Bioquímica Medicina

GLÚCIDOS II
CLASIFICACIÓN SEGÚN LA CANTIDAD DE ÁTOMOS DE CARBONO
a) Triosas = 3 carbonos
b) Tetrosas = 4 carbonos
c) Pentosas = 5 carbonos
d) Hexosa = 6 carbonos
OBS:
- La mayor parte de las hexosas presentes en los seres vivos son isómeros D.
- El monosacárido más abundante en la naturaleza es la D-glucosa de seis átomos de carbono.
e) Heptosas = 7 Carbonos
LOS MONOSACÁRIDOS COMUNES TIENES ESTRUCTURA CÍCLICA
Las aldosas a partir de 5 átomos de carbono y en las cetosas a partir de 6 átomos de carbono, suelen encontrarse en
disolución acuosa formando estructuras CÍCLICAS.
La formación de la estructura cíclica es el resultado de una reacción entre un grupo hidroxilo y el grupo carbonilo de
los aldehídos o cetonas. Como resultado de la reacción se genera un ENLACE COVALENTE entre el oxígeno del
hidroxilo y el carbono del carbonilo formando los derivados denominados HEMIACETALES o HEMICETALES.
FURANOSAS
Las hemiacetales o hemicetales de 5 átomos se
denominan FURANOSAS porque son similares al
compuesto cíclico con un anillo de cinco átomos (4
átomos de carbono y un oxígeno) denominado furano.
PIRANOSAS
Las hemiacetales o hemicetales de 6 átomos se
denominan PIRANOSAS porque son similares al
compuesto cíclico con un anillo de seis átomos (5 átomos
de carbono y un oxígeno) denominado pirano.
DISACÁRIDOS
Los disacáridos consisten en dos monosacáridos unidos
COVALENTEMENTE por un enlace O-GLICOSÍDICO, que se forma
cuando un grupo hidroxilo de una molécula de azúcar, típicamente en
su forma cíclica, reacciona con el grupo hidroxilo del carbono
anomérico de la otra.
•
•
Esta reacción representa la formación de un acetal a partir de un
hemiacetal y un alcohol. Se libera una molécula de agua.
Pueden HIDROLIZARSE por ebullición en un medio que
contenga ácido diluido o por acción de enzimas.
Se distinguen enlaces glucosídicos:
- MONOCARBONÍLICOS: sólo está implicado el carbono carbonílico
de un monosacárido.
•
POSEE PODER REDUCTOR, ya que el extremo de la cadena que contiene el carbono anomérico libre,
denominado EXTREMO REDUCTOR, puede reaccionar con otro grupo hidroxilo formando otro enlace glucosídico.
- DICARBONÍLICOS: están implicados los carbonos carbonílicos de los dos monosacáridos. NO POSEE PODER
REDUCTOR.
LACTOSA
Glucosa
+ El carbono anomérico del residuo de glucosa puede ser oxidado y, por tanto,
GALACTOSA es un disacárido reductor.
-
Puede generar patología.
SACAROSA
D- Glucosa + D No contiene ningún carbono anomérico libre; los dos carbonos anoméricos
-FRUCTOSA
se encuentran formando el enlace glucosídico. Por lo tanto, no puede
SEGUIR OXIDÁNDOSE.
MALTOSA
Glucosa
GLUCOSA
+ Es un disacárido reductor porque mantiene un carbono anomérico libre.
CELOBIOSA
OBS: La disposición del enlace glucosídico es diferente en las moléculas, es por esto que cada enzima tiene un sitio
activo específico para que encaje cierto enlace y no otro.
NOMENCLATURA
1. El enlace glucosídico puede ser de dos tipos, α o β, según sea la configuración
del monosacárido que aporta el átomo de carbono carbonílico.
2. Se nombra el residuo no reductor; para distinguir entre estructuras con anillos de
cinco o seis miembros, se inserta furan o piran.
3. Los dos átomos de carbono unidos por el enlace glucosídico se indican entre
paréntesis, con una flecha que conecta los dos números. Los más abundantes en la
naturaleza son los α (1→4) y los β (1→4).
4. Se nombra el segundo residuo. Si existe un tercer residuo, se describe a
continuación el segundo enlace glucosídico siguiendo las mismas convenciones.
POLISACÁRIDOS [GLUCANOS]
Su hidrólisis da origen a > 20 monosacáridos.
PROPIEDADES
Son en cierto modo contrarias a las que exhiben monosacáridos y oligosacáridos:
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No tienen sabor dulce ni son cristales.
Aunque son sustancias hidrofílicas, debido a su elevado peso molecular son insolubles o forman dispersiones
coloidales.
No poseen poder reductor.
Los polisacáridos difieren no solo en la naturaleza de los monosacáridos que los componen, sino también en la
longitud de sus cadenas y en la cantidad de ramificaciones que se producen en las cadenas.
La capacidad para formar estructuras ramificadas distingue a los polisacáridos de las proteínas y los ácidos
nucleicos, que se presentan solo como polímeros lineales.
FUNCIONES
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Energía: Metabolismo de la glucosa.
Combustible de reserva: Glucógeno y almidón.
Mediadores de las interacciones especificas intercelulares y entre las células y la matriz celulares.
Materiales estructurales: ADN y ARN.
Respuesta inmunitaria: Anticuerpos.
Transportadores de información.
Reconocimiento y adhesión celular.
Etiquetas de destino de algunas proteínas.
FACTORES QUE DETERMINAN LA VARIEDAD ESTRUCTURAL Y FUNCIONAL
•
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Monómeros constituyentes
Carbono que participa en el enlace glucosídico: influyen en el tipo de enlace glucosídico (α o β) que las une.
Orientación unidades monoméricas.
Configuración anomérica (α o β).
Grupos químicos incorporados (por ejemplo, fosfato).
CLASIFICACIÓN SEGÚN MONÓMEROS
Los constituyentes más comunes de los polisacáridos son la D-glucosa, L-galactosa, D-manosa, L-arabinosa y D-xilosa.
1) HOMOPOLISACARIDOS [HOMOGLICANOS]
Contienen un único tipo de monómero.
a. RESERVAS DE COMBUSTIBLE
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Presentan la D-glucosa unidos por enlaces glucosídicos tipo α.
Debido a la configuración α de sus enlaces glucosídicos forman estructuras helicoidales con puentes de
hidrógeno intracatenarios.
Se encuentran en el interior de la célula formando gránulos de gran tamaño. La razón de que ello sea así es que
los polisacáridos se almacenan en forma esencialmente insoluble, contribuyendo muy poco a la presión osmótica
del citoplasma.
Están muy hidratados porque tienen muchos grupos hidroxilo expuestos que pueden formar enlaces de hidrógeno
con el agua.
Cada molécula de almidón o de glucógeno posee tantos extremos no reductores como ramas y un solo extremo
reductor, lo que explica que estos polisacáridos carezcan de poder reductor.
El glucógeno y el almidón que se ingieren con la dieta son hidrolizados por α-amilasas y glucosidasas contenidos
en la saliva y en el intestino que rompen enlaces glucosídicos (α 1→ 4).
- ALMIDÓN
•
•
Es sintetizado por las células vegetales. El almacenamiento de este compuesto es especialmente abundante en
tubérculos como la patata, y en semillas.
Formado por moléculas de α-D-glucosa unidas por enlaces glucosídicos α (1→4) y α (1→6) ya que contiene dos
tipos de polímero de glucosa: amilosa y la amilopectina.
Amilosa
Amilopectina
Polímero no ramificado formado por largas cadenas de
unidades de α-D-glucosa unidas por enlaces α-(1→4).
Polímero altamente ramificado formado por largas
cadenas de unidades de α maltosa unidas por enlaces α(1→6).
Los sucesivos restos de glucosa a lo largo de las cadenas están unidos por enlaces α (1→4), y los puntos de ramificación,
que se producen cada 24 y 30 monómeros, consisten en enlaces α (1 →6).
- GLUCÓGENO
•
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OBS:
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•
Polisacárido con estructura muy similar a la de la amilopectina, pero sus
ramificaciones se producen cada 8 -12 monómeros. La mayor proximidad entre
los puntos de ramificación hace que el glucógeno sea mucho más compacto que
el almidón.
Es sintetizado en células animales, sobre todo en el hígado (función energética
y controlador de glicemia al degradarlo y pasarlo a la sangre) y musculo
esquelético (función energética), pero en el hígado es capaz de ser liberado.
Los
puntos
negros
corresponden a cúmulos de
glucógeno en una célula
hepática.
La naturaleza ramificada de ambos polisacáridos favorece el que enzimas degradativos puedan actuar
simultáneamente en muchas ramas aumentando así la velocidad de liberación de glucosa. Las enzimas degradativas
actúan a partir de los extremos no reductores.
Hay enzimas que provocan la polimerización de las ramas o cadena principal, también hay otras que la rompen, esta
ruptura se realiza por cada enlace α-1,4 hasta degradar la molécula.
APLICACIÓN: ABSORCIÓN DE CARBOHIDRATOS
La absorción intestinal significa el paso de nutrientes a la sangre. este proceso no ocurre con polisacáridos o disacáridos,
sino que ocurre solamente cuando son monosacáridos. Toda la sangre que va desde el intestino y, por lo tanto, contiene
los nutrientes, pasa al hígado y luego al resto del organismo.
Los enterocitos son las células que cubren la pared interior del intestino. Los carbohidratos necesitan transportadores
para pasar desde el lado apical del enterocito al basolateral. Entonces, si en el intestino hay monosacáridos, el enterocito
usará sus transportadores para llevarlo a la sangre, en cambio, si son más complejos, no lo hará.
1. Ingresa a la boca y se comienza a romper por la masticación y amilasa salival.
2. El alimento se deglute (paso del alimento desde la boca a la faringe y luego hasta el esófago).
3. El bolo llega al estómago, este con las características ácidas que tiene (enzimas) elimina la amilasa y por tanto ya
no realiza su función.
4. El almidón que no alcanzó a romperse llega al intestino donde hay otra amilasa denominada amilasa pancreática
(se produce en el páncreas, pero actúa en el intestino, en el duodeno) la cual sigue rompiendo la molécula.
5. Con ayuda de otras enzimas se produce glucosa, la cual puede absorberse a nivel de intestino y pasar a la sangre.
6. En el caso de disacáridos como la sacarosa y lactosa, estos pasan directamente al intestino donde hay enzimas que
los rompen.
b. ESTRUCTURALES
•
•
•
•
Presentan la D-glucosa unidos por enlaces glucosídicos tipo β. Como los
animales no cuenta con la enzima necesaria para romper el enlace
glucosídico β, no se pueden utilizar como fuente de energía.
Determinados microorganismos poseedores de enzimas específicos,
llamados celulasas, sí son capaces de degradar la celulosa.
Debido a la configuración β de sus enlaces glucosídicos forman cadenas
largas y estiradas favorecen la formación de puentes de hidrógeno entre los
grupos hidroxilo de los distintos restos de glucosa de una misma cadena o
de cadenas vecinas. Tal estructura es la que confiere insolubilidad en agua y
resistencia mecánica.
No presentan ramificaciones.
Celulosa
Quitina
• Sustancia fibrosa, resistente e insoluble que se
• Es el componente principal de los exoesqueletos
encuentra en las paredes de las células
del aproximadamente un millón de especies de
eucariontes vegetales. La celulosa constituye una
artrópodos.
gran parte de la masa de la madera, y el algodón
• La única diferencia con respecto a la celulosa es
es celulosa casi pura.
el cambio del grupo hidroxilo en C-2 por un
• Proporcionan a las células de las plantas y las
grupo amino acetilado (N-acetil-glucosamina).
algas sostén mecánico y protección frente a los
fenómenos osmóticos desfavorables.
2) HETEROPOLISACARIDOS
Los monosacáridos derivados en polisacáridos pueden unirse a
otras moléculas para formar otros complejos, tales como
aminoazúcares (D-glucosamina y D-galactosamina), sus derivados
(N-acetilneuramínico y N- acetilmuramínico) y ácido de azúcar
simple (glucorónico y ácido idurónico).
a. GAG [GLUCOAMINOGLUCANOS]
Son una familia de polímeros lineales compuestos por unidades
repetitivas de disacárido. Uno de los dos monosacáridos es siempre
N-acetilglucosamina o N- acetilgalactosamina; el otro es un ácido
urónico, generalmente el ácido D-glucurónico o L-idurónico.
Algunos glucosaminoglucanos contienen grupos sulfato
esterificados. La combinación de éstos y los grupos carboxilato de
los residuos de ácido urónico hace que los glucosaminoglucanos
tengan una elevada carga negativa.
OBS:
•
La heparina es un
anticoagulante natural.
b. GLUCOPROTEÍNAS
Tienen uno o varios oligosacáridos unidos covalentemente a una
proteína a través de residuos Asp o Ser/Thr.
•
•
Se encuentran normalmente formando parte del glucocálix, en
la matriz extracelular y en la sangre.
Actúan como sitios altamente específicos para el
reconocimiento, funciones a nivel SNC y la unión de elevada
afinidad de las proteínas ligadoras de glúcidos llamadas
lectinas.
•
Los oligosacáridos unidos covalentemente influyen en el plegamiento y en la estabilidad de las proteínas,
suministran información esencial para el destino de las proteínas recién sintetizadas y hacen posible el
reconocimiento específico por otras proteínas.
En la imagen se ve el acoplamiento de la serina a un carbohidrato. Ella en su cadena lateral tiene un OH, aquí el H es
sustituido por el carbohidrato. Con esto notamos que hay muchas proteínas que tienen acopladas estructuras de
carbohidratos formando glicoproteínas.
OBS:
•
•
Cuando OH del carbono anomérico reacciona con grupo amino, se forma el enlace N- GLUCOSÍDICO.
Cuando OH carbono anomérico reacciona con OH del aminoácido, se forma el enlace O-GLUCOSÍDICO.
c. PROTEOGLUCANOS
Son macromoléculas de la superficie celular o de la MEC en las que una o más cadenas de glucosaminoglucano están
unidas covalentemente a una proteína de membrana o de secreción.
•
•
La cadena de glucosaminoglucano puede unirse a proteínas extracelulares mediante interacciones electrostáticas
con los grupos del polisacárido cargados negativamente.
Proporcionan puntos de adhesión, de reconocimiento y de transferencia de información entre células o entre la
célula y MEC.
d. GLUCOLÍPIDOS
Son esfingolípidos de membrana en los que los grupos hidrofílicos de cabeza son oligosacáridos.
•
•
•
Actúan como sitios específicos para el reconocimiento por las lectinas.
Las neuronas contienen muchos glucolípidos los cuales colaboran en la conducción nerviosa y en la formación
de mielina.
Intervienen en la transducción de señales en las células.
LÍPIDOS
•
Los lípidos biológicos constituyen un grupo químicamente diverso de compuestos cuya característica común es su
insolubilidad en agua. Esto los diferencia de los glúcidos y proteínas.
FUNCIONES
•
Las grasas y los aceites son las principales formas de almacenamiento energético en muchos organismos.
•
Los fosfolípidos y esteroles (colesterol) son los principales elementos estructurales de la biología, ya que
constituyen la mitad de la masa de las membranas biológicas.
•
Otros lípidos, aunque están presentes en cantidades relativamente pequeñas, juegan papeles cruciales como
cofactores enzimáticos (muchas vitaminas son precursores de las coenzimas, vitaminas liposolubles como la A,
D o K), trasportadores de electrones (citocromo c), pigmentos absorbentes de luz, anclajes hidrofóbicos para
proteínas, "chaperones" para ayudar a las proteínas de membrana, agentes emulsionantes en el tracto digestivo
(sales biliares), hormonas (sexuales que derivan del colesterol) y mensajeros intracelulares (IP3).
