Manuales Departamentales Bioquímica y

Manuales DepartamentalesPrograma Académico, objetivos del curso, contenido temático y manual de prácticas de laboratorio Bioquímica y Biología Molecular Primer año 2009-2010 Departamento de Bioquímica Facultad de Medicina Universidad Nacional Autónoma de México Cd. Universitaria, D.F. Agosto de 2009. 1 FACULTAD DE MEDICINA MANUALES DEPARTAMENTALES Obra general ISBN: 968-36-2767-6 Este volumen ISBM: 970-32-1866-0 © 2004 Nueva edición revisada y estructurada. © 2005 primera reimpresión. © 2006 primera reimpresión. Derechos reservados conforme a la ley. Facultad de medicina, UNAM. Folio CAPES: 008/2005 El contenido de este Manual esta protegido por la Ley de Derecho de Autor y no puede ser reproducido, total o parcialmente, por ningún medio mecánico, electrónico o cualquier otro, sin el permiso escrito del Comité Asesor de publicaciones de la Facultad de Medicina de la Universidad Autónoma de México. El cuidado editorial estuvo a cargo del Comité Asesor de Publicaciones de la Facultad de Medicina, UNAM. El contenido de este Manual es responsabilidad de sus Autores ya que constituye un auxiliar en la enseñanza. 2 FACULTAD DE MEDICINA Dr. Enrique Luis Graue Wiechers Director Dra. Rosalinda Guevara Guzmán Secretario General Dr. Pelayo Vilar Puig Jefe de la División de Estudios de Posgrado e Investigación Dr. Juan José Mazón Ramírez Secretaria de Enseñanza Clínica, Internado y Servicio Social Dra. Irene Durante Montiel Dr. Melchor Sánchez Mendiola Secretaria Técnica del H. Consejo Técnico Secretario de Educación Médica Dr. Ricardo Valdivieso Calderon Secretario de Servicios Escolares Dr. Luis Felipe Abreu Hernández Secretario de Planeación Lic. Raúl A Aguilar Tamayo Dr. Guillermo Robles Díaz Dra. Teresa Fortoul G Dr. Arturo Ruíz R. C.P. Francisco Cruz Ugarte Secteraría Jurídica y de Control Administrativo Coordinador de Investigación Coordinadora de Ciencias Básicas Coordinador de Servicios a la Comunidad Secretario Administrativo DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA Dr. Edgar Zenteno Galindo Jefe del Departamento de Bioquímica M. en C. Alicia Cea Bonilla Coordinadora de Enseñanza de Bioquímica y Biología Molecular Dr. Raúl Chávez Sánchez Coordinador de Enseñanza de Inmunología Dr. Guillermo Mendoza Hernández M. en C. Rebeca Milán Chávez Coordinador de Investigación Coordinadora del Laboratorio de Prácticas 3 metabolismo. Rebeca Milán Chávez (gota). Aída Uribe Medina (características de la materia viva). 3. Juan Pablo Pardo Vázquez y Federico Martínez Montes. Concepción González López. fundamentos del metabolismo. química y metabolismo de lípidos). Óscar Flores Herrera (figuras: ciclo energético. (fundamentos enzimas y del coenzimas. SYLLABUS Guillermo Álvarez Llera (agua. regulación del metabolismo de lípidos). descarboxilación del piruvato. Estudio del bombeo de protones por levaduras. proteínas. ELABORACIÓN O REVISIÓN DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO molecular). Efecto de la concentración del sustrato en la velocidad de la reacción enzimática. Cinética enzimática. 4. regulación del metabolismo de lípidos. metabolismo de carbohidratos. Celia Virginia Sánchez Meza. 1. 4 . Haydée Leonor Fernández Rivera Río Rebeca Milán Chávez Torres Guerrero (modificaciones postraduccionales). estructura y metabolismo de las lipoproteínas. enlaces. biología INTRODUCCIÓN AL MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO Y CASOS DE CORRELACIÓN BIOQUÍMICA Y PRÁCTICA MÉDICA Alicia Cea Bonilla (potenciometría y electroforesis). Rebeca Milán Chávez (equilibrio hidroelectrolítico). Leonor Fernández Rivera Río (nucleótidos). Regulación del equilibrio ácido-base después de ejercicio muscular intenso y de la ingestión de bicarbonato de sodio. Celia Virginia Sánchez Meza y Juan Luis Rendón Gómez. regulación del metabolismo de Guillermo Álvarez Llera Patricia del Arenal Mena Alicia Cea Bonilla lípidos). química y metabolismo de carbohidratos. química y metabolismo de lípidos). radicales libres. efecto de los inhibidores de la cadena de transporte de electrones y de los desacoplantes. regulación de la glucemia. Patricia del Arenal Mena (ciclo celular). Alicia Cea Bonilla proteínas. síntesis y degradación de fosfolípidos. Rebeca Milán Chávez y Jesús Antonio Oria Hernández. 5. oncogenes y transformación). Efecto de la insulina sobre la glucemia de la rata. Alberto Hamabata Nishimuta (aspectos básicos de fisicoquímica. Soluciones. regulación e integración metabólica. niveles de regulación de la expresión genética). Sara Morales López (agua. ciclo de Krebs. estructura de carbohidratos. regulación de la glucemia. vías que siguen los protones en las levaduras. Celia Virginia Sánchez Meza y Rebeca Milán Chávez. Sara Morales López Celia Virginia Sánchez Meza Alejandro Zentella Dehesa (virus. 2. oxidación de los aminoácidos. equilibrio hidroelectrolítico. Celia Virginia Sánchez Meza. síntesis y degradación de fosfolípidos. Noemí Meraz Cruz (síntesis y degradación de fosfolípidos. Leonor Fernández Rivera Río. química y metabolismo de carbohidratos. Celia Virginia Sánchez Meza (tabla periódica.Colaboradores OBJETIVOS DEL CURSO metabolismo del colesterol. ciclo de Krebs y esquema de un potenciómetro). 6. Radicales libres (lipoperoxidación). José Gutiérrez y Celia Virginia Sánchez Meza. 7. Estudio general del metabolismo de los carbohidratos. Celia Virginia Sánchez Meza y Rebeca Milán Chávez. 8. Determinación de la transaminasa glutámico-pirúvica sérica. Ma. Eugenia García Salazar y Celia Virginia Sánchez Meza. 9. Determinación de glucosa en sangre total. Rebeca Milán Chávez y Eugenia Flores Robles. 10. Integración Metabólica. Rebeca Milán Chávez y Eugenia Flores Robles. 11. Huella génica. Rebeca Milán Chávez y Eugenia Flores Robles. La revisión y la actualización de los Objetivos del curso se realizó en colaboración con el proyecto: Mejoramiento de la Enseñanza de la Bioquímica y Biología Molecular (EN206603) del Programa de Apoyo a Proyectos Institucionales para el Mejoramiento de la Enseñanza (PAPIME), siendo el responsable del proyecto el doctor Federico Martínez Montes. Corrección y cuidado de la edición: Edgar Zenteno Galindo, Alicia Cea Bonilla, Rebeca Milán Chavez y Eugenia Flores Robles. 5 CONTENIDO PROGRAMA ACADÉMICO I. Misión de la Facultad de Medicina 8 II. Introducción III. Datos generales de la asignatura 12 ----- IV. Objetivos de aprendizaje 12 V. Metodología educativa 12 VI. Estructura del curso 13 VII. Lineamientos de evaluación 19 VIII. Obligaciones de los profesores y IX. 10 alumnos 25 Bibliografía 25 Unidad Temática 1: Estructura molecular I. Lógica molecular de la vida A. Características de la materia viva B. Niveles de la organización celular B.1 Bioelementos B.2 Moléculas precursoras y macromoléculas B.3 Estructuras, orgánulos, células, tejidos Organismos 27 29 29 29 y 29 II. Aspectos fisicoquímicos del funcionamiento celular A. Aspectos básicos de fisicoquímica aplicados a la bioquímica 31 B. Agua 33 C. Equilibrio hidroelectrolítico y ácido-base 35 D. Aminoácidos y proteínas 37 D.1. Aminoácidos 37 D.2. Proteínas 37 E. Enzimas y coenzimas 40 E.1. Características de un sistema enzimático40 E.2. Cinética enzimática 40 E.3. Aspectos médicos de la enzimología 40 Unidad Temática II: Metabolismo III. Metabolismo y bioenergética A. Fundamentos del metabolismo celular B. Carbohidratos 46 48 B.1. Estructura 48 B.2. Digestión y absorción 48 C. Metabolismo energético 50 C.1. Glucólisis 50 C.2. Papel de la mitocondria en las funciones oxidativas 51 C.3. Descarboxilación del piruvato 52 C.4. Ciclo de los ácidos tricarboxílicos (ciclo de Krebs) 52 C.5. Cadena de transporte de electrones (cadena respiratoria) 54 C.6. Fosforilación oxidativa 54 C.7. Radicales libres 56 D. Otras vías metabólicas de los carbohidratos.58 D.1. Gluconeogénesis 58 D.2. Glucogenólisis y glucogénesis 59 D.3. Vía del fosfogluconato (ciclo de las pentosas) 59 D.4. Regulación de la glucemia 60 E. Lípidos 62 E.1. Estructura 62 E.2. Digestión, absorción y transporte 62 F. Metabolismo de lípidos 64 F.1. Oxidación de los ácidos grasos (ßoxidación) 64 F.2. Síntesis y utilización de los cuerpos cetónicos 65 F.3. Síntesis de ácidos grasos 65 F.4. Síntesis y degradación de triacilgliceroles 66 F.5. Síntesis y degradación de fosfolípidos 67 F.6. Metabolismo del colesterol 67 F.7. Estructura y metabolismo de las lipoproteínas 68 F.8. Regulación y alteraciones del metabolismo de lípidos 69 G. Metabolismo de los compuestos nitrogenados. 72 G.1. Aminoácidos y proteínas 72 G.2. Nucleótidos 74 H. Regulación e integración metabólica 76 Unidad Temática III: Biología Molecular IV Biología Molecular A. Organización del genoma B. Flujo de la información genética B.1. Flujo de la información genética B.2. Síntesis del DNA (duplicación) B.3. Transcripción B.4. Traducción 80 83 83 83 85 86 VI C. Mutaciones y reparación del DNA D. Niveles de regulación de la expresión genética E. Virus, oncogenes y transformación F. Técnicas de manipulación del DNA 89 90 93 95 MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO I. Conceptos teóricos iniciales El método científico 99 El Sistema Internacional de Unidades (SI) 101 Matemáticas para el laboratorio 104 Notación científica o exponencial 104 El método del factor unitario en los cálculos 105 Logaritmos 106 Gráficas 107 Algunos métodos utilizados en bioquímica 109 Centrifugación 109 Potenciometría 110 Electroforesis 113 Soluciones 116 Manejo de material biológico 116 Medidas de seguridad 123 II. Experimentos Práctica 1. Soluciones 133 Práctica 2. Regulación del equilibrio ácido-base después de ejercicio muscular intenso y de la ingestión de bicarbonato de sodio 137 Práctica 3. Cinética enzimática. Efecto de la concentración del sustrato en la velocidad de la reacción enzimática 140 Práctica 4. Efecto de la insulina sobre la Glucemia de la rata. 145 Práctica 5. Estudio del bombeo de protones por levaduras; efecto de los inhibidores de la cadena de transporte de electrones y de los desacoplantes 146 Práctica 6. El efecto del etanol sobre la lipoperoxidación 149 Práctica 7. Estudio general del metabolismo de carbohidratos 150 Práctica 8. El efecto del tetracloruro de carbono sobre las transaminasas 1155 Práctica 9.Determinaión de glucosa en sangre total. 156 Práctica 10. Integración metabólica Práctica 11. Huella génica 160 168 III. Casos de correlación bioquímica y práctica médica Caso 1. Cólera 174 Caso 2. Oclusión intestinal. Acidosis metabólica. Deshidratación grave 175 Caso 3. Hipoglucemia secundaria a intoxicación Alcohólica 177 Caso 4. Cetosis por inanición. Obesidad 178 Caso 5. Hipercolesterolemia y aterosclerosis 179 Caso 6. Gota 181 VII fortaleciendo su preparación en las ciencias básicas de la medicina que les permita seguir el ritmo de los avances en el conocimiento y sus aplicaciones en la clínica. Para ello será necesario organizarse en un ambiente de libertad intelectual. Investigación original. educación e investigación son inseparables. la Facultad de Medicina deberá caracterizarse por su calidad académica. ante su ignorancia y sus problemas. y porque es la única vía para atender cabalmente los complejos fenómenos que inciden en el proceso de la salud y la enfermedad en medicina. • La educación y la formación médica en la Facultad deberán ser factores de cambio e innovación en las instituciones de salud y contribuir a incrementar las aportaciones de la medicina mexicana al conocimiento universal. Que significa favorecer la formación más allá de la simple información en sus estudiantes. Para ello habrá de desarrollar una sensibilidad singular ante el dolor y la angustia de los enfermos. será necesario rescatar la enseñanza tutorial orientada a la solución de problemas de manera original e innovadora y capaz de inducir en el estudiante una conciencia clara de sus necesidades de actualización permanente y educación continua. su vitalidad. • Para ello. Misión de la Facultad de Medicina “Formar a los líderes de las próximas generaciones de médicos mexicanos y contribuir a establecer un sistema de salud capaz de preservar y desarrollar las capacidades físicas y mentales de nuestra población y colaborar en la preparación de investigadores en el campo de las ciencias médicas. El apego a la prestación de servicios de la más alta calidad. En suma. 8 . por lo que será necesario que los alumnos adquieran los conocimientos científicos más avanzados para responder cabalmente a las necesidades de salud de la sociedad mexicana. en el que se conjuguen el talento de profesores y alumnos. para que pueda ayudar a superarlos. su compromiso decidido con la investigación original y los principios humanísticos de la profesión para poder consolidar el liderazgo que legítimamente le corresponde. Porque el fin último del médico es el hombre mismo. Humanismo. será necesario fortalecer el compromiso social de sus estudiantes y su vocación humanística para tener a la vida humana y a la dignidad del hombre como valores supremos. Vitalidad. Por cuanto que es un elemento indispensable para alcanzar un sistema de salud de alta calidad y eficiencia. • • Calidad académica. fomentando la creatividad y la productividad individual y colectiva”. Para poder enfrentar el futuro en el contexto del cambio científico y tecnológico y de las modificaciones que experimenten las condiciones socioeconómicas de nuestra población.PROGRAMA ACADÉMICO I. Para ello. Para poder servir a la sociedad y los individuos con plena conciencia de sus valores y potencialidades habrá que inducir en nuestros estudiantes una actitud humanitaria. la curiosidad científica y el compromiso irrestricto con los principios fundamentales de la ética médica deberán ser la característica de sus egresados. por lo que cultiva el aprendizaje independiente y autodirigido. con razón. una mayor calidad a todo el sistema de salud. EL PERFIL PROFESIONAL DEL EGRESADO DE LA CARRERA DE MÉDICO CIRUJANO El egresado de la Facultad de Medicina de la Universidad Nacional Autónoma de México que cumple satisfactoriamente los objetivos y adquiere los conocimientos. Es un profesional capacitado para ofrecer servicios de medicina general de alta calidad y. según su nivel de competencia y papel profesional. para orientar la educación médica nacional y fortalecer tanto la investigación en salud como nuestro sistema de educación superior. apoyándose en el análisis de los determinantes sociales y ambientales. Tiene una actitud permanente de búsqueda de nuevos conocimientos. Dispone de conocimientos sólidos acerca de las ciencias de la salud. utiliza la información y la tecnología computacional para la adquisición de nuevos conocimientos y como una herramienta de trabajo dentro de su práctica profesional. lo que le permite actualizarse en los avances de la medicina y mejorar la calidad de la atención que otorga. la cual debe ejercer con conocimiento. sus acciones se fundamentan en el conocimiento científico de los fenómenos biológicos. la función del médico se caracteriza de la siguiente manera: El médico es un profesional comprometido a preservar. en su caso.• Liderazgo. especialmente el estilo de vida. para transformar la medicina mexicana y responder cada vez mejor a una sociedad que se esfuerza en superarse y demanda. además de efectuar las acciones curativas. emocionales y conductuales de los pacientes bajo su cuidado. para referir con prontitud y acierto aquellos pacientes que requieren cuidados médicos especializados. Su ejercicio profesional se orienta primordialmente a la práctica clínica. Se conduce según los principios éticos y humanistas que exigen el cuidado de la integridad física y mental de los pacientes. Como parte integral de su práctica profesional examina y atiende los 9 . psicológicos y sociales. destrezas y actitudes que integran el Plan Único de Estudios: • • • • • • • • • aspectos afectivos. aplica las medidas necesarias para el fomento a la salud y la prevención de las enfermedades. Congruente con la Misión de la Facultad de Medicina. guiándose por un código ético que considera a la vida humana como valor supremo. Se mantiene actualizado en relación a los avances científicos y tecnológicos más recientes. humanismo. mejorar y restablecer la salud del ser humano. Entendiendo éste como la capacidad para mantener una actitud de vanguardia y compartir conocimientos y experiencia. En la atención de los pacientes. lo que le permite utilizar el método científico como herramienta de su práctica clínica habitual y lo capacita para optar por estudios de posgrado. diligencia. tanto en investigación como en alguna especialidad médica. prudencia y juicio critico. habilidades. Promueve el trabajo en equipo con otros médicos y profesionales de la salud y asume la responsabilidad y el liderazgo que le corresponden. Conoce con detalle los problemas de salud de mayor importancia en nuestro país y es capaz de ofrecer tratamiento adecuado a los pacientes que los presentan. II. INTRODUCCIÓN: 1. Mapa curricular: ANATOMÍA PRIMER AÑO BIOLOGÍA CELULAR Y TISULAR BIOLOGÍA DEL DESARROLLO BIOQUÍMICA Y BIOLOGÍA MOLECULAR PSICOLOGÍA MEDICA I SALUD PÚBLICA I ASIGNATURAS DE LIBRE ELECCIÓN*** ASIGNATURAS DE LIBRE ELECCIÓN*** CIRUGÍA I SEGUNDO AÑO FARMACOLOGÍA FISIOLOGÍA INMUNOLOGÍA MICROBIOLOGÍA Y PARASITOLOGÍA SALUD PÚBLICA II ASIGNATURAS DE LIBRE ELECCIÓN*** ASIGNATURAS DE LIBRE ELECCIÓN*** TERCER AÑO PROPEDÉUTICA Y FISIOPATOLOGÍA* PATOLOGÍA MEDICINA GENERAL I* PSICOLOGÍA MÉDICA II** SALUD PÚBLICA III*** GENÉTICA CLÍNICA* CUART O AÑO SEMINARIO CLÍNICO* ASIGNATURAS DE LIBRE ELECCIÓN*** ASIGNATURAS DE LIBRE ELECCIÓN*** SALUD PÚBLICA IV** HISTORIA Y FILOSOFÍA DE LA MEDICINA 10 . así como también dar flexibilidad al currículo. ♦ Áreas de rotación bimestral. *** Su propósito es permitir que el alumno profundice o complemente de acuerdo a sus preferencias algunos contenidos del plan de estudios. 11 . así como las habilidades y destrezas necesarias para el manejo de los problemas de salud más frecuentes. en éllas el alumno adquirirá los conocimientos acerca de la patología de los diversos aparatos y sistemas. tenga la posibilidad de capacitarse en ciertas áreas no consideradas en dicho plan.MEDICINA GENERAL II* CIRUGÍA II* ASIGNATURAS DE LIBRE ELECCIÓN*** ASIGNATURAS DE LIBRE ELECCIÓN*** SEXTO AÑO S E R V I C I O URGENCIAS ♦ COMUNIDAD ♦ GINECOLOGÍA Y OBSTETRICIA ♦ CIRUGÍA ♦ MEDICINA INTERNA ♦ PEDIATRÍA ♦ QUINTO AÑO INTERNADO MÉDICO* S O C I A L * Estas asignaturas son la base del entrenamiento en el área clínica. ** Estas asignaturas corresponden al área sociomédica. La información generada por estas disciplinas ha sido fundamental para comprender mejor el fenómeno de la vida y para abordar el estudio de las enfermedades. Tipo de Asignatura: 3. adaptado a las necesidades de una modernidad inquisitiva. comprenda cómo esos mecanismos se encuentran alterados en la enfermedad. En consecuencia. Requisitos académicos Cubrir los requisitos de ingreso a la licenciatura IV OBJETIVOS DE APRENDIZAJE 1. Importancia de la asignatura en la carrera. la Bioquímica y la Biología Molecular forman parte de esa gran plataforma de los programas actuales de formación académica de los médicos cirujanos. 3. Día con día se avanza en la búsqueda de tales respuestas. 4. Ubicación 4. N° de horas Departamento de Teórica y práctica Primer año Anual Teoría: 160 h Práctica: 120 h 6.2. METODOLOGÍA EDUCATIVA Con base en lo descrito en el Plan Único de Estudios respecto a este tema en los puntos A. del tejido y del organismo. sino que proporcionan las bases para el uso racional de las estrategias terapéuticas. el cual está dirigido e integrado con un enfoque médico. La segunda mitad del siglo XX fue el marco temporal de una expansión acelerada de nuestro entendimiento del mundo y del Universo en general y. Si bien es cierto que los avances son extraordinarios. 12 . demandante de conocimientos cada vez más aproximados a un contexto que permita esa aspiración superior de contar con una medicina de alta calidad. Te deseamos que el aprendizaje de esta disciplina te resulte grato y que lo lleves a feliz término. Duración 5. el funcionamiento del organismo y cuáles son las fundamentos de la patogénesis existente. N° de créditos 22 7. principalmente en el campo del descubrimiento de fármacos efectivos con un mínimo de efectos indeseables. Clave 1115 8. ahora que inicias tus estudios profesionales es importante que sepas que el aprendizaje es una experiencia activa de descubrimiento. Los conocimientos aportados por la Bioquímica y la Biología Molecular no sólo permiten entender mejor la manera en la que están estructuradas las células y los tejidos. la orientación de una mayor cantidad de recursos humanos y materiales hacia la investigación en todas las áreas de la ciencia. El Departamento de Bioquímica ofrece a los estudiantes de la carrera de médico cirujano el programa de contenidos de este curso. Coordinación: Bioquímica 2. en caso de que algún concepto no se estudie en la clase. aún quedan muchas interrogantes por contestar. particularmente en las áreas del conocimiento de la Bioquímica y de la Biología Molecular. como consecuencia. Que el estudiante demuestre. 1. III DATOS GENERALES DE LA ASIGNATURA 1. al mismo tiempo. por lo que te sugerimos que los revises cuidadosamente. es tu responsabilidad buscar la información correspondiente y aprenderla. el análisis y la solución de problemas médicos. Que el estudiante aplique el método científico como una herramienta en la identificación. El campo de la medicina ha tenido grandes avances. Que el estudiante entienda los fenómenos biológicos desde el punto de vista molecular y que sea capaz de integrar este conocimiento en la estructura fisiológica de la célula. Los conocimientos mínimos necesarios para aprobar el curso de Bioquímica y Biología Molecular se encuentran descritos en este Manual de objetivos del curso y prácticas de laboratorio. que ha podido integrar el conocimiento a nivel molecular como una herramienta fundamental para la comprensión de los procesos fisiológicos y de la fisiopatología y con ello entienda los principios en los que se apoya la tecnología empleada en el diagnóstico de enfermedades. Que el estudiante conozca los mecanismos moleculares del funcionamiento del organismo humano de una manera dinámica e integral y. por lo que no sólo deberás esperar que tus maestros te guíen a lo largo de tus estudios. Entre las habilidades que deberás adquirir durante tu formación profesional están la búsqueda de información y la autoenseñanza. V. mediante actividades ex profeso. 2. Por otro lado. orgánulos. Otras vías metabólicas de los carbohidratos D. Digestión y absorción C. Síntesis de ácidos grasos F. Gluconeogénesis D.1. Carbohidratos B. Oxidación de los ácidos grasos (ßoxidación) F. UNIDADES TEMÁTICAS Y CONTENIDO TEMÁTICO: UNIDAD TEMÁTICA I: Estructura molecular I. Aspectos básicos de fisicoquímica aplicados a la bioquímica B. b) Metabolismo (correspondiente al 50% de la calificación). discusión de casos.2. algunos procedimientos y técnicas que impliquen una metodología centrada en la solución de problemas. Estructura B.3. Glucogenólisis y glucogénesis D.1.1 Bioelementos B. c) Biología molecular (correspondiente al 25% de la calificación).2.2. b) Trabajo de laboratorio y programas de aprendizaje de la bioquímica asistida por computadora.4. células.5. Lípidos E. 4. Cinética enzimática E. c) Revisión de casos de correlación bioquímicapráctica médica. Características de un sistema enzimático E. Metabolismo y bioenergética A. Características de la materia viva B. e) Semanas de Integración básica-clínica 2.1.6.6. Glucólisis C. absorción y transporte F. en la medida de lo posible. Radicales libres D.2. Regulación y alteraciones del metabolismo de lípidos 13 .Síntesis y degradación de triacilgliceroles F. Equilibrio hidroelectrolítico y ácido-base D.1. Fosforilación oxidativa C.2.4.5. para lograr los objetivos de aprendizaje.7. El curso se divide en TRES UNIDADES TEMÁTICAS: a) Estructura molecular (correspondiente al 25% de la calificación). Papel de la mitocondria en las funciones oxidativas C. sea de libros como de fuentes automatizadas.7. el profesor utilizará. Digestión. Estructura y metabolismo de las lipoproteínas F.8.3. Fundamentos del metabolismo celular B. Aspectos médicos de la enzimología UNIDAD TEMÁTICA II: Metabolismo III. 6.2. las semanas de integración básica-clínica).1. ACTIVIDADES PROPUESTAS: Inicio del curso 25 de agosto de 2008 y termino el 20 de mayo de 2009.2. tejidos y organismos II. Lógica molecular de la vida A. Aminoácidos D. 7. Metabolismo de lípidos F. d) Solución de problemas.3 Estructuras. así como la búsqueda y análisis crítico de la información. Ciclo de los ácidos tricarboxílicos (ciclo de Krebs) C.3.1. El contenido educativo del curso consiste en: a) Teoría.1. Síntesis y utilización de los cuerpos cetónicos F.3. Proteínas E. la vinculación teóricopráctica de los conocimientos (el desarrollo y discusión de prácticas de laboratorio de interés médico). VI. Niveles de la organización celular B. Descarboxilación del piruvato C. ESTRUCTURA DEL CURSO 1. 1 y 2. 