BIOQBIOQUIMICA UIMICA Y Y

BIOFISICABIOFISICA

Sección 2

AUTOR

Dr. JESUS IGNACIO DOMINGUEZ CALVO

Residente de CardiologíaHospital Clínico Universitario San Carlos

Madrid

Jefe de Servicio: Dr. L. Sánchez Harguindey Pimentel

BIOQUIMICA

Capítulo I. CARBOHIDRATOS. COMPOSICION ESTRUCTURAL Y

FUNCIONES METABOLICAS

Composición estructuralCatabolismo de los hidratos de

carbono

Capítulo II. PROTEINAS. AMINOACIDOS CONSTITUYENTES

Y PROPIEDADES DE LOS PÉPTIDOS

Proteínas: estructura y funcionesAminoácidos: composición y

propiedades

Capítulo III. NUCLEOTIDOS. METABOLISMO Y VIAS DE SINTESIS

Definición, nomenclatura,propiedades y funciones

BiosíntesisDegradación de las purinas

Capítulo IV. LIPIDOS. PROPIEDADES METABOLICAS.HORMONAS ESTEROIDEAS

Composición y propiedadesClasificación

Capítulo V. ENZIMAS. CINÉTICA Y

PROPIEDADES

Definición y propiedadesCinética enzimáticaInhibición enzimática

Capítulo VI. VITAMINAS

Conceptos generalesClasificación

Capítulo VII. METABOLISMO DE

GLUCOSA Y GLUCOGENO

Glucólisis. Esquema y característicasDestinos metabólicos del piruvatoGluconeogénesisCiclo de CoryGlucogenogénesis

Capítulo VIII. CICLO DE KREBS.VIA DE LAS PENTOSAS FOSFATO

CADENA RESPIRATORIA.Ciclo del ácido cítricoVía de las pentosas fosfatoCadena de transporte electrónico

Capítulo IX. METABOLISMO DEL

COLESTEROL. HORMONAS ESTEROIDEAS.SINTESIS Y BETAOXIDACION DE ACIDOS

GRASOS. CETOGENESIS

Síntesis del colesterolCompuestos derivados del

colesterolSíntesis de ácidos grasosBetaoxidación de ácidos grasosCetogénesis

Capítulo X. DEGRADACION OXIDATIVA

DE LOS AMINOACIDOS

Digestión proteicaDesaminación oxidativa de los amino-

ácidos

Capítulo XI. REPLICACION

TRANSCRIPCION Y TRADUCCION DE LOS

ACIDOS NUCLÉICOS

IntroducciónReplicaciónTranscripciónTraducción

INDICE

BIOQBIOQUIMICA Y BIOFISICA UIMICA Y BIOFISICA

INDICE

BIOFISICA

Capítulo XII. BIOFISICA DE LAS

RADIACIONES

Concepto y parámetrosEnfoque biomédicoConceptos importantesAplicaciones

Capítulo XIII. BIOFISICA DEL

APARATO LOCOMOTOR

ConceptosPalancas en el cuerpo humanoComponentes rígidos y deformables

en el cuerpo humano

Capítulo XIV. TERMODINAMICA Y

BIOENERGÉTICA

Definición y conceptosLeyes de la termodinámicaBioenergética animalControl de la disipación de calor

Capítulo XV. POTENCIALES

BIOELÉCTRICOS

Introducción a las membrranas bio-lógicas

Propiedades eléctricas de lasmembranas

Potencial de acción

Capítulo XVI. VISION Y AUDICION

IntroducciónOndas sonorasAudiciónOndas electromagnéticasVisión. El ojo como sistema opticoAplicaciones de luz y sonido

en medicina

Capítulo XVII. MECANICA

CIRCULATORIA

Conceptos y leyes importantesOrganización del sistema

circulatorio

BIBLIOGRAFIA

INDICE DE MATERIAS

Composición estructural Catabolismo de los hidratos de carbono

CARBOHIDRACARBOHIDRATTOSOS..COMPOSICION COMPOSICION

ESTRESTRUCTURAL YUCTURAL YFUNCIONES METFUNCIONES METABOLICASABOLICAS

Capítulo I

Indice

COMPOSICION ESTRUCTURAL

Los Carbohidratos son Polihidroxialdehídos o Polihidroxice-tonas, o sustancias que rinden estos compuestos por hidrólisis.

Son compuestos que responden generalmente a la fórmulaempírica: C-H2-O.Aunque algunos incorporan también Nitróge-no, Fósforo o Azufre.

Existen tres clases principales de carbohidratos:

— Monosacáridos: son azúcares simples, están consti-tuidos por una sola unidad de polihidroxialdehído opolihidroxicetona.El monosacárido más abundante en la naturaleza es laD-Glucosa.

— Oligosacáridos: Están constituidos por cadenas cortas de unidades demonosacáridos unidas entre sí por enlaces covalen-

tes. Los más abundantes son los Disacáridos, que po-seen dos unidades de monosacárido. Ej., Sacarosa oazúcar de caña, está constituida por D-Glucosa y D-Fructosa.

— Polisacáridos: Están constituidos por cadenas largas que poseencentenares o millares de unidades de monosacárido.Los polisacáridos más abundantes son el Almidón y laCelulosa, ambos constituidos por unidades de D-glu-cosa que se repiten.

Monosacáridos

Son sólidos, incoloros, cristalinos muy solubles en agua einsolubles en disolventes polares. Sabor dulce.

El esqueleto de los monosacáridos es una cadena carbona-da sencilla, con los carbonos unidos por enlace simple y queno posee ramificaciones.

61

62

CARBOHIDRATOS. COMPOSICION ESTRUCTURAL. FUNCIONES METABOLICAS.

H

C = OH — C — OH

H — C — OH

H

Gliceraldehído: Aldosa

H

H — C — OHC = O

C

H

Dihidroxiacetona: Cetosa

ESTEREO ISOMEROS

CHO

H — C — OH

CH2OH

D- Gliceraldehído

CHO

HO — C*— H

L-Gliceraldehído

C*= Carbono quiral.

21= 2 Estereoisómeros.

EPIMEROS

D-Manosa

FORMULA CICLICA:

D-Glucosa

CHO

H — C2 — OH

OH — C — OH

H — C — OH

ANOMEROS

α-D-Glucosa β-D-Glucosa

MONOSACARIDOS

CH2OH

CHO

OH — C2 — H

OH — C — OH

H — C — OH

CH2OH

6CH2OH

5H

OH

O

4 H

OH

2

1

H

OHOH

H3

CH2OH

H

OH

O

H

OH

1

H

OHOH

H

H

CH2OH

H

OH

O

H

OH

1

OH

HOH

H

H

H

H — C — OH

CH2OH

H — C — OH

D-glucosa

Fig. 1. Monosacáridos.

Uno de los átomos de Carbono está unido por enlace doblea un átomo de Oxígeno para formar un grupo carbonilo, el res-to de los carbonos posee un grupo hidroxilo.

Si el grupo Carbonilo se encuentra en el extremo de la cade-na hidrocarbonada, el monosacárido es un Aldehído y se llamaAldosa.

Si el grupo Carbonilo se encuentra en cualquier otra posi-ción, el monosacárido es una Cetona y se llama Cetosa.

Monosacáridos de tres carbonos son las Triosas, las másimportantes: Gliceraldehído y Dihidroxiacetona.

Monosacáridos de 4, 5, 6 y 7 carbonos son las Tetrosas,Pentosas, Hexosas y Heptosas respectivamente.

Las hexosas, entre las que se encuentra la D-Glucosa y la D-Fructosa, son los monosacáridos más abundantes de la natura-leza.

Las pentosas: D-Ribosa y 2 Desoxirribosa son los azúcaresque componen los ácidos nucleicos.

Todos los monosacáridos, a excepción de la dihidroxiaceto-na, contienen uno o más átomos de carbono asimétricos o qui-rales (carbono quiral es el que está unido a cuatro grupos fun-cionales distintos) y poseen por tanto formas isómeras óptica-mente activas que son imágenes especulares no superponiblesentre sí. Capaces de desviar el plano de la luz polarizada enuna u otra dirección. Estas formas se llaman isómerosopticas,enantiomeros o esteroisómeros.

Existen tantos estereoisómeros como 2 elevado al númerode carbonos quirales que existen en la molécula.

Así el Gliceraldehído, que posee un único carbono quiral,posee dos estereoisómeros. 2 elevado a 1 es igual a 2. (fig. 1)

Una disolución de un esteroisomero que haga girar el planode la luz polarizada hacia la izquierda (sentido contrario a lasagujas del reloj) es el isómero Levorrotatorio.

El esteoisómero que hace girar el plano de la luz polarizadahacia la derecha (sentido de giro de las agujas del reloj. es elisómero dextrorrotatario.

La configuración absoluta D o L se emplea para referirse ala configuración del átomo de carbono quiral, más distante delátomo de carbono carbonílico.

Cuando el grupo hidroxilo del carbono quiral más distantese proyecta hacia la derecha de la fórmula de proyección elazucar se designa como D.

Si se proyecta hacia la izquierda, el azucar se designa como L.Epímeros: son isómeros ópticos que sólo difieren en la con-

figuración alrededor de un átomo de carbono.Ej.D-Glucosa y D-Manosa son Epímeros en el carbono 2.Enantiomeros: Esteroisómeros cuyas estructuras no son su-

perponibles en el espacio, por ser imágenes especulares.

Formas cíclicas

Los monosacáridos con más de 5 átomos de carbono queson Aldosas y los de más de 6 carbonos que son Cetosas en di-solución aparecen en formas cíclicas al formarse un enlace co-valente intramolecular entre el grupo carbonilo aldehído de la

63

2

BIOQUIMICA Y BIOFISICA

Los carbohidratos al hacerse cíclicos presentan un átomo de carbono queno era simétrico en la fórmula lineal y que se hace asimétrico en lacíclica. Este carbono se llama:

1. Carbono Anfipático.2. Carbono Epimérico.3. Carbono Anómerico.4. Carbono Alostérico.5. No existe ningún átomo de carbono que se comporte así.

Denominamos Isómero Dextrorrotatorio:

1 Aquel esteroisómero que hace girar el plano de la luz polarizadahacia la izquierda, contrario a las agujas del reloj.

2 Carbono quiral más distal cuyo grupo hidroxilo se proyecta haciala derecha.

3 Carbono quiral más distal cuyo grupo hidroxilo se proyecta haciala izquierda.

4 Esteroisómero que hace girar el plano de la luz polarizada haciala derecha, sentido de las agujas del reloj.

5 Isómero que aparece sólo en las fórmulas cíclicas.

¿Cuántos esteroisómeros tiene un monosacárido de 3 carbonos quirales?:

1. 2*2*2*2.2. 2*2+1.3. 2.4. 8.5. 16.

La Hidroxiacetona tiene:

1. 1 carbono quiral.2. Ningún carbono quiral.3. 2 carbonos quirales.4. 3 carbonos quirales.5. 4 carbonos quirales.

Glucosa y Manosa son epímeros, esto significa:

1. La estructura de una es el espejo de la otra.2. Son esteroisómeros levorrotatorios.3. Uno es el isómero L y el otro el D.4. Se diferencian en la configuración de un átomo de carbono.5. Son anómeros.

1

2

3

4

5

RESPUESTAS:1: 3. 2: 4; 3:4; 4: 2; 5: 4;

aldosa originando un hemiacetal, o el grupo carbonilo ceto deuna cetosa originándose un hemicetal.

El carbono carbonílico que no era asimétrico en las formulaslineales se hace asimétrico en la estructura cíclica. A este car-bono se le llama Carbono Anomérico o Hemiacetálico y da lu-gar a dos formas isoméricas o Anómeros. Ej. alfa-D-Glucosa yBeta-D-Glucosa.

Disacáridos

Son dos monosacáridos unidos por un enlace covalente en-tre el carbono anomérico de uno de los residuos del azúcar yun grupo hidroxilo del otro residuo de azúcar.

Principales disacáridos

Maltosa

Formada por dos unidades de D-Glucosa unidas por un enla-ce glucosídico, alfa-1-4.

Lactosa

Formada por D-Galactosa y D-Glucosa unidas por un enlace,beta-1-4. Es el azúcar de la leche.

Sacarosa

Es el azúcar de caña, está formado por D-Glucosa y D-Fruc-tosa unidas por enlace glucosídico, beta-2-1.

CATABOLISMO DE LOS HIDRATOS DECARBONO

La mayor parte de los hidratos de carbono que se ingierenestán en forma de almidón, polisacárido complejo, formado pormuchas unidades de hexosa, unidas por enlaces 1,4 ó 1,6.

Enzimas que intervienen en la degradación de los hidratosde carbono:

Amilasas

Salival y pancreática, hidrolizan el almidón dando lugar pri-mero a oligosacáridos y después a disacáridos, sobre todo amaltosa.

Los disacáridos son divididos enzimáticamente por las:

Disacaridasas

Localizadas sobre las microvellosidades de las células intes-tinales. Existen dos tipos de Disacaridasas:

— Galactos idasas: como la Lactasa, descompone la lac-tosa en glucosa y galactosa.

— Glucosidasas: Sacarasa y Maltasa. Sacarasa, descom-pone la sacarosa en fructosa y glucosa, y Maltasa,descompone la maltosa en dos moléculas de glucosa.A continuación, estos monosacáridos son transportadosa través de las células hacia la circulación portal, deaquí pasan al hígado, que se encarga de mantener unosniveles fijos de glucosa en sangre, unos 80-100 mg./ml.

64

CARBOHIDRATOS. COMPOSICION ESTRUCTURAL. FUNCIONES METABOLICAS.

Proteínas: estructura y funciones Aminoácidos: composición y propiedades

PRPROOTEINTEINASAS. . AMINOAMINOAACIDOS CIDOS

CONSTITUYENTES Y CONSTITUYENTES Y PRPROPIEDOPIEDADES DE ADES DE

LOS PEPTIDOSLOS PEPTIDOS

Capítulo II

Indice

PROTEINAS. ESTRUCTURA Y FUNCIONES

Cualquier miembro de un grupo de compuestos orgánicoscomplejos que contienen carbono, hidrógeno, oxígeno, nitróge-no y, por lo general, azufre. En ellos el elemento característicoes el nitrógeno y se encuentran ampliamente distribuidos enlas plantas y los animales. Las proteínas están formadas porcombinaciones de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos.Existen 20 aminoácidos diferentes, y cada proteína tiene unasecuencia única y genéticamente definida de aminoácidos dela que dependen su forma y su función específicas. Sirven co-mo enzimas, elementos estructurales, hormonas, inmunoglobu-linas, participan en el transporte de oxígeno, la contracciónmuscular, el transporte de electrones y otras funciones corpo-rales.

Niveles estructurales de las proteínas

Estructura primaria

Secuencia de residuos aminoácidos que la forman, nos per-mite clasificar las proteínas en fibrosas y globulares. Determi-na conformación y función.

Estructura secundaria

Se refiere a la conformación de los residuos aminoácidosadyacentes en las cadenas polipeptídicas, es decir, su ordena-ción en el espacio. Así, la hélice alfa es la estructura secunda-ria de las alfa queratinas.

Estructura terciaria

Es la conformación tridimensional de las proteínas; plega-

65

Dra. MARTA MATEO MORALES

mientos mediante los cuales residuos muy alejados en la es-tructura primaria pueden aparecer juntos. Es propia de las pro-teínas globulares.

Se estabiliza mediante enlaces de hidrógeno, acciones ióni-cas o interacciones hidrofóbicas entre los radicales de los ami-noácidos constituyentes de las cadenas peptídicas.

Estructura cuaternaria

Es la unión de dos o más cadenas polipeptídicas separadaspor enlaces no covalentes o entrecruzamientos covalentes.

Clasificación

Las proteínas se pueden clasificar como:

Simples

Sólo compuestas por aminoácidos. Constituyen la mayoríade las proteínas del cuerpo, generalmente solubles en agua osolución salina; a este grupo pertenecen albúminas, globuli-nas, histonas y protaminas.

Conjugadas o Compuestas

Son aquellas en las que la molécula proteínica se encuentraunida a otra no proteínica o varias de ellas (grupo prostético).Entre ellas están nucleoproteínas, mucoproteínas, lipoproteí-nas, fosfoproteínas.

Según su forma se clasifican en:

Globulares

Forma compacta y esférica, solubles en sistemas acuososque desempeñan funciones que exigen movilidad. Ej. hemoglo-bina, anticuerpos.

Fibrosas

Alargadas y finas, insolubles en agua, con funciones estáti-cas, estructurales o protectoras como el colágeno, la querati-na, actina, miosina. Existen dos tipos: Disposición de la héliceAlfa y disposicion de hélice Beta.

Hélice-Alfa

Ejemplo alfa-Queratinas: forman parte del pelo, piel y uñas.Son insolubles en agua. Pueden estirarse longitudinalmente.

66

PROTEINAS. AMINOACIDOS CONSTITUYENTES Y PROPIEDADES DE LOS PEPTIDOS

COOH

H2N— C— CH3

H

ALANINA

COOH

H3N+— C— H

CH

CH3

VALINA LEUCINA

FENILALANINA CISTEINA ACIDO ASPARTICO

CH3

COOH

H3N+— C— H

CH2

H3C CH3

CH

COOH

H3N— C— H

CH2

COOH

H3N— C— H

CH2

SH

COOH

H3N— C— H

CH2

COO-

Fig. 2. Estructura de los aminoácidos.

Están formadas por cadenas que se disponen paralelas.Presentan puentes de hidrógeno intracatenarios.Son ricas en residuos de cisteína, pudiendo formar enlaces

covalentes de cisteína entre cadenas vecinas.

Hélice-Beta

Ejemplo: beta-Queratinas: fibroína de la seda.Son insolubles en agua.Son flexibles y blandas pero no se estiran.Están dispuestas en hoja plegada o zig-zag.No poseen enlaces de hidrógeno intracatenarios pero sí in-

tercatenarios.No existen enlaces de cisteína intercatenarios.Las cadenas corren antiparalelas.

Colágeno

Proteína más abundante del cuerpo humano, su estructurabásica es el tropocolágeno, molécula compuesta por una triplehélice en la que cada cadena polipeptídica constituyente searrolla sobre sí misma sin seguir una disposición de alfa o betahélice sino una configuración específica del colágeno. Entrecadenas se unen por enlaces de hidrógeno y por la unión derestos de lisina, enlace muy específico del colágeno.

AMINOACIDOS. COMPOSICION YPROPIEDADES

Los sillares primarios de todas las proteínas son un grupo de20 aminoácidos diferentes, cada uno de los cuales posee la si-guiente estructura (fig. 2):

Carbono alfa, grupo amino (NH2), grupo carboxilo (COOH) ycadena lateral (R ) que confiere individualidad química.

Todos los aminoácidos, excepto la glicina, tienen un carbo-no asimétrico o quiral, pues se halla unido a cuatro grupos-constituyentes diferentes, por esta razón existen dos isómerosespeculares, estereoisómeros, enantiómeros o isómeros ópti-cos (ver configuración L y D en capítulo de carbohidratos), se-gún hacen girar el plano de la luz polarizada hacia la derecha(dextrorrotatorio) o hacia la izquierda (levorotatorio). Los ami-noácidos de las proteínas humanas son L-estereoisómeros.

Isómeros Geométricos: difieren en la organización de susgrupos alrededor de un doble enlace. Pueden aparecer en dis-posición Cis o en disposición Trans; en la naturaleza los amino-ácidos se unen por enlaces peptídicos en disposición Trans (ta-bla I).

Clasificación de los aminoácidos según suspropiedades

No Polares

Por la naturaleza hidrocarbonada de su grupo R, son hidrófo-bos o insolubles en agua: alanina, leucina, valina, isoleucina,metionina, fenilalanina, trptófano y prolina.