LÍPIDOS DE ALMACENAMIENTO
Las grasas y aceites, utilizados casi universalmente por los organismos vivos como fuente de almacenamiento de energía,
son compuestos muy reducidos (es decir, tienen muchos e- que pueden entregar y así generar abundante energía) derivado
de los ácidos grasos.
•
Se describen 2 tipos de compuestos que contienen ácidos grasos: triacilgliceroles y ceras.
ÁCIDOS GRASOS
Son ácidos carboxílicos con cadenas carbonadas de 4 a 36 carbonos. Casi siempre la longitud de la cadena es un numero
par, ya que los ácidos grasos se sintetizan a partir de Acetil Coa, que posee 2 carbonos.
•
Se clasifican por la longitud de su cadena en: cortas (4-8 carbonos), medias (8-12) o largas (sobre 12), estas últimas
aportan más energía.
•
Son derivados hidrocarbonados altamente reducidos (son cadenas lineales), cuya oxidación completa (a CO2 y H2O)
en las células es muy exergónica.
•
Las cadenas hidrocarbonadas pueden estar completamente saturadas, mientras que otras presentan uno
(monoinsaturado) o varios dobles enlaces (polinsaturados).
•
Los dobles enlaces CASI NUNCA SON CONJUGADOS [alternados] y casi todos tienen configuración CIS. La
posición de los dobles enlaces es regular: generalmente en los monoinsaturados el doble enlace se encuentran como
9, mientras que los otros dobles enlaces en ácidos grasos poliinsaturados son generalmente 12 y 15.
•
Las PROPIEDADES FÍSICAS, como solubilidad y punto de fusion de los ácidos grasos, están DETERMINADAS
por la LONGITUD y GRADO de INSATURACIÓN de la cadena hidrocarbonada.
 Cuanto más larga sea la cadena y menor el número de dobles enlaces, menor es la solubilidad en agua.
 El grupo ácido carboxílico es polar e ionizado a pH neutro y explica la ligera solubilidad de los ácidos grasos de
cadena corta en agua.
•
A T° ambiente los ácidos grasos SATURADOS desde 12 – 24 átomos de carbono tienen consistencia CÉREA
(mayor punto de fusion), mientras que los ácidos grasos INSATURADOS de estas longitudes son líquidos OLEOSOS
(menor punto de fusión).
•
Los ácidos grasos libres (ácidos grasos no esterificados) CIRCULAN por la SANGRE unida a una PROTEÍNA
portadora denominada ALBÚMINA SÉRICA.
NOMENCLATURA
Indica la longitud de la cadena, número y ubicación de insaturaciones. Se coloca el C y dos números; el primero
corresponde a la longitud de la cadena y el segundo al número de enlaces dobles. El x refiere a la ubicación del doble
enlace.
•
•
•
•
•
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•
•
•
•
ÁCIDO LÁURICO (laurel) → C12:0
ÁCIDO MIRÍSTICO (nuez moscada) → C14:0
ÁCIDO PALMÍTICO (palmeras) → C16:0
ACIDO ESTEÁRICO (grasa) → C18:0
ÁCIDO OLEICO → C18:1 (9)
ÁCIDO LINOLEICO → C18:2 (9, 12)
ÁCIDO LINOLÉNICO → C18:3 (9, 12, 15)
ÁCIDO ARAQUIDÓNICO (legumbre) → C20:4 (5, 8,
11, 14)
EPA: ácido eicosapentaenoico (eico son 20 y penta 5, o
sea, se abreviaría como C20:5), es un omega 3.
DHA: ácido decosahexaenoico (deco son 22 y hexa 6, o
sea, se abreviaría C22:6), es un omega 3.
Ácido Linolénico es esencial, es decir, se obtiene de la dieta.
Es el precursor de EPA y DHA.
A veces se utiliza una nomenclatura alternativa para los ácidos grasos poliinsaturados. El carbono más distante del grupo
carboxilo se llama carbono ω y se le asigna el número 1. Las posiciones de los dobles enlaces se indican en relación con
el carbono ω.
ÁCIDOS GRASOS OMEGA-3
Son ácidos grasos poliinsaturados esenciales (EPA: C20:5, DHA: C22:6), que se
encuentran en alta proporción en tejidos de ciertos pescados (se clasifican en blancos
2% de grasa y en azules 5% de grasa, el azul, estos pueden ser salmón, atún, sardinas)
y en algunos vegetales (semillas de lino, nueces, palta).
Se ha demostrado que disminuyen la incidencia de enfermedades cardiovasculares
por 1) aumentar el tiempo de coagulación de la sangre, 2) disminuir los niveles de
colesterol malo (LDL) y triglicéridos, 3) aumentar los niveles del bueno (HDL) y 4)
reducir la presión sanguínea.
Se ubican en la membrana celular e inciden sobre la función celular, son precursores de factores, por ejemplo, de
citoquinas. También ayudan a nivel cognitivo siendo cofactores de neurotransmisores.
ÁCIDOS GRASOS OMEGA-6
También son esenciales, pero tienden a consumirse en exceso en las dietas modernas. Ellos compiten contra los omega3 en el organismo humano, siendo el consumo en proporción 1:1 – 4:1 el que brindaría numerosos beneficios para la
salud. Un desequilibrio de omega-6 y omega-3 en la dieta se asocia con un mayor riesgo de enfermedad cardiovascular.
ÁCIDOS GRASOS TRANS
Para mejorar la vida útil de los aceites vegetales utilizados para cocinar y para
aumentar su estabilidad a las altas temperaturas utilizadas en la fritura, se
prepararon aceites vegetales comerciales mediante hidrogenación parcial.
Este proceso convierte muchos de los dobles enlaces cis de los ácidos grasos
en enlaces simples, aumentando la temperatura de fusión. Sin embargo,
algunos dobles enlaces cis se convierten en dobles enlaces trans.
La proporción de ácidos grasos trans en la dieta es pequeña (< 3% de las
calorías de la dieta); estudios señalan que ellos podrían tener un efecto
aterogénico (forman ateromas que tapan los vasos sanguíneos) al elevar los niveles de TAC y lipoproteínas dañinas
(LDL), y reducir el nivel de colesterol HDL en la sangre.
TRIACILGLICEROLES [TRIGLICÉRIDOS] [GRASAS] [GRASAS NEUTRAS]
Son los lípidos más sencillos obtenidos a partir de los ácidos grasos. Se componen de 3 ácidos grasos, cada uno en enlace
de éster con 1 glicerol.
Se pueden clasificar en:
•
Simples: contienen el mismo tipo de ácido graso (ejemplo: trioleina).
•
Mixtos: contienen 2 o más ácidos grasos diferentes.
La mayoría de grasas naturales como los aceites vegetales, los productos lácteos y las grasas animales son mezclas
complejas de triacilgliceroles sencillos y mixtos.
Debido a que los hidroxilos polares del glicerol y los carboxilatos de los ácidos grasos están unidos en enlaces éster, los
triacilgliceroles son moléculas hidrófobas no polares. Además, poseen densidades inferiores a la del agua.
En la mayoría de las células eucarióticas sirven como depósito de combustible metabólico. Células especializadas como
adipocitos o células grasas almacenan grandes cantidades de TAG en su citosol.
Ventajas vs polisacáridos:
1) Los átomos de carbono están más reducidos que los de los azúcares, proporcionando más del doble de energía
gramo por gramo que los glúcidos.
2) Debido a que los triacilgliceroles son hidrófobos y, por lo tanto, no están hidratados, el organismo que transporta
el combustible almacenado en forma de grasa no tiene que llevar el peso extra de agua de hidratación que se asocia
con los polisacáridos almacenados (2 g por gramo de polisacárido).
Desventaja vs polisacáridos: Debido a la solubilidad son lentos en la producción de energía al contrario de los
carbohidratos, los cuales son una fuente rápida de energía.
Los TAG depositados en los adipocitos pueden cubrir las necesidades energéticas durante varios meses, mientras que
los glúcidos (glucógeno) sólo pueden cubrir las necesidades energéticas de un día.
En algunos animales, los triacilgliceroles almacenados debajo de la piel sirven no solo como reservas de energía sino
también como aislante contra las bajas temperaturas.
•
Las enormes reservas de grasa acumuladas antes de la hibernación sirven al doble propósito de aislamiento y
almacenamiento de energía.
Cuando los alimentos ricos en grasas se exponen demasiado tiempo al oxígeno del aire se pueden volver rancios. El
sabor y olor desagradables asociados con la rancidez son el resultado de la ruptura oxidativa de los dobles enlaces en
los ácidos grasos insaturados, lo que produce aldehídos y ácidos carboxílicos de cadena más corta y, por lo tanto, de
mayor volatilidad.
Los enlaces éster de los TAG son susceptibles de hidrólisis por ácidos o álcalis: El calentamiento de grasas animales
con NaOH o KOH provoca la ruptura del enlace éster, produciendo glicerol [glicerina] + sales de Na+ o K+ de los ácidos
grasos, conocidas como jabones, proceso denominado saponificación.
•
OBS: No todos los lípidos son saponificables (esteroles), para serlo deben tener ácidos grasos (TAG, ceras,
glicerolfosfolípidos, esfingolípidos).
A pH neutro mediante diversas lipasas que catalizan la hidrólisis enzimática de TAG, rompiendo enlaces éster.
CERAS
Son ésteres de ácidos grasos de cadena larga saturados e insaturados (14 a 36 átomos de C) con alcoholes de cadena
larga (16 a 30 átomos de C).
Las ceras cumplen una diversidad de otras funciones relacionadas con sus propiedades repelentes al agua y su
consistencia firme.
Tienen diversas aplicaciones en las industrias farmacéutica y cosmética donde son utilizados para la fabricación de
lociones, ungüentos y abrillantadores.
LÍPIDOS ESTRUCTURALES DE MEMBRANA
Son anfipáticos, es decir, tienen dos polos, en este caso una cabeza polar y un cuerpo apolar.
•
Se describen 3 tipos generales:
1)
Glicerofosfolípidos: la REGIÓN HIDROFÓBICA corresponde a la cola, que está compuesta por 2 ÁCIDOS
GRASOS unidos al GLICEROL. La región hidrofílica corresponde a la cabeza polar.
2)
Esfingolípidos: 1 solo ÁCIDO GRASO unido a una AMINA GRASA denominada ESFINGOSINA. Dependiendo
del cuerpo polar que se les una formará un fosfolípido y un glucolípido.
1)
Esteroles: se caracterizan por tener un sistema rígido de 4 anillos hidrocarbonados fusionados.
GLICEROFOSFOLÍPIDOS (FOSFOGLICÉRIDOS):
Son los lípidos más abundantes en la mayoría de las membranas.
fosfatidilcolina [Lecitina].
El glicerofosfolípido más abundante es la
Son diacilgliceroles donde los 2 ácidos grasos están unidos en un enlace éster al C1 y C2 del glicerol, y un grupo
altamente polar o cargado se une a través de un enlace fosfodiéster al C3 del glicerol.
OBS:
•
•
•
En el carbono 1 generalmente se une un ácido graso saturado de 16-18 átomos de carbono.
En el carbono 2 generalmente se une un ácido graso insaturado de 18-20 átomos de carbono.
En el carbono 3 se une el grupo cabeza.
Los glicerofosfolípidos se denominan derivados del compuesto original, el ácido fosfatídico, según el alcohol polar del
grupo principal. Cada derivado lleva el nombre del alcohol del grupo principal (grupo polar), con el prefijo "fosfatidil-
Algunos tejidos animales y algunos organismos unicelulares son ricos en lípidos con función ÉTER, en los que una de
las dos cadenas de acilo está unida al glicerol en un enlace éter, en lugar de éster, por ejemplo:
a)
Plasmalógenos: tiene una estructura parecida a un
glicerofosfolípido, posee fosfato, colina, ácidos grasos. Sin
embargo, en el carbono 1 se encuentra un enlace éter.
Aproximadamente la mitad de los fosfolípidos cardíacos son
plasmalógenos. Esto probablemente da una mayor
estabilidad al tejido cardíaco ya que la fosfolipasa no puede
romper enlace éter (solo éster).
b)
Factor activador plaquetario (PAF): En el carbono 1
tiene un enlace éter, en el carbono 2 no tiene un ácido graso,
tienen un acetilo y en el carbono 3 un grupo fosfato.
Se libera de leucocitos llamados basófilos y estimula la
agregación plaquetaria y la liberación de serotonina
(vasoconstrictor) de plaquetas. También ejerce una variedad de
efectos sobre el hígado, músculo liso, tejidos cardíacos, uterinos
y pulmonares y juega un papel importante en la inflamación y la
respuesta alérgica.
ESFINGOLÍPIDOS
Segunda clase importante de lípidos de membrana. Estructura similar a glicerofosfolípidos, pero no contienen glicerol
sino esfingosina. Se componen de una molécula del aminoalcohol esfingosina de cadena larga, también llamado 4esfingenina o uno de sus derivados, una molécula de un ácido graso de cadena larga y un grupo de cabeza polar que está
unido por un enlace glicosídico o fosfodiéster.
OBS: Cuando un ácido graso se une en un enlace amida al -NH2 en C-2, el compuesto resultante es una ceramida.
En los seres humanos, se han identificado al menos 60 esfingolípidos diferentes en las membranas celulares. Muchos de
estos son especialmente prominentes en las membranas plasmáticas de las neuronas y algunos son claramente sitios de
reconocimiento en la superficie celular.
Las fracciones de carbohidratos de ciertos esfingolípidos definen los grupos sanguíneos humanos y, por lo tanto,
determinan el tipo de sangre que las personas pueden recibir de manera segura en las transfusiones de sangre.
Hay tres subclases, todos derivados de la ceramida pero que difieren en sus grupos principales:
•
Esfingomielinas: abunda en las neuronas, ya que
los axones están cubiertos por una vaina de
mielina
rica
en
esfingomielina.
Es
eléctricamente neutra.
•
Glicolípidos neutros (sin carga): Se subdivide en
cerebrósidos y los globósidos.
OBS: Los cerebrósidos con galactosa se encuentran en
las membranas plasmáticas de las células en el tejido
neural y aquellos con glucosa en las membranas
plasmáticas de las células en los tejidos no neurales.
•
Gangliósidos
(no
neutros):
tienen
oligosacáridos como sus grupos de cabeza
polar y uno o más residuos de ácido Nacetilneuramínico (Neu5Ac) y ácido siálico,
en los extremos. El ácido siálico desprotonado
da a los gangliósidos la carga negativa a pH 7.
FOSFOLIPASAS ESPECÍFICAS QUE DEGRADAN FOSFOLÍPIDOS DE MEMBRANA
Fosfolipasas son enzimas lisosomales que degradan
lípidos de membrana, esto genera su continuo reemplazo.
Para cada uno de los enlaces de un glicerofosfolípido
existe una enzima hidrolítica especifica:
Fosfolipasas A1 y A2 hidrolizan los enlaces éster de
glicerofosfolípidos intactos en C-1 y C-2 del glicerol,
respectivamente. Esto libera los ácidos grasos.
Las fosfolipasas C y D dividen cada una de las uniones
fosfodiéster en el grupo principal.
•
Fosfolipasa C genera IP3 + DAG
•
Fosfolipasa D genera IP2
ENFERMEDADES HUMANAS HEREDITARIAS POR ACUMULACIÓN ANORMAL DE LÍPIDOS DE
MEMBRANA
a) Enfermedad de Niemann-Pick:
•
Causada por defecto genético raro (cromosoma 11) en la enzima ESFINGOMIELINASA. La fosfatidilcolina sale y
queda el resto del esfingolípido.
•
1 cada 250.000 habitantes presentan la enfermedad.
•
Se acumula ESFINGOMIELINA en cerebro, bazo e hígado.
•
Hay 3 tipos de esta enfermedad, siendo más común la A.
