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Aminoacidos, Proteinas, Bioquimica y Quimica Biologica

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Jorge Izaguirre

on 7 August 2014

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Transcript of Aminoacidos, Proteinas, Bioquimica y Quimica Biologica

¿Que es un aminoácido?
Relación con las Proteínas
Función
Estructura
Existen cuatro niveles estructurales en una proteina: primaria, secundaria, terciaria, y cuaternaria
Funciones
Propiedades
Desnaturalización: perdida de la estructura terciaria por el rompimiento de los puentes que forman dicha estructura.
Una proteína soluble en agua se hace insoluble y se precipita al ser desnaturalizada
Ramas de la bioquímica
El pilar fundamental de la investigación bioquímica clásica se centra en las propiedades de las proteínas, muchas de las cuales son enzimas. Sin embargo, existen otras disciplinas que se centran en las propiedades biológicas de carbohidratos y lípidos.
Historia
Desde el siglo XIX se comenzó a direccionar una buena parte de la biología y la química a la creación de una nueva disciplina integradora: la química fisiológica o la bioquímica.
Aminoácidos
Proteínas
Química Biológica
Aminoácidos, Proteínas, Energía Bioquímica, Química Biológica y Catabolismo de Grasas
Desempeñan un gran numero de funciones en las células de todo ser vivo
Son la base estructural del código genético (ADN)
Se componen de: C, H, O, N también pueden contener S, P y Fe, Cu, Mg y I en menor cantidad.
Son la base de los sistemas de reconocimiento en el sistema inmunológico
Los aminoácidos son los bloques que construyen las proteínas
Primaria
Es la secuencia de aminoácidos de la proteína
Indica los aminoácidos de la cadena polipeptidica y el orden en que se encuentran
Secundaria
Es la disposición o la forma que toma la secuencia de aminoacido en el espacio
Es la estructura plegada y completa en tres dimensiones de cadena polipeptídica
Ej: hexoquinasa
*La estructura primaria determina a la secundaria y la terciaria
Energía Bioquímica
Metabolismo
Ocurre por:
Cambios en la temperatura
Variaciones del pH
Cada célula desarrolla miles de reacciones químicas que pueden ser exergonicas o endergonicas, que en su conjunto constituyen el METABOLISMO CELULAR. Las reacciones químicas dentro de una célula están regidas por las mismas leyes  termodinámicas
¿Cómo se desarrollan las vías metabólicas?
1. Las células asocian las reacciones: las reacciones endergónicas se llevan a cabo con la energía liberada por las reacciones exergónicas.
2.  Las células sintetizan moléculas portadoras de energía que son capaces de capturar la energía de las reacciones exergónicas y las llevan a las reacciones endergónicas.
3. Las células regulan las reacciones químicas por medio de catalizadores biológicos: ENZIMAS
Adenosin Tri fosfato
Las células acostumbran a guardar la energía necesaria para sus reacciones en ciertas moléculas, la principal es el: ATP, adenosin trifosfato. Las células lo usan para capturar, transferir y almacenar energía libre necesaria para realizar el trabajo químico. Funciona como una MONEDA ENERGÉTICA.
Estructura: es un nucleótido compuesto por la adenina (base nitrogenada), un azúcar (ribosa) y tres grupos fosfato.

Sintesis
Las células requieren energía para múltiples trabajos:
Sintetizar y degradar compuestos
Transporte a través de las membranas (activo, contra el gradiente de concentración).
Endocitosis y exocitosis.
Movimientos celulares.
División celular
Transporte de señales entre el exterior e interior celular.

Esta energía se encuentra en las moléculas de ATP, en las uniones químicas de alta energía  de los fosfatos. Las moléculas de ATP se ensamblan en las mitocondrias a partir del ADP y los Pi con la energía tomada de la ruptura de moléculas complejas como la glucosa, que a su vez deriva de los alimentos ingeridos.