8 y 9 y B. Aspectos fisicoquímicos del funcionamiento celular A. Regulación de la glucemia E. Agua C. Cadena de transporte de electrones (cadena respiratoria) C. Enzimas y coenzimas E. Metabolismo del colesterol F.2. Aminoácidos y proteínas D.2 Moléculas precursoras y macromoléculas B.4. Metabolismo energético C. Vía del fosfogluconato (ciclo de las pentosas) D. Síntesis y degradación de fosfolípidos F. la aplicación de técnicas de enseñanza que favorezcan la participación activa de los estudiantes (como seminarios. Estructura E. Mutaciones y reparación del DNA D. Flujo de la información genética B. Flujo de la información genética B.1.2. Niveles de regulación de la expresión genética E. Virus. Metabolismo de los compuestos nitrogenados G.G.2.4.3.1. Transcripción B. oncogenes y transformación F. Organización del genoma 14 . Síntesis del DNA (duplicación) B. Regulación e integración metabólica UNIDAD Molecular TEMÁTICA III: Biología B. Aminoácidos y proteínas G. Nucleótidos H. Traducción C. Técnicas de manipulación del DNA IV Biología Molecular A. A. Unidad A.3. Enzimas y coenzimas Práctica: Cinética enzimática 9 5 al 10 de octubre Tema Lógica molecular de la vida: Características de la materia viva y jerarquía de la organización celular. CALENDARIO DE ACTIVIDADES: CALENDARIO SUGERIDO PARA CUBRIR LAS ACTIVIDADES DE LA PRIMERA UNIDAD TEMÁTICA (BLOQUE 1) Semana Fecha 1 10 al 15 de agosto 2 17 al 22 de agosto B. Aspectos básicos de Fisicoquímica aplicados a la Bioquímica. Fundamentos del metabolismo B. Equilibrio hidroelectrolítico y ácido-base Revisión del caso clínico: OCLUSIÓN INTESTINAL 5 7 al 12 de septiembre D. Agua Amortiguadores C. Estructura y digestión de carbohidratos 16 DE OCTUBRE PRIMER EXAMEN DEPARTAMENTAL: 9:00-11:00 HRS * Día de asueto / Exámenes departamentales 15 . Enzimas y coenzimas Práctica: Cinética Enzimática 8 28 de septiembre al 3 de octubre E. a 2 . Equilibrio hidroelectrolítico y ácido-base Práctica: Soluciones Revisión del caso clínico: CÓLERA 4 31 de agosto al 5 de septiembre C. Aminoácidos y Proteínas Práctica: Equilibrio ácido-base 6 14 al 19 de septiembre** D. Aminoácidos y Proteínas Práctica: Equilibrio ácido-base 7 21 al 26 de septiembre E. Estructura y Digestión de carbohidratos 10 12 al 17 de octubre B. Agua Práctica: Soluciones 3 24 al 29 de agosto B. Semana de Integración Básica-Clínica MIELOMENINGOCELE E INSUFICIENCIA RENAL D. Glucólisis Descarboxilación del piruvato C.CALENDARIO SUGERIDO PARA CUBRIR LAS ACTIVIDADES DE LA SEGUNDA UNIDAD TEMÁTICA (BLOQUE 2) Semana Fecha Tema 1 19 al 24 de octubre/ 2 26 al 31 de octubre/// C. Regulación de la glucemia Revisión del caso clínico: HIPOGLUCEMIA E INTOXICACIÓN ALCOHÓLICA Práctica: El efecto del etanol sobre la Lipoperoxidación Práctica: Estudio General del metabolismo de Carbohidratos SEGUNDO EXAMEN DEPARTAMENTAL: 09:00 -11:00 * Día de asueto / Exámenes departamentales 16 . Ciclo de los ácidos tricarboxilicos Práctica: Efecto de la insulina sobre la Glucemia de la rata 3 3 al 7 de noviembre/ C. Radicales libres D.Glucogénesis y glucogenólisis Discusión Semana de Integración D. Gluconeogénesis Práctica: El efecto del etanol sobre la Lipoperoxidación 1ª. Regulación de la glucemia 9 12 de diciembre 09 al 2 de enero 10 4 al 9 de enero 2010 Vacaciones de Navidad 10 7 de enero 2010 C. Fosforilación oxidativa Práctica: Bombeo de Protones 5 16 al 21 de noviembre* 6 23 al 28 de noviembre 7 30 de noviembre al 5 de diciembre 8 7 al 11 de diciembre// D. Vía del fosfogluconato D. Ciclo de los ácidos tricarboxilicos Práctica: Efecto de la insulina sobre la Glucemia de la rata 4 9 al 14 de noviembre C. Cadena de transporte de electrones C. CALENDARIO SUGERIDO PARA CUBRIR LAS ACTIVIDADES DE LA SEGUNDA UNIDAD TEMÁTICA (BLOQUE 3) Semana Fecha 7 al 9 de enero 2010 Tema 11 al 16 de enero F. Ciclo de la urea G. Nucleótidos 1. Estructura y Digestión de lípidos G. Oxidación de los ácidos grasos F. Metabolismo de los compuestos nitrogenados 1. Regulación y alteraciones del metabolismo de lípidos Revisión del caso clínico: HIPERCOLESTEROLEMIA Y ATEROSCLEROSIS 1 2 3 4 1 al 6 de febrero/ 5 6 8 al 13 de febrero 15 al 20 de febrero 7 22 al 27 de febrero 8 9 1 al 6 de marzo 10 8 al 13 de marzo// 11 17 de marzo • • E. Purinas Práctica: El efecto del tetracloruro de carbono sobre las Transaminasas G. Metabolismo del colesterol Metabolismo de lipoproteínas F. Síntesis y utilización de cuerpos cetónicos 18 al 23 de enero F. Aminoácidos y proteínas 2. Nucleótidos 2. Síntesis de ácidos grasos F. Síntesis y degradación de triacilgliceroles 25 al 30 de enero Revisión del caso clínico CETOSIS POR INANICIÓN Y OBESIDAD F. Regulación e integración metabólica Práctica: Integración metabólica TERCER EXAMEN DEPARTAMENTAL: 9:00-11:00 HRS. Regulación e integración metabólica Práctica: Integración metabólica H. Pirimidinas Revisión del caso clínico: GOTA Práctica: El efecto del tetracloruro de carbono sobre las Transaminasas H. Día de asueto / Exámenes departamentales 17 . Modificación postraduccional 6 19 al 24 de abril H. Flujo de la información genética B. Estructura de los ácidos nucleicos y sus funciones 22 al 27 de marzo C. Mutaciones y reparación del DNA I. Mecanismos de traducción F. * Día de asueto / Exámenes departamentales Los contenidos específicos correspondientes a este programa. Mecanismos de traducción F. 18 . oncogenes y transformación K. Virus. y G Organización del DNA y organización del genoma D. Mecanismos de síntesis del DNA Semana Santa 2 3 4 29 de marzo al 3 abril 5 al 10 de abril 12 al 17 de abril 5 2ª. Mecanismos de transcripción Modificación postranscripcional F. Técnicas de manipulación del DNA CUARTO EXAMEN DEPARTAMENTAL: 9:00-11:00 hrs.CALENDARIO SUGERIDO PARA CUBRIR LAS ACTIVIDADES DE LA TERCERA UNIDAD TEMÁTICA (BLOQUE 4) Semana Fecha Tema 1 18 al 20 de marzo A. tanto teóricos. Semana de integración básica-clínica E. Niveles de regulación de la expresión genética Práctica: Huella Génica 7 26 al 30 de abril Niveles de regulación de la expresión genética Práctica: Huella Génica 8 3 al 7 de mayo//* 7 de mayo J. como las prácticas de laboratorio y los casos clínicos a que hace referencia esta calendarización de actividades se encuentran en el manual de objetivos y prácticas de laboratorio de la Asignatura de Bioquímica y Biología Molecular. LINEAMIENTOS DE EVALUACIÓN Pendiente 19 .VII. 20 . 21 . 22 . 23 . 24 . DL.ed. Piña E. 3a. 3a. Barcelona: Editorial Reverté. Impartirá sus clases teóricas y/o prácticas con puntualidad. Barcelona: Ediciones Omega. Hará la retroalimentación de sus estudiantes después de los exámenes departamentales y/o finales. Nelson. 2. ed. Laguna J. 3. 2005. Bioquímica de Laguna. McKee T. desempeño en teoría y laboratorio. Rodwell VW. 4. Aplicará los exámenes departamentales en las fechas y lugares indicados por la Coordinación de Enseñanza de la asignatura. 5.VIII OBLIGACIONES DE LOS PROFESORES Y ALUMNOS IX BIBLIOGRAFÍA Profesores BÁSICAS Con base en el artículo 56 y 61 del Estatuto de Personal Académico de la UNAM. 3. Barcelona: Ediciones Omega. Alberts B. 2. Fundamentos de química general. orgánica y bioquímica para ciencias de la salud. Bray D. 2004. Stryer L. 2. ed. 4. Se abstendrá de impartir clases particulares remuneradas o no a sus propios alumnos. COMPLEMENTARIAS 1. Bioquímica. 6. 1. Para realizar dicha evaluación considerará diversos aspectos como asistencia. Barcelona: Editorial Reverté. Se abstendrán de introducir alimentos a las aulas y/o laboratorios de enseñanza. así como la bibliografía correspondiente al curso. 2004. Bioquímica. ed.Química de los organismos vivos. ed. 2001. Mayes PA. Bloomfield MM. España: McGraw-Hill Interamericana Editores. Granner DK. deberán cumplir con el 80% de asistencias al curso teórico y al laboratorio y aprobar este último para tener derecho a la calificación final. 4. tanto de teoría como de laboratorio. México: Editorial Limusa Wiley. Biología molecular de la célula. 5a. Devlin TM. 5. México: Editorial El Manual Moderno. Alumnos Los alumnos de la asignatura de Bioquímica y Biología Molecular: 1. 2. 16a. México: IPN/Editorial El Manual Moderno. como aparece en los lineamientos de evaluación de la sección previa de este programa académico. 3. en el calendario escolar correspondiente. ed. Lehninger AL. Impartirá su enseñanza y calificará los conocimientos de sus estudiantes sin hacer ninguna distinción entre ellos. ed. Cumplirá con el programa de la asignatura de Bioquímica y Biología Molecular aprobado por el Consejo Técnico de la Facultad y se los dará a conocer a sus estudiantes el primer día de clases. deberán adquirir y utilizar el Manual de objetivos y de laboratorio en el aula. Libro de texto con aplicaciones clínicas. según el horario que le haya asignado el Departamento. 1992. 25 . 1997. 5. 3. deberán presentar los exámenes. 4a. 2002. México: Editorial Limusa. tareas y trabajos que el profesor considere indispensables para tener derecho a calificación final (Juicio del Profesor). el profesor de Bioquímica y Biología Molecular: 1. Holum JR. Bioquímica de Harper. 5a. 4a. McKee RJ. Lewis J. Principios de bioquímica. No podrán realizar la práctica del laboratorio si no traen el manual correspondiente y una bata blanca. 2003. Bioquímica. 2003. Murray KR. CONTENIDO TEMÁTICO Primera Unidad Temática ESTRUCTURA MOLECULAR 26 . La materia evoluciona aumentando su complejidad debido al incremento en la variedad de unidades que la constituyen y a la especialización que éstas alcanzan. Principios de bioquímica.1. A. Los sistemas vivientes son organizaciones en extremo complejas que operan bajo principios fisicoquímicos. el alumno conocerá la naturaleza química de los seres vivos y su organización. intercambian materia y energía con su entorno. B. pero lo cierto es que logra trascender hasta los más elevados principios biológicos. 2005. transformar y utilizar la energía. Barcelona: Ediciones Omega. A. lípidos. Niveles de la organización celular. Estos sistemas Fig. autótrofos y heterótrofos) con base en la complejidad de las estructuras que los constituyen y la función específica que tienen. Modificada de: Lehninger AL. Nelson.I LÓGICA MOLECULAR DE LA VIDA Al finalizar esta unidad. proteínas y ácidos nucleicos. Características generales de la materia viva Al finalizar esta subunidad.1 la capacidad de los seres vivos para obtener. Ciclo del CO2 y del O2 en los seres vivos.1 A. constituidos fundamentalmente por moléculas de carbohidratos. 4a. La unidad se divide en: A. Las funciones básicas de transformación y utilización de la energía realizadas por estos sistemas.2 Discutirá la organización de los seres vivos (procariotos. así como su capacidad de autorregulación y de autoduplicación. así como su reproducción se llevan a cabo con un alto grado de precisión por proteínas catalíticas específicas llamadas enzimas. I. Estas enzimas están presentes en las células y actúan como catalizadores que hacen posible que se lleven a cabo reacciones sin que la célula sufra daño alguno. Todos los seres vivos son sistemas organizados y funcionando en forma coordinada. el alumno conocerá las características de la materia viva. eucariotos. ed. Cuanto más complejo es un 27 . Discutirá con base en la figura I. Esta organización de la vida hace posible un elevado número de procesos fundamentales que se llevan a cabo en forma organizada y regulada en todos los sistemas vivientes. Se ha propuesto que la vida está limitada por los principios de la física y la química. DL. Características generales de la materia viva. del cual están separados por una membrana. aunque esencial para el desarrollo individual.2. Con base en el mecanismo que utilizan para obtener la energía necesaria para realizar sus funciones vitales podemos agrupar a todas las células y organismos en otras dos clases principales: los autótrofos. respiración y fotosíntesis. los presentes en pequeñas cantidades en todos los organismos o microelementos (cursivas). por ello. de la aparición de mutaciones o de la recombinación del material genético. constituidos por un azúcar. y los que son necesarios en algunos organismos en cantidades mínimas o elementos traza (subrayados). y los heterótrofos. Más que ninguna otra molécula. desde el punto de vista evolutivo. Las células procarióticas tienen un solo cromosoma que ocupa un espacio dentro de la célula denominado nucleoide y se halla en contacto directo con el citoplasma. Las moléculas de DNA son polímeros de unidades. tiene que existir una fuente de variación que proviene. Las células eucarióticas poseen varios cromosomas contenidos en un núcleo verdadero con una envoltura nuclear. llamadas nucleótidos. Las células han desarrollado fundamentalmente tres vías para generar ATP: fermentación. El copiado exacto del DNA. La importancia del DNA en la reproducción y el crecimiento de las células residen en la información contenida en los genes. más dependen unas de otras. no es suficiente para permitir los cambios evolutivos. lo que da como resultado diferentes niveles estructurales en la organización molecular y celular de dicho organismo. fundamentalmente. Las características universales de los sistemas se encuentran a nivel bioquímico. La secuencia precisa de bases en el DNA constituye la información genética. Todas las células tienen la capacidad de autoduplicarse: las moléculas en las que se almacena esta propiedad son el DNA y el RNA. que utilizan el proceso de fotosíntesis para transformar moléculas inorgánicas en glucosa. que obtienen la energía de moléculas complejas que han sido sintetizadas por organismos autótrofos. la diversidad de los organismos depende de un programa genético codificado por los ácidos nucleicos. Hay dos principales clases de células: las procarióticas y las eucarióticas. ya sea de la luz del sol o de las moléculas de alimento ricas en energía y la almacenan en una molécula con un alto contenido energético: el ATP. un fosfato y una base nitrogenada de cuatro tipos diferentes. La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos. ejecutado por medio de complejos reguladores que controlan las actividades bioquímicas de las células. Todas las células obtienen energía. La universalidad de estas moléculas en todos los organismos vivos revela que todas las formas de vida sobre la Tierra tienen un origen común. Resumiendo. La función clave de esta información es la de especificar la composición de las proteínas. Adicionalmente presentan una serie de orgánulos que realizan funciones especializadas como por ejemplo. así como el átomo es la unidad fundamental de las estructuras químicas. Elementos que forman parte de la materia viva. Las mutaciones surgen por un error en el proceso de copiado.sistema más especializadas son sus partes y. He H Li Be
a Mg K Ca Sc Ti Rb Sr Y Cs Ba B C  O F Ne Al Si P S Cl Ar V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Zr Nb Mo Tc Hf W Ta Ru Rh Pd Ag Cd Re Os Ir Pt In Au Hg Tl Ge As Se Br Kr Sn Sb Te I Xe Pb Bi Po At Rn Fr Ra Figura I. las proteínas hacen que un organismo sea lo que es. las mitocondrias que son potentes generadoras de ATP. Los más abundantes o macroelementos (negritas). Se ha propuesto en la teoría de la endosimbiosis que. a partir de la cual se construyen moléculas más complejas. Los organismos más complejos a nuestro alrededor son multicelulares. La energía que contienen estas moléculas complejas es liberada principalmente por su oxidación hasta CO2 y agua en un proceso llamado respiración. las células procarióticas son antecesoras de las eucarióticas. 28 . Niveles de la organización celular B.1 Describirá la manera cómo se ensamblan las macromoléculas para obtener un nivel mayor de organización. nucleótidos. nitrógeno. 4) Una maquinaria para la síntesis de proteínas y todas las demás moléculas que integran a las células de un organismo. B. así como las diversas funciones que llevan a cabo en el organismo. pág. 29 . células. B.1 Identificará en una tabla periódica (figura I. B. Describirá los tipos de enlace (tabla I.Se llama metabolismo al total de reacciones que ocurren en la célula. tejidos y organismos. carboxilo.1. hidrógeno. el alumno analizará y discutirá los diferentes niveles de la organización celular. B. B. orgánulos. En resumen. carbonilo. 2) Una membrana celular que establece un límite que regula todos los intercambios de materia y energía. Hay reacciones catabólicas por las cuales las sustancias complejas se degradan a sustancias más simples y reacciones anabólicas que realizan el proceso inverso. ácidos nucleicos.1 Conocerá los aminoácidos.1 Bioelementos. polisacáridos y lípidos.3. 4) y funciones químicas que aparecen en las moléculas biológicas (alcohol.2 Describirá la estructura de las membranas biológicas. éter y tiol). Moléculas precursoras y macromoléculas.3.2.1. amino. monosacáridos y ácidos grasos como precursores de proteínas. oxígeno. B. 3) Una maquinaria biológica que puede utilizar la energía adquirida por la célula a partir de la energía luminosa o de los alimentos.3. electronegatividad e hibridación) del carbono. B.3 Al finalizar esta subunidad. azufre y fósforo.2 Conocerá las características fisicoquímicas (configuración electrónica.3 B.1. Estructuras. amida. éster.1. las células tienen las siguientes características: 1) Un programa genético específico que permite la reproducción de nuevas células del mismo tipo.3 Definirá a la célula como la unidad mínima de organización de la materia viva.2) los elementos que forman parte de la materia viva. B. B.2 que hacen que estos elementos sean apropiados como constituyentes de la materia viva. y al otro.Tabla I. Las moléculas se reunen conjuntamente asociándose entre sí en el seno del agua debido a que las interacciones agua-agua son muy fuertes y rodean a las moléculas apolares Es la atracción de un ión positivo por el extremo negativo de las moléculas de un disolvente polar (solvatación). En algunos compuestos de los átomos comparten más de un par electrónico (enlaces dobles o triples). Energía de enlace 10-20 kcal/mol 42-84kJ/mol Para la unión: C–C 83 kcal/mol 348 kJ/mol ___ O–H 111kcal/mol 464kJ/mol C–C 146kcal 611kJ/mol ___ 2. Cuando el disolvente es el agua. Ambos elctrones los da uno solo de los átomos que participan en la formación del enlace.5kcal/mol 8-21kJ/mol 1kcal/mol 4kJ/mol 1-2kcal/mol 4-8kJ/mol 0. Se establece cuando los electrones del enlace covalente se encuentran más cerca del elemento de mayor electronegatividad. al que tiene mayor afinidad por ellos. Se establece cuando un átomo de hidrógeno sirve como puente entre dos átomos electronegativos. se dice que las partículas de soluto se hidratan. La atracción se establece entre los extremos de dipolos momentáneos con cargas opuestas.01 kcal/mol 0. con fuerzas de naturaleza electrostática. Fuerzas de atracción débiles entre diferentes moléculas y iones Interacción dipolo-dipolo. Enlaces polares. Resulta de compartir electrones entre dos o más átomos que tienen una afinidad electrónica semejante Se forma mediante la donación de un electrón por parte de cada átomo que participa en el enlace. Son fuerzas electrostáticas transitorias. unido a uno con un enlace covalente. En el enlace se forma un polo relativamente positivo y otro relativamente negativo.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS ENLACES QUÍMICOS Tipo de enlace IÓNICO COVALENTE •Simple •Coordinado •Polar •Múltiple Enlaces intermoleculares PUENTE DE HIDRÓGENO FUERZAS DE VAN DER WAALS INTERACCIONES HIDROFÓBICAS INTERACCIÓN IÓN DIPOLO Descripción general Es la fuerza de atracción entre iones con signos contrarios que se forman por la transferencia completa de electrones desde el átomo con mayor tendencia a perderlos.04kJ/mol 30 . el alumno conocerá los conceptos básicos de fisicoquímica necesarios para la comprensión de la bioquímica. y genera trabajo y calor.6 A. oxígeno y agua del ambiente.5 A. conocerá algunos aspectos médicos de ellos. Definirá los conceptos de energía de activación y de estado energizado de una reacción. además. 31 . A. A. Por lo tanto. D. un sistema puede ser un tubo de ensayo.2 Conocerá las leyes de la termodinámica y definirá el concepto de entropía. elimina productos de desecho. Analizará la estrategia de las reacciones acopladas. Aminoácidos y proteínas. toma los nutrimientos. Agua.4 A. Equilibrio hidroelectrolítico y ácido-base. Identificará los procesos exergónicos y endergónicos y los relacionará con procesos reversibles e irreversibles. Aspectos básicos de fisicoquímica aplicados a la bioquímica. C.1 Definirá el concepto de sistema y conocerá sus diferentes tipos con base en su capacidad de intercambiar materia y energía con su ambiente (sistemas abiertos y cerrados). E. Enzimas y coenzimas. Se sugiere usar como ejemplo una reacción catalizada por una cinasa. una planta o el hombre. En termodinámica un sistema se define como la parte del Universo en estudio. Aspectos básicos de fisicoquímica aplicados a la bioquímica Al finalizar esta subunidad.II ASPECTOS FISICOQUÍMICOS DEL FUNCIONAMIENTO CELULAR Al finalizar esta unidad. A. La unidad se divide en: A. A. una máquina. El organismo humano es un sistema abierto porque es capaz de intercambiar materia y energía con el ambiente que lo rodea. el alumno deberá conocer y aplicar los conceptos fundamentales de fisicoquímica a la comprensión de la estructura y comportamiento de las moléculas biológicas en la célula y en su interacción con el ambiente. B.3 Definirá el concepto de energía libre de Gibbs y de energía libre estándar de una reacción y su empleo como criterio de espontaneidad de un proceso. entalpía así como energía interna. El resto del Universo se conoce como ambiente. La primera ley de la termodinámica. De esta manera. tiene un ∆G positivo. Por el contrario. o ley de la conservación de la energía. tiene el efecto de disminuir la energía de activación de dicha reacción (debido a la formación del complejo enzima-sustrato). La tercera ley de la termodinámica o ley cero dice que a una temperatura de 0°K (-273 °C) la entropía de un sistema es igual a cero. La segunda relación matemática: (∆U = q – w) significa que parte de ese cambio de energía se utiliza para hacer trabajo (w) sobre el ambiente y el resto se libera en forma de calor (q). y esto predice que la reacción será espontánea. La medida del desorden del sistema se llama entropía (S) y el cambio puede ser en el sentido de aumentar el desorden (∆S con signo positivo) o de disminuir el desorden (∆S con signo negativo). el proceso no se lleva a cabo a menos que se introduzca energía al sistema para que se alcance ese estado energizado (energía de activación). el proceso se realizaría de manera espontánea. se lleven a cabo. En muchos sistemas. un proceso endergónico. caracterizado por un aumento en la entalpía (absorción de calor) o por una disminución en la entropía. Esta ley provee un criterio para determinar si un proceso es espontáneo. dice que la energía no se crea ni se destruye. Un proceso con ∆G negativo (espontáneo y exergónico) puede darse por una disminución en la entalpía (liberación de calor) o por un aumento en la entropía (aumento de desorden). en las vías metabólicas las reacciones exergónicas “empujan” o “jalan” a las reacciones endergónicas y desplazan el equilibrio químico. pero como el camino ocurre a través de un estado energizado (de mayor contenido de energía) de los reactivos. El ∆G representa la energía que se emplea para ejercer un trabajo. La introducción de enzimas para realizar una reacción. Los procesos en los cuales el sistema libera calor se llaman exotérmicos (q con signo negativo por convención). pérdida o ganancia que sufre un sistema (∆U) corresponde a la diferencia entre el contenido de energía al principio (U inicial) y al término (U final) del estudio. consiste en acoplarlas a otras reacciones relacionadas que tengan un ∆G muy negativo. y a los que absorben calor se les llama endotérmicos (q con signo positivo). un cambio en la energía libre sería la suma algebraica del cambio de la entalpía y el cambio de la entropía multiplicada por la temperatura (°K). Un proceso espontáneo ocurre en una dirección que aumentaría el desorden del sistema y del ambiente. sólo se transforma. con ∆G positivo. no espontáneo. un valor negativo grande predice que la reacción se puede llevar a cabo de manera espontánea. entre ellos los biológicos. ni del camino que éste sigue. Una estrategia que se sigue en los sistemas biológicos para lograr que las reacciones no espontáneas. Por ejemplo. la fosforilación de la glucosa por ATP catalizada por la hexocinasa: (3) 32 . La segunda ley de la termodinámica dice que el Universo tiende hacia el máximo desorden. ∆U = U final – U inicial = q – w (1) Esta expresión matemática muestra que el cambio de energía. el ∆G puede ser negativo. Por ejemplo. entonces. La medida de este intercambio de calor. J. en algunas reacciones químicas. liberado o absorbido con el ambiente. se llama entalpía (∆H): H = qp (2) donde qp se lleva a cabo a presión constante. Willard Gibbs (1878) formuló el concepto de energía libre (G) que engloba los dos indicadores de espontaneidad de un proceso a temperatura y presión constantes: G = H – TS y los cambios quedarían indicados como: ∆G = ∆H – T∆S (4) De esta manera. pero no dice nada acerca de la velocidad del proceso. Agua Al finalizar esta subunidad. Describirá la ley de acción de masas y definirá la constante de equilibrio y su significado. junto con los dos orbitales del oxígeno no compartidos. B. B. Es por ello que el agua es una molécula muy importante para sostener la estructura de las células y los organismos. calor específico. características de dipolo. de Ringer. dando cargas parciales positivas y negativas a la molécula que la constituyen como un dipolo. La diferencia de electronegatividad entre el oxígeno y los hidrógenos hace que los enlaces entre ellos sean covalentes polares. así como las diferentes diluciones de estas. Las características peculiares del agua derivan de su estructura química particular.3 ATP + H2O = ADP + Pi + H + Glucosa + ATP = Glucosa 6 fosfato + ADP + H –4.2 Conocerá la reacción de ionización del agua. B. tensión superficial. de Hartman. 133) Analizará el concepto de pH. puentes de hidrógeno. de Darrow. El agua constituye el medio en el cual se realizan la mayoría de los procesos celulares (de hecho podría decirse que la conformación que toman las moléculas dentro de las células depende del agua). B.3 Conocerá el concepto de pH y establecerá su escala de medición.2.B. B. La atracción entre las moléculas de agua permite que se establezcan enlaces débiles llamados puentes de hidrógeno que configuran redes transitorias cuya existencia continuada confiere al agua sus propiedades fisico-químicas características: 33 . hiper e hipoosmolaridad.2 Soluciones acuosas. B. el alumno conocerá las propiedades fisicoquímicas del agua y los conceptos de reacción química. así como el de isotonicidad. están dirigidos hacia los vértices.1 Conocerá las siguientes propiedades fisicoquímicas del agua: su composición. Uno de los compuestos más abundantes en nuestro planeta es el agua. densidad electrónica.2.1 Definirá lo que es una reacción química y sus componentes.2. B. estructura en sus estados físicos. ácido.3 Ecuación:  ∆G (kcal/mol) Glucosa + Pi = Glucosa 6 fosfato + H2O +3. osmolalidad.3 Revisará las propiedades coligativas de las soluciones y su importancia en la medicina.1 Definirá qué es una solución y los diferentes tipos de soluciones que existen. base y amortiguador.4 Definirá los conceptos de osmolaridad. Se cree que fue en los océanos primitivos donde se originaron los primeros indicios de vida.2.2 Explicará los cálculos y los procedimientos para preparar soluciones porcentuales molares. Realización de la práctica 1 "Soluciones" (ver pág. osmolares y normales.3. Conocerá la composición de las siguientes soluciones utilizadas en medicina: solución isótonica. Esta característica permite que exista una fuerza de atracción entre los extremos cargados opuestamente de las moléculas vecinas.3. pH.3. B. su constante de equilibrio y el producto iónico del agua. B.3 + –7. sus enlaces químicos. conductividad térmica. constante dieléctrica y su papel como solvente. calor latente de vaporización. Aplicará dicho concepto para calcular los valores de pH a partir de la concentración de iones hidronio y de la concentración de H+ a partir de los valores de pH.0 B. en la cual los dos hidrógenos y el oxígeno se encuentran formando un tetraedro irregular en el que el oxígeno ocupa el centro y los hidrógenos. que es una medida indirecta de la capacidad intrínseca de las moléculas para reaccionar entre sí. La presencia de partículas en solución va a modificar las propiedades características del agua y da origen a lo que se conoce como propiedades coligativas de las soluciones (propiedades que dependen del número de partículas en la solución y no de su naturaleza). una correspondiente a la reacción directa y una correspondiente a la reacción inversa. El transporte de sustancias entre los diversos órganos y tejidos del cuerpo humano se hace por el plasma y los líquidos extracelulares. ambos de naturaleza acuosa. la más notable es la aparición de la presión osmótica. Todas esas propiedades permiten que el agua desempeñe muy variadas funciones en los seres vivos. Las interacciones del agua con las diversas moléculas permiten el mantenimiento de las estructuras celulares. Esto indica que el agua se ioniza. lo cual indica que la molécula tiende a estar asociada. Como las concentraciones que se manejan son tan pequeñas. se ha + + elegido al ion hidronio (H3O ). aun expresadas matemáticamente como submúltiplos de 10 (potencias negativas de 10). donde Kw = [H ] [OH ] = 1 –14 2 2 X 10 mol /l . elevada tensión superficial. o más favorable a la aparición de los reactantes (a la izquierda) cuando el valor de la constante será menor a la unidad. ya que puede aceptar protones. alta constante dieléctrica. ya que actúa como un ácido al + donar protones (H ) y como una base al aceptarlos. en cuyo caso el valor será siempre mayor a la unidad. o intercambiar cantidades importantes de calor sin mucha variación de su temperatura. Para facilitar la expresión de la ionización del agua se simplifica así: + – H 2O H + OH A las sustancias que tienen esta capacidad se las llama anfóteras o anfolitos. En el caso del agua.ser líquida a temperatura ambiente. En la reacción: A+B C+D la velocidad (v) es igual a k [A][B]. así como de una constante de velocidad de la reacción (k). alto punto de ebullición. como valor numérico para expresarla. la Keq tiene un valor de –16 1. Como la mayoría de las reacciones son reversibles. Cuando el valor de esta concentración se multiplica por la Keq se obtiene el valor del producto de la concentración de + – ambos iones H y OH . según la teoría de Brönsted y Lowry. alta capacidad calorífica y baja tensión de vapor. Así. y que funciona como una base. que es mucho menor a la unidad. por ejemplo. La velocidad de las reacciones químicas depende de la concentración de las moléculas implicadas en ellas. el agua puede encontrarse en dos especies iónicas: el + hidronio H3O . su manejo puede resultar “complicado” por lo que se 34 . existen dos constantes de velocidad. Entre éstas. de suspensión y de reacción para todas las moléculas. A partir de esta constante (Kw) se puede deducir el carácter de una solución diluida respecto a su grado de acidez o basicidad. Una molécula de agua tiene la capacidad de ceder un protón a la molécula vecina y esto ocasiona que la molécula que cedió su protón quede con una carga neta negativa y la molécula de agua que lo acepta quede con una carga positiva. lo cual le permite mantener constante la temperatura del organismo y controlarla mediante los fenómenos de vasoconstricción y de sudoración. simplificado como H . Esta relación es lo que se conoce como constante de equilibrio (Keq) y es igual a ki/kd o [C] [D] / [A] [B]. que es la especie que queda al ceder la molécula de agua su protón. Cuando la velocidad de la reacción directa es igual a la velocidad de la reacción inversa se establece una condición de equilibrio en la que hay una relación particular del producto de las concentraciones de los productos entre el producto de las concentraciones de los reactivos. alto punto de fusión.8 X 10 mol/l. Aquí la concentración de ambos iones –7 es de 1 X 10 . servir como medio universal de solución. lo que se conoce como Kw o + – producto iónico del agua. que funcionaría como ácido. Si el valor es igual a uno no hay una tendencia clara en ninguna de las direcciones. y el – hidroxilo OH . la concentración del agua sin disociar es tan elevada que puede considerarse constante. La constante de equilibrio es característica para cada reacción y permite conocer si la reacción es más favorable hacia los productos (a la derecha). cuando la + –14 concentración de H es (1 X 10 ) el pH es de 14. ácido. Esto es lo que se conoce como “p” y referido a la concentración + de H se denomina pH. líquidos intracelular e intersticial. C. jugo pancreático y bilis).1 Definirá el concepto de amortiguador. o sea: + + pH = –log [H ] o bien pH = log 1/[H ] Nótese que la “p” es minúscula.2 Definirá los conceptos de ácido y base. así como los mecanismos respiratorios y renales. el intercambio iónico. El paso de la electricidad a través de una solución con iones se llama electrólisis. de pK y explicará la importancia de los sistemas biológicos de amortiguación. ya que el log10 1 es 0. entonces. Equilibrio hidroelectrolítico y ácido-base Al finalizar esta subunidad. electrólito. C. Explicará cómo se regula el pH de los líquidos orgánicos y la participación de los sistemas amortiguadores. C. base y amortiguador. mientras que el correspondiente a la basicidad o alcalinidad de una solución va del 7 al 14.3. el valor del pH es 0. ya que se trata de una sigla que indica potencial. así como la composición de los compartimientos líquidos del organismo.3 Analizará el concepto de sistema amortiguador.3. 