•
Aparece en lactantes, provocando retraso mental y muerte prematura.
b) Enfermedad de Tay-Sachs:
•
Debido a falta de la enzima lisosómica HEXOSAMINIDASA A, se
acumula el GANGLIÓSIDO GM2 en el cerebro y bazo.
•
Se manifiesta con retraso progresivo del crecimiento, parálisis, ceguera
y muerte temprana. Es más común en la raza judía alemana, si ambos
padres son portadores el niño tiene un 25% de probabilidades de expresar
la patología; alrededor de un 5% de esa población lo padece.
ESTEROLES
Núcleo esteroide es casi plano y rígido, con 4 anillos fusionados, tres con seis carbonos y uno de 5 carbonos.
Colesterol es el principal esterol en tejidos animales; es anfipático, con un grupo cabeza polar (grupo –OH en C-3) y un
cuerpo hidrocarbonado apolar.
Además de sus funciones como constituyentes de la membrana (da fluidez a la membrana plasmática), los esteroles
sirven como precursores para una variedad de productos con actividades biológicas específicas, como:
• Hormonas sexuales y cortisol.
• Colesterol también es importante para la síntesis de Vitamina D.
• Los ácidos biliares [sales biliares] actúan como detergentes en el intestino emulsionando las grasas de la dieta
para hacerlas accesibles a las lipasas digestivas. Hay dos tipos de sales biliares: las que conjugan con taurina que
da los ácidos taurocólicos (derivado polar del colesterol que actúa emulsionando las grasas de la dieta en el
intestino) o las que conjugan con glicina que da los ácidos glicocólicos, esto le da carga y es por ello que forman
micelas.
Esteroles similares se encuentran en otros eucariotas: estigmasterol en plantas y ergosterol en hongos, por ejemplo. Las
bacterias no pueden sintetizar esteroles; algunas especies bacterianas, sin embargo, pueden incorporar esteroles exógenos
en sus membranas.
BIOENERGETICA
Es el estudio cuantitativo de las transducciones de energía, es decir, de los cambios de una forma de energía en otra que
ocurren en las reacciones bioquímicas de las células vivas y de la naturaleza.
IMPORTANCIA BIOQUÍMICA
•
•
•
Las células y organismos vivos han de desarrollar trabajo para permanecer vivos, crecer y reproducirse
La capacidad de captar energía de diversas fuentes y canalizarla en trabajo biológico es una propiedad fundamental
de todos los organismos vivos.
La forma en que los organismos obtienen esta energía de sus alimentos es un conocimiento básico para comprender
la nutrición y el metabolismo normales. En nutrición tenemos dos patologías importantes: la obesidad y la
desnutrición, esta última puede ser energética (marasmo) o proteica (kwashiorkor).
LOS SISTEMAS BIOLÓGICOS
TERMODINÁMICA
•
•
•
•
•
•
CUMPLEN
CON
LAS
LEYES
GENERA LES
DE
LA
Universo: sistema reaccionante + entorno
Sistema reaccionante: conjunto de materia que está experimentando un proceso químico o físico particular; puede
ser un organismo, una célula o dos compuestos que reaccionan.
Sistema aislado o cerrado: no intercambia material o energía con el entorno.
Los sistemas vivos son sistemas abiertos: intercambian tanto materiales como energía con su entorno (nunca están
en equilibrio con su entorno).
Primera ley: para cualquier cambio físico o químico, la cantidad total de energía en el universo permanece constante;
La energía puede cambiar de forma o puede ser transportada de una región a otra, pero no puede ser creada ni
destruida.
Segunda ley: el universo siempre tiende a aumentar el desorden: en todos los procesos naturales, la entropía del
universo aumenta.
La segunda ley de la termodinámica establece que la entropía del universo aumenta durante todos los procesos químicos
y físicos, pero no requiere que el aumento de entropía ocurra en el propio sistema de reacción. El orden producido dentro
de las células es compensado por el desorden que crean en su entorno en el curso del crecimiento y la división. En pocas
palabras, los organismos vivos conservan su orden interno tomando de su entorno energía libre en forma de nutrientes o
de luz solar, y devolviendo al entorno una cantidad igual de energía en forma de calor y entropía.
CANTIDADES TERMODINÁMICAS QUE DESCRIBEN LOS CAMBIOS DE ENERGÍA QUE
OCURREN EN UNA REACCIÓN QUÍMICA.
Entalpía ΔH: es el contenido de calor del sistema de reacción, refleja el número y la clase de enlaces químicos en los
reactivos y productos.
•
Cuando una reacción química libera calor, se dice que es exotérmica y tiene valores negativos de ΔH.
•
Los sistemas de reacción que absorben calor de su entorno son endotérmicos y tienen valores positivos de ΔH.
•
OBS: T° en grados kelvin (ºC = K – 273).
ΔS (entropía): expresión cuantitativa del desorden de
un sistema, particularmente de su entorno Ej.:
oxidación de la glucosa:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
Siempre que una reacción química transcurre de modo que hay un aumento en el número de moléculas, o cuando una
sustancia sólida (glucosa) se convierte en productos gaseosos o líquidos, hay un incremento en el desorden molecular
(mayor entropía → ΔS positivo)
Energía libre de Gibbs (ΔG) expresa la cantidad de energía capaz de realizar trabajo durante una reacción a T° y presión
constante.
G = H – T S
 Si ΔG es negativa → reacción termodinámicamente favorable → reacción exergónica.
 Si ΔG es positiva → la reacción sólo puede proceder sólo si puede ganarse energía → reacción endergónica.
 Si ΔG vale 0 → el sistema está en equilibrio y ningún cambio neto tiene lugar.
• ΔGº es el cambio de energía libre estándar, es decir, cuando los reactantes están presentes en concentraciones de 1.0
mol/L y a 25°C (298°K).
• ΔGº’ es el cambio de energía libre estándar a pH: 7.0.
Los humanos son sistemas isotérmicos; funcionan esencialmente a una temperatura y presión constante. Por lo tanto, el
flujo de calor no es una fuente de energía para las células, porque el calor puede funcionar solo cuando pasa a una zona
con una temperatura más baja. Por ello, la energía que las células pueden y deben utilizar es la energía libre, descrita
por la función de energía libre de Gibbs.
LA VARIACIÓN DE LA ENERGÍA LIBRE ESTÁNDAR ESTÁ DIRECTAMENTE RELACIONADA
CON LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO.
Los organismos vivos conservan su orden interno tomando de su entorno energía libre en forma de nutrientes
(heterótrofos) o de luz solar (autótrofos), devolviendo al entorno una cantidad igual de energía en forma de
calor y entropía.
Los sistemas vivos nunca están en equilibrio con su entorno. Cuando un sistema reaccionante no está en
equilibrio, la tendencia a desplazarse hacia el equilibrio representa una fuerza motriz, la magnitud de esa fuerza
motriz se puede expresar como variación de la energía libre para la reacción (ΔG).
La composición de un sistema reaccionante (mezcla de reactivos y productos) tiende a continuar cambiando
hasta que se llega al equilibrio. A la concentración de equilibrio de reactivos y productos, las velocidades de
las reacciones directas e inversas son exactamente iguales. Las concentraciones de reactivos y productos en el
equilibrio definen la constante de equilibrio
Para la reacción general:
A+BÛC+D
Keq = [C][D] / [A][B]
•
Se puede definir la constante de equilibrio:
▪
La Keq y el DGº´ se relacionan mediante la siguiente expresión:
º´
G = -RT ln Keq
Keq
G0´
Dirección reacción química
>1.0
Negativa
Transcurre hacia adelante (productos)
1.0
Cero
Se encuentra en equilibrio
<1.0
Positiva
Transcurre en sentido inverso
Nota: Recordemos que el Gº´ no indica si una reacción química tendrá lugar con rapidez, sino que indica la dirección
de la reacción, es decir, si va a los productos o reactantes (exergónica o endergónica).
Catalizadores no pueden cambiar las constantes de equilibrio; pero pueden aumentar la velocidad a la que se da la
reacción en la dirección dictada por la termodinámica.
LAS VARIACIONES DE LA ENERGÍA LIBRE ESTÁNDAR SON ADITIVAS
Los valores de Gº´ de reacciones secuenciales son aditivas mientras que las Keq son multiplicativas. Este
principio de la bioenergética explica por qué una reacción termodinámicamente desfavorable, es decir,
endergónica puede ser impulsada acoplándola a una reacción muy exergónica a través de un intermedio común.
Esto ocurre en muchos procesos vitales como reacciones de síntesis, contracción muscular, transporte activo,
conducción impulso nervioso.
En (1) tenemos la primera reacción de la glucólisis, aquí la glucosa se fosforila en el carbono 6 alcanzando un
Gº´ positivo (reacción endergónica), es decir, una reacción no favorable. La rx quedaría estancada, sin
embargo, podemos recurrir a otra reacción secuencial (que comparten intermediarios) con el fin de que la
suma de los Gº´ de negativo. En este caso se usa ATP para hidrolizar el agua y se ocupa el Pi en la primera
ecuación.
(1) Glucosa + Pi → glucosa-6-fosfato + H2O
Gº´ = +13.8 KJ/mol
(2) ATP + H2O → ADP + Pi
Gº´ = -30.5 KJ/mol
: ATP + glucosa → ADP + glucosa-6-fosfato
Gº´ = -16.7 KJ/mol
 la reacción global es exergónica (termodinámicamente posible)
LOS FOSFATOS DE ALTA ENERGÍA DESEMPEÑAN UNA FUNCIÓN EN LA CAPTURA Y
TRANSFERENCIA DE ENERGÍA
Para conservar los procesos de la vida, todos los organismos (autótrofos y
heterótrofos) deben obtener suministros de energía libre a partir de su
entorno. En todos estos procesos, el ATP desempeña una función en la
transferencia de energía libre de las reacciones exergónicas a las
endergónicas.
OBS: El ATP no se almacena, cuando se necesita se crea y se usa en el
momento.
El recambio del ATP es muy rápido; en una célula típica, cada molécula de
ATP se consume dentro del minuto siguiente a su formación.
Ej: en reposo el hombre consume aprox. 40 kg de ATP/día; durante el
ejercicio vigoroso, se consumen aprox. 0.5 kg de ATP/minuto
La variación de la energía libre en la hidrólisis del ATP es grande y negativa.
La elevada variación de la energía libre asociada a la hidrólisis del ATP (ruptura enlaces fosfoanhídricos) se basa
químicamente en:
a) Repulsión electroestática entre las 4 cargas negativas quedan disminuidas por la eliminación de uno de los fosfatos.
El Pi liberado es estabilizado por formación de varias formas resonantes no posibles en el ATP.
b) El ADP2- liberado se ioniza inmediatamente, liberando H+ a un medio de muy baja [H+] (desplazamiento hacia
productos por acción de masas).
c) Mayor grado de solvatación (hidratación) de los productos Pi y ADP2En la mayoría de las reacciones enzimáticas tanto el ATP como el ADP se encuentran
como un complejo de magnesio, apantallando parcialmente las cargas negativas.
Generalmente, la hidrólisis del ATP no consigue nada excepto la liberación de calor
el cual no puede impulsar un proceso químico en un sistema isotérmico. Es la
transferencia de fosfato o de adenilato (AMP) desde el ATP a un sustrato o molécula
enzimática, la que acopla la energía de ruptura del ATP a las transformaciones
endergónicas de los sustratos
Los compuestos fosforilados en organismos vivos poseen variados potenciales de transferencia de grupos fosfatos,
basado en sus DGº´ de hidrólisis:
•
•
•
El ATP tiene, comparado con otros organofosfatos, un potencial de transferencia de grupo fosfato intermedio,
lo cual lo capacita para funcionar eficientemente como transportador de grupos fosforilos.
Las células contienen otros metabolitos con energías libres de hidrólisis grandes y negativas. Entre ellos se
incluyen el fosfoenolpiruvato, el 1,3-bisfosfoglicerato, la fosfocreatina, además de los tioésteres (que no liberan
Pi) representados por acetil-CoA. Estos compuestos de elevada energía, al igual que el ATP, tienen un potencial
de transferencia del grupo fosforilo elevado.
La creatina fosfato [fosfocreatina] constituye un reservorio de grupos fosforilo de alto potencial de transferencia
en el músculo de vertebrados, manteniendo una concentración de ATP alta durante los períodos de ejercicio
muscular. Es decir, que para generar energía a los segundos (por ejemplo, los 2 primeros segundos de una
carrera) la fosfocreatina entrega su grupo fosfato al ADP para generar ATP rápidamente, luego de estos segundos
la fosfocreatina ya se consumió y recurrimos a glucólisis.
Creatina fosfato + ADP + H+  ATP + creatina
Tabla: Energía libre estándar de hidrólisis de algunos compuestos fosforilados y del acetil-CoA
Compuestos
Gº´ (kJ/mol)
Fosfoenolpiruvato
-61.9
1,3-Bifosfoglicerato
-49.3
Fosfocreatina
-43.0
El acetilcoA no tiene un grupo fosfato, se incluyó
porque al hidrolizarse libera gran cantidad de
energía.
ATP ( → ADP + Pi)
-30.5
El ATP es una moneda energética fundamental
que conecta el catabolismo con el anabolismo.
ADP ( → AMP + Pi)
-27.6
PPi ( → 2 Pi)
-27.6
Glucosa-1-fosfato
-20.9
Fructosa-6-fosfato
-15.9
Glucosa-6-fosfato
-13.8
Glicerol-1-fosfato
-9.2
Acetil-CoA
-31.4
De todos los compuestos el que entrega más
fácilmente
su
grupo
fosfato
es
el
fosfoenolpiruvato ya que tiene el valor de DGº´
más negativo.
Este es el penúltimo intermediario en la glucólisis;
en una sola rx le entrega el grupo fosfato al ADP
y forma ATP.
OXIDACIONES BIOLÓGICAS
EL FLUJO DE ELECTRONES PUEDE REALIZAR TRABAJO BIOLÓGICO
▪
El flujo de electrones en las reacciones de oxidación-reducción es responsable, directa o indirectamente, de todo el
trabajo realizado por los organismos vivos.
▪
La mayor parte de las células obtienen la energía necesaria para su trabajo celular mediante la oxidación de
combustibles metabólicos tales como glúcidos o grasas.
▪
Las células poseen una variedad de transductores de energía molecular, análogos a motores eléctricos, que convierten
el flujo de electrones a través de circuitos macroscópicos en movimiento mecánico.
Figura: Analogía entre circuitos electrónicos macroscópicos (a) y microscópicos (b)
(a) Los electrones provienen de una batería, estos electrones fluirán
desde el cátodo hasta el motor y luego al ánodo por cables que
indican su recorrido. Debido a que las dos especies químicas
difieren su afinidad por los electrones estos van a fluir
espontáneamente por el circuito impulsados por una fuerza
electromotriz (fuerza proporcional a la diferencia de afinidad
electrónica).
Esta FEM puede realizar trabajo si se coloca en un circuito con
un transductor de energía (que en este caso es el motor, el cual
transforma la energía en trabajo útil).
(b) En “circuito” biológico análogo, la fuente de electrones es un
compuesto relativamente reducido (ej. glucosa), que a medida
que se oxida enzimáticamente libera electrones que fluyen
espontáneamente a través de una serie de transportadores
electrónicos intermedios a otra especie química con una
afinidad elevada por los electrones.
En la mitocondria, los transductores ligados a la membrana
acoplan el flujo electrónico a la producción de una diferencia
de pH transmembrana, obteniéndose trabajo osmótico y
eléctrico; el gradiente de protones así formado (fuerza protónmotriz) tiene energía potencial. Otro transductor de la
membrana mitocondrial utiliza la fuerza protón-motriz para
realizar trabajo químico (a medida que los protones fluyen a
través de la membrana, se sintetiza ATP a partir de ADP y Pi).