¿Cuál de los siguientes aminoácidos no es un aminoácido esencial?:

1. Valina.2. Aspártico.3. Metionina.4. Histidina.5. Treonina.

¿Cuál de las siguientes opciones sobre la hélice beta es falsa?:

1. Las cadenas corren antiparalelas.2. Existen puentes de hidrógeno intercatenarios.3. No existen puentes de hidrógeno intracatenarios.4. Son insolubles en agua.5. Pueden estirarse longitudinalmente.

En la naturaleza los aminoácidos se unen por enlaces peptídicos tipo:

1. Cis.2. Cis o Trans indistintamente.3. Trans.4. Sólo los aminoácidos esenciales se unen en disposición cis.5. Tanto los aminoácidos esenciales como los no esenciales se

unen en disposición Cis.

¿Qué aminoácido posee un grupo Imidazol en su molécula?:

1. Histidina.2. Prolina.3. Alanina.4. Triptófano, fenilalanina y Tirosina.5. Leucina.

¿Qué es el PH Isoeléctrico?:

1. Es igual a la suma de los PH de los aminoácidos ácidos que for-man la proteína.

2. Tiene el mismo valor para todas las proteínas, sólo depende delmedio en que se solubilicen.

3. Es el PH al cual un aminoácido es neutro eléctricamente.4. En la igualdad: ph= pk + log. A/B. Se cumple cuando A/B= 0.5. Es el valor del ph al cual un aminoácido tiene la mínima capaci-

dad tampón.

67

2

BIOQUIMICA Y BIOFISICA

6

7

8

9

10

RESPUESTAS: 6: 2; 7: 5; 8: 3; 9: 1; 10: 3.

Polares o hidrófilos

Son solubles en agua, ya que contienen diferentes gruposfuncionales que forman puentes de hidrógeno con el agua; se-gún su polaridad pueden ser: neutros, ácidos o básicos.

Polares Neutros

— Glicina: único aminoácido cuyo átomo de carbono noes quiral, pues su grupo R es un átomo de hidrógeno.

— Serina, Treonina y Tirosina: su grupo R es un grupo hi-droxilo.

— Glutamina y Asparragina: su grupo R es un grupo ami-do.

— Cisteína : su grupo R es un grupo Sulfhidrilo.

Polares con carga negativa o ácidos

— Aspártico y Glutámico: su grupo R es un grupo carbo-xilo, COOH.

Polares con carga positiva o Básicos

— Histidina, Arginina y Lisina.

Otras características

— El único aminoácido cetogénico puro es la Leucina.— Aminoácidos con grupo aromático: Fenilalanina, Trip-

tófano y Tirosina.— Aminoácido con grupo imidazol: Histidina.— Aminoácido con grupo R cíclico: Prolina.

Aminoácidos Esenciales

Son aquellos aminoácidos que nuestro organismo no es ca-paz de sintetizar y que por tanto deben ser aportados con la

dieta, son: arginina, lisina, histidina, fenilalanina, triptófano,metionina, leucina, isoleucina, valina y treonina.

Aminoácidos especiales

Hidroxiprolina e hidroxilisina, son los principales componen-tes del colágeno.

Acido carboxiglutámico: forma parte de la protrombina y de-sempeña un importante papel en la coagulación, gracias a sucapacidad de ligar calcio.

Desmosina, aminoácido formado a su vez por lisinas , formaparte de la elastina.

N-Metil lisina: es un componente importante de las fibrasmusculares de miosina.

PH Isoeléctrico o punto isoeléctrico

Antes de definir este concepto es preciso conocer el con-cepto de constante de disociación de una reacción:

Los compuestos eléctricamente se clasifican como ácidos obases. Los ácidos son sustancias capaces de ceder protones,mientras que las bases son compuestos capaces de aceptarprotones o lo que es lo mismo capaces de liberar un grupo hi-droxilo.

Un dador de protones y el correspondiente aceptor de proto-nes constituyen un par ácido-base conjugado y existe un pará-metro específico, conocido como la constante de disociación;que es la constante de equilibrio de la reacción:

AB <————> A- + B.

El valor de la constante de equilibrio es:K = (A-) + (B+) / (AB).

Como sabemos, el pH es el logaritmo de la inversa de laconcentración de protones: ph = log. 1/ (H+).

Del mismo modo el PK = log. 1/K PH = PK + log (A-)/(B+).

Esta igualdad se cumple para aquel valor en que (A-) =(B+),ya que entonces el cociente es 1 y log 1 = 0. Así pues el PK esel valor del PH en el cual una sustancia se halla disociada enun 50%.

El PH isoeléctrico o punto isoeléctrico. Equivale a la mediaaritmética de los PK de cada uno de los grupos funcionales queconstituyen ese aminoácido, es por tanto el pH, al cual un ami-noácido es neutro eléctricamente y no se desplazaría eléctrica-mente en un campo eléctrico. En este valor del PH la capaci-dad tampón del aminoácido es máxima.

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PROTEINAS. AMINOACIDOS CONSTITUYENTES Y PROPIEDADES DE LOS PEPTIDOS

TABLA IAminoácidos esenciales

— Arginina.— Histidina.— Lisina.— Fenilalanina.— Triptófano.— Metionina.— Leucina.— Isoleucina.— Valina.— Treonina.

Definición, nomenclatura, propiedades y funciones

Biosíntesis

Degradación de las purinas

NUCLEONUCLEOTIDOSTIDOS..METMETABOLISMO Y VIAS ABOLISMO Y VIAS

DE SINTESISDE SINTESIS

Capítulo III

Indice

DEFINICION, NOMENCLATURA,PROPIEDADES Y FUNCIONES

Un nucleótido resulta de la fosforilación de un nucleósido.Un nucleósido resulta de la unión de una base nitrogenada yun azúcar de 5 carbonos (una pentosa) mediante un enlace N-O-Beta-glicosídico con pérdida de una molécula de agua. Lapentosa puede ser ribosa (en el RNA) o desoxirribosa (en elDNA).

Las bases nitrogenadas son de dos tipos: purinas (dobleanillo): adenina y guanina, y pirimidínicas: citosina, timina yuracilo.

Los nucleósidos correspondientes son respectivamente ade-nosina (A), guanosina (G), citidina (C), timidina (T) y uridina (U).

Los nucleótidos correspondientes son respectivamente AMP(adenosín monofosfato), GMP, CMP, UMP, dTMP (desoxitimi-din monofosfato) y sus formas di- y trifosfato.

Los nucleótidos tienen carga negativa y carácter ácido a pHfisiológico por su grupo fosfato.

Los ácidos nucleicos son largos polímeros de nucleótidosunidos por enlaces fosfodiéster (covalentes, pues) entre el hi-droxilo 3’ de un azúcar de un nucleótido y el fosfato 5’del nu-cleótido siguiente.

En el DNA el azúcar es la desoxirribosa y las bases son A,G, C, T.

En el RNA el azúcar es la ribosa y las bases son A, G, C, U.

Funciones de los nucleótidos

— Transportadores de energía química (ATP).— Componentes de los ácidos nucleicos (la más caracte-

rística).— Componentes de coenzimas (NAD,FAD) y efectores

alostéricos por sí mismos.— Mediadores fisiológicos (AMPc).

69

BIOSINTESIS

Nucleótidos de purina

Sobre la ribosa-5-fosfato se construye el doble anillo de pu-rina en el que intervienen glicina, aspartato, un CO2, el formia-to y la amida de la glutamina.

5-fosfato de ribosa (PR)→pirofosfato de PR (PRPP)→1---PRA (fosforribosilamina)→ácido inosínico (IMP)

IMP—-2—-AMP (ácido adenílico)IMP—-3—-GMP (ácido guanílico)El AMP inhibe los pasos 1y 2. El GMP inhibe los pasos 1 y 3.

Pirimidinas

El anillo se sintetiza a partir de aspartato y carbamilfosfato,unión catalizada por la aspartato transcarbamilasa. El carba-milfosfato, a diferencia del necesario para el ciclo de la urea,se sintetiza en el citosol y no en la mitocondria. El primero ensintetizarse es el UMP—-UTP—-CTP. El CTP, último productode esta cadena, es el inhibidor alostérico de la enzima regula-dora de esta ruta, la aspartatotranscarbamilasa.

DEGRADACION DE LAS PURINAS

En humanos conduce al ácido úrico.AMP→adenosina→inosina→hipoxantina (base purínica del

nucleósido inosina).GMP→guanosina→-guanina→xantina.HIPOXANTINA—-(A)→-XANTINA—-(B)→ACIDO URICO.Los pasos A y B están catalizados por la xantín-oxidasa, en-

zima que se inhibe por el alopurinol, de eficacia clínica en eltratamiento de la hiperuricemia.

Tanto la guanina como la hipoxantina pueden recuperarsepara la síntesis de AMP y GMP gracias a la enzima HGPRT (hi-poxantina-guanina-fosforribosiltransferasa), que les une la ribo-sa fosfato del PRPP. Esta es la vía de recuperación de los nucle-ótidos de purina. El déficit de esta enzima condiciona el síndro-me de Lesch-Nyhan, con retraso mental y automutilaciones.

70

NUCLEOTIDOS. METABOLISMO Y VIAS DE SINTESIS

Los nucleótidos:

1. Tienen cargar positiva.2. Se unen por enlaces covalentes 3'----5' para formar los ácidos

nucleicos.3. Resultan de la fosforilación de las bases nitrogenadas.4. Se unen por enlaces glucosídicos para formar los ácidos nuclei-

cos.5. De pirimidina participan todos en el DNA.

Con respecto a los nucleótidos de pirimidina no es cierto que:

1. El anillo se sintetiza a partir de aspartato y carbamilfosfato.2. El enzima regulador de la síntesis es la carbamilfosfato sinteta-

sa.3. En el DNA no hay uracilo.4. El carbamilfosfato proviene del citosol.5. Uno de los principales inhibidores alostéricos en la síntesis es

el CTP.

En la composición de los ácidos nucleicos es cierto que:

1. Son largos polímeros de nucleótidos unidos por enlaces gluco-sídicos.

2. En el DNA el azúcar es una hexosa.3. El ácido guanílico es un nucleósido de purina.4. Los nucleótidos por sus componentes nitrogenados tiene pH

básico.5. DNA y RNA están compuestos por pentosas.

Con respecto a los nucleótidos de purina no es cierto que:

1. Son necesariospara su sintesis glicina, aspartato, glutamina yformiato.

2. AMP y GMP son los principales inhibidores altéricos de su sín-tesis.

3. El síndrome de Lesch-Nyhan esta causado por un defecto enzi-mático en la degradación de las purinas.

4. El uracilo no interviene en su composición.5. El ácido úrico es el producto final de su degradación.

Con respecto a la composición de los ácidos nucleicos es cierto que:

1 El ácuido adenílico es un nucleósido.2 Citosina es un nucleótido.3 Timidina interviene en la composición del RNA.4 UMP es un nucleótido de pirimidina.5 Citosina es una base de doble anillo.

11

12

13

14

15

RESPUESTAS: 11: 2; 12:2; 13: 5; 14: 3; 15: 4.

Composición y propiedades Clasificación

LIPIDOSLIPIDOS. PR. PROPIEDOPIEDADESADESMETMETABOLICASABOLICAS..

HORMONHORMONAS AS ESTERESTEROIDEASOIDEAS

Capítulo IV

Indice

COMPOSICION Y PROPIEDADES

Los lípidos son sustancias orgánicas insolubles en agua,grasa o aceitosas que pueden extraerse de los tejidos y de lascélulas mediante disolventes no polares, como el éter o el clo-roformo.

Existen cinco tipos principales de lípidos: Triacilglicéridos,Ceras, Fosfolípidos, Esfingolípidos y Esteroles.

Así como los aminoácidos son los componentes básicos delas proteínas, los ácidos grasos son los sillares principales dela mayoría de los lípidos. Son ácidos orgánicos de cadena lar-ga, que poseen entre 4 y 22 átomos de carbono, tienen un sologrupo carboxilo y una cola no polar hidrocarbonada que haceque la mayoría de los lípidos sean insolubles en agua.

Los ácidos grasos no aparecen en forma libre en las célulaso los tejidos, sino que se encuentran unidos de forma covalen-te formando parte de los distintos lípidos de los que pueden li-berarse por hidrólisis química o enzimática.

Difieren unos de otros en la longitud de la cadena y en lapresencia y el número de dobles enlaces que presentan.

Podemos encontrar dos tipos de ácidos grasos:

Saturados

Sólo poseen enlaces simples, no dobles enlaces; son sus-tancias sólidas de consistencia cérea; son moléculas flexibles,con gran libertad de rotación alrededor de los enlaces simples.Principales ácidos grasos saturados: láurico, palmítico, esteári-co, araquínico.

Insaturados

Poseen uno o más dobles enlaces en su cadena, son líqui-dos a temperatura ambiente; son moléculas rígidas con pocalibertad de rotación por la existencia de dobles enlaces.

71

Dra. MARTA MATEO MORALES

72

LIPIDOS. PROPIEDADES METABOLICAS. HORMONAS ESTEROIDEAS

ACIDOS GRASOS

TRIGLICERIDOS

H

H GLICERINA

O

C=O

CH2 RESIDUOS DE PALMITOILO

TRIPALMITINA

FOSFOGLICERIDOS

ALCOHOL

AC. FOSFORICO

GLICERINA

AC. GRASOS

OLEICO: CH3(CH2)7CH= CH(CH2)7COOH

LINOLEICO: CH3(CH2)4CH= CHCH2CH= CH(CH2)7COOH

C C C H

O O

C=O C=O

CH2 CH2

CH2 CH2 CH2

H H

CH2

NH3

CH2

O

O P O-

O

CH2

C

O

C=O

CH2

C=O

CH2

O

H

CH H

Fig. 3. Lípidos.

Principales ácidos grasos insaturados: palmitoleico, oleico,linoleico, linolénico y araquidónico.

Los dobles enlaces de la mayoría de los ácidos grasos insa-turados que existen se encuentran en configuración geométri-ca cis.

Los ácidos grasos diluidos en KOH o en NaOH se transfor-man en jabones en el proceso conocido como saponificacióndel que se obtienen jabones, que son las sales de los ácidosgrasos y glicerina.

CLASIFICACION

Triacilglicéridos

También conocidos como grasas neutras. Son ésteres del al-cohol glicerina con tres moléculas de ácido graso. Existen mu-chas clases de triglicéridos, dependiendo de la identidad y de laposición de los tres ácidos grasos que esterifican la glicerina.

Triacilglicéridos simples

Contienen una sola clase de ácido graso en las tres posicio-nes de la glicerina. Ej. triestearoglicerina, formada por ácidoesteárico, o tripalmitoilglicerina, formada por ácido palmítico.

Triacilglicéridos mixtos

Contienen dos o más ácidos grasos diferentes.Los triacilglicéridos o triglicéridos son los componentes prin-

cipales del depósito graso en las células animales y en lasplantas y normalmente no se encuentran en las membranas.

Son moléculas no polares, hidrofóbicas que no contienengrupos funcionales con carga o de polaridad elevada.

Ceras

Son ésteres de ácidos grasos y alcoholes de cadena larga.Son segregadas por las glándulas de la piel como recubrimien-to protector para mantener la piel flexible, lubricada e imper-meable.

Fosfolípidos

A diferencia de los triglicéridos, son lípidos polares. Su pa-pel fundamental es el de elementos estructurales de las mem-branas.

Están constituidos por dos moléculas de ácido graso, unamolécula de glicerina, que es esterificada por los dos ácidosgrasos en los grupos hidroxilo 1 y 2, y por el ácido fosfórico ensu 3.er grupo hidroxilo: formando el Acido Fosfatídico, y unasegunda molécula de alcohol que queda localizado en la cabe-za polar del fosfotípido.

Los distintos tipos de fosfolípidos se designan según el al-cohol situado en la cabeza polar, así tenemos: fosfoglicéridos,fosfatidiletanolamina o fosfatidilcolina que presentan los alco-holes: glicerina, etanolamina y colina respectivamente (fig. 3).

73

2

BIOQUIMICA Y BIOFISICA

Respecto a los ácidos grasos, qué es falso:

1. Son solubles en disolventes polares.2. No aparecen en forma libre sino unidos por puentes de hidróge-

no formando parte de los distintos lípidos.3. Son ácidos orgánicos con grupo carboxilo y cola no polar hidro-

carbonada.4. Forman parte de triglicéridos, fosfolípidos y esfingolípidos.5. Diluídos en KOH se transforman en jabones.

¿Cuál de los siguientes ácidos grasos son saturados?:

1. Palmítico y Láurico.2. Araquidónico.3. Palmítico y Araquidónico.4. Linoleico y Oleico.5. Linoleico y Linolénico.

¿Qué es cierto sobre los lípidos polares?:

1. Son: triglicéridos, fosfolípidos y esfingolípidos.2. Siempre forman micelas en un medio acuoso.3. Son las ceras y los triglicéridos.4. Son los fosfolípidos, esfingolípidos y esteroides.5. Sólo son los esteroides.

El ácido fosfatídico está formado por:

1. Alcohol + ATP.2. Glicerina + ATP + 2 ácidos grasos.3. Glicerina + Ac. Fosfórico + 2 ác. grasos.4. Esfingomielina + ác. Fosfórico.5. ADN + Ac. graso + ac. fosfórico.

¿Cuál de los siguientes no es un fosfolípido:

1. Cardiolipina.2. Fosfatidilcolina.3. Fosfatidilserina.4. Gangliósidos.5. Fosfatidilinisitol.

16

17

18

19

20

RESPUESTAS: 16:2; 17:1; 18: 4; 19: 3; 20: 4.

Esfingolípidos

Lípidos componentes de membrana, compuestos por unamolécula de ácido graso de cadena larga, una molécula de es-fingosina (aminoalcohol de cadena larga) y un alcohol.

Existen tres tipos de esfingolípidos:

Esfingomielinas

Contienen fosfocolina o fosfoetanolamina, pueden incluirsedentro de los fosfolípidos, pues contienen fósforo en su molé-cula. Función, constituyen la cubierta de mielina de las célulasnerviosas.

Cerebrósidos

El grupo polar de su cabeza está formado por una o más uni-dades de azúcar. Los cerebrósidos también son llamados glu-coesfingolípidos; ejemplos de los mismos son:

— Glucocerebrósidos, se encuentran profusamente ex-tendidos en la capa externa de las membranas celula-res.

— Galactocerebrósidos, presentes en las membranas delas células cerebrales.

Gangliósidos

Poseen como cabeza polar oligosacáridos muy completosque contienen por lo menos un residuo de N-Acetil neuramíni-co (ácido siálico), son especialmente abundantes en las termi-naciones nerviosas y en los receptores hormonales de las su-perficies celulares.

Esteroides

Moléculas liposolubles, con cuatro anillos condensados, lamolécula recibe el nombre de ciclopentanoperhidrofenantreno.

Cuando contienen un grupo alcohol se llaman esteroles; elprincipal de ellos es el colesterol, su molécula posee una partepolar constituida por un grupo hidroxilo en posición 3 y unaparte no polar constituida por el resto de la molécula.

Más adelante se describe su metabolismo, funciones y víasde síntesis.

Lípidos polares y no polares

— No polares: triglicéridos y ceras.— Polares: fosfolípidos, esfingolípidos y esteroides.

Los lípidos polares en medio acuoso se dispersan espontá-neamente formando:

Micelas

Estructura en la que las colas hidrocarbonadas de los lípidosquedan ocultas al entorno acuoso y las cabezas hidrofílicasquedan expuestas al mismo.

Monocapas

Estructura en la que las colas hidrófobas quedan expuestasal aire, evitando de esta manera el contacto con el agua, lascabezas hidrofílicas se extienden en la fase acuosa.