137). El intervalo de pH para indicar la acidez de una solución va del 0 al 7. el alumno conocerá los conceptos de electrólito. C. Es importante recordar que un ión es una especie química (átomo o conjunto de átomos) con carga eléctrica positiva (catión) o negativa (anión) por ganancia o pérdida de electrones. se tiene que: –7 –7 pH = log 1/ (1 x 10 ) = log 1 – log 1 x 10 = 0 – (–7) =7 Es a partir del agua que se define la escala de pH. 174-175). Si se considera que el valor de la –7 concentración de protones es de 1 x 10 .3 Identificará los sistemas amortiguadores más importantes en los medios intra y extracelular. el balance del agua y de los electrólitos. su fuerza. El pH. por lo cual se habla de soluciones ácidas cuando tienen valores de concentración de –7 hidrogeniones mayores de 1 X 10 o pH menores de 7 y de soluciones alcalinas con concentraciones de –7 hidrogeniones menores de 1 X 10 y pH mayores a 7. C.4. C.4 Realización de la práctica 2 "Regulación del equilibrio ácido-base después del ejercicio muscular intenso y de la ingestión de bicarbonato de sodio" (ver pág. corresponde al -log de la concentración de hidrogeniones. C. Acidosis metabólica. Deshidratación grave" (ver págs. los iones disueltos en agua pueden conducir la electricidad.3.1 Revisará las principales alteraciones del equilibrio ácido-base en el organismo y los mecanismos para su control. C. En el otro extremo. Cuando la concentración de hidrogeniones en solución acuosa es de 1.utiliza el -log de base 10 para expresarlo. catión.0 M. Los solutos que pueden liberar iones en el agua por disociación o ionización y que 35 . y analizará los cambios del pH de una solución al agregar un ácido o una base explicando el porqué de este fenómeno. jugo gástrico. Discusión de los casos clínicos 1 "Cólera" y 2 "Oclusión intestinal.2 Aplicará la ecuación de HendersonHasselbalch al cálculo del pH y de la concentración de sal o de ácido de diferentes soluciones. El punto de neutralidad es de pH = 7 o en concentración + –7 de H de 1 X 10 . C. anfolito y conocerá la composición electrolítica de los compartimentos líquidos del organismo (plasma.1 Definirá los conceptos de anión. La cantidad de agua presente en los diferentes tejidos varía de acuerdo con las funciones y características de cada uno. a su vez. entre los cuales se encuentra la bomba + + de Na /K . Los cambios en la concentración de iones conlleva a cambios en la osmolaridad del medio. La movilización y el metabolismo de los principales cationes extra e intracelulares depende de la actividad celular así como de transportadores específicos. producen desequilibrios que pueden llegar hasta la muerte. El agua corporal la encontramos en diferentes compartimentos y su cantidad en éstos. El potasio es el principal catión en el LIC. Agua corporal El agua en el cuerpo humano ocupa cerca de 70% del peso corporal dependiendo de la edad.forman una solución conductora de electricidad se llaman electrólitos. respectivamente. la brecha aniónica es de aproximadamente 12 mmol/l. K . Electrólitos La composición electrolítica del líquido intracelular (LIC) y del líquido extracelular (LEC) difiere en forma + sustancial. así como en las concentraciones de electrólitos y en la osmolaridad del suero. Cl . es aproximadamente 30 veces más alta que la que se encuentra en el LEC. El agua es el mayor constituyente de los seres vivos. el piruvato. el citrato. su cantidad debe mantenerse dentro de un margen estrecho ya que tanto su carencia como su exceso producen problemas clínicos que se conocen como desequilibrios hídricos. en la cetoacidosis diabética y en la insuficiencia renal. siendo más abundante en células metabólicamente muy activas (~ 90%) y de menos del 10% en el tejido adiposo o aún menor. sinovial. fosfatos y proteinatos. Para fines prácticos el LIC tiene al K como el principal catión y como aniones al fosfato y a + las proteínas. peritoneal. 36 . siendo la concentración de sodio de 140 mmol/l. con una concentración aproximada de 100 mmol/l y el bicarbonato. HCO3 . Puede aumentar muchas veces en ciertos desórdenes como cuando los ácidos inorgánicos y los aniones orgánicos se acumulan. por ejemplo. La concentración de sodio y cloruro en el LIC es de 10 mmol/l y 4 mmol/l. líquido cefalorraquídeo. En la práctica. La cantidad de agua puede variar desde alrededor de un 40% en personas mayores a más de un 75% en niños recién nacidos. el sexo y la grasa corporal. La concentración total de cationes presentes en el plasma es aproximadamente de 150 mmol/l. El agua se encuentra distribuida en el líquido intracelular (30-40% del peso corporal total) y el líquido extracelular que. entre otros. Las concentraciones de estos electrólitos se mantienen dentro de ciertos límites que al alterarse. el Na es el catión más importante y el cloruro como anión. El tratamiento de las alteraciones hidroelectrolíticas se basa en la evaluación del agua corporal total y su distribución. las proteínas y los ácidos orgánicos como son el lactato. depende de las concentraciones de ciertos + + – 2+ 2+ electrólitos como Na . está conformado por el líquido intersticial y la linfa (15%).5%) y los fluidos transcelulares que incluyen los fluidos gastrointestinales. Su porcentaje también es mayor en personas delgadas que en obesas. así como un hombre tendrá mayor cantidad de agua que una mujer. con una concentración de 25 mmol/l. el sulfato. cuya concentración es de 110 mmol/l. En la práctica médica está indicada la cuantificación de electrólitos en cualquier paciente con síntomas neuromusculares. Mg y Ca . el acetoacetato y el 3-β-hidroxibutirato. el plasma (4. Los aniones presentes en el plasma más abundantes son el cloruro. en estructuras relativamente inactivas como el esqueleto. mientras que en el LEC. esta brecha aniónica se calcula de acuerdo a la siguiente ecuación: + + - - Brecha aniónica = {[Na ] + [K ]} – {[Cl ] + [HCO3 ]} Calculada de esta forma. el resto de los aniones que constituyen la diferencia o brecha aniónica del plasma son el fosfato. Dado que en cualquier sistema biológico la suma de los cationes debe ser igual a la suma de los aniones. la cual es proporcional a la concentración molar de la solución.6 Conocerá las funciones generales de los aminoácidos proteicos y no proteicos en los seres vivos.1.2 Proteínas.2 Relacionará las cadenas laterales de los aminoácidos con sus propiedades y los clasificará en grupos. D. junto con las proteínas séricas. Cambios de hasta 2 meq de sodio en sangre estimulan los receptores osmolares y causan retención renal de agua cuando aumenta y su eliminación cuando la osmolaridad disminuye. D.1 Aminoácidos. fenilalanina. Un cambio en la concentración iónica en cualquiera de los compartimentos celulares crea un gradiente de presión y como consecuencia. El organismo mantiene esta concentración por medio de la hormona antidiurética.1. secundaria. 1 mOsm de glucosa equivale a 180 mg/l (18 mg/dl) y 1 mOsm de nitrógeno ureico (NUS o BUN de sus siglas en inglés) a 28 mg/l (2.1 Identificará en la fórmula de un aminoácido los grupos funcionales carboxilo y amino.4 Describirá el estado nativo de las proteínas y sus diferentes niveles de organización: estructuras primaria. Una fórmula sencilla para cuantificar la osmolaridad del suero y que ofrece una utilidad clínica es: + Osmolaridad =2(Na mmol/l) + glucosa mmol/l + BUN mmol/l = 280 a 320 mOsm Osmolaridad = 2(Na+ meq/l) + glucosa mg/dl + BUN mg/dl ——--——-18 ——-----— 2.2.2. terciaria y cuaternaria y mencionará las fuerzas que las Aminoácidos y proteínas 37 . el alumno conocerá las características más importantes de los aminoácidos y de las proteínas.1 Identificará los productos de hidrólisis de las proteínas.4 Identificará la carga eléctrica de los amino-ácidos en soluciones de diferentes valores de pH y su movilidad en un campo eléctrico. D. función y localización.2. D.Osmolaridad Las diferentes moléculas disueltas en el agua corporal contribuyen a la presión osmótica. los otros electrólitos.2 Clasificará a las proteínas con base en su composición. + – Los electrólitos Na .8 mg/dl) que corresponde a la masa molecular de 2 átomos de nitrógeno en la urea. existe un cambio en la cantidad de agua que fluye del compartimiento que presenta una menor osmolaridad hacia el de mayor. contribuyen con más del 92% a la osmolaridad del suero.3 Conocerá las características más importantes de la unión peptídica. D.1. Describirá qué es un péptido y mencionará algunos de los polipéptidos importantes en medicina.1. así como sus funciones generales. D. glucosa y urea son responsables del restante 8%. El mantenimiento del agua extracelular + depende básicamente de la concentración del Na . Cl y HCO3–. D. D. D. ácido aspártico.Usar como modelos glicina. D.2.5 Conocerá las fórmulas de los aminoácidos presentes en las proteínas. lisina e histidina. Para determinar la concentración osmolar de una solución que contiene una mezcla de electrólitos y no electrólitos hay que tener en cuenta las concentraciones individuales de todos sus componentes. D.1.8 donde el factor 2 se debe a que se consideran los + – aniones asociados al Na (Cl y HCO3–). D.1. D.3 Reconocerá a los aminoácidos como ácidos débiles e identificará los valores de sus pKs y su punto isoeléctrico. Al finalizar esta subunidad. Describirá el proceso general de la desnaturalización. (Da o Dalton es la unidad de masa atómica y es igual –27 a 1.2.6605655 X 10 kg). Las proteínas pueden dividirse. otro componente. como los aminoácidos. cada una de las cuales está constituida por 20 diferentes aminoácidos unidos por enlaces tipo amida (enlaces peptídicos) en una secuencia específica para cada proteína. además de los aminoácidos. Fibrosas (colágena. Junto a los grupos ionizables principales. Los aminoácidos proteicos pueden clasificarse en función de las cadenas laterales que presentan. según su composición. mientras que a pH por abajo del punto isoeléctrico tiene carga positiva. se encuentran cargadas en solución. las lipoproteínas (contienen triacilglicéridos.D.5 D. Conocerá el propósito de estudiar las proteínas plasmáticas en medicina. Los aminoácidos son compuestos alifáticos. De membrana (porina. A pH fisiológico.2. el grupo amino se encuentra en el átomo de carbono alfa con respecto al grupo carboxilo. Los aminoácidos tienen por lo menos dos grupos ionizables: el grupo alfa amino y un carboxilo. ATPasa de sodio/potasio). un hidrógeno y una cadena lateral. aromáticos o heterocíclicos que contienen por lo menos un grupo amino y un grupo carboxilo. electroforesis y cromatografía por peso molecular. Algunos ejemplos de proteínas conjugadas son las glucoproteínas (contienen azúcares como grupo prostético). carboxilo. el grupo carboxilo. miosina y actina). a pH por arriba del punto isoeléctrico presenta carga negativa. la que puede ser negativa o positiva a pH neutro. Las proteínas están formadas por una o varias cadenas polipeptídicas.7 estabilizan. tenemos aminoácidos no polares.2. algunos aminoácidos contienen otros grupos que pueden ionizarse: grupos amino. por intercambio iónico y por afinidad. hidroxilo o imidazol. las nucleoproteínas (asociadas a ácidos nucleicos) y las metaloproteínas (que pueden unir iones metálicos como en el grupo hemo).6 D. mientras que las proteínas conjugadas presentan. estos grupos pueden estar ionizados y confieren al aminoácido que los contiene cargas positivas o negativas. Cada proteína posee un punto isoeléctrico característico. es decir. Describirá los diferentes métodos de purificación de las proteínas con base en sus propiedades: ultracentrifugación. sulfhidrilo. tiene el mismo número de cargas positivas y negativas (punto isoeléctrico). En los aminoácidos biológicamente activos. De reconocimiento (receptores de insulina o complejo mayor de histocompatibilidad). aminoácidos polares sin carga y aminoácidos polares con carga. por lo tanto. Las proteínas. Así. Relacionará la función de las proteínas con su estructura: Globulares (albúmina y hemoglobina). tiene un pH en el que se presenta en forma de ion dipolo o zwitterion. La masa molecular de una proteína varía desde cerca de 6 000 (>50 aminoácidos) hasta 1 000 000 Da o más. Este carbono alfa es un carbono asimétrico (con excepción de la glicina) porque presenta cuatro grupos funcionales diferentes: el grupo amino. la magnitud de la carga depende del tipo de proteína y del pH. Organización estructural de las proteínas 38 . que puede ser de diferente naturaleza química y en ciertos casos es llamado grupo prostético. según sea la naturaleza del grupo ionizado. precipitación por sales. en dos grupos principales: proteínas simples y proteínas conjugadas. donde tanto el grupo alfa amino como el grupo carboxilo se encuentran ionizados y. Cada aminoácido en solución tiene un pH característico en el que no se mueve en un campo eléctrico. Las proteínas simples están constituidas sólo por aminoácidos. fosfolípidos y colesterol). Todos los aminoácidos (con excepción de la glicina) son ópticamente activos y pertenecen a la serie L en los organismos superiores. enlaces iónicos. forma y polaridad de los aminoácidos que forman la proteína. Esta estructura puede estar estabilizada por enlaces de hidrógeno. cambios en la rotación óptica. a este fenómeno se le conoce como renaturalización. que es consecuencia de interacciones de resonancia (a) que le dan 40% de carácter de doble enlace entre los átomos de C y N (b). su disposición espacial. interacciones hidrofóbicas. etcétera. La desnaturalización es causada por un colapso de la estructura original con la ruptura de los enlaces de hidrógeno. Una mezcla de proteínas puede separarse a partir de las diferentes movilidades en un campo eléctrico (electroforesis). uno respecto al otro y se conectan entre sí por puentes de hidrógeno. La estructura cuaternaria es el arreglo espacial de las diversas subunidades polipeptídicas que componen algunas proteínas. al eliminar los agentes que causan la desnaturalización. La estructura secundaria es el arreglo espacial local de los átomos del esqueleto de un polipéptido sin considerar la conformación de sus cadenas laterales. La estructura secundaria es mantenida por puentes de hidrógeno entre el oxígeno y el nitrógeno involucrados en los enlaces peptídicos de aminoácidos. 2. su función biológica y su localización. pérdida de la función biológica y una mayor susceptibilidad al ataque de las enzimas digestivas. El enlace peptídico tiene una estructura plana. los carbonos alfa sucesivos están en lados opuestos del enlace peptídico que los une. Algunos agentes que desnaturalizan las proteínas son: el calor. La estructura primaria es la secuencia de aminoácidos en la cadena polipeptídica unidos mediante enlaces peptídicos. por cromatografía de distintos tipos o por su diferente solubilidad. de las relaciones tridimensionales entre los átomos que componen las proteínas. La estructura terciaria se refiere al arreglo tridimensional de un polipéptido y está determinada por las estructuras primaria y secundaria. la proteína recupera su conformación original. los rayos X. es decir. Pueden existir varios tipos de estructura secundaria. Clasificación de las proteínas Las proteínas pueden ser clasificadas en función de aspectos tan diversos como su composición. a) b) O C C O N C H C N+ H Pauling y Corey determinaron que los grupos peptídicos asumen una configuración trans. de los enlaces iónicos y de las interacciones hidrofóbicas. En algunos casos. esta última estructura es la que le permite establecer puentes de hidrógeno. es decir. las cadenas peptídicas de las proteínas globulares se organizan en una forma muy compacta en la que los aminoácidos hidrofílicos se encuentran en la superficie externa mientras que los residuos hidrofóbicos permanecen enterrados en el interior de la molécula. Desnaturalización Se dice que una proteína se desnaturaliza cuando pierde sus diversos niveles de organización estructural. Se forma espontáneamente y depende del tamaño. en la que los aminoácidos de la cadena polipeptídica se presentan formando una especie de cilindro orientado a la derecha y la lámina beta plegada. 4. Se han descrito cuatro niveles de organización: 1. los enlaces covalentes disulfuro. Atendiendo a su composición la proteínas pueden ser: 39 . en la que los aminoácidos se acomodan de manera paralela o antiparalela. la luz UV. los pH extremos. sin cambios en la estructura primaria. entre ellos destacan dos: la alfa hélice. 3.La función de las proteínas sólo puede entenderse en términos de la estructura de la proteína. los que interactúan entre sí y con el medio en el que se encuentran. Por ejemplo. rígida. o la agitación vigorosa. La desnaturalización va acompañada de la disminución de la solubilidad. aunque no es exhaustiva. La lista siguiente. Las proteínas. Algunos ejemplos son: nucleoproteínas. no son difusibles. •Participan en el mantenimiento del equilibrio osmótico entre los diferentes compartimentos del organismo. entre otras. Las proteínas globulares son de forma esférica y solubles en agua. baja solubilidad en agua y resistentes a la tracción. las proteínas pueden clasificarse en: •Hísticas o tisulares: son las proteínas de los tejidos. Clasificación de las proteínas de acuerdo a su función. Las proteínas desempeñan una amplia variedad de funciones muy importantes en el organismo. Por último. Con base en su disposición espacial. •Trabajo mecánico: por ejemplo la contracción de los músculos. •Estructural: las proteínas proporcionan a las células forma y soporte mecánico (como la colágena y las proteínas contráctiles). •Energética: liberan 4 kcal/g de proteína oxidada hasta CO2 y H2O. E. cuyo grupo prostético son carbohidratos. •Protectora: por ejemplo las inmunoglobulinas que defienden al organismo contra las infecciones virales y bacterianas. los cuales pueden movilizarse para producir energía calórica o transformarse en carbohidratos y lípidos. por ser grandes moléculas coloidales. son muy utilizadas en el laboratorio clínico. • Conjugadas: cuando además de aminoácidos poseen un componente no proteico. •Reguladora: algunas proteínas son hormonas o sirven como receptores de las hormonas (insulina y glucagón). La mayor parte de las enzimas. esto es. las glucoproteínas. las fosfoproteínas. da una idea de la diversidad de las funciones biológicas en las cuales se sabe que intervienen las proteínas: •Catalítica: las enzimas catalizan casi todas las reacciones que se efectúan en los organismos vivos. •Plasmáticas o hemáticas: son las proteínas de la sangre. Enzimas y coenzimas 40 . Las proteínas de la sangre (la hemoglobina en los eritrocitos y las proteínas plasmáticas). transferrina). •Transporte: las proteínas se pueden unir a otras moléculas a fin de transportarlas en el organismo (albúmina. reciben el nombre de proteínas fibrosas. Los aminoácidos pueden ser desaminados para formar cetoácidos. el movimiento de los flagelos y la separación de cromosomas en la mitosis (miosina y actina). la albúmina): por constituir una fuente de los aminoácidos indispensables para el organismo. Las proteínas formadas por cadenas polipeptídicas dispuestas paralelamente a un eje. la cual sirve para mantener un volumen normal de sangre y un contenido normal de agua en el líquido intersticial y los tejidos. •Fuente de nutrición para los tejidos (sobre todo.• Simples: aquellas compuestas únicamente de aminoácidos. funcionan como amortiguadores para reducir al mínimo cambios súbitos en el pH. cuando un ión metálico está enlazado directamente a la proteína. como la colágena y la fibrina. las proteínas pueden clasificarse en globulares y fibrosas. asociadas con fósforo o como las metaloproteínas. las proteínas son una forma de almacenamiento de aminoácidos. Entre las funciones que son comunes a todas las proteínas encontramos: •Capacidad amortiguadora: debido a que las proteínas son compuestos anfóteros y poseen muchos grupos ionizables (con valores diferentes de pK). formadas por la asociación de la cadena polipeptídica con ácidos nucleicos. por su gran accesibilidad. Estas proteínas son de forma alargada. en función de su localización. no pueden atravesar las membranas y ejercen una presión osmótica coloidal. hormonas y anticuerpos tienen estructura globular. el que puede ser de origen orgánico o inorgánico y que se denomina grupo prostético. Aspectos médicos de la enzimología.5 Conocerá el modo de acción de las enzimas y en qué consiste su especificidad.1.3 Analizará las ecuaciones de Michaelis Menten y de LineweaverBurk. al manganeso y al fierro como ejemplos de cofactores metálicos. Algunas de ellas están formadas únicamente de aminoácidos mientras que otras presentan algún otro componente de naturaleza no aminoácida.2. las cuales 41 . E. podrá calcular sus principales parámetros cinéticos y el efecto de algunas moléculas que modifican su acción y describirá ciertas aplicaciones médicas de las enzimas.4 Conocerá las estrategias de control de la actividad de las enzimas: disponibilidad de sustrato. el alumno conocerá qué es una enzima y cómo actúa. E. glucogenosis).1 Características de un sistema enzimático.2.1 Conocerá que el uso de la determinación de la actividad de algunas enzimas en el diagnóstico contribuye al seguimiento de ciertas enfermedades (transaminasas. Realización de la práctica 3 "Cinética enzimática.2. pero juntas forman una proteína funcional denominada holoenzima. E.1 Analizará una reacción enzimática para identificar al sustrato.2. fosfatasas y amilasa).2 Cinética enzimática.1. cuando se encuentran aisladas.2 Identificará los componentes de un sistema enzimático y mencionará las coenzimas y cofactores que participan.2 Definirá lo que es la velocidad de una reacción enzimática y conocerá cómo se calcula su constante de equilibrio. E.1. Generalmente son derivados de vitaminas.4 Definirá los conceptos de zimógeno e isoenzima. de colesterol y de ácido úrico).140).3.2 Describirá la etiología de algunos padecimientos congénitos del metabolismo y la actividad enzimática empleada para su diagnóstico (fenilcetonuria. E. E.3. describirá sus usos e identificará el significado de los valores de Vmáx y de Km. E.1. lactato deshidrogenasa. modificación covalente. E. E. Conocerá el efecto del pH y de la temperatura sobre la actividad enzimática. E.2. creatina cinasa.1.5 Al finalizar esta subunidad. E. E. albinismo. Las enzimas son proteínas especializadas de actividad catalítica.3.3 Describirá el uso de ciertas enzimas como reactivos de laboratorio en la cuantificación de algunos metabolitos (determinación de glucosa. alosterismo.3 Describirá la acción de los inhibidores competitivos y no competitivos y de los moduladores alostéricos sobre la actividad de las enzimas. E.6 E. al complejo enzima-sustrato y al producto. retroalimentación y concentración de la enzima. anemia hemolítica.1 Conocerá qué son las enzimas y su clasificación de acuerdo con su función. mientras que la parte no proteica se denomina coenzima. ambas son no funcionales.3 Analizará el papel de vitaminas hidrosolubles como precursores de las coenzimas e identificará al magnesio. La parte proteica se denomina apoenzima. Efecto de la concentración de sustrato sobre la velocidad de una reacción enzimática" (ver pág. E.E. E. mencionará el significado de dicha constante. Las coenzimas funcionan a menudo en la transferencia de electrones o de grupos funcionales.2. la enzima puede actuar sobre un único compuesto. la velocidad de la reacción es proporcional a la concentración del sustrato. mientras que. que define la concentración de sustrato a la que la reacción enzimática alcanza la mitad de la velocidad máxima. el cual consiste en un arreglo espacial de algunos aminoácidos de la proteína donde se encuentran generalmente el grupo prostético o la coenzima y que tienen la capacidad de interactuar con el sustrato. Su mecanismo de acción consiste en la formación de un complejo entre la enzima y el sustrato (ES). se encuentra en su velocidad máxima. por lo que deben ser adquiridas en la dieta. ya que las reacciones catalizadas enzimáticamente alcanzan velocidades de reacción de 106 a 1 012 veces mayores que las reacciones no catalizadas y de varios órdenes de magnitud mayor que las catalizadas químicamente. Un sustrato puede ser transformado por una o varias reacciones teóricamente posibles catalizadas por diferentes enzimas. la enzima está saturada por su sustrato y. Mayor velocidad de reacción. Una enzima puede atacar. ya que presentan una gran selectividad por la identidad de los grupos químicos de sus sustratos y productos. A bajas concentraciones de sustrato la reacción enzimática sigue una cinética de primer orden. si es relativa. Las enzimas aceleran las reacciones biológicas al disminuir la energía de activación de una reacción dada sin alterar su equilibrio. Mayor especificidad de reacción. Estas enzimas se conocen como enzimas alostéricas y el sitio donde interactúan con el modulador se llama sitio alostérico. La estereoespecificidad indica que una enzima acepta sólo un cierto estereoisómero (L ó D). por un reconocimiento espacial. La velocidad de las reacciones enzimáticas se ve modificada por la cantidad de enzima y por su capacidad de interactuar con su sustrato. 