LAS REACCIONES DE OXIDACIÓN-REDUCCIÓN SE PUEDEN DESCRIBIR EN FORMA DE
MEDIAS REACCIONES
Una reacción de oxidación-reducción implican la pérdida de electrones por una especie química, que por lo tanto se
oxida, y la ganancia de electrones por otra, que se reduce. Aunque la oxidación y la reducción han de tener lugar
conjuntamente, es conveniente al describir transferencias electrónicas considerar las dos mitades de una reacción de
oxidación-reducción de forma separada.
Ejemplo: oxidación del ion ferroso por el ion cúprico
Fe2+ + Cu2+  Fe3+ + Cu+
se puede describir como 2 medias reacciones:
Fe2+  Fe3+ + eCu2+ + e-  Cu+
La molécula dadora de electrones en una reacción de oxidación-reducción
se denomina agente reductor o reductor; la molécula aceptora de electrones
es el agente oxidante u oxidante.
El Fe2+ es el dador electrónico (agente reductor), mientras que el Fe3+ es el aceptor electrónico (agente oxidante);
ambos constituyen un par redox conjugado.
EN
LAS
OXIDACIONES
DESHIDROGENACIÓN
BIOLÓGICAS
INTERVIENE
CON
▪
El carbono en las células aparece en 5 estados de oxidación diferentes; ya que los
electrones enlazantes que se comparten con otro átomo "pertenecen" al átomo más
electronegativo es posible determinar su estado de oxidación.
▪
Los compuestos más reducidos los átomos de carbono son ricos en electrones e
hidrógeno, mientras que en los compuestos más oxidados un átomo de carbono
está unido a más oxígeno y menos hidrógeno.
Recordemos: ¡oxidación = deshidrogenación!
•
•
•
Los carbonos del alcano tienen mayor
electronegatividad que el H, por tanto,
está más reducido.
El aldehído está más oxidado que el
alcohol puesto que hay un doble enlace
entre el carbono y el oxígeno.
Finalmente se muestra al carbono unido
solo a oxígenos. Como el CO2 no tiene
electrones para aportar se elimina del
organismo.
FRECUENCIA
LA
FORMAS DE TRANSFERENCIA DE E - DE UNA MOLÉCULA A OTRA
A) Directa como electrones: ej à par redox Fe2+/Fe3+ puede transferir un e- al par redox Cu+/Cu
2+
. Ocurre en el
organismo, pero no es tan habitual.
B) En forma de átomos de hidrógeno: los electrones se transfieren en forma de hidrógeno. Sí es habitual en el organismo.
Por ejemplo, el FADH2.
AH2  A + 2e- + 2H+
AH2 conjuntamente con A constituyen un par redox conjugado, que puede reducir otro compuesto B por transferencia
de H+:
AH2 + B  A + BH2
c) En forma de ion hidruro (:H-, es un átomo de hidrógeno con 2 electrones); Ejemplo: deshidrogenasas ligadas a NAD
d) Combinación directa de un reductor orgánico con oxígeno, dando un producto en el que el O2 está incorporado
covalentemente.
ej.: oxidación de un hidrocarburo a alcohol:
R-CH3 + ½O2 → R-CH2-OH
Los 4 tipos de transferencia electrónica se dan en las células.
El término neutro equivalente de reducción se utiliza normalmente para designar un equivalente de electrones que
participa en una reacción de oxidación-reducción, sin importar si este equivalente es un electrón per se, un átomo de
hidrógeno, o un ion hidruro o si la transferencia de electrones tiene lugar en una reacción con oxígeno para dar un
producto oxigenado.
MEDICIÓN POTENCIAL REDUCCIÓN ESTÁNDAR DE PAR REDOX
En la célula hay muchos pares redox conjugados, sin embargo, hay
algunos que captan mejor los electrones que otros. En un laboratorio
se puede medir la afinidad por los electrones de los pares redox
conjugados.
El aparato para medir tiene dos semiceldas: u na de referencia (tiene
un electrodo de hidrógeno, se le asigna una FEM de 0V) y otra de
ensayo (aquí se coloca el par redox a medir). En medio del aparato va
un voltímetro que mide el flujo de electrones (o FEM).
Entonces, si el par redox tiene poca afini dad por los electrones estos
pasarán a la celda de referencia. Por otro lado, si el par redox tiene
mayor afinidad por los electrones estos fluirán desde la celda de
referencia hacia la de ensayo. Si el voltímetro indica una alta FEM
(voltaje positivo) significa que el par redox tiene mayor afinidad por
los electrones.
LOS POTENCIALES DE REDUCCIÓN SON UNA MEDIDA DE LA AFINIDAD HACIA LOS
ELECTRONES
▪
Cuando en una solución se encuentran conjuntamente 2 pares redox conjugados, se puede producir espontáneamente
la transferencia electrónica desde el dador al aceptor electrónico, dependiendo de la afinidad relativa del aceptor
electrónico
▪
El potencial de reducción estándar (Eo) es una medida (en voltios) de la afinidad hacia los electrones, que tienden a
fluir a través de un circuito externo desde el electrodo con Eo más bajo al electrodo con Eo más elevado (por
convención, al electrodo con mayor tendencia a adquirir electrones se le asigna un valor Eo Å y tendrá mayor
tendencia a captar electrones).
OBS:El potencial de reducción es estándar porque lo estamos viendo en condiciones estándar, es decir, el par redox se
encuentra en una concentración de 1M, está a 25°C y a pH 7.
Tabla: Potenciales de reducción estándar de algunas media reacciones biológicamente importantes (a 25°C,
pH: 7)
OBS: en la tabla se muestran potenciales de reducción, por tanto, cuando las rx se oxidan hay que dar vuelta la rx.
El potencial de reducción del hidrógeno a pH 0 es 0, por tanto, se utiliza como una referencia de potenciales (celda de
referencia): todos los que tengan un potencial de reducción mayor a 0 tendrán una mayor afinidad por los electrones, por
otra parte, todos los que tengan un potencial de reducción negativo tenderán a oxidarse.
LOS POTENCIALES DE REDUCCIÓN ESTÁNDAR PERMITEN CÁLCULO DE ΔG
Es posible predecir la dirección en la que tenderán a fluir los electrones cuando los componentes de los 2
electrodos están presentes conjuntamente en la misma solución (en dirección del E más positivo), y la fuerza
de esta tendencia será proporcional a la diferencia de potenciales de reducción (E).
o
La variación de la energía libre (G) es proporcional a E:
G = - n  E
o
Go’ = - n  E’o
Ej: reducción del acetaldehído por el NADH: la semirx (2) tiene más tendencia a oxidarse que (1), por
tanto, se debe dar vuelta la rx.
(1) Acetaldehído + 2H+ + 2e- → etanol
E’o = -0.197 V
(2) NAD+ + 2H+ + 2e- → NADH + H+
E’o = -0.320 V
: Acetaldehído + NADH + H+ → etanol + NAD+
E’o = +0.123 V
Cálculo de Go’ :
Go’ = -2 (96.5 kJ/V/mol) (0.123 V)
= -23.7 kJ/mol
 reacción exergónica
LAS CÉLULAS OXIDAN LA GLUCOSA A CO2 EN PASOS EN LOS QUE INTERVIENEN
TRANSPORTADORES ELECTRÓNICOS ESPECIALIZADOS
En muchos organismos, la oxidación de glucosa suministra la energía para la producción de ATP:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
Go’ = -2840 kJ/mol
Las células no convierten la glucosa en CO2 en una sola reacción muy energética, sino que a través de una
serie de reacciones, algunas de las cuales son oxidaciones; los electrones eliminados en estos pasos oxidativos
se transfieren a coenzimas especializadas en el transporte de electrones (ej. NAD+ y FAD).
ESTRÉS OXIDATIVO
•
•
•
ROS especies reactivas al oxigeno son moléculas que derivan del oxígeno o que tiene que ver con el
oxígeno y el nitrógeno que son compuestos electronegativos que generan daños a nivel celular.
Deben existir sistemas antioxidantes para evitar daños.
Las moléculas más grandes son las más comunes que se dañan por ROS o RNS por ejemplo los fosfolípidos
de la membrana, las proteínas y también los ácidos nucleicos.
DESBALANCE
Si se tiene daño oxidativo es porque hay un desbalance
entre los antioxidantes y los radicales libres (pueden ser
otras moléculas).
Si tenemos más radicales libres este desbalance genera
un daño oxidativo que daña a los lípidos, proteínas y
ácidos nucleicos principalmente, lo que genera un daño
mitocondrial y a nivel de célula en general y que va a
poder generar una enfermedad y generar inflamación que
a su vez puede generar otras alteraciones importantes.
PATOLOGÍAS
Radicales libres sobre los niveles fisiológicos pueden generar un daño morfológico y funcional a nivel celular
y generar patologías como:
•
•
•
•
•
•
Gástricas
Oseas
Cardiacas
Respiratorias
Inmunológicas
Neurológicas
ESPECIES REACTIVAS
Las especies reactivas se producen en el metabolismo (es normal), sin embargo, gracias a los sistemas que
bajan la concentración de estas especies reactivas, no nos generan tanto daño.
Teoría del envejecimiento por estrés oxidativo.
Se generan especies no radicales y radicales libres,
los radicales son moléculas que tienen un electrón
no apareado por lo que son muy reactivas y tienden
a ceder energía (inestable).
•
•
•
Especies reactivas al oxigeno (ROS)
Especies reactivas al nitrógeno (RNS)
Especies reactivas a halógenos (RClS, RBrS)
FUNCIONES BIOLÓGICAS DE ESPECIES REACTIVAS
•
•
•
•
•
•
Producción de energía.
Regulación del crecimiento celular.
Síntesis de sustancias biológicas [colágeno y prostaglandinas (presión sanguínea, regulación hidrosalina,
proceso inflamatorio, mucosa estomacal)].
Defensa de tipo inmune (fagocitosis).
Señalización intracelular.
Favorecimiento en la quimiotaxis.
O₂
•
•
•
•
Regulación función vascular
División celular
Apoptosis
Actividad bactericida de neutrófilos
H₂O₂
•
Componente de los leucocitos mediadores de actividad bactericida
NO
•
•
•
•
Regula tono vascular
Modula respiración celular
Neurotransmisor
Puede actuar como antioxidante previniendo peroxidación de lípidos
RADICALES LIBRES
Los radicales libres son moléculas que contienen uno o más más electrones desapareados en su último nivel,
son muy inestables, reactivas, de vida media corta y poseen una alta capacidad de combinación inespecífica,
esto significa que se unen a cualquier otra molécula para transferir el electrón. Los lípidos, las proteínas y los
ácidos nucleicos al ser moléculas grandes tienen más probabilidades de encontrarse con estos.
Forma más común de generación de radical libre es la adición de un electrón a una molécula estable.
Reacciona para hacerse más estable, hay una reacción de óxido reducción (redox) para entregar el electrón por
lo que se genera una reacción en cadena.
¿CUÁNDO SE DETIENE LA REACCIÓN EN CADENA?
La reacción en cadena va a seguir hasta que se haga estable, por ello es necesario que existan moléculas que
absorban la energía de los radicales libres y se “sacrifiquen” para que moléculas relevantes no se vean
afectadas.
REACCIONES REDOX
En una reacción de óxido-reducción el agente reductor entrega electrones para oxidarse y el agente oxidante
se reduce captando electrones, por lo que tenemos que el agente reductor se oxida mientras que el agente
oxidante se reduce.
Cuando hay intercambio de electrones significa que hay reacción redox.
En el ejemplo (B) podemos ver que se forma peróxido de hidrógeno el cual también puede reaccionar con
otras moléculas, por ello se habla de reacciones en cadena.
RADICALES LIBRES (REACCIONES)
1. Reacciones de iniciación: AB + C→ A• + D + E
2. Reacciones de propagación: A• + CD→ AC + D•
3. Reacciones de terminación: A• + D• → AD
Se genera un radical libre (1) que entrega un electrón a un componente de otro compuesto (2) y termina cuando
2 radicales libres se unen para formar un compuesto estable (3). La idea es generar una molécula que no
produzca radicales libres, es decir, una molécula estable energéticamente (esto es lo que hacen los
antioxidantes).
RESPUESTA CELULAR FRENTE A ROS
Aparecen ROS, el estímulo fisiológico genera una producción
controlada y una respuesta fisiológica, pero si estamos frente al
estrés podemos tener respuesta inmunológica y daño celular.
Frente a un estímulo dañino nuestras células responden de buena
manera.
MOLÉCULAS DERIVADAS DEL OXÍGENO
Del oxígeno se producen muchas moléculas, consumimos constantemente oxígeno y este se reparte gracias a
la hemoglobina.
•
•
•
•
•
Oxigeno
Anión superóxido
Peróxido de hidrogeno
Radical hidroxilo
H₂O
Todas estas moléculas tienen efectos sobre algunas moléculas o fluidos biológicos.
Reducción secuencial (adición de e-) del
oxígeno molecular O₂ lleva a la formación de
ROS.
El ion hidroxilo no es un ROS porque no
participa en estas reacciones. La reducción
total del oxígeno produce agua, pero puede
haber reacciones intermedias que van a
generar estas especies y por lo tanto estas
especies van a alterar procesos fisiológicos
porque participan en reacción en cadena.
IMPORTANCIA DEL OXIGENO
Es relevante que consumamos oxígeno, la glucosa
cuando ingresa a la célula por glucolisis se transforma
en piruvato que entra en la mitocondria donde se
trasforma en Acetil CoA y ese compuesto entra en el
ciclo del ácido cítrico donde se producen los potenciales
reductores que van a la cadena de electrones y donde se
produce mucho ATP.
El piruvato puede transformarse en lactato por medio de
la fermentación (sin oxígeno) por ejemplo en los
músculos.
Entonces, nosotros necesitamos consumir oxígeno para estos procesos y a su vez debemos estar preparados
para los daños colaterales que este produce.
GENERACIÓN DE ROS
Los ROS se generan en:
1. La mitocondria en la respiración aeróbica.
2. Sobreproducción de otras moléculas (por ejemplo, cuando se requiere de mucho oxigeno).
3. Degradación de grasas (peroxisomas).
4. Otros.
GENERACIÓN DE ROS (MITOCONDRIAS)
En una neurona de rata/día se procesan: 10¹² O₂ reducidas a H₂O.
En la reducción incompleta de O₂ a H₂O se forman ROS 2% del O₂ es
parcialmente reducido y genera 20 mil millones de:
•
•
Aniones superóxido O₂Peróxido de hidrógeno H₂O₂
“Estas son reacciones que se van sucediendo una tras otra”
El
radical
hidroxilo °OH es el más dañino, reacciona con
una serie de compuestos orgánicos y lleva a
producir más radicales.
Este radical se produce mediante la reacción de
Fenton, donde reaccionan el peróxido de hidrogeno con Fe++.
El anión superóxido °O₂⁻ puede reaccionar con óxido nítrico (NO) para dar peroxinitrito. El NO viene de la
conversión Arg a Cit por acción de enzima NO sintetasa (NOS).
El anión superóxido con la superóxido dismutasa forma el
peróxido de hidrógeno y este con la catalasa forma agua
y en esta reacción de Fenton se forma el radical hidroxilo.
GENERACIÓN DE ROS (SOBREPRODUCCIÓN Y DEGRADACIÓN DE GRASAS)
SOBREPRODUCCIÓN DE ROS
•Infección: Los fagocitos generan aumento de NO, O₂⁻y H₂O₂ para eliminar agentes infecciosos.
•Hipoxia/hiperoxia. (aumento o disminución del oxígeno).
•Radiaciones ionizantes. (radiación UV)
DEGRADACIÓN DE GRASAS
•Se produce H₂O₂.