La Glucosa (C6 H12 O6) es el combustible básico para la obtención de energía, muchos otros compuestos sirven como alimento, pero casi todos son transformados a glucosa mediante una serie de numerosas oxidaciones graduales, reguladas enzimáticamente, al cabo de las cuales el oxígeno atmosférico (ingresado por respiración pulmonar) se une a los átomos de hidrógeno de las citadas moléculas para formar H2O. En cada oxidación se liberan gradualmente pequeñas porciones de energía que son capturadas para formar el ATP

En el proceso de obtener energía a partir de la glucosa hay tres procesos metabólicos:
1) Glucolisis: Es un conjunto de reacciones consecutivas que degradan la glucosa (6 at. de carbono), transformándola en dos moléculas de ácido pirúvico (3 at. de C). Estas reacciones son anaerobias. Concomitantemente parte de la energía química de la glucosa es recuperada en forma de ATP y NADH.

2) Respiración celular: Las células aerobias pueden oxidar el ácido pirúvico obtenido en la glucolisis en presencia de oxígeno molecular y obtener así una gran cantidad de energía en forma de ATP. El proceso completo de degradación de la glucosa en presencia de oxígeno es éste.

3) Fermentaciones
Por cada molécula de glucosa que se degrada en la glucolisis 2 moléculas de NAD+ se transforman en NADH. Puesto que la cantidad de NAD+ que poseen las células es limitada debe existir algún mecanismo que permita oxidar el NADH transformándolo de nuevo en NAD+ para que pueda ser reutilizado en la glucolisis, de lo contrario todo el proceso se detendría

a) Fermentación homoláctica.- Tiene lugar en una sola etapa: el ácido pirúvico acepta un par de electrones procedente del NADH con lo cual se reduce a ácido láctico, que es el producto final.

b) Fermentación alcohólica.- Tiene lugar en dos etapas. En la primera el ácido pirúvico pierde su grupo carboxilo en forma de CO2 para dar acetaldehído. En la segunda el acetaldehído acepta un par de electrones procedentes del NADH transformándose en alcohol etílico. Alcohol etílico y CO2 son los productos finales

Ciclo de Krebs
Después de la glucolisis el Acetil-CoA se habrá oxidado completamente, convirtiéndose en dióxido de carbono y agua a través de un proceso aeróbico como la respiración celular
Acetil-CoA
Cuando el ácido esteárico se usa como fuente nutricional de combustible, la combinación de ocho revoluciones completas del ciclo de oxidación de la grasa, más el remate del grupo acetílico produce cerca de 150 moles de ATP (o aproximadamente 1.500 Kcal de energía).

ACIDO ESTEARICO

Un ácido graso con una cadena de carbonos más grande (> 18 carbonos) producirá más energía bioquímica, mientras que una cadena de carbonos más corta.

