EDUMED RESUMEN

Educación Médica
Universidad Nacional de la Matanza 2019
CONCEPTOS DE QUÍMICA GENERAL, INORGÁNICA Y ORGÁNICA (págs. 37-59)
1810 JOHN DALTON PUBLICÓ “NUEVO SISTEMA DE LA FILOSOFÍA QUÍMICA” en
donde se encontraban las siguientes hipótesis:
1) Los átomos son partículas indivisibles.
2) Todos los átomos de un mismo elemento son iguales, es decir, tienen la misma
masa.
3) Los átomos de diferentes elementos se combinan para formar “átomos
compuestos”
4) Los átomos no se crean ni se destruyen sino que se combinan y en una
sustancia todos los átomos compuestos son iguales.
1834 MICHAEL FARADAY informó que el PASAJE DE CORRIENTE eléctrica a través
de una solución acuosa producía cambios químicos.
1874 G. STONEY sostuvo que lo anterior se debía a la existencia de unidades
discretas de cargas llamadas ELECTRÓN.
1879 CROOKES demostró que los electrones realmente TENÍAN CARGA
ELÉCTRICA y que se desplazaban en línea recta.
1886 GOLDSTEIN descubre las PARTÍCULAS POSITIVAS.
1897 THOMSON afirma que los electrones tienen NATURALEZA CORPUSCULAR, es
decir, movimiento determinado.
1904 THOMSON postula que el átomo es una ESFERA CON UNA ZONA POSITIVA
DETERMINADA Y ELECTRONES DISPUESTOS LIBREMENTE.
Años después RUTHERFORD señala que los átomos tenían un NÚCLEO CENTRAL,
en donde se hallaban concentradas las cargas positivas y la masa del átomo.
1913 BOHR POSTULA LA “TEORÍA ATÓMICA” en donde se encontraban los
siguientes postulados:
1) El electrón sólo puede moverse en determinadas órbitas (órbitas estacionarias).
2) El electrón puede pasar a un nivel superior cuando está excitado y al realizar
esta acción, libera energía.
3) Al pasar el electrón de un nivel a otro, se absorbe o se libera un cuanto de
energía cuyo valor está relacionado con la frecuencia absorbida o emitida:
𝐸 = ℎ. 𝑣
E: ∆E entre dos niveles -- h: cte. de Planck (explica la radiación de un cuerpo
negro) -- v: frecuencia
MODELO ATÓMICO DE BOHR
Es el modelo atómico moderno en el cual se explica que:
• Los átomos están compuestos por protones, neutrones y electrones.
• Los protones y neutrones están en el núcleo.
• Los electrones se distribuyen alrededor del núcleo, en forma de nubes de
electrones.
Un electrón tiene una masa 200 veces menos que un
protón. Para estudiar a los átomos se usa la mecánica
cuántica y según el PPIO DE INCERTIDUMBRE DE
HEISENBERG (estudiado por Schrodinger), LOS
ELECTRONES NO PUEDEN ENCONTRARSE EN UN
ESPACIO DETERMINADO. Las “funciones de orbital” Ψ
describen el estado energético y movimiento del
electrón. Esta variable es alta cuando está cerca del
núcleo (mayor cantidad de electrones) y disminuye
cuando se aleja del núcleo (menor cantidad de
electrones). Del electrón sólo conocemos la probabilidad de encontrarlo en cada
región.
ECUACIÓN DE SCHRÖDINGER
n: número cuántico principal (energía de los electrones y tamaño orbital).
l: número cuántico azimutal (forma orbital). De aquí derivan s, p, d y f.
m: número cuántico magnético (orientación espacial). De su variante surgen los
diferentes orbitales de los átomos.
s: “spin”. Habilidad de girar sobre sí mismo.
La ∆E entre los orbitales no es lineal conforme a uno se aleja del núcleo, sino que
existen superposiciones entre los niveles de energía.
Cada conjunto de números tiene una restricción expresada por el PRINCIPIO DE
EXCLUSIÓN DE PAULI que dice que “en un átomo no existen electrones cuyos
conjuntos números cuánticos que sean iguales, es decir, como máximo puede
haber dos electrones por orbital con spines opuestos”.
Número másico (A): es la suma de protones y neutrones en
el núcleo de un átomo.
Número atómico (Z): es la cantidad de protones que hay en
el núcleo de un átomo.
Los ISÓTOPOS son átomos que pertenecen al mismo elemento (igual Z) pero que
tienen diferente masa debido a la diferente cantidad de neutrones en su núcleo.
Tienen el mismo número atómico pero distinto número másico. Todos los isótopos
tienen el mismo número de electrones alrededor de su núcleo.
Dado que los isótopos de un mismo elemento poseen el mismo número de
protones y el mismo número de electrones, presentan las mismas propiedades
químicas y físicas.
Todos los átomos son neutros por lo tanto Z además de indicar el número de
protones también indica el número de electrones.
TABLA PERIÓDICA
Todos los elementos de un mismo grupo tienen propiedades químicas similares
Períodos: hileras horizontales de la tabla periódica.
El período brinda información de la cantidad de niveles energéticos en los cuales
se distribuyen los electrones de dicho elemento químico.
Grupos: Columnas verticales de la tabla periódica.
El grupo en la tabla periódica indica los electrones de valencia de un elemento
químico. Los elementos pertenecientes al mismo grupo tienen por lo general los
mismos electrones de valencia, este hecho les confiere propiedades químicas
semejantes.
Los elementos ganan o pierden electrones porque quieren tener la misma
configuración electrónica del gas noble más cercano.
Los átomos se unen entre sí formando moléculas.
La REGLA DEL OCTETO nos dice que un gran número de elementos químicos
quieren tener en su nivel energético ocho electrones.
La REGLA DEL DUETO nos dice que algunos elementos químicos quieren tener en
su último nivel energético dos electrones, es decir, estos átomos quieren tener la
misma configuración electrónica que el helio.
• Grupo I: Metales alcalinos.
• Grupo II: Metales alcalinotérreos.
• Grupo VII: Halógenos.
• Grupo VIII: Gases nobles, inertes o raros.
• Zona media: Elementos de transición (puente entre metales activos – I y II – y
los metales mucho menos activos – III y IV)
• Zona inferior: Metales de transición interna.
• Diagonal: Metaloides (Prop. intermedias entre metales y no metales).
• Grupo XIII en adelante: No metales.
Metales: Brillo plateado. Buenos conductores de la corriente eléctrica y calor. Son
sólidos a presión y temperatura ambiente, salvo el mercurio.
No metales: A presión y temperatura ambiente pueden ser gaseosos, líquidos o
sólidos. Son malos conductores del calor y de la corriente eléctrica.
PROPIEDADES PERIÓDICAS
Radio atómico
Es la distancia que existe entre el núcleo y el orbital
más externo de un átomo. Por medio del radio
atómico es posible determinar el tamaño de un
átomo.
Energía de ionización
Energía que es necesaria entregar a un átomo
gaseoso (aislado) en su estado fundamental para
arrancar el electrón más débilmente unido y
transformar al átomo en un ion positivo.
Los electrones externos, más alejados del núcleo
son menos atraídos por éste y se hallan
débilmente unidos, por lo tanto son susceptibles
de ser arrancados.
EL RADIO ATÓMICO Y LA ENERGÍA DE IONIZACIÓN SON PROCESOS INVERSOS.
Afinidad electrónica
Es la energía asociada al proceso de agregar un
electrón a un átomo gaseoso en el estado
fundamental. Este proceso es exotérmico, cuanto
mayor sea la energía liberada, mayor será la
estabilidad del ion formado.
Los grupos I y II presentan baja E.I. y baja A.E. por lo que es más probable que
estos elementos pierdan un e- y se conviertan en cationes.
El grupo VII tiene alta E.I y alta A.E., tenderán a convertirse en aniones.
La energía de ionización y la afinidad electrónica son procesos que se dan en
conjunto.
La pérdida y ganancia de e- son productores de iones. Los iones adquieren la
misma configuración electrónica del gas noble, adquiriendo estabilidad.
UNIONES QUÍMICAS
Una fuerza que actúa entre dos átomos o grupos de átomos con intensidad
suficiente como para mantenerlos juntos en una especie diferente que tiene
propiedades mesurables.
1916 – Lewis desarrolló una manera práctica de representar las uniones
químicas. El nro. de e- de valencia es el mismo grupo al que pertenece.
Cada par electrónico compartido representa una unión química.
Electronegatividad
La capacidad que tienen los elementos de atraer
electrones para “robarlos”. Los no metales son
más electronegativos que los metales.
Enlace iónico
UN METAL Y UN NO METAL CON UNA ∆E.N. MAYOR A 1,7.
Se produce una transferencia completa de e- desde un átomo al otro con
formación de aniones (carga eléctrica negativa) y cationes (carga eléctrica
positiva).
Al darse la transferencia electrónica, ambos iones van a tener la configuración
electrónica del gas noble más cercano.
Las fuerzas de atracción se extienden en todas las direcciones por lo que cada ion
va a estar rodeado de varios iones de carga opuesta que formarán una red
tridimensional dando origen a las estructuras cristalinas.
Unión metálica
Unión entre dos átomos (metales) que tienen electronegatividades bajas y
cercanas. Los electrones externos están en estado relativamente libre y queda una
red cristalina de cationes que se estabiliza por los electrones que la rodean. Esta
unión es típica de los elementos que son buenos conductores de la corriente
eléctrica.
Unión covalente
Se da entre átomos con electronegatividad alta y semejante. En las moléculas
simples, ambos átomos tienen la misma electronegatividad, por lo que no hay una
transferencia de electrones de un átomo a otro para cumplir la regla del
dueto/octeto sino que se comparten los electrones.
Enlace covalente común
El par electrónico está formado por un e- proveniente de
cada uno de los átomos entre los que se produce la unión.
Dos átomos pueden compartir uno, dos o hasta tres pares
de e-, dando uniones covalentes simples, dobles o triples
respectivamente.
Enlace covalente dativo o coordinado
Entre dos átomos en el que el par
electrónico compartido es aportado por
uno de los dos átomos, que ya tiene
completo su octeto, pero cede un par de
e- desapareados para que el otro lo complete.
En las biomoléculas, el nitrógeno es quien participa en esta unión debido a que
puede actuar como buffer.
Unión covalente no polar
Se da entre átomo idénticos (∆EN=0) o entre átomos que ∆EN igual o menor a
0,4. En este tipo de unión, el par electrónico es compartido igualmente por ambos
átomos.
Unión covalente polar
También se comparten e- pero porque hay ∆EN que está entre 0,5 y 1,6: hay
cierto grado de transferencia electrónica. Así, la nube electrónica se distorsiona,
quedando desplazada hacia el átomo más electronegativo. En este tipo de unión,
el átomo más electronegativo adquiere densidad de carga negativa y el átomo
menos electronegativo adquiere densidad de carga positiva.
Un elemento químico puede participar en más de un tipo de unión dependiendo
del átomo al que esté unido. Ej: Cl-Cl no hay ∆EN por lo tanto es una unión
covalente no polar. En el clorometano (ClCH3) la ∆EN CL y C es 0,5 por lo tanto es
una unión covalente polar. En la sal de mesa (NaCl), la ∆EN es 2,1 así que es
considerada una unión iónica
FUERZAS INTRAMOLECULARES E INTERMOLECULARES
Son las fuerzas que mantienen unidas a las moléculas, llamadas van der Waals, las
cuales son más débiles que las uniones covalentes y varía su intensidad conforme
varía la temperatura.
Fuerzas de London
Se dan entre todas las moléculas, debido a la polarización transitoria que genera el
movimiento de electrones.
Fuerzas dipolo-dipolo
Atracción que se produce entre densidades de carga de signos opuestos. En este
caso las densidades de carga son permanentes.
Ej: el puente de hidrógeno que es una atracción electroestática entre un átomo
electronegativo y un átomo de hidrógeno unido covalentemente a otro átomo
electronegativo.
El PH es responsable de las propiedades únicas del agua. También se lo puede
encontrar estabilizando proteínas y ácidos nucleicos. Esta atracción puede ser
intracaternaria (misma molécula) o intercatenaria (moléculas distintas).
Ej átomos electronegativos: flúor, oxígeno, el nitrógeno y a veces el cloro.
Fuerzas dipolo-dipolo inducido
Fuerzas de atracción que se producen cuando el dipolo de una molécula polar
induce un dipolo en una molécula no polar.
Ej: el agua es un dipolo que produce una pequeña polarización en la molécula no
polar del O transformándolo en un dipolo inducido permitiendo que el oxígeno
pueda disolverse en solventes polares.
La fuerza de las uniones químicas:
1) enlace covalente triple
2) enlace covalente doble
3) enlace covalente simple
4) unión iónica
5) carga y densidad de carga de signo opuesto (atracción electroestática)
6) densidades de cargas de signos opuestos (atracción electroestática)
La fuerza de las atracciones electroestáticas viene dado por la ley de Coulomb:
F= fuerza q= carga r= distancia
K= constante de Coulomb
La fuerza de atracción electroestática es directamente proporcional al producto de
las cargas e inversamente proporcional a la distancia al cuadrado, es decir, a
mayor cantidad de carga y menor distancia
de separación entre ellas, mayor será la
atracción. También se puede entender
que, a menor cantidad de carga y mayor
separación entre ellas, menor será la
atracción electroestática.
GEOMETRÍA MOLECULAR
En moléculas con pares electrónicos sin
compartir, son éstos lo que determinan la
conformación espacial de las mismas debido a la fuerza repulsiva es mayor que la
de los pares involucrados en un enlace. Así, los átomos están lo más lejos posible
de los pares solitarios aunque esto implique alejarse de otros átomos. Ej: molécula
de agua, quedan dos pares de electrones sin compartir en el oxígeno.
La geometría molecular también de los tipos de enlaces que se establezcan entre
los átomos. Siempre en torno a un enlace covalente hay libre rotación de los
átomos comprometidos en la unión. Mientras, en torno a un doble enlace existe un
impedimento de libre rotación
MOLÉCULAS ORGÁNICAS E INORGÁNICAS
Los compuestos orgánicos son aquellos que contienen átomos de carbono unidos
entre sí, y también hidrógeno. En menor proporción pueden contener otros
elementos como el oxígeno, el nitrógeno, el fósforo y el azufre, entre otros.
Los compuestos inorgánicos son todos los demás, entre ellos el agua, el sulfato de
calcio, el amoníaco, la sílice, el ácido clorhídrico, etc. Además otros compuestos
como el dióxido de carbono y carbonatos son inorgánicos por más que tengan en
su composición carbono.
Dentro de las moléculas orgánicas, encontramos a los hidrocarburos que a su vez,
podemos dividir en dos grupos: los alifáticos (las cadenas hidrocarbonadas suelen
ser lineales, ramificadas e incluso cíclicas) y los aromáticos (es característico la
presencia de por lo menos un anillo bencénico en su estructura).
GRUPOS FUNCIONALES
Las propiedades químicas y por ende las reacciones de muchas moléculas son
determinadas por un pequeño grupo de átomos, los grupos funcionales, que están
unidos a las cadenas y anillos carbonados. Los grupos funcionales se dividen en
oxigenados y nitrogenados.
Principales grupos funcionales
• Grupo funcional amino: presente en los aminoácidos y en algunos nucleótidos.
• Grupo funcional alcohol: presente en todos los azúcares y en los fosfolípidos de
membrana.
• Grupo funcional ácido (carboxilo): presente en aminoácidos, ácidos grasos y en
muchos intermediarios metábolicos.
• Grupos funcionales aldehído y cetona (carbonilos): presentes en azúcares (forma
no ciclada) y nucleótidos entre otros.
• Grupo funcional fosfoanhídrido: presente en nucléotidos tales como ATP, CTP,
TTP, GTP, UTP y GMPc y además ácidos nucleicos y fosfolípidos.
• Grupo funcional éster (carbonilo+alcohol con pérdida de una molécula de agua):
presente en los triacilglicéridos.
• Grupo funcional éter (alcohol+alcohol con pérdida de una molécula de agua):
también llamado en los disacáridos unión o-glicosídica.
• Grupo funcional amida (carboxilo+amino con pérdida de una molécula de agua):
presente en el enlace peptídico que mantiene unido a dos aminoácidos.
Dichos grupos tienen un orden jerárquico de importancia, por el cual van a regir
determinadas propiedades en el compuesto del que formen parte.
ISÓMEROS
Son moléculas distintas con la misma fórmula molecular.
Isómeros estructurales: moléculas formadas a partir de los mismos átomos pero
unidos de forma diferente entre sí.
Debido a su diferente conformación en el
espacio tiene propiedades físico-químicas
algo diferentes.
Isómero geométricos y ópticos: los átomos están unidos a los mismos vecinos pero
su disposición espacial es diferente, por ejemplo, a lados distintos del doble enlace
o arriba y debajo de un anillo de un cicloalcano. Se distinguen por los prefijos “cis”
(del mismo lado) y “trans” (del lado opuesto).
Los isómeros ópticos son imágenes especulares uno del otro. Se presenta siempre
que a un átomo de carbono haya unidos cuatro grupos distintos (carbono quiral o
asimétrico).
Una molécula quiral es aquella que no es idéntica a su imagen especular, ambas
forman un par de enantiómeros. Éstos poseen iguales propiedades químicas pero
reaccionan de forma diferente con otros compuestos quirales. Ej: aminoácidos.
Esta propiedad también determina distintas actividades de los fármacos, o sus
reacciones adversas, por ejemplo el ibuprofeno.
REACCIONES QUÍMICAS
Una reacción química es el proceso o camino de un cambio químico. Los materiales
de partida se denominan reactivos y las sustancias formadas, productos.
Una reacción química reversible se simboliza con dos flechas en sentidos
opuestos. Tal como en una reacción química convencional, los átomos no se crean
ni se destruyen, a cada lado de la flecha debe haber el mismo número de átomos.
Los reactivos se transforman en productos y viceversa. El equilibrio químico se
puede desplazar en el sentido que uno desee.
Una reacción química irreversible se simboliza con una flecha y es cuando los
productos una vez formados jamás volverán a ser reactivos.
Al especificar los reactivos y productos se da la estequiometria de la reacción,
indicando las proporciones en que cada uno reacciona.
Tipos de reacciones químicas
• Reacción de precipitación: implica la formación de un sólido insoluble a partir de
soluciones de eletrolitos.
• Reacción de neutralización (o ácido-base): implica la transferencia de un protón.
• Reacción redox: implica un cambio en el número de oxidación (transferencia de
electrones).
Oxidación: proceso por el cual una sustancia pierde electrones. Aumenta número
de oxidación.
Reducción proceso por el cual una sustancia gana electrones. Disminuye número
de oxidación.
Es muy importante tener en cuenta que siempre que un compuesto se oxide,
indefectiblemente otro se tiene que reducir y viceversa. Son dos procesos
dependientes el uno del otro.
El NÚMERO DE OXIDACIÓN de un elemento que no está combinado con ningún
otro elemento es cero y la suma de los números de oxidación de todos los átomos
de una especie es igual a su carga total.
EL AGUA (págs. 61 a 82)
El agua es la molécula más abundante en los seres vivos, constituyendo el 70% o
más del peso de la mayoría de los organismos.
ENLACE PUENTE DE HIDRÓGENO
El agua tiene un punto de fusión (0°C), un punto de ebullición (100°C) y un calor
de vaporación más elevado que la mayoría de los disolventes comunes. Estas
propiedades extraordinarias del agua son consecuencia de las atracciones entre
moléculas de agua adyacentes, que confieren al agua líquida una gran cohesión
interna.
La geometría de la molécula de agua está dictada por las formas de los orbitales
eléctricos externos del átomo de oxígeno, que son similares a los orbitales de enlace
del carbono. Estos orbitales describen un tetraedro, con átomos de H en dos de los
cuatro vértices y electrones sin compartir en los otros dos.
Debido a que el O es más electronegativo que el hidrógeno, los electrones
compartidos en el enlace covalente están frecuentemente más cerca del átomo de
O que del de H. El H y el O comparten los e- de forma desigual. Esto lleva a la
formación de dos dipolos eléctricos en la molécula de agua, uno en cada enlace HO, el O es portador de una carga negativa parcial y cada H es portador de una carga
positiva parcial. La atracción electroestática entre el H de una molécula y el O de
otra molécula constituye un puente de hidrógeno.
Los puentes de hidrógeno son más débiles que los enlaces covalentes. Los PH dan
cohesión interna al agua líquida.
En el agua líquida a temperatura ambiente y presión atmosférica, las moléculas de
agua están desorganizadas y en movimiento continuo, de forma que cada molécula
forma PH con 3,4 moléculas solamente. Por el contrario, en el hielo cada molécula
está fija en el espacio y forma PH con otras 4 moléculas de agua formando una
estructura reticular regular.
El agua, solvente universal
Los PH se forman fácilmente entre un átomo electronegativo (el aceptor de
electrones, O o N) y un átomo de hidrógeno, unido covalentemente a otro átomo
electronegativo en la misma o en otra molécula.
Las moléculas polares sin carga (azúcares) se disuelven fácilmente debido a los PH
entre los grupos hidroxilo del azúcar y las moléculas polares del agua. Los alcoholes,