GENERACIÓN DE ROS (OTROS)
1. SOD a partir de °O₂⁻genera H₂O₂ → °O₂⁻ + 2H⁺ → H₂O₂ + O₂
2. MonoAmino Oxidasa (MAO): Se produce H₂O₂
3. Autoxidación de quinonas: Se produce H₂O₂
4. Activación de receptores de NMDA: Se produce °O₂⁻ y °OH
5. El Ca⁺² estimula NOS y se forma NO y otros RNS y ROS
6. Oxidasa NADPH y Xantina oxidasa: Se transfiere un e- al O²⁻ para generar °O²⁻
7. Peroxidasas: H₂O₂ como sustrato para generar más ROS.
8. Falvoproteínas: Se transfiere 2e- al O² para generar H₂O₂
9. Oxidación de hidroquinonas y tiol: Se produce °O²⁻
10. Fuentes externas: Cigarrillo, Fe y Cu libres
Tenemos la mitocondria que consume
oxigeno el cual puede formar estos
radicales libres; en los peroxisomas a través
de la catalasa se puede trasformar en agua
y esta energía de reacción sirve para
degradar lípidos.
En los neutrófilos que hacen fagocitosis; en
una vacuola preparada con enzimas y
radicales libres, estos participan para
degradar las bacterias o estructuras que
entran en esta vacuola.
ESPECIES REACTIVAS AL NITRÓGENO RNS
•
•
•
Peroxinitrito
Hidróxido
Nitronium: genera nitración de los residuos de tirosina en un péptido, eso va a generar una alteración de la
estructura y por lo tanto una alteración de la función de la proteína sobre la que actuó este compuesto.
Nitración de proteínas como marcador de riesgo de
enfermedad
Si podemos saber cuántas proteínas están nitradas podemos relacionarlo con algunas alteraciones fisiológicas
que se pueden presentar, pues hay RNS que van a alterar, por ejemplo, el receptor de glucocorticoides y que
al haber baja de la respuesta de los glucocorticoides el cuerpo responde produciendo más corticoides.
Otras alteraciones
•
•
•
•
Aumento en la secreción de prostaglandinas.
Baja en los transportadores de glutamato.
Baja en la síntesis de glutamina.
Baja en la hidroxilasa de tirosina (secreción de adrenalina y norepinefrina).
REACCIONES COMUNES ROS Y RNS
Son procesos relativamente comunes en algunos casos por lo que se potencian y todos derivan del consumo
de oxígeno y de compuestos nitrogenados.
DEFENSA CONTRA RADICALES LIBRES
Molécula saludable y un radical libre que va a tratar de
“quitarle” un electrón y los antioxidantes lo que hacen es
“darle” un electrón para evitar que “robe” el electrón de la
molécula saludable.
DESEQUILIBRIO ENTRE FUERZAS PRO OXIDANTES Y ANTIOXIDANTES
Debe haber un equilibrio entre las defensas y las especies
reactivas.
El estrés oxidativo va a generar alteraciones de algunas
moléculas por lo que se necesita reparar y reponer las
moléculas dañadas y una parte de ese proceso lo realizan
los antioxidantes.
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL ESTRÉS OXIDATIVO
AUMENTO
•
•
•
•
•
•
Metales.
Inflamación.
NADPH oxidasa, MPO.
Fármacos y xenobióticos, alcohol, tabaco.
Agentes ambientales, O2 hiperbárico, ozono.
Hiperglicemia (diabetes), Glicación y AGE, vía del poliol.
DESCENSO
•
•
•
•
E antioxidantes: SOD, CAT, GPx.
Vitaminas antioxidantesa. A, C, E.
Moléculas pequeñas: glutatión, carnosina, ácido úrico.
Secuestro de metales: albúmina, transferrina, ferritina, hemopexina, haptoglobina.
FACTORES QUE AUMENTAN ROS
•
•
•
•
•
•
•
Ozono
Senescencia
Patógenos
Frio y calor
Metale spesados
Luz intensa
Herbicidas
TIPOS DE ANTIOXIDANTES
EXÓGENOS
CONSUMEN)
(SE
➢ Vitamina E
➢ Vitamina C
➢ Beta- caroteno (zanahorias
morrones)
➢ Licopeno (tomate)
➢ Polifenoides (frutos secos)
ENDÓGENOS
(LAS
PRODUCE EL CUERPO)
➢
➢
➢
➢
➢
Glutatión
Coenzima Q
Superóxido Dimutasa
Catalasa
Glutatión peroxidasa
COFACTORES (AYUDAN AL
DESARROLLO DE CATÁLISIS
POR ENZIMAS)
➢
➢
➢
➢
➢
Cobre
Zinc
Manganeso
Hierro
Selenio
IMPORTANCIA DEL GLUTATIÓN (GSH) Y DE LA CATALASA (CAT)
El glutatión reducido tiene un grupo tiol porque está formado por la cisteína, puede estar reducido u oxidado
(cuando está unido por puentes disulfuro).
El glutatión ayuda a que el peróxido de hidrogeno pase a agua, oxidándose.
Por distintos factores ambientales, estrés oxidativo o respiración celular se generan estos radicales que, a través
de una enzima, la superóxido dismutasa, generan el peróxido de hidrógeno.
Si no tenemos glutatión, el peróxido de hidrogeno por reacción de Fenton va a generar el radical hidroxilo o
se puede eliminar por catalasa (CAT).
Vitamina c desencadena la muerte neuronal en
condiciones de estrés oxidativo
EFECTOS SOBRE BIOMOLÉCULAS
Lípidos → Peroxidación lipídica
Proteínas → Alteraciones estructurales
ADN → Deleciones, roturas
Otras biomoléculas → Pigmentos fotosintéticos, azucares
EFECTOS SOBRE ADN
Alteración el ADN provoca que no se formen proteínas
o si se forman es con alteraciones.
*error en la imagen, el OH⁻ (en el esquema)
corresponde al radical hidroxilo no al hidróxido de las
bases
RESUMEN
*El radical hidroxilo no tiene carga, así se diferencia del ion hidroxilo
Efectos patológicos de ERO (especies reactivas de
oxígeno): lesión y muerte celular
Las ERO reaccionan con:
•
•
•
Ácidos grasos→ oxidación→ generación de
lípidos → rotura de la membrana celular y de
los orgánulos.
Proteínas → oxidación → perdida de la
actividad enzimática, plegamiento anormal
ADN→ oxidación → mutaciones, roturas
Eliminación de
antioxidantes:
•
•
•
radicales
libres
Mecanismos
SOD (en las mitocondrias) convierte °O₂→ H₂O₂
Glutatión peroxidasa (en las mitocondrias)
convierte °OH→ H₂O₂ → H₂O + O₂
Catalasa (en los peroxisomas) convierte H₂O₂ →
H₂O + O₂.
ENZIMAS
•
•
•
•
•
•
•
•
Son aceleradores de las reacciones químicas: catalizadores.
Capaces de aumentar las velocidades de reacción en un
factor de entre 105 y 107.
Mayoritariamente son proteínas, existen algunas hechas de
ARN.
Su actividad es dependiente de la temperatura y pH del
medio.
Son altamente específicas (característica).
Su actividad está finamente regulada.
Tienen un dominio llamado sitio activo, que son los
confines de una bolsa de la enzima donde ocurre la catálisis.
Si una enzima se desnaturaliza o se disocia en sus subunidades, su actividad catalítica suele desaparecer
Masas moleculares van desde 12000 hasta 1 millón
En la imagen vemos la formación de ácido carbónico,
este puede liberar uno o dos hidrógenos, es decir, es un
ácido diprótico.
En este caso la enzima cataliza la reacción para ambas
direcciones y logra aumentar la velocidad de reacción.
La enzima no se consume en la reacción química
(característica) y no modifica el equilibrio
termodinámico, solamente permite que este se alcance
en menor tiempo. Por estas razones la enzima no aparece
como parte de la reacción (ni en reactivos ni en
productos).
CATALIZADOR:
•
•
•
•
Aumenta la velocidad de la reacción.
No varía ∆G de la reacción.
Facilita la reacción en condiciones no extremas.
No se consume durante la reacción.
Grupos catalíticos específicos que contribuyen con la catálisis:
•
•
•
•
Ácidos: Glu, Asp
Básicos: Lys, Arg
Cys
Tyr, Ser
LOS CATALIZADORES BIOLÓGICOS SON:
Con la excepción de un pequeño grupo de moléculas de RNA catalítico, todos los enzimas son proteínas.
•
•
Proteínas (enzimas).
ARN catalítico (zibozimas).
CONCEPTOS IMPORTANTES:
Holoenzima = apoenzima + coenzima
•
•
•
•
•
•
Apoenzima: parte proteica/ARN de la enzima sin cofactor esencial (no desarrolla catálisis).
Holoenzima: enzima intacta y funcional conteniendo todos los cofactores/coenzimas.
Sustrato (S): biomoléculas fijadas en el sitio activo y con las que reaccionan las enzimas.
Producto (P): biomoléculas formadas en reacciones catalizadas por las enzimas.
Cofactor: molécula orgánica que ayuda a la enzima a desarrollar su catálisis, pero no está formada por
aminoácidos, muchas veces son derivadas de vitaminas. Por ejemplo, el NAD+ o NADH. Puede ser uno
o varios inorgánicos tales como Fe+2, Mg+2, Mn+2 o Zn+2, o una molécula orgánica o metaloorgánica
compleja denominada Coenzima.
Grupo Prostético: Coenzima o ion metálico unido covalente y fuertemente a la proteína enzimática.
ENZIMAS: CLASIFICACIONES SEGÚN TIPO DE REACCIÓN QUE CATALIZA
Se ha adoptado un sistema de nomenclatura y clasificación de las enzimas. Este sistema distribuye los enzimas
en seis clases, cada una de ellas con diferentes subclases, según el tipo de reacción catalizada.
1. Oxidorreductasas: catalizan reacciones de oxidoreducción. Por
ejemplo: deshidrogenasas, oxidasas, oxigenasas, reductasas,
peroxidasas. *Transferencia de electrones (iones hidruro o átomos de
H)
2. Transferasas: catalizan transferencias de grupos químicos. Por ejemplo:
transcarboxilasas, transaminasas (relevantes para evaluar el estado
hepático, se mide su concentración en sangre), transmetilasas.
3. Hidrolasas: catalizan rotura de enlaces por adición de agua. Por ejemplo:
esterasas, fosfatasas, peptidasas. *Reacciones de hidrólisis (transferencia
de grupos funcionales al agua)
4. Liasas: catalizan la eliminación de grupos para formar un doble enlace
(sin participación de agua). Por ejemplo: descarboxilasas,
deshidratasas, desaminasas. *Adición de grupos a dobles enlaces, o
formación de dobles enlaces por eliminación de grupos
5. Isomerasas: catalizan reordenamientos moleculares, es la transferencia
intramolecular de grupo (cis/trans, L/D, aldehído/cetona). Por ejemplo:
epimerasas, mutasas. *Transferencia de grupos dentro de moléculas
dando formas isoméricas.
6. Ligasas: catalizan formaciones de enlace entre dos sustratos, con energía
aportada por la hidrólisis de ATP. *Formación de enlaces C-C, C-S, CO, C-N mediante reacciones de condensación acopladas a la rotura de
ATP o a un cofactor similar.
ENZIMAS: MECANISMO DE ACCIÓN
En condiciones biológicas, las reacciones no catalizadas tienden a ser lentas. Las reacciones necesarias para
digerir los alimentos, enviar señales nerviosas o contraer el músculo no se dan a una velocidad útil sin catálisis.
Una enzima soluciona estos problemas al proporcionar un ambiente específico dentro del cual una reacción
determinada puede transcurrir más rápidamente.
CONSIDERACIONES DIAGRAMA DE LA COORDENADA DE REACCIÓN:
•
•
•
•
•
Los productos deben tener menor energía que los reactantes, de lo contrario la reacción no es favorable.
El punto de partida tanto para la reacción hacia la izquierda como hacia la derecha se denomina estado
basal.
El estado de transición es un momento molecular fugaz en el que acontecimientos como rotura de
enlaces, formación de enlaces y desarrollo de cargas han llegado al instante preciso en el que el colapso
hacia sustrato o hacia producto es igualmente probable.
La energía de activación es una diferencia de energía (∆G) entre el estado basal y del estado de transición.
Los catalizadores aumentan las velocidades de reacción disminuyendo las energías de activación.
Las reacciones biológicas son parciales y por lo tanto existe un equilibrio entre reactivos y productos.
Debido a esto, tanto productos como reactivos tienen su propia constante de equilibrio, en el caso de
los reactivos esta se coloca como K-1.
Una reacción catalizada por una enzima tiene una energía de
activación menor, es decir, el estado de transición se logra con
una energía menor y por ello la conversión de sustrato a producto
es más rápida.
Esto ocurre porque en el sitio activo de la proteína se genera un
ambiente en el cual es más fácil que los reactantes reaccionen
entre sí para formar los productos.
UNOS POCOS PRINCIPIOS EXPLICAN EL PODER CATALÍTICO Y LA ESPECIFICIDAD DE LAS
ENZIMAS
El aumento de la velocidad de reacción se basa en que, entre los sustratos y los grupos funcionales de los
enzimas, ya sea en las cadenas laterales específicas de aminoácidos, iones metálicos y coenzimas, se pueden
formar ENLACES COVALENTES TRANSITORIOS con un sustrato y activarlo para la reacción, o un grupo puede
transferirse transitoriamente del sustrato a la enzima. Las interacciones covalentes entre enzimas y sustratos
hacen disminuir la energía de activación.
La alta especificidad de la enzima se basa en las interacciones NO COVALENTES entre el enzima y el sustrato.
Además, gran parte de la energía requerida para disminuir la energía de activación procede generalmente de
interacciones débiles no covalentes entre el sustrato y el enzima.
La energía procedente de la interacción enzima-sustrato, utilizada por los enzimas para disminuir la energía de
activación de las reacciones se denomina ENERGÍA DE FIJACIÓN. Esta energía proporciona una fuerza motriz
sustancial para la catálisis enzimática y contribuye tanto a la especificidad como a la catálisis.
LA ENERGÍA DE FIJACIÓN CONTRIBUYE A LA ESPECIFICIDAD DE REACCIÓN Y A LA
CATÁLISIS
Entre los factores físicos y termodinámicos principales que constituyen una barrera que debe superar la energía
de fijación:
1. La entropía de las moléculas en solución, que reduce la posibilidad de que reaccionen entre ellas.
- La energía de fijación restringe los movimientos, reduciendo la entropía.
2. La capa de solvatación del agua unida por puentes de hidrógeno que rodea y ayuda a estabilizar muchas
biomoléculas en disolución acuosa.
- La formación de enlaces débiles entre enzima y sustrato da lugar a la desolvatación del sustrato,
reemplazando enlaces de hidrógeno que puedan existir entre el sustrato y el agua que, de otro modo,
impedirían la reacción.
3. La distorsión de los sustratos que ha de tener lugar en muchas reacciones.
- Las interacciones débiles formadas durante el estado de transición ayudan a compensar
termodinámicamente cualquier distorsión, principalmente en forma de redistribución electrónica, que debe
experimentar el sustrato para reaccionar.
4. La necesidad de conseguir un alineamiento adecuado de los grupos funcionales catalíticos en la enzima.
- La energía de fijación mantiene los sustratos en la orientación correcta para reaccionar.
SITIO ACTIVO DE LA LISOZIMA
La lisozima es una enzima que tiene 129 aa, es una
hebra monocatenaria (es una subunidad, no tiene
estructura cuaternaria). De los 129 aa solo 6
participan en el sitio activo, el resto de aa generan
las condiciones ambientales para que las cadenas
laterales puedan adquirir la disposición espacial
necesaria con el fin de generar el sitio activo.
