INSTITUCION EDUCATIVA CIUDAD DE ASIS

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Luis M

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ez, G

loria

morcillo

Identificación y uso adecuado del lenguaje propio de la química

Registro de las observaciones y resultados utilizando esquemas, graficas y tablas.

Formulación de hipótesis en temas específicos y formación de relaciones entre mutación, selección natural y herencia haciendo uso de los conocimientos de bioquímica.

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Durante el desarrollo de esta unidad el estudiante:

Realiza prácticas de laboratorio donde corrobora sus hipótesis y registra sus conclusiones donde evidencia su análisis.

Participa en debates, mesas redondas, donde evidencia su análisis en las discusiones

Explica la relación entre el ADN, el ambiente y la diversidad de los seres vivos y establece relaciones entre mutación, selección natural y herencia.

Elabora un esquema donde integra los diferentes procesos metabólicos ocurridos en el cuerpo humano.

Explica cuales son los diferentes compuestos presentes en los seres vivos y la utilidad de estos.

Realiza ejercicios de resolución de problemas de lápiz y papel donde determina la cantidad energética liberada por compuesto presente en los seres vivos.

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morcillo Para alcanzar las competencias de esta unidad

el estudiante deberá Realizar una exposición en grupo de acuerdo a

los temas repartidos en clase (carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleídos)

Elaborar la sabana donde integre las reacciones metabólicas que lleva a cabo su organismo

Estar en la capacidad de abordar un problema referente a un desorden metabólico, explicándolo con la ayuda de la sabana.

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Define la siguiente terminología clave:

Bioelementos, micros nutrientes, macro nutrientes, monómeros, polímeros, nucleótidos, aminoácidos, proteínas, lípidos, ácidos nucleídos carbohidratos Glucolisis Glucogenólisis Gluconeogénesis

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Es el proceso mediante el cual nos procuramos los alimentos necesarios para mantener la vida, los seleccionamos según disponibilidades, los preparamos según usos y costumbres y terminamos por ingerirlos. Es por tanto un proceso voluntario y educable.

BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULASBIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS

LípidosGlúcidos A. NucleicosProteínas

como

Orgánicas

Oligoelementos(Ca, Na, K, I, Fe, etc)

Primarios(C, H, O, N, P, S)

Biomoléculas

forman

Simples

N2, O2

como

Propiedadesfísico- químicas

Funcionesbiológicas

DisolventeBioquímicaTransporte

presenta

Elevada fuerza de cohesiónAlto calor específicoAlto calor de vaporizaciónAlta constante eléctricaMayor densidad en estado líquido

como como

se encuentran

Disueltas(Na+, Cl-)

Precipitadas(CaCO3)

Inorgánicas

S.mineralesAgua

como

pueden ser

LOS GLÚCIDOSLOS GLÚCIDOS

Aldosas

GLÚCIDOS

GALACTOSAGLUCOSARIBOSADESOXIRRIBOSA

Monosacáridos GlucoconjugadosPolisacáridosOligosasacáridos

Cetosas

RIBULOSAFRUCTOSA

LactosaSacarosaMaltosa

Celobiosa

Homopolisacáridos

Vegetales Animales

Heteropolisacáridos

PectinaAgar Agar

Goma arábiga

PeptidoglucanosGlucoproteínas

Glucolípidos

EnlaceO-glucosídico

se unen por

formando

son

ejemplos ejemplos

se clasifican

ejemplos

se clasifican

Disacáridos

Reserva

CelulosaAlmidón Quitina Glucógeno

Estructural

ejemplos

HIDRATOS DE CARBONO

Conocidos también como carbohidratos, glúcidos o azucares, son compuestos orgánicos formados en su mayoría por carbono, hidrogeno y oxigeno. Son sintetizados y transformados a la forma en que serán utilizados por el organismo, para uso directo como glucosa y para depósito como glucógeno. Una vez satisfechas las demandas, los excedentes pasan a formar tejido adiposo.

Son la más importante fuente de energía para nuestro cuerpo, representan el 40-80% del total de la energía requerida.

Metabolismo Intermedio

Suma de reacciones enzimáticas que tienen lugar en la célula. Actividad en la que participan muchos conjuntos de sistemas multienzimáticos mutuamente relacionados, intercambiando materia y energía entre la célula y su entorno.

Las funciones Específicas del metabolismo son :

1) Obtención de energía Química (a partir de moléculas combustibles o de la luz solar).

1) Obtención de energía Química (a partir de moléculas combustibles o de la luz solar).

2) Converisón de principios nutritivos exógenos en sillares de construcción o precursores de las macromoléculas.

3) Ensamble de los sillares para formar proteínas, ácidos nucleícos, lípídos y otros componentes célulares.

4) Formación y degradación de biomoléculas necesarias para las funciones especializadas de las células.