Cuaternaria
Está presente cuando hay mas de una cadena polipeptídica, representa la organización e interconexión
Terciaria
*La renaturalización es posible en algunos casos si las condiciones se restablecen.
Valor Biologico
Necesidades diarias
Se recomiendan entre 40 y 60 g de proteínas al dia para un adulto sano.
La OMS y las RDA recomiendan un valor de 0,8 g por kilogramos de peso al día.
Durante el crecimiento, embarazo o lactancia estas necesidades pueden duplicarse o hasta triplicarse
Se define el valor o calidad biologica de una determinada proteina por su capacidad de aportar todos los aminoácidos necesarios para los seres humanos.
Sera mayor cuanto mas se parezca a las proteinas de nuestro cuerpo. Se utiliza la leche materna como referencia al comparar valor biologico con otras proteinas
Es la parte de la química que estudia los elementos que forman parte de la naturaleza de los seres vivos.
Estudia la composición química de los seres vivos, especialmente las proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos, además de otras pequeñas moléculas presentes en las células y las reacciones químicas que sufren estos compuestos (metabolismo) que les permiten obtener energía (catabolismo) y generar biomoléculas propias (anabolismo).
Constituye un pilar fundamental de la biotecnología, y se ha consolidado como una disciplina esencial para abordar los grandes problemas y enfermedades actuales y del futuro.
Pero la aplicación de la bioquímica y su conocimiento, probablemente comenzó hace 5000 años con la producción de pan usando levaduras en un proceso conocido como fermentación.
Se suele situar el inicio de la bioquímica en los descubrimientos en 1828 de Friedrich Wöhler que publicó un artículo acerca de la síntesis de urea.
Bioquímica Estructural
Area de la bioquímica que pretende comprender la arquitectura química de las macromoléculas biológicas.
Química Bioorgánica
área de la química que se encarga del estudio de los compuestos orgánicos (es decir, aquellos que tienen enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno) que provienen específicamente de seres vivos.
Enzimología
Estudia el comportamiento de los catalizadores biológicos o enzimas
Neuroquímica
Es el estudio de las moléculas orgánicas que participan en la actividad neuronal.
Quimiotaxonomía
Es el estudio de la clasificación e identificación de organismos de acuerdo a sus diferencias y similitudes demostrables en su composición química.
Ecología química
Es el estudio de los compuestos químicos de origen biológico implicados en las interacciones de organismos vivos.
Genética molecular e ingeniería genética
Es un área de la bioquímica y la biología molecular que estudia los genes, su herencia y su expresión.
Bioenergía
Puede producirse mediante diversos procesos que van desde la quema de palos y ramas para cocinar y generar calor, a la gasificación de astillas de madera para producir combustible para el transporte.
Las emisiones de carbono y la intensidad de la mano de obra. Las circunstancias nacionales y locales determinarán en gran medida si cada uno de los sistemas es adecuado desde un punto de vista económico, medioambiental y social
Biocombustibles
Los combustibles biológicos se encuentran casi siempre en forma líquida y son utilizados para accionar motores de combustión en transportes terrestres. Hoy se pueden distinguir dos: bioetanol y biodiesel.
Bioetanol
Es producido en su mayor parte de la caña de azúcar, de cereales y de remolacha azucarera
Biodiesel
Por su parte se deriva de cualquier fuente de ácidos grasos, tal como la soja, la semilla de colza, el aceite de palma y otros aceites vegetales.
En la zona sur del país se cultiva desde hace unos tres años el arbusto conocido como jatropha,
Es una planta que de manera natural crece en las zonas secas del sur del país.
Los cultivos pueden comenzar a producir aceite a partir del cuarto año de siembra y la vida útil del arbusto es de 10 años.
Grasas o Lípidos
Son sustancias de consistencia grasosa o aceitosa, están formadas químicamente por carbonos , hidrógenos e oxígenos pero en porcentajes mas bajos.
Grasas de Mayor Importancia Biológica
Grasas Neutras
Son una forma de almacenamiento de reserva alimenticia, producen mas del doble de energía que los carbohidratos , una grasa neutra costa de glicerol y una ,dos o tres moléculas de ácido .
Fosfolípidos
Son los que están comunes en los tejidos nerviosos.
Esta compuestos por una molécula de glicerol, a la que se unen dos acido grasos
( 1,2-diacilglicerol) y un grupo fosfato.

