La cadena respiratoria

Como ya aprendimos, la cadena respiratoria es el ultimo paso de la respiración celular, en el que finalmente se degradan todas las coenzimas (NAD+ y FAD+).

La podemos definir como vía metabólica con diferentes pasos o etapas, cuyos objetivos son obtener ATP y re-oxidar el NAD+ y el FAD+. 

También, podemos entenderla como un conjunto de aceptores y transportadores de equivalentes de reducción (protones y electrones), que trabajan en TODAS las mitocondrias, aunque únicamente en su membrana mitocondrial interna.

A continuación les dejamos un vídeo, creado por nosotras, para que comprendan mas como trabaja esta vía. Esperamos que les sirva...

Dandole la vuelta al ciclo de Krebs

Dame la mano y vamos a darle la vuelta al ciclo!
El ciclo de krebs, del ácido cítrico o de ácidos tricarboxílicos es una vía metabólica, que se cumple íntegramente dentro de las mitocondrias y cuyo objetivo es la obtención de energía.
Esta vía tiene como alimentador del ciclo al Acetil-CoA, este es el que inicia las reacciones combinandose con oxalacetato.

Características del ciclo de krebs:

• Exergónica
• Catalítica: es decir que produce sus propios sustratos
• Es netamente aeróbica
• Anfibólica 

Reacciones:

1. Formación de ácido cítrico: la unión de Acetil-CoA y oxalacetato, y la participación de la enzima citrato sintasa (es regulatoria, inhibida por ATP), dan como resultado citrato. Esta es una reacción irreversible
2. Formación de isocitrato: por isomerización es citrato se convierte en isocitrato, mediante 2 pasos. primero se deshidrata a cisaconitatoo y luego recupera agua y forma isocitrato. En esta reacción actúa la enzima aconitasa.
3. Oxidación de isocitrato: el isocitrato es deshidrogenado para convertirse en oxalsuccinato. Esta reacción es catalizada por la enzima isocitrato deshidrogenasa (oxidorreductasa, tiene al NAD como coenzima, es alostérica aumenta con ADP y es inhibida por ATP y NADH)
4. Descarboxilación de oxalsuccinato: la isocitrato deshidrogenasa (reguladora, inhibida por ATP y NADH+H+ cataliza la descarboxilación de oxalsuccinato para dar alfa-ceto-glutarato
5. Descarboxilación oxidativa de alfa-ceto-glutarato: En esta reacción actúa un sistema multienzimático, llamado complejo alfa-cetoglutarato deshidrogenasa ( reguladora, inhibida por NADH+H+) que posee 3 enzimas y 5 coenzimas. Se forma succinil-CoA. Es exergónica y prácticamente irreversible
6. Formación de succinato: la succinato-CoA es convertida en succinato y CoA, por acción de succinato tioquinasa (única etapa del ciclo en la cual se genera una unión fosfato de alta energía
7. Deshidrogenación de succinato: succinato es oxidado a fumarato por la succinato deshidrogenasa (específica, firmemente unida a la membrana interna de la organela e inhibida por oxalacetato)
8. Hidratación de fumarato: por adición de agua el fumarato se convierte en malato y es catalizada por la fumarato hidratasa.
9. Oxidación del malato: el malato pierde dos hidrógenos y se transforma en oxaloacetato. Catalizada por la malato deshidrogenasa. Es una reacción endergónica, y la cual cierra el ciclo, ya que el oxalacetato es el compuesto final e inicial.

En una vuelta completa se libera dos moléculas de CO2 y ocho átomos de hidrógeno.

El balance energético del ciclo del ácido cítrico es:
Isocitrato→ Oxalsuccinato                (NADH)    3 mol ATP
Alfa-cetoglutarato→ Succinil-CoA   (NADH)    3 mol ATP
Succinil-CoA→ Succinato                                   1 mol ATP
Succinato→ Fumarato                       (FADH2)   2 mol ATP
Malato→ Oxaloacetato                      (NADH)     3 mol ATP
                                                                   total     12 mol ATP
El total es de 12 ATP, pero como la glucosa origina dos acetatos, en realidad se forman 24 ATP

Pero ahora para hacer una explicacion mas sencilla, podemos usar algunas analogias como:

1. El edificio : 
   • Un inversor necesita dinero (Acetil-CoA) y materiales (oxalacetato), como también la participación de la mano de obra (enzima citrato sintetasa) para hacer la estructura de un edificio (citrato).
   Aunque a veces los obreros, no tenían ganas de trabajar porque hacía mucho calor (ATP), pudieron terminar de construirla (citrato).
   Inesperadamente hubo una fuerte ráfaga de viento que dobló parte de la estructura (isomerización). Algunas de las maderas se volaron (cisaconitato),pero llegaron los obreros con sus martillos (enzima aconitasa) y pudieron reacomodarlas (isocitrato). (REACCION UNO Y DOS)
2. Bajar de peso : 
   • Una chica (isocitrato), quería bajar de peso (oxidarse) para convertirse en modelo (oxalsuccinato). Por eso llamó a un personal trainer para que la ayudara (enzima isocitrato deshidrogenasa).
   Los días soleados (ADP), el personal trainer llevaba a un colega para que lo ayude (NAD) y que juntos le puedan explicar a la chica más ejercicios.
   Mientras que los días nublados (ATP Y NADH), se suspendía el entrenamiento.
   Finalmente la chica logró bajar de peso (oxidarse), y convertirse en modelo (isocitrato), pero aún así no estaba conforme. Se quiso realizar una cirugía estética (descarboxilarse), para ser mucho más bella (alfa-ceto-glutarato). Al cirujano (enzima isocitrato deshidrogenasa) lo controlaba: la mama (NADH+H+) y el padre de la chica (ATP). (REACCION TRES Y CUATRO)
3. Cutis perfecto : 
   • Una mujer, quería recomponer su cutis (alfa-ceto-glutarato). Para esto utilizó varias mascarillas (complejo alfa-cetoglutarato deshidrogenasa). Una de barro, otra de aceite de almendras y otra de aloe vera (las tres enzimas), y todas tenían vitaminas A, B, C, E y minerales (coenzimas). Su cutis se había rehidratado (Succinil-CoA). Pero debía quitarse las mascarillas, por eso su hermana (enzima succinato tioquinasa) la ayudó. Tenía una nueva cara (succinato)  ( REACCION CINCO Y SEIS)
4. El estudio : 
   • Juan, un estudiante (Succinato) de la UBA, tuvo que estudiar para todos sus parciales presionado por su novia (enzima succinato deshidrogenasa). El jóven se estresó (se oxidó), pero para evitar esto tomaba tranquilizantes que impedían que llegue a esa situación (oxalacetato). Finalmente, terminó la época de parciales y se convirtió en un chico nuevo y relajado (fumarato). A los dos meses, llega la nueva época de exámenes (adición de agua) y su novia (fumarato hidratasa), lo seguía presionando. El chico no se estresa, se pone neurótico (malato). Luego de terminadas las dos épocas de parciales (enzima malato deshidrogenasa), el joven pierde sus dos grados de locura (dos hidrógenos) y se transforma en un Juan más alegre y pacífico (oxaloacetato), compartiendo su energía positiva hacia el resto de sus amigos (reacción endergónica) (REACCION SIETE OCHO Y NUEVE)
5. Ordenando los libros : 
   
   • Una chica decide re acomodar su biblioteca (libros= oxalacetato), pero se da cuenta que necesita más espacio , entonces decide poner un nuevo estante. Para seleccionar los libros, le pide ayuda a su madre(citrato sintasa) que como sorpresa le compra más libros (Acetil coA); entonces acomoda el estante con los libros nuevos y los que ya no entraban (citrato). En la tarde, su hermano (aconitasa) entra al cuarto y cambia de lugar los libros del estante formando un nuevo orden (isocitrato). Después el papá (isocitrato deshidrogenasa) le regala un señalador (NAD) y le pide un libro prestado (hidrogeno), una revista (NADH) y una enciclopedia (CO2) y lo saca del estante, quedando otro orden de libros (alfa-cetoglutarato). Más tarde su hermana (complejo alfa.cetoglutarato deshidrogenasa) decide darle uno de sus libros y un separador (NAD y CoA) si en cambio ella le daba lo mismo que al padre (NAD,H y CO2) dejando una vez mas otro orden en el estante (Succinil-CoA). En el fin de semana la chica ve un libro y decide comprarlo (GDP) pero la vendedora (Succinil-CoA sintetasa) le dice que hay una promoción y se puede llevar el libro con en CD de la película (GTP), es así que los compra y los guarda en el estante (Succinato). Cuando tiene que estudiar para un examen(FAD) agarra los dos libros correspondientes (FADH2) y se da cuenta que eran de la biblioteca de la escuela y los tenía que devolver(succinato deshidrogenasa), dejando solo algunos libros en su estante (Fumarato). Debajo de la cama encuentra su libro de biología (H2O) y lo agrega (Fumarasa) al estante (malato). De repente algo (NAD) le cae en la en la cabeza y mientras se agacha (malato deshidrogenasa) para agarrarlo y sacar dos cuadernos (NAD +H) para poder guardarlo en el estante se da cuenta que todo fue un sueño y su biblioteca está como antes (oxalacetato) (TODAS LAS REACCIONES)

 Esperamos que les sea útil y divertido, como fue para nosotras hacerlo...