Glucosa 6-fosfatasaGlucosa 6-fosfatasa

Glucosa sanguínea

Exportación a los téjidos periféricos Acetil CoA

Colesterol

Sales biliares

6-fosfogluconato y NADPH (para la síntesis de ácidos grasos y colesterol)

Ruta del fosfogluconatoRuta del fosfogluconato

Glucosa Glucosa 6-fosfato

Piruvato

GLUCOLISISGLUCOLISIS

Acidos Grasos

Triglicéridos y fosfolípidosCO2 + H2O

ATPATP

O2 Ciclo ATC PO

Ciclo ATC PO

GlucógenoGlucógeno

Glucógeno sintetasaGlucógeno sintetasa

Glucógeno fosforilasaGlucógeno fosforilasa

Ruta de la respiración CelularRuta de la respiración Celular

Glucosa

Glucógeno, almidón y sacarosa

almacén

Oxidación vía pentosa fosfato

Ribosa 5-fosfato

Oxidación vía glucólisis

Piruvato

La glucosa se usa para distintos

procesos, pero el más importante es como fuente de Energía

Célula

Núcleo

Mitocondria

GlucosaGlucosa Glucosa

Ac. Pirúvico

Acetil CoAADP

ATP

GlucólisisGlucólisis

• Ciclo de Krebs

• cadenarespiratoria

• Fosforilación oxidativa

• Ciclo de Krebs

• cadenarespiratoria

• Fosforilación oxidativa

C6H12O6

O2O2

CO2

H2OCO2

H2O

Rutas metabólicas incluidas en la Respiración Celular

Ocurre en el citoplasma

Ocurren en la mitocondria

Mitocóndria

Acetil CoA

O2 O2

CO2

H2OCO2

H2O

ADP24 ADP24 ADP

Balance energético y Representación global de la Respiración Celular

Acetil CoA

Ac. Pirúvico6 ATP

Glucosa

6 ATP

C6H12O6 + 6 O2 + 36 ADP 6 CO2 + 6 H2O + 36 ATP

ATPATPATPATP2424

Fase Productora

de Energía

Conersión Oxidativa de G3P a Piruvato y su acoplamiento en la formación de ATP y NADH

Gliceraldehido 3-Fosfato

1,3-Difosfoglicerato

3-fosfoglicerato

2-fosfoglicerato

Fosfoenol-piruvato

Piruvato

Oxidación y Fosforilación

1a. Rección de Fosforilación

a nivel de sustrato.

2a. Rección de Fosforilación

a nivel de sustrato.

b)

1.1.1.28

Piruvato

Lactato

Lactato Deshidrogenasa

Contracción Muscular

Oxidación a Acetil CoA

Lactato

Complejo Piruvato

Deshidrogenasa

NAD+

NADH + H+

+ HS-CoA

S-CoA

Piruvato

Acetil CoA + CO2

Piruvato

Acetaldehido

Etanol

Piruvato Descarboxilasa

Alcohol Deshidrogenasa

Fermentación Alcoholica

GlucosaGlucosa

2 Piruvato2 Piruvato

2 Acetil CoA2 Acetil CoA

2 Etanol + 2CO22 Etanol + 2CO22 Lactato2 Lactato

Glucólisis (10) reacciones sucesivas

Condiciones anaeróbicas

Condiciones aeróbicas

Fermentación Alcohólica en levaduras

Conversión a Lactato en vigorosa contracción muscular, en eritrocitos y en microorganismos

Animales, plantas y muchos microorganismos en condiciones

aereóbicas.

Condiciones aeróbicas

Cíclo del Acido cítrico

4 CO2 + 4 H2O4 CO2 + 4 H2O

Qué es la mitocondria?

En el citoplasma de la mayoría de las células humanas, hay millones de organelos en forma oblonga y aplastada, que se llaman mitocondrias y son pequeñas estructuras que procesan oxígeno y convierten ácidos grasos, carbohidratos y proteínas de los alimentos, en ENERGIA.

¿Qué procesos metabólicos se lleva a cabo en la mitocondria?

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CICLO DE KREBSCICLO DE KREBS

El ciclo de Krebs (también llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos) es una serie de reacciones químicas de gran importancia, que forman parte de la respiración celular en todas las células aerobias, es decir que utilizan oxígeno.

En organismos aeróbicos el ciclo de Krebs es parte de la vía catabólica que realiza la oxidación de hidratos de carbono, ácidos grasos y aminoácidos hasta producir CO2 y agua, liberando energía en forma utilizable (poder reductor y ATP).

El ciclo de Krebs también proporciona precursores para muchas biomoléculas tales como ciertos aminoácidos. Por ello se considera una vía anfibólica, es decir, catabólica y anabólica al mismo tiempo.