aldehídos, cetonas y los compuestos que contienen N-H forman PH con las
moléculas de agua y tienden a ser solubles en ésta.
El agua interacciona electroestáticamente con los solutos cargados
EL AGUA ES UN DISOLVENTE POLAR. Disuelve fácilmente la mayoría de las
biomoléculas, que generalmente son compuestos cargados o polares.
• Los compuestos que se disuelven en agua son HIDROFÍLICOS.
Los disolventes apolares tales como el cloroformo y el benceno son malos
disolventes de las biomoléculas polares.
• Los compuestos que no se disuelven en agua son HIDROFÓBICOS por ejemplo los
lípidos y las ceras.
El agua disuelve las sales reemplazando las uniones soluto-soluto por uniones solutoagua.
Los gases apolares se disuelven mal en agua
Los gases son apolares. En el 02 y N2 los electrones están compartidos de manera
igual en ambos átomos. En el CO2, cada enlace C=O es polar, pero como los dipolos
están dirigidos de manera opuesta se anulan entre sí.
Algunos organismos contienen proteínas transportadoras hidrosolubles, como la
hemoglobina y mioglobina, que facilitan el transporte de O2.
El CO2 forma ácido carbónico en solución acuosa y es transportado en forma ion
bicarbonato ya sea en forma libre o unido a hemoglobina.
El NH3 y el H2S también tienen papeles biológicos en algunos organismos; estos
gases son polares y se disuelven fácilmente en agua.
Interacción entre el agua y los compuestos apolares y anfipáticos
Todas las moléculas o iones en disolución acuosa interfieren con los PH de algunas
moléculas de agua en su proximidad inmediata. Pero los solutos polares compensan
esta pérdida de PH entre moléculas de agua mediante la formación de nuevas
interacciones entre el soluto y el agua. Los solutos hidrofóbicos no ofrecen
compensación.
Los COMPUESTOS ANFIPÁTICOS contienen regiones que son polares y regiones que
son apolares. Las regiones apolares de las moléculas se agrupan para presentar la
menor área hidrofóbica posible al disolvente acuoso, mientras que las regiones
polares se disuelven de forma que se maximice su interacción con el disolvente.
Estas estructuras estables de compuestos anfipáticos en agua, denominados
MICELAS. Las fuerzas que mantienen juntas las regiones apolares de las moléculas
se llaman INTERACCIONES HIDROFÓBICAS O FUERZAS DE LONDON.
• Moléculas anfipáticas: proteínas, pigmentos, ciertas vitaminas, esteroles,
fosfolípidos de las membranas. Las interacciones hidrofóbicas entre lípidos, y entre
lípidos y proteínas, son las determinantes más importantes de la estructura de las
membranas biológicas. Las interacciones hidrofóbicas estabilizan también los
patrones de plegamiento tridimensional de las proteínas.
Los solutos afectan las propiedades coligativas de las disoluciones
acuosas
Los solutos de cualquier tipo, una vez disueltos, alteran ciertas propiedades físicias
del disolvente agua; su presión de vapor, punto de ebullición, de fusión y presión
osmótica. Éstas se denominan propiedades coligativas (ligadas) puesto que el efecto
de los solutos sobre las cuatro tiene la misma base: la concentración de agua es
menor en las disoluciones que en el agua pura.
• Concentración de una solución: relación que hay entre la cantidad de un soluto y
la cantidad de disolvente en un volumen determinado.
Las moléculas de agua tienden a trasladarse de una región de elevada concentración
de agua a una concentración inferior. Cuando dos disoluciones acuosas diferentes
están separadas por una membrana semipermeable (deja pasar agua pero no
soluto), las moléculas de agua difunden de la región de alta concentración de agua
hacia la de concentración de agua menor producen PRESIÓN OSMÓTICA.
La ósmosis es el movimiento de agua a través de una membrana semipermeable
impulsado por diferencias en la presión osmótica. Las membranas plasmáticas son
más permeables al agua que a la mayor parte del resto de las moléculas pequeñas,
iones y macromoléculas. Esta permeabilidad es debida en parte a la simple difusión
de agua a través de la bicapa lipídica y en parte a canales proteícos (ACUAPORINAS)
en la membrana que permiten el paso selectivo de agua.
• POTENCIAL HIDRICO: capacidad que tiene el agua de moverse.
• POTENCIAL OSMÓTICO: tendencia de una solución a recibir agua por ósmosis.
-
SOLUCIÓN HIPERTÓNICA: mucho soluto.
SOLUCIÓN HIPOTÓNICA: poco soluto.
SOLUCIÓN ISOTÓNICA: soluto=solvente.
DESDE LA SOLUCIÓN
Mayor concentración de agua
Mayor potencial hídrico
Menor concentración de soluto
Hipotónica
Menor potencial osmótico
HACIA LA SOLUCIÓN
Menor concentración de agua
Menor potencial hídrico
Mayor concentración de soluto
Hipertónica
Mayor potencial osmótico
A lo largo
evolución
surgido tres mecanismo para evitar la lisis celular:
de la
han
• En las BACTERIAS y VEGETALES, la membrana plasmática está rodeada de una
pared celular no expandible, de rigidez y fuerza suficiente para resistir la presión
osmótica y evitar la lisis celular.
• En algunos PROTOZOOS de agua dulce que viven en un medio hipotónico, poseen
un orgánulo (vacuola contráctil) que bombea agua al medio exterior de la célula.
• En ANIMALES MULTICELULARES, el plasma sanguíneo y el fluído intersticial se
mantienen a una osmolaridad (contribuyen a esto la elevada concetración de
álbumina y otras proteínas en el plasma sanguíneo) cercana al citosol.
El efecto de los solutos en la osmolaridad depende del número de partículas
disueltas, no de su masa. Las macromoléculas tienen un efecto mucho menor en la
osmolaridad de una disolución que la que tendría una misma masa de sus
componentes monoméricos.
Ionización del agua
Las propiedades del agua como disolvente se pueden explicar en función de la
molécula de agua sin carga, el pequeño grado de ionización del agua en protones
e iones hidroxilo también es importante.
Los protones libres no existen en disolución, los iones hidrógeno formados son
tomados por el agua formando el catión hidronio.
LA ESCALA DE PH
Cuando se disuelven ácidos en agua, aportan protones por ionización; las bases
consumen H+ al protonarse o al neutralizarse formando agua. La concentración
total de protones de cualquier origen se pueden medir y se expresa como el pH de
una solución.
pH: concentración de protones en solución.
pOH: concentración de hidroxilos en solución.
pH=7 es lo mismo que decir que la concentración de protones es 1x10-7 M (pH
neutro). Si la concentración de protones es mayor a 1x10-7 e, el pH será menor a
7, por lo que será una solución ácida. Si la concentración de protones es menor a
1x10-7, el pH será mayor a 7, por lo que será una solución básica.
Cuando hay concentraciones iguales de H+ y OH-, como sucede en el agua pura, se
dice que la solución es neutra.
Al agregar moléculas con la capacidad de liberar protones al medio, aumenta la
concentración de protones y se acidifica el medio.
Por otra parte, cuando agregamos una base, ésta secuestra protones y el medio se
alcaliniza. La base también puede liberar hidroxilos y alcalinizar el medio también.
El pH de una solución acuosa puede medirse utilizando diversos colorantes
indicadores: el tornasol, la fenolftaleína y el rojo fenol, que experimentan cambios
de color cuando se disocia el protón de la molécula de colorante.
El pH afecta la estructura y la actividad de macromoléculas biológicas:
• Está directamente relacionado con la actividad catalítica de las enzimas
• La medida del pH en sangre y orina alerta sobre posibles enfermedades.
• La sangre de los pacientes diabéticos graves tiene un pH menor a 7.4 por lo tanto
se provoca un cuadro de acidosis.
• Un pH elevado se conoce como alcalosis.
ÁCIDOS Y BASES
Los ácidos fuertes como el clorhídrico, sulfúrico y nítrico están completamente
ionizados en soluciones acuosas diluidas. Las bases fuertes como NaOH y KOH
también están ionizadas completamente.
Los ácidos y bases débiles no están completamente ionizados en solución y tienen
mucha importancia en el metabolismo y la homeostasis.
Los ácidos son donadores de protones y las bases son aceptoras de protones. Un
donador de protón y su correspondiente aceptor forman un par ácido-base
conjugado. Cuánto más fuerte sea el ácido, mayor será la tendencia a perder el
electrón.
Buffers contra cambio de pH en los sistemas biológicos
Las células y los organismos mantienen un pH citosólico específico y constante que
mantiene a las biomóleculas en su estado iónico óptimo, normalmente cercano a pH
7. La constancia del pH se consigue principalmente mediante BUFFERS biológicos
que son mezclas de ácidos débiles y sus bases conjugadas.
Los buffers consiste en un ácido débil (donador de protones) y su base conjugada
(aceptor de protones). Cada par tiene una zona característica de pH en la que es un
buffer eficaz. En el punto medio de la zona buffer, es decir, donde la concentración
del donador de protones y del aceptor de protones son iguales, el poder buffer es
máximo. Esto significa que cuando cambia la concentración de protones e hidroxilos
en una solución afecta mínimamente al pH.
¿Pero de qué manera regula el pH un buffer?
Siempre que se agregue un H+U OH+ a un buffer, el resultado es un pequeño
cambio en las concentraciones relativas del ácido débil y su anión, esto hace que se
genere un pequeño cambio en el pH. El descenso de una concentración se regula
con el ascenso de la otra. La suma de los componentes del sistema no varía, sólo
varía su proporción.
• Sistema del fosfato: actúa en el citoplasma de todas las células, tiene H 2PO4- como
donador de protones y HPO42- como aceptor. Presenta su efectividad máxima a un
pH 6,86 y resiste cambios entre 5,9 y 7,9. Es efectivo en los fluidos biológicos, por
ejemplo en los fluidos extracelulares de los mamíferos que va de 9,9 a 7,4. Dentro
de las células, las proteínas también tienen función buffer.
• Par ácido carbónico (H2CO3), donador de protones y el bicarbonato (HCO3-),
aceptor de protones, presente en el plasma sanguíneo.
AMINOÁCIDOS, PÉPTIDOS Y PROTEÍNAS (págs. 83 a 92)
PROTEÍNAS
Son las MACROMOLÉCULAS BIOLÓGICAS MÁS ABUNDANTES, estando presente en
todas las células y en todas las partes de la misma.
Son polímeros constituidos por unidades repetidas denominadas monómeros, los
AMINOÁCIDOS. Todas las proteínas están constituidas a partir del mismo conjunto
de aminoácidos, unidos de forma covalente en secuencia lineales. Cada uno de
estos aminoácidos tiene una cadena lateral propia que determina sus propiedades
químicas.
AMINOÁCIDOS
Cada aminoácido está compuesto por:
• Grupo carboxilo (-COOH)
• Grupo amino (-NH2)
• Carbono α
• Cadena lateral R (varía en estructura, tamaño y carga eléctrica que influyen en la
solubilidad en H20 de los aminóacidos)
El átomo de Carbono α es un centro quiral. Debido al ordenamiento de los enlaces,
los cuatro grupos diferentes pueden ocupar dos ordenamientos diferentes en el
espacio. Estas moléculas son imágenes especulares no superponibles entre sí.
Casi todos los compuestos biológicos con CENTRO QUIRAL se presentan en la
naturaleza en una sola de sus formas esteroisómeras, D o L (R o S). Por ejemplo
los residuos aminoacídicos de las proteínas siempre son L.
Los aminoácidos se pueden clasificar basándose en las propiedades de su grupo R,
en especial, su polaridad o tendencia a interaccionar con el agua a pH biológico.
Existen distintos puntos de pH para cada AA donde la pérdida y ganancia de protones
se encuentra en equilibrio, lo que permite que el AA en cuestión sea un buen buffer
en ese pH en particular. Es importante mencionar que los grupos R de algunos AA
pueden ionizarse y contribuyen a las propiedades ácido-base del AA.
Los péptidos
Dos AA pueden unirse de forma covalente
a través de un enlace peptídico, forman un
dipéptido. Este enlace se forma por la
eliminación de un grupo hidroxilo del grupo
α-carboxilo de un aminoácido y un átomo
de hidrógeno del grupo α-amino del otro
aminoácido (en forma de molécula de
agua,
reacción
denominada
deshidratación).
La formación del enlace peptídico es una reacción de condensación. Cuando se unen
unos pocos AA entre así, se forma un oligopéptido. Cuando se unen muchos AA se
forma un polipéptido.
LAS PROTEÍNAS
La estructura primaria es una descripción de todos los enlaces covalente que unen
los AA de una cadena polipetídica. El elemento más importante es la secuencia de
AA. LA SECUENCIA DE AA DE UNA PROTEÍNA ESTÁ CODIFICADA EN EL ADN POR
LA SECUENCIA DE NUCLEÓTIDOS. El código genético se puede utilizar para deducir
la secuencia de aminoácidos a partir de la secuencia de nucleótidos del ADN.
La estructura secundaria se refiere a las disposiciones estables de los AA que dan
lugar a patrones estructurales
repetidos.
La
estructura
terciaria
describe todos los aspectos
del
plegamiento
tridimensional
de
un
polipéptido.
La estructura cuaternaria se
da cuando una proteína posee dos o más subunidades polipeptídicas.
Estructura tridimensional de las proteínas
La estructura tridimensional de una proteína viene determinada por:
1) Su secuencia de AA.
2) La fx de una proteína depende de su estructura.
3) La estructura tridimensional de una proteína es única o casi única.
4) Las fuerzas más importantes que estabilizan la estructura específica de una
proteína son interacciones no covalentes.
5) Es posible reconocer algunos patrones en las estructuras de las proteínas que son
comunes a todas y permiten su correcta organización.
• CONFORMACIÓN: la disposición espacial de los átomos de una proteína.
• PROTEÍNAS NATIVAS: las proteínas que se encuentran en su conformación
funcional plegada.
• ESTABILIDAD: En relación a la estructura de la proteína, se puede definirla como
la tendencia a mantener la conformación nativa.
Entre las interacciones químicas que estabilizan la conformación nativa se incluyen
los enlaces disulfuro y las interacciones iónicas e interacciones débiles: enlaces de
hidrógeno e interacciones hidrofóbicas. Las interacciones débiles son las que
predominan como fuerza estabilizadora de la estructura de las proteínas debido a
que son muy numerosas.
Las interacciones hidrofóbicas tienen un papel muy importante en la estabilización
de la conformación de las proteínas; las cadenas laterales de los AA son hidrofóbicas
por eso es importante que cualquier grupo polar o cargado del interior de la proteína
tenga cerca otros grupos polares para poder formar PH e interacciones iónicas. Los
grupos polares del exterior le permiten formar PH con el agua y ser soluble en ella.
Estructura secundaria
Se refiere a la conformación local de algunas partes del polipéptido. La rigidez del
enlace peptídico viene determinada por su carácter parcial de doble enlace, lo que
implica que el enlace es co-planar y presenta un dipolo.
• ESTRUCTURA Α-HÉLICE: Esta estructura hace uso óptimo de los puentes
hidrógeno intracatenarios. La estructura está estabilizada por un enlace de
hidrógeno entre el átomo de H unido al átomo de N electronegativo de un enlace
peptídico y el átomo de oxígeno carbonílico electronegativo del cuatro AA que se
encuentra el lado aminoterminal respecto del mismo. Cada vuelta sucesiva de la
hélice se une a las anteriores mediante PH que proporciona una estabilidad
considerable.
En esta estructura, el esqueleto
polipeptídico se encuentra enrollado
alrededor
del
eje
imaginario
longitudinal de la molécula y los
grupos R de los residuos de
aminoácidos sobresalen del esqueleto
helicoidal.
• LÁMINA Β PLEGADA: se forman enlaces de H entre segmentos adyacentes de la
cadena polipeptídica. Los segmentos individuales normalmente están cercanos en la
cadena peptídica pero también pueden estar separados. Los grupos R de AA
adyacentes sobresalen de la estructura en direcciones opuestas, dando lugar a un
patrón alternante.
Las cadenas polipeptídicas pueden ser paralelas (=orientación amino-carboxilo) o
antiparalelas (≠orientación amino-carboxilo).
Estructura terciaria y cuaternaria
La estructura terciaria es disposición tridimensional global de todos los átomos de
una proteína.
Los AA que están alejados en la secuencia polipeptídica y que se encuentran en tipos
de estructura secundaria diferentes pueden interaccionar dentro de la estructura
totalmente plegada de la proteína.
• PROTEÍNAS FIBROSAS (soporte, protección externa de los vertebrados, por
ejemplo alfa queratina y colágeno): presentan cadenas polipeptídicas dispuestas en
largas hebras u hojas. Cuentan con un único tipo de estructura secundaria.
• PROTEÍNAS GLOBULARES (enzimas y proteínas reguladoras): presentan cadenas
polipeptídicas plegadas en formas globulares o esféricas. Cuenta con varios tipos de
estructura secundaria.
La estructura cuaternaria es la disposición de estas subunidades en complejos
tridimensionales. Una proteína multisubunidad también es llamada multímero. Un
multimero con pocas subunidades se denomina oligomero. La unidad de repetición
en este tipo de proteína multimérica se llama protómero.
Asociaciones de las proteínas
• Proteína con proteína: Proteínas alfa y beta tubulina que forman los microtúbulos
del citoesqueleto.
• Proteína con lípido: LIPOPROTEÍNA. Lipoproteina alta densidad como el HDL
presente en el plasma sanguíneo.
• Proteína con azúcares: GLICOPROTEÍNA. Anticuerpos.
• Proteína con ácidos nucleícos: ribosomas.
Desnaturalización y plegamiento de proteínas
LA PÉRDIDA DE LA ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL SUFICIENTE PARA ORGANIZAR
LA PÉRDIDA DE LA FX SE LLAMA DESNATURALIZACIÓN. En la mayoría de los casos,
las proteínas desnaturalizadas existen en un conjunto de estados parcialmente
plegados.
Causas de la desnaturalización:
• Calor, afecta las interacciones débiles de la proteína, principalmente los PH. El
desplegamiento es un proceso cooperativo: la perdida de estructura en una parte
de la proteína desestabiliza las otras. La proteína soporta el calor hasta que de golpe
se pierde una parte de la estructura.
• Extremos de pH alteran la carga neta de la proteína, dando lugar a repulsiones
electroestáticas y destrucción de los PH.
• Ciertos disolventes orgánicos y detergentes actúan rompiendo las interacciones
hidrofóbicas que forman el núcleo estable de las proteínas.
• La urea, el cloruro de guanidinio y las sales secuestran el agua de la proteína.
Algunas proteínas son capaces de recuperar su estructura nativa y su actividad
biológica mediante un proceso llamado renaturalización que les permite volver a
estar en condiciones.
•
No todas las proteínas se pliegan espontáneamente sino que algunas
necesitan que esto le sea facilitado por proteínas especializadas. Las
chaperonas moleculares son proteínas que interaccionan con péptidos parcial
o incorrectamente plegados, facilitadno rutas de plegamiento correctas o
aportando microentornos en los que pueda tener lugar el plegamiento.
Funciones de las proteínas
Las proteínas son moléculas dinámicas cuyas funciones dependen de las
interacciones con otras moléculas.
Los aminoácidos también son capaces de desempeñar otros roles en las células y en
el organismo, mas alla de ser los monómeros de las proteínas.
AMINOÁCIDOS
AMINOÁCIDO
3 LETRAS
1 LETRA
GRUPO R
Alanina
Glicina
Isoleucina
Leucina
Metionina
Prolina
Valina
Ala
Gly
Ile
Leu
Met
Pro
Val
A
G
I
L
M
P
V
Apolar
Apolar
Apolar
Apolar
Apolar
Apolar
Apolar
Fenilalanina
Tirosina
Triptofano
Phe
Tyr
Trp
F
Y
W
Aromático
Aromático
Aromático
Aspartato
Glutamato
Asp
Glu
D
E
Cargado Cargado -
Arginina
Histidina
Lisina
Arg
His
Lys
R
H
K
Cargado +
Cargado +
Cargado +
Asparagina
Cisteina
Glutamina
Serina
Treonina
Asn
Cys
Gln
Ser
Thr
N
C
Q
S
T
Polares
Polares
Polares
Polares
Polares
s/carga
s/carga
s/carga
s/carga
s/carga
ENZIMAS (págs. 93 a 105)
Las reacciones químicas se realizan en los seres vivos a gran velocidad, en
condiciones muy moderadas de temperatura, pH, presión, etc. gracias a la
existencia de CATALIZADORES.
Las enzimas son catalizadores biológicos
Un catalizador es un agente capaz de acelerar una reacción química sin formar
parte de los productos finales ni consumirse en el proceso.
En los sistemas biológicos, los catalizadores corresponden a macromoléculas
denominadas ENZIMAS. La gran mayoría de las enzimas son de naturaleza
proteica, aunque algunos tipos de ARN tienen función catalítica (ribozimas).
LAS ENZIMAS ACTÚAN DISMINUYENDO LA ENERGÍA DE ACTIVACIÓN (Ea) DE
UNA REACCIÓN. La Ea es la energía que hay que suministrarle a los reactivos
(sustancia sobre las cuales actúan las enzimas) para iniciar la reacción y llevarlos al
estado de transición.
La enzima asiste a los reactivos para que choquen con la orientación y la velocidad
correcta. Las enzimas son más eficientes que la mayoría de los catalizadores
inorgánicos ya que son más específicas y además son susceptibles de ser
reguladas.
Nomenclatura y clasificación de enzimas