Bicapa

Separan dos compartimientos acuosos, las estructuras hi-drocarbonadas se extienden hacia el interior desde las dos su-perficies para formar un núcleo hidrocarbonado interno y lascabezas hidrofílicas se encaran hacia el exterior y se extiendenhacia la fase acuosa.

Cuando la bicapa es continua se forma una vesícula cerradallamada liposoma.

74

LIPIDOS. PROPIEDADES METABOLICAS. HORMONAS ESTEROIDEAS

Definición y propiedadesCinética enzimática

Inhibición enzimática

ENZIMASENZIMAS. CINETICA Y. CINETICA YPRPROPIEDOPIEDADESADES

Capítulo V

Indice

DEFINICION Y PROPIEDADES

Conceptos generales

Son macromoléculas de carácter proteico, el 99% son pro-teínas globulares y el resto RNAs catalíticos, capaces de cata-lizar una reacción química aumentando la velocidad de la reac-ción, sin modificar la Ke (constante de equilibrio), dotadas deuna gran especificidad respecto a su sustrato, que actúan sindegradarse ni producir subproductos y que son eficaces a con-centraciones muy pequeñas comparadas con las de los reac-cionantes.

Composición

Algunas enzimas están compuestas sólo por polipéptidos,otros requieren un componente no proteico llamado Cofactor,que puede ser de naturaleza:

Orgánica

En cuyo caso se denomina coenzima, que a su vez puede es-tar unido covalentemente a la enzima y se le denomina Grupoprostético. O puede estar unido no covalentemente la enzima y

se llama simplemente Coenzima; muchas vitaminas desempe-ñan esta función.

Inorgánica

Iones metálicos como el Zn, Fe. También pueden unirse co-valentemente llamándose Metaloenzimas, o no covalentemen-te y se llaman Activadores metálicos.

Isoenzima

Diferentes formas estructurales de una enzima que catalizanuna misma reacción.

Se originan en diferentes tejidos y tienen distinta secuenciade aminoácidos. Se diferencian por las distintas propiedadescinéticas (pH, Km, Vmáx ) y electroforéticas.

CINETICA ENZIMATICA (fig. 4)

Se encarga del estudio de la velocidad de una reacción enzi-mática y de los factores que la modifican; éstos son:

— La propia concentración de la enzima.

75

Dra. MARTA MATEO MORALES

— La presencia de inhibidores, ya sean competitivos ono competitivos.

— La concentración de sustrato.— La temperatura y el pH óptimos de esa enzima.

La relación que existe entre la velocidad de una reacción yla concentración de sustrato viene representada por una curvahiperbólica cuya expresión algebraica es la ecuación de Mi-chaelis -Menten: Vo = Vmáx * (Sustr) / Km + (Sust).

76

ENZIMAS. CINETICA Y PROPIEDADES

Y =1

Vo

1

Km

1

Vmax

Pendiente =Km

Vmax

X =1

(S)

1,0

0,5

(S)

Vo

ORDEN 1

ORDEN MIXTO

ORDEN 0

Vmax

Fig. 4. Cinética enzimática.

En la que Vo es la velocidad inicial de la reacción, Km es laconcentración de sustrato con la que obtenemos la mitad dela velocidad máxima y Vmáx es la velocidad hacia la que setiende cuando la concentración de sustrato es infinitamenteelevada.

En esta curva podemos distinguir tres tramos:

Tramo de Orden 1

Corresponde a la primera parte de la curva, a pequeñas con-centraciones de sustrato, la velocidad de la reacción es direc-tamente proporcional a la concentración de sustrato

Tramo de Orden Mixto

Es el tramo siguiente, aquí la velocidad de la reacción de-pende de la concentración del complejo enzima-sustrato.

Tramo de Orden 0

A concentraciones altas de sustrato se obtiene un valor má-ximo de la velocidad que es constante e independiente de laconcentración de sustrato, pues corresponde a la fase de satu-ración de la enzima.

Transformación lineal de la ecuación de Michaelis-Menten,es la ecuación de Lineweaver-Bur, o ecuación de los dobles re-cíprocos: 1/Vo = Km/Vmáx * 1/(S) + 1/Vmáx.

Es la ecuación de una recta del tipo: y = ax + b, donde lapendiente de la recta, es decir : a = Km/Vmáx. b = 1/Vmáx. y elvalor de x =1/(S).

INHIBICION ENZIMATICA (fig. 5)

Las enzimas tienen un sitio activo o catalítico, lugar dondese unen con el sustrato cuya reacción química van a catalizar.Las enzimas pueden ser inhibidas por unos compuestos llama-dos inhibidores que pueden ser de dos tipos:

Reversibles

A su vez se subdividen en dos grupos:

Competitivo

Compite con el sustrato por la unión en el sitio activo, nomodifica la velocidad máxima de la reacción pero aumentan suKm. Su efecto puede aminorarse aumentando la cantidad desustrato.

No Competitivo

Se une a la enzima en un sitio distinto al que se une el sus-trato, al unirse a la enzima altera su conformación e inactiva elsitio catalítico; a diferencia del anterior, éste no modifica laKm pero disminuye la velocidad máxima de la reacción.

77

2

BIOQUIMICA Y BIOFISICA

Señalar la opción correcta sobre los Isoenzimas:

1. Son enzimas que catalizan exclusivamente reacciones irreversi-bles.

2. Siempre tienen un ión metálico en su molécula.3. Son enzimas con propiedades diferentes que catalizan la misma

reacción.4. Son enzimas iguales que catalizan distintas reacciones.5. Conjunto de enzimas con el ph isoeléctrico.

En una reacción enzimática, un inhibidor competitivo:

1. Aumenta la Vmax.2. Disminuye la Vmax.3. Disminuye la Km.4. Aumenta la Km y disminuye la Vmax.5. Aumenta la Km.

¿Qué es falso sobre los inhibidores no competitivos?:

1. No modifican la Km.2. Disminuyen la Vmax de la reacción.3. Se unen a la enzima en el mismo sitio al qu se une el sustrato.4. Su efecto no se aminora aumentando la concentración de sus-

trato.5. Todas son falsas.

Señalar la opción correcta acerca de los grupos prostéticos:

1. Porción no proteica de una enzima de naturaleza inorgánica.2. Porción proteica de una proteína globular.3. Porción no proteica de una proteína conjugada.4. Sinónimo de Isoenzima.5. Sinónimo de Coenzima.

¿Qué es falso sobre los enzimas?:

1. La mayoría son proteínas globulares.2. Aumentan la velocidad de la reacción.3. No se degradan.4. Tienen especificidad respecto al sustrato.5. Modifican la Ke, constante de equilibrio de la reacción.

21

22

23

24

25

RESPUESTAS:21: 3; 22: 5; 23: 3; 24: 3; 25: 5.

Irreversibles

La enzima y el inhibidor están unidos covalentemente opermanentemente; estas enzimas quedan inactivadas, de ahí

que a este tipo de inhibición se le llame algunas veces inacti-vación.

78

ENZIMAS. CINETICA Y PROPIEDADES

INHIBIDOR COMPETITIVO

Vmax

INHIBIDOR NO COMPETITIVO

Vmax

0

0,5

(S)

Km

Sin Inh.

I. Comp.

Vmax

Vmax

0

0,5

(S)Km

Sin Inh.

I. no comp.

Fig. 5. Inhibición enzimática.

Conceptos generales Clasificación

VITVITAMINAMINASAS

Capítulo VI

Indice

CONCEPTOS GENERALES

Las vitaminas son micronutrientes, es decir, sustancias quese necesitan en la dieta humana en cantidades de miligramoso microgramos por día. Este término sirve para diferenciarlosde los macronutrientes, como los carbohidratos, las proteínas ylas grasas, que se necesitan en cantidades de centenares o almenos docenas de gramos al día. En la actualidad se conocen13 vitaminas diferentes, que se necesitan en la dieta humana yde muchas especies de animales para un desarrollo normal.

Las vitaminas se dividen en dos clases: hidrosolubles y lipo-solubles. Las vitaminas hidrosolubles incluyen a la tiamina, lariboflavina, el ácido nicotínico, el ácido pantoténico, la pirido-xina, la biotina, el ácido fólico, la vitamina B12 y el ácido as-córbico. Se conoce la función de coenzima de casi todas ellas.Se entiende por coenzima toda sustancia orgánica que formaparte del componente no proteico de una enzima.

Las vitaminas liposolubles son las vitaminas: A, D, K y E.Son sustancias aceitosas que no se disuelven bien en agua

y cuyas funciones no están bien comprendidas.Además de estas vitaminas bien establecidas, existen otras

sustancias que se necesitan por unas pocas especies pero queno se consideran generalmente como vitaminas. Se hallan en-tre ellas la carnitina, el inositol y el ácido lipoico

CLASIFICACION

Vitamina B1 o Tiamina

Función: decarboxilación de cetoácidos, ej. piruvato deshi-drogenasa. Patogenia: incapacidad para oxidar el piruvato enel cerebro. Su déficit produce el beriberi: que afecta al SNCcon un síndrome de Wernicke-Korsakoff y polineuropatía.

Vitamina B2 o Riboflavina

Interviene en reacciones de oxidación reducción, en formade FAD o FMN. Suele disminuir en embarazadas y durante pe-ríodos de crecimiento. Su déficit cursa con edema e hiperemiade mucosa faríngea y oral, dermatitis seborreica y anemia nor-mocítica y normocrómica.

Acido nicotínico o Niacina

Interviene en reacciones de oxidación reducción como NADo NADP. Su déficit produce pelagra, que cursa con diarrea, de-mencia, dermatitis y en último extremo muerte. Es una enfer-medad muy frecuente en países que sólo toman maíz.

Acido Pantoténico

Es el coenzima A. Transporta grupos acilos mediante enla-ces tioéster.

79

Dr. MARTA MATEO MORALES

Vitamina B6 o piridoxina

Interviene en la transferencia de grupos amino, papel impor-tante en el metabolismo de los aminoácidos (recordar las tran-saminasas), el fosfato de piridoxal actúa como transportadortransitorio intermedio del grupo amino.

Biotina

Interviene en reacciones de carboxilación, como en el pasocatalizado por la piruvato carboxilasa. La avidina, sustanciapresente en la clara de huevo, puede ligar biotina e impedir suabsorción.

Acido Fólico y vitamina B12

Acido Fólico

Interviene en la síntesis de novo de los folatos. Su forma co-enzimática es el tetrahidrofolato, al cual llegamos tras el pasode dihidrofolato a tetrahidrofolato, que es catalizado por ladihidrofolato reductasa. Esta enzima es inhibida por el metotre-xate, que de esta forma impide la síntesis de DNA.

Vitamina B12

Interviene en la síntesis de purinas, en el paso de dUMP adTMP. Su forma activa es la metilcobalamina, que como sunombre indica es necesaria para transferir grupos metilo. Senecesita en la vía de síntesis de novo de folatos.

El déficit de cualquiera de ellas produce: anemia megalo-blástica, alteraciones digestivas como queilosis, glositis y dia-rrea. Las alteraciones digestivas son más graves en el déficitde ácido fólico.

La disminución de vitamina B12 produce además alteracio-nes neurológicas, como degeneración medular de cordonesposteriores y laterales.

Vitamina C

Interviene en reacciones de oxidación reducción.Hidroxila la prolina, que pasa a hidroxiprolina: proteína que

se encuentra sobre todo en el colágeno. Su déficit produce Es-corbuto: caracterizado por rotura de capilares, caída del pelo,equimosis, hematomas, insuficiente cicatrización de las heri-das y alteraciones óseas.

Vitamina E

Actúa como antioxidante, evita la oxidación de los lípidos demembrana y otras estructuras.

Vitamina K

Carboxila el ácido glutámico y el grupo carboxilo que incor-pora se encarga de fijar calcio, de ahí su importancia en proce-sos como la coagulación.

Vitamina A

Interviene en funciones como la visión, el crecimiento o lareproducción. Su déficit produce: xerolftalmía, xerostomía, de-generación retiniana, e hiperqueratosis y sequedad de piel.

¿Qué proteína interviene en procesos de Carboxilación, como el catali-zado por la Piruvato Carboxilasa?:

1. Biotina.2. Vitamina K.3. Vitamina B12.4. Acido Fólico.5. Vitamina A.

¿Cuál de las siguientes vitaminas no es hidrosoluble?:

1. Riboflavina.2. La vitamina que carboxila al ácido glutámico.3. Piridoxina.4. Tiamina. 5. Acido Fólico.

El enzima Piruvato Deshidrogenasa tiene como Coenzima:

1. Riboflavina. 2. Niacina.3. Tiamina.4. Ac. Pantoténico.5. Biotina.

El Metotrexate, inhibe la síntesis de DNA, al inhibir la enzima:

1. Piruvato Cobalaminasa.2. Lactato Deshidrogenasa.3. Dihidrofolato Kinasa.4. Piruvato Carboxilasa.5. Dihidrofolato Reductasa.

En la enfermedad de las tres D, se sabe a un déficit de la enzima:

1 Coenzima A.2 Piridoxina, pues no se transfieren los grupos amino.3 Niacina.4. Ac. Fólico.5. Vit. A.

80

VITAMINAS

26

27

28

29

30

RESPUESTAS:26: 1; 27: 2; 28: 3; 29: 5; 30: 3.

Glucólisis. esquema y características

Destinos metabólicos del piruvato

Gluconeogénesis

Ciclo de Cory

Glucogenogénesis

METMETABOLISMO DE ABOLISMO DE GLUCOSA Y GLUCOGENOGLUCOSA Y GLUCOGENO

Capítulo VII

Indice

GLUCOLISIS: ESQUEMA Y CARACTERISTICAS

Proceso mediante el cual la molécula de glucosa se degradaenzimáticamente a través de una secuencia de 10 reaccionespara dar lugar a 2 moléculas de piruvato, que poseen cada una3 átomos de carbono. Durante la glucólisis gran parte de laenergía libre de la glucosa se conserva en forma de ATP.

La glucólisis es anaerobia, en ella no se consume oxígeno.Se realiza, bien cuando escasea el oxígeno, como en el ejer-

cicio intenso; o bien como paso intermedio para entrar des-pués en el ciclo de Krebs desde el Piruvato (tabla II).

Localización: Intracelular, el citosol.Las Fases 1, 2, 3 son preparatorias, reúnen todos los azúca-

res sencillos y los convierten en moléculas de Gliceraldehído.Constituyen la primera parte.

Reacciones Irreversibles

De las 10 reacciones descritas en la tabla II, 3 son irreversi-bles y corresponden a las reacciones catalizadas por las si-guientes enzimas:

Glucoquinasa y Hexoquinasa

Son dos enzimas capaces de fosforilar la glucosa a 6P Glucosa.Glucoquinasa

Sólo actúa cuando la concentración en sangre de glucosa esbastante elevada, es exclusiva del hígado, es específica de laD Glucosa, no se inhibe por el 6P de glucosa y posee una Kmpara la glucosa mayor que el de la Hexoquinasa.

Hexoquinasa

Está en numerosos tejidos, no es específica para la glucosa,es inhibida por el 6p de glucosa y tiene una Km menor que elde la Glucoquinasa.

Fosfofructoquinasa

Segundo punto de control de la Glucólisis, es una enzima re-guladora que se acelera cuando disminuye el ATP o cuandoexisten en exceso AMP o ADP, se inhibe con el citrato o losácidos grasos.

81

Dra. MARTA MATEO MORALES

Piruvato Quinasa

Es inhibida por el ATP, Acetil CoA, ácidos grasos de cadenalarga y la Piruvato Deshidrogenasa para evitar que se sobre-cargue el ciclo de Krebs.

Reacciones de Fosforilación a Nivel de Sustrato

Están implicadas las reacciones: 5 (oxidación de Gliceralde-hído a 1,3 Difosfoglicerato. Y la 6, en la cual se recoge la ener-gía de activación en forma de ATP.

Con la reacción número 5 se inicia la segunda parte de laglucólisis, que termina con la formación de dos moléculas dePiruvato.

Balance de ATP

En la primera parte se consumen 2 ATP.En la segunda parte se producen 4 ATP: 2 ATP en la reac-

ción 6 y 2 ATP en la reacción 9.Balance de NADH+

Se producen 2 moléculas en la reacción 5.Balance Global de la Glucólisis

Glucosa + 2pi + 2 ADP + 2 NAD+ ——- 2 Piruvato + 2 ATP +

2 NADH + 2 H + 2 H2O.

DESTINOS METABOLICOS DEL PIRUVATO

Fermentación a Acido Láctico

En el músculo esquelético, que se contrae vigorosamente,llega un momento en que el piruvato formado a partir de laglucosa no puede oxidarse más por falta de oxígeno. En estascondiciones el Piruvato formado en la glucólisis se reduce aLactato. Este proceso es la llamada glucólisis anaerobia y

82

METABOLISMO DE GLUCOSA Y GLUCOGENO

TABLA IIReacciones de la Glucólisis

I. D. GlucosaATPADP Glucoquinasa

Hexoquinasa IrreversibleII. 6P de Glucosa

FosfoglucoisomerasaIII. 6P de D FructosaATPADP Fosfofructoquinasa IrreversibleIV. 1.6 Difosfato de D Fructosa

AldolasaV. 2 x 3. Fosfato de GliceraldehídoNAD+NADH+ DeshidrogenasaVI. 2 x 1,3 Difosfoglicerato.ADPATP Fosfoglicerato quinasaVII. 2 x 3 Fosfoglicerato

MutasaVIII. 2 x 2 Fosfoglicerato

EnolasaIX. 2 x FosfoenolpiruvatoADPATP Piruvato quinasa IrreversibleX. 2 x Piruvato.

constituye una importante fuente de ATP cuando se registrauna actividad física intensa.

En el proceso se producen 2 moléculas de ATP por cada glu-cosa que se degrada. La ecuación sería:

Glucosa + pi + 2 ADP ——— 2 Lactato + 2 ATP + 2 H2O

Entrada en el ciclo del Acido Cítrico

El Piruvato formado en la Glucólisis se oxida, a continuaciónpierde su grupo carboxilo en forma de C02 y origina el grupoacetilo del Acetil-CoA, que entra en el ciclo de Krebs:

2 Piruvato + O2 ————— 2 Acetil-CoA + 2 CO2

Proceso catalizado por la Piruvato Deshidrogenasa.

Fermentación Alcohólica

En esta tercera vía el piruvato conduce a etanol, es caracte-rístico de algunos microorganismos como las levaduras.

GLUCONEOGENESIS

Formación de carbohidratos a partir de precursores distintosa los carbohidratos.

— Localización: parte en la mitocondria, parte en el cito-sol.

— Organos principales donde se produce: Hígado 90%;Riñón el 10%.

Sustratos

En hígado

Lactato, piruvato, glicerol, alanina y la mayoría de los pre-cursores del ciclo de Krebs.

Corteza renal

Lactato, piruvato, glicerol y glutamina.Aunque la mayoría de los precursores del ciclo de Krebs sir-

ven como sustrato para la gluconeogénesis, conviene destacarque no puede sintetizarse Glucosa a partir de Acetil CoA. yaque el paso regulado por la Piruvato Deshidrogenasa es irre-versible. La reacción es: Piruvato ———- Acetil-CoA.

Existe un importante paralelismo entre la Glucólisis y la Glu-coneogénesis, de hecho siete reacciones enzimáticas de laGlucólisis intervienen también en la Gluconeogénesis, puesson reversibles con facilidad. Pero tres de las etapas de la Glu-cólisis son esencialmente irreversibles (como se vio en el apar-tado anterior) y deben ser sustituidas por un conjunto alternati-vo de reacciones cuyas enzimas son (fig. 6):

Enzimas propias de la gluconeogénesis

Piruvato Carboxilasa

Regula el paso de Piruvato a Oxalacetato. Esta reaccion tie-ne lugar en la mitocondria.