3. la reacción es de orden cero. Capacidad de regulación. 2 . como: 1. es decir. Esto es importante en algunos procesos de control metabólico. Hay algunas enzimas que se sintetizan directamente en su forma activa. en katales (kat). que sus actividades varían de acuerdo con la concentración de otras moléculas diferentes de sus sustratos. La velocidad de las reacciones enzimáticas depende de: a) La concentración y la actividad de la enzima. Algunas otras enzimas presentan sitios diferentes del sitio activo donde se asocian moléculas que modulan su actividad. modificación covalente de la enzima y variación en la cantidad de enzima sintetizada. que es la cantidad de enzima que convierte un mol de sustrato por segundo.no pueden ser sintetizadas en las células de los organismos superiores. control alostérico. Una UI es la cantidad de enzima en miligramos que convierte un micromol de sustrato por minuto. de tal manera que rara vez se obtienen productos colaterales o secundarios. el cual realiza la reacción química adecuada y permite la recuperación de la enzima original en el momento en que el complejo enzima-producto se rompe para liberar al producto. dado que interactúa con su sustrato. b) La concentración del sustrato. 42 . tridimensional o estereoespecífico. otras se sintetizan en forma de proenzimas inactivas o zimógenos y deben ser activadas por procesos especiales para llegar a ser funcionales.Condiciones de reacción más suaves. Los mecanismos de regulación incluyen la inhibición. 4. La actividad específica de una enzima se expresa en unidades por mg de proteína. A altas concentraciones de sustrato. puede usar como sustrato varios compuestos relacionados. Las enzimas presentan algunas características que las diferencian de los catalizadores químicos. es decir. Cada enzima tiene su característica constante de Michaelis o Km. El sustrato se une a la enzima en el sitio activo. ya que trabajan a temperaturas relativamente bajas. Las unidades con que se mide la velocidad de una enzima se determinan como unidades internacionales (UI). Si la especificidad es absoluta. a presión atmosférica y en condiciones de pH neutro. por lo tanto. es decir. lo que genera una línea recta. En general. Toda reacción catalizada enzimáticamente tiene su pH óptimo. En la figura II. Las enzimas alostéricas presentan un comportamiento sigmoidal y los moduladores positivos desplazan la curva hacia la izquierda. Así.enzimática. se remueven con un exceso de sustrato. El efecto de un inhibidor no competitivo no puede revertirse por un exceso de sustrato. e) La presencia de activadores e inhibidores. 43 . Zn . El comportamiento cinético de las enzimas. II. II. descrita matemáticamente por la ecuación de Lineweaver-Burk.1). descrita matemáticamente por la ecuación de Michaelis-Menten. La inhibición puede ser reversible o irreversible en el caso de que el inhibidor realice un cambio permanente de un grupo funcional de la enzima.3 se observa este comportamiento lineal de la enzima con y sin inhibidores. Los inhibidores enzimáticos pueden ser de varios tipos. Toda reacción catalizada enzimáticamente tiene una temperatura óptima. por lo que compiten con él para unirse al sitio activo. al graficar la velocidad de la reacción enzimática contra la concentración de sustrato se obtiene una hipérbola rectangular (fig. La activación de las enzimas alostéricas que están compuestas por subunidades es de gran importancia en el control de los sistemas multienzimáticos y se realiza generalmente por varias moléculas orgánicas. mientras que los moduladores negativos hacen más pronunciado el efecto sigmoidal (fig. los más importantes son los competitivos y los no competitivos. etcétera. La actividad enzimática puede ser modificada positiva o negativamente por algunos compuestos. es graficar la inversa de la velocidad inicial contra la inversa de la concentración de sustrato. así como el efecto de los diferentes tipos de moléculas sobre la actividad enzimática. Los inhibidores competitivos interactúan con el sitio activo de la enzima y se parecen al sustrato en su estructura. puede ser estudiado mediante diversas técnicas cinéticas y gráficas. Los activadores aumentan la reacción enzimática propiciando la formación de un sitio activo funcional y a menudo son iones 2+ 2+ metálicos como Mg .2). d) La temperatura. Otra manera de estudiar el comportamiento cinético de las enzimas.c) El pH y la composición de la solución en que se lleve a cabo la reacción. Los inhibidores no competitivos reaccionan con otra estructura importante de la molécula. Realizan reacciones de formación de enlaces con gasto de ATP. 44 . Transfieren electrones o hidrógenos. Realizan reacciones de adición a dobles enlaces y ruptura no hidrolítica del sustrato. Transfieren entre dos moléculas. grupos funcionales HIDROLASAS. la mayoría de las enzimas se organiza en sistemas multienzimáticos. los cuales se unen a estructuras celulares o están libres en diversos compartimientos celulares y son una forma de hacer más eficiente la acción de las enzimas involucradas en una vía.In vivo. TRANSFERASAS. LIGASAS. ISOMERASAS. Realizan reacciones de ruptura de enlaces con entrada de la molécula de agua. Las enzimas pueden clasificarse en seis grandes grupos según el tipo de reacción que llevan a cabo: OXIDORREDUCTASAS. LIASAS. Realizan interconversiones de isómeros. así como su regulación. CONTENIDO TEMÁTICO Segunda Unidad Temática METABOLISMO 45 . C. Los organismos se caracterizan por poseer miles de reacciones catalizadas por enzimas. B. el par NAD(P) /NAD(P)H y el ciclo del ATP en el metabolismo intermediario. complejo multienzimático y encrucijada metabólica. A.3 En un esquema general del metabolismo identificará. El término metabolismo intermediario se aplica a las actividades 46 . El metabolismo puede definirse como el conjunto de todas las reacciones químicas que ocurren en el organismo. A. D. Otras vías metabólicas de los carbohidratos. compartimentalización. catabólicas y anfibólicas. entre otras. E.1 Conocerá las metabolismo. G. A. A. H. Fundamentos del metabolismo celular en nutrimientos y las vías metabólicas a las que entran para satisfacer las demandas de energía y mantenimiento de los tejidos (homeostasis) con base en el esquema general del metabolismo Al finalizar esta unidad. las vías anabólicas. con base en sus características. Las rutas o vías metabólicas son secuencias de reacciones en donde un precursor o sustrato se convierte en un producto final a través de una serie de intermediarios metabólicos. Metabolismo energético. funciones generales del A. Lípidos. El objetivo del metabolismo es mantener las funciones vitales del organismo tales como el trabajo mecánico. inhibición y enzimas alostéricas). Fundamentos del metabolismo celular. Metabolismo de los compuestos nitrogenados. F. actividad enzimática (activación. el transporte activo de moléculas contra gradientes de concentración y la biosíntesis de moléculas complejas.2 Definirá los conceptos de vía metabólica. Carbohidratos. A. Definirá los conceptos de fosforilación oxidativa y fosforilación a nivel de sustrato.III METABOLISMO Y BIOENERGÉTICA Al finalizar esta unidad.6 Conocerá los diferentes niveles de regulación del metabolismo: síntesis de enzimas (inducción-represión). La unidad se compone de: A. Metabolismo de los lípidos.4 Describirá el papel central del piruvato.5 Conocerá la transformación de los diferentes componentes de la dieta A. el alumno conocerá los principios generales del metabolismo intermediario de una célula normal. el alumno conocerá en forma integral las rutas metabólicas de las diversas moléculas biológicas en las células y las alteraciones que aparecen asociadas a su disfunción en algunas enfermedades. Regulación e integración metabólica. la + acetil CoA. constituyendo las vías metabólicas. En el siguiente cuadro aparece el resumen de las características de estos dos tipos de procesos. "abajo" es la fase degradativa del metabolismo en la que nutrientes orgánicos como carbohidratos. y por lo tanto. La regulación tiene el objeto de ejercer un control enzimático sobre el flujo de metabolitos a través de una vía metabólica. contribuye también a la regulación metabólica. polisacáridos y otros componentes celulares). Obtener energía química a partir de la energía solar en los organismos fotótrofos o de la energía contenida en los nutrientes obtenidos del ambiente en los organismos quimiótrofos. Esta es la forma más eficaz de ejercer el control porque evita la síntesis innecesaria de metabolitos de la vía. 4. Oxidativa. Todas las vías metabólicas están reguladas. Otra manera sería controlando la velocidad de la síntesis de enzimas particulares. los precursores pequeños y sencillos se transforman en moléculas más grandes y complejas propias de cada célula (polisacáridos. incluidos los precursores macromoleculares. 2. lípidos. Las reacciones anabólicas requieren un aporte energético. lípidos. Sintetizar y degradar las biomoléculas requeridas en las funciones celulares especializadas. "arriba". al principio de cada vía existe una reacción exergónica irreversible que permite que el intermediario que produce continúe a lo largo de la vía. Catabolismo Anabolismo Biodegradativa. Las rutas catabólicas generan transportadores electrónicos reducidos (NADH. Convertir las moléculas nutrientes en las moléculas características de la propia célula. parte de la cual se conserva en la molécula del ATP. Por ejemplo. metabolitos y productos. del griego aná. su regulación. ácidos nucleicos. Generador de energía. Transformar los precursores monoméricos en polímeros (proteínas. 2. En el anabolismo. Biosintética. Cada vía tiene una etapa obligada.combinadas de todas las vías metabólicas que interconvierten sustratos. del griego katá. esta reacción enzimática es la que determina la velocidad de la vía. proteínas y ácidos nucleicos). mediante interacciones alostéricas (como en la inhibición por producto) o por modificaciones covalentes. Variedad de materiales iniciales. pero productos finales bien definidos (convergente) Materiales iniciales bien definidos y variedad en los productos (divergente) Dentro de la gran complejidad del metabolismo es posible distinguir algunos puntos de convergencia: 1. que proviene generalmente de la hidrólisis del ATP y del poder reductor del NAD(P)H. 3. Toda esta actividad celular muy coordinada y dirigida tiene como objetivo el que los sistemas multienzimáticos cooperen para cumplir cuatro funciones básicas: 1. En toda vía existe una reacción enzimática que funciona tan lentamente que impide que sus sustratos y productos se equilibren. El metabolismo anabolismo se divide en catabolismo y El catabolismo. también llamado biosíntesis. El hecho de que las vías de síntesis y degradación de moléculas sean diferentes. la secuencia consecutiva de A —> B — > C —> D —> E tiene el mismo efecto neto que A —> E. CO2. 3. Consumidor de energía. FADH2 y NADPH) y liberan energía. 47 . NH3). Generalmente. lípidos y proteínas se convierten en productos más pequeños y sencillos (H2O. Dado que la mayoría de las otras enzimas funcionan próximas al equilibrio. La mayoría de las vías metabólicas son irreversibles y exergónicas. Reductora. Una manera de controlar la actividad de la enzima limitante es regulando su actividad catalítica. 5 Describirá la estructura y características de los principales heteropolisacáridos (quitina.1. enantiómero y anómero.1 Estructura.2. B.1. maltosa.1. 287(1): 24-31. condroitin sulfato. fructosa.2 Digestión y absorción. sulfato de dermatan. heparina.1 Señalará las fuentes dietéticas de los carbohidratos y el papel de la celulosa en la dieta de los mamíferos. tri. B. En las células eucarióticas. Burgos HLC. B. en su estructura lineal o cíclica y en el número de átomos de carbono. peptidoglicanos). Scientific American. el alumno explicará la estructura química de los carbohidratos. sacarosa.2. 15 (3): 179-189. Los carbohidratos. su absorción y la función que desempeñan en la célula. sus fuentes. Realización de la práctica 4 "Efecto de la insulina sobre la glucemia de la rata" (ver pág.4 Describirá la estructura de los carbohidratos de importancia fisiológica: ribosa. la compartimentalización permite la localización específica de las vías metabólicas y su control. Maeder T. o sacáridos. B. manosa.2 Conocerá la clasificación de los carbohidratos con base en el número de unidades sacáridas que los componen (mono. 2002. B. 2. su digestión. químicamente se definen como derivados aldehídicos y cetónicos de alcoholes polivalentes y no puede haber menos de 3C para constituir un carbohidrato.145). Se les llama carbohidratos debido a que su estructura química semeja formas hidratadas del carbono y se representan con la fórmula (CH2O)n. Carbohidratos Al finalizar esta subunidad. oligo y polisacáridos) y con base en su composición (homo y heteropolisacáridos). B.1 Definirá qué son los carbohidratos y cuál es su importancia biológica.1.3 Conocerá la estructura química de los monosacáridos con base en su grupo carbonilo. glucógeno y celulosa. di. Díaz HD. B. Sweet Medicine. las glicoproteínas y de los glicolípidos y conocerá su función como receptores y moléculas de reconocimiento. ¿Cómo se transporta la glucosa a través de la membrana celular? IATREA. lactosa. galactosa. almidón. Definirá el concepto de carbono asimétrico y los diferentes tipos de isómeros ópticos: epímero. son las biomoléculas más abundantes en la naturaleza y son indispensables en los organismos vivos. 48 . glucosa. B. Lecturas recomendadas 1.4. B. 2002. Reconocerá los carbohidratos como componentes de B.1.2. B. glicosaminoglucanos. Señalará las siguientes características fisicoquímicas: solubilidad y propiedades ópticas.3 Conocerá los cinco principales transportadores de glucosa (GLUT 1 a GLUT 5) y su distribución en los diferentes tejidos.2 Conocerá el proceso de la digestión y la absorción de los carbohidratos de la dieta. Km de 15 mM o más. pentosas (5C). frutas. Los carbohidratos provienen de la dieta. trigo y arroz). con dos unidades monosacáridas. cerebro. Los carbohidratos son los componentes más abundantes de la dieta del humano. La naturaleza del ciclo depende de la posición del grupo hidroxilo que participa. maltosa. c) Constituyentes de moléculas complejas importantes como glucolípidos. ca.Transportador GLUT 1 Distribuidor Propiedades Eritrocitos. retina. basal hematoencefáli Km 1. aportan aproximadamente el 55% de las calorías de la dieta. GLUT 2 Hígado. Transportador páncreas de e galactosa intestino delgado glucosa. Cuando existen estos grupos hidroxilo y carbonilo en una misma molécula provocan que la molécula se ciclice. riñón. jaleas. Transportador de fructosa. la Los alcoholes y los aldehídos o cetonas pueden reaccionar entre sí para producir hemiacetales y hemicetales. Dependiente de insulina. Ingreso basal de glucosa. hortalizas (bulbos. placenta. GLUT 3 Cerebro. y fructosa. se encuentran en los cereales (maíz. con más de 10 unidades de monosacárido. como el almidón. placenta. lenteja). Este grupo se puede clasificar en disacáridos. Se clasifican según el número de unidades sacáridas en monosacáridos y polisacáridos. legumbres (frijol. Yeyuno. riñón y corazón. b) Precursores en la bio-síntesis de ácidos grasos y algunos aminoácidos. si se unen exclusivamente carbohidratos (osas) mediante 49 . será el C 5 el que reaccione y se formará un anillo de pirano. así como en algunos productos procesados como dulces. oligosacáridos. garbanzo.6 mM. Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo son: a) La fuente principal de energía (1 g de carbohidrato produce 4 Cal). Estructura de los monosacáridos GLUT 4 GLUT 5 Tejido adiposo. De la misma manera. yuca). como la sacarosa. raíces. que tienen alto peso molecular. Se clasifican en homoglucósidos. ácidos nucleicos y nucleótidos. si el compuesto tiene 6 carbonos. Según su función carbonilo pueden ser aldosas o cetosas. Sensor de glucosa en páncreas. el glucógeno y la celulosa. leche y productos lácteos. Ingreso barrera de glucosa. según el número de carbonos en su molécula. hígado. la glucosa es una aldohexosa y la fructosa una cetohexosa. corazón y músculo esquelético. mermeladas y pastas. heptosas (7C). guardan un equilibrio con la forma lineal (forma carbonilo). verduras). Km de 5 mM. Transportador de glucosa y galactosa. tubérculos (papa. con 3 a 10 unidades de monosacárido y polisacáridos. glucoproteínas. La posición del hidroxilo en este carbono determina dos formas isoméricas alfa o beta que. la lactosa y la celobiosa. Si el compuesto es una aldosa y tiene 5 carbonos será el C 4 el que reaccione y el anillo formado es un furano. espermatozoi des. Los polisacáridos son carbohidratos que resultan de la unión de varias moléculas de monosacáridos. Los monosacáridos. hexosas (6C). riñón y cerebro. por ejemplo. etcétera. se dividen en triosas (3C). KM 2 mM. La transferencia de un protón del grupo hidroxilo al oxígeno del carbonilo ocasiona un nuevo carbón asimétrico. en solución. tetrosas (4C). Glucósidos Son los compuestos resultantes de la unión covalente de azúcares con varias moléculas. pero con una mayor cantidad de ramificaciones. discutirá la importancia fisiológica de la formación de lactato. fructosa 2. pero no los α 1 6. C. El azúcar que constituye la unidad estructural de estas moléculas es la glucosa. el glucógeno tiene un peso 6 molecular de 1 a 4 X 10 . la lignina y la quitina. alanina y citrato. que pueden dividirse en no nitrogenados. Esta partícula está constituida por moléculas de amilopectina que tienen una gran cantidad de ramificaciones.1 Describirá las reacciones de la vía glucolítica. como el almidón. también llamados poliósidos. la amilosa es hidrolizada por una alfa amilasa. como las pectinas. en las células musculares. la alfa amilasa rompe los enlaces α 1 4. que pueden ser de reserva. La estructura del glucógeno es similar a la del almidón.3 Conocerá el balance energético y la regulación de la vía glucolítica. el agar y la goma arábiga. El almidón está compuesto por 3 000 residuos de glucosa y tiene un peso molecular 5 cercano a 5 X 10 . Metabolismo energético Al finalizar esta subunidad.enlaces glucosídicos. éstos son hidrolizados por una α 1 6 glucosidasa.1. C. o nitrogenados. el alumno conocerá las vías involucradas directamente en la generación de la energía de la célula.2 Señalará los productos de la vía y su destino en presencia y en ausencia de oxígeno. las células son 50 . es hidrolítico en el primer caso y fosforolítico en las células. Las células de los organismos heterótrofos obtienen su energía de reacciones oxidativas en las cuales los electrones de un sustrato donador se transfieren a un aceptor. AMP. como la celulosa. si forman enlaces con otro tipo de moléculas como proteínas o lípidos.1. y en heteroglucósidos. la inulina.1. Las dextrinas límite son degradadas por la α 1 6 glucosidasa y se obtiene una mezcla de glucosa y maltosa. C. como los glucosaminoglucanos. di y homopolisacáridos). oligosacáridos y polisacáridos. El resultado de la acción de las dos enzimas es la hidrólisis de la amilopectina hasta glucosa y maltosa. un compuesto orgánico sirve como aceptor de electrones. la cual se encuentra formando dos tipos de enlaces: los enlaces α 1 4 se encuentran en la amilosa (formada por unidades de maltosa) y el enlace α 1 6 conecta a la estructura llamada amilopectina. y en heteropolisacáridos. los últimos productos son una mezcla de maltosa y glucosa. C. ADP. o estructurales. Los productos primarios son enlaces α 1 oligosacáridos con 6 a 7 residuos. el glucógeno.1. que hidroliza los enlaces α1 4 glucosídicos de la malto-sa. Bajo condiciones anaeróbicas. C. Existe también otra enzima llamada maltasa (alfa amilasa). bajo condiciones aeróbicas. hará énfasis en el papel de las siguientes moléculas: ATP. Los sustratos preferidos por la célula para obtener la energía requerida para sus funciones vitales son los azúcares (mono. la acción de esta enzima facilita la formación de la dextrina límite. Los homoglucósidos pueden clasificarse según el número de unidades en: disacáridos. Los polisacáridos. Muchos de los alimentos que se ingieren a diario contienen almidón y glucógeno que son polisacáridos de reserva. Los productos de la digestión de los carbohidratos se absorben en el intestino a través de GLUT2 y GLUT5 o por cotransporte con sodio y pasan a la circulación portal. indicando las reacciones irreversibles y aquellas que generan NADH o ATP por fosforilación a nivel de sustrato.1 Glucólisis. pueden clasificarse en homopolisacáridos. el oxígeno es el aceptor final. la cual rompe los  4. El almidón forma gránulos en las células de las plantas y el glucógeno se encuentra en el citoplasma de las células musculares y hepáticas de los animales. Asimismo. La degradación de estos polisacáridos es diferente si se realiza en el aparato digestivo o en el interior de las células. En la cadena de amilopectina. Durante la digestión. en las células nerviosas y en los hepatocitos.6-bisfosfato. C.4 Señalará la importancia de la glucólisis en los eritrocitos. capaces de usarlos también como intermediarios para la formación de otros compuestos importantes en biología. Todos estos procesos se realizan en las mitocondrias de los organismos eucariotos y en las membranas plasmáticas de los organismos procariotos. Sólo una pequeña parte de la energía almacenada en la molécula de la glucosa se libera en la glucólisis (2 ATP netos por cada molécula de glucosa). C.2 Papel de la mitocondria en las funciones oxidativas. ciclo de Krebs. En estricta anaerobiosis. Una mitocondria está constituida por dos membranas separadas: una membrana externa lisa y muy permeable y una membrana interna con plegamientos irregulares (crestas) y selectivamente permeable. membrana externa. Reconocerá que en la mitocondria se realizan. a la conversión de la energía de oxidación en aquella de los compuestos de reserva con un alto contenido energético. la cual es el sustrato principal del ciclo de Krebs. La glucólisis puede dividirse en dos fases: una de activación y una oxidativa. es decir. hará énfasis en su papel en la transducción de energía. el piruvato se transforma en lactato por acción de la lactato deshidrogenasa en presencia del + NADH + H obtenido en la oxidación del gliceraldehído 3 fosfato. descarboxilación del piruvato. Bajo condiciones aerobias. el piruvato se descarboxila en las mitocondrias y produce NADH y acetil CoA. el cual puede seguir diversos destinos según las condiciones de la célula. La base molecular de este proceso es una oxidación. en la fase oxidativa. la que es una enzima alostérica cuya actividad se estimula por AMP. La regulación de la vía glucolítica se realiza a nivel de la transformación de la fructosa 6 fosfato en fructosa 1. el piruvato se descarboxila a acetaldehído y se forma etanol por la reducción del acetaldehído con el NADH mediante la acción de la deshidrogenasa alcohólica. por tanto. membrana interna y espacio intermembranal. Señalará la estructura de la mitocondria y describirá las características de su matriz. ADP y fructosa 2. La energía obtenida por la respiración celular es. El interior de la mitocondria está constituido por la matriz. C.2. ßoxidación. paso a paso. La glucólisis es la vía metabólica por la que se degrada la glucosa. Las reacciones de la glucólisis ocurren en el citoplasma y no están ligadas a estructuras celulares. En condiciones anaeróbicas.2. es la vía más antigua y consiste en una secuencia de reacciones enzimáticas en las cuales se degrada la glucosa. Cada compartimiento tiene un contenido característico de enzimas y moléculas de acuerdo con los procesos que se realizan en ellos. filogenéticamente. entre otras. una parte de la energía liberada en la reacción del hidrógeno con el oxígeno.3 Conocerá la biogénesis de la mitocondria. Las mitocondrias son orgánulos relativamente autónomos cuya estructura está adaptada a su función principal. las siguientes vías: síntesis de algunas proteínas.6 bisfosfato y se inhibe por ATP y citrato. La deshidrogenasa de gliceraldehído 3 fosfato también desempeña un papel importante en la regulación de la glucólisis. de los compuestos orgánicos hasta CO2 y la transferencia de hidrógeno (protones más electrones) al oxígeno con la formación de una molécula de agua. Esta reacción es catalizada por la fosfofructocinasa I. el gliceraldehído 3 fosfato es transformado en piruvato con la obtención de cuatro moléculas de ATP por fosforilación a nivel de sustrato. El producto de la vía es el piruvato. La respiración celular es una secuencia de reacciones de óxidorreducción de la que los organismos obtienen energía para formar compuestos como el ATP.6 bisfosfato. La cadena de transporte de electrones (cadena respiratoria) y la generación de enlaces de alta energía asociada a esta transferencia de electrones 51 . La fase de activación consiste en la transferencia de fosfatos a la glucosa con gasto de dos ATP y en su ruptura en dos moléculas de gliceraldehído 3 fosfato. la glucólisis es la única fuente de energía de la célula. cadena de transporte de electrones y fosforilación oxidativa.2 C. En las levaduras.1 C.2. Este último evento ocurre cuando existe una concentración elevada de ADP. malato y oxaloacetato.4.4 Ciclo de los ácidos tricarboxílicos (ciclo de Krebs). C. C.4. La mitocondria contiene además un DNA circular específico y todos los componentes necesarios para la síntesis de proteínas.1 Definirá el concepto de óxidorreducción.2 Señalará la localización subcelular de la vía en función de sus alimentadores y precisará el papel del ciclo en la generación de la energía celular. lo que podría indicar que el origen de la mitocondria pudo ser una bacteria que estableció una simbiosis con una célula eucariótica a la que infectó. Este proceso oxidativo irreversible es realizado por la piruvato deshidrogenasa. producto de la glucólisis. que es activa. CoA y nicotin adenin dinucleótido (NAD). el cual se une covalentemente al TPP de la piruvato deshidrogenasa (E1). Por disponibilidad de sus sustratos: deben existir concentraciones adecuadas de piruvato.2 Analizará el carácter irreversible de la descarboxilación del piruvato y su regulación por producto. CoA y + NAD . Los individuos que tienen deficiencia de tiamina. αcetoglutarato. por alosterismo y por modificación covalente. así como las sustancias que intervienen en la regulación de la vía. presentan problemas a nivel neurológico debido a que el cerebro obtiene toda su energía por oxidación aeróbica de la glucosa. Por modificación covalente: la piruvato deshidrogenasa (E1) existe en dos formas: una fosforilada (inactiva) y otra desfosforilada.3 Describirá las reacciones enzimáticas involucradas en el ciclo. En el siguiente paso el grupo α-hidroxietilo es oxidado a acetato y se transfiere al lipoato unido covalentemente a la dihidrolipoil transacetilasa (E2).4. C. isocitrato.6 Conocerá el balance energético de la vía y hará énfasis en el número y tipo de coenzimas reducidas producidas 52 .5 Definirá el concepto de reacción anaplerótica y conocerá las enzimas involucradas en estas reacciones para el ciclo de Krebs.3 Descarboxilación del piruvato.1 Conocerá las reacciones de la descarboxilación oxidativa del piruvato e indicará sus productos y el destino de los mismos. C. C. Los siguientes pasos tienen como finalidad regenerar la forma oxidada de este lipoato. el FAD unido a la dihidrolipoil deshidrogenasa (E3) remueve los + electrones del lipoato y los entrega al NAD + reduciéndolo a NADH + H La actividad del complejo de la piruvato deshidrogenasa es regulada por tres mecanismos: 1. par redox y potencial de óxidorreducción.4 Conocerá el papel anfibólico de la vía y los diferentes destinos de sus intermediarios: citrato. entra a la mitocondria para ser oxidado a acetil CoA y CO2.4. C.tiene lugar en la membrana interna. como ocurre en el beriberi. Inhibición por producto: tanto el acetil CoA como el + NADH + H actúan como moduladores alostéricos negativos. En los organismos aeróbicos el piruvato. En la primera reacción se forma CO2 y un grupo α-hidroxietilo derivado del piruvato. Para ello. C. La fosforilación es llevada a cabo por una 2+ proteína cinasa dependiente de Mg y ATP.4. C.3. sus sustratos y productos. lipoato.4. cuya actividad es 2+ estimulada por altas concentraciones de Ca . mientras que la desfosforilación la realiza una fosfoproteína fosfatasa. flavin adenin dinucleótido (FAD). el cual es indicador de carencia energética. La siguiente reacción consiste en transferir el grupo acetato del lipoato a la CoA para formar acetil CoA. 3. un complejo de tres enzimas y cinco diferentes coenzimas o grupos prostéticos: pirofosfato de tiamina (TPP). succinil CoA.3. 