OXIDOREDUCTASAS: catalizan reacciones de redox necesitando la presencia
de coenzimas. La enzima lactato
deshidrogenasa
cataliza
la
oxidación de lactato a piruvato y
también la reacción inversa
(reducción de piruvato a lactato),
utiliza como coenzima al NADH.

TRANSFERASA: catalizan la
transferencia de un grupo de
átomos desde una molécula a
otra. Las aminotransferasas o
transaminasas catalizan la
transferencia de un grupo
amino de un compuesto a otro.

HIDROLASA: cataliza la ruptura de
enlaces C-N; C-O; C-S y O-P por
adición de H2O (hidrólisis). La
arginasa cataliza la hidrólisis de
arginina para formar la urea.

LIASA: catalizan la ruptura de enlaces C-C; C-N y C-S mediante un
mecanismo distinto a la hidrólisis. Algunas eliminan grupos del sustrato y
forman dobles enlaces o ciclos, o agregan grupos a enlaces dobles. Las
descarboxilasas, deshidratasas, adolasas al eliminar CO2, agua o aldehído.
La adolasa divide a la
frutosa 1,6 bifosfato en
dos triosas fosfato.

ISOMERASA: catalizan la
interconversión
de
cualquier
tipo
de
isómeros. La triosafosfato
isomerasa.

LIGASA: catalizan la unión
de dos moléculas, acoplada
con la ruptura de un enlace
de
alta
energía
del
nucleósido trifosfato ATP.
La glutamina actúa en la
reacción entre el ácido
glutámico y amoníaco para
formar glutamina.
Naturaleza química
Algunas enzimas están constituidas exclusivamente por AA. Existen enzimas que
son oligómeros. Las relaciones mutuas entre las subunidades tiene importancia
funcional.
Coenzimas
Muchas enzimas realizan su función catalítica en presencia de otras moléculas
generalmente más pequeñas, no proteicas y denominadas coenzimas. El complejo
resultante se denomina HOLOENZIMA donde la parte proteica se llama
APOENZIMA (termolábil, no dializable) y la parte no proteica se llama APOENZIMA
(termoestable en caso de ser molécula orgánica o COFACTOR si es de naturaleza
inorgánica.
Las coenzimas participan activamente en la reacción (las oxidorreductasas aceptan
o ceden hidrógenos y electrones, mientras que en las transferasas aceptan o
ceden los grupos químicos).
Muchas coenzimas derivan de vitaminas (grupo B) por lo que demuestra la
importancia fisiológica de las mismas y su ingesta.
UNA COENZIMA NO ES ESPECÍFICA PARA UN TIPO DE REACCIÓN SINO QUE LA
PORCIÓN PROTEICA DE LA ENZIMA ES LA QUE DA LA ESPECIFICIDAD (las
enzimas
lactato
deshidrogenasa,
malatodeshidrogenasa
y
glutamato
deshidrogenasa utilizan NAD+ como coenzima. Las oxidorreductasas, isomerasas y
ligasas requieren de coenzimas).
Metaloenzima
En algunas enzimas, la presencia de iones metálicos es indispensable para la
acción catalítica. Los IONES METÁLICOS contribuyen al proceso catalítico por su
capacidad de atraer o donar electrones y en otros casos, contribuyen al
mantenimiento de las estructuras terciarias y cuaternarias.








Fe: catalasa, peroxidasas, citocromos y hemoglobina. Este elemento puede
presentarse como hemínico y no hemínico.
Cu: tirosinasa, ácido ascórbico oxidasa y citocromo oxidasa.
Zn: alcohol deshidrogenasa y anhidrasa carbónica.
Mo: parte de la xantino oxidasa, otras oxidasas y deshidrogenasas.
Mg: requiere enzimas que utilizan ATP. La forma activa del ATP se
encuentra unida al Mg2+ que se coordina con las cargas negativas del ATP.
Mn: indispensable para la acción de la acetil-CoA carboxilasa,
desoxirribonucleasa.
Se: forma parte de la glutatión peroxidasa.
Ca: el Ca2+ es indispensable para muchas enzimas y es considerado un
segundo mensajero.
En todas las metaloenzimas, la eliminación del componente metálico determina la
pérdida de la actividad. Esto explica el porqué de la gran toxicidad de los metales
pesados para los sistemas biológicos ya que los mismos compiten y desplazan los
cofactores normales en las metaloenzimas; además tienen gran afinidad por los
grupos –SH de las proteínas.
Zimógenos
Algunas enzimas se sintetizan en las células de origen en la forma de precursores
inactivos llamados ZIMÓGENOS. En la mayoría de los casos, estos precursores son
proteínas simples que se convierten en la enzima activa mediante un proceso de
proteólisis (hidrólisis del enlace peptídico). Son zimógenos algunos componentes
de los jugos digestivos y enzimas que intervienen en el proceso de la coagulación
sanguínea, entre otros.
Enzimas anormales por alteraciones genéticas
Los errores congénitos del metabolismo se deben usualmente a una falla en la vía
metabólica de cierto compuesto. En este caso una mutación genética conlleva a la
falta o cambio de un AA en el sitio activo de la enzima modificando así su
actividad.
Sistemas multienzimáticos
En algunos casos, se forman complejos organizados constituidos por varias vías
enzimáticas diferentes cuyas acciones se complementan llamados SISTEMAS
MULTIENZIMÁTICOS ordenados de tal modo que el producto de la reacción
catalizada por la primera enzima es recibido como sustrato por la segunda y así
sucesivamente. Estos sistemas aumentan las velocidades de reacción ya que los
sustratos no difunden fuera del sistema y además, evitan reacciones cruzadas y
fácilmente regulables. Los componentes de la cadena transporte de electrones y la
piruvato deshidrogenasa.
Catálisis enzimática
Las enzimas aumentan la velocidad de reacción disminuyendo la Ea; de esta
manera, mayor número de moléculas alcanzan el estado de transición y la
transformación química se acelera.
La enzima se une efectivamente a los sustratos formando un complejo transitorio,
estas modificaciones son efímeras ya que la enzima aparece inalterada al final de
la catálisis. Si una enzima E cataliza la transformación del sustrato S en producto
P, primero se unen enzima y sustrato para formar el complejo ES, el cual luego se
disocia en enzima y producto.
Al final de la reacción, la enzima no muestra ningún cambio, esto explica por qué
muy pequeñas cantidades de enzima aceleran enormemente la velocidad de
reacción. LA MISMA ENZIMA ES REUTILIZADA MUCHÍSIMAS VECES.
Sitio activo
Para formar el complejo ES, el sustrato se fija a un lugar definido de la enzima
llamado sitio activo o catalítico que es donde se lleva a cabo la acción catalítica.
Al fijarse primero, el sustrato se dispone de manera tal que el enlace a ser
modificado en la reacción se ubica en el sitio catalítico. En el sitio activo las
cadenas laterales de los restos aminoacídidcos aportan grupos funcionales
esenciales.
El SITIO ACTIVO es una agrupación de un número no muy grande de residuos
(AA), distribuidos de manera precisa. En su formación participan AA situados a
veces en posiciones distantes en la cadena polipeptídica, que convergen en una
zona restringida y se ubican en posiciones espaciales adecuadas por los
plegamientos y las torsiones de la cadena.
La unión del sustrato a la enzima implica la formación de enlaces no covalentes
(PH, enlaces iónicos e interacciones hidrofóbicas). Los grupos químicos del sitio
capaces de interaccionar con el sustrato tienen grupos correspondientes del
sustrato que lo fijan en la posición adecuada. EL RECONOCIMIENTO SITIO
ACTIVO/SUSTRATO REQUIERE NO SÓLO DE COMPATIBILIDAD GEOMÉTRICA,
SINO TAMBIÉN DE COMPLEMENTARIEDAD DE CARGAS.
Cuando el sustrato se fija al sitio activo pasa por un estado de transición de mucha
energía cuya existencia es efímera y desde el cual rápidamente se forma él o los
productos.
Cuando participa más de un sustrato, el sitio activo proveee un nicho en el cual
cada sustrato es ubicado en posición y orientación más favorable para reaccionar;
se promueve así la formación del estado de transición, la reducción de la Ea y el
incremento de la velocidad de reacción.
Fines siglo XIX, E. Fischer propuso a la unión del sitio activo/sustrato como el
encaje recíproco de la llave y cerradura. Actualmente tiene más aceptación la
teoría de Koshland que considera a la enzima como una estructura dotada de
cierta plasticidad y flexibilidad.
Factores que modifican la actividad enzimática
Concentración de enzima: a mayor concentración de enzima, mayor cantidad de
producto obtenido por unidad de tiempo (VELOCIDAD DE REACCIÓN).
Concentración de sustrato: utilizando concentraciones de enzima constante y a
concentraciones muy bajas de sustrato, gran parte de las enzimas están libres, con
lo cual en esta etapa a mayor cantidad de sustrato se obtiene mayor formación de
producto (REACCIÓN DE PRIMER ORDEN). Llega un momento en el cual todas las
enzimas están ocupadas con sustrato, así la enzima se ve SATURADA, este período
es observable porque se alcanza un período en el cual la velocidad de reacción no
varía; por más que se siga agregando sustrato la velocidad de reacción no varía
(REACCION CERO).
Km: la constante de Michaelis,
corresponde a la concentración de
sustrato con la cual la velocidad de
reacción alcanza un valor igual a la
mitad de la máxima.
La Km tiene un valor fijo para cada
enzima y sirve para caracterizarla.
Guarda relación inversa de la afinidad de la enzima con el sustrato por lo que, A
MENOR KM MAYOR ES LA AFINIDAD DE LA ENZIMA POR EL SUSTRATO.
Temperatura: La temperatura óptima es 37°C. La actividad enzimática disminuye
bruscamente por debajo de este valor. Puede llevar a la desnaturalización de la
enzima.
pH: la actividad óptima se encuentra entre pH 6 a 8, por debajo de estos valores la
actividad disminuye bruscamente. Los cambios de pH del medio afectan el estado
de ionización de los grupos funcionales de los residuos constituyentes de la enzima
así también en el sustrato. A pH extremos suelen desnaturalizarse las enzimas.
pepsina (pH:2), hidrolasas lisosomales (pH: 5).
Inhibidores enzimáticos
Inhibidores irreversibles: producen cambios permanentes en la enzima con
deterioro definitivo de su capacidad catalítica. Hay moléculas que tienen una
semejanza estructural con el sustrato y pueden ocupar el sitio activo de la enzima
y transformarse en productos. Estos productos forman una unión covalente con la
enzima y bloquean irreversiblemente el sitio activo. La droga alupirinol inhibe a la
xantina oxidasa, utilizada en el tratamiento de la gota.
Inhibidores reversibles:
anticompetitiva)

hay
tres
tipos
(competitiva,
no
competitiva
y
Inhibidores competitivos: el inhibidor presenta similitud estructural con el
sustrato y ambos compiten por el sitio activo de la enzima. La inhibición se
revierte aumentando la concentración de sustrato y/o disminuyendo la
concentración de producto. La enzima citrato sintasa tiene como reactivo al
Acetil-coA y oxalaceto y es inhibida por el producto de reacción citrato.
Regulación de la actividad enzimática
Las enzimas regulables pueden distinguirse en alostéricas y reguladas por
modificación covalente, ambos tipos de regulación son rápidos y reversibles;
además la misma enzima puede tener más de un tipo de regulación.
Regulación alostérica: es común en enzimas constituídas por varias cadenas
polipeptídicas o subunidades entre las cuales existe algún tipo de comunicación.
Cuando un regulador alostérico se una al sitio de regulación alostérica presente en
una subunidad se produce un cambio conformacional que se transmite a las otras
subunidades y modifica la capacidad del sitio activo para reconocer al sustrato.


Regulador alostérico positivio: el sitio activo aumenta su afinidad por el
sustrato, disminuye Km y aumenta la velocidad de reacción.
Regulador alostérico negativo: disminuye la afinidad de la enzima por el
sustrato, aumenta Km y disminuye la velocidad de reacción.
Regulación por modificación covalente: método de regulación de enzimas por la
adición o eliminación de grupos unidos covalentemente.


Fosforilación: adición de grupo ortofosfático mediante una quinasa a
residuos de serina, treonina, tirosina, este proceso consume ATP.
Defosforilación: remoción de un grupo ortofosfático mediante una fosfatasa,
hidrólisis sin consumo de ATP.
Dependiendo de la enzima
en cuestión, ésta puede
estar activa en su forma
fosforilada o defosforilada.
Existen
enzimas
que
también están moduladas
por acetilación, metilación,
etc.
Los mecanismos de regulación cambian la actividad
consecuentemente modifican el flujo de una vía metabólica.
enzimática
y
Otros mecanismos de control de flujo es aumentar o reprimir la síntesis de enzimas
(mecanismo, genético, actúa más lento) y/o degradar enzimas (mecanismo
irreversible).