83

2

BIOQUIMICA Y BIOFISICA

RESPUESTAS: 31: 4; 32: 4; 33 3; 34: 2; 35: 4.

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el metabolismo de los car-bohidratos es correcta?:

1. La degradación glucolítica de la glucosa a piruvato es un pro-ceso aerobio.

2. El producto final de la glucogenolisis en el músculo es la glu-cosa libre.

3. El principal sustrato para la gluconeogénesis en los tejidosanimales es el Acetil-CoA.

4. El lactato formado en la glucolisis se utiliza como sustrato enla síntesis de glucosa.

5. Todas las afirmaciones anteriores son correctas.

Respecto a la Glucokinasa, ¿qué es cierto?:

1. Se encuentra en numerosos tejidos.2. Cataliza una de las reacciones reversibles de la glucólisis, el

paso de D. Glucosa a 6PD. Fructosa.3. Es inhibida por al Glucosa 6 Fosfato.4. Es específica de la D. Glucosa.5. Es una enzima mitocondrial.

¿Cúal de las siguientes enzimas cataliza una reacción reversible?:

1. Glucokinasa.2. Fosfofructokinasa.3. Fosfogliceratokinasa.4. Piruvatokinasa.5. Hexokinasa.

El Piruvato obtenido en la glucolisis puede seguir los siguientes desti-nos, excepto:

1. Fermentar a etanol mediante levaduras.2. Incorporarse al ciclo de Krebs, oxidándose y decarboxilándose

para dar AcetilCoA, reacción mediada por la Piruvato Carboxi-lasa.

3. Pasar a Lactato, produciendo 2 moléwculas de ATP.4. Incorporarse a la gluconeogénesis, tanto en hígado como en

corteza suprarrenal.5. Incorporarse al ciclo de Krebs, oxidándose y descarboxilándo-

se para dar AcetilCoA, reacción mediada por la Piruvato Deshi-drogenasa.

En la Gluconeogénesis es cierto:

1. El órgano donde tiene lugar fundamentalmente es el músculo.2. Es un proceso exclusivamente mitocondrial.3. El principal sustrato es el AcetilCoA.4. El coenzima de la Piruvato Carboxilasa es la Biotina.5. La Fructosa 1,6 Bifosfatasa regula el paso de Piruvato a Oxala-

cetato.

31

32

33

34

35

El Oxalacetato formado sale al citosol y por acción de laFosfoenolpiruvato Carboxiquinasa se transforma en Fosfoenol-piruvato.

Requiere: ATP, GTP y el coenzima Biotina.El Acetil CoA es su modulador positivo.

Piruvato —- Oxalacetato —- FosfoenolpiruvatoPiruv. Carboxilasa. Fosfpir. Carbox.Quinasa

De este modo se supera el primer paso irreversible de laGlucólisis, donde es catalizado por la Piruvato Quinasa, quecontrola el paso de Fosfoenolpiruvato a Piruvato.

Fructosa 1,6 Bifosfatasa

Regula la segunda reacción irreversible permite el paso de:

- 1,6 Fructosa Bifosfato a ———- Fructosa 6 Fosfato.

84

METABOLISMO DE GLUCOSA Y GLUCOGENO

CICLO DE CORY

HIGADO SANGRE MUSCULO

Glucosa

Gluconeogénesis

Piruvato

Lactato

Glucosa

Lactato

Glucosa

Glucosa GP Glucógeno

Glucólisis

Piruvato

Lactato

GLUCONEOGENESIS

2. Piruvato Fosfoenol piruvatoPiruvato carboxilasa

2. Fosfoenolpiruvato 2.2 fosfogliceratoEnolasa

2.2 Fosfoglicerato 2.3 FosfogliceratoMutasa

2.3 Fosfoglicerato 2.1.3. DifosfogliceratoFosfoglicerato quinasa

2.1.3.Difosfoglicerato 2.3 Fosfato de gliceraldehídoDeshidrogenasa

2.3 Fosfato de gliceraldehído 1.6 Difosfato de D. fructosaAldolasa

1.6 Difosfato de D. fructosa 6 P de D. fructosaFructosa 1.6 bifosfatasa

6 P de D. fructosa 6 P de glucosaFosfoglucoisomerasa

6 P de glucosa D. glucosaGlucosa 6 fosfatasa

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Fig. 6. Ciclo de Cory y gluconeogénesis.

Este paso se corresponde con el paso catalizado por la Fos-fofructoquinasa en la Glucólisis.

El Citrato es su modulador positivo, el AMP y la Fructosa 2,6Bifosfato son los moduladores negativos.

Glucosa 6 Fosfatasa

Esta enzima se encuentra principalmente en el hígado y enmenor proporción en el riñón. Es importante señalar que estáausente en tejidos como el músculo o los eritrocitos, pues laausencia de esta enzima hace que el producto final de la Glu-cogenólisis en estos tejidos sea Glucosa 6 Fosfato y no Gluco-sa libre.

La reacción es la siguiente:

Glucosa 6 Fosfato ————- Glucosa

Sus moduladores son los mismos de la enzima anterior .En la glucólisis la reacción en sentido contrario es cataliza-

da por las enzimas: Glucoquinasa y Hexoquinasa.

Balance Energético

2 Piruvatos + 4 ATP + 2 GTP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O Glucosa + 4 ADP + 2 GDP + 6 Pi + 2 NAD+ .

CICLO DE CORY (fig. 6)

Este ciclo consiste en un reciclaje continuo de carbonos deglucosa entre el músculo (y otros órganos formadores de lacta-to) y el hígado.

El Lactato, formado en el músculo en condiciones anaeróbi-cas, pasa a la sangre, de aquí al hígado, donde pasa a piruvatoy éste a través de la gluconeogénesis pasa a glucosa. Ya he-mos comentado antes que el músculo no forma glucosa desdeglucógeno por carecer de la enzima Fosfatasa de la Glucosa(tabla II)I (fig. 6).

GLUCOGENOGENESIS

Reacciones:

— Glucosa ——— Glucosa 6 Fosfato. Enzima: Hexoqui-nasa o Glucoquinasa.

— Glucosa 6 Fosfato ——— Glucosa 1 Fosfato. Enzima:Fosfoglucomutasa.

— Glucosa 1 Fosfato + UTP ——— UDP Glucosa + PPi.Enzima: Transferasa Uridil 1 Fosfato.

— La Sintetasa del Glucógeno une residuos y crea enla-ces 1,4.

— La Transferasa del Glucógeno crea enlaces 1,6.

85

2

BIOQUIMICA Y BIOFISICA

36Respecto al glucógeno del músculo, qué es cierto:

1. Es una fuente inmediata de glucosa para la sangre.2. Se sintetiza en el propio tejido a partir de lactato y otros sustra-

tos glucogenéticos.3. No puede transformarse en glucosa libre por falta de Glucosa 6

fosfatasa en este tejido.4. Todo lo anterior es falso.5. Todo lo anterior es verdadero.

¿Cuál de los siguientes compuestos es un buen sustrato para la gluconeo-génesis en el hígado humano?:

1. Lactato.2. Acidos grasos libres.3. Acetoacetato.4. Betahidroxibutirato.5. Acetilcoa.

En la síntesis del glucógeno el donador de las unidades de glucosa al glu-cógeno cebador es:

1. Glucosa-1-P.2. Glucosa-6-P.3. Maltosa-1-P.4. GMP-glucosa.5. UDP-glucosa.

¿Qué es falso sobre la Gluconeogénesis?:

1. Su actividad aumenta en situaciones como el ayuno o la diabe-tes.

2. Es inhibida por la Insulina.3. Es activada por el glucagón y las catecolaminas.4. No es funcionante en la etapa fetal.5. Tiene lugar unicamente en el hígado.

La intolerancia a la fructosa produce hipoglucemia uando se ingiere fruc-tosa, porque:

1. Se inhibe la gluconeogénesisa nivel de la Fructosa 1-6 bifosfatoaldolasa.

2. Se inhibe la Glucosa 6 fosfatasa.3. Se inhibe la síntesis de glucógeno.4. La fructosa no llega a fosforilarse.5. Disminuye la disponibilidad de sustratos gluconeogenéticos.

37

38

39

40

RESPUESTAS: 36:3; 37: 1; 38: 5; 39:5; 40: 1.

86

METABOLISMO DE GLUCOSA Y GLUCOGENO

TABLA IIIGluconeogénesis

— Se produce glucosa desde:

Lactato.Piruvato.Aminoácidos.Glicerina.Intermediarios ciclo Krebs.

— No se produce glucosa desde: Acetil-CoA→etapa irreversible, paso previo al ciclo de Krebs: Piruvato → Acetil CoA. Enz.= piruv. deshidrog.

No confundir:

— Piruvato quinasa: Enzim. de la glucólisis. Reacc.: Fosfenolpiruv→Piruvato.— Piruvato carboxilasa: Enz. de la gluconeogénesis. Reacc. Piruvato →

Oxalacetato.— Piruvato deshidrogenasa: Etapa previa al ciclo de Krebs. Reacc: Piruvato→

- Acetil CoA.

Enzimas limitantes:

Glucólisis: Fosfofructoquinasa.C. Krebs: Citrato sintetasa.Oxidación ac. grasos: Carnitin aciltransferasa I.Biosíntesis colesterol: Hidroximetilglutaril CoA reductasa.Ciclo de la urea: carbamil fosfato sintetasa.

CIiclo del ácido cítricoVía de las pentosas fosfato

Cadena de transporte electrónico

CICLO DE KREBSCICLO DE KREBS. VIA DE. VIA DELAS PENTLAS PENTOSAS FOSFOSAS FOSFAATTOO..CADENCADENA RESPIRAA RESPIRATTORIAORIA

Capítulo VIII

Indice

CICLO DEL ACIDO CITRICO (fig. 7)

Mecanismo metabólico cíclico en virtud del cual se logra laoxidación completa de la función acetilo del Acetil-Coa querinde CO2 y átomos de hidrógeno ricos en energía que pasarána la cadena respiratoria, y se unirán con el O2 formando H2O yliberando ATP en este transporte electrónico.

En el capítulo correspondiente a catabolismo de carbohidra-tos hemos estudiado la descarboxilación oxidativa del Piruva-to, que consiste en la formación de Acetil-CoA desde el piruva-to formado principalmente en la degradación de carbohidratosy a partir de ciertos aminoácidos.

Esta descarboxilación del Piruvato constituye un eslabón en-tre la glicólisis y el ciclo de Krebs sin formar parte de ningunode ellos. Aunque sí supone un elemento de control en el ciclopor ser la vía de abastecimiento de Acetil-CoA del mismo.

El ATP, el NADH, los ácidos grasos de cadena larga y elAcetil-CoA inhiben esta reacción y el calcio la estimula.

El ciclo del ácido cítrico se lleva a cabo en la mitocondria,donde las enzimas se encuentran de forma ordenada y próxi-mas a las de la cadena respiratoria, lo que favorece el acopla-miento entre el ciclo y la cadena.

Algunas enzimas son extramitocondriales: aconitasa, fuma-rasa y malato deshidrogenasa.

Objetivos:

— Producir CO2.— Producir NADH y FADH2 (coenzimas reducidas) que

pasarán a la cadena respiratoria.— Producir precursores para biosíntesis metabólica.

El ciclo del ácido cítrico es un sistema enzimático circular, adiferencia de la glucólisis, que se produce mediante una se-cuencia lineal de etapas catalizadas por enzimas.

En cada vuelta del ciclo, una molécula de Acetil-CoA cedesu grupo acetilo al Oxalacetato, compuesto de 4 carbonos, pa-ra formar el Citrato de 6 carbonos. El Citrato se transforma a

87

Dra. MARTA MATEO MORALES

continuación en Isocitrato, que es también una molécula de 6carbonos, la cual se deshidrogena con pérdida de CO2 y setransforma en α-Oxoglutarato, compuesto de 5 carbonos. Esteúltimo pierde, a continuación, CO2 y rinde después Succinato,con 4 carbonos, que después de tres reacciones, en las que pa-sa primero a Fumarato y después a L-Malato, pasa a Oxalace-tato, con el que comenzó el ciclo.

La reacción global quedaría como sigue:

Acetil-CoA + 3NAD + FAD + GDP + Pi + H2O ——->HSCoA + 3NADH + FADH2 + GTP + CO2.

Del ciclo se obtienen 3 moléculas de NADH, cada una de lascuales formará 3 ATP al entrar en la cadena respiratoria.

Del mismo modo se obtiene una molécula de FADH2, quepor fosforilación oxidativa producirá 2 ATP.

Por último se produce una molécula de GTP, que rinde 1ATP.

El balance total es: 3 * 3ATP + 1 * 2ATP + 1ATP = 12 ATP.A continuación se detallan los pasos en los que se producen

las moléculas de NADH, FADH2 y GTP:

— Reacciones en que se producen NADH : Las mediadaspor las enzimas: Piruvato Deshidrogenasa, IsocitratoDeshidrogenasa, α-Cetoglutarato Deshidrogenasa yMalato Deshidrogenasa.

— Reacción en que se produce FADH2: Mediada por laenzima Succinato Deshidrogenasa.

88

CICLO DE KREBS. VIA DE LAS PENTOSAS FOSFATO. CADENA RESPIRATORIA

Piruvato

Acetil CoA CO2

Oxalacetato

Malato

Fumarato

Succinato Succinil-CoA

α-oxoglutarato

Isocitrato

Citrato

E. L. Malatodeshidrogenasa

E. Fumarasa

E. SuccinatoDeshidrogenasa

E. Succinil CoA Sintetasa

E. α cetoglutaratoDeshidrogenasa

E. Isoatrato Deshidrogenasa

E. Aconitasa

E. ditrato suitetasa

E. ditrato suitetasa

E. Piruvato Deshidrogenasa

Fig. 7. Ciclo de Krebs.

— Reacción en la que se que produce GTP: Mediada porla enzima Sintetasa del Succinil CoA.

— Enzimas que necesitan H2O: Citrato Sintetasa e Hidra-tasa del Fumarato.

Regulación del Ciclo de Krebs

Como antes hemos señalado, la Piruvato Deshidrogenasacataliza una etapa previa del ciclo de Krebs, que permite su re-gulación, por su localización al inicio del mismo; no obstante,la enzima limitante es la citrato sintetasa, pues la piruvatodeshidrogenasa no es una enzima del ciclo, sino que catalizauna reacción previa al mismo.

VIA DE LAS PENTOSAS FOSFATO

La reacción global es: 6P Glucosa + 2 NADP + H2O —-> 5PD-Ribosa + CO2 + 2 NADPH +2H.

Conduce a dos productos en los tejidos animales: el NADPHy el 5P de Ribosa.

El NADPH es un transportador de energía química en formade capacidad de reducción. Con él impedimos que los ácidosgrasos no saturados de la membrana celular experimenten re-acciones anormales con el oxígeno y sufran peroxidaciones ha-ciendo anormal la membrana del hematíe y favoreciendo sudestrucción.

El déficit de cualquiera de las enzimas de la vía (siendo másfrecuente el déficit de Glucosa 6P Deshidrogenasa, que se he-reda ligado al cromosoma X) produce alteraciones en los he-matíes dando lugar a crisis hemolíticas que pueden desenca-denarse como consecuencia de: infecciones, fármacos (antipa-lúdicos, primaquina, sulfamidas, analgésicos), alimentos comolas habas (fabismo).

La 5 P de Ribosa se utiliza en la síntesis de ácidos nucleicos.Es una vía muy activa en algunos tejidos como el hígado,

donde la NADPH es necesaria para la síntesis de ácidos grasosy de las lipoproteínas VLDL y el tejido adiposo.

CADENA DE TRANSPORTE ELECTRONICO

Constituye la fase final de la degradación por oxidación delos carbohidratos, grasa y proteínas, en la cual los electronesson transportados hasta el oxígeno molecular, al que se unenpara formar agua, liberándose energía que se conserva en for-ma de ATP.

Está formada por una serie de proteínas que llevan asocia-dos grupos capaces de transportar electrones (fig. 8).

1.ª Etapa

La deshidrogenasa del NADH, acepta electrones desde elNADH procedente del ciclo de Krebs; en este paso se formauna molécula de ATP.

89

2

BIOQUIMICA Y BIOFISICA

RESPUESTAS: 41: 3; 42: 5; 43: 1; 44: 5; 45: 2.

La enzima limitante del ciclo de Krebs es:

1. SuccinilCoA sintetasa.2. Piruvato Deshidrogenasa.3. Citrato Sintetasa.4. Fumarasa.5. Isocitrato Deshidrogenasa.

¿En qué etapa del ciclo de Krebs se produce NADH?:

1. Etapa mediada por la Piruvato Deshidrogenasa.2. Etapa mediada por Isocitrato Deshidrogenasa.3. Etapa mediada por alfa cetoglutarato deshidrogenasa.4. Etapa mediada por Malato Deshidrogenasa.5. En todas las anteriores.

Vía delas Pentosas Fosfato. ¿Qué es falso?:

1. El déficit de Glucosa 6P, se hereda de forma recesiva, por delec-ción del brazo corto del cromosoma 7.

2. El NADPH es un transportador de energía en forma de potencialreductor.

3. Su función es la síntesis de NADPH y Ribosa 5P.4. Las sulfamidas pueden desencadenar crisis hemolíticas en per-

sonas con déficit de Glucosa 6P deshidrogenasa.5. El NADPH impide la peroxidación de los ácidos grasos de la

membrana eritrocitaria.

De las siguientes enzimas, una no interviene en el ciclo de Krebs:

1. Isocitrato Deshidrogenasa.2. Alfacetoglutarato deshidrogenasa.3. Malato Deshidrogenasa.4. Aconitasa.5. Piruvato Fumarasa.

En la cadena de Transporte electrónico, en qué orden se produce la cesiónde electrones:

1 Ubiquinona, cit. A, cit. B, cit. oxidasa.2 ubiquinona, cit. B, cit. C1, cit. C, citocromo oxidasa.3. Cit. B, cit. C1, cit. C.4. Cit. A1, cit. B, cit. B1, cit. C.5. Citocromo oxidasa, cit. C, cit. C1, cit. B, ubiquinona.

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45

2.ª Etapa

La ubiquinona capta los electrones procedentes de la NADHDeshidrogenasa y es capaz de aceptar también los electronesprocedentes de la FADH2. A continuación, esos electrones pa-san al Citocromo B y de éste al Citocromo C1.

Formándose de esta secuencia otra molécula de ATP. Re-cordemos que el FADH2 entraría directamente desde la Ubi-quinona.

3.ª Etapa

Los electrones del Citocromo C1 pasan al Citocromo C y deaquí a la Citocromo Oxidasa, que reacciona directamente conel oxígeno y se obtiene una molécula de H2O y otra de ATP.

Cada NADH rinde 3 moléculas de ATP.Cada FADH rinde 2 moléculas de ATP.Las reacciones de transferencia de electrones son reaccio-

nes de óxido reducción, quien cede los electrones es el reduc-tor y quien los acepta es el oxidante; cada par conjugado rédoxposee un potencial de reducción y por convenio cuando la ten-dencia es a perder electrones, se dan valores de potencial deacción cada vez más negativos; así pues los elementos de lacadena de transporte respiratorio se disponen en orden cre-ciente de su potencial rédox.

90

CICLO DE KREBS. VIA DE LAS PENTOSAS FOSFATO. CADENA RESPIRATORIA

NADH

NADH Deshidrogenasa

Ubiquinona

Citrocromo b

Citocromo C1

Citocromo C

Citocromo oxidasa

2e-

2H++1/2O2H2O

ADP+Pi

ATP2e-

2e-

2e-

2e-

2e-

2e-

ADP+Pi

ATP

ADP+Pi

ATP

Fig. 8. Cadena respiratoria.