SITIO ACTIVO DE LA RIBONUCLEASA
En la imagen vemos la formación de puentes de hidrógeno ente el uracilo
y algunos aminoácidos.
MODELOS
MODELO DE LLAVE-CERRADURA (FISHER, 1890)
Este modelo explica que el sustrato tiene una forma física la cual es capaz
de encajar en el sitio activo de la enzima, es decir, tienen forma
complementaria.
Sin embargo, esta complementariedad no debe darse entre la enzima y su
sustrato completo, sino más bien entre la enzima y el sustrato en el estado
de transición.
MODELO DE AJUSTE INDUCIDO (KOSHLAND, 1958)
Debido a que algunas enzimas catalizaban reacciones para más de un sustrato
Koshland figuró un modelo en el los sitios activos de las enzimas tienen
formas que son complementarias a la del sustrato después de que el sustrato se
haya unido
MECANISMO DE ACCIÓN
•
•
•
•
Proximidad: para el mecanismo de acción debe haber un acercamiento del o los sustratos y los
componentes del sitio catalítico de la enzima. Aproximación de las partes involucradas en la reacción.
Orientación: para el mecanismo de acción se debe proveer la orientación más adecuada del o los sustratos
para que ocurra la reacción.
Efecto catalítico: se proporcionan grupos ácidos, básicos, etc, que favorecen para que la reacción ocurra
más fácilmente, o bien que se requieren para la catálisis enzimática.
Efecto energético: la reacción ocurre por un camino alternativo con una menor barrera de energía de
activación.
CINÉTICA ENZIMÁTICA
Corresponde al estudio de las velocidades de reacción y la forma en que
cambian en respuesta a cambios en los parámetros experimentales
La velocidad de una reacción catalizada por una enzima puede ser en función
de la concentración de sustrato, en la cual a medida que aumenta el sustrato
la velocidad de reacción también lo hace.
Una reacción enzimática alcanza a una velocidad Máxima.
CURVA DE PROGRESO
Si tenemos distintos tubos y todos a una determinada
temperatura y concentración de sustrato; entonces vamos
midiendo cuánto producto se genera o cuánto sustrato
desaparece en un distinto tiempo. De esto se realiza una tabla
tiempo/concentración, la cual se gráfica, resultando en una
curva hiperbólica.
La curva de progreso tiene 3 zonas:
•
Origen de la curva: las dos variables son directamente
proporcionales, con una pendiente positiva y constante
que representa a la velocidad.
Velocidad inicial (Vo): número de moles de producto que se
forma por unidad de tiempo, medidos antes de que se haya
formado suficiente producto para que permitir que ocurra la
reacción contraria.
•
•
Segunda zona: las variables tienen relación directa
pero no proporcional (pendiente positiva pero no
constante).
Tercera zona: la pendiente es cercana a 0. La velocidad de la reacción depende sólo de la rapidez a la
cual procede la catálisis en el sitio activo de la enzima, independientemente de la [S].
CINÉTICA DE LA VELOCIDAD INICIAL
Si nosotros tenemos una curva de progreso para varias
concentraciones sustratos, tenemos varias pendientes, a esto se le
llama velocidad inicial o velocidad, entonces podemos tener la
velocidad para cada concentración sustrato.
Con ello se demuestra que la velocidad de una reacción catalizada
por una enzima depende de la concentración del sustrato.
CAMBIOS DE CONCENTRACIÓN DE ESPECIES PARTICIPANTES
Las concentraciones de los sustratos, productos,
enzimas, complejo enzima-sustrato después de un
tiempo llegan a un estado de equilibrio. En general, el
sustrato nunca llega a 0 en una reacción biológica.
Se dice que un sistema está en estado estacionario si las
variables que definen su comportamiento, respecto del
tiempo, permanecen invariantes. En el caso de una
reacción química cuando se llega a una concentración
del complejo enzima-sustrato que es constante en el
tiempo.
CINÉTICA DE MICHAELIS-MENTEN
Hipótesis del estado estacionario: como la concentración de enzima es muy pequeña y la concentración de
sustrato muy grande en el primer momento se llega a una concentración de complejo enzima-sustrato que es
constante para toda la reacción.
Si nosotros tenemos distintas concentraciones de sustratos
en los mismos experimentos podemos tener distintas curvas
de progreso y velocidades.
Con la curva de progreso hecha y velocidades calculadas se
puede graficar la relación de la velocidad en función a la
concentración del sustrato.
La grafica representa para la mayoría de enzimas un
HIPÉRBOLA
RECTANGULAR,
(excepto
enzimas
reguladores) y se puede expresar algebraicamente mediante la ECUACIÓN DE MICHAELIS-MENTEN.
La curva Se alcanza un punto del cual se dan incrementos ínfimos denominado VELOCIDAD MÁXIMA. Se
observará cuando virtualmente toda la enzima esté en forma de complejo ES y la concentración de E sea
extremadamente pequeña. En estas condiciones, la enzima está "saturada’’ con su sustrato de modo que el
aumento adicional de [S] no tendrá efecto sobre la velocidad.
El KM es un valor de la concentración de sustrato a la que la
velocidad de la reacción es la mitad de V máxima.
PARÁMETROS
1. Km (constante para cada enzima) = concentración de S a la que la Vo es ½ Vmax. Es una medida de la
afinidad del enzima por S. Cuanto menor es Km, mayor es la afinidad del enzima por S.
2. Kcat [Número de recambio] (constante para cada enzima) = número de moléculas de sustrato convertidas
en producto por molécula de enzima y unidad de tiempo.
3. Vmax: velocidad máxima teórica = velocidad cuando todos los centros activos están ocupados con sustrato
(nunca alcanzada en la realidad).
4. Unidad de enzima = cantidad de enzima que transforma 1 µmol de sustrato por min = una forma común de
expresar la velocidad.
5. Actividad específica = unidades por mg de proteína total de la preparación enzimática. En el caso de
enzimas en suero: unidades/L = U/L. unidad más moderna: kat = nmoles de producto/seg.
KM
Dos significados
1. Km es la [S] para la cual Vo = 1/2Vmax: representa la [S] necesaria para que ocurra una catálisis
significativa.
2. Cuando K2 << K-1, Km es similar a la KS (constante de disociación del complejo ES).
•
•
Representa la inversa de la afinidad de la enzima por el sustrato.
Km tiene unidades de concentración (M).
Para una enzima determinada: Km varía según el sustrato y las condiciones (pH, temperatura, fuerza iónica,
etc).
La Km es característico de la unidad entre enzima y
sustrato, por lo tanto, es característico de la ecuación
encerrada con naranjo y la ecuación relacionada con la
transformación de enzima-sustrato (azul) es característico
de la Kcat, que es la formación de producto.
EJEMPLOS DE NÚMERO DE RECAMBIO
A continuación, se muestran algunos ejemplos
donde aparecen algunas enzimas con su respectivo
sustrato y la Km. Las primeras enzimas tienen un
solo sustrato, por tanto, solo hay un valor de Km,
por el contrario, las últimas dos enzimas cuentan
con 3 sustratos cada uno y por ende distintos
valores de Km para cada sustrato; entonces, en
función de la Km se puede determinar qué sustrato
es más afín.
Por ejemplo, en la piruvato carboxilasa el sustrato
con menor Km es el ATP, por tanto le es más afín,
al contrario sucede con el bicarbonato que tiene
una mayor Km y menos afinidad.
Aquí, el número de recambio de moléculas por segundo, es decir,
moléculas que se transforman por segundo en función de las
enzimas.
GRÁFICA DE LINEWEAVER-BURK [DOBLES RECÍPROCO] [INVERSOS]
Anteriormente habíamos visto una curva hiperbólica en la cual resulta difícil hacer cálculos de Vmax debido
a la curvatura. Entonces podríamos calcular mal la V max y, por lo tanto, calcular mal la Vmax/2 y Km,
obteniendo resultados inexactos de los valores de Vmax y Km.
Sin embargo, esta curva se puede linealizar con el gráfico de Lineweaver-Burk.
Donde:
•
•
•
•
En vez de tener V inicial tenemos 1/v y el sustrato lo tenemos como 1/[S], luego se aplican los mismos
datos del gráfico anterior y se obtiene una línea recta.
Esta línea va a cortar al eje vertical en 1/Vmax y con ello podemos calcular Vmax.
La pendiente es Km/Vmax y con ella podemos calcular Km.
El punto de intersección con el eje horizontal es -1/Km (para llegar a este punto se debe extrapolar la
línea).
FACTORES INFLUYENTES
•
•
•
•
•
Concentración de la enzima.
Concentración del sustrato.
pH: dado que algunas cadenas laterales de aminoácidos pueden actuar cornos ácidos o bases débiles que
dependiendo del estado de ionización desarrollan funciones críticas en el sitio activo, mientras que en otras
zonas de la proteína pueden jugar un papel en las interacciones que mantiene la estructura de la proteína.
Temperatura: incrementa la velocidad de una reacción enzimática en un intervalo estrictamente limitado
por aumento de energía cinética de moléculas reactantes. Cuando la energía cinética de la enzima excede
la barrera energética para la ruptura de los enlaces débiles hay un predominio de desnaturalización con
pérdida de la actividad catalítica.
Presencia o ausencia de activadores o inhibidores.
*Tarea: realizar gráfico de MichaelisMenten y de Lineweaver-Burk para la
siguiente tabla.
INHIBICIÓN ENZIMÁTICA
La inhibición de una enzima tiene por consecuencia un menor grado de actividad en ella. Pueden ser:
IRREVERSIBLE
Unión covalente del inhibidor a la enzima, incapacitándola.
•
•
•
Se combina el inhibidor con un grupo de la enzima, que es esencial para su actividad o la destruyen
(enlace covalente).
Son, por lo general, sustancias tóxicas, naturales o sintéticas.
Reaccionan con un grupo funcional del sitio activo para bloquear el sitio activo del sustrato o para
dejarlo catalíticamente inactivo.
El omeprazol es un fármaco que se administra para disminuir la secreción de jugos gástricos, este fármaco
inhibe de manera irreversible a una bomba de protones que está en la membrana apical de las células que llevan
los protones hacia el interior del estómago.
REVERSIBLES
Unión no covalente del inhibidor, factible de revertirse.
La inflamación tiene que ver con enzimas llamadas ciclooxigenasas. En el lugar de inflamación hay mucha
acumulación de líquido, esto genera un aumento de volumen y de presión detectado por los nervios e
interpretado como dolor.
Para ello se utilizan antinflamatorios que son analgésicos que disminuyen la inflamación y por ende el dolor.
El mecanismo de acción de los analgésicos es inhibiendo a la ciclooxigenasa de forma reversible.
INHIBICIÓN ENZIMÁTICA REVERSIBLE: COMPETITIVA
El inhibidor se parece al sustrato (son análogos estructurales) por tanto, ambos tienen la misma probabilidad
de entrar al sitio activo de la enzima, es decir, compiten por el sitio activo.
•
•
•
•
Tanto el sustrato como el inhibidor pueden ajustarse al sitio activo
(competición).
El sustrato puede procesarse por la enzima, mientras el inhibidor no.
(característica)
El inhibidor competitivo aumenta la Km aparente, es decir, la Km es constante,
por tanto, no es que aumente, sino que aparentemente se requiere de mayor
concentración de sustrato para llegar a la velocidad máxima.
A altas concentraciones de sustrato se minimiza la probabilidad de que se fije
una molécula del inhibidor, implica una Vmax normal.
Se forma el complejo ES, pero también el complejo EI, si nosotros
colocamos más sustrato vamos a ir desplazando al inhibidor del sitio
activo, logrando generar un complejo ES y, por tanto, la formación de
producto.
Si nosotros tenemos el gráfico de Michaelis-Menten y de Lineweaver-Burk para una inhibición competitiva
entonces tenemos:
En el gráfico de Michaelis-Menten la curva negra representa la ausencia del
inhibidor y las de color verde su presencia, si extrapolamos las curvas hacia
la derecha estas llegarán a la Vmax, por otra parte, también se puede notar
que el Km aparente aumenta.
En el gráfico de Lineweaver-Burk tenemos ausencia y presencia de un inhibidor
competitivo, como la Vmax se mantiene las dos líneas pasarán por el mismo punto
del eje vertical y como la Km aumenta en presencia del inhibidor competitivo su
intersección es más cercana a los positivos.
Metotrexato es un fármaco inhibidor de una enzima
en la que participa en el tetrahidrofolato como
coenzima.
Tetrahidrofolato es un derivado de una vitamina es
una coenzima (son moléculas orgánicas que ayudan
a las enzimas a realizar su catálisis), esta deriva del
ácido fólico y ayuda da la síntesis de nucleótidos.
En una situación de cáncer, para que ocurra la
división celular tiene que haber síntesis por
duplicación del ADN y por lo tanto debe haber
muchos nucleótidos entonces, si se inhiben la
formación de nucleótidos, se va a inhibir la síntesis
de ADN y, por lo tanto, se va a inhibir la mitosis por
lo que podríamos disminuir la formación de células
nuevas en un tumor.
INHIBICIÓN ENZIMÁTICA REVERSIBLE: NO COMPETITIVA
El inhibidor se une en otro dominio de la proteína denominado sitio alostérico,
en estos sitios se unen moduladores alostéricos, estos pueden ser positivos
(activan la enzima) o negativos (inhiben la enzima); las enzimas con este sitio
se denominan enzimas alostéricas.
La unión de una molécula en el sitio alostérico (en este caso un inhibidor no
competitivo) genera un cambio físico en la proteína y hace que el sitio activo se
transforme, de tal manera que el sustrato entra al sitio activo, pero no ocurre la
catálisis y producto de ello disminuye la velocidad.
•
•
Se fija a un sitio distinto del que se fija el sustrato. Esto implica un nulo
efecto sobre Km, ya que la Km tiene que ver con la relación de la afinidad de la enzima por el sustrato.
La enzima se inactiva cuando está fijado el inhibidor, tanto si el sustrato está o no está presente. Esto
implica que hay una disminución de Vmax aparente.
En el esquema tenemos el lugar del inhibidor y el lugar del sitio activo entonces se pueden unir
simultáneamente a la enzima tanto inhibidor como sustrato.
•
•
En ausencia del inhibidor se forman los productos.
La presencia del inhibidor hace que la formación de producto sea más lenta
Tenemos la formación del complejo enzima sustrato, enzima inhibidor y el
complejo enzima inhibidor sustrato.
•
•
En el caso del complejo enzima-inhibidor-sustrato no se forma
producto.
En el caso de complejo enzima sustrato si se forma producto.
En el grafico vemos que en ausencia de inhibidor tenemos una velocidad
máxima mayor, pero en presencia de distintas concentraciones de
inhibidor tenemos menores velocidades, pero la Km se mantiene.
En un gráfico de doble reciproco tenemos que como la Km no varía, el
punto donde ambas corvas cortan al eje horizontal es el mismo, pero los
puntos donde cortan al eje vertical son diferentes porque la velocidad
máxima es distinta.
EJEMPLO DE INHIBIDOR NO COMPETITIVO
Phenylethylthiazolylthiourea (PETT), molécula orgánica que es un fármaco, es un inhibidor no nucleosido de
una enzima llamada transcriptasa reversa que tiene que ver con el VIH.
COMPARACIÓN GRÁFICA
INHIBICIÓN ENZIMÁTICA REVERSIBLE: INHIBICIÓN MIXTA
La unión del inhibidor a la enzima puede modificar tanto el Km como la V máx.
REGULACIÓN ENZIMÁTICA
Las enzimas reguladoras muestran una actividad catalítica mayor o menor en respuesta a ciertas señales. La
actividad de los enzimas reguladores se modula de diferentes maneras:
A) REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
1. RETROALIMENTACIÓN NEGATIVA
•
Control a nivel de sustrato.