Las proteínas quinasas y fosfatasas también pueden fosforilar y defosforilar
los hidratos de carbono y lípidos.
Isoenzimas
En un organismo, y aún en una célula, pueden existir proteínas diferentes que
catalizan la misma reacción. Estas distintas formas moleculares de una enzima se
denominan isoenzimas.
La hexoquinasa y la glucoquinasa: si bien ambas enzimas catalizan la reacción de
transferencia de un grupo fosfato desde el ATP a la glucosa para formar glucosa 6
fosfato, se encuentran en diferentes órganos (glucoquinasa es exclusiva del
hígado-9 presentan distinta Km y además tienen mecanismos regulatorios
diferentes. Por ejemplo, la hexoquinasa tiene como regulador alostérico negativo al
producto de la reacción glucosa 6 fosfato, mientras la otra isoenzima no.
La presencia de isoenzimas otroga al organismo gran flexibilidad fisiológica ya que
cada órgano produce las formas más aptas para sus requerimientos específicos.
Esto permite por ejemplo, disponer de la glucosa para los órganos esenciales
cuando la concentración de la misma es baja en sangre (hipoglucemia). La glucosa
es guardada en el hígado solo cuando hay altas concentraciones en sangre
(hiperglucemia).
En el laboratorio, la presencia de isoenzimas es de gran utilidad para el diagnóstico
de enfermedades relacionadas con daños a diferentes tejidos.
Consideraciones termodinámicas
Reacciones reversibles: el equilibrio químico puede revertirse fácilmente variando
la relación entre los productos y los reactivos. Las enzimas que catalizan las
reacciones reversibles tienden a actuar con rapidez para restablecer las
concentraciones del equilibrio y las velocidades netas de esas reacciones son
reguladas exclusivamente por las concentraciones relativas de los sustratos y los
productos.
Dependen de la concentración de reactivo y producto en el medio. Estas enzimas
por lo general no suelen estar
reguladas y no son determinantes en
la velocidad de la vía en cuestión.
Reacciones irreversibles: la enzima transforma los reactivos a producto y no puede
volver a generar a partir de los productos los reactivos. Este tipo de enzimas es
insensible a las concentraciones de reactivos y productos. Se modifica por medio
de reguladores alostéricos y/o modificación covalente ya que pueden alterar la
velocidad en un grado significativo. Estas enzimas suelen estar ubicadas
estratégicamente en las vías metabólicas y por lo general son de las primeras en la
vía. Existen vías metabólicas con múltiples reacciones irreversibles, mayormente,
todas ellas regulables y determinantes de la direccionalidad de la ruta.
ESTRUCTURA Y METABOLISMO DE LOS HIDRATOS DE CARBONO
(págs.. 115 a 131)
Nociones generales de los hidratos de carbono
Los carbohidratos se componen de átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno en
proporción aproximada de un átomo de carbono por dos de hidrógeno y uno de
oxígeno (CH2O).
Monosacáridos
Los monosacáridos son azúcares sencillos, por lo general tienen entre tres y siete
átomos de carbono.
La ribosa y la desoxirribosa son pentosas comunes, o sea azúcares de cinco
átomos. La glucosa, la fructosa, la galactosa son hexosas porque poseen seis
carbonos.
•
En la conformación lineal de un monosacárido, todos los carbonos excepto
uno están unidos a un grupo hidroxilo; el otro carbono forma un doble
enlace con un átomo de oxígeno, con lo que constituye un grupo carbonilo.
Si este grupo está en el extremo de la cadena, el monosacárido es un
aldehído; si está en cualquier otra posición, se trata de una cetona.
Los azúcares son POLIALCOHOLES con al menos un grupo funcional cetona o
aldehído.
La cantidad de grupos hidroxilos polares san a los monosacáridos propiedades
hidrofílicas.
La GLUCOSA es el MONOSACÁRIDO más abundantes y tiene suma importancia
en los procesos biológicos. Durante la fotosíntesis, las plantas y bacterias la
reproducen a partir de dióxido de carbono y agua la usan como fuente de energía.
Luego en la respiración celular, las células desdoblan los dobles enlaces (C-H)
que utilizan en sus actividades.
Los monosacáridos en solución acuosa se ciclan formando estructuras en anillo.
En los azúcares ciclados, desaparecen los grupos aldehídos y cetona.
Las estructuras en anillo en algunos casos adoptan la conformación silla como las
formas piranósicas (5 carbonos) o furanósicas (6 carbonos).
En la conformación ciclada, aparece un nuevo CARBONO QUIRAL que recibe el
nombre de CARBONO ANOMÉRICO y corresponde al CARBONO 1 DEL AZÚCAR.
La disposición del oxhidrilo (OH) en
torno a este carbono define las
configuraciones beta y alfa
•
•
Si el OH en el C1 está
ARRIBA, es un BETA
AZÚCAR.
Si el OH en el C1 está
ABAJO, es un ALFA AZÚCAR.
Disacáridos
Un disacárido consiste en la
unión covalente de dos
monosacáridos. Esta unión se
llama
ENLACE
OGLICOSÍDICO y se da entre
el átomo de CARBONO 1 de
una molécula y el CARBONO
4 de otra molécula.
Los disacáridos son susceptibles de hidrólisis mediada por una enzima.
•
•
•
Maltosa: glucosa + glucosa, unión alfa 1,4.
Sacarosa: glucosa + fructosa, unión alfa 1, 2.
Lactosa: glucosa + galactosa, beta 1,4.
Polisacáridos
•
•
HOMOPOLISACÁRIDO: polisacárido compuesto por la repetición del
mismo monosacárido, por lo general glucosa.
HETEROPOLISACÁRIDO: polisacárido compuesto por diferentes
monosacáridos.
El almidón es la forma habitual de almacenamiento de carbohidratos en las
plantas. Es un polímero consistente en subunidades de alfa glucosa. Los enlaces
son alfa 1,4. El almidón tiene dos formas:
-
Amilosa: molécula más sencilla no ramificada.
Amilopectina: molécula ramificada y más frecuente. La ramificación tiene
lugar a intervalos de 20 a 25 unidades con enlace glicosídico alfa 1,6.
En los seres humanos y otros animales existen enzimas que hidrolizan las uniones
alfa 1,4 y alfa 1,6 del almidón.
Los seres humanos no pueden metabolizar la celulosa ya que no poseemos
enzimas que rompan los enlaces beta 1,4.
El GLUCÓGENO es la forma en que se almacena la glucosa en los tejidos animales
(hígado y músculo esquelético). Es un polisacárido muy ramificado y más
hidrosoluble que el almidón.
Algunos carbohidratos modificados y complejos son moléculas
biológicas importantes
•
•
•
•
La GALACTOSAMINA es un azúcar en que un grupo amino sustituye un
grupo hidroxilo. Es un componente esencial del cartílago.
GLICOPROTEÍNAS: presentes en la cara externa de la membrana
plasmática formando parte del GLUCOCALIX. Gran parte de las proteínas
secretadas por las células son glicoproteínas.
PROTEOGLICANOS: conforman junto a otras moléculas el tejido conectivo.
GLICOLÍPIDOS: de suma importancia para la interacción celular.
METABOLISMO DE LOS HIDRATOS DE CARBONO
La necesidad de un aporte constante de materia y energía de las célula se debe
a que ella lo requiere para realizar varias de sus funciones, entre las que se
destacan:
-
La realización de un trabajo mecánico, por ejemplo, la contracción
muscular y movimientos celulares.
El transporte activo de iones y moléculas.
Síntesis de moléculas.
Las vías metabólicas relacionadas con el metabolismo de la glucosa son:
-
Glucólisis
Fermentación homoláctica
Descarboxilación oxidativa del piruvato
Ciclo de Krebs
Cadena respiratoria acoplada a la fosforilación oxidativa
Captación celular de la glucosa
En la membrana plasmática existe EL TRANSPORTADOR ESPECÍFICO PARA LA
GLUCOSA (GLUT) que permite la incorporación de glucosa sin gasto de energía.
Tiene una distribución pareja en todo el organismo, pero se encuentra
mayormente en el SNC y las gónadas.
Este transportador es bidireccional y por tal motivo es importante que la glucosa
sea modificada inmediatamente para que no sea expulsada de la célula. Por eso
la primera reacción de la glucólisis es una fosforilación que transforma a la
glucosa en glucosa-6 fosfato y así no es reconocida por GLUT.
Glucólisis
Es una vía degradativa oxidativa de la glucosa con fines energéticos que ocurre
en el citoplasma de todas las células en condiciones de saciedad y es estimulada
por la hormona insulina. Es insensible a la presencia (aerobiosis) o ausencia
(anaerobiosis) de oxígeno.
En este proceso actúan 10 enzimas diferentes que catalizan diez reacciones
secuenciales:
•
•
•
Formación de fructosa 1,6 bifosfato a partir de glucosa.
Formación de triosas fosfato (gliceraldehído 3-fosfato y dihidroxiacetona
fosfato) a partir de fructosa 1,6 bifosfato.
Formación de piruvato a partir de gliceraldehído 3-fosfato.
PRIMERA ETAPA
•
•
Se
consumen
dos
ATP,
uno
con
la
ENZIMA
HEXOQUINASA/GLUCOQUINASA y después de una reacción de
isomerización, se emplea el segundo ATP con la ENZIMA
FOSFOFRUCTOQUINASA 1 (FFK 1), ambas reacciones dan origen a la
fructosa 1,6 bifosfato.
Esta etapa es conocida como la fase preparatoria de la glucólisis. Estos
dos ATP son el precio que hay que pagar para obtener una molécula como
la fructosa 1,6 bifosfato. Aquí gracias a una desensibilización de las cargas
negativas de los grupos fosfato permite mediante una enzima que esta
hexosa se reparta en dos triosas fosfato.
SEGUNDA ETAPA
•
Se inicia esta etapa cuando, mediante la ENZIMA ALDOSA, la fructosa 1,6
bifosfato se divide en dos triosas fosfato (gliceraldehído-3 fosfato y
dihidroxiacetona fosfato).
TERCERA ETAPA
•
•
•
Etapa caracterizada por la ISOMERIZACIÓN de la dihidroxiacetona fosfato
a gliceraldehído-3 fosfato (PGAL). Es decir que en esta etapa contamos
con dos moléculas de PGAL que servirán de sustrato para la formación de
piruvato, uno por cada uno de ellas.
Esta etapa se inicia por una necesidad del NAD+ y Pi para oxidar y
fosforilar al gliceraldehído-3 fosfato que se transforma en 1,3
bigliceraldehídofosfato + NADH, la enzima encargada de este procedo es
la GLICERALDEHÍDO 3-FOSFATO DESHIDROGENASA.
La ENZIMA FOSFOGLICERATO QUINASA actúa sobre este compuesto y se
libera la primer molécula de ATP y más adelante, en una reacción
catalizada por la ENZIMA PIRUVATO QUINASA, se forma la segunda
molécula de ATP.
En la glucólisis, los ATP que quedan como ganancia son formados por
fosforilación a nivel del sustrato. El balance energético es 2 ATPs y 2 NADH.
FERMENTACIÓN HOMOLÁCTICA
En anaerobiosis, el NADH generado durante la glucólisis no puede reoxidarse a
tasas comparables en las mitocondriales y con la finalidad de mantenerse en
homeostasis, el piruvato es reducido por el NADH para formar lactato, reacción
catalizada por la ENZIMA LACTATO DESHIDROGENASA. Esta desviación
metabólica del piruvato mantienen la glucólisis operativa bajo condiciones
anaeróbicas. Esto es así porque la gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa
requiere para su funcionamiento a la coenzima NAD+, en su estado oxidado.
Piruvato deshidrogenasa (descarboxilación oxidativa del piruvato)
•
•
•
•
En presencia de oxígeno, el piruvato es transportado hacia el interior de
la mitocondria, donde mediante una serie de reacciones, se oxidará
completamente a CO2, generando en ese proceso equivalente de
reducción y ATP.
Las mitocondrias albergan en su matriz al COMPLEJO MULTIENZIMÁTICO
DESHIDROGENASA, LAS ENZIMAS DEL CICLO DE KREBS, las enzimas que
catalizan la oxidación de los ácidos grasos y las enzimas encargadas de la
síntesis y degradación de los cuerpos cetónicos.
En la membrana mitocondrial interna se ubican las enzimas y proteínas
involucradas en el transporte de electrones y síntesis de ATP.
LAS MITOCONDRIAS SON LOS CENTROS DEL METABOLISMO OXIDATIVO
EN EUCARIONTES.
El piruvato es reconocido por el complejo multienzimático piruvato
deshidrogenasa, el complejo utiliza CoA-SH y NAD+, además de una serie de
moléculas orgánicas relacionadas con las vitaminas del grupo B. Los productos
de la reacción son Acetil-CoA, CO2 (descarboxilación oxidativa) y NADH.
El Acetil-CoA es una ENCRUCIJADA METABÓLICA, es decir, que en la degradación
de lípidos y algunos AA también se obtiene Acetil-CoA (vías metabólicas
independientes de la piruvato deshidrogenasa).
Ciclo de Krebs, de los ácidos tricarboxílicos o del ácido cítrico
Del Ciclo de Krebs se obtendrán coenzimas y ATP.
El Ciclo de Krebs se inicia con la condensación irreversible de las moléculas de
Acetil-Coa y oxalacetato. Esta reacción es catalizada por la ENZIMA CITRATO
SINTASA y su producto es el citrato. A partir de aquí, se despliegan una serie de
reacciones que culminan con la generación de otra molécula de oxalcetato.
DEL CICLO DE KREBS SE OBTENDRÁN 3 MOLÉCULAS DE NADH, 1 DE FADH2, 1
ATP Y 2 CO2. Todo esto multiplicado x2.
El ciclo de Krebs es la vía común para la oxidación aeróbica de los sustratos
energéticos provenientes de distintos metabolitos (CH, lípidos y proteínas),
condición que convierte a este proceso enzimático en la VÍA DEGRADATIVA más
importante para la generación de coenzimas reducidas.
El ciclo de Krebs tiene como función netamente catabólica la oxidación total del
acetato hasta 2Co2.
El ciclo de Krebs actúa como una “ROTONDA MOLECULAR” mediante la cual los
metabolitos pueden ser transformados según las necesidades de la células.
Mediante Krebs, los carbohidratos pueden ser convertidos en lípidos
(lipogénesis); algunos aminoácidos en carbohidratos (GLUCONEOGÉNESIS).
Estas transformaciones ponen en evidencia el rol anabólico. EL CICLO DE KREBS
ES ANIFBÓLICO.
Cadena de transporte de electrones o cadena respiratoria
Los 2 NADH de la glucólisis en aerobiosis, los 2 NADH de la descarboxilación
oxidativa del piruvato y los 6 NADH y los 2 FADH2 generados en el ciclo de Krebs
(por glucosa) son reoxidados por el sistema multienzimático transportador de
electrones estableciendo así un flujo de electrones, que son dirigidos hacia el O 2
como aceptor final.
LOS PRODUCTOS DE ESTE PROCESO SON UNA MOLÉCULA DE AGUA Y UNA
GRAN CANTIDAD DE ENERGÍA LIBERADA, QUE ES UTILIZADA PARA
TRANSLOCAR PROTONES DESDE LA MATRIZ HACIA EL ESPACIO
INTERMEMBRANA MITOCONDRIAL.
Luego estos protones se disipan a favor del gradiente pasando por la ATP
sintetasa, y en un mecanismo de rotación molecular genera la unión covalente
entre un ADP y un Pi obteniéndose así ATP (FOSFORILACIÓN OXIDATIVA).
La cadena de transporte de electrones es una serie de cuatro complejos a través
de los cuales pasan los electrones.
•
•
Los electrones son llevados del Complejo I y II al Complejo III por la
COENZIMA Q (ubiquinona, único componente no proteico).
Del Complejo III al Complejo IV por la PROTEÍNA CITOCROMO C.
1) Los electrones del NADH mitocondrial son transferidos al FMN, uno de los
grupos prostéticos de la NADH-Q OXIDORREDUCTASA (Complejo I).
2) De aquí los electrones se transfieren a otro grupo prostético: el de las
proteínas hierro-azufre y de aquí pasarán a la Coenzima Q, que también
recibe electrones de la SUCCINATO-Q REDUCTASA (Complejo II). A este
complejo pertenece la enzima del Ciclo de Krebs SUCCINATO
DESHIDROGENASA que genera el FADH2, la cual cede sus electrones a
proteínas hierro-azufre y de aquí a la coenzima Q para formar QH2.
3) La función del Complejo III identificado como Q-CITOCROMO C
OXIDORREDUCTASA es catalizar la transferencia de electrones desde QH2
al citocromo c oxidado (cyt c).
4) La etapa final de la cadena transportadora de electrones consiste en la
oxidación del cyt c reducido y la consiguiente reducción del O2 a dos
moléculas de H2O. Esta reacción es catalizada por el CITOCROMO C
OXIDASA, Complejo IV.
Fosforilación oxidativa
Este flujo de electrones (proceso altamente exergónico) permite entonces, que
se acumulen protones en este espacio intermembrana en contra del gradiente.
Este gradiente electroquímico, también llamado FUERZA PROTÓN-MATRIZ, se
utiliza para dirigir la síntesis de ATP vía la enzima ATP SINTASA.
LA CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES SE ACOPLA A LA FOSFORILACIÓN
OXIDATIVA.
El flujo de H+ a favor del gradiente y a través de la ATP SINTASA ocasiona una
rotación molecular en esta enzima, con la consecuente formación de ATP en la
matriz mitocondrial (fosforilación oxidativa), según la siguiente reacción:
El par de electrones cedidos por el NADH, permite la translocación de 10
protones, mientras el par de electrones cedidos por el FADH 2 solo transloca 6
protones.
EN la ATP SINTASA ocurre una rotación por cada 10 protones que retornan a la
matriz y esto permite generar 3 ATPs, mientras 6 protones generan en la ATP
SINTASA 2/3 de rotación y esto permite generar 2 ATPs. Este rendimiento
diferencial entre las coenzimas es consecuencia de que los electrones
transportados por el FADH2 son energéticamente inferiores a los del NADH. Un
NADH equivale a 3 ATPs y un FADH2 equivale a 2 ATPs.
El gradiente de protones también impulsa la incorporación de Pi hacia la matriz
mitocondrial, mediante un simporte H+/Pi, que es uno de los reactivos de la ATP
SINTETASA.
El ATP recién sintetizado debe salir al citosol, para esto hay en la MMI un antiporte
que mueve ATP fuera de la mitocondria, mientras incorpora ADP hacia la matriz
mitocondrial. Este ADP es producto de la hidrólisis del ATP que está usando en
los procesos endergónicos celulares.
Finalmente, los protones que retornan a la matriz se combinan con el oxígeno,
reduciendo el mismo a agua.
El NADH citosólico liberado durante la reacción catalizada por la
GLICERALDEHÍDO 3-FOSFATO DESHIDROGENASA debe ser reoxidado para que
continúe la glucólisis para lo cual debe ser transferido a la mitocondria para su
oxidación a nivel de la cadena transportadora de electrones. Pero como en NADH
no puede realizar esta acción, la celula contempló la reducción de un sustrato
por el NADH en el citoplasma, una vez reducido el sustrato, es transportado hacia
la matriz mitocondrial por un transportados específico y ya dentro de la
mitocondria se oxida, logrando simultáneamente una reducción de NAD+ propio
de la matriz mitocondrial obteniendo NADH. Luego el sustrato es devuelto al
citoplasma para experimentar de nuevo el mismo ciclo.
A este sistema de transporte específico se lo conoce como LANZADERA. Para el
NADH citoplasmático hay dos lanzaderas, una es la DIHIDROXIACETONA
FOSFATO/GLICEROL-3-FOSFATO que genera dentro de la mitocondria FADH2 y
la otra es la LANZADERA MALATO/ASPARTATO activa en hígado y corazón, que
produce NADH.
De aquí que el NADH citoplasmático pueda rendir 4 o 6 ATPs, dependiendo de la
lanzadera utilizada. Esto determina que la producción total de ATP sea 36 o 38
ATP.
•
•
•
En estado postpandrial tenemos alta concentración de glucosa en sangre
(hiperglucemia). Esto activa los mecanismos hipoglucemiantes para volver
la glucemia a valores normales. La HORMONA HIPOGLUCEMIANTE por
excelencia es la INSULINA cuya función es dar la orden a las células de
los tejidos insulino dependientes de incorporar y guardar la glucosa dentro
de la célula. Eventualmente se obtendrá glucógeno a partir de la glucosa
en hígado y músculo esquelético (GLUCÓGENOGENÉSIS).
En estado prepandrial tenemos baja concentración de glucosa en sangre
(hipoglucemia). Esto activa los mecanismos hiperglucemiantes para volver
la glucemia a valores normales. La HORMONA HIPERGLUCEMIANTE por
excelencia es el GLUCAGÓN. Estimula la degradación de glucógeno
hepático (GLUCOGENÓLISIS), con lo cual inmediatamente se incrementa
la concentración de glucosa en sangre.
Luego de estas reservas y si persiste el ayuno, el organismo busca otra
vía mediante la cual pueda convertir moléculas no glicosídicas en glucosa
(gluconeogénesis). Este mecanismo constribuye a mantener los niveles
normales de glucosa en sangre.
El PANCREAS es el ENCARGADO de SINTETIZAR y SECRETAR INSULINA y
GLUCAGÓN.
METABOLISMO DEL GLUCÓGENO
Glucogenogénesis (HIPERGLUCEMIA – INSULINA)
Para la síntesis de glucógeno es necesaria la presencia de un oligosacárido de
glucosas preexistentes o la participación de la PROTEÍNA GLUCOGENINA que
actúa como un cebador.
Luego, la ENZIMA GLUCÓGENO SINTETASA es la enzima regulable del proceso,
une mediante la formación de un enlace 1-4 glucosídico a la glucosa del UDPglucosa con una de las glucosas del oligosacárido, lo que desplaza al UDP.
Repetidas participaciones de esta enzima permiten el crecimiento del glucógeno.
La UDP-glucosa es una forma activada de la glucosa y se sintetiza a partir de
glucosa 1-fosfato y UTP en una reacción catalizada por la UDPGLUCOSAPIROFOSFORILASA (descubierta por Leloir en 1970).