2. C. El TPP se regenera en este paso. C. El lipoato permanece reducido. El oxaloacetato se reduce a malato. en cada vuelta del ciclo de Krebs se produce un GTP por fosforilación a nivel del sustrato y se liberan cuatro pares de hidrógeno que alimentan la b) c) d) e) f) cadena respiratoria con la producción de 9 ATP en la fosforilación oxidativa. el ciclo de Krebs funciona bajo el control de la cadena respiratoria y depende en última instancia de la fosforilación oxidativa. hasta CO2 y coenzimas reducidas. el ciclo de Krebs participa en los siguientes procesos metabólicos: Gluconeogénesis. El ciclo de Krebs es una vía de confluencia para el catabolismo celular (fig. el cual la procesa en una serie de reacciones que se inician y terminan con el oxaloacetato. al salir de la mitocondria. el cual es oxidado por la enzima málica para la producción de NADPH. una vez ahí. Biosíntesis de los ácidos grasos. El ciclo de Krebs se lleva a cabo por enzimas solubles (a excepción de la succinato deshidrogenasa que es parte integral de la membrana interna) de la matriz mitocondrial y durante él se oxidan los residuos de acetato activo (acetil CoA) provenientes de la glucosa. en alguno de los metabolitos clave del ciclo: α-cetoglutarato. coenzima indispensable en la biosíntesis de los ácidos grasos. los ácidos grasos y los aminoácidos. Biosíntesis de Porfirinas. La mayoría de las deshidrogenaciones de los metabolitos se llevan a cabo en una secuencia cíclica de reacciones conocida como ciclo de Krebs. Este compuesto sale de la mitocondria en forma de malato. ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos. los ácidos grasos y los aminoácidos es la función primaria del ciclo de Krebs. por reacciones sucesivas. La mayor parte del ATP generado en los organismos aerobios se produce en el proceso de la fosforilación oxidativa en el cual. mediante las reacciones del ciclo de Krebs. Además de su papel central en la oxidación de la acetil CoA. pueden transformarse en algún otro aminoácido que se derive de otro intermediario del ciclo. citrato o aspartato y se transforma en el citosol.en la oxidación de una molécula de acetil CoA. fumarato y oxaloacetato. Aporta la molécula de citrato que. Numerosos aminoácidos entregan sus carbonos al ciclo de Krebs al transformarse. Aproximadamente dos tercios del ATP utilizado por los organismos aerobios se genera como resultado de la oxidación de los restos de acetato en el ciclo de Krebs. Biosíntesis de Purinas y Pirimidinas. a) La oxidación de la Acetil CoA derivada de la glucosa.1) que. en donde se genera el potencial protonmotriz que sirve de fuerza impulsora para la síntesis del ATP. los hidrógenos extraídos de los metabolitos mediante las reacciones de deshidrogenación son cedidos a la cadena respiratoria. El ciclo de Krebs aporta uno de los sustratos iniciales necesarios para que se lleve a cabo esta vía: la succinil-CoA. de manera indirecta. succinil-CoA. primero en fosfoenol piruvato y después en glucosa. que es el alimentador inicial de la biosíntesis de los ácidos grasos. + de las cuales tres donan sus hidrógenos al NAD y una al FAD. aspartato y glutamina. Regulación del ciclo de Krebs Por el hecho de que entrega NADH y FADH2 a la cadena respiratoria y recibe de ella las mismas coenzimas oxidadas. III. en una secuencia de ocho reacciones oxida al residuo acetato de la acetil CoA conforme a la ecuación siguiente: CH3 – COOH + 2H2O + 2CO2 + 4(2H ) En el ciclo ocurren dos reacciones en las que se desprende CO2 y hay cuatro deshidrogenaciones. El ciclo de Krebs alimenta la síntesis de bases púricas y pirimídicas aportando. Interconversión de Aminoácidos. es transformada con gasto de un ATP por la citrato liasa en oxaloacetato y acetil CoA. Sin embargo. el ciclo de Krebs responde a moduladores 53 . Reúne numerosos sustratos que se convierten en oxaloacetato. Eirís J. 3. 26 (supl 1): S92-S98. Rev Neurol. 25(10): 502-508. TIBS. disease and aging. Medicina Clínica. cianuro. Calculará la energía generada en cada paso del transporte de electrones. Las enzimas citrato sintasa. Robinson BH.5. 1998. Raha S. 2000. S20. TIBS.6 Fosforilación oxidativa. impermea-bilidad.1 Describirá brevemente la hipótesis quimiosmótica propuesta para explicar la síntesis de ATP y los datos que existen en favor de ella.4 C. Déficits de los complejos enzimáticos de la cadena respiratoria mitocondrial.5. Novo MI. C. C. 2000. 26 (supl 1): S15- alostéricos generados en el propio ciclo y también en otras vías del metabolismo. CO y H2S. 2000. Campos Y.5. Mitochondria.2 C. C.C. Rubio JC. isocitrato deshidrogenasa y α-cetoglutarato deshidrogenasa son las enzimas reguladoras del ciclo. citrato. Casademont J.6. C. Citará algunos ejemplos de alteraciones en los componentes mitocondriales. succinil CoA y 2+ oxaloacetato y moduladores positivos ADPy Ca . del Hoyo P. 5. Cardellach F. NaN3. son moduladores negativos NADH.3 C. Tratamiento de las enfermedades mitocondriales durante la infancia y adolescencia.6.1 Describirá la naturaleza de los componentes de la cadena de transporte de electrones y señalará su secuencia con base en los potenciales de oxidorreducción. 4.5. rotenona. 25(11): 555-5560. fuerza protonmotriz e ionóforo. Rev Neurol. entre otras. Definirá los conceptos de vectorialidad. antimicina.5 Identificará los alimentadores de la vía. Arenas J. 114 (4): 139-140. Describirá los sistemas de transporte de los equivalentes reductores a la mitocondria (lanzaderas). Bustos F. Mitochondrial genetics and disease. 2. como las isoenzimas e isoformas de la citocromo c oxidasa. Schon EA. oxygen free radicals. Señalará el sitio de acción de los siguientes inhibidores de la cadena respiratoria: amital. Lecturas recomendadas 1. Castro-Gago M. Matín MA.2 Con base en el cálculo de energía libre de Gibbs.5 Cadena de transporte de electrones (cadena respiratoria). Enfermedades mitocondriales: un diagnóstico todavía difícil.5. señalará el número 54 . C. empleados en esta hipótesis. 1998. ATP. así como su sitio de entrada a ésta y el último aceptor de los electrones. el complejo II o las deshidrogenasas que ceden sus electrones al FADH2 (como la succinato deshidrogenasa) y a través de él a la misma coenzima Q. Las moléculas de ATP formadas en el interior de la mitocondria son translocadas al exterior en intercambio con moléculas de ADP presentes fuera de la mitocondria por medio de un acarreador altamente específico presente en la membrana mitocondrial: la translocasa de los adeninnucleótidos. Mientras que el CO2 se forma por la oxidación del sustrato durante el ciclo del ácido cítrico en la matriz mitocondrial. la antimicina. Lectura recomendada 1. Los componentes de la cadena respiratoria están arreglados de acuerdo con potenciales de oxidorreducción crecientes (de valores negativos a positivos). in vivo. Las reacciones de la cadena respiratoria y la fosforilación oxidativa están acopladas. el complejo III o citocromo c reductasa. La cadena se puede dividir en cuatro complejos: el complejo I o NADH deshidrogenasa (que cede sus electrones a la coenzima Q). efecto de los inhibidores de la cadena de transporte de electrones y de los desacoplantes" (ver pág. de aminoácidos. La energía requerida para la formación de un ATP a partir de un ADP es equivalente a una diferencia de potencial redox de 0. Este tipo de fosforilación se conoce como fosforilación a nivel de sustrato. mientras que se forman 1. de los desacoplantes sintéticos y naturales (dinitrofenol y termogenina) de los procesos de transporte de electrones y la fosforilación oxidativa y el inhibidor del translocador de adenin nucleótidos (atractilósido) y hará énfasis en su efecto sobre la síntesis de ATP.5 moléculas de ATP cuando se oxida FADH2 vía succinato (no involucra NADH).C. Realización de la práctica 5 "Estudio del bombeo de protones por levaduras. Hay otro mecanismo de síntesis de ATP no asociado al transporte de electrones en el que los donadores de la energía y del fosfato final del ATP son compuestos con enlaces fosfato de alta energía.3 de ATP que se genera al reoxidarse las coenzimas NADH y FADH2 en la cadena respiratoria. Los sustratos metabolizados dentro de la mitocondria son transportados al exterior por mecanismos específicos (transporte de ácidos dicarboxílicos. etcétera). Hinkle PC.5 moléculas de ATP.6. Definirá el concepto de control respiratorio indicando el papel del ADP.4 dinitrofenol o compuestos similares e. la secuencia de las reacciones que participan en la transferencia de hidrógenos y electrones (la cadena respiratoria) se localiza en la membrana interna de la mitocondria. Pueden desacoplarse in vitro por 2. el H2S y el cianuro. el que es abundante en recién nacidos. ¿Cómo fabrican ATP las células? Investigación y Ciencia 1978. entre ellos: los barbituratos. Este transporte. Señalará el sitio de acción de los inhibidores de la ATP sintasa (oligomicina y venturicidina). de iones. que transfiere los electrones al oxígeno. como el del ATP. se convierte en 55 . y el complejo IV o citocromo c oxidasa. La energía liberada en el curso de la transferencia de hidrógeno y electrones a través de la cadena respiratoria se utiliza para la formación de ATP por la llamada fosforilación oxidativa. la oxidación de una molécula de NADH da origen a 2. el CO. la energía se pierde como calor y no hay síntesis de ATP. El rendimiento de energía de la fosforilación oxidativa es alrededor de 40% del valor teórico de la energía liberada en la reacción del hidrógeno con el oxígeno. El transporte de los electrones entre los diferentes componentes de la cadena respiratoria puede ser inhibido por diversos compuestos. del transportador de adenin nucleótidos y del acarreador de fosfatos y su efecto sobre la síntesis de ATP. por la termogenina presente en tejido adiposo pardo. La membrana interna de la mitocondria debe estar intacta para generar ATP.146). 20: 58-75. las azidas.15 V. si se desacoplan. En promedio. que es el aceptor final. los que actúan en distintos sitios de la cadena respiratoria. la rotenona. 2. hidroxilo y otras moléculas reactivas: peróxido de hidrógeno y singulete de oxígeno.2 Describirá cómo y dónde se generan los radicales superóxido. Gac Méd Méx 1996. Los radicales libres también son capaces de inactivar o destruir enzimas y otras proteínas y atacar a los ácidos nucleicos. C. C.149). Los radicales libres son capaces de alterar reversible o irreversiblemente compuestos bioquímicos de todo tipo y pueden modificar en forma importante su estructura y. La acción sobre los carbohidratos puede alterar su función como receptores (de hormonas o neurotransmisores). Chávez R. El óxido nítrico como neurotransmisor y 3. El principal blanco de los radicales libres son las insaturaciones de los lípidos de membrana en los cuales provocan una peroxidación. Lecturas recomendadas 1. alterar la capacidad funcional de las sustancias atacadas. C. Robinson BH. generalmente al final de la fórmula química. 56 . enfisema pulmonar y cáncer. incluso. C. existen radicales libres relativamente estables. que permiten la deslocalización del electrón desapareado. lo que provoca la lisis celular. vitaminas E y C y β-carotenos. Huberman A. Un gran número de enfermedades. 5: 39-77. No obstante. oxygen free radicals. Un radical libre es cualquier especie química. Beneficios y problemas. Piña GE. células y organismos y su contribución en las siguientes condiciones: fagocitosis. La colocación de un punto. Actas de Fisiología. como el Parkinson. aterosclerosis.uno de los factores de control en la función mitocondrial. Se llama electrón desapareado al electrón que se encuentra solo en un orbital.7. Lascurain R. indica el carácter de radical libre de una molécula (•).4 Describirá las condiciones en las que se genera el radical NO y su relevancia fisiológica. Frenk S. energéticamente hablando. TIBS. C. entre otras. 132 (2): 183-203. Fernández AA.7. El daño al DNA puede causar mutaciones y dar origen a cánceres. 25 (10): 502-508. C. Los radicales libres. Mitochondria. lo que se traduce en alteraciones de la permeabilidad a sustancias o. Dado que la membrana interna de la + mitocondria es impermeable para el NAD y el NADH y a que una forma eficiente. químicamente muy activos: los radicales libres. portadora de uno o más electrones desapareados. glutatión peroxidasa. su integridad. existen lanzaderas que son sistemas de transporte de los hidrógenos citoplasmáticos (equivalentes reductores) a través de la membrana mitocondrial. tienen su origen en una producción excesiva o anormal de derivados del oxígeno.7. Zenteno E. los radicales libres influyen sobre actividades celulares tanto a nivel de la membrana como en las vías metabólicas y en la expresión genética.5 Describirá los mecanismos protectores del organismo contra las especies reactivas de O2: superóxido dismutasa. neuromodulador.7.7 Radicales libres. Morales FR. inflamación. La presencia de un electrón desapareado hace que los radicales libres sean muy reactivos. molécula o átomo. Raha S. disease and aging.1 Definirá el concepto de radicales libres y cuáles son derivados del oxígeno. Abudara V. de reoxidar al NADH que se obtiene en la glucólisis es un proceso mitocondrial. La presencia de lípidos peroxidados en las membranas biológicas disminuye su fluidez. Realización de la práctica 6 "El efecto del etanol sobre la lipoperoxidación" (ver pág. lipoperoxidación y perfusión postisquemia. catalasa. Las dos lanzaderas más importantes son la del glicerol fosfato y la del malato.3 Describirá el efecto de estos radicales y moléculas reactivas sobre otras moléculas. 2000.7. como consecuencia. Es decir. pues buscan con avidez completar su par electrónico. como las moléculas con estructuras resonantes (con múltiples enlaces dobles). 1999. La transformación del oxígeno en radical libre puede efectuarse cuando el oxígeno acepta un electrón que transforma este elemento en un radical con carga negativa. se caracteriza por tener un par electrónico antiparalelo en su última órbita. Existe en las mitocondrias 2+ 2+ (SOD de Mn ) y en el citosol (SOD de Cu y de 2+ Zn ). son expuestos a la luz en presencia de oxígeno.Una de las características más importantes de las reacciones de los radicales libres es que se forman por reacciones en cadena. Singulete de oxígeno. Probablemente la fuente más importante de producción de radicales superóxido sea el estallido respiratorio (aumento súbito del consumo de oxígeno) de los macrófagos y de los leucocitos polimorfonucleares en respuesta a una señal inmunitaria provocada por alguna infección. El nivel primario de defensa lo constituyen tres enzimas especializadas. es incluido aquí por ser un derivado muy oxidante del oxígeno. no es realmente un radical. Cataliza la siguiente reacción: 2GSH + H2O2 GSSG + 2H2O (donde: GSH-glutatión reducido y GSSG-glutatión oxidado). representado gráficamente como O2*. puede dar lugar a la formación de especies oxigenadas muy activas. Radical hidroxilo. Peróxido de hidrógeno. Catalasa. Cataliza la dismutación del radical anión superóxido para dar oxígeno molecular y peróxido de hidrógeno: • 2 O2 – + 2 H + O 2 + H 2O 2 2. 2+ 3. 2 O2 – + 2 H O 2 + H 2O 2 2+ 3+ • – 2. el hidroxilo y el singulete de oxígeno. 2. El radical hidroxilo es formado por la ruptura de una molécula de agua bajo el efecto de una radiación gamma o en el ciclo de Haber-Weiss: • + 1. Anión superóxido. Existe principalmente en los peroxisomas y su función es destruir el agua oxigenada por dismutación: H 2O 2 + H 2O 2 2H2O + O2 3+ Fe /Fe O2•– + H2O2 • O2 + OH + OH – 57 . sin embargo. esto significa que un radical libre puede dar lugar a la formación de otro. Existe principalmente en el citosol y contiene selenio. el anión •– superóxido: O2 . Los radicales derivados del oxígeno Las especies reactivas del oxígeno son el anión superóxido. La regeneración del Fe por medio del radical anión superóxido. una reacción de dismutación: dos radicales libres reaccionan entre sí. pero este compuesto por captación de un electrón y de un protón. Esta dismutación produce agua oxigenada. Glutatión peroxidasa. El singulete de 1 oxígeno. o bajo la acción de la enzima superóxido dismutasa (SOD). Superóxido dismutasa. La dismutación del radical anión superóxido produce peróxido de hidrógeno. 1. 3. Fe + O2 – Fe + O2 el ciclo global se expresa: 2+ 1. el peróxido de hidrógeno. El •OH es un oxidante extremadamente reactivo que interactúa con casi todas las moléculas a velocidades sólo limitadas por su difusión. Estos sistemas tienen la función de neutralizar el efecto de los radicales libres o evitar su aparición. Se forma principalmente en reacciones en las que los pigmentos biológicos. Antioxidantes Para controlar los efectos devastadores de los radicales libres existen mecanismos protectores. uno de ellos perdiendo electrones y el otro ganándolos. de manera que este mecanismo permite que la actividad se propague y que el daño se generalice. que no es realmente un radical libre. El peróxido de hidrógeno se descompone en el 2+ radical hidroxilo con intervención del Fe (reacción de Fenton). las flavinas o las porfirinas. El anión superóxido sufre espontáneamente. especialmente al radical hidroxilo. H2O2 + Fe Fe + OH + OH 3+ • 2+ 3. como el retinal. Pro.6 bisfosfato) y la hexocinasa (glucosa a glucosa 6 fosfato). Reacciona directamente con los superóxidos. Algunos minerales como el selenio. Entre ellas cabe mencionar: Vitamina E (tocoferol) y beta caroteno.1. His. Glu.Otro tipo de protección contra los radicales libres es la que prestan unas sustancias capaces de neutralizar a los radicales o limitar su reactividad. proteínas y péptidos como el glutatión. La fosforilación del oxaloacetato con GTP o ITP y su descarboxilación simultánea por la fosfoenolpiruvato carboxicinasa producen el fosfoenolpiruvato.1 Gluconeogénesis.3 D. constituyentes de las enzimas antes mencionadas. la fosfofructocinasa (paso de fructosa 6 fosfato a fructosa 1.6 bisfosfato. c) Cualquier otro intermediario que pueda ser metabolizado vía piruvato (o que entre al ciclo de Krebs).1. etcétera y.1. D. 2. la albúmina. Met. cobre y otros metales de transición catalicen reacciones de oxidación. La degradación hidrolítica de la fructosa 1.1. el cinc. llamadas atrapadoras.5 Indicará el destino metabólico del producto de la gluconeogénesis hepática. sustancias quelantes que evitan que el hierro. lo que las hace irreversibles. Ser. Son liposolubles y por eso pueden proteger las membranas. D. el cobre y el manganeso.1. El oxaloacetato se forma en la mitocondria por carboxilación del piruvato con una enzima dependiente de biotina y ATP llamada carboxilasa del piruvato. Estas reacciones son llevadas a cabo por la enzima málica. el cual se deshidrogena para producir el oxaloacetato. la ferritina.4 D. los sustratos gluconeogénicos. la ceruloplasmina.6 bisfosfatasa. con el singulete de oxígeno y con el radical hidroxilo. regenera la vitamina E al reaccionar con el radical tocoferilo y lo convierte en radical ascorbilo. Reaccionan con los radicales peróxido y suspenden la cadena de reacciones radicalares. D. por último. La formación del fosfoenolpiruvato a partir de oxaloacetato. Otras vías metabólicas carbohidratos de los Al finalizar esta subunidad. Vitamina C. Es el proceso por el cual se sintetiza la glucosa a partir de diversos sustratos como son: a) Lactato o piruvato. Cys. 58 .2 Comparará y analizará las reacciones de esta vía con las de la glucólisis desde el punto de vista energético y describirá los mecanismos empleados para evitar las barreras energéticas. D. Gly. Elaborará el balance energético y explicará la regulación de la gluconeogénesis y hará énfasis en el papel de la fructosa 2. b) Aminoácidos glucogénicos (Ala. Val).6 bisfosfato a fructosa 6 fosfato catalizada por la fructosa 1. identificar su papel como combustible celular y como generador de intermediarios de otras vías metabólicas y podrá explicar en forma integral la regulación de la glucemia. Arg. la transferrina. La gluconeogénesis no puede verse como la vía en sentido contrario de la glucólisis ya que algunas de las reacciones de esta última son muy exergónicas. el alumno podrá analizar en forma integral el metabolismo de los carbohidratos.1 Señalará en qué consiste la gluconeogénesis. los compartimentos celulares de la vía y los tejidos con mayor actividad gluconeogénica. Describirá el ciclo de Cori y el ciclo de la alanina y el significado fisiológico de ambos. Tre. Estas reacciones se evitan por medio de las siguientes alternativas: 1. D. Tal es el caso de las reacciones catalizadas por la piruvatocinasa (transforma al fosfoenolpiruvato en piruvato). También se puede obtener el oxaloacetato en el citoplasma por carboxilación del piruvato y reducción con NADPH para formar el malato. también muy estable. Asp. 2 D. al transformar el piruvato en alanina. En presencia de fosfato. según la situación energética de la célula. En el músculo. Las numerosas ramificaciones presentes en el glucógeno son introducidas por la acción de una enzima ramificante. Indicará las diferencias del metabolismo del glucógeno en el músculo y en el hígado.Inversamente. se separa una glucosa del glucógeno como glucosa 1 fosfato y ésta. La energía invertida para la inclusión de una molécula de glucosa en el glucógeno y su regreso a glucosa 6 fosfato es de dos moléculas de ATP. del fosfogluconato (ciclo de las 59 . AMP y Ca ). Es por esto que el producto de la degradación del glucógeno muscular (glucosa 6 fosfato) no puede servir como una fuente para mantener el nivel de la glucosa sanguínea. por acción de una fosfoglucomutasa. La concentración intracelular de AMP cíclico (AMPc) es regulada por las hormonas epinefrina y glucagon. La degradación y la síntesis de glucógeno están finamente reguladas por el AMP cíclico a través de la actividad de la proteína cinasa. El músculo también contribuye a mantener la glucemia. La síntesis de glucógeno se inicia con la fosforilación de la glucosa para formar glucosa 6 fosfato que se transforma posteriormente en glucosa 1 fosfato por acción de la fosfoglucomutasa. este compuesto se involucra en la conversión de la fosforilasa b (inactiva. no ocurre en el cerebro ni en el músculo esquelético ya que la glucosa 6 fosfatasa se encuentra ausente en estos tejidos. que la disminuye. no fosforilada) en fosforilasa a (activa. Revisará el papel de las las hormonas epinefrina. El glucógeno es un polisacárido de reserva localizado en forma de gránulos en el citoplasma de las células.2.4 Conocerá la distribución tisular del glucógeno. D. glucosa 6 2+ fosfato. Se lleva a cabo con facilidad en el hígado y en los riñones. Discutirá el balance energético y la regulación de ambas vías por alosterismo (glucosa. La síntesis de una molécula de glucosa a partir de dos moléculas del piruvato requiere seis moléculas de ATP. D. La degradación del glucógeno se conoce como glucogenólisis y su síntesis como glucogénesis (glucogenogénesis).3 Vía pentosas). glucagón e insulina en la regulación de estas vías. Describirá las reacciones de la glucogenólisis y de la glucogénesis e indicará los sustratos y los productos. así como la localización subcelular de las vías. D. se transforma en glucosa 6 fosfato. las que aumentan la concentración de AMPc. En una secuencia de reacciones. fosforilada).2. la que sale a la circulación y en el hígado se convierte otra vez en piruvato para entrar a la gluconeogénesis.5 Mencionará los defectos enzimáticos de las siguientes glucogenosis: von Gierke.2. el glucógeno se degrada hasta lactato que sale a la circulación sanguínea y se transfiere al hígado donde se transforma en glucógeno hepático o en glucosa libre por la vía de la gluconeogénesis.3 D.1 D.2. la que puede entrar entonces a la vía glucolítica. y por la insulina. es osmóticamente inactivo y facilita la rápida y reversible transformación de la glucosa en una molécula de reserva. la glucógeno sintetasa que está en su forma activa (no fosforilada o forma I) cambia a su estado inactivo (fosforilado o forma D). que es el sustrato de la glucógeno sintetasa. Esta molécula reacciona con UTP por acción de la UDPglucosa pirofosforilasa y origina UDP-glucosa. La degradación de la glucosa 6 fosfato a glucosa por la glucosa 6 fosfatasa. Esta contribución indirecta del lactato del músculo a la glucosa sanguínea se conoce como el ciclo de Cori. La glucogenólisis se inicia por una ruptura fosforolítica del glucógeno por la fosforilasa. McArdle y Andersen. que su producto final sea glucosa) depende de la presencia de todas las enzimas clave en un tejido determinado.2. La posibilidad de que la gluconeogénesis proceda completamente (es decir.2 Glucogenólisis y glucogénesis. D.3. 29 (2): 173-190. la síntesis de colesterol y los sistemas oxidantes de las células fagocíticas. Algunos de los intermediarios de esta vía están relacionados con la glucólisis como la glucosa 6 fosfato. Yeo KT. Mencionará la consecuencia de la deficiencia de la glucosa 6 fosfato deshidrogenasa en eritrocitos. Las reacciones de este ciclo no pueden ser utilizadas en la obtención de energía. Discusión del caso clínico no. asimismo.4 Regulación de la glucemia. Realización de la práctica 7 "Estudio general del metabolismo de los carbohidratos" (ver pág.2 Discutirá la importancia biológica de mantener una glucemia normal.3. 