Por Un Chocolate

A pesar de no notar nada, nuestro organismo es una máquina que trabaja constantemente. En Química con Chocolates vimos como un poco de chocolate puede tener muchísimos destinos gracias a las vías metabólicas. En el caso de la glucogenogénesis, a partir de glucosa que ingerimos formamos glucógeno. La vía metabólica pentosa-fosfato produce a partir de glucosa NADPH + H+ y ribosa para la síntesis de nucleótidos. Cuando hay niveles bajos de glucosa (no comemos hace varias horas) el glucógeno es degradado rápidamente a glucosa por acción enzimática en la vía Glucogenolisis. Por último, la vía metabólica gluconeogénesis sintetiza glucosa a partir de fuentes no glucocídicas. Hay muchos caminos que un chocolate puede recorrer antes de que lo usemos!

Vía Pentosa-Fosfato

Podemos definirla como una vía metabólica secundaria de la glucosa, ya que la transforma a ésta en NADPH y en pentosa-fosfato.

Dado que es una vía metabólica, podemos clasificarla como: ramificada, ya que tiene más de un producto (Fase oxidativa: 6-fosfogluconato. Fase no oxidativa: gliceraldehído-3-fosfato y fructosa-6-fosfato).
También podemos clasificarla como catabólica , dado que desde moléculas complejas (glucosa) forma compuestos simples, formando a su vez nuevos enlaces, utilizando coenzimas oxidadas (Fase oxidativa: NADP+. Fase no oxidativa: Pirofosfato de Tiamina (PFT) y Mg+2) Tiene un factor limitante NADP+ y no consume ATP ni lo genera, por eso no es ni endergónica ni exergónica.

Los objetivos de la vía pentosa-fosfato son:

-Producir a partir de glucosa (sustrato, que lo podemos encontrar en la dieta o en el glucógeno que se almacena en el hígado) NADPH + H+ en el citosol (ubicación celular), que beneficia a los tejidos que realizan síntesis y necesitan esta coenzima, como por ejemplo (ubicación tisular): hígado, el adiposo, glándula mamaria lactante, en la corteza suprarrenal, ovarios y testículos.
-Obtener ribosa, necesaria para sintetizar nucleótidos y ácidos nucleicos

Es importante aclarar que tiene dos fases:

• una irreversible (oxidativa), que se realiza cuando hay mucho NADPH y poco ribosa 5- fosfato 
• una reversible (no ixidativa), que se realiza cuando hay mucho ribosa 5-fosfato

Balance energético:

Fase oxidativa (irreversible)

• Glucosa 6-fosfato deshidrogenasa   0
• Fosfoglucolactonasa                         0
• 6 fosfogluconato deshidrogenasa     0

B.E.= 0

Fase no oxidativa (reversible)

• Fosfopentosa isomerasa             0
• Fosfopentosa epimerasa             0
• Transcetolasa                              0
• Transaldolasa                             0

B.E.=  0ATP


Ecuación global:
3Glucosa6P + 6NADP+ + 3H2O --> 3Ribulosa5P + 6NADPH + 6H+ + 3CO2

Regulación de la vía:

Fase oxidativa (irreversible)

• La enzima Glucosa 6-fosfato deshidrogenasa posee regulación alostérica, es decir que tiene efectores alostéricos que la estimulan (positivos) o que la inhiben (negativos). Ésta se encuentra estimulada por el exceso de carbohidratos en la dieta (insulina) y es inhibida por NADPH y ATP.
• La Fosfoglucolactonasa posee regulación génica, es decir que se autorregula.
• La 6 fosfogluconato deshidrogenasa posee, al igual que la Fosfoglucolactonasa regulación génica.

Fase no oxidativa (reversible)

Todas las enzimas que actúan en esta fase, tienen regulación génica: Fosfopentosa isomerasa, Fosfopentosa epimerasa, Transaldolasa y Transcetolasa.