Para lograr la ramificación y formar enlaces alfa 1-6 se necesita otra enzima. La
ramificación tiene lugar después de que cierto número de residuos de glucosa se
haya unido mediante enlaces alfa -1 por la GLUCÓGENO SINTETASA.
La ENZIMA RAMIFICANTE transfiere un fragmento terminal de 6 o 7 residuos de
longitud desde un extremo a un grupo hidroxilo situado en posición 6 de un
residuo de glucosa del interior del polímero; esta reacción crea dos extremos para
que continúe la acción de la GLUCÓGENO SINTETASA.
Las ramificaciones son importantes porque aumentan la solubilidad del glucógeno
y el número de extremos a partir de los que se puede obtener glucosa 1-fosfato
mediante la glucogenólisis. Esta vía metabólica está estimulada en saciedad y la
hormona que promueve la síntesis de glucógeno es la insulina.
LA GLUCOSA EN LAS CÉLULAS SE GUARDA COMO GLUCÓGENO y no como
glucosa 6-fosfato fundamentalmente por cuestiones osmóticas. Sin el glucógeno,
una reserva equivalente de glucosa 6-fosfato atraería tanta agua que habría lisis
celular.
Glucogenólisis (HIPOGLUCEMIA – GLUCAGÓN HÍGADO – ADRENALINA
MÚSCULO ESQUELÉTICO)
Los principales depósitos de glucógeno en los vertebrados se encuentran en el
músculo esquelético e hígado. La degradación de estas reservas de glucosa o
movilización tiene como finalidad suministrar glucosa 6-fosfato.
La enzima clave de la ruptura del glucógeno es la GLUCÓGENO FOSFORILASA
que escinde mediante la adición de Pi los enlaces tipo alfa 1-4 para producir
glucosa 1-fosfato. Esta ruptura se conoce como osforilisis.
Para romper las ramificaciones, uniones 1-6 alfa, se necesita de la
GLUCANTRASNFERASA que cataliza dos reacciones:
1) Tiene actividad de TRANSFERASA, elimina tres residuos de glucosa y lo
transfiere intactos al extremo de alguna otra glucosa. Esta transferencia
deja un solo residuo de glucosa unido por enlace glucosídico alfa 1-6.
2) Este residuo se libera por la actividad glucosidasa de la
GLUCANTRANSFERASA, lo que da lugar a una molécula libre de glucosa y
una estructura no ramificada de residuos de glucosa susceptible de ser
fraccionado por la fosforilasa.
La glucosa 1-fosfato producida por la FOSFORILASA debe convertirse a glucosa
6-fosfato para metabolizarse mediante la glucólisis. Esta acción es catalizada por
la enzima FOSFOGLUCOMUTASA.
El hígado es el único órgano
que libera glucosa a sangre
ya que posee la ENZIMA
GLUCOSA 6 FOSFATASA
que remueve el grupo
fosfato de la glucosa 6fosfato. Esto no ocurre en el
músculo porque no tiene la
fosfatasa, por lo tanto el
glucógeno de este órgano
es para consumo propio.
La glucosa recién liberada
es vital durante la actividad
muscular y los intervalos
entre comidas para que
puedan
consumirla
principalmente el SNC y el
músculo esquelético.
La degradación del glucógeno está estimulada en ayuno y las hormonas
implicadas con la adrenalina en el músculo y el glucagón en el hígado.
Gluconeogénesis
La glucosa es tan vital para el individuo que si uno no la incorpora con la dieta,
se sintetiza en nuestro organismo a partir de otras moléculas.
El SNC necesita de glucosa casi como única fuente de energía. Por consiguiente,
las células animales deben ser capaces de sintetizar glucosa a partir de otros
precursores y también de mantener las concentraciones sanguíneas de glucosa
dentro de límites estrechos.
Este proceso aparece cuando las reservas de glucosa disminuyen abruptamente
se inicia la síntesis de glucosa a partir de precursores no glucosídicos. Los
sustratos no glucosídicos son:
•
•
•
•
Piruvato
Lactato
Esqueleto carbonado de algunos AA
Glicerol
Salvo para el glicerol, la gluconeogénesis comienza en la matriz mitocondrial y
prosigue en el citosol. La transformación de glicerol en glucosa se da
íntegramente en el citosol.
El principal órgano gluconeogénico es el hígado y en menor medida, los riñones.
Los principales destinos de la glucosa formada en este proceso son para el tejido
nervioso y el músculo esquelético.
Enzimas importantes de este proceso:
•
•
•
FOSFOENOLPIRUVATO CARBOXIQUINASA
FRUCTOSA 1,6 BIFOSFATASA
GLUCOSA 6-FOSFATASA}
Vías de las pentosas fosfato
Es una vía degradativa oxidativa de la glucosa sin fines energéticos donde se
obtiene NADPH y ribosa 5-fosfato.
El NADPH es empleado por ejemplo en la biosíntesis reductiva de ácidos grasos,
colesterol, nucleótidos y en la degradación del grupo hemo.
El NADPH regenera al glutatión reducido con lo cual contribuye a revertir las
oxidaciones biológicas que causan el envejecimiento celular.
La ribosa 5-fosfato es utilizada por la célula para la síntesis de nucleótidos (ATP,
CTP, GTP, UTP, TTP), coenzimas como el NADH, FAD y Coenzima A.
LÍPIDOS (págs. 133 a 149)
ÁCIDOS GRASOS
Un ácido graso es una biomoléculas formada por una larga cadena
hidrocarbonada lineal, de diferente longitud o número de átomos de carbono en
cuyo extremo hay un grupo carboxilo.
Los ácidos grasos pueden clasificarse en función de la longitud de su cadena,
como AG de cadena corta, media o larga.
•
En plantas y animales predominan los AG de 16 y 18 átomos de carbono
como lo son el palmítico, el linoleico, el oleico y el esteárico.
También se los puede clasificar según el enlace C-C:
•
•
•
Saturado: sin dobles enlaces.
Insaturado: con un doble enlace.
Poliinsaturado: con dos o más dobles enlaces.
La nomenclatura simplificada
de
estos
compuestos
especifica la longitud de la
cadena hidrocarbonada y la
longitud de los dobles
enlaces. Por ejemplo si tiene
16 carbonos y es saturado
sería 16:0. El lugar del doble
enlace se representa con ∆.
Por ejemplo, el ácido oleico
cuyo doble enlace se sitúa en el carbono 9, sería 18:1 (∆9).
Otra nomenclatura es la omega (ω). Hay dos clases de AG insaturados
importantes, los de la serie ω3 y serie ω6, que indica la posición del grupo del
primer doble enlace contando desde el extremo terminal de la cadena (o sea
desde el grupo metilo). Los AG ω3 y ω6 se consideran esenciales para el ser
humano ya que no tenemos la capacidad de sintetizarlos.
En general, en los seres vivos, el primer doble enlace aparece entre el carbono 9
y 10 contando desde el átomo de carbono carboxílico. En los AG poliinsaturados,
es frecuente que los dobles enlaces aparezcan tres los dobles enlaces cada tres
carbonos. Los enlaces triples son poco comunes en los lípidos biológicos.
Dependiendo del grado de insaturación y la longitud de la cadena hidrocarbonada
varían las propiedades físicas de los AG.
A temperatura ambiente (25°C) los AG saturados desde 12:0 a 24:0 tienen
consistencia cérea, mientras que los AG insaturados de las mismas longitudes
son líquidos oleosos.
En los seres vivos los enlaces dobles en general tienen la conformación “cis”, esto
genera una curvatura en la molécula y el empaquetamiento por lo cual no es tan
ordenado, de ahí su mayor fluidez. Los AG saturados se empaquetan más
eficientemente y además las moléculas se atraen entre sí mediante fuerzas de
London.
Los AG son MOLÉCULAS ANFIPÁTICAS. El carácter ácido y la solubilidad en agua
disminuyen en los AG a medida que aumenta la longitud de la cadena
hidrocarbonada. Sólo los AG con cadena muy corta, como el ácido acético son
solubles en agua. Los AG rara vez se encuentran libres, más bien forman parte
estructural de la gran mayoría de los lípidos.
Clasificación de los lípidos según su estructura química
Según su estructura, los lípidos se clasifican en: acilglicéridos, glicerofosfolípidos,
esfingolípidos, glicolípidos, esteroles y lipoproteínas.
Acilglicéridos
Se obtiene por esterificación
de un glicerol con un AG
(monoacilglicérido, MAG), dos
AG (diacilglicérido, DAG) y
tres AG (triacilglicérido, TAG).
Los TAG, también conocidos
como grasas neutras, son no
polares e insolubles en agua.
Glicerofosfolípidos
Derivan del ácido fosfatídico (un DAG unido a un ácido ortofosfórico). El grupo
fosfato puede estar unido a alguna de las siguientes cuatro moléculas:
•
•
•
Etanolamina
Colina (aminoalcoholes)
Serina (AA)
•
Inositosol (polialcohol cíclico)
Son moléculas anfipáticas con una cabeza polar y dos colas hidrofóbicas. En los
glicerofosfolípidos de membrana, la
cabeza polar comprende al grupo
ortofosfórico
y
al
aminoalcohol/polialcohol/AA cíclico. Los
AG tienen generalmente una longitud
de 16 a 20 carbonos y es común que
uno de los AG sea insaturado o
poliinsaturado en conformación “cis”.
Esfingolípidos
Tienen como estructura básica a la ceramida (esfingosina, AAlcohol 18C + AG).
La cabeza polar en este tipo de lípidos es exactamente igual que en los
glicerofosfolípidos. Esfingomielina.
Glicolípidos
Resultan de la unión de una ceramida con un monosacárido (CEREBRÓSIDOS) u
oligosacáridos (GLANGLIÓSIDOS). Estos tipos de lípidos son muy abundantes en
las membranas plasmáticas de las células del SNC.
Esteroles
Son
derivados
del
ciclopentanoperhidrofenantreno.
El más abundante en los animales
es el COLESTEROL, que forma
parte
de
las
membranas
plasmáticas de todas las células
eucariotas y micoplasmas. Las
plantas superiores contienen
FITOESTEROLES y los hongos
contienen ergosterol.
Lipoproteínas
Resultan de la asociación de
distintos tipos de lípidos y
proteínas. Es la forma en la
que se transportan los lípidos
y vitaminas liposolubles en
sangre. Pertenecen a este
grupo: QUILOMICRÓN (único
que
transporta
lípidos
exógenos),
VDL,
LDL
(colesterol malo), IDL y HDL
(colesterol bueno).
CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS SEGÚN SU FUNCION
Lípidos de almacenamiento
Los TAG (grasas y aceites) son utilizados casi universalmente como forma de
almacenamiento y energía en los seres vivos. Son la clase más abundante de
lípidos. Además de que ocupan menos espacio que el glucógeno y proporcionan
seis veces más energía que el mismo peso de éste último.
Un persona promedio alacena solo medios kilogramo de glucógeno frente diez
kilogramos de TAG.
Los TAG y el colesterol son los únicos lípidos no polares, con lo cual no atraen
agua. Los TAG simples tienen todos sus AG iguales, mientras que los mixtos
contienen dos o tres AG diferentes.
Los adipocitos son las células animales especializadas en sintetizas y almacenar
TAG. Estas células tienen enzimas LIPASAS, que hidrolizan los TAG (lipólisis),
liberando los correspondientes AG y el glicerol. Los AG se movilizan por el torrente
sanguíneo unidos a la albúmina hasta la célula que los requiera para obtener
energía.
Otras de las funciones de los TAG son aislante térmico, termogénesis sin tiriteo
y protección de órganos.
Lípidos estructurales
Las membranas biológicas están conformadas por una bicapa lipídica que forma
una barrera para el paso de moléculas polares e iones. Los lípidos que la forman
son anfipáticos. Glicerofosfolípidos, Glicolípidos, esfingolípidos y esteroles.
Lípidos como señales o cofactores
Los segundos mensajeros IP3 y DAG que derivan del glicerofosfolípido de
membrana, fosfatidilinositol bifosfato (PIP 2), actúa regulando el metabolismo
celular. Por otra parte, los esfingolípidos también actúan como fuente de
mensajeros celulares.
•
•
•
Eicosanoides: funcionan como hormonas paracrinas que actúan solo en
las células próximas al lugar donde se sintetizaron. Intervienen en la
función reproductora, en la inflamación, la fiebre y el dolor asociados a las
lesiones y enfermedades. TODOS SON DERIVADOS DEL ÁCIDO
ARAQUIDÓNICO, ácido graso poliinsaturado de 20 carbonos (20:4). Hay
tres clases de eicosanoides: las prostaglandinas, los tromoboxanos y los
leucotrienos.
Vitaminas liposolubles: vitaminas D, E, K, A. Las vitaminas son compuestos
esenciales para la salud del ser humano y otros vertebrados ya que no
podemos sintetizarlas, por lo tanto deben ser incorporadas con la dieta.
Las vitaminas A y D son precursores hormonales. La vitamina E actúa
como antioxidante y ayuda a proteger a las células de los daños causados
por los radicales libres. La vitamina K interviene en la coagulación de la
sangre y el metabolismo óseo.
El colesterol es el precursor de un gran número de hormonas esteroideas
y sales biliares.
Agregados lipídicos
Los lípidos son prácticamente insolubles en agua, cuando se mezclan con ésta
tienden a formar estructuras para excluir al agua, disminuir la superficie expuesta
a ésta y ser energéticamente más estables, manteniendo la cohesión por uniones
de tipo hidrofóbicas. De esta manera, forman agregados lipídicos, que
dependiendo de qué lípido se trate va a variar su conformación.
La formación de micelas se ve favorecida cuando el fosfolípido tiene una forma
cónica, esto sucede cuando contiene solo un ácido graso formando la cola apolar.
Estas cadenas se ven secuestradas en el interior de la esfera, expulsando casi
toda el agua.
Las bicapas se dan cuando la sección transversal del grupo de la cabeza y las
colas son similares. Esta estructura deja en contacto en sus laterales las colas
apolares con el medio acuoso, por lo que no son muy estables y tienden a
plegarse y formar LIPOSOMAS, consiguiendo máxima estabilidad.
MEMBRANAS BIOLÓGICAS
Son bicapas con un
espesor de 5 a 8 nm.
Definen
los
límites
externos de las células y
regulan el tráfico a través
de ellas.
En las células eucariotas,
forman parte de la gran
mayoría de las organelas.
Son flexibles, sellantes y
permeables frente a los
compuestos hidrofóbicos,
mientras selectivamente
permeables a los solutos
polares.
Las membranas biológicas
están
compuestas
mayoritariamente
por
lípidos y proteínas pero las proporciones de ambos varían con cada tipo de
membrana, lo que le da diferente funcionalidad y propiedades físicas.
Las membranas biológicas reciben y generan señales permiten generar
gradientes, participan en el reconocimiento celular, intervienen en la motilidad
celular y son indispensables para el crecimiento celular.
La capacidad de fusionarse con otras membranas sin romperse es sumamente
importante para la célula.
El proceso de fusión de membrana requiere de proteínas que hagan nexo entre
las dos membranas que se van a unir y la presencia de Ca2+.
Modelo de mosaico fluido
Las proteínas que conforman las membranas biológicas pueden ser integrales o
periféricas. Las proteínas integrales están embebidas en la bicapa, atravesándola
de lado a lado, manteniéndose allí mediante interacciones hidrofóbicas con los
lípidos. Por otra parte, las proteínas periféricas se encuentran asociadas a las
proteínas integrales o a los lípidos de membrana por uniones iónicas, PH o
uniones covalentes. La mayoría de las interacciones entre los componentes de la
membranas son de tipo no covalente.
Este modelo puede interpretarse como un mar de lípidos en el cual las proteínas
parecen flotar siguiendo un patrón que cambia constantemente.
Si bien las proteínas muestran libertad de movimiento, puede que estén ancladas
a estructuras celulares internas impidiendo de esta manera su difusión lateral.
Algunas de estas proteínas forman aglomerados manteniéndose juntas unas
respecto de las otras, en general, para cumplir una función en conjunto y hacer
más eficiente el proceso en el que están involucradas.
Hay lípidos como el COLESTEROL y los ESFINGOLÍPIDOS que forman
asociaciones mixtas más compactas que los demás, llamados BALSAS O “RAFTS”
LIPÍDICOS. Estos tienen incluidas en esa asociación determinadas proteínas que
también participan en PROCESOS DE SEÑALIZACIÓN.
A esta temperatura relativamente baja forman una fase de gel semisólida,
mientras que a temperaturas relativamente elevadas por el movimiento que esto
produce en las colas de ácidos grasos, se encuentran en un estado líquido
desordenado o fluido. Lo IDEAL es lo que sucede a TEMPERATURAS
INTERMEDIAS en donde se genera un ESTADO FLUIDO pero ordenado, CON
MENOS MOVIMIENTO TÉRMICO DE LAS MOLÉCULAS.
Los esteroles, como el colesterol, favorecen este estado fluido ordenado, ya que
le dan más rigidez a la bicapa. El colesterol es una molécula rígida y casi plana y
ocupa los espacios entre las colas torcidas de los fosfolípidos insaturados. A
MAYOR GRADO DE SATURACIÓN EN LOS FOSFOLÍPIDOS, MAYOR ES LA
RIGIDEZ DE LA MEMBRANA BIOLÓGICA, es decir, A MAYOR GRADO DE
INSATURACIÓN EN LOS FOSFOLÍPIDOS MÁS FLUIDA SERÁ UNA MEMBRANA
BIOLÓGICA.
MOVIMIENTO Y DISTRIBUCIÓN ASIMÉTRICA DE LOS FOSFOLÍPIDOS
Los fosfolípidos de membrana experimentan cuatro tipos de movimientos:
•
•
•
•
Difusión
lateral:
las
moléculas
pueden
trasladarse lateralmente
en el plano de la
membrana,
intercambiando
lugares
con las moléculas vecinas.
Flexión
Rotación
Flip-flop: este movimiento
es el menos habitual y
requiere enzimas y gasto
de ATP para poder llevarse a cabo.
La distribución de proteínas y fosfolípidos es diferente entre las hemicapas de la
membrana plasmática, esto refleja una ASIMETRÍA FUNCIONAL.
Prevalecen en la hemicapa externa:
•
•
•
Fosfatidiletanolamina
Fosfatildicolina
Glicolípidos y glicoproteínas (formando el glucocálix)
Prevalecen en la hemicapa interna:
•
•
Fosfatildiserina
Fosfatidilinositol
Ambos son glicerofosfolípidos de carga negativa y colaboran a general un
potencial de reposo en la membrana. Además, el fosfatidilinositol es precursor de
segundos mensajeros muy importantes.
-
El colesterol se distribuye por igual entre ambas hemicapas.
METABOLISMO LIPIDICO
Las células pueden obtener AG de tres fuentes: grasas consumidas en la dieta,
grasas almacenadas en la propia célula y grasas sintetizadas en un órgano y que
se exportan a otro.
En el intestino delgado, los TAG ingeridos deben convertirse en micelas
microscópicas. Esta conversión la producen las SALES BILIARES que se intercalan
entre las partículas de grasa y las solubilizan, haciéndolas accesibles a la acción
de la LIPASA PANCREÁTICA que convierte a los TAG en DAG, MAG, AG libres y
glicerol. Así estos difunden a través de la MP de los enterocitos y luego son
reconvertidos a TAG. Luego se empaquetan con colesterol y proteínas específicas
y forman los QUILOMICRONES, listos para salir a la linfa.
La parte proteica de las lipoproteínas es reconocida por receptores de membrana
plasmática, para luego ser internalizados en las células que los precisan. En los
capilares la ENZIMA EXTRACELULAR LIPOPROTEINASA hidroliza los TAG a AG y
glicerol para que puedan ser asimilados por los tejidos.
-
Si las células necesitasen energía, los AG serían oxidados.
Si las células no necesitasen energía, serían reconvertidos a TAG
Los TAG que sobran después del recorrido van al hígado donde pueden ser
oxidados para obtener energía o alternativamente sirven como precursores para
la síntesis de diversos complejos.
Cuando hay AG en exceso, el hígado los empaqueta en lipoproteínas VLDL y los
transporta a los adipocitos donde se almacenan en forma de TAG.
CATABOLISMO LIPÍDICO
Un TAG típico al oxidarse completamente hasta CO2 rinde aproximadamente 400
ATPs.
En primer lugar, un TAG es hidrolizado por medio de la ENZIMA LIPASA
HORMONA SENSIBLE (LHS), este proceso es conocido como LIPÓLISIS, el saldo
es un glicerol y tres AG.
Como estamos en ayuno, el glicerol usualmente es convertido en glucosa
mediante gluconeogénesis en el hígado.
En la MME, actúa en primer lugar la ACIL-COA SINTETASA, esta es responsable
de activar a los AG adicionándoles un grupo de CoA-SH.
Luego de que se forma el acil-CoA, éste se transporta
a la matriz mitocondrial (mediante una lanzadera de
carnitina) donde luego ocurrirá la beta oxidación
propiamente dicha. Los AG de cadena corta y mediana
no requieren de la lanzadera de carnitina ya que
ingresa directamente a la matriz mitocondrial.
La β oxidación
El enlace -CH2-CH2- en los AG es relativamente estable. La secuencia β oxidación
es el mecanismo que tienen las células para desestabilizar y romper estos enlaces
(mediante oxidación del carbono β) y aprovechar la energía que contienen
cuando esta se necesita.
Consta de cuatro reacciones enzimáticas que se repiten hasta la obtención de
acetil CoA partiendo de acil CoA.
1- Reacción redox catalizada por la ACIL-COA DESHIDROGENASA,
generando un doble enlace en la cadena hidrocarbonada (oxidación) y
formando un FADH2 (reducido).
2- Se adiciona agua al doble enlace mediante la acción de la ENOIL-COA
HIDRATASA y se forma un alcohol en el carbono beta.
3- Se deshidrogena el compuesto formado anteriormente mediante la β
HIDROXIACIL-COA DESHIDROGENASA, interviniendo el NAD+ como