2. la síntesis de ácidos grasos. D.4. una molécula de glucosa es gradualmente degradada y se forma el NADPH. Beisswenger PJ. ya que la oxidación del NADPH no forma ATP directamente. la cual es precursora de la biosíntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos. D. D. Presenta dos fases: una oxidativa y una no oxidativa.D. 4C. 3 “Hipoglucemia secundaria a intoxicación alcohólica” (ver pág. Acta Bioquím Clín Latinoamer. Señalará las reacciones de la fase oxidativa y de la no oxidativa e indicará sus productos y su destino metabólico. en la fase no oxidativa.1 Explicará el significado de los términos: glucemia. En el sentido biosintético. la ribosa 5-fosfato y la eritrosa 4 fosfato son formadas por una interconversión de ésteres fosfóricos de azúcares de 3C.1 D. Szwergold BS. al igual que las de la glucólisis. 1995. La concentración sanguínea de la glucosa o glucemia debe mantenerse dentro de límites muy estrechos debido a que algunas células como las nerviosas y los eritrocitos utilizan a la glucosa como única fuente de energía.3 D. Desmond A. D. es la fuente de la ribosa 5-fosfato.150).3. Discutirá la regulación de la actividad de la vía y hará énfasis en su importancia para las síntesis reductoras. los tejidos involucrados y las fuentes endógenas y exógenas de los carbohidratos.4. Intervention strategies to prevent pathogenetic effects of glycated albumin.2 D. Lecturas recomendadas 1.3. Clin Lab Med. las reacciones del ciclo de las pentosas sirven para la fijación de bióxido de carbono durante la fotosíntesis. Arch Biochem Biophys.3 Discutirá el papel de las siguientes hormonas: epinefrina. Las enzimas del ciclo de las pentosas. 2003. 5C. En la fase oxidativa.4. hipo e hiperglucemia. Mencionará las relaciones de la vía del fosfogluconato con otras vías metabólicas como la glucólisis. Glicosilación no enzimática de proteínas: su rol en las complicaciones crónicas de la diabetes y el envejecimiento.4 Reconocerá la glucosilación no enzimática de las proteínas (hemoglobina glucosilada y fructosaminas) como consecuencia de una hiperglucemia prolongada. 2001. 6C y 7C. la síntesis de nucleótidos. El ciclo de las pentosas no es una vía principal para el metabolismo de la glucosa y sus relaciones con la glucólisis pueden variar de acuerdo con el tipo de tejido y sus funciones biológicas. Cohen MP. 21 (1): 53-78. glucagon. D. El ciclo de las pentosas es una vía colateral a la glucólisis. El ciclo de las pentosas es importante en todas las células ya que es la principal forma de obtener el NADPH necesario en los procesos de síntesis (reductoras). lo que las hace especialmente sensibles 60 . cortisol e insulina en la regulación de la glucemia normal indicando las vías metabólicas. 3.3.4 D.5 Indicará la distribución tisular de esta vía. 177).4. son solubles en el citoplasma.3. 419 (1): 25-30. Glycated proteins in diabetes. la fructosa 6 fosfato y el gliceraldehído 3 fosfato. a la disminución de la glucemia. Por otro lado, el aumento de las concentraciones de glucosa en sangre se asocia a problemas de hiperosmolaridad y a la aparición de proteínas glucosiladas que se asocian a algunas patologías, como la diabetes y sus consecuencias. La concentración normal de glucosa en sangre en ayunas es de 80-100 mg/dl, y sus límites extremos son 65 y 120 mg/dl. Los niveles superiores a los valores normales se conocen como hiperglucemia, mientras que los inferiores se designan como hipoglucemia. La glucosa sanguínea puede provenir de dos fuentes: una exógena (la dieta) y una endógena (glucogenólisis y gluconeogénesis hepática). En el primer caso, después de una comida que contenga carbohidratos, la glucemia se incrementa para volver en unas dos horas a los niveles basales. Si por el contrario, el individuo está en ayunas la glucosa desciende pero nunca por debajo de 60 mg/dl. Esto hace un contraste notable con las grandes variaciones en la concentración de los ácidos grasos que pueden aumentar hasta 10 veces y en el caso de los cuerpos cetónicos hasta 100 veces. La principal regulación de la glucemia se realiza por hormonas. Las principales son: glucagon, insulina, epinefrina, gluco-corticoides y las hormonas tiroideas. Cuando la concentración de glucosa disminuye, como en el ayuno, el páncreas secreta glucagón El resultado neto es que en el hígado se detienen las vías de utilización de la glucosa (glucogénesis y glucólisis) y se activan las vías productoras de glucosa (glucogenólisis y gluconeogénesis). Por otra parte, la disminución en el consumo de glucosa por los tejidos insulinodependientes (músculo y tejido adiposo), causada por la disminución en los niveles de esta hormona, contribuye a preservar la glucosa para que pueda ser utilizada por el cerebro, ya que la glicemia inferior a los 60 mg/dl, provoca que este órgano no reciba las cantidades de glucosa suficientes para obtener la energía necesaria para realizar adecuadamente sus funciones, por lo que, si esta situación se prolonga, pueden sobrevenir el coma y la muerte. Otras hormonas que intervienen para aumentar la glucemia en el caso de ayunos prolongados son los glucocorticoides, quienes provocan la hidrólisis de proteínas musculares a fin de proveer de sustratos gluconeogénicos al hígado, mientras que las hormonas tiroideas estimulan la glucogenólisis hepática. Por otro lado, cuando la glucemia aumenta, como después de una dieta rica en carbohidratos, los islotes de Langerhans detectan este aumento y secretan insulina. Esta hormona produce un incremento en el transporte de glucosa al interior del músculo y del tejido adiposo, por los receptores GLUT 4 y, activa la glucógeno sintasa, tanto muscular como hepática. De esta manera, la glucemia disminuye y los depósitos de glucógeno hepático y muscular aumentan. El aumento de los valores de glucosa en sangre presenta algunos efectos fisiológicos que pueden explicarse por las propiedades osmóticas y químicas de la glucosa. Entre dichos efectos se encuentran la deshidratación de los tejidos y el envejecimiento de proteínas. En el primer caso, la salida del agua al torrente circulatorio causa que los tejidos pierdan, además del agua, algunos iones importantes, como el potasio. En el segundo caso, las concentraciones altas de glucosa sanguínea (superiores a 120 mg/dl) aceleran el envejecimiento proteínico por glucosilación no enzimática o glicación. La glucosa reacciona con los grupos amino expuestos de las proteínas y cambia las propiedades catalíticas y estructurales de las mismas. La hemoglobina, la colágena, las proteínas del cristalino y muchas más sufren glicación en proporción a la concentración de glucosa en la circulación. Este efecto permite comprender el origen de algunas de las complicaciones que aparecen en el caso de los diabéticos, como la aparición de cataratas por la glicación irreversible de las proteínas del cristalino, o los elevados niveles de hemoglobina glicada (hemoglobina A1c), que en los diabéticos llegan a ser de dos a tres veces mayores que en los individuos normales. El nivel de hemoglobina A1c revela la concentración de glucosa en sangre durante un período de varias semanas, por lo que su determinación puede ser muy útil para comprobar si los pacientes diabéticos han sido tratados adecuadamente. 61 E. Lípidos Al finalizar esta subunidad, el alumno explicará las características principales de los lípidos, sus estructuras, el papel que desempeñan en los seres vivos, así como su digestión y absorción. E.1 E.2 Estructura. E.1.1 Definirá qué son los lípidos, cuál es su importancia biológica. E.1.2 Conocerá las propiedades fisicoquímicas de los lípidos: solubilidad, naturaleza química, apolaridad. E.1.2 Reconocerá las fórmulas de los lípidos que emplea la célula: ácidos grasos, triacigliceroles, fosfoglicéridos y glicolípidos, terpenos y esteroides. E.1.3 Clasificará a los lípidos con base en su composición, en su grado de complejidad y en su grado de polaridad. E.1.4 Identificará a los lípidos como los componentes principales de las membranas celulares y relacionará el contenido y las características químicas de los lípidos con la impermeabilidad y fluidez de la membrana. E.1.5 Mencionará las diferencias en cuanto a la asimetría y la composición de las membranas celulares (citoplasmática y mitocondrial). Digestión, absorción y transporte. E.2.1 E.2.2 E.2.3 Señalará la fuente dietética de los lípidos. Conocerá el mecanismo por el cual el organismo realiza la digestión y absorción de los lípidos. Conocerá el transporte de los lípidos de la dieta en el organismo (quilomicrones). Los lípidos son sustancias biológicas solubles en solventes orgánicos, pero escasamente solubles en el agua. Pertenecen a este grupo moléculas tan diversas como las grasas, los aceites, algunas vitaminas y hormonas, así como todos los componentes no proteicos de las membranas. Los lípidos pueden clasificarse en dos grandes grupos: los saponificables y los no saponificables. Los primeros tienen la característica de que, en soluciones alcalinas, se hidrolizan produciendo ésteres de ácidos grasos, mientras que los segundos no son objeto de hidrólisis alcalina. A los lípidos saponificables pertenecen los acilgliceroles, los fosfoacilgliceroles, los esfingolípidos y las ceras, mientras que en el grupo de los lípidos insaponificables encontramos los terpenos, los esteroides y las prostaglandinas, así como los compuestos relacionados con éstos. Asimismo, existen lípidos con un grupo extremo polar y otro grupo opuesto no polar. Este grupo se conoce como lípidos anfipáticos y son los responsables de estabilizar las emulsiones o forman parte de la bicapa lipídica de las membranas. Los ácidos grasos biológicamente importantes son ácidos monocarboxílicos con cadenas alifáticas de diverso tamaño, con un número par de átomos de carbono, que pueden ser saturados o insaturados. En el caso de los insaturados, los de origen natural son isómeros geométricos cis; pueden ser monoinsaturados o poliinsaturados y son líquidos a temperatura ambiente. Los ácidos grasos poliinsaturados no son sintetizados en el organismo por lo que se consideran esenciales. En soluciones fisiológicas se encuentran en forma ionizada formando sales o "jabones". Los ácidos grasos de cadena larga son insolubles en agua, pero los jabones forman micelas. Los ácidos grasos forman ésteres con alcoholes y tioésteres con la coenzima A. Las prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos son derivados de ácidos grasos poliinsaturados de 20 carbonos, especialmente del ácido araquidónico. Los acilgliceroles son compuestos en los que uno o más de los grupos hidroxilo del glicerol están esterificados. Pueden dividirse en monoacilgliceroles, diacilgliceroles y triacilgliceroles. En los triacilgliceroles los tres grupos hidroxilo están 62 esterificados con ácidos grasos, que pueden o no ser iguales. Las propiedades de los triacilgliceroles están determinadas por la naturaleza de sus ácidos grasos componentes y se dividen en aceites (líquidos) o grasas (sólidos) de acuerdo con la longitud de sus cadenas o con su grado de saturación. Los triacilgliceroles son hidrofóbicos y no forman micelas. Los fosfoacilgliceroles o fosfoglicéridos son derivados del ácido fosfatídico, es decir, del Lglicerolfosfato esterificado con dos ácidos grasos. El ácido fosfatídico se esterifica, a su vez, a través de su grupo fosfato, con un alcohol y forma las diversas familias de fosfoglicéridos, las cuales poseen un carácter anfipático. Los plasmalógenos son glicerofosfolípidos en los que la posición 1 del glicerol fosfato está combinado con un alcohol de cadena larga mediante una unión tipo éter. Los esfingolípidos son lípidos complejos derivados de un alcohol insaturado llamado esfingosina, el que se une con un ácido graso de cadena larga por medio de un enlace amida para formar una ceramida. Las esfingomielinas contienen una ceramida esterificada con fosforilcolina o fosforiletanolamina. Cuando la ceramida se combina con un azúcar forma los glucoesfingolípidos, que pueden subdividirse en cerebrósidos (si sólo contienen una unidad de azúcar), sulfátidos (contienen un sulfato esterificado en la unidad de azúcar) y gangliósidos (contienen oligosacáridos con uno o más ácidos N-acetilneuramínicos). Los esteroides son derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno. El núcleo esteroide es una estructura rígida, casi plana, no polar. Los esteroides más importantes son el colesterol y sus derivados (los ácidos biliares, las hormonas esteroidales –estrógenos, progestágenos, glucocorticoides, mineralcorticoides y andrógenos– y la vitamina D que, aunque no es propiamente un esteroide, deriva del colesterol). Los terpenos son polímeros de dos o más unidades de isopreno, que pueden ser lineales o cíclicos, con dobles enlaces trans en su mayoría. Las vitaminas A y K, así como el escualeno, pertenecen a este grupo. En la dieta, la grasa constituye cerca de 60 g, de los cuales 90% son triacilgliceroles. Es de todos conocida la dificultad para digerir la grasa, que en mucho está determinada por su casi nula solubilidad en agua. Esto ocasiona que se aglomere la grasa y que forme vacuolas, lo que impide que sea atacada fácilmente por las enzimas digestivas. Para facilitar su hidrólisis, durante el proceso digestivo que se inicia en la boca la lipasa lingual hidroliza algunos triacilglicéridos y produce ácidos grasos libres y monoacilglicéridos que, junto con otros ácidos grasos libres, posibilitan que las vacuolas de grasa se hagan más pequeñas y formen gotitas. Tanto los monoacilglicéridos como los fosfolípidos funcionan como factores tensoactivos. La acción de esta lipasa lingual es muy breve ya que, al llegar al estómago, es inhibida por el pH ácido y es hasta llegar al duodeno donde se continúa el proceso de digestión. Puede considerarse que la dificultad de la digestión de los lípidos se supera si se aumenta el área entre la fase acuosa y la lipídica y se logra un aumento en la solubilización de los productos de hidrólisis con detergentes (sales biliares). El aumento del área y la solubilización suceden cuando en el duodeno, por efecto de la colecistocinina, que es una hormona secretada por la llegada de los lípidos al duodeno, se estimula la contracción de la vesícula biliar con la consecutiva salida de sales biliares y otros lípidos, que forman agregados que reciben el nombre de micelas mixtas; éstas son diferentes a las gotitas emulsionadas. La acción de las sales biliares es romper la tensión superficial de la gotita de grasa favoreciendo la interacción con el agua y su fragmentación; así se origina la micela. Este proceso también recibe el nombre de emulsificación. Al mismo tiempo, la lipasa pancreática, que es secretada como proenzima, hidroliza, al igual que la lingual, la unión alfa éster de los triacilglicéridos y deja libres dos ácidos grasos y un monoacilglicérido que también serán emulsificados por las sales biliares. Además de la lipasa, el jugo pancreático contiene otras esterasas que actúan sobre los ésteres de colesterol, monoacilglicéridos y los ésteres de vitamina A. Los fosfolípidos son hidrolizados por fosfolipasas específicas, pero la más abundante en el jugo pancreático es la fosfolipasa A2 que hidroliza la unión éster beta del ácido graso. La presencia de sales biliares es necesaria para la 63 2 Describirá las reacciones de la ßoxidación e identificará sus sustratos y productos. Los ácidos grasos almacenados en los tejidos son utilizados por la célula para la producción de energía en magnitudes que varían de tejido a tejido. La mayoría de los ácidos grasos que se oxidan en los tejidos provienen de los triacilglicéridos del tejido adiposo. b) Una hidratasa que elimina la doble ligadura y deja un hidroxilo en el carbono beta. Son los músculos. Se ha calculado que una persona sana absorbe cerca de 70 a 90% de los lípidos.1 Oxidación de los ácidos grasos (ß-oxidación). F.4 Calculará el número de moléculas de ATP generadas en la oxidación completa del ácido palmítico y señalará los tejidos que dependen energéticamente de esta vía. F. de ahí a la bilis y una vez más al intestino. el FADH2 y el NADH obtenido en cada 64 . Una vez dentro de la mitocondria. Al mismo tiempo. a esta circulación de las sales biliares se le llama circulación enterohepática.1. el glicerol. en esta reacción se produce un acil coenzima A (acil CoA) y AMP. la acetil CoA.3 Conocerá las reacciones adicionales necesarias para la oxidación de los ácidos grasos insaturados y de cadena impar. su membrana es impermeable a los ácidos grasos y derivados del acil CoA. d) Una tiolasa que requiere de una coenzima A (HSCoA) para unirla al carbono que tiene la nueva función cetona y romper entre el carbono beta y alfa para producir una molécula de acetil-CoA. El proceso de oxidación del ácido graso se realiza dentro de la mitocondria.1. también se forman fosfolípidos y ésteres de colesterol. c) Otra deshidrogenasa específica. + cuya coenzima es el NAD . Estas cuatro enzimas siguen trabajando con el acil CoA que en cada vuelta pierde dos carbonos como acetil CoA. desde donde son liberados por la acción de la enzima lipasa sensible a hormonas y transportados en la circulación como complejos albúmina-ácidos grasos. por lo que se requiere de un transportador: la molécula de carnitina es la encargada de llevar al ácido graso al interior de la mitocondria. lo que genera los quilomicrones. F. así como del nivel metabólico del organismo. La absorción de los lípidos y la actividad del retículo endoplásmico liso de la célula intestinal dan como resultado la formación de vesículas que se enriquecen con proteínas (apoproteínas).1 Describirá la reacción de activación de los ácidos grasos en el citoplasma y el mecanismo de transporte al interior de la mitocondria. Los cambios preparan al acilo para quedar nuevamente activado y éstos son realizados por: a) Una deshidrogenasa que requiere de FAD y transforma al grupo acilo en uno enoilo (molécula con un doble enlace entre el carbono alfa y beta). F. F. principalmente el cardiaco y el esquelético.1. Metabolismo de los lípidos Al finalizar esta subunidad. En la célula intestinal los lípidos son resintetizados formando triacilglicéridos por efecto de una enzima que activa a los ácidos grasos y los une a los monoacilglicéridos. el alumno podrá definir en forma integral el metabolismo de los lípidos en relación con su función como combustibles. como el colesterol y las vitaminas A y K. el ácido graso es activado en el citosol mediante la acción de la acil coenzima A sintetasa (tiocinasa) con gasto de ATP. otro de los productos derivados de la hidrólisis de los acilglicéridos. Esta molécula se llama β-hidroxiacil-CoA.1. se absorbe por difusión facilitada. Al llegar al hígado y a las células de otros tejidos.absorción de otros lípidos. el acil CoA sufre una serie de cambios que permiten obtener un fragmento de dos carbonos. Analizará la regulación del metabolismo de los lípidos en algunos estados fisiológicos. Las sales biliares son absorbidas en forma muy eficaz por el intestino y son llevadas por la vena porta nuevamente al hígado. los que más dependen de los ácidos grasos como fuente de energía. F. tanto exógenos como endógenos. sin embargo. transforma el grupo hidroxilo de la posición beta en un grupo ceto. partículas ricas en triacilglicéridos. Si consideramos el gasto de la fase de activación del ácido graso.2.3. leucotrienos y lipoximas e indicará la función de 65 .3.2. F. Conocerá las vías de síntesis y de utilización de los cuerpos cetónicos e indicará sus sustratos y sus productos. Este producto + se reduce con NAD y forma el ß-hidroxi-butirato.1 Indicará las fuentes de los alimentadores de la ß-reducción: acetil CoA y NADPH. como el músculo cardiaco y el cerebro. por ejemplo.3. Puede deberse a una deficiencia en el metabolismo de los carbohidratos con el consiguiente aumento en el catabolismo de las grasas y la desviación de la acetil CoA a la síntesis de cuerpos cetónicos. al producto de la reacción. F. Señalará los tejidos involucrados en la síntesis y utilización de los cuerpos cetónicos. Al incremento de acetoacetato en la sangre se le llama cetonemia. Así tenemos que.4 Señalará la fuente de los carbonos del ácido palmítico y calculará el gasto energético de la síntesis de dicho ácido.4 y utilización de los cuerpos Describirá la estructura de los cuerpos cetónicos: acetoacetato. lo que provoca el aumento concomitante de los niveles de acetil CoA. F. molécula que se rompe por una tiólisis. Algunos ejemplos de situaciones en las que ocurre lo anterior son: la diabetes.2.2 F. en presencia de otra CoA para formar dos acetil CoA. Esta molécula. F.ciclo de la oxidación generan 4 ATP en la cadena respiratoria y las acetil CoA entran al ciclo de Krebs para ser totalmente oxidadas con la ganancia de 10 ATP netos por cada acetil CoA que entra al ciclo.3 Describirá las reacciones necesarias para el alargamiento e insaturación de los ácidos grasos. la enzima responsable de esta reacción es una tiolasa.3. por una descarboxilación no enzimática. El acetoacetato es utilizado por otros órganos. el exceso de acetil CoA se transforma en un grupo de moléculas conocidas genéricamente como cuerpos cetónicos. Las dos acetil CoA resultantes son oxidadas para la obtención de energía en los órganos mencionados. F. coenzimas y productos. se transforma en acetoacetilCoA.2 Síntesis cetónicos. F. F. acetoacetil CoA.5 Conocerá la función de los ácidos grasos poliinsaturados como precursores de prostaglandinas. donde. La vía de síntesis de los cuerpos cetónicos (cetogénesis) se inicia con la condensación de dos moléculas de acetil coenzima A. obtenemos una ganancia neta de 106 ATP. F. un palmitato (16C) genera 108 ATP al oxidarse hasta CO2 y H2O. al romperse por una liasa (HMGCoA liasa).3 F. tromboxanos.1 F.3 Síntesis de ácidos grasos. se le une una tercera molécula de acetil CoA para formar el ß-hidroxi-ßmetil glutaril CoA. produce una acetil CoA y un ácido acetoacético o acetoacetato. ßhidroxibutirato y acetona. produce la acetona. Cuando bajan los niveles de glucosa se estimula la gluconeogénesis a partir del oxaloacetato y se incrementa la vía de oxidación de los ácidos grasos. la diabetes y dietas deficientes en carbohidratos. el ayuno prolongado y la dieta deficiente en carbohidratos.2 Describirá la síntesis de novo de un ácido graso e indicará las enzimas involucradas. Analizará la importancia fisiológica de los cuerpos cetónicos en el ayuno. sustratos. En el hígado. el acetoacetato. Mencionará el papel del citrato y de las lanzaderas (malato-aspartato y citrato) como transportadores del acetil-CoA mitocondrial.2.3. así como la localización subcelular de los sistemas involucrados en este proceso. por acción de una transferasa en presencia de succinil coenzima A. mediante el gasto de dos NADPH. sucesivamente.4 F. En el organismo humano la acción de la insulina estimula todo el proceso de la lipogénesis al favorecer la entrada de la glucosa a los adipocitos. Por otra parte.estos eicosanoides en el organismo humano. llamada también lipólisis. en hidroxiacilo.3 F. el cual recibe enseguida otra molécula de acil CoA. El primer paso de este proceso es la biosíntesis de los ácidos grasos. Esta última molécula es precursora de los triacilglicéridos y de los fosfolípidos. Cuando el requerimiento de energía en la célula ha sido satisfecho y existen suficientes sustratos oxidables.4. la cual se realiza en el citoplasma celular a partir de la acetil CoA. es estimulada a nivel de la triacilglicérido lipasa en una acción mediada a través de AMP cíclico. con producción del diacilglicerol.2 F. sustratos. enoilo y acilo saturado. La mayoría de las enzimas participantes en este proceso son aciltransferasas y tiocinasas. Para sintetizar los primeros se hidroliza el fosfato. productos y función en el organismo. los glucocorticoides. el glucagón. procede su almacenamiento bajo la forma de triacilglicéridos que constituyen la reserva de energía a largo plazo más importante de las células y del organismo.1 F. hasta que se completa el ácido palmítico. La hidrólisis de los triacilglicéridos en el tejido adiposo. con la cual se completa el triacilglicérido. Este complejo está formado por un conjunto de proteínas enzimáticas dispuestas alrededor de la proteína transportadora de acilos (PTA).5 Conocerá la estructura química y la distribución tisular de los triacilglicéridos en función de su carácter de combustible con importancia fisiológica. Señalará las fuentes de sustratos para la síntesis de triacilglicéridos: acil CoA y glicerol fosfato. la biosíntesis de los ácidos grasos y la acumulación de los triacilglicéridos. la tiroxina y el 66 . Describirá la síntesis de los triacilglicéridos (lipogénesis) e identificará sus intermediarios y enzimas. El citrato desempeña un papel muy importante en la síntesis de los ácidos grasos ya que al salir al citoplasma se convierte en acetil CoA y oxaloacetato. la descarboxilación del piruvato. un ácido graso saturado de 16 C. La biosíntesis de los ácidos grasos se inicia con la salida de la acetil-CoA desde la mitocondria en forma de citrato y su transformación en malonil CoA mediante la fijación del CO2 por una sintetasa dependiente de biotina. F.4.4. el citrato es un modulador positivo de la malonil CoA sintetasa (también llamada acetil CoA carboxilasa).4 Síntesis y degradación de triacilgliceroles. Describirá la vía de degradación de los tri-acilglicéridos (lipólisis) e identificará sus enzimas. el ciclo de las pentosas. por numerosas hormonas entre las cuales se cuentan: la epinefrina. En pasos sucesivos ocurre la condensación de la acetil y la malonil CoA con desprendimiento de CO2 y el resto del acetoacetilo de cuatro carbonos es llevado por el brazo central de la PTA a los sitios activos de las enzimas del complejo para transformarlo. Tanto la acetil CoA como la malonil-CoA se unen a un complejo multienzimático llamado sintetasa de los ácidos grasos. El ciclo se repite al incorporar dos carbonos del malonil-CoA en cada vuelta.4. Una vez formados los ácidos grasos procede la lipogénesis o síntesis de los triacilglicéridos: dos ácidos grasos activados como acil CoA reaccionan con una molécula del glicerol fosfato para formar el ácido fosfatídico. que utiliza ATP. el ATP y el NADPH proveniente del ciclo de las pentosas y de otros sistemas generadores de poder reductor. Este proceso alimenta con carbonos a la síntesis de los ácidos grasos y aporta NADPH por la acción de la enzima málica sobre el sistema oxaloacetato-malato-piruvato. Explicará tanto la regulación hormonal como la metabólica de la lipólisis y de la lipogénesis e indicará el papel de la concentración de sustratos y productos de las vías. F.4. que es la principal enzima reguladora de la síntesis de los ácidos grasos. así como el estado energético celular. el ácido fosfatídico reacciona con CTP para formar CDP-diacilglicerol.5. Existen dos estrategias para la obtención de los fosfolípidos que contienen glicerol. Los ácidos grasos activados (acil CoA) reaccionan con el grupo amino de la esfingosina para formar las ceramidas. según la naturaleza de la cabeza polar. el cuál reacciona con la cabeza polar (inositol o fosfatidilglicerol) para formar el fosfoglicérido correspondiente. En la formación de fosfatidilinositoles y de cardiolipina. La hidrólisis se completa por la acción de la diacilglicérido lipasa y la monoacilglicérido lipasa que en conjunto liberan un glicerol y tres ácidos grasos de cada triacilglicérido. F. F. Los donadores de estos azúcares son UDP-azúcares o el CMP-NeuAc (ácido Nacetilneuramínico o ácido siálico). En la síntesis de fosfadiletanolamina y de fosfatidilcolina. la fosfolipasa D libera la cabeza polar. La síntesis de los fosfoglicéridos es similar en los pasos iniciales a la síntesis de los TAG: el glicerol 3fosfato se esterifica con dos acil CoA para formar ácido fosfatídico. 