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En condiciones anaerobias, las células animales reducen el piruvato a lactato, en las levaduras a etanol.

En condiciones aerobias, el piruvato ingresa a la matriz mitocondrial y es convertido a acetil-Coenzima A (AcCoA) para llevar estos Carbonos a su estado de oxidación total en el ciclo del ácido cítrico.

El ciclo del ácido cítrico, considerado el embudo del metabolismo, consiste ocho reacciones enzimáticas, todas ellas mitocondriales en los eucariontes.

El ciclo del ácido cítrico es la vía central del metabolismo aerobio: es la vía oxidativa final en el catabolismo de los carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos, además es una fuente importante de intermediarios de vías biosintéticas.

• En muchas células la acción acoplada del ciclo del ácido cítrico y la cadena de transporte de electrones son responsables de la mayoría de la energía producida.

• La oxidación del piruvato a Ac-CoA es catalizada por el complejo multienzimático de la piruvato deshidrogenasa (PDH), el proceso que es muy complicado, se resume en:

Piruvato + NAD+ + CoA ® Ac-CoA + NADH + H+  + CO2           DG°´= - 8.0kcal/mol

• Esta reacción irreversible en tejidos animales, no forma parte del ciclo de Krebs, pero constituye un paso obligatorio para la incorporación de los glúcidos al ciclo.

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El trabajo acoplado del ciclo del ácido cítrico y la cadena de transporte de electrones es la mayor fuente de energía metabólica.

El metabolismo aerobio del piruvato por el ciclo del ácido cítrico y la cadena de transporte de electrones  produce mucha mas energía que la simple conversión aerobia del piruvato a lactato o etanol .

En condiciones aerobicas, el piruvato sufre una descarboxilacion oxidativa con la formación de AcCoA. El grupo acetilo del AcCoA es transferido al oxaloacetato para dar citrato

En reacciones  subsecuentes, dos de los átomos de Carbono del citrato se oxidan a CO2 y el oxaloacetato es regenerado.

La reacción neta de ciclo del ácido cítrico también produce tres moléculas de NADH, una de FADH2 y una molécula del compuesto  trifosfato de guanosina (GTP) altamente  energético (en algunos organismos es directamente ATP) por cada molécula de AcCoA oxidada

Las moléculas  de NADH y FADH2 son oxidadas en la cadena de transporte de electrones con la formación de ATP en la fosforilación oxidativa.

 

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El ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz mitocondrial en eucariotas y en el citoplasma de procariotas.

1. Acetil-CoA + Oxalacetato + H2O Citrato

Citrato sintasa (enzima condensante)

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2. Citrato cis-aconitato + H2O Isocitrato

Aconitasa

3. Isocitrato + NAD α-cetoglutarato + CO2 + NADH

primer CO2

Isocitrato deshidrogenasa

Enzima reguladora

Descarboxilación oxidativaAcoplada a la conversión

De NAD NADH

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4. α-cetoglutarato + CoASH + NAD Succinil-CoA + CO2 + NADH

α-cetoglutarato deshidrogenasa(segunda reacción de descarboxilaciòn)

Unidireccional

(irreversible)

5. Succinil-CoA + GDP + P succinato + CoASH + GTP

Succinato tiocinasa (Succinil-CoA)

6. Succinato + (FAD) Fumarato + (FADH2)

Succinato deshidrogenasa

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7. Fumarato + H2O Malato

Fumarasa Cataliza la hidratación del succinato

8. Malato + NAD Oxalacetato Oxidado por NAD

Malato deshidrogenasa

Reacción de oxido-reducción simple

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Las reacciones que forman intermediarios del ciclo se conocen como reacciones anapleróticas.

El ciclo de Krebs constituye la segunda etapa del catabolismo de carbohidratos. La glucólisis rompe la glucosa (6 carbonos) generando dos moléculas de piruvato (3 carbonos).

En eucariotas el piruvato se desplaza al interior de la mitocondria (gracias a un transportador específico de membrana interna). En la matriz mitocondrial produce acetil-CoA que entra en el ciclo de

Krebs.

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En el catabolismo de proteínas, los enlaces peptídicos de las proteínas son degradados por acción de enzimas proteasas en el tracto digestivo liberando sus constituyentes aminoacídicos. Estos aminoácidos penetran en las células, donde pueden ser empleados para la síntesis de proteínas o ser degradados para producir energía en el ciclo de Krebs.

En el catabolismo de grasas, los triglicéridos son hidrolizados liberando ácidos grasos y glicerol.

En muy diversos tejidos, especialmente en músculo cardiaco, los ácidos grasos son degradados en la matriz mitocondrial mediante sucesivos ciclos de beta oxidación que liberan unidades de acetil-CoA, que pueden incorporarse al ciclo de Krebs.

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El ciclo de Krebs siempre es seguido por la fosforilación oxidativa.