aceptor de los electrones que se liberan, esta también es una reacción
redox.
4- Reacción catalizada por la TIOLASA que permite la interacción de la
molécula formada anteriormente y una nueva molécula de CoA-SH. Esta
reacción genera acetil-CoA y un acil-CoA.
Estos pasos se repiten a lo largo de toda la cadena hidrocarbonada. De un AG
típico de 16 carbonos rinde por beta oxidación de 8 moléculas de acetil-CoA (para
ello requirió dar 7 vueltas de la hélice de Lynen).
El destino de este acetil-CoA es la entrada al ciclo de Krebs. Las coenzimas
reducidas que se obtuvieron entregarán sus electrones a la cadena respiratoria
para permitir la síntesis de ATP por fosforilación oxidativa.
Para algunos ácidos insaturados se requieren pasos adicionales para entrar a la
beta oxidación ya que deben tener un doble enlace en el carbono beta. Así se
necesitará de una ISOMERASA para llegar al sustrato correcto, este tipo de AG
no producirá FADH2 en una de las vueltas.
•
En el hígado el acil-CoA formado en un principio en el citosol puede tomar
dos caminos: la beta oxidación o la conversión a TAG o fosfolípidos a cargo
de enzimas diferentes. La vía elegida depende de las necesidades
metabólicas de la célula. El manolil-CoA, intermediario de la síntesis de AG
es un regulador alostérico negativo de la carnitina aciltransferasa 1
(lanzadera de carnitina), por lo tanto, a través de esta regulación, nuestras
células se aseguran la síntesis o la degradación del AG, nunca ambos
procesos.
Cuerpos cetónicos
El acetil-CoA formado a partir de la beta oxidación pueden entrar al ciclo de Krebs
o bien ser convertido en los cuerpos cetónicos (CETOGÉNESIS)
-
El acetil CoA no ingresa al Ciclo de Krebs debido a que hay bajas
concentraciones de oxalacetato y a que hay muchas coenzimas reducidas
que son reguladores alostéricos negativos de las principales enzimas del
Ciclo de Krebs.
Los cuerpos cetónicos
HIDROXIBUTIRATO.
son:
ACETONA,
ACEOACETATO
y
D-
β
Los cuerpos cetónicos son exportados a tejidos extra hepáticos como músculo
cardíaco y esquelético, sistema nervioso central y corteza suprarrenal. En éstos
los cuerpos cetónicos pueden ser reconvertidos en acetil-CoA (CETÓLISIS) y
entrar al Ciclo de Krebs para dar coenzimas reducidas y posteriormente ATP. El
SNC usa glucosa pero en extrema necesidad también puede usar esto.
Las personas en condiciones de inanición y los diabéticos no sometidos a
tratamiento o descontrolados producen grandes cantidades de cuerpos cetónicos,
por lo que contienen grandes cantidades de los mismos en sangre.
La acetona es volátil, con lo cual se pierde en la expiración y da el aliento cetónico
característico de este tipo de paciente, mientras que el acetoacetato y el d- β
hidroxibutirato son ácidos y generan acidosis metabólica, un trastorno que puede
llevar a la muerte si no se trata.
BIOSÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOS
En citoplasma, el acetil-CoA es convertido
mediante gasto de ATP y CO2 en malonil-CoA,
la enzima interviniente es la ACETIL CO-A
CARBOXILASA.
Luego
en
el
COMPLEJO
MULTIENZIMÁTICO ÁCIDO GRASO
SINTETASA,
ubicado
en
el
citoplasma, a partir de un acetil
más la adición sucesiva de malonil
con pérdida de CO2, se elonga la
cadena de AG en crecimiento. La
elongación del AG ocurre mediante
una secuencia repetida de cuatro
reacciones:
1) Condensación
2) Reducción
del
grupo
carbonilo
3) Deshidratación
4) Reducción del doble enlace
En cada ciclo, la cadena hidrocarbonada se alarga dos carbonos. Cuando el AG
alcanza la longitud de 16 carbonos (16:0), éste abandona el complejo
multienzimático ácido graso sintetasa. Para que esto se produzca, se necesita un
donante de electrones que es el NADPH y la activación de los sustratos, que en
la beta oxidación se daba por la unión CoA-SH, que está dada por los grupos -SH
del complejo.
La reacción catalizada por la acetil CoA carboxilasa es el paso limitante de la
velocidad del proceso global, siendo esta enzima un importante sitio de
regulación. LA ACETIL COA CARBOXILASA ES ACTIVADA ALOSTÉRICAMENTE
MEDIANTE CITRATO E INHIBIDA ALOSTÉRICAMENTE MEDIANTE AG DE
CADENA LARGA.
Las ELONGASAS alargan la cadena del AG (ácido palmítico 18:0 a 20:0 puede
alargar su cadena) y las DESATURASAS acortan la cadena del AG mediante
desaturaciones (formación de dobles enlaces entre carbono y carbono).
-
Las elongaciones y desaturaciones ocurren en el REL.
Como los mamíferos no contienen enzimas necesarias para incorporar
insaturaciones en omega 3 y 6, los ácidos grasos LINOLENICO (18: 3 ω3) y
LINOLEICO (18:2 ω6) se los considera ESENCIALES. Los eicosanoides derivan de
ω6 y también son considerados esenciales para nuestro organismo.
BIOSÍNTESIS DE LÍPIDOS
La biosíntesis de los TAG tiene dos destinos mayoritatios:
•
•
Almacenamiento
Fosfolípidos de membrana
Los TAG y los glicerofosfolípidos que componen las membranas tienen
precursores en común, el Acil-CoA y el L-glicerol.
Los adipositos, células que por excelencia sintetizan y almacenan lípidos pero no
pueden utilizar el glicerol proveniente de la dieta porque no poseen la ENZIMA
GLICEROL QUINASA por lo que
fabrican su propio glicerol3fosfato a partir del glucolítico
dihidroxiacetona
fosfato
(DHAP).
Los acil-CoA son formados por
la ACIL-COA SINTETASA, la
misma que activa a los AG para
la beta oxidación. El proceso de
acilación del glierol 3-fosfato
está catalizado por las ACIL
TRANSFERASAS, dando como
producto
el
diacilglicerol3fosfato o ACIDO FOFATIDICO.
A partir del ácido fosfatídico, se puede hidrolizar el grupo fosfato e incorporar
otro AG formando un TAG, o unir al grupo fosfato un grupo de cabeza para formar
glicerofosfolípido correspondiente.
BIOSINTESIS DE EICOSANOIDES
Derivan del ÁCIDO ARAQUINODÓNICO, un ácido graso poliinsaturado de 20
carbonos (20:4 omega6). Las CICLOOXIGENASAS catalizan la formación de la
PROSTAGLANDINAS y TROMBOXANOS. Las CICLOOXIGENASAS son inhibidas
por los antiinflamatorios no esteroideos como la aspirina. La LIPOOXIGENASA
produce leucotrienos.
Los eicosanoides son potentes hormonas que regulan variedad de procesos
importantes: la reproducción, la inflamación, la fiebre, la coagulación, el dolor.
BIOSÍNTESIS DE COLESTEROL Y HORMONAS ESTEROIDEAS
El colesterol se forma a partir de acetil-CoA. La síntesis ocurre en el REL de los
hepatocitos con gasto de ATP y equivalentes de reducción aportados por el
NADPH. Las unidades de isopreno, intermediarios esenciales en la ruta desde el
acetato al colesterol, son precursores de infinidad de lípidos naturales.
Desde el hígado se exporta colesterol al resto de los tejidos como colesterol biliar,
ácidos biliares o ésteres de colesterol. El colesterol y sus ésteres se transportan
mediante lipoproteínas (quilomicrones, VLDL, LDL, HDL, IDL) que son complejos
macromoleculares con proteínas específicas (ALIPOPROTEÍNAS).
Cada lipoproteína tienen una alipoproteína que la dirige a determinados tejidos o
activan enzimas que actúan sobre sus componentes.
•
Las LDL tienen a la APOLIPOPROTEÍNA apoB100 que es reconocida por
receptores de LDL en las células que necesitan captar colesterol. La unión
a estos receptores lleva a la endocitosis de la lipoproteína para utilizar los
lípidos que la conforman.
La biosíntesis del colesterol está sumamente regulada ya que para la célula es un
gasto energético muy grande. Existe una relación inversa entre el aporte de
colesterol proveniente de la dieta y la síntesis endógena. La insulina y el glucagón
son moduladores de la síntesis de colesterol, así como la concentración
intracelular de colesterol.
Todas las hormonas esteroideas, mensajeros muy importantes para diversas
funciones biológicas, derivan del colesterol.
HORMONAS (págs. 169 a 179)
Las hormonas son moléculas sintetizadas por las glándulas endocrinas, que se
secretan a la circulación general y son transportadas por la sangre a los diferentes
tejidos, situados a la distancia donde ejercerán su acción.
También llamadas SEÑALES O MENSAJEROS QUÍMICOS son específicas porque
sólo actúan en forma selectiva sobre determinados receptores de la célula blanca o
diana que es la célula que recibe la señal.
La diversidad de funciones permite controlar diversas funciones del organismo
como el crecimiento, desarrollo, metabolismo, equilibrio electrolítico, reproducción,
comportamiento.
-
Los órganos productores de estas señales químicas son las glándulas y
tejidos de secreción endocrina que están repartidos por el organismo y que
en conjunto forman el sistema endocrino.
La actividad de muchas glándulas endocrinas se desencadena por la acción de
diferentes estímulos; es así que los cambios en el medio interno o externo que
tienden a alterar la homeostasis suelen ocasionar la secreción hormonal. Estos
estímulos implican la liberación de una hormona.
•
Glándulas endócrinas o de secreción interna: liberan sus productos en el
espacio intersticial y se difunden hacia el interior de algún vaso sanguíneo,
el cual las transporta en la sangre hacia el interior de la célula diana.
•
Glándula exócrina: utilizan conductos especializados para llegar a su lugar
de acción. La secreción es liberada desde las glándulas (ej: sebácea,
sudorípara, hígado) que no se asocian con capilares sino que es entregada
directamente por los conductos hacia las superficies internas o externas.
•
Glándula mixta: posee los dos tipos de secreción. Páncreas, ovarios y
testículos.
Las principales glándulas que componen el sistema endocrino humano incluyen:
•
Eje hipótalamo-hipófisis
•
Pineal
•
Tiroides
•
Paratiroides
•
Suprarrenales
•
Ovarios y testículos
•
Páncreas
También son glándulas endócrinas, los riñones (al producir eritropoyetina), el
hígado, el intestino.
Concentraciones hormonales en sangre:
La cantidad de hormona que produce una glándula endocrina es muy pequeña y
su concentración en sangre suele ser muy reducida, puede ser 1pg (millonésima
parte de un miligramo) en cada mililitro de sangre.
Regulación de la secreción hormonal
El funcionamiento normal del sistema endocrino está íntimamente relacionado con
el Sistema Nerviosa Central (SNC). Esta regulación se produce a través de la
liberación de sustancias mediadoras, que se encargan de estimular a la glándula
para que secrete hormonas. Por esta razón se los llama FACTORES DE
LIBERACIÓN HORMONAL.
Mecanismo de control de la secreción hormonal
La secreción hormonal por parte de las diferentes glándulas del sistema endócrino
está sujeta a un estricto control a través de mecanismos denominados
“RETROALIMENTACIÓN O FEEDBACK” cuya función es mantener el equilibrio del
organismo. La HIPÓFISIS, además de secretar hormonas específicas, secreta
HORMONAS TRÓFICAS que son hormonas que actúan sobre otras glándulas del
sistema estimulando en ellas la producción hormonal.
La hipófisis es sensible a la concentración de algunas de las principales hormonas
que circulan en la sangre; si la concentración de algunas de éstas disminuye, la
hipófisis aumentará la secreción de hormonas estimuladoras o tróficas que
actuarán sobre la glándula correspondiente para nivelar el descenso
(RETROALIMENTACIÓN POSITIVA). Si la concentración aumentara sobrepasando
los valores normales, la secreción de hormonas tróficas disminuirá
(RETROALIMENTACIÓN NEGATIVA).
La liberación de estos mensajeros químicos está sometida a variaciones periódicas
que dependen de los cambios de estación, de las distintas etapas del desarrollo y
del envejecimiento, del ciclo diurno (circadiano) del sueño.
Los efectos provocados por las hormonas sobre la célula diana pueden ser del tipo:
•
Trófico: altera el metabolismo de otro tejido endócrino. Gonadotropina
•
Estimulante: promueve la actividad del tejido. Prolactina
•
Inhibitorio: disminuye la actividad en un tejido. Somatostatina
•
Antagonista: cuando un par de hormonas tienen efectos opuestos entre sí.
Insulina y glucagón.
•
Sinergista: cuando dos hormonas en conjunto tienen un efecto más potente
que cuando se encuentran separadas. GH, T3 y T4.
Características de las hormonas:
•
Estructura química específica
•
Transportadas en sangre
•
Regulación procesos fisiológicos
•
Activas en pequeñas cantidades
•
Se sintetizan según la necesidad del organismo
•
Tienen receptores específicos
•
Se inactivan una vez cumplida su función
•
Cuentan con un sistema de autorregulación tanto positivo como negativo
Clasificación de las hormonas
-
ESTEROIDEAS: derivadas del COLESTEROL, liposolubles y de carácter
hidrofóbico. Una vez sintetizadas difunden la membrana celular, penetran
en el líquido intersticial y luego a la circulación general. Glucocorticoides,
aldosterona y andrógenos (corteza suprarrenal); estrógenos y progesterona
(ovarios); testosterona (testículos).
-
DERIVADOS DE AA TIROSINA: secretados por la tiroides (tiroxina,
triyodotironina) y la médula suprarrenal (adrenalina y noradrenalina). En los
folículos de la tiroides, la tiroglobulina es la precursora de la T3 y T4.
Cuando se separan las hormonas de la tiroglobulina, éstas se liberan al
torrente sanguíneo, poco polares y atraviesan la membrana por difusión.
Las catecolaminas, una vez sintetizadas son captadas por vesículas
preformadas donde se almacenan hasta su secreción. Se liberan por
exocitosis.
-
PÉPTIDOS: polímeros formados por menos de 100 AA. Hormonas
vasopresina y oxitocina (hipotálamo), adrenocorticotrofina (ACTH) y
hormona melanocito estimulante (MSH) en adenohipófisis, glucagón en
páncreas, hormonas del tracto gastrointestinal y calcitonina en tiroides.
-
PROTEÍNAS: pueden llegar a tener hasta 200 AA (como la hormona de
crecimiento y la prolactina). Se sintetizan en el REG de las células
endócrinas. En principio no tienen actividad biológica. Son moléculas muy
grandes que constituyen PREPOHORMONAS, éstas son luego transportadas
y procesadas por proteólisis a través de la vía secretoria con lo cual se
producen hormonas más pequeñas con actividad biológica y fragmentos
inactivos.
Transporte de hormonas por la sangre
Las hormonas se secretan en el torrente circulatorio en pequeñas cantidades por lo
tanto su concentración es muy baja en sangre.
Las hormonas hidrosolubles (péptidos y catecolaminas) se disuelven en el plasma y
se transportan desde su origen hasta los tejidos efectores.
La mayoría de las hormonas esteroideas y tiroideas circulan unidas a proteínas
plasmáticas y algunas lo hacen libremente. Las que circulan a través de proteínas
no pueden acceder a las células efectoras; para esto deben disociarse de las
proteínas plasmáticas.
La mayor parte de las hormonas solo son liberadas por las células que forman una
glándula endocrina, después de que un estímulo llega a esas células y ordena la
liberación.
Sólo las hormonas libres son capaces de interactuar con un receptor y cumplir con
su función de mensajero.
Aquellas hormonas hidrosolubles no necesitan transporte por la sangre específico
para ellas. Las hidrofóbicas necesitan la asociación de otras moléculas proteicas
llamadas TRANSPORTADORAS (sintetizadas en el hígado) para viajar a través del
torrente sanguíneo.
Este transporte tiene tres funciones:
•
Mejorar el transporte de las hormonas hidrofóbicas
•
Evitar la pérdida de hormonas por filtración a través del riñon
•
Reservorio de hormonas en sangre
Receptores de hormonas
La célula diana posee receptores específicos para la acción de determinads
hormonas. Cuando la hormona se une a un receptor se desencadena una cascada
de reacciones en la célula (TRANSDUCCIÓN DE SEÑAL).
Los receptores hormonales son proteínas de gran tamaño y cada célula puede
tener entre 2000 y 100000 receptores.
La disposición depende de la composición química de la hormona, pueden estar en
la superficie de las membranas celulares, en el citoplasma o en el núcleo.
Las hormonas pueden pasar fácilmente las membranas biológicas ya que son
pequeñas e hidrofóbicas y entonces su receptor está en el citosol o en el núcleo.
Otras sí o sí requieren de receptores ubicados en la membrana plasmática ya que
no pueden atravesar libremente dicha membrana por ser grandes e hidrofílicas.
CORRIENTE
PSICOLÓGICA
CONTEXTO
REPRESENTANTES
CARACTERÍSTICAS
OBJETO DE ESTUDIO
MÉTODO DE ESTUDIO
Psicología precientífica
Hasta finales S XIX
Descartes, Locke, Fechner,
entre otros
Era una rama de la filosofía
El alma
Introspección simple
Psicología fundacional
Alemania 1879
Wundt
“Elementalismo
asociacionista”. Intenta
establecer las conexiones
entre la vida psíquica y sus
correlatos anatómicos y
fisiológicos
Conciencia
Introspección
experimental
Psicoanálisis
Viena 1896
Freud, Charcot, Breuer
Inconsciente, sexualidad y
transferencia
Inconsciente
Asociación libre
Conductismo
USA 1913
Watson
Condicionamiento operante.
Estímulo -respuesta
Conducta observable y
susceptible de ser
estudiada
Experimental
Gestalt
Alemania S XX
Wertheimer, Kohler, Koffka
Estructuralista, dinámica,
antihistórica y antiempirista.
“El todo es más que la suma
de las partes”
Comportamiento de la
conciencia
Introspección y
observación
Psicogenética
Ginebra S XX
Piaget
Desarrollo de los procesos
cognitivos.
Construcción del
conocimiento, el paso de lo
simple a lo complejo.
Génesis del conocimiento
Clínico experimental
Memoria, pensamiento y
procesos mentales
Introspección, estudios
experimentales,
construcción de modelos
computacionales
Cognitivismo
USA 1950
Miller, Gallander, Pribam,
Nisser y Pruner
Basado en la teoría de la
comunicación, cibernética y
psicolingüística
HORMONA
ESTRUCTURA
GLÁNDULA / TEJIDO
FUNCIÓN
Corticotropina (ACTH)
Péptido
Adenohipófisis
De crecimiento (GH)
Péptido
Adenohipófisis
Estimulante de la tiroides (TSH)
Péptido
Adenohipófisis
Estimulante de folículo (FSH)
Péptido
Adenohipófisis
Luteinizante (LH)
Péptido
Adenohipófisis
Prolactina (PRL)
Péptido
Adenohipófisis
Estimula la secreción de hormonas
corticosuprarrenales (cortisol,
andrógenos y aldosterona).
Estimula la síntesis de proteínas y el
crecimiento de casi todas las células y
tejidos.
Estimula síntesis y secreción de
hormonas tiroideas (tiroxina y
triyodotironina).
Induce el crecimiento de los folículos en
el ovario y la maduración de los
espermatozoides en las células de Sertoli
de los testículos.
Estimula la síntesis de testosterona por
las células de Leydig del testículo,
estimula ovulación, la formación del
cuerpo lúteo y la síntesis de estrógenos
y progesterona en los ovarios.
Favorece el desarrollo de la mama
femenina y la secreción de leche.
Leptina
Péptido
Adipocitos
Inhibe el apetito, estimula la
termogenia.
Péptido natriurético auricular (PNA)
Péptido
Corazón
Incrementa la excreción de sodio por los
riñones y reduce la presión arterial.
Aldosterona
Esteroide
Corteza suprarrenal
Cortisol
Esteroide
Corteza suprarrenal
Incrementa la reabsorción de sodio a
nivel renal y la secreción de potasio y de
iones hidrógeno.
Interviene en el control del metabolismo
de las proteínas, los carbohidratos y las
grasas. Efecto antiinflamatorio.
Gastrina
Péptido
Estómago
Estimula la secreción de HCl por las
células parietales.
Factor inhibidor de dopamina o
prolactina (PIF)
Inhibidora de la liberación de la
hormona de crecimiento
(SOMATOSTATINA)
Liberadora de corticotropina (CRH)
Liberadora de gonadotropinas (GnRH)
Liberadora de tirotropina (TRH)
Amina
Hipotálamo
Péptido
Hipotálamo
Péptido
Péptido
Péptido
Hipotálamo
Hipotálamo
Hipotálamo
Colecistocinina (CCK)
Péptido
Intestino delgado
Secretina
Péptido
Intestino delgado
Noradrenalina, adrenalina
Amina
Médula suprarrenal
Múltiples respuestas al estrés, excitación
o nerviosismo. Se consideran también
neurotransmisores.
Antidiurética o vasopresina (ADH)
Péptido
Neurohipófisis
Oxitocina
Péptido
Neurohipófisis
Incrementa la reabsorción de agua por
los riñones e induce vasoconstricción y
aumento de la presión arterial.
Estimula la eyección de la leche de las
mamas y las contracciones uterinas.
Estrógenos
Esteroide
Ovarios
Progesterona
Esteroide
Ovarios
Insulina (células beta)
Péptido
Páncreas
Glucagón (células alfa)
Péptido
Páncreas
Inhibe la liberación de prolactina o
dopamina.
Inhibe la liberación de la hormona de
crecimiento.
Induce la liberación de ACTH.
Induce la liberación de LH y FSH.
Estimula secreción de TSH y prolactina.
Estimula la contracción de la vesícula
biliar y la liberación de enzimas
pancreáticas.