Interacción directa de los sustratos y los productos de cada reacción catalizada enzimáticamente con la propia
enzima. La acumulación de producto inhibe la acción de la enzima que lo genera.
Es decir, por ejemplo, en este caso en la primera reacción de la glucolisis es la fosforilación de la glucosa en
el carbono 6 formándose la glucosa-6-P, el ATP aporta el fosfato (esta reacción gasta energía, es decir, es
endergónica) a medida que se forma la glucosa-6-P se inhibe una enzima llamada hexoquinasa (todas las
quinasas catalizan la fosforilación de su sustrato), entonces el mismo producto inhibe la enzima que cataliza
su formación.
•
Control por retro inhibición / Inhibición por producto final
El producto final de una ruta inhibe el primer paso o cualquier otro paso de la ruta.
2. REGULACIÓN ALOSTÉRICA
Tiene que ver con la inhibición no competitiva, el inhibidor o activador alostérico se une al sitio alostérico.
Puede haber activadores o inhibidores y eso va a generar alteraciones en el funcionamiento de la enzima.
Funcionan a través de la unión reversible no covalente de un metabolito regulador denominado modulador
[Regulador] [Efector].
•
•
•
•
En las enzimas alostéricas heterotrópicas el sitio de fijación del sustrato y el sitio(s) de fijación del
modulador se encuentran en subunidades diferentes.
La subunidad catalítica (C) y la reguladora (R); la fijación del modulador positivo (M) a su sitio especifico
en la subunidad R (sitio regulador o alostérico) induce un cambio conformacional en ambas subunidades.
Esto ocurre cuando una molécula se une a una proteína, en este caso una enzima cambia físicamente su
estructura tridimensional aumentando o disminuyendo su afinidad por otra molécula es decir por eso se
puede activar o inhibir la función de una enzima.
En las enzimas alostéricas homotrópicas el propio sustrato es a menudo un activador, siendo entonces el
sitio activo y el sitio regulador el mismo.
El sitio regulador (alostérico) es específico para su modulador; las enzimas con varios moduladores tienen
generalmente diferentes sitios de fijación específicos
Las enzimas alostéricas son muy importantes pues regulan procesos como por ejemplo en la glucolisis (son 10
reacciones) hay 3 que son catalizadas por enzimas alostéricas, el resto son enzimas Michaelianas y estas toman
al sustrato y lo transforman en producto (no están reguladas). En cambio, las enzimas alostéricas están
reguladas, pueden estar más activas o inhibidas, por lo tanto, los procesos dependen de la actividad de las
enzimas alostéricas.
•
•
Son mayores y más complejos que las enzimas sencillas, la mayoría posee dos o más cadenas polipeptídicas
o subunidades.
Presentan propiedades cinéticas diferentes; tienen cinética enzimática de tipo no Michaeliana ya que dan
lugar a una curva de saturación sigmoidea (forma de S) cuando se representa Vₒ frente a [S]
•
En vez de Km se utiliza el símbolo K0,5 o [S]0,5, para representar la concentración de sustrato que da la
mitad de la Vmax
Aquí tenemos un esquema donde se representan activadores e
inhibidores de enzimas alostéricas.
•
•
Si el activador se une se va a generar la unión del sustrato con la
enzima y por ende va a producir producto.
Sí se une el inhibidor este hace que el sitio activo se transforme
liberando el sustrato provocando que no se produzca o se reduzca la
producción de producto.
El comportamiento sigmoideo es generalmente reflejo de interacciones cooperativas entre múltiples
subunidades proteicas; la fijación de una molécula de sustrato a un sitio de fijación altera la conformación de
la enzima facilitando mucho la fijación de otras moléculas de sustrato.
3. MODIFICACIÓN COVALENTE
IRREVERSIBLE : Activación por rotura proteolítica de precursores inactivos (zimógenos). La rotura
específica produce cambios de conformación que exponen el sitio activo del enzima.
Las enzimas activas son inactivadas por proteínas inhibidoras que se fijan muy fuertemente al sitio activo del
enzima.
•
•
•
Enzimas de la digestión.
Cascada de coagulación.
Activación de caspasas en apoptosis.
Ejemplo: activación por clivaje proteolítico de zimógenos, enzimas relacionadas con la digestión. Zimógenos
(naranjo) a través de otras enzimas se trasforman en la molécula activa (amarillo). Esta es una especie de
cascada que permite activar ciertos procesos.
REVERSIBLE: Unión covalente de un grupo químico que altera las propiedades catalíticas de la enzima.
Los grupos fosforilo, acetilo, adenililo, uridililo, metilo, amida, carboxilo, miristilo, palmitilo, prenilo,
hidroxilo, sulfato y adenosina difosfato ribosilo se cuentan entre los grupos modificadores más comunes.
Generalmente, estos grupos se unen y son eliminados de la enzima reguladora por la acción de otros enzimas.
•
•
•
Fosforilación – desfosforilación.
Oxidación – reducción.
Acetilación – desacetilación.
Ejemplo: modificación covalente de una enzima con las subunidades catalíticas y las subunidades reguladoras.
Resulta que el AMPc se une a estos lugares y esto hace transformar a la parte amarilla y, por lo tanto, desprende
a la unidad C quedando activas.
Aquí tenemos una tabla donde
aparecen
las
modificaciones
covalentes, algunos ejemplos y las
funciones.
4. COOPERATIVIDAD
La cooperatividad corresponde a otro tipo de regulación enzimática, son para enzimas con más de una
subunidad y cuando un sustrato se une a una subunidad permite el cambio estructural en la otra subunidad que
permite aumentar la afinidad de las moléculas por el sustrato o inhibirla dependiendo de si es positiva o
negativa.
•
Cooperatividad positiva: la llegada del sustrato a la primera subunidad favorece la unión a la segunda
subunidad.
•
Cooperatividad negativa: la llegada del sustrato a la primera subunidad disminuye la unión a la segunda
subunidad.
Tenemos una unión cooperativa (curva sigmoidea) y vemos la comparación con la unión fuerte, se evalúa la
afinidad del sustrato por la enzima, en la unión cooperativa la afinidad va cambiando conforme cambia la
concentración del ligando o del sustrato.
5.REGULACIÓN MOLECULAR
Permiten la adaptación de la actividad a necesidades fisiológicas, estados del desarrollo o condiciones
ambientales.
- REGULACIÓN TEMPORAL/ESPACIAL
Las isoenzimas son enzimas que catalizan la misma reacción, pero tienen estructuras distintas, secuencias
distintas y se producen en distintos tejidos, además tienen una cinética distinta.
Son moléculas que del punto de vista de la genética tienen trazos similares en el ADN, pero tienen la
posibilidad de combinarse para formar moléculas diferentes que catalicen la misma reacción, pero tienen
actividades diferentes en distinto tejido.
ISOENZIMAS
•
•
•
Son importantes en clínica porque podemos detectar en la sangre o en otro fluido biológico una isoenzima
especifica de un tejido.
Esquema muestra las isoenzimas del lactato deshidrogenasa, el nombre es del sustrato y la palabra que
termina en asa es el tipo de reacción que cataliza, en este ejemplo sería una enzima que cataliza la
deshidrogenación del lactato.
Hay distintas subunidades de lactato deshidrogenasa (A). En los tejidos se sintetiza isoenzimas, es decir,
moléculas de estructura distinta que catalizan las mismas reacciones en cada uno esos tejidos.
- REGULACIÓN LENTA
•
Control de la disponibilidad y de la vida media de la enzima.
- REGULACIÓN RÁPIDA
•
•
Control alostérico.
Modificación covalente: Reversible o irreversible.
B) REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN DE LA ENZIMA
•
•
Regulación de la síntesis de la enzima.
Regulación de la tasa de degradación de la enzima.
COENZIMAS
COENZIMAS Y GRUPOS PROSTÉTICOS
COENZIMA [CO - SUSTRATO]
.
Cofactor orgánico requerido para la acción de ciertas enzimas; a menudo contienen una vitamina como
componente, pertenecen a una regulación de tipo alostérica.
.
Actúan como transportadores transitorios de grupos funcionales específicos.
.
Son fácilmente removidos luego de una diálisis, es decir, no están unidos fuertemente.
.
La mayoría de ellos son derivados de vitaminas.
.
Actúan preliminarmente en la catálisis, y son transformados durante ella. No son catalizadores ya que son
transformados.
.
Su estado original es sólo recuperado en una reacción secundaria.
.
Ejemplo: NAD
GRUPO PROSTÉTICO
.
Una coenzima o ión metálico unido covalentemente o de manera muy fuerte a la proteína enzimática.
.
Ejemplo: FAD
NAD y FAD son hidrosolubles
RELEVANCIA DE COENZIMAS EN METABOLISMO:
Constituyen nexos que facilitan los cambios de las sustancias, considerando que ellas son captadas frecuentemente en
enlaces ricamente energéticos.
CONSTITUCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE COENZIMAS
.
La mayoría de las coenzimas contienen ácido fosfórico como parte esencial, conformando los nucleótidos.
.
Muchas coenzimas están en estrecha relación con las vitaminas ya que la vitamina es componente de una
coenzima.
CLASIFICACIÓN SEGÚN REACCIÓN CATALÍTICA EN QUE PARTICIPAN
1. COENZIMAS QUE TRANSFIEREN HIDRÓGENO [OXIDO-REDUCTASAS]
•
Transfieren electrones
A) NICOTINAMIDA-NUCLEÓTIDOS
.
NAD+ = nicotinamida adenin dinucleótido.
.
NADP+ = nicotinamida adenin dinucleótido fosfato (P en C-2 de la
ribosa).
.
Función del NAD+ y NADP+: captar ion hidruro en forma reversible. El
NAD+ generalmente funciona en oxidaciones, normalmente como parte de una
reacción catabólica, mientras que el NADPH es la coenzima habitual en las
reducciones, casi siempre como parte de una reacción anabólica.
.
Mecanismo: transferencia de H+ desde el sustrato a posición C-4 del
anillo piridínico. Ejemplo: oxidación del etanol a acetaldehído.
•
•
Etanol en presencia de la enzima alcoholdeshidrogenasa y en presencia de la coenzima NAD entrega hidrógeno
para formar NADH, el hidruro del sustrato se dirige al C-4.
Etanol si se oxida entrega 2 átomos de hidrógeno, 1 al NAD y otro es liberado al medio acuoso.
Test óptico: espectro de absorción UV del NAD+ y NADP+
•
NADH absorbe a longitud de onda de 340 mientras que NAD oxidado no. A medida que aumenta el NADH
significa que aumenta la cantidad de producto formado.
NAD+ y NADP+ son coenzimas de muchísimas deshidrogenasas, es decir, son “metabolitos de transporte” de H2 dentro
de la célula, es decir, pueden desplazarse para entregar sus electrones.
•
•
NADPH aporta H2 en procesos de biosíntesis.
NADH entrega H2 a las enzimas de la cadena respiratoria.
¿Cuál es la diferencia entre NADPH y NADH en la entrega de electrones? → posible pregunta de prueba
B) FLAVIN-NUCLEÓTIDOS
Las flavoproteinas son enzimas que catalizan reacciones de oxidación-reducción utilizando flavinmononucleótidos
(FMN) o flavin adenina dinucleótido (FAD) como cofactor. Las flavoproteínas también sirven como receptores de luz
en los criptocromos y en las fotoliasas.
FMN (flavina mononucleótido)
Riboflavina fosfato, coenzima de ciertas enzimas de oxidación-reducción.
FAD (flavina adenina dinucleótido)
Coenzima de algunos enzimas de oxidación-reducción; forma activa de la
vitamina B2[riboflavina].
Es grupo prostético que se une fuertemente a la enzima, así, los electrones que
entrega el FAD no son entregados “en cualquier parte”.
Constituido por 2 nucleótidos con sus grupos fosfato, tiene un anillo reactivo,
anillo de isoaloxacina, en donde se unen los átomos de hidrógeno o electrones.
FAD transfiere electrones como átomos de hidrógeno. Pueden aceptar tanto uno
como dos electrones y uno o dos protones, si transfiere 2 electrones necesita 2
átomos de hidrógeno. FAD→ oxidado, FADH2→ reducido.
.
Los nucleótidos de flavina se unen fuertemente a las flavoproteínas.
.
Ejemplo: unión covalente de FAD al succinato deshidrogenasa.
C) COENZIMA Q [UBIQUINONA]
Isoprenoide que funciona como transportador de
electrones lipofílicos en las reacciones de oxidaciónreducción que impulsan la síntesis de ATP en la
mitocondria. Puede aceptar bien uno bien dos electrones
al tiempo que uno o dos protones.
.
.
.
.
Es liposoluble.
Sistema redox de la cadena respiratoria.
Ubiquinona→ Oxidada
Ubiquinol→ reducida
D) ÁCIDO LIPOICO
.
Es un grupo prostético que posee 2 grupos
azufres, los cuales al recibir electrones pasan a SH.
.
Puede actuar de transportador de electrones y de
acilos.
.
Participa en procesos de descarboxilación
oxidativa de oxoácidos.
.
Ejemplo: complejo piruvato deshidrogenasa.
2. COENZIMAS QUE TRANSFIEREN GRUPOS
- TRANSFERASAS
Enzimas que catalizan, en una reacción fuertemente exergónica, reacciones de transferencia de grupos, por ejemplo:
grupo metilo, fosfato o un azúcar a moléculas aceptoras. Las coenzimas sirven de donantes del grupo mientras que una
molécula nucleofílica sirve de aceptor.
- QUINASAS
Enzimas que requieren ATP como coenzima (donante de grupo fosfato), sirviendo generalmente como aceptor un grupo
hidroxilo de un alcohol. Ejemplo: reacción de la hexoquinasa.
- ATPASAS
Enzimas que catalizan transferencia de residuos de fosfato a moléculas aceptoras de agua (en lugar de un alcohol), con
una energía libre fuertemente negativa producto de la hidrólisis.
Reacciones:
.
1: Ataque nucleofílico de un grupo –
OH sobre átomo de fosforo. Ejemplo: Ofosfocolina.
.
2: Ataque nucleofílico sobre átomo de
fosforo central. Ejemplo: 5-fosforibosa-1pirofosfato.
.
3: Ataque nucleofílico sobre átomo de
fosforo interior, con transferencia de residuo
de AMP sobre el sustrato. Ejemplo:
biosíntesis de ácidos nucleicos.
.
4: Ataque nucleofílico de anión
carboxílico sobre átomo de fosforo interior.
Ejemplo: activación de ácidos grasos y
aminoácidos.
.
5: Ataque nucleofílico de átomo de
azufre de metionina sobre C-5´ del ATP.
Formación de S-adenosilmetionina, de alto
poder de transferencia de grupo metilo.
- UTP Y UDP-GLUCOSA
- CTP
Puede servir de coenzima en transferencia de grupos fosfatos Coenzima utilizada en la síntesis de fosfolípidos,
(equivalente a reacción 4, reemplazando el ATP por UTP, y el en una reacción con participación de CTP y
ácido carbónico por glucosa-1-fosfato), formándose UDP- fosfatidato con formación de CDP-diacilglicerol.
glucosa, de elevado potencial de transferencia de grupo glucosa
.
Ejemplo: síntesis de glucógeno.
.
La glucosa se activa con UDP.
.
Glucosa-1-fosfato reacciona con UDP y forma UDPglucosa, liberando pirofosfatos (2 fosfatos).
COENZIMAS
DE
MONOCARBONADOS
GRUPOS
COENZIMAS DE GRUPOS DICARBONADOS
Transfiere un solo carbono, que puede estar oxidado o
reducido.
A) S-ADENOSILMETIONINA
A) COENZIMA A [COA]
Se forma a partir de ATP y metionina, y es un potente
agente alquilante, se transfiere un grupo metilo como
estado reducido.
B) TETRAHIDROFOLATO [H4FOLATO]
•
•
•
Conformado
por
glutamato,
paraaminobenzoato y una pteridina.