Síntesis del colesterolCompuestos derivados del colesterolSíntesis de ácidos grasos

Betaoxidación de ácidos grasos

Cetogénesis

METMETABOLISMO DEL ABOLISMO DEL COLESTERCOLESTEROL. HORMONOL. HORMONAS AS ESTERESTEROIDEASOIDEAS. SINTESIS Y. SINTESIS Y

BETBETAAOOXIDXIDAACION DE CION DE AACIDOS GRASOSCIDOS GRASOS. .

CETCETOGENESISOGENESIS

Capítulo IX

Indice

SINTESIS DEL COLESTEROL (tabla IV)

Existen tres etapas principales:

— 1.a Etapa: Paso de AcetilCoA a Mevalonato.— 2.a Etapa: Paso de Mevalonato a Escualeno.— 3.a Etapa: Paso de Epóxido de Escualeno a Lanosterol.

1.ª Etapa

En una primera fase, tres moléculas de AcetilCoA se unenpara formar 3hidroximetilglutarilCoA, mediante la enzima Hi-droximetil-glutarilCoA-sintetasa (HMGCoA). Compuesto de 6átomes de carbono, que se reduce a Mevalonato por la enzimaHidroximetilglutaril CoA reductasa. Consumiendose 2 molécu-las de NADPH.

91

Dra. MARTA MATEO MORALES

Esta fase constituye la etapa limitante de la síntesis de co-lesterol y es una etapa irreversible.

2.ª Etapa

Mevalonato (6 carb) + 3 ATP ——> Isopentenil PPi (5 carb)+ Pi + 3 ADP + CO2.

Dos moléculas de Isopentenil (5 carb) se unen para formaruna molécula de Geranil pirofosfato (10 carb).

Geranil PPi + Isopentenil PPi ——-> Farnesil (15 carb).Dos moléculas de Farnesil PPI forman el Escualeno (30 carb).

3.ª Etapa

Escualeno —-> Epoxiescualeno —-> Lanosterol —-> Colesterol.

Factores reguladores

Los principales reguladores de la vía actúan sobre la enzimaHidroximetilglutarilCoAreductasa, enzima que existe en dosformas distintas: Fosforilada o Inactiva y Defosforilada o Acti-va. El paso de una forma a otra está regulado por una fosfata-sa en el caso de la forma activa y una quinasa en el caso de laforma inactiva. El paso de una forma a otra depende de la con-centración de colesterol que existe en el medio.

Estimuladores de la síntesis de colesterol: Tiroxina, Insulina.Inhibidores de la síntesis de colesterol: Altas concentracio-

nes de colesterol en el medio, igual si existen altas concentra-ciones de mevalonato. El colesterol aportado con la dieta, ni-veles elevados de otros esteroides en los tejidos, la unión aciertas lipoproteínas plasmáticas transportadoras de colesteroly ciertos fármacos como la Lovastatina.

COMPUESTOS DERIVADOS DEL COLESTEROL

Acidos biliares

Se sintetizan en el hígado a partir del colesterol medianteuna secuencia de cinco reacciones: Tres reacciones de hidroxi-lación, en distintas posiciones de la molécula de colesterol, asaber: posición 7, posición 12 y posición 3. Una reacción decambio de un grupo hidroxilo por un grupo cetona.

Una última reacción de acortamiento de la cadena lateral decolesterol, pues este último posee 27 carbonos y los ácidos bi-liares sólo poseen 24.

Acidos biliares primarios

Son el ácido cólico y el quenodesoxicólico, se conjugan contaurina y glicina para formar los ácidos biliares conjugados osales biliares: glicocólico y taurocólico.

Acidos biliares secundarios

Desoxicolato y litocolato, se forman en el intestino comoconsecuencia del metabolismo bacteriano sobre los ácidos bi-liares primarios, al producirse la desconjugación de los mis-mos.

Funciones de los ácidos biliares

Facilitan la excreción biliar de colesterol y gracias a su pro-piedad de formar micelas solubilizadoras producen la emulsióny de los lípidos facilitando tanto su digestión como su absor-ción intestinal.

La cantidad total de ácidos grasos es de 2 a 4 gramos apro-ximadamente, esta cantidad sufre uno o varios ciclos entero-hepáticos según la cantidad y la composición de los alimentosingeridos. La absorción intestinal de ácidos biliares tiene unaeficacia del 95%, así la pérdida fecal es muy pequeña y secompensa fácilmente por una síntesis equivalente de ácidosbiliares por parte del hígado.

Hormonas esteroideas

Corticosteroides

Hormonas sintetizadas por la corteza suprarrenal que se cla-sifican en dos grupos:

Glucocorticoides

Se sintetizan en la zona fasciculada de la corteza suprarre-nal, afectan fundamentalmente al metabolismo de los carbohi-dratos y grasas.

Mineralocorticoides

Se sintetizan en la zona glomerular de la corteza suprarre-nal. Intervienen en el balance de los electrólitos y el agua.

92

METABOLISMO DEL COLESTEROL

TABLA IVSíntesis del colesterol

1.ª EtapaAcetil - CoAHMG - CoA

↓ HMG CoA reductasa

2.ª EtapaMevalonato

3.ª EtapaEscualenoLanosterolColesterol

Hormonas sexuales

Andrógenos

Se sintetizan en las células de Leydig del testículo, en lascélulas de la teca ovárica y en la suprarrenal, son responsablesdel desarrollo de los órganos sexuales y de los órganos sexua-les secundarios.

Estrógenos

Se sintetizan en las células de la granulosa del ovario, cor-teza suprarrenal y unidad fetoplacentaria, de ellos depende laaparición de los órganos sexuales femeninos.

Progestágenos

Se producen en cuerpo lúteo del ovario, en suprarrenal y enplacenta: preparan al útero para la recepción y el desarrollodel óvulo fecundado, gracias a la transformación del endome-trio proliferativo a endometrio secretor.

Vitamina D

Interviene en el metabolismo del calcio, es necesaria parauna correcta mineralización del hueso.

SINTESIS DE ACIDOS GRASOS (tabla V)

Localización en el citosol, a diferencia de la beta oxidación,que es intramitocondrial.

Fases:

— Transporte del AcetilCoA fuera de la Mitocondria.— Síntesis del MalonilCoA.— Síntesis propiamente dicha.

Transporte citosólico del AcetilCoA

Para poder abandonar la mitocondria el AcetilCoA se une auna molécula de oxalacetato, formándose citrato, en una reac-ción catalizada por la enzima citrato sintetasa, una vez forma-do el citrato pasa al citosol utilizando el sistema de transportede la lanzadera del citrato, aquí mediante la liasa del citratoobtenemos de nuevo AcetilCoA y oxalacetato.

Síntesis de MalonilCoA

El MalonilCoA se obtiene de la siguiente reacción:

AcetilCoA + ATP + H2O + CO2 ——-> MalonilCoA + ADP + Pi.

Está catalizada por la Carboxilasa del AcetilCoA, cuyo grupoprostético es la Biotina o vitamina B1, encargada de la transfe-rencia de grupos COO-.

Constituye la etapa limitante de la síntesis de ácidos gra-sos; esta enzima es inhibida por el palmitoilCoA, producto dela síntesis de ácidos grasos y es estimulada por el citrato.

93

2

BIOQUIMICA Y BIOFISICA

46El colesterol es el precursor de los siguientes compuestos, excepto:

1. Cortisol.2. Acido quenodesoxicólico.3. Aldosterona.4. Estradiol.5. Glucagón.

Señale la respuesta correcta, en lo referente a la biosíntesis del colesterol:

1. La enzima Citratoaconitasa es la enzima limitante del ciclo.2. El Mevalonato, se une con el ácido acético para formar Isopente-

nil.3. Dos moléculas de Farsenil se unen para formar el Geranil Fosfa-

to.4. Geranil e Isopentenil forman el Farnesil, compuesto de 15 áto-

mos de carbono.5. La tiroxina y la insulina inhiben la síntesis de colesterol.

Síntesis de Acidos Grasos, señale la opción falsa:

1. Es un proceso citosólico.2. El paso de AcetilCoA a Citrato lo cataliza la Citrato Liasa.3. La síntesis de MalonilCoA, se inhibe por el PalmitoilCoA y se es-

timula por el citrato.4. La enzima Carboxilasa del AcetilCoA interviene en el proceso.5. La síntesis propiamente dicha de los ácidos grasos consta de 6

reacciones catalizadas por el complejo de la Sintetasa de los áci-dos grasos.

Señalar la afirmación correcta sobre la Beta Oxidación de los ácidos grasos:

1. La enzima Sintetasa del AcilCoA es de localización citosólica.2. La enzima Carnitínaciltransferasa I se localiza en la superficie in-

terna de la membrana mitocondrial interna.3. La Carnitínaciltransferasa II interviene en la transferencia del

resto acilo desde la carnitina al HSCoA mitocondrial.4. Puede tener lugar tanto en la itocondria como en el citosol, sólo

depende su localización de la cantidad de Acetil CoA existente.5. El Malonil CoA es el principal activador de la enzima Carnitínacil-

transferasa I.

Señalar la afirmación incorrecta, sobre la Cetogénesis:

1. Los cuerpos cetónicos son acetoacetato, acetona e hidroxibutirato.2. El exceso de Glucagón favorece la Beta oxidación de los ac. gra-

sosal aumentar el contenido de Malonil CoA.3. El déficit de Insulina favorece la lipolisis y aumenta la concentra-

ción plasmática de ac. grasos en plasma.4. En el ayuno, el de´ficit de oxalacetato deriva el acetilCoA a la

formación de cuerpos cetónicos.5. El acetoacetato se reduce a betahidroxibutirato por la deshidro-

genasa del butirato.

47

48

49

50

RESPUESTAS: 46: 5; 47: 4; 48: 2; 49: 3; 50: 2.

Síntesis propiamente dicha

Consta de seis reacciones catalizadas por el complejo de lasintetasa de los ácidos grasos. Este complejo posee dos gru-pos sulfhidrilo (SH) a los cuales se unen los grupos acilo quese transfieren. En una primera reacción, se transfiere un grupoacetilo al primer grupo sulfhidrilo; este acetilo procede delAcetilCo (1 carb.). En una segunda reaccion se transfiere ungrupo Malonil (2 carb.) al segundo grupo sulfhidrilo.

El paso siguiente consiste en una condensación del grupoacetilo y malonilo, formándose acetoacetilo y liberándose unamolécula de CO2 que es es el dióxido de carbono, que se intro-dujo inicialmente en el MalonilCoA por la reacción de la carbo-xilasa del AcetilCoA (explicada anteriormente).

De este modo hemos producido una unidad de dos carbonosque van constituyendo la cadena del ácido graso, pues la reac-ción se repite varias veces.

Finalmente se producen una serie de reacciones de: Con-densación, Reducción con NADPH y Deshidratación, cuyo pro-ducto final es el ácido graso, que una vez sintetizado se sueltadel complejo de la sintetasa, se elonga y se satura (Ejemplo :Síntesis del Acido Palmítico:

8 AcetilCoA + 7ATP + 14 NADPH ——> Palmitato (16 carbonos))

BETAOXIDACION DE ACIDOS GRASOS(tabla VI)

Los triglicéridos poseen el contenido energético más eleva-do, entre los principios nutritivos principales, el 95 % de suenergía reside, en sus tres componentes ácidos grasos de cade-na larga., mientras que la glicerina sólo contribuye con un 5% .

En este capítulo se examinan las rutas metabólicas y el ren-dimiento energético de las mismas, que se obtiene a través dela β oxidación.

Se localiza: en la matriz mitocondrial.Este proceso tiene lugar en dos fases:

— Transporte del ácido graso al interior mitocondrial.— Beta Oxidación propiamente dicha.

Transporte del ácido graso al interior mitocondrial

Se produce a través de tres pasos catalizados por tres enzi-mas cuya localización es la siguiente:

— Sintetasa del AcilCoA - Membrana mitocondrial externa.— Carnitinaciltransferasa I - Superficie Externa de la Mb.

mitocondrial interna.— Carnitinaciltransferasa II - Superficie Interna de la

Mb. mitocondrial interna.

94

METABOLISMO DEL COLESTEROL

TABLA VSíntesis de ácidos grasos

Oxidación del piruvato↓ E: piruvato deshidrogenasa Citrato sintetasa Lanzadera

Acetil CoA + Oxalacetato → Citrato → Citrato↑ ↓

Oxalacetato Oxalacetato↑ ↓

Malato ← Malato

Liasa del citrato • CitosolCitrato → Oxalacetato + Acetil CoA

+ATP + H2O + CO2

↓ E= Carboxilasa del Acetil CoAMalonil CoA + ADP + Pi

↓Síntesis propiamente dicha

Primer paso

Activación del ácido graso con HSCoA.Reacción: Acido Graso + ATP + CoA-SH ——> Acilograso-CoA +

+ AMP + PPi. Enzima: Sintetasa del AcilCoA.

Segundo paso

Transferencia del resto acilo del AcilCoA a la carnitina.Reacción: Carnitina + Acilo graso-CoA ——> Acilograso-

carnitina + CoASH. Enzima: Carnitinaciltransferasa I.

Tercer paso

Transferencia del resto acilo desde la carnitina al HSCoAmitocondrial.

Reacción: Acilograso-carnitina + CoASH ——> Acilograso + carniti-na. Enzima: Carnitinaciltransferasa II.

Beta Oxidación de los ácidos grasos

Proceso cíclico con un número de vueltas igual a (C/2) - 1.Siendo C el número de átomos de carbono del ácido graso.Cada vuelta consta a su vez de cuatro pasos:

Primer paso

Reacción de Oxidación. Se obtiene una molécula de FADH2que posteriormente pasa a la cadena respiratoria rindiendo 2ATP.

Segundo paso

Es otra reacción de Oxidación. Se obtiene una molécula deNADH que rinde 3 ATP en la cadena respiratoria.

Tercer paso

Reacción de hidratación.

Cuarto paso

Reacción de Tiólisis con participación de un grupo CoASH.En cada vuelta lo que obtenemos es una molécula de Acetil-

CoA y un AcilCoA con 2 átomos de carbono menos.Cada molécula de Acetil CoA pasa al ciclo de Krebs y de

aquí a la cadena respiratoria, donde rendirá 12 moléculas deATP. Pues como sabemos, nuestro organismo no puede sinteti-zar glucosa a partir de AcetilCoA.

Se obtienen tantas moléculas de AcetilCoA como el númerode carbonos que posee el ácido graso dividido por 2.

Todo el proceso anteriormente descrito corresponde a la Be-ta oxidación de un ácido graso saturado y con un número parde carbonos.

Si se trata de un ácido graso insaturado, además de las en-zimas anteriormente descritas se necesita la colaboración deuna Isomerasa y de una Epimerasa.

Si se trata de un ácido graso con un número impar de carbo-nos, en la última tiólisis obtendremos una molécula de Propionil-CoA que sufrirá una carboxilación transformándose en un este-

95

2

BIOQUIMICA Y BIOFISICA

51En la biosíntesis de ácidos grasos, qué es verdadero:

1. La membrana mitocondrial es impermeable al AcetilcoA.2. Se transporta acetilcoA desde la mitocondria en forma de acetil

carnitina.3. El acetilcoA se obtiene a partir de acetato mediante una tioqui-

nasa.4. Actúa una citrato liasa sobre el citrato citoplasmático dando ace-

tilcoA.5. Todas las afirmaciones anteriores son correctas.

En la biosíntesis de ácido palmítico se da la secuencia:

1. Malonilcoa-acetilcoa-palmitilACP.2. Acetilcoa-succinilcoa-palmitilcoa.3. Acetilcoa-malonilcoa-palmitilACP.4. Malonilcoa-succinilcoa-palmitilcoa.5. Succinilcoa-acetilcoa-palmitilcoaACP.

La enzima que se encarga de esterificar el colesterol en el plasma es:

1. Colesterol esterasa neutra.2. Proteína transferidora de ésteres de colesterol.3. Lecitina colesterol aciltransferasa.4. Acilcolesterolaciltransferasa.5. Lipoisomerasa endotelial.

Señalar la opción correcta sobre los cuerpos cetónicos:

1. Durante el ayuno prolongado el cerebro puete utilizar cuerpos ce-tónicos.

2. El acetoacetato puede ser utilizado por el músculo cardíaco amayor velocidad incluso que la glucosa.

3. Se sintetizan en las mitocondrias de los hepatocitos.4. El acetoacetato se descarboxila espontáneamente en sangre pa-

ra dar acetona.5. Todas son correctas.

Respecto a la absorción intestinal de las grasas:

1. La absorción de la vitamina A se favorece por la hidrólisis de losésteres de retinol por la lipasa pancreática.

2. La lipasa y colipasa pancreáticas se segregan al intestino en for-ma de precursores no activos.

3. La capa de agua inmóvil que recubre las vellosidades intestina-les actúa como una barrera que dificulta la absorción de los tria-cilgliceroles.

4. La absorción de los ácidos grasos de cadena larga se hace me-diante difusión facilitada con gasto energético.

5. Ninguna afirmación es correcta.

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RESPUESTAS: 51: 5; 52:3; 53: 3; 54: 5; 55:3.

reoisómero del MetilmalonilCoA por intervención de la enzimaCarboxilasa del PropionilCoA cuyo cofactor es la vitamina B1.

Reacción: PropionilCoA + ATP + CO2 ——> D-Metilmalonil-CoA + AMP + PPi.

Este producto experimenta una reordenación moleculartransformándose en SuccinilCoA, en una reacción catalizadapor la enzima: Mutasa del MetilmalonilCoA.

El Succinil CoA es un intermediario del ciclo de Krebs y con-duce en último término a Oxalacetato.

Regulación de la beta oxidación de ácidos grasos

La etapa limitante es la correspondiente a la enzima carniti-naciltransferasa I, que permite el paso del AcetilCoA al interiorde la mitocondria. Su principal inhibidor es el MalonilCoA.

CETOGENESIS

Proceso que tiene lugar en el parénquima hepático cuyosustrato es el AcetilCoA resultante de la oxidación de los áci-dos grasos. Este AcetilCoA puede seguir dos vías principales:

— Incorporación al Ciclo del Acido cítrico. — Síntesis de cuerpos cetónicos.

La incorporación a una u otra vía viene determinada por laconcentración de Oxalacetato, que al unirse con el acetilCoAproduce citrato, que es uno de los intermediarios del ciclo deKrebs. En el caso de que exista un déficit de Oxalacetato, co-mo sucede en el ayuno o en las dietas pobres en hidratos decarbono, el AcetilCoA se deriva a la formación de cuerpos ce-tónicos.

Síntesis de cuerpos cetónicos

Son tres. Acetoacetato, Beta Hidroxibutirato y Acetona.

El proceso se produce en dos etapas en el caso del Acetoa-cetato, los otros dos derivan de este último.

1.a Etapa

Condensación enzimática de dos moléculas de AcetilCoA.Enzima: Tiolasa.

Reacción: AcetilCoA + AcetilCoA —-> Acetoacetil-S-CoA + CoA-SH.

2.a Etapa

El AcetoacetilCoA experimenta la pérdida del CoA, quedan-do Acetoacetato, que es el primer cuerpo cetónico.

El Acetoacetato se reduce reversiblemente por la Deshidro-genasa del Butirato produciendo Beta Hidroxibutirato en la si-guiente Reacción:

Acetoacetato + NADH+ H+ ——> B.Hidroxibutirato + NAD+.Este es el segundo cuerpo cetónico.El acetoacetato es también precursor de la acetona al per-

der un grupo Carboxilo de su molécula bien espontáneamenteo bien por acción de la Descarboxilasa del Acetoacetato.

Reacción: Acetoacetato + H+ ——> Acetona + CO2.