Estimula la liberación de bicarbonato y
agua en las células acinares del
páncreas.
Estimula el crecimiento y el desarrollo
del aparato reproductor femenino, de la
mama femenina y de los caracteres
sexuales secundarios de la mujer.
Estimula las glándulas endometriales,
acondiciona el endometrio para la
implantación del embrión y favorece el
desarrollo del aparato secretor de la
mama.
Favorece el paso de la glucosa al interior
de muchas células, así controla el
metabolismo de los hidratos de carbono.
Incrementa la síntesis y liberación de
glucosa desde el hígado a los líquidos
corporales.
Paratiroideas (PTH)
Péptidos
Paratiroidea
Controla la concentración de iones calcio
en la sangre por aumento de su
absorción intestinal y renal y liberación
del calcio de los huesos.
Gonadotropina coriónica humana (HCG)
Péptido
Placenta
Somatomatropina humana
Péptido
Placenta
Favorece el crecimiento del cuerpo lúteo
y la secreción por este de estrógenos y
de progesterona.
Probablemente ayuda a favorecer el
desarrollo de algunos tejidos fetales y de
las mamas de la gestante.
Eritropoyetina
Renina
Péptido
Péptido
Riñón
Riñón
1 alfa, 25 dihidroxicolecalciferol
Esteroide
Riñón
Testosterona
Esteroide
Testículos
Favorece el desarrollo del aparato
reproductor masculino y de los
caracteres sexuales secundarios del
varón.
Calcitonina
Péptido
Tiroides
Tiroxina (T4) y Triyodotironina (T3)
Amina
Tiroides
Favorece el depósito de calcio en los
huesos y reduce la concentración de
iones calcio en el líquido extracelular.
Incrementa la velocidad de las
reacciones químicas de casi todas las
células y, por tanto, el índice metabólico
del cuerpo.
Estrógenos Progesterona
Incrementa la producción de eritrocitos
Cataliza la conversión de
angiotensinógeno en angiotensina
(actúa como enzima)
Incrementa la absorción intestinal y la
mineralización del hueso.
COMUNICACIÓN CELULAR (págs. 181 a 195)
No solo las hormonas son mensajeros químicos que utilizan este mecanismo de
comunicación, sino que los factores de crecimiento, las citoquinas y los
neurotransmisores son moléculas que se comportan de un modo similar.
TIPOS DE SEÑALES QUÍMICAS
Las células utilizan diversos tipos de moléculas extracelulares para enviarse
señales, como proteínas, péptidos, AA, nucleótidos, esteroides, derivados de
ácidos grasos e incluso gases disueltos.
Señalización endocrina: tipo de comunicación celular mediado a través de
hormonas, sintetizadas por las células endocrinas y a su vez secretadas al
torrente sanguíneo. Este tipo de moléculas viajan por la sangre para ejercer una
acción reguladora sobre las células diana localizadas habitualmente a distancias
considerables. Páncreas endocrino produce insulina y glucagón, hormonas que
regulan la glucemia.
Señalización paracrina: la célula elabora y secreta las señales moleculares hacia
el medio extracelular, estas señales difunden y llegan a las células vecinas sobre
las que ejercerán su acción. Señalización mediada por óxido nítrico (NO) y
eicosanoides.
Señalización autocrina: las células sintetizan y secretan sustancias que pasan la
líquido extracelular desde el que actúan sobre las mismas células que las fabrican.
Varias moléculas señalizadoras regulan la inflamación en el sitio de una infección
o controlan la proliferación celular durante la cicatrización de las heridas.
Señalización neuronal: las neuronas pueden enviar mensajes a través de largas
distancias en forma rápida y específica hasta llegar a la célula diana. Se transmite
de dos maneras:
a- Las membranas de las células hacen contacto y el mensaje se transmite
por corriente eléctrica que alteran el potencial eléctrico de las membranas
y así se abren los canales iónicos sensibles a voltajes.
b- Sinapsis química, el contacto no es íntimo. La neurona es capaz de liberar
neurotransmisores al espacio intercelular que se unen a los receptores de
membrana de la neurona postsináptica, transmitiendo así el mensaje.
Señalización dependiente del contacto: el mensaje se envía cuando una molécula
señalizadora anclada en la membrana plasmática de la célula emisora se una a
una molécula receptora ubicada en la membrana plasmática de la célula diana.
Unión mediada por cadherinas.
Cada tipo celular presenta un
conjunto de proteínas receptoras
que le permiten responder a un
grupo específico de moléculas
señalizadoras producidas por
otras células. Estas moléculas
señalizadoras trabajan juntas
para regular el comportamiento
de la célula.
Si se priva a las células de las
señales de supervivencia entran
en apoptosis.
Recepción del mensaje según el tipo de molécula señalizadora
Las moléculas señales hidrofílicas no pueden atravesar la MP de la célula diana
por eso, ésta dispone de receptores externos representados por glucoproteínas
transmembranosas distribuidas en la superficie celular, que detectan la llegada
de su ligando y activan una ruta de TRANSMISIÓN, AMPLIFICACIÓN Y
TRANSDUCCIÓN DE LA SEÑAL que se propaga hacia el citoplasma y el núcleo de
las células.
•
Las moléculas señalizadoras HIDROFÍLICAS NO PUEDEN ATRAVESAR LA
MEMBRANA PLASMÁTICA, por lo tanto POSEEN RECEPTORES EMBEBIDOS
EN DICHA MEMBRANA
Las moléculas señales hidrofóbicas, como las hormonas esteroideas, pueden
penetrar la membrana plasmática y ya en el interior celular unirse a los receptores
citosólicos/nucleares.
•
Las moléculas señalizadoras HIDROFÓBICAS ATRAVIESAN LA MEMBRANA
PLASMÁTICA y se unen a RECEPTORES CITOSÓLICOS/NUCLEARES.
Mientras más pequeña e hidrofóbica sea una molécula, más fácilmente atravesará
las membranas biológicas.
Mientras más grande e hidrofílica sea una molécula, menor chance tendrá de
atravesar la membrana biológica ya que necesitará de un receptor de membrana.
Acceso de señales moleculares hidrofóbicas a la célula diana
Receptores intracelulares
Las hormonas esteroideas (estrógenos, andrógenos, progesterona y corticoides)
y las hormonas (T3 y T4) se unen a receptores intracelulares. Existen proteínas
citosólicas o nucleares capaces de unirse específicamente a las hormonas de este
tipo.
Estos receptores se encuentran libres en el citosol e inactivos; cuando se unen al
ligando cambian su conformación y pueden actuar, unidos en forma dimérica, en
segmentos reguladores específicos de determinados genes como activadores o
inactivadores genéticos.
Algunas moléculas no requieren de receptores específicos
Ciertos gases como el óxido nítrico y el monóxido de carbono atraviesan
directamente la membrana plasmática de las células y actúan sobre enzimas
intracelulares.
El NO producido por las células
del endotelio de los vasos
sanguíneos
atraviesa
la
membrana
plasmática
del
músculo liso de los mismos vasos
sanguíneos y estimula la enzima
GUALINATO
CICLASA
que
producirá GMPc a partir de GTP.
Esta señal relaja a las c’ de
músculo liso de las paredes de
los vasos que se dilatan y
aumenta el flujo de sangre.
-
Este es el mecanismo de
acción
de
la
NITROGLICERINA, usada
para mejorar el aporte de
sangre al corazón en
pacientes con distintas alteraciones de la circulación intracardíaca.
Recepción de señales moleculares hidrofílicas por la célula diana
Receptores de membrana
Las hormonas hidrofílicas (péptidos), los neurotransmisores más conocidos
(derivados de AA) y los factores de crecimiento (proteína) se unen a receptores
de membrana.
Todas las acciones fisiológicas que llevan a cabo los neurotransmisores están
mediadas por su unión específica a dos tipos de receptores: IONOTRÓPICOS y
METABOTRÓPICOS.
Receptores ionotrópicos o canales iónicos
Específicos del sistema nervioso y de otras células con excitabilidad como las
células musculares.
Son asociaciones de proteínas que forman un canal iónico a través de la
membrana, el cual se abrirá cuando se una a un neurotransmisor o ligando
correspondiente. Formados por varias cadenas o subunidades proteicas y cada
una atraviesa varias veces la membrana (cuatro veces).
Son receptores de neurotransmisores como la acetilcolina, el glutamato o el GABA
y son transductores muy rápido de la señal, ya que en pocos milisegundos son
capaces de modificar el potencial de reposo de la membrana plasmática,
permitiendo la generación de corrientes iónicas que pueden ser conducidas a lo
largo del axón de una neurona.
Glutamato + canal iónico: permite paso de iones NA+, K+, Ca2+ produciendo una
despolarización en la neurona, mientras que GABA da lugar al paso de iones CLoriginando una hiperpolarización.
Receptores acoplados a proteínas G
Son receptores metabotrópicos acoplados a proteínas G, dando lugar a la
movilización de segundos mensajeros y activación de varias enzimas. Estos
receptores producen respuestas celulares que tardan más en activarse y la
duración de sus efectos también es mayor.
Aquellos capaces de asociarse a una proteína que liga GTP que traducirá la señal
por activación o inhibición de otra enzima de la membrana.
Son los receptores más abundantes; son monoméricos y atraviesan la membrana
siete veces.
Una parte de la cadena proteica que une dos segmentos de transmembrana y
queda mirando hacia adentro de la célula, es decir en el citoplasma, es la principal
responsable de la unión con la proteína G.
Existen una gran familia de proteínas G, algunas son capaces de activar la
ADENILATO CICLASA que produce AMPc, otras inhibe la ADENILATO CICLASA y
otras activan FOSFOLIPASAS como la PLC que degradan fosfolípidos de la
membrana liberando mensajeros derivados, otras actúan sobre canales iónicos
modificando su estado.
Distintos tipos de proteínas G:
•
•
•
•
Gs que estimulan la ADENILATO CICLASA (AC)
Gi que inhiben la ADENILATO CICLASA
Gq que estimulan la FOSFOLIPASA C (PLC)
Gk que actúan sobre canales K+ (miocardio)
Receptores con actividad enzimática
El receptor puede tener actividad enzimática per se o estar muy fuertemente
asociado a una enzima. En general son péptidos y están formados por una
proteína integral que atraviesa una sola vez la membrana. Se conocen cinco tipos
de receptores.
La unión del ligando correspondiente produce la formación de dímeros. Estos
activan la proteína quinasa que en general fosforila al propio receptor en varias
tirosinas. Estos residuos fosforilados son los sitios de unión para otras proteínas
que son mediadores intracelulares de la señal.
a- Receptores asociados a proteínas tirosinas quinasas: estos receptores en
sí mismos no poseen un dominio catalítico citosólico (no son quinasas)
pero al unirse con sus ligandos activan a quinasas membranosas asociadas
(principalmente de las familias Src y Janus) que a su vez fosforilan una
serie de sustratos.
Los ligandos de este tipo de receptores incluyen moléculas variadas e
importantes, como la mayor parte de las citoquinas y algunas hormonas
proteicas como la prolactina o la STH. Las Jaks actúan activando a un
grupo de proteínas citosólicas denominadas STAT (señal de traducción y
activador de la transcripción) que entonces pueden ser translocadas al
núcleo donde se unen a regiones reguladoras del ADN y activan a una
serie de genes de respuesta temprana.
b- Receptores tirosina quinasas: están incluidos los receptores para un gran
número de factores de crecimiento que son péptidos que regulan la
multiplicación y diferenciación celular. Estos receptores, por lo general
forman dímeros al unirse a sus ligandos (factores de crecimiento) y ello
permite que se fosforilen mutuamente y se activen en forma recíproca.
La activación cosiste en que ellos mismos desarrollan la propiedad de
fosforilar al AA tirosina de los péptidos específicos que constituyen su
sustrato (se aufosforilan y fosforilan a otras proteínas).
•
•
•
Productos proteicos de los protooncogenes c-erb, que son receptores de
factores de crecimiento epidérmico (EGF).
Receptores quinasas para PDGF plaquetario.
Receptores para la insulina y muchos otros.
c- Receptores serina-treonina quinasas: son capaces de autofosforilarse y
fosforilar a otras proteínas, en este caso serina y treonina. Comprende
receptores para:
•
Factores de crecimiento transformante beta, cuyos miembros poseen una
gran gama de funciones, como el ESTÍMULO PARA LA COLAGENIZACIÓN
DE MATRICES (fibrosis) en inflamaciones crónicas o la inhibición del
crecimiento producida por el factor antimulleriano, secretado por las
células de Sertoli embrionarias.
d- Receptores tirosina fosfatasas: separan los fosfatos insertados por las
quinasas. Existen fosfatasas que quitan el fosfato en residuos de serina y
treonina y otras lo hacen en residuos de tirosina. Antígeno común de los
linfocitos T y B llamado CD45.
e- Receptores guanilato ciclasa: algunas hormonas y otros agentes de
naturaleza peptídica se unen a receptores de membrana cuyo dominio
citosólico tiene actividad GUANILATO CICLASA, enzima que cataliza la
formación de GMPc a partir de GTP. Estos receptores guanilato ciclasa
están constituidos por una cadena polipeptídica con un dominio
extracelular al cual se une el ligando, una hélice alfa transmembrana y un
dominio citosólico con actividad enzimática.
La fijación del ligando estimula la ciclasa y genera GMPc en el citosol,
que actúa como segundo mensajero. Pertenecen a esta categoría los
receptores para los péptidos natriuréticos atriales.
DESENSIBILIZACIÓN
La exposición continuada a un agonista produce disminución de la capacidad de
respuesta de los receptores. A este fenómeno se lo llama DESENSIBILIZACIÓN,
puede ser provocada por fosforilación, por internalización en la célula o por
disminución de la síntesis de receptor.
La fosforilación de residuos de serina y treonina por quinasas específicas es el
medio más producir desacoplamiento del receptor de la proteína G.
Fotorreceptor de retina (rodopsina) donde la fosforilación por sí sola no es
suficiente para inactivarlo completamente. Se requiere, además, la participación
de una proteína llamada ARRESTINA que se encuentra presente en otros tejidos,
especialmente el nervioso.
La internalización del receptor en la célula se produce por endocitosis, este es
otro mecanismo de desensibilización.
SISTEMA DE TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES
La vía de la adenilato ciclasa
Como consecuencia de la formación del complejo ligando-receptor se activará la
proteína G, quien activará la enzima ADENILATO CICLASA presente en la MP.
Esta enzima producirá ATP a partir de AMPc.
Para modificar el comportamiento celular, se activa la PROTEÍNA QUINASA a
(quinasa citosólica), ésta es capaz de fosforilar y activar diferentes sustratos en
los distintos tipos celulares, lo que explicar los múltiples efectos que produce el
AMPc.
La quinasa A es un tetrámero de dos subunidades reguladoras asociadas a dos
subunidades catalíticas y en conformación está inactiva. En presencia de AMPc,
cada subunidad reguladora se une a dos moléculas de nucleótido, cambia de
conformación y deja a las unidades catalíticas libres para fosforilar proteínas que
a su vez activan o regulan múltiples procesos celulares.
La reversibilidad de este sistema está asegurada por una FOSFODIESTERASA
CITOSÓLICA que transforma al AMPc en AMP y por un grupo de proteínas
fosfatasas con un amplio espectro de especificidad.
Algunas respuestas celulares mediadas por el AMPc
•
•
Los cardiocitos (células diana) reciben un estímulo externo a través de una
molécula señalizadora (adrenalina) y efectúan una respuesta (aumento de
la frecuencia cardíaca).
Los hepatocitos (células diana) reciben en un estímulo externo a través de
una molécula señalizadora (glucagón) y efectúan una respuesta
(glucogénesis).
La vía de la fosfolipasa C
Algunas moléculas de señalización extracelular ejercen sus efectos a través de
un tipo de proteína G que activa a la enzima FOSFOLIPASA C asociada con la
membrana en lugar de activar a la ADENILATO CICLASA.
Una vez activada la FOSFOLIPASA C propaga su señal por medio de la división
de una molécula lipídica que forma parte de la membrana celular. Esta molécula
es el FOSFATIDILINOSITOL BIFOSFATO (PIP2) que se encuentra en cantidades
pequeñas en la hemicapa interna de la MP.
La cascada funciona de la siguiente forma:
1) La fosfolipasa C separa la cabeza del glicerofosfolípido PIP2 generando de
esta manera dos moléculas mensajeras pequeñas consideradas segundos
mensajeros: el inositol 1,4,5, trifosfato (IP3) y diacilglicerol (DAG).
2) El IP3 difunde en el citosol y el lípido DAG queda embebido en la hemicapa
interna de la MP.
3) El IP3 liberado en el citosol llega finalmente al retículo endoplasmático,
donde se une a los canales de Ca2+ embebidos en la membrana del
retículo y los abre produciendo de esta manera un aumento en la
concentración del calcio citoplasmático. En condiciones basales, la
concentración CA2+ citosólica es muy baja.
4) El DAG junto con el Ca2+ ayuda a reclutar y activar a la proteína quinasa
C (PKC). Una vez activada la PKC fosforila un grupo de proteínas
intracelulares que varía de acuerdo con el tipo celular.
5) Una señal de Ca2+ desencadena importantísimos procesos biológicos.
Existen muchas señales que producen un aumento de la concentración de
Ca2+ libre en el citosol, además de las que actúan a través de los
receptores acoplados a proteínas G.
Cuando el espermatozoide fecunda el óvulo, los canales de Ca2+ se abren
y el aumento de concentración citosólica de Ca2+ da lugar al comienzo del
desarrollo embrionario.
En las células del músculo esquelético, una señal proveniente de un nervio
produce un aumento de la concentración de Ca2+ en el citosol e inicia la
contracción.
En muchas células nerviosas, el Ca2+.
Debido a que el Ca2+ citosólico actúa como un segundo mensajero importante,
la célula debe controlar de manera cuidadosa su concentración citosólica. Estos
mecanismos incluyen el secuestro de Ca2+ por el retículo endoplasmático (con
gasto de energía), moléculas de unión específica de Ca2+ al RE (calsecuestrina)
y citosol (calmodulina) y en las mitocondrias; también existe un transporte activo
de este ion fuera de la célula.
Cuando el IP3 origina valores citosólicos elevados de Ca2+, el exceso de iones se
une a la calmodulina, una proteína que se encuentra en elevada concentración
en la mayor parte de las células. El complejo Ca2+ calmodulina activa un grupo
de enzimas conocidas como proteínas quinasas dependientes de Ca2+
calmodulina (quinasasCaM).
Las quinasasCaM poseen múltiples funciones reguladoras de las células como el
inicio de la glucogenólisis, síntesis de catecolaminas y la contracción y relajación
del músculo liso.
Algunas respuestas celulares mediadas por la activación de la fosfolipasa son:
•
•
El páncreas (órgano diana) recibe estímulo de una molécula señalizadora
(acetilcolina) y ejecuta una respuesta (secreción AMILASA PANCREÁTICA).
Las células del músculo liso (células diana) reciben el estímulo de la
molécula señalizadora (acetilcolina) y efectúan una respuesta (la
contracción).
POTENCIALES DE MEMBRANA (págs. 197 a 204)
Principio de Electroneutralidad
Las soluciones intra y extracelulares deben ser eléctricamente neutras. Significa
que el número de aniones debe ser igual a la de cationes en los fluidos a ambos
lados de la membrana.
Este leve exceso de aniones del lado interno de la membrana y de cationes en el
lado externo, que son los que generan el potencial de membrana de reposo, es
casi despreciable respecto de la cantidad total de iones presentes en el medio intra
y extracelular.
En una célula, con un radio de 25 micrones, con una concentración de solutos
totales de 120 mM y un potencial de membrana -85mV, hay aproximadamente
100001 aniones y 100000 cationes. Si este no fuera el caso, la electroneutralidad
sería violada y las fuerzas de repulsión que se generarían haría que la solución
saliera expulsada de la célula.
Generación del potencial de membrana
Si un ion se encuentra en mayor concentración a un lado de la membrana que del
otro lado, tenderá a moverse hacia el lado donde se encuentra en menor
concentración. A eso se lo llama gradiente de concentración o gradiente
electroquímico.
Tipos de canales iónicos
Estos flujos de iones hacia adentro de las células o hacia afuera de las mismas,
están controlados por los canales iónicos de la membrana celular. Los canales
iónicos son estructuras proteicas que se encuentran atravesando el espesor de la
membrana celular.