Interviene generalmente en transferencias de
grupos monocarbonados en estados de
oxidación intermedios (metilo, metileno,
formilo).
La
fuente
principal
de
unidades
monocarbonadas para el H4folato es el
carbono eliminado en la conversión de serina
en
glicina
que
da
N5,
N10metilenotetrahidrofolato.
•
•
•
•
Tiene un nucleótido, una vitamina y una parte
reactivo (grupo CH en donde se une el grupo acetilo
o dicarbonado, también se puede unir un ácido
graso).
Acetil CoA es su grupo activo y funcional. Contiene
ácido pantoténico, componente de la vitamina B2.
Puede captar ácido acético u otros ácidos carbónicos
(Ejemplo: ácidos grasos) mediante enlaces ricos en
energía (enlace tioéster), a través de su grupo tiol
reactivo.
Contiene ácido pantoténico y que actúa como
grupo transportador de acilo en ciertas
reacciones enzimáticas (el grupo acilo de estos
compuestos se activa para reacciones de
•
•
transacilación, condensación u oxidaciónreducción); el grupo acilo (tales como los grupos
acetilo y aceto-acetilo) está unido al CoA a
través de un enlace tioéster en la porción βmercaptoetilamina. A consecuencia de su
relativamente elevada energía libre de hidrólisis,
los tioésteres tienen un elevado potencial de
transferencia de grupos acilo que les permite
ceder estos grupos a diversas moléculas
aceptoras.
La coenzima A de la matriz mitocondrial se usa
fundamentalmente en la degradación oxidativa de
piruvato, ácidos grasos y algunos aminoácidos,
mientras que la coenzima A citosólica se utiliza en la
biosíntesis de ácidos grasos.
Ejemplo: acetil-CoA o acil graso-CoA
C) BIOTINA [VITAMINA H]
•
•
•
•
•
Juega un papel clave en muchas reacciones de carboxilación. Más que una coenzima es un grupo prostético.
Es un transportador especializado de grupos de un carbono en su forma más oxidada: CO2.
La carga de la enzima-biotina con CO2 o HCO3- requiere de ATP.
Ejemplo: participación en la carboxilación del acetil-CoA en malonil-CoA (síntesis de ácidos grasos)
La avidina (proteína presente en la clara de huevo) se une fuertemente a la biotina, impidiendo su absorción
intestinal. Esto no permite absorber la biotina, y por lo tanto, no permite la síntesis de ácidos grasos.
3. COENZIMAS DE LIASAS, ISOMERASAS Y LIGASAS
- LIASAS
Enzimas que catalizan la eliminación de un grupo de una molécula formando un doble enlace, o la adición de un grupo
a un doble enlace (dentro de este grupo se encuentran las decarboxilasas).
- LIGASAS
Enzimas que catalizan reacciones de condensación, en la que 2 átomos se unen utilizando formas de energía (Ejemplo:
ATP), con eliminación de PPi (ej.: enzimas que activan
aminoácidos).
A) PIRIDOXAL FOSFATO [PLP]
▪
▪
▪
▪
▪
▪
Principal cofactor que participa en el metabolismo de los
aminoácidos.
Tienen un grupo fosfato y un grupo aldehído, no transfiere
grupos fosfato, sino que grupos amino. Es un grupo prostético.
Funciona como un intermediario portador de grupos amino en
el sitio activo de las aminotransferasas [transaminasas].
Forma coenzimática de la vitamina B6.
Experimenta transformaciones reversibles entre su forma
aldehído (piridoxal fosfato), que puede aceptar un grupo
amino, y su forma aminada (piridoxamina fosfato), que puede
ceder su grupo amino a un α-cetoácido.
Está generalmente unido covalentemente al sitio activo de la
enzima a través de un enlace imino (base de Schiff) al grupo ε-amino de un residuo Lys.
B) TIAMINA PIROFOSFATO [TPP]
▪
▪
▪
▪
▪
Coenzima que proviene de la vitamina B1.
Tiene 2 grupos fosfato, un grupo reactivo (un
anillo que tiene un grupo metilo).
Juega rol importante en la ruptura de enlaces
adyacentes a un grupo carbonilo (como en la
descarboxilación de α-cetoácidos) y en
reordenamientos químicos en los que hay
transferencia de un grupo aldehído activado
desde un átomo de carbono a otro.
El sitio reactivo de la TPP es el C-2 del anillo
de tiazolio, que puede desprotonarse,
produciendo un carbanión, que se adiciona
fácilmente a grupos carbonilos, favoreciendo
reacciones como descarboxilaciones.
Ejemplo: descarboxilación del piruvato.
- ISOMERASAS
Enzimas que catalizan transferencia de grupos dentro de moléculas, dando
formas isoméricas.
C) COENZIMA-COBALAMINA
•
•
•
•
•
•
Tiene un grupo cobalto, participa un radical libre en proceso
adenosil-cobalamina
La coenzima B12 es la forma cofactor de la vitamina B12, la única
vitamina que contiene cobalto.
La principal coenzima de este tipo es la adenosil-cobalamina.
La vitamina B12 se suele aislar en forma de cianocobalamina, que
contiene un grupo ciano unida al cobalto
El grupo reactivo es el enlace metalo-orgánico entre el C-5 del 5’desoxiadenosina y el átomo de cobalto; éste enlace es relativamente débil, y al disociarse produce un radical de
5’-desoxiadenosilo y la forma Co2+ de la vitamina.
La adenosil-cobalamina está involucrada en reacciones de isomerización, por ejemplo: metilmalonil-CoA
mutasa (reacción final en la oxidación de ácidos grasos de cadena impar).
El grupo reactivo es el enlace metalo-orgánico
entre el C-5 del 5´-desoxiadenosina y el átomo
de cobalto: éste enlace es relativamente débil, y
al disociarse produce un radical de 5´desoxiadenosilo y la forma Co2- de la vitamina.
VITAMINAS
Son moléculas orgánicas esenciales para los procesos biológicos de los organismos superiores, pero que no pueden
sintetizarse por estos organismos.
Se requieren en pequeñas cantidades, y la mayoría de ellas cumple funciones catalíticas formando parte de coenzimas
o grupos prostéticos de enzimas.
VITAMINAS LIPOSOLUBLES
A) VITAMINA A [RETINOL]
•
•
•
•
Compuesto isoprenoide.
β-caroteno (pigmento de vegetales) constituye la
provitamina.
Se forma por ruptura del β-caroteno.
Es un pigmento esencial para la visión (rodopsina).
•
Una deficiencia produce xeroftalmia, piel reseca, membranas mucosas secas, desarrollo y crecimiento
retardados, esterilidad en animales machos, y ceguera nocturna (síntoma temprano).
B)
VITAMINA
[COLECALCIFEROL]
•
•
•
•
•
•
D
[CALCIOL]
Derivado del colesterol.
Abundante en aceites de pescado.
Precursor de hormona esencial en metabolismo del calcio y fosfato en vertebrados: vitamina D3o colecalciferol.
Se forma normalmente en la piel accionada por el componente ultravioleta de la luz solar.
La vitamina D3es precursora del componente biológicamente activo: hormona 1,25-dihidroxicolecalciferol.
Una deficiencia conduce a una formación defectuosa de los huesos (raquitismo).
C) VITAMINA E [TOCOFEROL]
•
Contiene un anillo aromático sustituído y una larga cadena lateral hidrocarbonada.
•
•
•
Se encuentran abundantemente en huevos y aceites vegetales y particularmente en el germen de trigo (pan).
Previenen la destrucción oxidativa de lípidos de membranas celulares, eliminando las formas más reactivas del
oxígeno.
Una deficiencia es muy rara en el hombre (debilidad muscular, esterilidad, piel escamosa).
D) VITAMINA K [MENAQUINOSA]
•
•
•
•
•
Contiene un centro de naftoquinona y una cadena lateral de isoprenoide.
La vitamina K1 [filoquinona] se encuentra en las hojas de las plantas verdes, mientras que la vitamina K2
[menaquinona] es sintetizada por las bacterias en el intestino de los animales.
Actúa en la formación de protrombina (factor II), esencial para la formación del coágulo de sangre; es un
cofactor imprescindible en la modificación post-translacional de algunos factores de coagulación.
Una deficiencia da lugar a una coagulación sanguínea más lenta.
Una carencia puede ser provocada después de una sobredosis de antagonistas de vitamina K. Por ejemplo:
tratamiento de dicumarol.
VITAMINAS HIDROSOLUBLES
•
•
•
•
A) VITAMINA B1 [TIAMINA]
Constituida por 2 anillos heterocíclicos (anillos de pirimidina y de tiazolio, unidos por un puente de metileno y
un átomo de nitrógeno cuaternario).
La forma difosfato es la coenzima de las decarboxilaciones oxidativas de 2-oxo-ácidos. Por ejemplo:
decarboxilación de piruvato y de a-cetoglutarato.
Una deficiencia puede conducir a la enfermedad Beriberi (síntomas neurológicos y disfunción cardiaca).
Una carencia puede ser consecuencia de una ingesta crónica de alcohol.
B) COMPLEJO VITAMINA B2
- RIBOFLAVINA
•
•
•
Se encuentra siempre unida, yasea como FMN o FAD (grupos prostéticos).
Conformada por un anillo de isoaloxacina, que actúa como sistema redox reversible.
Una carencia puede causar dermatitis, particularmente en la región bucal.
- B3 [ÁCIDO NICOTÍNICO Y NICOTINAMIDA]
•
•
•
•
Son derivados simples de piridina.
Pueden originarse a partir de triptófano en el ser humano.
Forman parte del NAD+ y del NADP+, que constituyen metabolitos de transporte de hidrógeno.
Una carencia conduce a la Pelagra (dermatitis especial con coloración café de la piel, diarrea y delirio).
- B9 [ÁCIDO FÓLICO]
•
•
•
•
Corresponde al ácido pteroilglutamínico.
En la forma de tetrahidrofolato constituye la coenzima que interviene generalmente en transferencias de grupos
monocarbonados en estados de oxidación intermedios (metilo, metileno, formilo).
La coenzima proporciona el grupo metilo requerido en la formación de timidilato, precursor necesario para la
síntesis de DNA y la formación de eritrocitos.
Una deficiencia puede causar una anemia megaloblástica como también una trombocitopenia.
- B5 [ÁCIDO PANTOTÉNICO]
•
•
Se forma por combinación de ácido pantoico y b-alanina (ác. 2,4-dihidroxi-3,3-dimetilbutírico).
Puede unirse a la cisteamina y formar panteteína (componente tanto de la coenzima A como del complejo ácido
graso sintasa).
•
•
El grupo –SH de la cisteamina es el grupo reactivo de la coenzima, que activa al ácido acético y otros ácidos
grasos mayores.
Una deficiencia es muy rara, ya que se encuentra ampliamente distribuida en los alimentos (tejidos animales,
cereales integrales, legumbres).
C) VITAMINA B6
•
•
Es una piridina sustituida, que está en estrecha relación con
piridoxamina y piridoxal, cuyos fosfatos constituyen importantes
coenzimas en el metabolismo de aminoácidos.
Una deficiencia no genera un cuadro típico de enfermedad
(convulsiones epilépticas en niños).
D) VITAMINA B12 [COBALAMINA]
•
•
•
•
•
Se encuentra en estrecha relación con la adenosil-cobalamina, cuya compleja estructura cíclica se asemeja a
porfirinas unidas a un ion cobalto.
Se encuentra principalmente en productos animales (carne, huevos, leche), y también es sintetizada por bacterias
intestinales.
La coenzima participa en el intercambio entre un grupo alquilo (o alquilo sustituído) con un átomo de hidrógeno
de un carbono adyacente (ej. isomerización metilmalonil-CoA a succinil-CoA).
La absorción intestinal requiere que esté unida a una glicoproteína específica, el factor intrínseco, secretado por
células parietales de mucosa gástrica.
Una carencia conduce a una anemia perniciosa por falta del factor intrínseco.
E) VITAMINA H [BIOTINA]
•
•
•
•
•
Contiene un sistema condensado de 2 anillos de 5 átomos cada uno.
Distribuido extensamente en alimentos naturales.
Un gran porcentaje del requerimiento humano se obtiene por síntesis de las bacterias
intestinales.
La coenzima participa en muchas reacciones de carboxilaciones.
Una carencia es rara; puede ser provocada por consumo excesivo de huevos crudos.
F) VITAMINA C [ÁCIDO ASCÓRBICO]
•
Deriva del D-glucuronato, que es un intermediario en la conversión de D-glucosa en ácido L-ascórbico. La
flavoproteína gulonolactona oxidasa, requerida en la última etapa de la síntesis, no se encuentra presente en algunas
especies animales, como el ser humano.
•
•
Interviene en sistemas redox reversibles.
Se requiere ascorbato como antioxidante en la compleja reacción de la prolina hidroxilasa, para sintetizar 4hidroxiprolina, componente principal del colágeno; el ascorbato se oxida a dehidroxiascorbato manteniendo el
estado de oxidación Fe2+, imprescindible para la actividad de la prolina hidroxilasa.
Una carencia en su ingesta desarrolla la enfermedad grave del escorbuto, en el que la síntesis del tejido conjuntivo
(colágeno) es defectuosa.
•
VITAMINAS
•
•
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Vitamina: Sustancia orgánica requerida en pequeñas cantidades en la dieta de algunas especies;
generalmente funciona como componente de una coenzima.
Las vitaminas A, D, E y K son compuestos liposolubles formados por unidades de isopreno.
La vitamina A (retinol) en sus distintas formas funciona como una hormona y como pigmento visual de
los ojos de los vertebrados. Actuando a través de proteínas receptoras en el núcleo celular el ácido
retinoico, derivado de la vitamina A, regula la expresión génica en el desarrollo del tejido epitelial, la
piel incluida.
El 1,25-dihidroxicolecalciferol (proveniente de la vitamina D3) es una hormona que regula la captación de
calcio en el intestino y las concentraciones del calcio en el riñón y en los huesos.
La vitamina D2 (ergocalciferol) es un producto comercial formado por la irradiación UV del ergosterol de
la levadura. Es similar a la vitamina D3, solo que tiene una pequeña modificación en la cadena lateral que
se une al anillo D del esterol. Ambas tienen los mismos efectos biológicos.
La vitamina E es el nombre colectivo de un grupo de lípidos estrechamente relacionados denominados
tocoferoles que contienen un anillo aromático sustituido y una cadena lateral isoprenoide larga. Los
tocoferoles se asocian con las membranas celulares, los depósitos lipídicos y las lipoproteínas de la sangre.
Los tocoferoles son antioxidantes biológicos (el anillo aromático reacciona con las formas más reactivas
de radicales del oxígeno y otros radicales libres destruyéndolas).
El anillo aromático de la vitamina K experimenta un ciclo de oxidación y reducción durante la formación
de la protrombina activa, una proteína del plasma sanguíneo esencial para la formación del coágulo
sanguíneo.
La Warfarina es un valioso medicamento anticoagulante para el tratamiento de los pacientes con riesgo de
coagulación excesiva de la sangre, tales como los pacientes operados y los que sufren trombosis coronaria.
La vitamina B6 (piridoxina) forma parte de la coenzima piridoxal fosfato (PLP) la cual funciona en
reacciones que implican transferencia de grupos amino.
La biotina juega un papel clave en muchas reacciones de carboxilación. Es un transportador especializado
de grupos monocarbonados en su forma más oxidada: CO2.
La vitamina C es necesaria para, entre otras cosas, la hidroxilación de prolinas y Usinas del colágeno.
Las vitaminas hidrosolubles se excretan más rápidamente por la orina y no se almacenan de modo efectivo.
Las vitaminas liposolubles tienen una solubilidad muy baja en agua y se almacenan como lípidos.