Este proceso extrae la energía en forma de electrones de alto potencial de las moléculas de NADH y FADH2, regenerando NAD+ and FAD, gracias a lo cual el ciclo de Krebs puede continuar.

Los electrones son transferidos a moléculas de O2, rindiendo H2O.

Pero esta transferencia se realiza a través de una cadena transportadora de electrones capaz de aprovechar la energía potencial de los electrones para bombear protones al espacio intermembrana de la mitocondria.

De este modo el ciclo de Krebs no utiliza directamente O2, pero lo requiere al estar acoplado a la fosforilación oxidativa.

Por cada molécula de glucosa la energía obtenida mediante el metabolismo oxidativo, es decir, glucolisis seguida del ciclo de Krebs, equivale a unas 36 moléculas de ATP.

LOS LÍPIDOSLOS LÍPIDOS

Ácidos grasos InsaponificablesSaponificables

Lípidos complejosLípidos simples

Esteroides

Insaturados

Estructural

Prostaglandinas

Saturados

Terpenos

Sebos

Reserva

Aceites

GlucolípidosCerasAcilglcéridos

formados por

Membranas celulares

GangliósidosFosfoglicéridosFosfoesfingolípido

sCerebrósidos Hormonas esteroideasEsteroles

HormonasSuprarrenales

HormonasSexuales

AldosteronaCortisona

ProgesteronaTestosterona

ColesterolCarotenoidesVitamina A,E,K

Fosfolípidos

Relación celular

se clasifican

func

ión

func

ión

s e e

ncue

ntr a

n

ii mpl

icad

os

e jem

p los

ejem

plo

e jem

p los

e jem

p los

Vitamínica Estructural Regulación

func

ión

func

ión

func

ión

LÍPIDOS

LAS PROTEÍNASLAS PROTEÍNAS

PROTEÍNAS

ESTRUCTURA CLASIFICACIÓNFUNCIONES

Estructural

Enzimática

Hormonal

Defensa Transporte

Reserva

ContráctilAminoácidos

Enlacepeptídico

Péptidos oproteínas

Organizaciónestructural

unidos por

formando

tienen

E. terciaria

E. cuaternaria

E. secundaria

E. primaria

Plegamientoespacial

Proteínasoligoméricas

Secuencia deaminoácidos

hélice

Conformación

definida por

es la

sólo en

20(según R)

se distinguen

Heteroproteínas

Holoproteínas

Fibrosas

Globulares

Colágeno

Actina/Miosina

Ej

Nucleoproteínas

Lipoproteínas

Fosfoproteínas

Glucoproteínas

Cromoproteínas

Caseína

Cromatina

HDL, LDL

FSH, TSH...

Proteoglucanos

Hemoglobina

Ej.

Ej.

Ej.

Ej.

Ej.

Ej.Albúminas

Globulinas

LAS ENZIMASLAS ENZIMAS

ENZIMAS

CLASIFICACIÓN

OxidorreductasasTransferasasHidrolasasLiasasIsomerasasLigasas

FUNCIÓN

Biocatalizadores

Energía activación

velocidadreacción

Cinéticaenzimática

Concent. sustrato Temperatura pH Inhibidores

actúan

tipos

Reversibles Irreversibles

No competitivos Competitivos

tipos

ESTRUCTURA

Inorgánica

Holoenzima Estrictamenteproteica

Cofactor Apoenzima

puede ser

formada

naturalezade naturaleza

Coenzimas

Orgánica

llamados

Liposolubles(A, D, E, K)

Hidrosolubles(B, C)

Vitaminas

por ejemplo

se clasifican en

actúan como

LOS ÁCIDOS NUCLEICOSLOS ÁCIDOS NUCLEICOSAc. fosfórico

+ Nucleósido

(Azúcar pentosa + Base nitrogenada)

ARNADN

polimeros de A, G, C, Upolimeros de A, G, C, T

NUCLEÓTIDOS

Cromosomabacteriano

Nucleosoma

Collar de Perlas

Fibra de cromatina

Bucles radiales

Cromosoma lineal

En procariotasEn eucariotas

Enrrollamientoen superhélice

Niveles de empaquetamientocrecientes

Conformaciónen hélice A, B o Z

RibozimasARNmARNrARNt

Síntesis de proteínas

Función catalítica

ATP, cAMP, GTP, ...

Funciones varias(segundos mensajeros, energética, ...)

•www.udeportes.cl/secciones/tkd/.../metabolismo_nutricion.ppt

•www.uned.es/.../Organigramas/Organigrama%20TEMA%2001.ppt

•www.alipso.com/.../Ciclo_del_Acido.../Ciclo_del_Acido_Citrico.ppt

•www.cursweb.educadis.uson.mx/payala/.../Respiracion_Celular.ppt

BIBLIOGRAFIA