Abiertos

Cerrados

Inactivos
Los canales no siempre están abiertos y disponibles para que pasen iones y
muchas veces tampoco están cerrados para impedir el paso de los mismos.

De reposo o pasivo

Regulado o activo. Están normalmente abiertos y no se encuentran
influenciados de forma significativa por factores extrínsecos como el
potencial eléctrico al otro lado de la membrana. Son importantes para
mantener el potencial de membrana de reposo en la célula, es decir, el
potencial eléctrico de membrana en ausencia de señalización.
Situaciones que permiten la abertura del canal:
-
Cambios en el potencial de membrana
-
Enlace de ligandos
-
Tensión en la membrana
Cada célula tiene una separación de cargas a través de su membrana celular. Estas
cargas están diseminadas a lo largo de las superficies interna y externa de la
misma. La separación de cargas da lugar a una diferencia de potencial eléctrico o
voltaje, a través de la membrana llamado potencial de membrana (Vm).
En reposo, es decir, cuando la célula no presenta signos de estimulación o
inhibición desde otras células, tiene un exceso de cargas positivas en la parte
externa de la membrana y un exceso de cargas negativas del lado interno de la
membrana. A estas diferencias de cargas a uno y otro lado de la membrana, en
reposo, se la denomina POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO.
Dado que por convención, el potencial fuera de la celula es 0, el potencial de
reposo Vr es igual a Vi. En las neuronas oscila normalmente entre -60 a -70 mv.
En reposo, el interior de la membrana es negativo con respecto al exterior al que
se le asigna un valor igual a 0.
Si a través de un microelectrodo agregamos cargas positivas al lado interno de la
membrana, nos encontraríamos con que el potencial de membrana en reposo se
modifica, tendiendo a dirigirse hacia valores positivos.
Si ahora graficamos lo anterior vemos como el potencial de membrana se acerca a
valores positivos. Cada vez que esto sucede hablamos de DESPOLARIZACIÓN.
Una reducción de separación de carga, que da lugar a un potencial de membrana
menos negativo, o si se quiere, que se acerca a valores positivos, recibe el nombre
de DESPOLARIZACIÓN.
Si agregamos ahora cargas negativas del lado interno de la membrana en una
neurona que se encontraba en reposo, esto hará que el potencial de membrana
sea menos negativo, y se denomina HIPERPOLARIZACIÓN.
De los 4 iones que se encuentran en mayor cantidad a ambos lados de la
membrana, el Na+ y el Cl- son los más concentrados fuera de la célula y el K+ y
los aniones orgánicos (A-), los más concentrados dentro de ellos.
La corriente eléctrica que fluye hacia dentro y fuera de la célula es transportada
por aniones y cationes.
La cantidad de cargas que ingresa o sale de una célula por sus canales de
membrana, no altera demasiado la concentración de iones dentro de la célula,
respetando el PRINCIPIO DE ELECTRONEUTRALIDAD y garantizando que siempre
haya una diferencia de potencial a uno y otro lado de la membrana.
Los iones atraviesan la membrana a través de proteínas especiales, llamados
canales iónicos. Cada canal iónico puede dejar pasar cerca de 10000000 de iones
por segundo y hay miles de canales iónicos en una membrana.
Los iones pueden moverse a uno y otro lado de las membranas pasando a través
de canales iónicos siguiendo dos gradientes:

Gradiente químico o de concentración: los iones se mueven del lado de
mayor concentración al de menor concentración.

Gradiente eléctrico: los iones se mueven siguiendo a sus contrarios. En un
momento determinado de las células, en el interior de la membrana hay un
exceso de cargas negativas, los iones positivos que están por fuera de la
membrana querrán pasar atraídos por estas cargas negativas, pero aquellos
iones negativos externos se repelen con las cargas negativas internas.
Potencial de membrana en reposo
La mayoría de las células excitables (neuronas, células cardíacas, glía) tienen un
potencial de reposo de unos -75mv. Esto significa que el interior de la membrana
de estas células mientras están en reposo es 75 veces más negativo que el lado
externo de la membrana.
¿Cómo se produce el potencial en reposo?
La mayoría de los canales en reposo o pasivos, siempre abiertos, son permeables
sólo al K+. Es decir que aunque haya muchos iones que quieran atravesar la
membrana, sólo el K+ podrá moverse ya que es único ion que tiene siempre
canales abiertos.
Estos iones difunden desde el exterior al interior en dirección de su gradiente
electroquímico. Como resultado de esto, la parte externa de la membrana acumula
cargas positivas (ligero exceso k) y la interna cargas negativas (debido al déficit de
potasio y al ligero exceso de aniones que resulta de ello, que se ven atraídas por
los iones k del otro lado).
Las cargas positivas externas y las cargas negativas internas se reúnen localmente
a cada lado de la membrana.
La difusión de K se autolimita. El potasio en un principio sale por su gradiente de
concentración, luego al acumularse al lado externo de la membrana, el flujo de
iones potasio hacia afuera se va enlenteciendo ya que comienza a rechazarse por
gradiente eléctrico. Increíblemente el potasio ya no se quiere a sí mismo y se
rechaza.
Una vez que la difusión de potasio alcanza cierto punto, el movimiento hacia fuera
del potasio, por gradiente electroquímico es igual hacia el movimiento hacia dentro
de K+ (por al diferencia de potencial eléctrico). Este potencial recibe el nombre de
POTENCIAL DE EQUILIBRIO DEL POTASIO O EK+. En una célula solo permeable al
K, el EK+ determinará el potencial de membrana en reposo Vr que en la mayoría
de las células excitables será negativo y rondará cercano a los-75mv.
SISTEMA DE UNIDADES (págs. 71 a 82)
MOL
Es esencialmente un número y es el número de Avogadro: 6,02x10-23. Es decir que
por ejemplo en 1 mol de agua hay 6.02x10-23 moléculas de agua.
Avogadro decía que “volúmenes iguales de gases distintos bajo las mismas
condiciones de presión y temperatura contienen el mismo número de moléculas”.
La constante de Avogadro es fundamental para entender la composición de las
moléculas y sus interacciones y combinaciones. Un átomo de O se combinará con
dos átomos de H para crear una molécula de H2O de igual forma un mol de
oxígeno (6.02x10-23) se combinará con dos moles de H (2x6.02x10-23) para crear
un mol de H20.
El mol permite “contar” entidades químicas de forma indirecta cuando éstas son
pesadas. Esta medición se puede hacer porque los átomos de un determinado
elemento siempre tienen la misma masa.
1 mol son 6.02x10-23 unidades contables que es igual al número de átomos
presentes en 12 gramos del isótopo del Carbono 12 (tomado como ejemplo por su
abundancia y estabilidad).

La masa es la cantidad de materia de un elemento.

La masa de un átomo depende del número de neutrones y protones que
contiene y varía en los distintos isótopos.
La unidad de masa atómica o uma es la masa equivalente a la doceava parte de la
mas de un átomo del isótopo carbono 12. Esto quiere decir que el carbono 12
tiene 12 umas.
La masa molar es la masa de 1 mol de una sustancia expresada en gramos. La
unidad que se utiliza para masa molar es gramos/mol. Esta unidad tiene el mismo
valor que la masa atómica, pero esta vez expresada en gramos/mol y no en umas.
6.02x10-23 uma pesan un gramo masa; osea, un mol de uma pesa un gramo.
SOLUCIONES
Es una mezcla de dos o más componentes perfectamente homogénea ya que cada
componente se mezcla íntimamente con el otro, de modo tal que pierden sus
características individuales. Esto último significa que los constituyentes son
indistinguibles y el conjunto se presenta en una sola fase. Una solución que
contiene agua como solvente se llama solución acuosa.
Soluto es aquel componente que se encuentra en menor cantidad y es el que se
disuelve. Puede ser sólido, líquido o gas.
Solvente es aquel componente que se encuentra en mayor cantidad y es el medio
que disuelve al soluto. Es aquella fase que se encuentra en solución. Aunque
puede ser un gas, líquido o sólido, el más común es el agua.
Dependiendo de su concentración, las soluciones pueden ser:
-
Diluidas: si la cantidad de soluto respecto del solvente es pequeña.
-
Concentradas: si la cantidad de soluto respecto del solvente es grande.
-
Saturadas: cuando a una determinada temperatura, la solución no admite
más cantidad de soluto disuelto.
-
Sobresaturadas: cuando la disolución contiene mayor cantidad de soluto
que la permitida a una temperatura determinada.
Concentración de una solución: relación o proporción que hay entre la cantidad de
soluto y la cantidad de solvente.
Para % v/v es volumen de soluto por cada 100 ml de solución, mientras que para
%m/m es gramos de soluto en 100 grs de solución.
Unidades químicas de concentración
ETAPAS
SENSORIO MOTRIZ
ETAPA ORAL
CONFIANZA VS DESCONFIANZA
BÁSICA
EDAD
0 A 2 AÑOS
PREOPERACIONAL
ETAPA ANAL
AUTONOMÍA VS VERGÜENZA Y DUDA
2 A 7 AÑOS
2 A 3 AÑOS
2 A 3 AÑOS
ETAPA FÁLICA
INICIATIVA VS CULPA
3 A 5 AÑOS
OPERACIONES CONCRETAS
ETAPA DE LATENCIA
INDUSTRIA VS INFERIORIDAD
7 A 11 AÑOS
6 A 12 AÑOS
6 A 12 AÑOS
OPERACIONES FORMALES
ETAPA GENITAL
IDENTIDAD VS CONFUSION DE ROL
11 AÑOS EN ADELANTE
12 AÑOS EN ADELANTE
12 AÑOS EN ADELANTE
PIAGET
Acción refleja succión/prensión.
Reacciones circulares (1,2 y 3).
Representaciones mentales de la
realidad externa, usan el lenguaje y la
motricidad.
FREUD
ZE: boca y mucosas. Conductas
asociadas a la succión en primer lugar
y luego a morder.
ERIKSON
Inmadurez homeostática. Desarrollo
confianza básica. La buena relación
con sus cuidadores crea un
sentimiento de bondad interior. El
primer logro social es permitir que su
madre se aleje de su lado porque se
convirtió en una certeza interior y en
algo exterior previsible.
Aparece el lenguaje simbólico y la
inteligencia simbólica. El
razonamiento es intuitivo y al finalizar
esta etapa, flexibiliza el egocentrismo,
el sincretismo y la centración.
ZE: ano y mucosas. Expulsión y
retención de heces. Coincide con el
control de esfínteres y de ciertas
funciones motrices.
Desarrollo muscular y control de
esfínteres. Podrá explorar el mundo
exterior sólo si siente la confianza de
sus padres. Sobreviene la duda cuando
el entorno no responde como él quiere
y debe aprender a frustrarse.
ZE: genitales. Interés por búsqueda
de placer en la zona genital. Se
despliega Complejo de Edipo/Electra.
Se sientan las bases del primer objeto
amoroso y los primeros objetos de
identificación.
Dominio del lenguaje, actúa con
intencionalidad y toma decisiones.
Planifica sus acciones y logra el
sentimiento de iniciativa necesario
sobre el que se asiente el sentido de
ambición y propósito en la vida.
Adquiere las capacidades
combinatoria, reversibilidad y
asociatividad. Conserva en su
intelecto cantidades numéricas.
Razonamiento limitado a experiencias
concretas, inteligencia operacional.
Incorpora valores sociales.
ZE: no hay específicamente. La
represión hace que los deseos
sexuales infantiles sean inconscientes
y a través de la sublimación se
reorientan estas tendencias hacia el
logro de metas sociales (aprendizaje y
escolaridad primaria).
Comienza el interés de hacer con los
otros e internaliza pautas de
convivencia. Amplía el circulo externo.
Si no puede participar en acciones con
otros, se puede generar el sentimiento
de inferioridad e irá construyendo una
baja autoestima.
Aparece la inteligencia abstracta que
le permite avanzar en el razonamiento
hipotético deductivo.
Se producen cambios físicos y
emocionales que afectan la
reestructuración de la personalidad.
La palabra como herramienta para
resolver situaciones, comparte
colectivamente sus pensamientos y
posturas.
ZE: genitales. La libido retorna hacia
el encuentro del objeto erótico
definitivo. Se inician las
modificaciones corporales que
posibilitarán el ejercicio activo de la
sexualidad adulta.
Búsqueda de la identidad. Comienza a
preguntarse por su existencia, se
encuentra pasando por los cambios
que suponen la pubertad. El riesgo es
la “confusión de rol” y la decisión de su
identidad que puede llevarlo a alejarse
de sus elecciones y motivaciones.
INTIMIDAD VS AISLAMIENTO
21 A 35 AÑOS
Conexión con sus propios proyectos de
vida. Período poblado de elecciones.
Se afianzan algunos vínculos mientras
que otros se desarman.
GENERATIVIDAD VS ESTANCAMIENTO
35 A 60 AÑOS
Necesidad de ser necesitado.
Preocupación por las nuevas
generaciones. Deseo de trascender
INTEGRIDAD YOICA VS
DESESPERACION
A PARTIR DE 60 AÑOS
La IY se asocia al modo en que ha
madurado el fruto de las siete etapas
anteriores. No hay IY aparece el temor
a la muerte.