Carotenoides
Estos son los que comprenden los pigmento vegetales rojo , amarillo . Si se parte una molécula de pigmento amarillo se obtiene una molécula de vitamina A
Esteroides
Son los que constituyen el colesterol, las hormonas sexuales masculinas y femeninas ,y las hormonas secretoras por la corteza suprarrenales están constituidos químicamente por 4 anillo entrelazados (3 d 6 carbonos y de uno de 5). Y los que tienen un grupo OH se constituyen como hormonas sexuales femeninas y masculinas.
Es componente común de los tejidos anímales.
El cerebro contiene alrededor de 10% de colesterol, pero se desconoce la función de esta sustancia en este órgano .
Colesterol
Progesterona
Es la hormona sexual femenina ,se encuentra en los ovarios y el cuerpo amarillo su función es regula el ciclo menstrual y mantiene el embarazo
Testosterona
Es la hormona sexual masculina ,se encuentra en los testículos su función es estimula y mantiene las características sexuales masculinas
Catabolismo
Conjunto de reacciones químicas en la que se destruye materia orgánica compleja, obteniéndose sustancias sencillas y energía que se almacena en forma de ATP.
Es semejante en células autótrofas y heterótrofas.
Reacciones
Se produce en presencia de catalizadores biológicos (enzimas lipasa). La digestión de los lípidos se lleva acabo a nivel del intestino delgado la hidrólisis se produce en presencia de enzimas pancreáticas que son las que desdoblan los triglicéridos en monoglicéridos y ácidos grasos.
Hidrólisis de los Triglicéridos
La glicerina procedente de la hidrólisis de las grasas se fosforila a expensas de una molécula de ATP para dar lugar a glicerol-fosfato, el cual se oxida a continuación, cediendo sus electrones al NAD+ para transformarse en dihidroxiacetona-fosfato. Este último compuesto se degrada a través de la glucólisis, de la que es uno de sus intermediarios. Así, vemos que la ruta de degradación de la glicerina converge con las rutas del catabolismo de los azúcares. Por otra parte, el NADH obtenido así en el hialoplasma, cede sus electrones a los sistemas de lanzadera que los conducirán a la cadena de transporte electrónico mitocondrial para producir ATP.
Degradación de la glicerina
B-oxidación de los ácidos grasos
Consiste en una secuencia de cuatro reacciones, dos de las cuales son oxidaciones que afectan al carbono de la posición B del ácido graso, los electrones liberados en estas dos oxidaciones son recuperados en forma de una molécula de NADH y otra de FADH2. La consecuencia última de estas oxidaciones es la rotura del enlace que une los carbonos α y B del ácido graso, lo que conlleva la liberación de los dos átomos de carbono terminales en forma de acetil-CoA.
Al mismo tiempo, el carbono B, ahora oxidado a grupo carboxilo, se une a una nueva molécula de CoA, esta vez sin consumo de ATP, dando lugar a un nuevo ácido graso activado con 2 átomos de carbono menos que el original. Este ácido graso activado puede entrar ahora en un nuevo ciclo de oxidaciones en su carbono B (otra "vuelta" de la hélice de Lynen), y así sucesivamente hasta la total degradación a acetil-CoA del ácido graso original.
En la Industria
En la Biología
Catabolismo de Grasas
Ciclo de Krebs
En la matriz mitocondrial: el grupo ACETIL (2C) transportado por el CoA se une al
ácido oxalacético (4C) formando ácido cítrico (6C) y es oxidado completamente hasta formar CO2, generando 3 NADH + H+, 1 FADH2 y 1 GTP por cada grupo acetil
oxidado completamente. Al final del proceso se regenera el ácido oxalacético.
Cadena Respiratoria y Fosforilacion Oxidativa
En la membrana de las crestas mitocondriales: el NADH + H+ y el FADH2 formados en las etapas anteriores transfieren sus electrones a una cadena de transportadores, denominada cadena respiratoria, en la que le aceptor final es el O2 que, junto a un par de protones, forma agua. Por cada NADH+H+ se obtienen 3 ATP en la cadena respiratoria y por cada FADH2
Balance energético de la Respiración.
El rendimiento neto del proceso depende del número de carbonos del ácido graso y del número de insaturaciones. P.e.: la oxidación completa del ácido palmítico (saturado de 16C) genera 129 ATP.
Importancia de consumo de Grasas
Los lípidos desempeñan cuatro tipos de funciones:
Función estructural
Forman las bicapas lipídicas de las membranas. Recubren órganos y le dan consistencia, o protegen mecánicamente como el tejido adiposo de piés y manos.
Son la principal reserva energética del organismo
Función de reserva
Función biocatalizadora.
En este papel los lípidos favorecen o facilitan las reacciones químicas que se producen en los seres vivos
Función transportadora
El transporte de lípidos desde el intestino hasta su lugar de destino se realiza mediante su emulsión gracias a los ácidos biliares y a los proteo lípidos
¡Gracias por su atención!
Carbohidratos y lípidos son los mayores substratos utilizados para la resíntesis de ATP.
Esencialmente las grasas es energía y es sumamente importante consumir para tener energía, pero con moderación
Consumir grasas en exceso sin tener la actividad física necesaria para gastar esa energía o “quemarla” tendrá como consecuencia sobre peso y varias enfermedades como dislipidemias, diabetes tipo 2, insulino resistencia y de obesidad.
El entrenamiento físico pueden jugar un rol en la prevención de alteraciones metabólicas, cardiovasculares y osteomusculares.
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