La síntesis de cuerpos Cetónicos se encuentra aumentadaen determinados estados metabólicos, como el ayuno, y es uncuadro típico de la Diabetes Mellitus. Esto se debe a que porun lado el déficit de Insulina favorece la lipólisis, con lo queaumenta la concentración plasmática de Acidos Grasos, y porotro lado el exceso de Glucagón favorece la Beta Oxidación delos ácidos grasos, pues actúa disminuyendo el contenido deMalonilCoA (principal inhibidor de la Oxidación de los ácidosgrasos), con lo que eliminado éste último la Beta Oxidación seve favorecida y el Acetil CoA resultante se deriva hacia la sín-tesis de cuerpos cetónicos, pues la diabetes es un estado dedéficit de carbohidratos a nivel celular.

96

METABOLISMO DEL COLESTEROL

TABLA VIIβ-oxidación de ácidos grasos

Acido Graso Acil carnitina → Acil carnitina+ ↑ E= Carnitin aciltransf I ↓ E= Carnitin aciltransfer II

CoA Carnitina Carnitina↓ E= Sintetasa del

Acil CoA + +Acilo Graso Acilo graso Acilo Graso

↓ Beta oxidaciónCitosol Zona intermembrana Matriz mitocondrial

97

Digestión proteica Desaminación oxidativa de los aminoacidos

DEGRADDEGRADAACION CION OOXIDXIDAATIVTIVA DE A DE

LOS AMINOLOS AMINOAACIDOS CIDOS

Capítulo X

Indice

DIGESTION PROTEICA

Las proteínas de la dieta son digeridas por las enzimas pro-teolíticas, que comprenden: las endopeptidasas y las exopepti-dasas.

Endopeptidasas: tripsina y quimiotripsina, actúan sobre losenlaces peptídicos internos de las proteínas y polipéptidos.

Exopeptidasas: carboxipeptidasas y aminopeptidasas, actúansobre el extremo terminal libre, bien carboxilo o amino.

Las enzimas proteolíticas se excretan en forma de precurso-res inactivos o cimógenos, éstos son activados por la tripsinaque a su vez es activada por la enteroquinasa (secretada por lamucosa duodenal), que rompe el enlace lisina-isoleucina deltripsinógeno para formar tripsina.

DESAMINACION OXIDATIVA DE LOSAMINOACIDOS (fig. 9)

Cada aminoácido va a ser descompuesto en dos partes:

El grupo amino, que en forma de ion amonio será transfor-mado por el hígado en urea.

Y el grupo carbonado o cetoácido, que se trata del aminoá-cido sin el grupo amonio y que se va a transformar en glucosao en Acetil-Coa.

Las rutas de degradación son las siguientes:

Ruta del Nitrógeno

Consta de cuatro fases:

Recogida de grupos amino

Consiste en la recogida de los grupos amino en forma de unaminoácido único, el glutamato, por Transaminación.

Es llevada a cabo por las transaminasas, enzimas que tienencomo grupo prostético al Fosfato de Piridoxal, derivado de lavitamina B6, y como aceptor al Cetoglutarato: Cetoglutarato +NH3 —-> Glutamato.

Dra. MARTA MATEO MORALES

98

DEGRADACION OXIDATIVA DE LOS AMINOACIDOS

Ejemplos de las transaminasas más importantes, se nom-bran por el dador del grupo amino.

GPT o ALT

Alanina + Cetoglutarato ——-> Piruvato + Glutamato.

GOT o AST

Aspartato + Cetoglutarato —-> Oxalacetato + Glutamato.

Desaminación Oxidativa

Consiste en la liberación del grupo amino transferido al Glu-tamato. Se produce gracias a una reacción mitocondrial catali-zada por la Deshidrogenasa del glutamato:

Glutamato + NAD + H2O ——-> Cetoglutarato + NH4+ + NADH.

Esta enzima se activa por el ADP y se inactiva por el GTP.

Transporte del Grupo Amino

EL ion Amonio: NH4+, procedente de la desaminación oxida-tiva del Glutamato, es muy tóxico, sobre todo para el cerebro,es necesario por tanto su rápida eliminación, que tiene lugaren el hígado, donde llega a través de dos vías:

Vía de la Alanina

Es la vía utilizada por el amoniaco que procede de la degra-dación de las proteínas musculares. Se transporta al hígadocomo Alanina a través del ciclo de la Glucosa-Alanina.

Músculo: Glutamato + Piruvato ——-> Alanina + Cetogluta-rato (Enzima: Alanín Sintetasa).

La Alanina pasa a sangre y de aquí llega al hígado, donde:Alanina + Cetoglutarato ——-> Glutamato + Piruvato (Enzima:Alanín Transaminasa).

El Glutamato por Desaminación Oxidativa libera el NH4, quepasará al ciclo de la Urea.

El Piruvato puede incorporarse a la Gluconeogénesis, sumi-nistrando Glucosa de procedencia hepática, que es la otra fun-ción de este ciclo.

Vía de la Glutamina

Es la forma de transporte de amoniaco desde la mayoría delos tejidos periféricos hacia el hígado.

Tej. Perif: Glutamato + NH4 + ATP ——-> Glutamina (Enzi-ma: Glutamina Sintetasa).

La Glutamina pasa a la sangre y de aquí llega al hígado,donde:

Glutamina ——-> Glutamato + NH3 (Enzima: Glutaminasa).El NH3, pasa al ciclo de la Urea.

Ciclo de la Urea (fig. 10)

Tiene lugar en el hígado, las enzimas son citosólicas, excep-to la Transcarbamilasa de Ornitina y la Deshidrogenasa delGlutamato, que son enzimas mitocondriales.

El ciclo tiene lugar a partir de la entrada de dos grupos amino:El primer grupo amino procede de la desaminación oxidativa

del glutamato. Este amino se une al Fosfato de Carnitina y a laornitina y forman la Citrulina (enzima: Transcarbamilasa de laornitina) que abandona la mitocondria.

El segundo grupo amino lo aporta el Aspartato.La Citrulina se une al Aspartato para formar Arginosuccina-

to; éste se escinde en Fumarato y Arginina. La Arginina, por hi-drólisis, libera urea y Ornitina.

La Urea es un producto soluble y no es tóxica, en su forma-ción se consumen 4 moléculas de ATP.

Ruta del Carbono (fig. 10)

Los esqueletos hidrocarbonados de los 20 aminoácidos dife-rentes se canalizan hacia siete moléculas:

— Piruvato: Cisteína, alanina y serina.— AcetoacetilCoA: Triptófano, fenilalanina, tirosina, leu-

cina y lisina (estos dos últimos son cetogénicos puros).— AcetilCoa: cetogénicos puros, y los que se canalizan a

Piruvato.— Oxalacetato: asparragina y aspartato.— Cetoglutarato: prolina, histidina, glutamina, arginina.— SuccinilCoA: Isoleucina, valina y metionina.— Fumarato: succinato.

Aminoácido Cetoglutarato

Cetoácido Glutamato

Transaminasas

Glutamato + NAD + H2O

Glutamato deshidrogenasa

Cetoglutarato + NH4

Ciclo de la urea

Fig. 9. Desaminación oxidativa.

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2

BIOQUIMICA Y BIOFISICA

Notas

RESPUESTAS: 56: 4; 57: 2; 58: 4; 59: 1;60: 2.

¿Cuál de los siguientes aminoácidos no interviene en el ciclo de la urea?:

1. Arginina.2. Citrulina.3. Arginosuccinato.4. Lisina.5. Fumarato.

¿Cuál es el aceptor de los grupos amino en las reacciones de transamina-ción?:

1. Glutamato.2. Cetoglutarato.3. Hidroxibutirato.4. Piruvato.5. Oxalacetato.

Señalar la opción correcta en lo que respect al ciclo de la urea:

1. Todas las enzimas son citosólicas.2. La deshidrogenasa del glutamato es la enzima limitante.3. La citrulina se une al aspartato para formar fumarato.4. La arginina por hidrólisis libera urea y ornitina.5. Todas son correctas.

Se catalizan a Oxalacetato los esqueletos hidrocarbonados de los si-guientes aminoácidos:

1. Asparraginasa y aspartato.2. Prolina e histidina.3. Cisteína, alanina y serina.4. Triptófano y fenilalanina.5. Succinato.

El 5hidroxiindol3acetato se forma en el catabolismo del aminoácido:

1. Alanina.2. Triptófano.3. Valina.4. Aspártico.5. Fenilalanina.

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101

DEGRADACION OXIDATIVA DE LOS AMINOACIDOS

Glutamato

Glutamato+NAD

E= Glutamato deshidrogenasa

Fosfatode carbamoilo

Ornitina

H2O Urea

Ornitina

Citrulina

Ciclo de la urea

Arginina

Mitocondria

Fumarato

Citrulina Arginosuccinato

Aspartato + Cetoglutarato

Glutamato+Oxalacetato

+ +

NH4+NADH+α cetoglutarato

Fig. 10. Ciclo de la urea.

101

Introducción

Replicación

Transcripción

Traducción

REPLICAREPLICACIONCION, , TRANSCRIPCION Y TRANSCRIPCION Y

TRADUCCION DE LOSTRADUCCION DE LOSAACIDOS NUCLEICOS CIDOS NUCLEICOS

Capítulo XI

Indice

INTRODUCCION

La replicación, transcripción y traducción de los ácidos nu-cleicos constituyen el dogma central de la biología molecular,cuyo punto de partida es el DNA. El DNA se estructura en unmodelo de doble hélice con dos cadenas antiparalelas (una endirección 3’—5’y otra en 5’—3’) y complementarias, en la quefosfatos y ribosas, hidrofílicos, quedan al exterior y las baseshidrofóbicas se internalizan, apareándose las dos cadenas me-diante puentes de hidrógeno (2 entre A y T, 3 entre G y C) quejunto con las interacciones hidrofóbicas (éstas de manera másimportante) mantienen la estructura del DNA. En procariotas elDNA es una molécula muy grande, a menudo circular, que sehalla superenrollada sobre sí misma. En eucariotas es lineal y

se halla asociado a proteínas básicas llamadas histonas. Eneucariotas se encuentra el DNA mitocondrial, que codifica tansólo el 5% de las proteínas mitocondriales. El ácido nucleicomás abundante es el rRNA.

REPLICACION

En ella el DNA se separa en cada una de sus hebras, que seduplican formando dos moléculas de DNA dúplex, cada una delas cuales conserva una hebra del DNA paterno (la replicaciónes semiconservadora). Las DNA polimerasas se encargan de lasíntesis de la cadena de 5’ a 3’ añadiendo deoxirribonucleóti-dos nuevos al fosfato restante del extremo 3’ libre de la cade-na. Necesita una hebra patrón (el DNA que se replica) y una

hebra cebadora (a quien añadir nuevos restos), que es un seg-mento de RNA sintetizado por la RNA primasa en dirección5’—3’complementario del DNA patrón. L a replicación es bidi-reccional. Una de las hebras hija (3’—5’) replica sin dificultad,pero la otra horquilla que avanza en dirección 5’—3’ se deno-mina retardada, pues aquí el DNA se replica a trozos disconti-nuos llamados fragmentos de Okazaki. Cuando la DNA polime-rasa de un fragmento de Okazaki llega al nivel del cebador deotro fragmento su actividad exonucleasa 5’—3’deshace elRNA del cebador poniendo en su lugar DNA. La DNA ligasaune los fragmentos de Okazaki (presentes en eucariotas y pro-cariotas). Las helicasas desenrollan segmentos de DNA justopor delante de la horquilla de replicación con consumo de ATP.Otras proteínas se unen al DNA impidiendo que se enrolle denuevo. La topoisomerasa (en procariotas se llama DNA girasa)produce rupturas transitorias del DNA que impiden el giro delcromosoma cuando la helicasa desenrolla la hélice. La DNApolimerasa de procariotas lee y localiza fallos en la replicaciónque elimina gracias a la actividad exonucleásica 3’—5’ (hidro-liza enlaces fosfodiéster en los extremos).

TRANSCRIPCION

Proceso por el que el DNA se copia en RNA gracias a laRNA polimerasa que lee el DNA en dirección 3’—5’ sintetizan-do el RNA en dirección 5’—3’y que no necesita hebra cebado-ra pero sí Mg y Zn como la DNA polimerasa. La RNA polimera-sa se une al promotor, un centro de iniciación en el DNA cuyoprimer residuo está trifosforilado, leyendo la cadena hasta lasecuencia de terminación. En procariotas el mRNA no sufretransformación, pero en eucariotas se sintetizan los RNA nu-cleares heterogéneos, de los cuales se escinden posteriormen-te los intrones o secuencias intercaladas, no traducidas, sa-liendo el mRNA al citoplasma. Los mRNA nucleares pequeñosayudan a liberar los intrones. La transcriptasa inversa es unaDNA polimerasa RNA dirigida presente en los retrovirus.

TRADUCCION

Definiciones

La traducción de los ácidos nucleicos es la conversión de lasecuencia polinucleotídica de un gen en secuencia aminoacídi-ca de una proteína, previa copia del DNA en RNA mediante latranscripción.

Un cistrón es la unidad más pequeña del material genéticocapaz de producir una cadena polipeptídica.

Un codon es un triplete de nucleótidos (bases) en una molé-cula de DNA o RNAm que codifica un aminoácido específico.

Anticodon es el triplete de nucleótidos (bases) en el RNAtque es complementario del codon en el RNAm que especificael aminoácido.

Codon y anticodon se unen siempre de modo complementa-rio y antiparalelo.

Características del código genético que permite latraducción

Universal: Es igual en todas las especies salvo excepciones.

— Degenerado: La mayoría de los aminoácidos son codi-ficados por más de un codon (salvo Metionina y Trip-tófano, que sólo tienen uno). Estos codones se suelendiferenciar en la tercera base. Esta característica eslógica si tenemos en cuenta que con 4 bases hay 64codones posibles y los aminoácidos de las proteínasson 20. UAG, UAA y UGA son los codones sin sentidoo de terminación.

— No es ambiguo: un codon codifica un solo aminoácido.— No hay solapamiento ni comas.

Hipótesis del balanceo de Crick

La tercera base de la mayoría de los codones se aparea demodo muy impreciso con la base correspondiente de sus anti-codones, es una base que se balancea, y que determina cuán-tos codones de un aminoácido dado pueden ser reconocidos.Esto es debido a la presencia de inosina (I) en la primera posi-ción de un anticodon, ya que puede formar enlaces de hidróge-no muy débiles con adenosina, citidina y uridina.

Etapas

En procariotas es un proceso citosólico.

Activación de los aminoácidos

El RNAt es una molécula de RNA monohebra en forma decruz que en su extremo 3’ lleva la secuencia -C-C-A, donde seune el aminoácido activado. En otra zona está el anticodon. Lasaminoacil-tRNA sintetasas unen los aminoácidos correctos asus tRNA. Cada enzima es específica para cada pareja tRNA-aminoácido, y consume ATP, liberándose AMP y un pirofosfato.

Formación de un complejo de iniciación

Las cadenas polipeptídicas se inician por su extremo amino-terminal. En las células procariotas el aminoácido iniciador esla N-formilmetionina, en las eucariotas la metionina. En amboscasos el codon iniciador es 5’AUG3’ (en procariotas a vecesGUG). Los ribosomas están formados por rRNA y proteínas. Enprocariotas (70S) tienen 2 subunidades de 50 y 30S. En euca-riotas (80S) tienen 2 subunidades de 60 y 40S.

En una primera etapa la subunidad menor enlaza con el fac-tor de iniciación 3 (IF3), que impide que ambas subunidades serecombinen, y con el mRNA por una señal de iniciación en suextremo 5’.

A lo anterior se unen el IF2, IF1, el formilmetionil-tRNA yGTP que se hidroliza a GDP, liberándose los factores de inicia-ción y constituyéndose el complejo de iniciación, formado porlas dos subunidades ribosomales, el mRNA, el tRNA para laformilmetionina unido al triplete AUG del mRNA.

Los ribosomas tienen dos centros para unir los aminoacil-tR-

102

REPLICACION. TRANSCRIPCION Y TRADUCCION DE LOS ACIDOS NUCLEICOS

NA, el centro A o aminoacil, y el centro P o peptidil. Salvo elformilmetionil-tRNA iniciador, los aminoacil-tRNA se unen alcentro A. En el centro P se une el peptidil-tRNA en crecimiento.

Prolongación de la cadena polipeptídica

Se trata de un proceso repetitivo que requiere GTP, el com-plejo de iniciación y tres factores de elongación (EF) que sonproteínas citosólicas. Los aminoacil-tRNA entran al centro A.Se forma un enlace peptídico entre los aminoácidos ocupantesde los centros A y P catalizado por la peptidiltransferasa, que-dando el peptidil-tRNA en el centro A.

Transposición o traslocación

A continuación el mRNA recorre un espacio, trasladándoseel peptidil-tRNA al centro P y liberándose un tRNA, consumién-dose GTP.

Terminación

Tiene lugar cuando aparece un codon sin sentido (UAG,UAA, UGA) que no codifica ningún aminoácido. Entonces tresproteínas o factores de liberación (RF) terminan el proceso ylas subunidades del ribosoma quedan separadas.

Balance energético

El proceso de síntesis consume energía:

— 2 enlaces fosfato de alta energía (procedentes del ATP)en la activación del aminoácido.

— Un GTP en la prolongación y otro en la transposición.

Polirribosoma o polisoma

Se trata de una única molécula de mRNA que es leída porvarios ribosomas a la vez dirección 5’-3’.

Regulación de la síntesis proteica

Inhibidores de interés biomédico

— Cicloheximida: Inhibe la actividad de la peptidil trans-ferasa de la subunidad 60S de eucariotas.

— Eritromicina: Inhibe en procariotas la translocación alunirse a la subunidad 50S.

— Tetraciclina: Se une a la subunidad 30S impidiendo lafijación del aminoacil-tRNA en procariotas.

— Estreptomicina: En procariotas inhibe la iniciación ydetermina una lectura errónea del mRNA.

— Cloramfenicol: Inhibe en procariotas la actividad de lapeptidiltransferasa de la subunidad 50S.

— Puromicina: Análogo del aminoacil-tRNA engaña a lapeptidiltransferasa tanto en eucariotas como en pro-cariotas.

Mecanismos de regulación

En procariotas se ejerce fundamentalmente a través de la

103

2

BIOQUIMICA Y BIOFISICA

61

Los fragmentos de Okazaki:

1 Son trozos de DNA que se sintetiza en dirección 3'---5'.2 Son RNA necesario para iniciar la sintesis de DNA.3 Se unen por la DNA ligasa.4 Sólo están presentes en procariotas.5 Se escinden por la RNA primasa.

En la transcripción:

1. Se necesita una hebra cebadora, así como Mn y Zn.2. El promotor del RNA tiene trifosforilado su primer residuo.3. Los exones de los RNA nucleares heterogéneos darán lugar al

mRNA.4. Los intrones de procariotas se escinden y no serán traducidos

por tanto.5. Inversa se realiza gracias a enzimas presentes en los adenovirus.

Con respecto a la traducción:

1. Los codones con inosina en la primera posición codifican tresaminoácidos.

2. El formilmetionil tRNA iniciador se une al centro A del ribosoma.3. Codón y anticodon se unen de modo complementario y paralelo.4. UAA, UAG y UGA son los tres codones sin sentido o de termi-

nación.5. Son necesarios varios cistrones para producir una cadena poli-

peptídica.

El codon de iniciación es:

1. UGA.2. AUA.3. UAG.4. CUG.5. AUG.

En la regulación de la sintesis proteica:1. El inductor se une al promotor permitiendo la síntesis de enzi-

mas inducibles.2. Cicloheximida y puromicina interfieren sólo con la peptidiltrans-

ferasa de procariotas.3. El control en procariotas se efectúa fundamentalmente sobre la

traducción.4. La tetraciclina impide la fijación del aminoacil-tRNA al unirse a

la subunidad 30S en procariotas.5. El gen regulador codifica el inductor que permite la síntesis de

enzimas inducibles.