67 .5 de la cabeza polar de la fosfatidiletanolamina por una serina. αgalactosidasa.6 Metabolismo del colesterol. La fosfatidiletanolamina también puede obtenerse por descarboxilación de fosfatidilserina y la fosfatidilcolina por metilación de fosfatidiletanolamina. la sialidasa o la esfingomielinasa) hasta dar ceramidas y los azúcares correspondientes.5. Existen una serie de defectos genéticos en los que faltan estas enzimas lo que conduce a una acumulación de gangliósidos que causan graves consecuencias a la salud. Los esfingolípidos son degradados por enzimas lisosomales (hexosaminidasas. Este compuesto es el precursor de todos los fosfoglicéridos. cerebrósidos y gangliósidos. mientras que. F. el ácido fosfatídico pierde su fosfato y el diacilglicerol resultante reacciona con CDP-colina o CDP-etanolamina. El donador del azúcar es UDP-galactosa o UDPglucosa. Estos compuestos son hidrolizados por la fosfolipasa C en respuesta al estímulo de algunas hormonas y producen dos segundos mensajeros muy potentes: IP3 y el diacilglicerol. indicando los sustratos. La fosfatidilserina se obtiene por recambio Degradación de fosfoglicéridos. los cuales causan movilización 2+ de Ca del retículo endoplásmico y proveen de ácido araquidónico para la síntesis de prostaglandinas. Las esfingomielinas se obtienen de la reacción de la ceramida con CDP-colina. la fosfolipasa A2 los libera de la posición 2. Los gangliósidos se forman por la adición secuencial y ordenada de residuos de azúcar a la ceramida.5 bisfosfato. intermediarios.ACTH. Síntesis y degradación de fosfolípidos. quienes son las precursoras de esfingomielinas.1 Describirá la síntesis de novo de los fosfoglicéridos y de los esfingolípidos. Las fosfatidilcolinas proporcionan ácidos grasos para la síntesis de los ésteres de colesterol de las HDL por la reacción de LCAT. F. mientras que es inhibida por la insulina y por el incremento de la concentración de ácidos grasos libres. mientras que la dipalmitoilfosfa-tidilcolina es el principal componente del surfactante pulmonar. La fosfolipasa C libera la cabeza polar fosforilada que se encuentra en la posición 3 del glicerol.2 Describirá la degradación de los fosfoglicéridos y de los esfingolípidos. utilizando S-adenosil metionina como donador de metilos. El fosfatidilinositol puede ser fosforilado para formar la familia de los fosfatidilinositol 4. Sus precursores son serina y palmitoil CoA. Los fosfoglicéridos son hidrolizados por diversos tipos de fosfolipasas que se clasifican según su sitio de acción: la fosfolipasa A1 libera los ácidos grasos de la posición de 1. Síntesis de esfingolípidos Los esfingolípidos contienen una molécula de esfingosina en lugar del glicerol. tromboxanos y leucotrienos. enzimas y productos de las vías. Los cerebrósidos se obtienen por la unión directa de galactosa o glucosa a la ceramida. el precursor de todas las hormonas esteroidales. donde regula la fluidez de la misma. La fracción proteica de las lipoproteínas se conoce como apolipoproteína o apoproteína. Describirá la vía de síntesis del colesterol e identificará sus sustratos. de 15 carbonos.6.7. VLDL. Las lipoproteínas son partículas globulares de alto peso molecular con un núcleo formado por lípidos hidrofóbicos –TAG y ésteres de colesterol–.3 F.F. los cuales aportan la mayor parte de la masa de la partícula. por cambios sucesivos de oxidación. glucocorticoides (como el cortisol). Describirá las modificaciones que sufre el colesterol para la síntesis de sales biliares. colesterol y proteínas o polipéptidos que rodean al núcleo y estabilizan la partícula para que permanezca en solución dentro del plasma.2 Conocerá la composición y la función de las lipoproteínas (quilomicrones. Los lípidos son compuestos prácticamente insolubles en agua que se transportan en el torrente circulatorio mediante las lipoproteínas. el zimosterol y finalmente el colesterol.4 Mencionará la importancia fisiológica del colesterol. El isopentenil pirofosfato se une con uno de sus isómeros para formar el geranil pirofosfato. aunque una parte puede eliminarse en las heces como coprostanol. que se obtiene por la ruptura del anillo B. descarboxilación y reacomodo de electrones y grupos químicos. El colesterol puede seguir diversos caminos: a) Migra a la membrana. insulina y ACTH). LDL. el mevalonato se descarboxila para formar el isopentenil pirofosfato.7. sean progestágenos (como la progesterona). b) Se transforma químicamente para producir ácidos biliares por oxidación de su cadena lateral. de 10 átomos de carbono que. c) Pierde una cadena de seis átomos de carbono para producir la pregnenolona. producto de la degradación bacteriana del colesterol en el intestino grueso. El escualeno se cicliza y. La síntesis del colesterol (colesterogénesis) es una vía citoplásmica que se inicia a partir de la unión de tres moléculas de acetil CoA. ésteres de colesterol y fosfolípidos) en el organismo. HDL y Lp[a]). F. F.1 Describirá los mecanismos de transporte de los ácidos grasos provenientes de la lipólisis y el de los otros lípidos (TAG. forma el farnesil pirofosfato.7. así como por modificación covalente inducida por hormonas (glucagon. F. por combinación con otra molécula de isopentenil pirofosfato. Después de tres fosforilaciones para activar la molécula. las sales biliares y la vitamina D. forma el lanosterol. y por una sola capa superficial de moléculas de fosfolípidos. Dos moléculas de farnesil pirofosfato se unen por un enlace especial (cabeza-cabeza) para formar el escualeno. El colesterol es una molécula muy importante por su interés clínico y el gran número de compuestos que a partir de él se sintetizan. Conocerá la regulación de la colesterogénesis a nivel enzimático. d) El colesterol también es precursor de la vitamina D. F. andrógenos (testosterona) y estrógenos (estrona y estradiol). La enzima que produce este último compuesto en la colesterogénesis es la ß-hidroxi-ßmetil glutaril-CoA reductasa. intermediarios y enzimas. a nivel de la síntesis de las enzimas.3 Describirá el metabolismo de las diferentes lipoproteínas.6.7 Estructura y metabolismo de las lipoproteínas.6. dependiente de NADPH.6. hormonas esteroidales y vitamina D. de las que se han aislado y caracterizado seis clases 68 . de 30 carbonos. El colesterol se excreta principalmente como sales biliares. mineralcorticoides (como la aldosterona). las que forman el ß-hidroxi-ß-metilglutaril-CoA. como las hormonas esteroidales. La vía de la colesterogénesis se regula principalmente por colesterol endógeno o el que se obtiene a partir de la dieta a nivel de la enzima ß-hidroxi-ßmetilglutaril-CoA reductasa. unidad isoprenoide de todos los terpenos.1 F.2 F. precursor del mevalonato. los que son tomados por los tejidos para ser oxidados o almacenados en el tejido adiposo. se convierten en LDL. La apo(a) es polimórfica (de longitud y secuencia) y tiene una gran homología con el plasminógeno. La densidad de las lipoproteínas refleja la relación existente entre la cantidad de lípidos y de proteínas. lipoproteínas de muy baja densidad (LMBD o –según la sigla inglesa– VLDL). Discusión de los casos clínicos 4 “Cetosis por inanición. obesidad.8. 269 (4): 505-510. JAMA. en tanto que otras pueden ser transferidas a otras lipoproteínas. los que tienen además la apo-B48 y la apo-A. la apo(a) dificulta el catabolismo mediado por el receptor de LDL al que se fija e interfiere. captan el colesterol liberado en el plasma procedente del recambio de membranas y de células que mueren y lo llevan al hígado para su metabolismo o excreción. con el metabolismo y transporte del colesterol. Lecturas recomendadas 1. D.8 Regulación y alteraciones del metabolismo de lípidos. Atherosclerosis the new view. Algunas de éstas son integrales y no pueden ser removidas. Además. quienes son factores de riesgo de aterosclerosis. es decir. quien hidroliza la mayor parte de los triacilgliceroles de estas lipoproteínas hasta glicerol y ácidos grasos. Las LDL contienen apo B-100 y transportan colesterol a los tejidos. las HDL (15 a 35%) y las VLDL (10%). La concentración de Lp(a) en sujetos normales es de ~5 mg/dl. éstas son ricas en fosfolípidos y proteínas y dentro de sus funciones se cuenta el intercambio de apoproteínas A. E y (a). HDL. Las lipoproteínas principales que circulan en el plasma humano se clasifican con base en su densidad en quilomicrones. Las lipoproteínas más pequeñas son las HDL. F. Libby P. las lipoproteínas de baja densidad (LBD o LDL) y las lipoproteínas de alta densidad (LAD o HDL). C.2 Identificará el papel de la leptina en la regulación del peso corporal y del apetito. Las LDL y las HDL tienen una función combinada en la conservación del equilibrio del colesterol. la cual tiene una composición lipídica muy similar a la LDL. 286( 5): 28-37. principalmente los triacilglicéridos y el colesterol se transportan desde el hígado a los tejidos mediante las lipoproteínas VLDL. Tanto los quilomicrones como las VLDL son llevados hasta los capilares de los tejidos en donde su apo-CII activa a la lipoproteína lipasa. NIH (National Institutes of Health) consensus conference. contiene apoB-100 y una glucoproteína llamada apo(a). así como con la estimulación de la proliferación de células musculares lisas. 2002. las HDL lo eliminan de las células. Triglyceride. Esta homología es importante porque la Lp(a) se asocia con el bloqueo de la activación del plasminógeno y la consiguiente lisis de los coágulos de fibrina. dislipoproteinemias. Obesidad” y 5 “Hipercolesterolemia y aterosclerosis” ver pág. de las cuales las dos últimas son compartidas con los quilomicrones.principales: A. 2. Los quilomicrones transportan los lípidos de la dieta desde el enterocito al tejido adiposo. C y E con las demás lipoproteínas y el transporte del colesterol extrahepático al hígado (transporte inverso del colesterol).1 Describirá el estado del metabolismo lipídico y sus alteraciones en el estrés. Además de las clases ya mencionadas de lipoproteínas existe la lipoproteína (a) [Lp(a)]. F. la glándula mamaria. hígado graso e hipercolesterolemias. procesos que pueden estar en el origen de lesiones ateroscleróticas. Las apoproteínas características de las VLDL son la apo B-100. B. 1993. Los lípidos endógenos. (178 y 179). F. que han perdido la mayor parte de sus triacilgliceroles y algunas apoproteínas y fosfolípidos. 69 . and coronary heart disease. apo-C y apo-E. el músculo y el hígado. de esta manera. El colesterol es transportado en la sangre por tres diferentes lipoproteínas: las LDL (60 a 75%). Los restos de VLDL.8. las cifras >30 mg/dl constituyen otro valor de predicción de un alto riesgo de aterosclerosis y trombosis. Scientific American. las LDL llevan el colesterol hacia las células y regulan la síntesis de novo del colesterol en ellas. en las que hay modificaciones de los niveles de colesterol y/o TAG en sangre. obteniendo glicerol y ácidos grasos que salen a la circulación. La síntesis y la degradación de los TAG y del colesterol son procesos que afectan a todo el organismo. 5. los cuales se hidrolizan por la acción de una lipasa sensible a hormonas como el glucagon. La regulación metabólica se puede ejercer a corto plazo (disponibilidad de sustratos. El papel de la leptina en el desarrollo de la obesidad. los ácidos grasos en forma de complejos con albúmina y el colesterol asociado a VLDL. una hormona novedosa. 54 (2): 161-165. Pereira RG. La síntesis de estos compuestos se ve afectada por la presencia de una proteína pequeña que se libera por las células adiposas: la leptina. con sus órganos y tejidos formando una red interdependiente conectada por la corriente sanguínea. Los lípidos más abundantes del organismo son los TAG almacenados en el tejido adiposo. hemorragia. IV (5):1097-1103. Su papel está actualmente en estudio en humanos. con la producción consecuente de ATP. se establece una condición llamada obesidad. 4. 2002. Los lípidos son compuestos que se han relacionado con varias patologías. 22(1): 32-40. El consecuente incremento de LDL en sangre se asocia con xantomas (depósitos de lípidos. Lipoproteína (a): estructura. Leptina. La regulación del metabolismo lipídico se ejerce en respuesta a las diferentes necesidades energéticas y los estados de la dieta de un organismo (ayuno-alimentación). La leptina. Las condiciones fisiológicas y metabólicas que determinan la movilización de grasas del tejido adiposo pueden ser alteradas por situaciones de estrés (dolor. Sabath EFS. González MO. frecuentemente encontrados bajo la piel) y enfermedades de arterias coronarias. La ACTH y los glucocorticoides aceleran la hidrólisis de los TAG. 2003. miedo. pero la causa básica es una ingesta calórica por encima de los requerimientos energéticos estándar. Rev Inv Clín. Villaseñor A. 2002. Otro nivel de regulación se relaciona con el transporte de los lípidos de un tejido a otro. los TAG. Investigadores Médicos. fiebre. 10 (3):135-139. Aguilar BA. Estos últimos se asocian a albúmina y se transportan al hígado. induciendo la secreción de glucocorticoides. Estas alteraciones se conocen en general como dislipoproteinemias. los receptores celulares para lipoproteínas de baja densidad (LDL) son deficientes. 2003. interacciones alostéricas y modificaciones covalentes) o a largo plazo (control de la síntesis y degradación de las enzimas). hipoglucemia) en las que se estimula la adenohipófisis. Las células pancreáticas perciben los estados de la dieta del organismo y responden liberando hormonas (insulina o glucagon) que regulan la velocidad de las rutas opuestas del metabolismo de lípidos y controlan si se han de degradar o sintetizar los ácidos grasos. Estas deficiencias se asocian con xantomas característicos e intolerancia a comidas ricas en 70 . genética y mecanismos patogénicos. La concentración de los TAG almacenados en los adipocitos depende de la velocidad de su recambio (síntesis e hidrólisis). Cuando el almacenamiento de energía en forma de TAG en el tejido adiposo es excesivo. los fosfolípidos o el colesterol. Martínez AE. LDL y HDL. En las hipertriacilgliceridemias se encuentran bajos niveles de lipoproteína lipasa (LPL) o apo CII (el activador de LPL) y TAG aumentados. Muchos factores conducen a ella. Alba ZayasL. La ausencia de esta proteína o de su receptor en las células del hipotálamo implicadas en la regulación del apetito se asocia con la aparición de obesidad en ratones. corazón y músculo para ser oxidados hasta CO2 y H2O. El apetito se regula por la presencia de compuestos antianoréxicos. la epinefrina y los glucocorticoides. 6. infecciones. En las hipercolesterolemias familiares.3. Rev Endocrin Nutr. que secreta ACTH. Por lo tanto las LDL no pueden ser captadas por las células y degradadas por las enzimas lisosomales. metabolismo. la cual correlaciona con un promedio de vida menor y con un aumento en problemas de salud. Rev Cub Invest Biomed. Existen otras alteraciones de los lípidos asociadas al metabolismo de las lipoproteínas. La sangre transporta los TAG en forma de quilomicrones y VLDL. principalmente de tipo cardiovascular. aunque se ha visto también que se produce en tejido adiposo marrón. La aterosclerosis involucra la formación de placas ricas en lípidos en la íntima de las arterias. El control riguroso de la glucemia en estos enfermos disminuye las complicaciones microvasculares de la diabetes. la actividad física. con anormalidades en el metabolismo de lipoproteínas plasmáticas. La acción más importante de la leptina en este órgano es la disminución en la producción del neuropéptido Y (NPY). Las placas empiezan como rayas grasas conteniendo células espumosas. las lipoproteínas de alta densidad (HDL) tienen un efecto protector. Estas lesiones primarias desarrollan placas fibrosas que pueden ocluir la arteria y causar un infarto cerebral o al miocardio. Finalmente la obesidad. es inferior a la disponibilidad de ácidos grasos. sobre todo el patrón masculino de depósito centrípeto o visceral de la grasa. El hipotálamo es el sitio de mayor acción de leptina. el colesterol en HDL. Aumento en la secreción de Incremento insulina mayor respuesta a la energético. cuando la síntesis de las apolipoproteínas.grasas. El fumar puede traer cambios en el peso corporal. la concentración plasmática en ayuno de triacilgliceroles. el hígado graso ocurre especialmente en condiciones tóxicas graves. Pérdida de peso. induce una disminución en el apetito y un incremento en el gasto energético. la disminución de HDL y la intolerancia a la glucosa. pero también favorece la síntesis de ácidos grasos debido a un aumento en la disponibilidad de NADH y al aumento en la actividad de la fosfatidato fosfohidrolasa. Aunque factores como la edad. favorece una dislipidemia aterogénica que se caracteriza por el aumento de los TAG plasmáticos. de glucosa y de insulina también afectan la secreción de leptina. requeridas para la formación de VLDL. La leptina es producida y liberada por el tejido adiposo blanco fundamentalmente como una señal de saciedad. las cuales son inicialmente macrófagos llenos de lípidos. en la placenta y en algunos tejidos fetales. el sexo. la niacina y los inhibidores de la 3-hidroxi-3 metilglutaril. la capacidad para secretar VLDL no es suficiente para la síntesis aumentada de TAG. reduciendo el peso corporal. el fumar. 71 . ocasionando su acumulación. por lo que se recomienda prestar atención al control de la glucemia. la hipertensión. La formación de estas placas está frecuentemente asociada como se mencionó anteriormente. particularmente ésteres de colesterol. Esto ocasiona que el depósito de AG y TAG en el tejido hepático se vuelva excesivo estableciéndose una condición tóxica llamada hígado graso. Aumento de peso. La oxidación del etanol proporciona la energía necesaria para mantener las funciones celulares. al modificar la sensibilidad de los receptores del hipotálamo a la leptina y en consecuencia modular la síntesis de hormona. Como parte de la estrategia general para limitar la aterosclerosis hay que controlar la hipertensión. como el corazón. En contraste con estas lipoproteínas. hueso y cartílago. Así por ejemplo. El tratamiento involucra dietas bajas en ácidos grasos saturados y colesterol y el uso de agentes hipolipemiantes como las resinas secuestradoras de ácidos biliares. Hipofagia. si fuera necesario con farmacoterapia. La síntesis y la secreción de leptina están directamente relacionadas con la cantidad de grasa corporal y el tamaño del adipocito. La mayoría de los enfermos con diabetes mellitus fallece a consecuencia de aterosclerosis o sus complicaciones. En condiciones de estrés metabólico.CoA (HMGCoA) reductasa. a través de sus efectos en el metabolismo y el apetito. la concentración de la hormona es hasta cuatro veces mayor en mujeres que en hombres. La leptina es una hormona de naturaleza proteica constituida por 167 aminoácidos que circula en el plasma sanguíneo y regula el peso corporal y los depósitos de grasa. Sin embargo. En general. en el gasto insulina en tejido adiposo. el índice de masa corporal. Las implicaciones de estos cambios son las siguientes: Incremento en el NPY Incremento en la leptina (disminución de leptina) (diminución en el NPY) Se presenta hiperfagia. Esta situación se observa frecuentemente en las personas que ingieren constantemente grandes cantidades de etanol y una dieta hipoproteica. G. La insulina y los glucocorticoides aumentan la síntesis de esta hormona.1.proceso. G. Los aminoácidos son el sustrato más importante del metabolismo nitrogenado en los organismos superiores pues de ellos derivan proteínas. Participar en el proceso de la nutrición por medio de la síntesis de nuevas proteínas.1 Conocerá de manera general cómo se realiza en el organismo la digestión de las proteínas y la absorción de los aminoácidos. Su entrada a la gluconeogénesis para sintetizar glucosa.1. de las transaminasas y de la glutaminasa en el metabolismo de los compuestos nitrogenados.1 Aminoácidos y proteínas. fenilcetonuria y alcaptonuria.1. Todos los aminoácidos de los sistemas vivos se encuentran como parte de un “pool” o poza (reserva) metabólica cuya magnitud se mantiene constante mediante un equilibrio entre la entrada y la salida de aminoácidos. además. carnitina. mientras que las catecolaminas.5 Señalará las causas de la toxicidad del ión amonio y los mecanismos del organismo para combatirla.4 Identificará el papel de la glutamina y del ácido glutámico en el metabolismo de los compuestos nitrogenados. G. G. G. enzimas y productos de la vía. entre otros compuestos y.2 Identificará las fuentes nutricionales de los aminoácidos. 155). poliaminas y creatinina. acetoacetato.1. Los aminoácidos son oxidados constantemente en los animales y el nitrógeno excretado tiene que ser repuesto para mantener un 72 . G. G.8 Identificará a los aminoácidos precursores de las siguientes aminas: acetilcolina.6 Describirá el proceso de síntesis de la urea e indicará la localización subcelular.1. los aminoácidos son llamados hacia sus diferentes destinos metabólicos: 1.1. G. 2. 1. G. de la glutamato deshidrogenasa. pirimidinas. péptidos y hormonas.1. Describirá el papel de la glutamino sintetasa.1. los andrógenos y los ácidos grasos de cadena larga la inhiben. 4. serotonina.1. acidemia metilmalónica.3 Describirá las reacciones de transaminación y desaminación e identificará la localización subcelular. En general podemos decir que la concentración de la leptina aumenta después de la ingesta de alimento y disminuye durante el ayuno y la diabetes. catecolaminas. G. porfirinas. sustratos. hipervalinemia. La síntesis de compuestos nitrogenados no proteicos. el alumno describirá los procesos más importantes del metabolismo de los compuestos nitrogenados. Metabolismo nitrogenados de los compuestos Al finalizar esta subunidad. Nutrición. sus esqueletos carbonados se oxidan para liberar energía.7 Identificará a los aminoácidos precursores de α-cetoglutarato. Su degradación oxidativa para la producción de energía. sustratos. 3. así como los defectos en el metabolismo que producen alteraciones en este Realización de la práctica 8 "El efecto del tetracloruro de carbono sobre las transaminasas” (ver pág. Describirá la regulación de la síntesis de urea. enzimas y productos de la actividad de estas enzimas. Desde la poza. purinas.9 Conocerá las bases metabólicas de las siguientes alteraciones congénitas del metabolismo: acidemia propiónica. piruvato. fumarato y oxaloacetato. G. señalará sus consecuencias fisiológicas. Fen. mediante la pérdida del grupo amino por transaminación. las hormonas peptídicas como el glucagón. los neurotransmisores como la dopamina y el aminobutirato gamma. Met Fumarato: Tir.balance nitrogenado que. fumarato. el valor principal de los aminoácidos recibidos reside en el aporte de las estructuras moleculares que el organismo humano no puede sintetizar por sí mismo y que son los aminoácidos indispensables o esenciales cuya presencia determina en gran parte la calidad de la dieta. 3. Arg. FENilalanina. El metabolismo del esqueleto de carbono se aparta entonces de la ruta seguida por el grupo amino ya que. proceso reversible en el cual un aminoácido transamina primero con el alfa-cetoglutarato y le transfiere su grupo amino para formar glutamato y éste es desaminado enseguida por la glutamato deshidrogenasa con producción de NADH y liberación de amonio. Oxidación. el nombre de aminoácidos glucogénicos. todos los aminoácidos tienen la capacidad de aportar todo o parte de su esqueleto carbonado para que se incorpore a la síntesis de la glucosa y esto se logra. Una porción considerable de la síntesis diaria de glucosa que se realiza en el hígado se hace a partir de los aminoácidos que reciben. TREonina. METionina. Los aminoácidos participan en la síntesis de numerosos compuestos nitrogenados que no son proteínas. Ile 73 . los enfermos y los desnutridos el balance nitrogenado es negativo. Asp Oxaloacetato: Asn. por lo general. para el primer caso. o bien. las porfirinas como el grupo hemo. aportan alrededor de 10% de las kilocalorías diarias. sin embargo. Ala. los neuropéptidos como las endorfinas y los factores liberadores. las embarazadas y los convalecientes es positivo y en los ancianos. confluyen hacia alguno de los intermediarios de la glucólisis. en tanto que el ion amonio será transportado hasta el hígado en donde será tomado por la vía metabólica del ciclo de la urea. los carbonos pueden ser llevados hacia la oxidación en el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria. en los adultos normales. Val. Los cetoácidos mitocondriales resultantes: alfa-cetoglutarato. 2. oxaloacetato y piruvato confluyen hacia la formación del oxaloacetato citoplásmico que ingresa al eje central del metabolismo y se transforman en fosfoenol piruvato que alimenta la gluconeogénesis. 4. Ser. VALina. los oligopéptidos glutatión y carnosina. Para la oxidación de su esqueleto carbonado los aminoácidos pierden primero al grupo amino. las aminas como la histamina y varios compuestos más. Dos moléculas de este último siguen el reverso de la vía glucolítica hasta su transformación en glucosa. al transformarse en el metabolismo. Tir. la descarboxilación del piruvato o del ciclo de Krebs. lo cual deja libre la cadena carbonada bajo la forma de un cetoácido. Leu. en los jóvenes. los pigmentos como la melanina. Gluconeogénesis. IsoLEucina y TRIptofano (ALM-HTV-FLIT). en un primer paso. Los glucogénicos son de la familia del: Piruvato:Tre. las hormonas derivadas de aminoácidos como la epinefrina. la ACTH y la oxitocina. Asp Y los cetogénicos son de la familia del: Acetoacetato: Leu. LISina. lo cual se lleva comúnmente a cabo mediante la transaminación acoplada a la desaminación oxidativa (transdesaminación). tiroxina y serotonina. HIStidina. Fen Acetoacetil-CoA: Tri. se encuentra en equilibrio. las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos y los fosfolípidos. por esto. succinil-CoA. ellos son: ARGinina. incorporarse a la gluconeogénesis en el hígado para la síntesis de glucosa. LEUcina. Con la excepción de la leucina y la lisina. Compuestos nitrogenados. Gln y Glu Succinil-CoA: Ile. Gli. Cis y Tri Alfa-cetoglutarato: Pro. His. Los aminoácidos ingresan al organismo humano formando parte de las proteínas de la dieta que. Lis Acetil-CoA: Tre. Met. por ejemplo. La oxidación del esqueleto carbonado de los aminoácidos procede mediante su agrupación en “familias” o grupos de aminoácidos que. G. G. 3.5 Describirá el efecto del alopurinol sobre la xantina oxidasa y el que ejercen algunas drogas anticancerígenas. G. la cual actúa como portadora de grupos en las cuatro reacciones del ciclo: 1. G.2. G. Dado que este compuesto es muy tóxico para el sistema nervioso central. Condensación de la citrulina con el aspartato. una base nitrogenada que puede ser una purina o una pirimidina.El ciclo de la urea El mecanismo de la transdesaminación permite el acopio de los grupos amino de los diferentes aminoácidos en la molécula del glutamato.1 Conocerá las características generales de las bases nitrogenadas.2. el metotrexato y la tioguanosina sobre la síntesis de purinas y pirimidinas. el 5-fluorouracilo. 