibutírico. Son utilizados por el hígado, el corazón, el músculo
esquelético y el cerebro (tras un período de adaptación). Como un mecanismo de adaptación al ayuno (2°
semana), el cerebro va disminuyendo la utilización de la glucosa como fuente de energía que es suplantada
por el ácido ß OH butírico, que a su vez es producido a partir del ácido acetoacético en el músculo. La
acetona se elimina por el aire y los ácidos por la orina. Pueden producir anorexia y euforia. Inducen la
pérdida de bases por la orina y tienden a generar acidosis metabólica. Los carbohidratos son
anticetogénicos.
Ciclo de la urea: se produce en el hígado. El grupo amino (-NH2), producido por la desaminación de los AA,
se una al carbono formando urea. Esta sustancia por ser hidrosoluble circula en el plasma y es eliminada
por la orina. Su producción es proporcional a la intensidad del catabolismo proteico y a la ingesta de
proteinas.
Cadena Respiratoria
Consiste en el trasnporte de los electrones generados durante los procesos oxidativos de los sustratos
(ácidos grasos, glucosa, etc) durante su catabolismo. Los procesos catabólicos con mayor capacidad de
producir electrones o hidrogenos son el ciclo de Krebs y la oxidación de los ácidos grasos. En mucho menor
medida la glucolisis. Estos procesos no generan directamente ATP sino que liberan hidrógenos o electrones
que son transportados por los nucleótidos (coenzimas de oxido-reducción) conocidos como FAD y NAD que
en su forma reducida se comportan como transportadores de los equivalentes reductores hasta la cadena
respiratoria.
En las crestas mitocondriales de la membrana interna, los equivalentes reductores liberados del NAD y del
FAD y son atraídos sucesivamente por una serie de trasnportadores siguiendo un recorrido predeterminado
según el potencial de atraer a los electrones que cada uno de estos transportadores posee. Esta cadena de
transporte de electrones es lo que conoce como cadena respiratoria.
Esquematicamente podriamos decir que su primer eslabón son las coenzimas de oxidorereducción NADH y
FADH y que el último es el oxigeno. Los equivalentes reductores circulan hacia el oxigeno desde cualquier
otra sustancia que los libere, ya que el oxigeno presenta mayor afinidad por ellos y por lo tanto son atraidos
hacia este átomo. La resultante de la union del oxigeno con los electrones lleva a la formación de
agua(conocida como agua metabólica), cuya cantidad es variable según cual sea el tipo de sustancia
metabolizada. Es mayor cuando se oxidan acidos grasos.
A medida que se van transportando los equivalentes reductores se libera energía útil que queda retenida
bajo la forma de un enlace anhidrido de ácido en el ATP. El ATP se comporta como un inhibidor de la
cadena respiratoria y a medida que va siendo utilizado por la célula se produce la liberación del transporte y
con ello de las oxidaciones celulares. El proceso por el cual el transporte electrónico en la cadena se traduce
en la síntesis de ATP, se conoce con el nombre de fosforilación oxidativa o "acoplamiento". Algunas
sustancias como el dinitrofenol se comportan como "desacoplantes" de la fosforilación oxidativa impidiendo
la síntesis de ATP. Esto ocasiona un aumento de las oxidaciones con aumento de la producción de calor y
consumo de los sustratos eneergéticos. Actualmente se han identificado en tejido adiposo pardo, blanco y
músculo proteínas conocidas con las siglas UCP(uncopling carrier protein), que existen en varias isoformas
y que similarmente al dinitrofenol desacoplan el proceso aumentando la termogénesis y la péridida de peso.
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