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RESPUESTAS: 61: 3; 62: 3; 63: 4; 64: 5; 65: 4

104

REPLICACION. TRANSCRIPCION Y TRADUCCION DE LOS ACIDOS NUCLEICOS

transcripción y algo sobre la traducción. En eucariotas funda-mentalmente sobre la traducción.

Las bacterias poseen enzimas constitutivas (presentes siem-pre en una cantidad (p. ej. glucolíticos) y enzimas inducibles,que pueden aumentar su concentración. Jacob y Monod formu-laron la hipótesis del operón para explicar la regulación de lasintesis de enzimas inducibles. El primer operón descrito fue elde la lactosa en E. coli para explicar la activación de la síntesis

de enzimas que permiten utilizar la lactosa como fuente ener-gética cuando es abundante.

El gen regulador codifica el represor, que en condicionesnormales se une al operador impidiendo que la RNApolimerasase una al promotor. Pero cuando la lactosa (el inductor) abun-da, se une al represor inactivándolo y desplazándolo (por sumayor afinidad) de su unión con el operador, permitiendo lasíntesis de enzimas inducibles.

(DNA) gen regulador—promotor—operador—genes estructurales

105

Concepto y parámetros

Enfoque biomédico

Conceptos importantes

Aplicaciones

BIOFISICA DE LAS BIOFISICA DE LAS RADIARADIACIONES CIONES

Capítulo XII

Indice

CONCEPTO Y PARAMETROS

La emisión de partículas α (núcleos de helio), β-(electrones)y β+ (positrones) por los núcleos inestables y de fotones (γ) yneutrones (η) por los estables activados se llama radiactivi-dad.

niλ = * v,

n

donde : λ= constante radiactiva.; ni= configuraciones inesta-bles de un núcleo; n= configuraciones posibles de un núcleo;v= número de cambios por unidad de tiempo.

Actividad es el número de desintegraciones por segundo. Launidad es el Bequerelio.

A= λ*N (n.° de núcleos); 1Bequerelio (Bq)= 1 dps; 1Curio (Ci)=3,7 x 1010 Bq. Un curio es la actividad de un gramo de radio.

La actividad disminuye con el tiempo según la ecuación A=A0 X e-λt

La vida media de un elemento es el tiempo en que la activi-dad se reduce a la mitad. Es inversamente proporcional a laconstante radiactiva según:

0,693T1/2= ; donde T1/2: vida media.

λ

ENFOQUE BIOMEDICO

Desde el punto de vista biomédico la distinción más impor-tante es entre radiación ionizante y no ionizante. Un tipo de ra-diación es ionizante si su energía es suficiente para liberar di-recta o indirectamente electrones de un átomo o moléculaproduciendo iones. Ejemplos:

Radiaciones no ionizantes: radiación electromagnética delongitud de onda menor de 130 nm.

Radiaciones ionizantes directamente: α,β-.Radiaciones ioni-zantes indirectamente: γ, η.

106

BIOFISICA DE LAS RADIACIONES

CONCEPTOS IMPORTANTES

Dosis

Cantidad de energía absorbida de la radiación por unidad demasa. La unidad en el sistema internacional es el Gray.1Gy=1Julio/Kg.; 1rad= 0,01Gy. Lo que importa en biología es latasa de dosis o tasa de exposición, es decir, la dosis o exposi-ción por unidad de tiempo.

Let

Transferencia lineal de energía. Mide la energía liberadapor una partícula (cargada o ionizante) por unidad de longitudde camino recorrido por dicha partícula, es decir, su capacidadde penetración.

Alto let (α,β)

Escaso poder de penetración, no pasan de la piel pero depo-sitan una gran dosis en ella.

Bajo let (fotones)

Más penetrantes, irradian los tejidos profundos, aunque co-municándoles menores y más uniformes dosis, irradiando ape-nas la piel. Por el contrario, en caso de irradiación interna (in-gestión o inhalación de isótopos radiactivos) las partículas dealto let son mucho más nocivas puesto que originan grandesdosis a pulmones e intestino, mientras que las de bajo let lle-gan a emerger del cuerpo con casi toda su energía.

Factor de calidad q

Q Indica la nocividad media de cada radiación. Q= 1 para fo-tones y β, Q= 10 para neutrones y protones., Q= 20 para α ynucleones de retroceso.

Equivalente de dosis o dosis biológica

Dosis x Q; la unidad es el Sievert (Sv). Sólo sirve para pe-

queñas dosis, para grandes dosis se usa la dosis total engrays.

Radiosensibilidad

Aumenta con la cantidad de DNA y disminuye con la dota-ción enzimática, ya que a mayor dotación enzimática mejor po-drá reparar las lesiones.

Toxicidad

Para el hombre a largo plazo comprende la formación de ca-taratas, leucemia, tumores pulmonares, óseos y de tiroides, asícomo esterilidad y malformaciones congénitas. Se desconocesi existe un umbral de dosis para estos efectos y si el riesgo serelaciona linealmente con la dosis.

APLICACIONES

Radiodiagnóstico

Rayos x en TAC, radiografías; los rayos X son radiaciones io-nizantes producidas al incidir haces de electrones a gran velo-cidad sobre un blanco de TUNGSTENO. Se pueden detectarmediante placas fotográficas o pantallas fluorescentes, ocu-pan el espectro de ondas electromagnéticas entre 3x1017 y5x1019 HZ, radiaciones γ, de bajo let para el estudio isotópicode corazón, tiroides o riñones mediante cámaras de Anger.Radioterapia en tratamiento de tumores

— Externa: Rx de baja energía o electrones en tumor su-perficial. Rx o γ (gamma) de gran energía en tumorprofundo.

— Interna: La radiación no penetrante (β,α) es la ideal.

Radioinmunoensayo

Util para determinar la concentración en suero de hormonaspeptídicas, esteroideas y fármacos, añadiendo al suero canti-dades conocidas de la sustancia problema marcadas con unátomo radiactivo y anticuerpos específicos de dicha sustancia.

107

2

BIOQUIMICA Y BIOFISICA

66

¿Cuáles son radiaciones ionizantes?:

1. Rayos X.2. Partículas beta.3. Partículas gamma.4. Psartículas alfa.5. Todas las anteriores.

¿Cuál es la unidad de actividad que equivale a una desintegración por se-gundo?:

1. Gray.2. Roentgen.3. Bequerelio.4. Curio.5. Sievert.

La radiación gamma está constituida por:

1. Electrones.2. Fotones.3. Núcleos de helio.4. Positrones.5. Neutrones.

Con respecto a los efectos biológicos de la radiación:

1. La radiosensibilidad es menor cuanto mayor es la cantidad deADN.

2. El riesgo de secuelas se relaciona linealmente con la dosis.3. A menor dotación enzimática menor radiosensibilidad.4. La ingestión de isótopos de alta transferencia lineal de energía

(alto LET) es más nociva que la de isótopos de bajo LET.5. Existe un umbral de dosis para estos efectos.

Con respecto a las aplicaciones médicas de la radiactividad, es falso que:

1. El radioinmunoensayo es útil para medir la concentración ensuero de diferentes sustancias.

2. La radiación alfa y beta es ideal en radioterapia interna.3. Los rayox X han constituido uno de los mayores impulsos al

diagnóstico médico.4. La radiación gamma se utiliza para el estudio isotóico de órga-

nos y vísceras internas mediante cámaras de Anger.5. La radiación gamma se utiliza para la radioterapia externa de

tumores superficiales.

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RESPUESTAS: 66: 5; 67: 3; 68: 2;69: 4; 70: 5.

Notas

108

ConceptosPalancas en el cuerpo humano.

Componentes rígidos y deformables en el cuerpohumano

BIOFISICA DEL APBIOFISICA DEL APARAARATTOOLOCOMOLOCOMOTTOROR

Capítulo XIII

Indice

CONCEPTOS

Los conceptos de mecánica clásica pueden ser usados paraanalizar el tamaño, forma, movimientos y fuerza del ser humano.

Para que un cuerpo esté en equilibrio estático se tiene quecumplir que la sumatoria de fuerzas que actúan sobre esecuerpo= 0 (equilibrio translacional) y la suma de momentos deesas fuerzas= 0 (equilibrio rotacional).

Centro de masas o centro de gravedad de un cuerpo es elpunto en el que se puede considerar que está localizada o con-centrada toda la masa o peso del cuerpo a efectos de movi-miento traslacional.

Su localización varía según la posición del cuerpo. En elcuerpo humano de pie y totalmente erguido el centro de grave-dad se localiza a nivel de la segunda vértebra sacra, sobre unalínea vertical que toca el suelo a unos tres centímetros por de-lante de la articulación del tobillo.

PALANCAS EN EL CUERPO HUMANO

— De 1.a clase: Fulcro (punto de apoyo) entre el peso y lafuerza muscular. Ejemplos: cráneo y columna verte-bral. Articulación de la cadera.

— De 2.a clase: Peso entre fulcro y fuerza muscular.Ejemplo: pie en posición de puntillas.

— De 3.a clase: Fuerza muscular entre fulcro y peso.Ejemplo: antebrazo cuando soporta un peso.

Ventaja mecánica= momento F. muscular/momento F. resis-tencia; el momento de una fuerza es el producto de dicha fuer-za por la distancia perpendicular desde el punto donde se ejer-ce al eje de rotación; la mayor parte de las palancas del cuerpohumano son de primera y tercera clase y tienen ventajas mecá-nicas menores de 1 porque los músculos suelen estar inserta-dos muy cerca de las articulaciones (punto de apoyo). La venta-ja mecánica es una medida de la eficiencia de una palanca entérminos de la cantidad de fuerza necesaria para mantener omover un determinado peso.

COMPONENTES RIGIDOS Y DEFORMABLESEN EL CUERPO HUMANO

Sobre cualquier biomaterial se pueden ejercer diferentes ti-pos de fuerzas que producirían diferentes deformaciones:

— Fuerzas de tracción o tensión ←→

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2

BIOQUIMICA Y BIOFISICA

— Fuerzas de compresión →←.— Fuerzas tangenciales o de cizalladura.

Normalmente los huesos se rompen más fácilmente por fle-xión o torcedura, también por tensión, pero no por compresión.La resistencia de un cuerpo a doblarse cuando se le somete afuerzas tangenciales depende de su composición y forma, detal manera que una estructura hueca es más resistente queuna maciza a igual sección, de ahí que los huesos largos al es-tar huecos en su porción central tengan una mayor resistenciaa doblarse.

Por el contrario, en las epífisis, zonas donde el hueso estásometido a fuerzas de compresión principalmente, el hueso estrabecular, ya que tiene la fuerza suficiente con menos mate-rial que el hueso compacto, y además al ser más flexible ab-sorbe más energía al correr, saltar, etc., pues durante el creci-miento las trabéculas adoptan la dirección de las líneas defuerza.

71

RESPUESTAS: 71: 3; 72: 4; 73: 5; 74: 2; 75: 4.

El centro de gravedad:

1. Está situado en la 12.ª vértebra dorsal.2. Es independiente de la posición del cuerpo.3. Es el punto donde se considera situada toda la masa de ese

cuerpo a efectos de movimiento rraslacional.4. Se encuentra en el apéndice xifoides.5. Está situado 2 cm. por encima de la sínfisis del pubis.

¿Cuál de las siguientes palancas del cuerpo humano es de 2.ª clase?:

1. Articulación del cráneo con la columna vertebral.2. Articulación de la cadera.3. Articulación del hombro.4. Pie en posición de puntillas.5. Antebrazo cuando soporta un peso.

En relación a las palancas del cuerpo humano, es falso que:

1. La mayoría son de 1.ª clase.2. Tienen ventajas mecánicas bajas.3. Los músculos están insertados muy cerca de los puntos de apo-

yo.4. Tienen ventajas mecánicas menores de 1.5. La mayoría son de 2.ª clase.

En las diáfisis los huesos están huecos para presentar:

1. Mayor resistencia a la tracción.2. Mayor resistencia a la flexión.3. Mayor resistencia a la tensión.4. Menor peso total y mayor movilidad.5. Mayor resistencia a la compresión.

Con respecto a las epífisis es falso que:

1. El hueso es trabecular para presentar una mayor resistencia a lacompresión.

2. Las trabéculas durante el crecimiento adoptan la dirección delas líneas de fuerza.

3. El hueso es trabecular y absorbe más energía al correr o saltar.4. El hueso es trabecular para presentar más resistencia a las fuer-

zas de cizalladura.5. Entre las trabéculas se aloja la médula ósea.

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110

Definición y conceptosLeyes de la termodinámica

Bioenergética animalControl de la disipación de calor

TERMODINTERMODINAMICA Y AMICA Y BIOENERGETICA BIOENERGETICA

Capítulo XIV

Indice

DEFINICION Y CONCEPTOS

— Termodinámica es una ciencia abstracta que se preo-cupa sobre el estado y evolución de los sistemas, y enparticular sobre la interconversión de las distintas for-mas de energía.

— Temperatura es una función de estado relacionadacon la energía cinética de las moléculas.

— Calor es una forma de transferencia de energía. Semide en julios y calorías, como toda forma de energía.1 caloría= 4,18 julios.

— Calor específico: Cantidad de calor necesaria para quela temperatura de un gramo de una sustancia aumen-te un grado centígrado. Caloría es el calor específicodel agua de 14,5 a 15,5°C.

LEYES DE LA TERMODINAMICA

Principio Cero de la TD

Cuando dos cuerpos o sistemas se encuentran a la mismatemperatura no existe flujo neto de calor entre ellos.

1.ª Ley

La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma. Lasuma del valor de las formas de energía permanece constante.

∆H= entalpía= cantidad de calor intercambiada en unatransformación:

— Isobárica: A presión constante, es lo más habitual. — Isocórica o isostérica: A volumen constante.— Adiabática: Sin ganancia ni pérdida de calor.

El estudio de los cambios de entalpía que tienen lugar enlas reacciones químicas (probablemente la aplicación bioquí-mica más importante de la primera ley) suministra informaciónde la energía almacenada en los enlaces de los compuestosque intervienen en la reacción.

Las reacciones ocurren con desprendimiento (exotérmicas) oabsorción (endotérmicas) de entalpía.

∆Hreacción= εHproductos-εHreactivos=ε(energía de enla-ces rotos)-ε(energía de enlaces formados).

2.ª Ley

Describe la dirección del cambio introduciendo una nueva

función de estado, la entropía (S), que mide el desorden de unsistema. Todo sistema tiende a pasar espontáneamente a unestado de energía mínima (o mejor de entalpía mínima) y máxi-mo desorden o entropía máxima.

∆S= ∆Ssistema+∆Sentorno≥0

Los seres vivos pueden mantener sus estructuras ordenadasporque son sistemas abiertos que toman sustratos organizadosdel medio y excretan al mismo productos degradados.

Existe una magnitud termodinámica que engloba a H y a S,es la llamada Energía libre de Gibbs G

∆G=∆H-T∆S

Dado que la tendencia del sistema es a la entalpía mínima∆H< 0 y el desorden máximo ∆S> 0, podemos concluir que enun sistema a presión y temperatura constante la energía libredisminuye en un proceso espontáneo:

— ∆G< 0: exoergónica-espontánea.— ∆G=0: en equilibrio.— ∆G>0: endoergónica-espontánea en la otra dirección.

BIOENERGETICA ANIMAL

— Presupuesto energético: C=P+Q+W+U+F, donde: C=energía almacenada en los alimentos. P= crecimiento,masa asimilada. W= trabajo realizado-contra el entor-no. U= energía perdida en orina. F= energía perdida enheces.

— Valor calórico de los alimentos: cantidad de calor des-prendida en la combustión de un gramo de un deter-minado alimento.

— BMR: metabolismo basal: calor desprendido por unapersona en condiciones basales (despierto, en ayunode 12 horas, en reposo físico y mental y con tempera-tura ambiental agradable). El valor medio es de 1.760kcal./día, es muy estable en un individuo dado.

CONTROL DE LA DISIPACIÓN DE CALOR

El trabajo contra el entorno (W) es relativamente pequeño(máximo 500 kcal. en 10 horas) y con una eficacia del 25%. El75% restante se disipa en forma de calor mediante uno de lossiguientes mecanismos:

— Conducción: no implica movimiento del cuerpo quetransmite el calor. Poco importante.

— Convección: movimiento físico del fluido que transmi-te el calor. Importante en el hombre, sobre todo si lle-va poca ropa (1.000 kcal./día una persona desnuda).

— Radiación: no necesita soporte material. El más im-portante desde el punto de vista cuantitativo en elhombre (1.800 kcal./día).

— Evaporación: importante por ser regulable (fiebre).

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2

BIOQUIMICA Y BIOFISICA

76En una persona con fiebre aumenta mucho la pérdida de calor, por:

1. Conducción.2. Inducción.3. Evaporación.4. Convección.5. Radiación.

La transformación que ocurre a volumen constante se llama:

1. Isobárica.2. Adiabática.3. Exoergónica.4. Endoergónoca.5. Isostérica.

Señale la respuesta falsa:

1. El calor es una función de estado.2. Caloría es el calor específico del agudo de 14,5 a 15,5°C.3. La entropía mide el desorden de un sistema.4. El metabolismo basal es muy estable para cada individuo.5. Las transformaciones isobáricas ocrren a presión contraste.

Las reacciones que ocurren de manera espontánea se llaman:

1. Isocóricas.2. Endoergónicas.3. Isostéricas.4. Exoergónicas.5. Adiabáticas.

¿Cuál de los siguientes mecanismos de disipación del calor no necesitasoporte material?:

1. Conducción.2. Convección.3. Radiación.4. Inducción.5. Evaporación.

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RESPUESTAS: 76: 3; 77: 5; 78: 1; 79: 4; 80: 3.

112

Introducción a las membrranas biológicasPropiedades eléctricas de las membranas

Potencial de acción

POPOTENCIALES TENCIALES BIOELECTRICOSBIOELECTRICOS

Capítulo XV

Indice

INTRODUCCION A LAS MEMBRANASBIOLOGICAS

La distribución de partículas cargadas a ambos lados de lasmembranas plasmáticas constituye la esencia de numerososprocesos biológicos, entre ellos la conducción del impulso ner-vioso.

Los procesos de transporte a través de las membranas bio-lógicas pueden ser:

— Difusión simple: No presenta saturación.— Transporte mediado: Sí presenta cinética de satura-

ción. Pueden ser activos, con gasto de energía, o pasi-vos o difusión facilitada, sin gasto de energía. Otraspropiedades de los sistemas de transporte mediadoademás de la saturación son la especificidad y la inhi-bición.

PROPIEDADES ELECTRICAS DELAS MEMBRANAS

Capacitancia

La bicapa lipídica puede separar cargas y por tanto confierea la membrana las características de un condensador.

Conductancia

La bicapa lipídica es atravesada por proteínas integrales(que en su parte extracelular presentan oligosacáridos), cana-les iónicos que le confieren a la membrana la característica deConductancia, que es una medida de la permeabilidad a los di-ferentes iones.

Ecuación de Nernst

Es la expresión matemática del potencial eléctrico que segenera a través de una membrana semipermeable por la distri-bución asimétrica de un ion a ambos lados de la misma.

RT [ ionext]E=∆γ=γint-γext = ⊗ Ln

zF [ ionint]

Para cada distribución asimétrica de iones siempre existe unvalor de potencial eléctrico que la mantiene en equilibrio.

Papel de los distintos iones

El potasio desempeña un papel fundamental en la génesis

113

2

BIOQUIMICA Y BIOFISICA

del potencial de membrana (Em);Em es algo menos negativo queEk debido a que el sodio también es algo permeable y penetraen la célula. Las membranas biológicas se encuentran en unestado estacionario, fuera del equilibrio y extraordinariamentedinámico, con un alto costo energético, pues precisa una AT-Pasa que mete potasio y saca sodio para mantener esta situa-ción en que el potasio es el principal ion intracelular (y princi-pal responsable de Em por su gran permeabilidad), el sodio ex-tracelular (y ligeramente permeable) y el cloro también extra-celular (pero se distribuye pasivamente de acuerdo al poten-cial generado por Na y k para mantener la electroneutralidad).