+

El ADN

El ADN o ácido desoxirribonucleico es una molécula que lleva la información genética utilizada por una célula para la creación de proteínas. Ésta molécula tiene la capacidad de "copiarse" a si misma y dejar en cada copia núcleos de ADN idénticos, que para cada organismo es único, dado que están delimitados por su estructura primaria exclusiva.

A continuación les dejamos un vídeo que les permite aclarar algunas dudas: 

¿Como se lleva a cabo la replicación del ADN? 

¿Que enzimas actúan en cada etapa de este proceso? 

¿La replicacion de ADN es un proceso anabólico o catabólico y por qué?

Repaso de comprension

   En este texto se van a desarrollar brevemente los temas aprendidos en este cuatrimestre en la materia bioquímica.

   El primer tema que vimos fueron las proteínas, esta macromolécula es constituyente de los seres vivos, estas están compuestas por cadenas de distintos aminoácidos, además en su interior contienen oxígeno, nitrógeno, hidrógeno y algunas azufre. Estas tienen varias funciones,  como por ejemplo función de defensa, hormonal, enzimática, transporte, etc. Para poder entender bien a las proteínas hay que hablar de los aminoácidos, que son los compuestos más importantes de las proteínas, los mismos se pueden clasificar en esenciales y no esenciales. Están compuestos por un carbono en el centro, un grupo carboxilo, un grupo amino un hidrógeno y un grupo R. Además de clasificarse en esenciales y no esenciales, se clasifican en alifáticos neutros de cadena no polar, alifáticos neutros de cadena polar no ionizable, aromáticos neutros, con azufre, ácidos, básicos y otros. También se los puede dividir según sus estructuras y hay 4 tipos de estructuras. La primaria que es la cantidad, número, identidad y ordenamiento de los aminoácidos. Después se encuentra la secundaria, que los clasifica según la posición espacial de los aminoácidos (hélice, lámina y al azar). Luego encontramos la terciaria que pertenece a la configuración 3D ( fibrosas o globulares). Y por último la cuaternaria que es la más rara y compleja, que es solo para las proteínas oligoméricas y corresponde a la disposición espacial de estas subunidades.

   Como segundo tema estudiamos las enzimas, que estas son catalizadores biológicos es decir que aceleran procesos biológicos, estos tienen distintas funciones. Dependiendo de la función que tengan pueden ser oxidoreductasas (oxidoreducción), transferasas (transferencia de grupos químicos), hidrolasas (hidrólisis),liasas (lisis), isomerasas (transformación de isómeros) y ligasas (se forman enlaces dobles). Muchas veces para que la enzima pueden acelerar estos procesos es necesario un acompañante y estos pueden ser coenzimas o grupos prostéticos.

   Luego de estudiar las enzimas, comenzamos a estudiar los hidratos de carbono, glúcidos o carbohidratos, estos son moléculas compuestas por carbono, hidrogeno y oxigeno. Poseen varias funciones, las principales son la reserva de energía, fuente de energía y pueden ser estructurales. Estas moléculas se clasifican según su complejidad y se dividen en tres: monosacáridos (un solo polihidroxialdehido o polihidroxicetona), oligosacáridos ( de dos a diez monosacáridos) y por ultimo los polisacáridos (numerosa cantidad de monosacáridos).

   Por último estudiamos y comprendimos que ninguna ciencia es independiente, siempre se necesita de otros conocimientos para poder comprender un tema, como por ejemplo para hablar sobre la bioenergética (rama de la química que estudia los usos y transferencias de la energía en sistemas biológicos, abiertos) primero hay que entender a la termodinámica (rama de física) que establece dos leyes fundamentales: 1--> la energía total del universo permanece constante y 2 --> la entropía del universo va en aumento en todo proceso espontáneo.  Las funciones de estado de la bioenergética son la entalpía, entropía, energía libre de gibbs y energía libre de gibbs estándar, pero lo que importa es la diferencia de energía entre el estado inicial y el final. Para hacer un proceso termodinámicamente desfavorable, uno favorable las células utilizan ciertas estrategias: como bajar el producto, acoplar reacciones y compartimentalizar.

   Estos fueron todos los temas que vimos hasta ahora, esperamos que les haya servido y que hayan comprendido todo lo que se trató de explicar en el texto.

Bioenergética

Acá dejamos la red conceptual que vamos a presentar el 4/7 para seguir metiéndonos en el mundo de la Bioenergética.