POTENCIAL DE ACCION

Definición

Secuencia de depolarización y repolarización que tiene lugarde forma espontánea cuando la depolarización de una célulaexcitable sobrepasa un umbral característico. En él se distin-guen el periodo refractario absoluto (PRA), durante el cual lacélula es inexcitable, y el relativo (PRR), en el cual el umbral deexcitación es mayor y la amplitud de la respuesta menor. El po-tencial de acción sigue la ley del todo o nada, que consiste enque el PA de una célula es siempre igual independientementedel estímulo.

Experimentalmente se puede provocar PA y por tanto estí-mulo mediante corriente eléctrica aplicada en un nervio o mús-culo. La mínima intensidad necesaria para ello se denominareobase.

La cronaxia es la duración mínima que precisa una corrientede intensidad doble de la reobase para producir un estimulo.

Génesis

El potencial de acción (PA) está provocado por un cambioselectivo de la permeabilidad de la membrana para el ion Narápido y transitorio y un cambio en la conductancia del k máslento y sostenido a través de canales específicos sensibles apotencial. En la repolarización ocurren los fenómenos inversos(salida de Na y entrada de k).

Conducción del potencial de acción

In vivo la conducción del impulso nervioso es unidireccional,pues aunque la corriente fluye de un modo pasivo en ambas di-recciones, sólo es capaz de provocar potenciales de acción enlas zonas aún sin excitar, las anteriores están en PRA.

Para favorecer la conducción del impulso nervioso en los in-vertebrados se han desarrollado axones de gran longitud,mientras que en vertebrados un gran número de neuronas seencuentran recubiertas de mielina (lipoproteína), con lo queaumenta la resistencia de la membrana y la conducción longi-tudinal, con gran aumento de la velocidad de conducción.

81Las proteinas integtrales de la bicapa lipídica confieren a las membra-

nas biológicas la propiedad de la:

1. Reactancia.2. Conductancia.3. Impedancia.4. Capacitancia.5. Inductancia.

El principal responsable de la génesis del potencial de membrana es:

1. E sodio.2. La ATPasa sodio-potasio.3. El cloro.4. El potasio.5. La ecuación de Nernst.

No es característico del potencial de acción:

1. La ley de todo o nada.2. Estar causado por un cambio lento y sostenido en la conduc-

tancia del sodio.3. El PRA.4. El PRR.5. Su conducción unidireccional in vivo.

No está relacionado con los procesos de transporte mediado:

1. La difusión facilitada.2. La falta de especificidad.3. La saturación.4. El transporte activo.5. La inhibición.

La provocación experimental del potencial de acción:

1. No sigue la ley del todo o nada.2. La mínima intensidad para provocarlo se llama cronaxia.`3. La reobase es el doble de la cronaxia.4. La reobase es la mitad de la cronaxia.5. La mínima intensdad para provocarlo se llama reobase.

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RESPUESTAS: 81: 2; 82: 4; 83: 2; 84: 2; 85: 5.

114

IntroducciónOndas sonorasAudición

Ondas electromagnéticasVisiónAplicaciones de luz y sonido en medicina

VISION Y AVISION Y AUDICION UDICION

Capítulo XVI

Indice

INTRODUCCION

Una onda es una distorsión definida en el espacio que sepropaga transportando energía sin que exista propagación ne-ta de materia. Se pueden dividir en:

— Mecánicas (ej. ondas sonoras): Necesitan un mediomaterial para propagarse.

— No mecánicas (ej. ondas electromagnéticas): No lonecesitan.

Y en:— Transversales (ej. electromagnéticas): Oscilación per-

pendicular a la dirección de propagación.— Longitudinales (ej. sonoras): Oscilación paralela a la

dirección de propagación.

ONDAS SONORAS

El sonido es una onda mecánica longitudinal cuyo nivel deintensidad se mide usualmente en la escala decibélica.

IL (db) =10log I0=10-12watios˙• m-2

I0

I0 es el valor que se utiliza como referencia; si I=I0 entoncesL=0 (umbral de audición).

AUDICION

Anatomía

El oído actúa como receptor sensorial con zonas anatómicay funcionalmente diferenciadas:

— Oído externo: Actúa de caja de resonancia.— Membrana timpánica: Acopla las vibraciones del aire

(ondas sonoras) a los huesecillos del oído medio. Vi-bra con una amplitud del orden del diámetro del áto-mo de hidrógeno.

— Oído medio: La cadena de huesecillos actúa amplifi-cando la señal (unas 20 veces) mediante un mecanis-mo similar al de un amplificador de presiones.

— Oído interno (cóclea): En él se encuentran las célulassensoriales, que se encargan de la transducción deenergía mecánica en una señal eléctrica que llegaráal cerebro por los nervios auditivos.

Mecanismo

Las vibraciones transmitidas por los huesecillos a la ventana

oval originan movimientos en la perilinfa que tienen como con-secuencia la producción de un patrón de vibraciones caracte-rístico en la membrana coclear, provocando el movimiento delos cilios de las células sensoriales ancladas entre la membra-na basilar y tectorial, de manera que cuando los cilios se des-plazan hacia el de mayor longitud se produce depolarización(excitación) de las células ciliadas, y al sentido contrario unahiperpolarización (inhibición).

En los mamíferos las frecuencias se seleccionan porque lazona de la membrana coclear que vibra con una amplitud máxi-ma es dependiente de la frecuencia, mientras que en tortugascada célula responde a una frecuencia determinada.

ONDAS ELECTROMAGNETICAS

La luz es una onda no mecánica transversal de naturalezaelectromagnética de la cual la sensibilidad visual de los ma-míferos cubre un rango muy estrecho (360-690 nm. la luz visi-ble).

Un dioptrio es una superficie de separación de dos medioscon diferente indice de refracción. Una lente es un sistema óp-tico formado por dos medios separados por dos dioptrios. Pue-den ser:

— Convergentes (positivas), ej. lentes biconvexas.— Divergentes (negativas), ej. lentes bicóncavas.

La potencia de una lente es el inverso de su distancia focaly se mide en dioptrías (m-1).

VISION. EL OJO COMO SISTEMA OPTICO

El ojo es similar a una cámara fotográfica; su misión es en-focar los objetos en la retina, donde sufrirán un revelado ins-tantáneo y renovable.

Medios de enfoque

El máximo poder refractivo está en la córnea (40 dioptrías),que per se enfoca los objetos detrás de la retina; una segundalente correctora, el cristalino, termina de realizar el enfoquecambiando su curvatura gracias a la conexión muscular queposee. A este enfoque se le llama acomodación (valor máximode 20 dioptrías). La apertura central del iris puede tambiéncambiar su tamaño, ajustando la luminosidad.Retina

En la retina se encuentran situadas las células sensoriales(fotorreceptoras que actúan como eficientes contadores de fo-tones), que se encargan de la transducción y son de dos tipos:

— Bastones: Más sensibles, trabajan en condiciones debaja iluminación sin distinguir colores ni detalles (uti-lizados en la visión escotópica).

— Conos: Poco sensibles, necesitan iluminación elevadapero distinguen colores y detalles (visión fotópica).

115

2

BIOQUIMICA Y BIOFISICA

Señale la información cierta acerca de la retina:

1. Los conos son poco sensibles enc omparación con los bastones.2. Los bastones, más sensibles, son muy abundantes en la fóvea.3. Los conos contienen gran cantidad de rodopsina.4. Los bastones se utilizan en la visión fotópica.5. Los bastones distinguen colores y detalles.

El efecto Doppler permite observar mediante ecografía:

1. Las cámaras cardíacas.2. El metabolismo hepático.3. El flujo sanguíneo.4. Los riñones.5. El cerebro.

Con respecto a las lentes, señale la respuesta falsa:

1. Están formadas por 2 dioptrios que separan 2 medios.2. La potencia es el inverso de la distancia focal.3. Pueden ser positivas o negativas.4. El cristalino es la lente de mayor poder refractivo en el ojo.5. La potencia se mide en dioptrias.

La parte del oído encargada de amplificar la señal auditiva es:

1. El conducto auditivo externo.2. La membrana timpánica.3. El oído medio.4. El oído interno.5. El pabellón auricular.

La escala decibélica mide:

1. La energía que transmite un sonido por unidad de tiempo.`2. El logaritmo decimal de la energía de un sonido.3. La energía que transmite un sonido por unidad de longitud.4. El inverso de la intensidad de un sonido.5 . La intensidad relativa de un sonido.

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RESPUESTAS: 86: 1; 87: 3; 88: 4; 89: 3; 90: 5.

Los conos son mucho más abundantes en la fóvea, dondeapenas hay bastones.

Los bastones poseen una gran cantidad de membranas es-pecializadas en el segmento externo y tienen una extraordina-ria fluidez y gran cantidad del pigmento rodopsina, cromopro-teína muy eficiente en el proceso de absorción. Los conos po-seen tres tipos diferentes de pigmentos visuales; en el cerebrose combinan las señales creando la gama de colores.

APLICACIONES DE LUZ Y SONIDOEN MEDICINA

Ecografía

Aplicando electricidad a un material piezoeléctrico se gene-ran ultrasonidos, cuyos ecos recibidos tras la reflexión parcial

de las ondas en las diferentes estructuras corporales se anali-zan para la obtención de imágenes.

También se pueden utilizar técnicas ecográficas con base enel efecto Doppler, que consiste en la diferente frecuencia conque un observador móvil y otro fijo reciben un sonido. La varia-ción de la frecuencia es función de la velocidad (v) a la que semueve el observador, que en nuestro caso sería el órgano queestemos interesados en estudiar.

Láser

Es una fuente de luz que emite un haz muy estrecho de luzmonocromática pura, en la que cada onda está en fase con lasdemás, y que libera energía amplificada que se puede enfocara puntos muy pequeños, por lo que su utilización fundamentales en diversos tipos de intervenciones quirúrgicas.

116

VISION Y AUDICION

117

Conceptos y leyes importantes Organización del sistema circulatorio

MECANICA MECANICA CIRCULACIRCULATTORIA ORIA

Capítulo XVII

Indice

CONCEPTOS Y LEYES IMPORTANTES

Los fluidos son sustancias no sólidas capaces de variar suforma. Poseen fuerzas intermoleculares débiles que permitenel desplazamiento de las moléculas que lo componen.

— Presión (sobre las paredes del recipiente que contieneel fluido): Es la fuerza (perpendicular al recipiente) porunidad de superficie. P=F/S. La unidad en el S.I. esPascal. 1Pa=1Nw/m.2; 1atm=1.000 mbar=133,3Pa.

— Principio de Pascal: La presión aplicada en un puntode un fluido se transmite sin disminución a todos lospuntos del mismo.

— Paradoja hidrostática: Para un fluido, la presión a unaaltura (profundidad) determinada es idéntica indepen-dientemente de la forma del recipiente y la cantidadde líquido.

— Ley de Poiseuille: Para flujos pequeños (laminares):

1Resistencia= Longitud˙Viscosidad˙ lo que indica que el

Radio4

factor más importante es el radio del vaso

— Ley de Laplace:1

Tensión parietal=˙ • Presión˙RadioGrosor

ORGANIZACION DEL SISTEMACIRCULATORIO

El sistema circulatorio consta de dos circuitos en serie: elmenor o pulmonar, de resistencia baja e impulsado por el cora-zón derecho, y el mayor o sistémico, de resistencia elevada de-pendiente del corazón izquierdo.

El flujo es idéntico en cualquiera de las secciones totales delsistema circulatorio, por lo que la velocidad promedio en los di-ferentes conductos es inversamente proporcional a la seccióntotal del tramo considerado, máxima en la aorta y mínima enlos capilares (existe una relación inversa entre el diámetro enlos diferentes vasos y la superficie total de la sección que ocu-pan los mismos) Flujo= Gradiente de presion/resistencia..

Existe así mismo una caída continua de presión a lo largodel lecho circulatorio; la mayor parte de resistencia se encuen-tra localizada a nivel de arteriolas y capilares. Además, debidoa la gravedad, la presión varía en las distintas partes del cuer-po, pero el gradiente arteriovenoso permanece constante.

118

MECANICA CIRCULATORIA

Capacitancia

Capacidad de almacenar fluidos a presión.C=∆V/∆P. No eslineal, disminuye a partir de ciertos valores de volumen, a par-tir de los cuales la presión aumenta mucho. Es mayor en ve-nas, de ahí que el 64% de la sangre esté siempre en el lechovenoso. En las cavidades ventriculares se habla de Complian-ce, que junto con la rigidez determina la función diastólica ven-tricular. La impedancia es el cociente entre presión y flujo.

Estabilidad de los vasos. Presión transmural

Pt= Pi-Pe; Si la tensión (que viene dada por la ley de Lapla-ce) supera a la Pt, el vaso se cierra; Si Pt aumenta sin quepueda ser contrarrestado por la tensión entonces se rompe elvaso.

No es característico de un fluido:

1. El transmitir la presión que se le aplica sin decremento.2. Poseer fuerzas intermoleculares débiles.3. Ser capaz de variar su forma.4. Que la presión a una profundidad determinada depende de la

cantidad de fluido.5. Adoptar la forma del recipiente que los contiene.

En el sistema circulatorio:

1. El gasto cardíaco derecho es menor que el izquierdo.2. La presión arterial en el sistema derecho es igual que en el iz-

quierdo.3. La velocidad de la sangre es máxima en la aorta porque su diá-

metro es mayor.4. El potasio es el ión que más participa en el mantenimiento de

la volemia.5. La velocidad de la sangre es mínima en capilares, pues su sec-

ción total es la mayor de todo el sistema circulatorio.

Con respecto al lecho vascular:

1. La aorta es un vaso de alta resistencia por presentar un grandiámetro.

2. La aorta es un vaso de alta resistencia por presentar la seccióntotal más pequeña de todo el sistema circulatorio.

3. En la policitemia aumenta la resistencia que ofrece la aorta a lasangre.

4. La presión arterial es idéntica en cualquier lugar del cuerpo enbipedestación.

5. La cava tiene menor resistencia que las vénulas por su mayorgrosor.

Con respecto al sistema circulatorio:

1. La capacitancia viene dada por la distribución asimétrica decargas en los vasos sanguíneos.

2. Las arterias son fundamentalmente vasos de capacitancia.3. La capacitancia tiene un límite a partir del cual la presión trans-

mural puede romper el vaso.4. Las venas son vasos de conductancia fundamentalmente.5. La rigidez determina la capacitancia ventricular.

Con respecto a la tensión parietal de los vasos sanguíneos:

1. Es máxima en arteriolas.2. Es mínima en arteriolas.3. Es máxima en la aorta.4. Si es superada por la presión transmural el vaso se cierra.5. Aumenta con la viscosidad.

92

93

94

95

RESPUESTAS: 91: 4; 92: 5; 93: 3; 94: 3; 95: 3.

91

119

2

BIOQUIMICA Y BIOFISICA

BIOQUIMICA

BALADRON, J. y cols.: «Manual Intensivo para el Exa-men MIR». Editorial Luzán 5. Madrid, 1993.

LEHNINGER, A. L.: «Principios de bioquímica». Edicio-nes Omega, Barcelona,1984.

STRYER, L.: «Bioquímica». 2.ª edición. Editorial Rever-te, Barcelona, 1982.

BIOFISICA

CROMER: «Física para las ciencias de la vida». 2.ª edición. Edi-torial Reverte, 1982.

DIEZ DE LOS RIOS, A.: «Introducción a la Biofísica y a la FísicaMédica». Universidad de Malaga, 1983.

EISENBERG, D.; CROTHERS, D.: «Physical chemistry». Benjamin,1979.

BIBLIOGRAFIA

Sección 2

Acido/os , Fólico, 80láctico, 82nicotínico o Niacina, 79Pantoténico, 79biliares, 92 grasos, 71

acomodación, 115Aldosa, 63alfa-Queratinas, 66Amilasas, 64Aminoácidos, 67

Esenciales, 68Andrógenos, 93Audición, 114bases nitrogenadas, 69Bastones, 115beta-Queratinas, 67Betaoxidación de ácidos grasos, 94Bicapa, 74Biotina, 80Cadena de transporte electronico, 89Calor, 110

específico, 110Capacitancia, 112, 118

Carbohidratos, 61carbono quiral, 63centro de gravedad, 108Centro de masas, 108Cerebrósidos, 74Cetogenesis, 96Ciclo de Cory, 85Ciclo de la Urea, 98Ciclo del ácido citrico, 87cistrón, 102código genético, 102codon, 102Coenzima, 75Cofactor, 75Colesterol, 91complejo de iniciación, 102Compliance, 118Conductancia, 112Conos, 115córnea, 115cuerpos cetónicos, 96Desaminación Oxidativa, 98

de los aminoácidos, 97dextrorrotatorio, 67dioptrio, 115

121

INDICE INDICE DE DE

MAMATERIASTERIAS

Disacaridasas, 64DNA polimerasas, 111efecto Doppler, 116Endopeptidasas, 97Energía libre de Gibbs G, 111entalpía, 110entropía, 111enzimas, 75equilibrio rotacional, 108equilibrio translacional, 108Esfingolípidos, 74estereoisómeros, 63Esteroides, 74Estrógenos, 93Exopeptidasas, 97fibrosas, 65Fosfofructoquinasa, 81Fosfolípidos, 73fragmento de Okazaki, 102Fructosa 1,6 Bifosfatasa, 84Fuerzas de compresión, 109Fuerzas de tracción o tensión, 108Fuerzas tangenciales o de cizalladura, 109Gangliósidos, 74globulares, 64Glucogenogenesis, 85Glucolisis, 81Gluconeogenesis, 83Glucoquinasa, 81Glucosa 6 Fosfatasa, 85Hexoquinasa, 81hipótesis de operón, 104Hipótesis del balanceo, 102Hormonas esteroideas, 92impedancia, 118intrones, 102ionizante, 105Irreversibles, 78Isoenzima, 75Isómeros Geométricos, 67isómeros ópticos, 63levorotatorio, 67Ley de Laplace, 117Ley de Poiseuille, 117ley del todo o nada, 114membranas biológicas, 112Micelas, 74Monocapas, 74Monosacáridos, 61Niacina, 79No competitivo, 77

no ionizante, 105No polares, 67nucleósidos, 69nucleótidos, 69Oligosacáridos, 61Ondas electromagnéticas, 115Ondas sonoras, 114Palancas, 108pH isoeléctrico, 68pirimidínicas, 69Piruvato Carboxilasa, 83Piruvato Quinasa, 82Polares Neutros, 68Polares o hidrófilos, 68Polisacáridos, 61Potencial de acción, 113Presión, 117Principio de Pascal, 117Progestágenos, 93proteínas, 65purinas, 69refractario absoluto, 113reobase, 113Replicación, 101Reversibles, 77RNA primasa, 102Ruta del Carbono, 98Ruta del Nitrógeno, 97Saturados, 71Sintesis de ácidos grasos, 93Temodinámica, 110Temperatura, 110Traduccion, 101Transaminasas, 97Transcripción, 101Transferencia lineal de energía, 106Triacilglicéridos mixtos, 73Triacilglicéridos simples, 73Ventaja mecánica, 108Vía de las pentosas fosfato, 89Visión, 115Vitamina A, 80Vitamina B1 o Tiamina, 79Vitamina B12, 80Vitamina B2 o Riboflavina, 79Vitamina B6 o piridoxina, 80Vitamina C, 80Vitamina D,93Vitamina E, 80Vitamina K, 80

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INDICE DE MATERIAS