181). Los nucleótidos están formados por ribosa o desoxirribosa. Discusión del caso clínico 6 "Gota" (ver pág. al ser desaminada oxidativamente por la deshidrogenasa del glutamato. 2. III. Ruptura del arginino-succinato. un CO2 y un aspartato. Se produce una molécula de fumarato y una de urea. En resumen. como la mercaptopurina. libera el ion amonio.3 Identificará los sustratos y productos de las vías de ahorro en la síntesis de purinas.4 Identificará las causas y consecuencias fisiológicas de la sobreproducción de ácido úrico. Transferencia del carbamino a la ornitina para formar citrulina: ornitina transcarbamilasa.2) que permite mantener una muy baja concentración de amonio libre. los nucleósidos y nucleótidos: estructura química y funciones. para formar una molécula de urea se requiere de un ion amonio. G. con gasto de cuatro enlaces de alta energía provenientes del ATP.2. Esta síntesis se lleva a cabo en el hígado mediante un proceso metabólico denominado el ciclo de la urea. se elimina mediante la síntesis de urea.2. El ciclo de la urea (fig. la cual.2 Con base en un esquema general de la síntesis de las bases púricas y pirimídicas describirá sus mecanismos de regulación. Dependiendo del 74 .2. Se desprende fumarato y se produce arginina: arginino-succinato liasa. El carbamil fosfato entrega el grupo carbamino a la molécula de ornitina.2 Nucleótidos. Se forma el arginino-succinato con gasto de 2ATP: arginino-succinato sintetasa. se inicia con la síntesis del carbamil fosfato a partir del amonio y el CO2 con un gasto de 2 enlaces de alta energía. 4. dos o tres moléculas de ácido fosfórico. la primera parte del cual se realiza en la mitocondria y el resto en el citoplasma de la célula hepática. y una. Hidrólisis de la arginina para regenerar a la ornitina y liberar urea: arginasa. entre las más importantes están la de servir como sustratos acarreadores de energía. Este síndrome se produce cuando las concentraciones de purinas son altas. En la vía del ahorro de las purinas. A partir de la inosina monofosfato se sintetizan la guanosina monofosfato y la adenosina monofosfato por medio de dos vías metabólicas que se regulan mutuamente. 3. A partir de ésta se sintetizan la citidina monofosfato y la timidina monofosfato. La primera reacción. El catabolismo de las pirimidinas se lleva a cabo por una serie de reacciones cuyos productos finales son la malonil-CoA y la metilmalonil CoA. etcétera. Ácido fosfórico—Ribosa—Base nitrogenada Los nucleósidos se diferencian de nucleótidos en que no tienen ácido fosfórico. Las pirimidinas están formadas por un anillo heterocíclico de seis miembros y las más importantes son: uracilo. lo que hace que no se pueda eliminar por la orina. Esto se debe a que el ácido úrico es insoluble en ambientes con un pH menor a 6. en la que la ribosa 5 fosfato adquiere dos moléculas de fosfato que se asocian al carbono 1 de la molécula. la adenina. neurotransmisores. la azaserina y la acivicina. En una secuencia de reacciones cuyo producto final es el ácido úrico. es reguladora de la síntesis de purinas y su velocidad depende de las concentraciones de sus sustratos. en donde varias enzimas intervienen añadiendo los diferentes átomos que componen al anillo purínico hasta formar inosina monofosfato. La síntesis de purinas se lleva a cabo en el citoplasma celular y comprende las siguientes tres fases: 1. Los análogos de los nucleótidos se han utilizado como inhibidores de algunas enzimas. los nucleótidos pueden ser mono. y son la adenina y la guanina. coenzimas. timina y citosina. se adiciona ácido aspártico para producir ácido orótico al cual se une una molécula de fosforribosilpirofosfato y se descarboxila para dar la uridina monofosfato. análogos de la glutamina. lo que produce el síndrome de gota. IMP o GMP. se vuelve a formar el AMP. CO2 y ATP en una reacción catalizada por la enzima carbamilfosfato sintetasa citoplasmática que es una reacción parecida a la que ocurre en la mitocondria para la biosíntesis de la urea. 2. Formación de los anillos heterocíclicos. la cual es una de las enzimas reguladoras de la síntesis de purinas y de pirimidinas. estos dos productos se catabolizan hasta CO2 y agua. uno con seis miembros y otro con cinco miembros. El metotrexato y el 5-fluorouracilo 75 . se usan como inhibidores de la enzima glutamina amino transferasa que interviene en la síntesis de purinas. Las purinas se catabolizan por dos caminos metabólicos: 1. Los nucleótidos pirimídicos intervienen como acarreadores en la biosíntesis de polisacáridos y de fosfolípidos. La síntesis de pirimidinas también se lleva a cabo en el citoplasma y se inicia con la síntesis de carbamilfosfato a partir de glutamina. los Ribosa — Base nitrogenada Las bases nitrogenadas pueden ser purinas o pirimidinas.0. di. posteriormente. Activación. por medio de la enzima fosforribosiltransferasa correspondiente. Los nucleótidos y nucleósidos púricos tienen funciones muy variadas en los seres vivos. ya sea por aporte elevado o por exceso en el catabolismo de las mismas. catalizada por la enzima fosforribosilglicinamida sintetasa. El exceso en el catabolismo de purinas genera una sobreproducción de ácido úrico que tiende a acumularse en las articulaciones distales. por ejemplo. Las purinas están formadas por dos anillos heterocíclicos (formados por diferentes tipos de átomos). segundos mensajeros. que es la forma en la que se excretan las bases púricas. 2. Los nucleótidos púricos y pirimídicos forman parte de los ácidos nucleicos y desoxirribonucleicos.número de grupos de fosfato presentes. o trifosforilados. Las altas concentraciones de GTP estimulan la síntesis de AMP y las altas concentraciones de ATP estimulan la síntesis de GMP. la hipoxantina o la guanina son reaprovechadas y. esta reacción es llevada a cabo por la fosforribosil pirofosfato sintetasa. el alumno será capaz de analizar los mecanismos de regulación del metabolismo y de su integración en algunas condiciones fisiológicas. obesidad. El tiempo está involucrado en la regulación principalmente en términos de modificación de las velocidades de reacción (metabólica. 1995. 282 (6): 54-61. la fosfolipasa C (fosfoinosítidos. Conocerá los mecanismos de acción hormonal e identificará los receptores membranales y las cascadas de amplificación: la adenilato ciclasa (AMP cíclico). se utilizan ambas dimensiones simultáneamente. Pawson T. vejez. Regulación e integración metabólica Al finalizar esta subunidad. de transporte y otras). Cambiando la concentración de los sustratos (como una señal metabólica) lo que resulta en cambios en la actividad enzimática. Scott JD. embarazo-lactancia. diabetes mellitus y gota. Las enzimas pueden regularse de varias maneras: 1. H.2 H. Los cambios en la concentración de un compuesto señal se logran muchas veces a través de la compartimentalización. calcio) y la GMPc fosfodiesterasa (GMP cíclico). desnutrición.1 H. TIBS. 10 "Integración Lecturas recomendadas 1. ayuno. La aplicación de estos inhibidores en pacientes con procesos neoplásicos da como resultado la disminución de la síntesis del DNA y del crecimiento celular. Westerhoff HU. Las células y los organismos son sistemas relativamente aislados en un estado casi estacionario. retículo endoplásmico) y por la especialización de células y tejidos mediante procesos de diferenciación. En la práctica. Ya que los sistemas vivos reaccionan en el espacio y el tiempo. el mantenimiento de la estabilidad estructural de las proteínas. éstas siendo separadas espacialmente (por membranas) o funcionalmente (por acarreadores). Analizará los cambios adaptativos que ocurren en las siguientes condiciones normales y patológicas: ejercicio intenso. es decir. Cambiando la concentración de los efectores (activadores o inhibidores) en las enzimas 76 . en la asociación de las enzimas que cooperan en los complejos multienzimáticos. permaneciendo constante la cantidad de enzima involucrada. 20: 52-54. Scientific American. Las funciones de un organismo pueden regularse a través de reacciones que se realizan en las células (regulación metabólica) y a nivel de todo el organismo (control hormonal y nervioso). Realización de la práctica Metabólica” (ver pág. Las funciones de los organismos vivos como un todo o como sus partes están reguladas con el objetivo de asegurar un máximo de supervivencia. 2000.3 Conocerá cómo se lleva a cabo la regulación del metabolismo. La regulación espacial se expresa a través del grado de organización de las estructuras. su localización en compartimentos definidos (mitocondria. 2. Cell communication the inside story. The macroworld versus microworld of biochemical regulation and control. 168). Kholodenko BN. En una célula. los procesos metabólicos están controlados principalmente por regulación de la actividad de las enzimas individuales. H. 2. En bioquímica una de las principales señales para regular los procesos metabólicos es la concentración de moléculas. a través de membranas que separan la célula del medio extracelular y por los pequeños compartimentos en el interior de la célula.se usan como inhibidores de la síntesis de dTMP. se emplea tanto una regulación en el espacio y en el tiempo. Los mecanismos regulatorios son efectivos a diferentes niveles de organización pero sus bases son siempre moleculares. El alopurinol se usa en el tratamiento del síndrome de gota porque es un análogo de la hipoxantina y actúa como inhibidor de la enzima xantina oxidasa y de la producción de ácido úrico. La fosforilación de proteínas produce cambios en la actividad de algunas enzimas claves en el metabolismo de los carbohidratos y de los lípidos. Por eso el AMP cíclico se conoce a menudo como el "segundo mensajero" porque afecta a un gran número de reacciones intracelulares (por ejemplo. La cantidad de enzima por célula depende de la presencia de una proteína represora que es codificada por un gen regulador y que. La cantidad de la enzima alostérica no cambia durante el proceso. Otra manera de regular los procesos es a través de isoenzimas. es decir. moléculas de diversa naturaleza química que pueden alcanzar a algunas células del organismo quienes presentan receptores para ellas (tejidos blanco) y afectar su función. 3. Algunos compuestos de bajo peso molecular (inductores) pueden interactuar con el represor y cambiarlo a una forma inactiva que no puede inhibir la síntesis de una enzima dada esto es la inducción de su síntesis Fundamentalmente. simplemente se liberan o se bloquean las ya existentes. Se sabe que estas células producen ciertos compuestos que pueden ser considerados como portadores de información. Otras hormonas. al interactuar con su receptor extracelular activan a la fosfolipasa C.alostéricas. en el que la regulación se ejerce sobre la actividad de la enzima en una forma prácticamente instantánea y reversible. Al interactuar con el sitio alostérico de la enzima. El proceso secuencial fosforilación de proteínas. la activación de la proteína cinasa A). reacciona con una proteína asociada a la adenilato ciclasa. La regulación al nivel de un organismo requiere la existencia de células y de estructuras diferenciadas especiales con una función de control (células nerviosas. el receptor fosforila a otras proteínas blanco. en contraste con los dos mecanismos anteriores. Los sistemas multienzimáticos son aquellos en los cuales las enzimas individuales están organizadas de tal manera que el producto de una reacción sirva como sustrato de la siguiente enzima. los cuales regulan la concentración de calcio citoplásmico. generalmente la primera de la secuencia. no se abren nuevas vías metabólicas. procede a su velocidad máxima posible. el que puede encontrarse en la superficie celular o en el citoplasma. estos efectores pueden aumentar o disminuir la actividad enzimática con base en los cambios cooperativos de la conformación de las subunidades que componen a la enzima. se convierte en la manera en la que la señal se transmite a las moléculas implicadas en la regulación de algunas 77 . principalmente por el principio de retroalimentación. Se ha asumido que el proceso básico de la regulación hormonal es la unión de la hormona a su receptor. señales que se transportan de una parte del organismo a otra. ya que el producto de una secuencia de reacciones controla la actividad de una de las enzimas precedentes. Por inducción o por represión cuando. en algunos casos. produciendo los «segundos mensajeros» Inositol trifosfato y diacilglicerol. inhibe la síntesis de algunas enzimas (represión). las hormonas se transportan a menudo de la célula que las origina hasta el tejido blanco en asociación con una proteína específica. El control por retroalimentación generalmente es negativo. glándulas endócrinas). La regulación del metabolismo celular puede llevarse a cabo por las hormonas. es decir. Una tercera molécula que actúa como segundo mensajero intracelular es el GMP cíclico. En este caso. su actividad total en el sistema cambian. que a su vez cataliza la formación de AMP cíclico a partir de ATP. quien es una nueva señal de regulación metabólica. En los sistemas multienzimáticos. Para aumentar la eficiencia de la regulación. De esta manera. un aumento en la concentración del producto inhibe a la enzima regulatoria. En el primer caso la hormona no penetra en la célula sino que. en su forma activa. Existe otro mecanismo por el que actúan las hormonas cuyo receptor se encuentra en la membrana. la regulación por retroalimentación juega un papel importante. provoca que éste se autofosforile y una vez ocurrido este evento. la interacción de la hormona con el receptor. la cantidad de enzima y. se une a una región del DNA (operador) e impide la unión de la RNA polimerasa al promotor. una de las reacciones parece ser la reacción limitante de la velocidad. por tanto. Aquí. a nivel del DNA. El complejo viaja entonces hasta el núcleo donde. Éstos controlan entonces la síntesis de las enzimas que intervienen en la regulación de los procesos metabólicos. Otras hormonas –como las esteroidales y las tiroideas– cruzan la membrana celular y reaccionan con una proteína receptora en el citoplasma.vías. 78 . aumenta la producción del RNAm y del RNAr específicos. La hormona insulina actúa mediante este mecanismo. CONTENIDO TEMÁTICO Tercera Unidad Temática BIOLOGÍA MOLECULAR 79 . el alumno será capaz de identificar las diferentes moléculas informacionales de la célula y su organización. a través de los cuales las macromoléculas pueden intercambiarse entre el citoplasma y el núcleo. La información genética es el conjunto de datos que determinan la estructura y propiedades funcionales en las células. La información genética es almacenada en el núcleo de los eucariotos en estructuras llamadas cromosomas.1 Identificará los diversos componentes de los ácidos nucleicos y señalará las diferencias que existen entre el DNA y los diversos tipos de RNA. A. B. los mecanismos por los que fluye la información genética. Organización del genoma. E. Conocerá el significado de los patrones de metilación del DNA como mecanismo de identificación de su origen. secundaria y terciaria de los ácidos nucleicos y hará énfasis en lo dinámico de estas moléculas. oncogenes y transformación.1 Estructura de los ácidos nucleicos. A.1. La membrana nuclear. B y Z). En el caso de los procariotos. Mutaciones y reparación del DNA. Técnicas de manipulación del DNA. La unidad se divide en: A.IV Biología molecular Al finalizar esta unidad. es una doble membrana que presenta poros con un diámetro de 30 a 100 nm. A. Niveles de regulación de la expresión genética. Virus. el cromosoma se encuentra disperso en el citosol. A.1. A. participa directamente en la duplicación del 80 . además. y el empleo de algunas técnicas de manipulación del DNA útiles en medicina. que de hecho. Flujo de la información genética. El núcleo es un orgánulo separado del citoplasma por la membrana nuclear. C.2 Reconocerá las diferentes conformaciones del DNA (A. D. F. Organización del genoma Al finalizar esta unidad el alumno conocerá la estructura de los ácidos nucleicos y sus diferentes niveles de organización.3 Describirá las estructuras primaria.1. los mecanismos por los que se regula la expresión genética en los diferentes estadios del ciclo celular. mientras que su longitud depende del peso molecular de las cadenas del DNA. los RNA 16S y 18S se encuentran en la subunidad pequeña de los ribosomas. en el caso de eucariotos. 5S. corren de manera antiparalela entre ellas. Las diferentes formas difieren en el número de nucleótidos por vuelta y en sus características estructurales. que llevan la información para una cadena polipeptídica. La secuencia de bases es altamente específica para cada molécula del DNA. Así. existe otro tipo de ácido nucleico: el RNA. se estabilizan por interacciones hidrofóbicas entre bases vecinas de la misma hebra. que sirven de adaptadores en el proceso de síntesis de proteínas porque traducen el mensaje codificado en nucleótidos a un lenguaje de aminoácidos. A.2 Organización del DNA. Las bases son hidrofóbicas y están colocadas en forma muy empaquetada y prácticamente no entran en contacto con el agua. que forman parte de la estructura de los ribosomas y que son de diferente tamaño (16S. en el caso de procariotos. B y Z. los RNA ribosomales (RNAr). 5S y 23S. las bases se mantienen perpendicularmente al eje longitudinal de la molécula del DNA. dos bases pirimídicas (timina T y citosina C) y dos bases púricas (adenina A y guanina G). o sea. cadenas compuestas de mononucleótidos en las que la parte externa de la estructura está constituida por los esqueletos de desoxirribosa fosfato unidos entre sí por enlaces fosfodiéster. un cromosoma contiene oléculas del DNA de varios centímetros de longitud y 10 tiene aproximadamente 10 de peso molecular. Las moléculas de DNA contienen dos tipos de bases nitrogenadas. Se conectan entre sí a través de puentes de hidrógeno que se forman entre bases yuxtapuestas A-T (dos puentes de hidrógeno) y C-G (tres puentes de hidrógeno). Las dos cadenas son complementarias. bacterias y virus). Se supone que la forma B es la predominante de las moléculas del DNA in vivo. Además del ácido desoxirribonucleico. Se conocen tres tipos diferentes del RNA: los RNA mensajeros (RNAm).DNA y permite la comunicación directa del núcleo con el medio que lo rodea. en un núcleo en interfase las nucleoproteínas forman filamentos de grosor variable (30 nm en promedio). Las moléculas del DNA son polinucleótidos. existen moléculas de DNA en forma de círculos cerrados que pueden arreglarse en estructuras similares a eslabones de una cadena (en mitocondrias. Aparte del DNA lineal. mientras que los otros se encuentran en la subunidad grande de los mismos) y los RNA de transferencia (RNAt). 18S. Dependiendo del contenido de agua del medio. las moléculas de DNA pueden existir en tres formas: A. En los organismos eucariotos. 5. Las moléculas del DNA en solución presentan la estructura de una doble hélice que gira a la derecha alrededor de un eje común. de tal manera que el grupo 5'-fosfato de la desoxirribosa de un nucleótido está esterificado con el grupo 3'-OH de la desoxirribosa del nucleótido vecino. El grosor de estos filamentos depende de la presencia o la ausencia de proteínas que interactúan con la doble hélice del DNA. El agua interacciona con la parte hidrofílica de la molécula formada por residuos de azúcar y grupos fosfato cargados negativamente. Además. La mayoría del material nuclear está formado por nucleoproteínas cuyo principal componente es el ácido desoxirribonucleico (DNA).8S y 28S. Estas bases se 1 1 unen entre el C de la desoxirribosa y el N 9 de las pirimidinas o el N de las purinas por enlaces N-glucosídicos. 81 . los ácidos ribonucleicos (RNA) se sintetizan en el núcleo. La función de las histonas consiste en organizar los largos filamentos de DNA en formas más compactas que permitan su empaquetamiento en el núcleo. en general. el superenrollamiento de 300 nm (dominios estructurales en bucle) y el cromosoma en metafase. regulan la transcripción de los genes de las mismas histonas. tamaño y composición de aminoácidos. eucromatina y heterocromatina. 281(6): 86-91.2. los cuales pueden representar de 23 a 30% de todos los aminoácidos que componen a la proteína. dedos de cinc. 98: 285-294. Twentyfive years of the nucleosome. A. Las histonas son proteínas de peso molecular entre 10 000 y 25 000 con un alto contenido de aminoácidos básicos como arginina y lisina. Las proteínas nucleares pueden dividirse.2 Reconocerá a las histonas y a otras proteínas no histonas como responsables empaquetamiento del del DNA. Además. el solenoide o fibra de 30 nm. 1999.2. Las no histonas son una gran variedad de proteínas que difieren en abundancia. las fibras de 300. A. 2. A.2 Señalará las características más importantes de los genes únicos 82 .1 Discutirá el concepto de gen y señalará el número aproximado de genes contenidos en el genoma humano.A. Algunas de ellas presentan dominios que son muy comunes como los dedos de cinc y los zippers o cremalleras de leucina. telómero. la fibra de 30 nm (solenoide).3 Relacionará los cambios en el empaquetamiento del cromosoma con la función del DNA.3 Organización del genoma. Además de las histonas existen proteínas no histonas que interactúan con el DNA. fundamental particle of the eukaryote chomosome. A. Collins FS. Dado que el tamaño del núcleo impediría la existencia de los cromosomas en forma extendida. las macroestructuras de los cromosomas mitóticos en donde se alcanza la máxima condensación posible. Cell. Estas proteínas son responsables de la selectividad e inhibición transitoria en la transcripción del RNA a través de su unión a ciertos segmentos de DNA implicados en su regulación o a través de la modificación de la organización del DNA. como se ve en el microscopio electrónico.1 Identificará los distintos niveles de organización del DNA. Esto se lleva a cabo a través de las interacciones electrostáticas de las histonas con las cargas negativas de los grupos fosfato del DNA.3. 1999. Kornberg RD. centrómero. finalmente. Las histonas pueden clasificarse en cinco diferentes grupos según su tamaño y su composición de aminoácidos. Definirá el significado de los siguientes conceptos: cromatina. cremalleras de leucina. Lecturas recomendadas 1. reconocerá al nucleosoma. A.3. Scientific American. Lorch Y. el DNA se compacta formando estructuras superenrolladas que se asocian a proteínas básicas (histonas) para formar superestructuras cada vez más complejas como son: los nucleosomas. 700 y 1 400 nm y. Deciphering the code of the life. en proteínas del tipo de las histonas y proteínas no histonas. Jegalian KG.2. Reconocerá la importancia de los siguientes dominios proteicos: hélice-vuelta-hélice. en su interacción con el DNA y entre proteínas que interactúan con el DNA. 281 (6): 86-91. RNAt y otros tipos de RNA.3. B. TIBS. De todo el DNA. Este DNA es de origen materno y constituye la llamada "herencia de Eva". pero pueden ser transcritos miles de veces. Eukaryotic DNA polymerases a growing family. DNA repetitivo y DNA espaciador.1 Conocerá las funciones de los ácidos nucleicos y los flujos de la Realización de la práctica 11 “Huella génica” (ver pág. Flujo de la información genética proteínas. de la cual existen ± 500 000 copias dispersas en todos los cromosomas y que está posiblemente relacionada con los orígenes de la duplicación. mil o más veces. 168). Flujo de la información genética. el restante 90% contiene seudogenes. 1. RNAr.3. de mantenimiento y tejido específicos.1% es mitocondrial.1. Los RNAm resultantes de la maduración de estos preRNA pueden traducirse cientos de veces.2 Examinará qué es la duplicación del DNA y en qué fase del ciclo celular ocurre.1 Describirá el ciclo celular con sus fases y conocerá las diferentes moléculas que se generan en cada una de éstas.3. Las secuencias repetidas pueden agruparse. ligados al sexo (conocerá las Leyes de Mendel). estructurales y reguladores. A. La mayoría de los genes para preRNA (RNAhn) son genes únicos. seudogenes. 25 (3): 143-147.4 Conocerá las diferentes clases de DNA: genes que codifican B. B. Todo esto constituye el genoma. 83 . Al finalizar esta subunidad el alum no conocerá los procesos involucrados en el flujo de la inform ación genética. información contenida en él. Cuando se analiza el contenido del DNA que se expresa como preRNAm. o presentarse disperso.y redundantes.2.2.2. Jegalian KG. Deciphering the code of the life. genes que codifican para RNA de transferencia y ribosomales. 2000. 1999. el repetitivo constituye 30 a 40% y está compuesto de secuencias de longitud variable que pueden estar repetidas diez.3 Señalará las regiones hiperconservadas y las regiones hipervariables del DNA (intrones y exones). recesivos y dominantes. A.2 Síntesis del DNA (duplicación). celular. lo que provoca la aparición de una gran cantidad de proteína codificada en dichos genes.5 Señalará las características del DNA mito-condrial y la B. como la secuencia ALU. DNA espaciador y DNA repetitivo. Scientific American. B. Del DNA celular. como el caso del DNA satélite asociado al centrómero del cromosoma.1. A. B. Collins FS.3 Identificará los sucesos más importantes catalizados por el “replicosoma”. B. En él hay 13 genes que codifican para proteínas de gran importancia para la bioenergética información genética (dogma central de la Biología Molecular). 2- Lecturas recomendadas Hübscher U. 0. se observa que éste constituye sólo 10% del DNA total (este DNA se conoce como DNA informativo). la célula pasa por una etapa de preparación para la mitosis llamada G2. A consecuencia de la direccionalidad de la actividad de la DNA polimerasa III se descubrió que hay una diferencia en la velocidad de síntesis entre las dos cadenas del DNA. Esto permitió determinar que la duplicación de la cadena retardada se realiza en forma discontinua. la célula crece.Las moléculas del DNA son sintetizadas a partir de desoxirribonucleótidos en presencia de un molde de DNA y de varios tipos de enzimas. entre las que se encuentran dos DNA polimerasas. se encarga de la reparación de las hebras del DNA. Esta capacidad de polimerización sólo en la dirección 5´ 3´ se conoce como direccionalidad de la duplicación y es la responsable de algunas peculiaridades del proceso. Dado que las DNA polimerasas no pueden iniciar la síntesis del DNA a menos que posean un extremo 3´OH terminal al que puedan añadir el desoxirribonucleótido entrante. la primasa cataliza la formación de un pequeño segmento (5-20 ribonucleótidos) de RNA que sirve como “cebador" para la síntesis de la nueva cadena de DNA por la DNA polimerasa III. S (síntesis) y G2 (unión 2). se hace necesaria la actividad de una RNA polimerasa (primasa) que genere dicho extremo 3´ OH terminal. Las DNA polimerasas son enzimas que pueden unir desoxirribonucleótidos sólo en la dirección 5´ 3´. El paso a la etapa S. las células realizan diversas funciones. Después de la sustitución del "cebador" del RNA a cargo de la DNA polimerasa I. Las cadenas formadas de novo son antiparalelas a la cadena que les sirve de molde. la célula tiene ya un contenido equivalente al doble de DNA. de tal forma que. la cual indica que la duplicación del DNA es semiconservativa. los segmentos de la cadena formada de DNA son unidos por la DNA ligasa. lo que implica un gran gasto energético y síntesis de sus componentes. en esta última están incluidas G1. Diversos experimentos han demostrado que una de las cadenas del DNA resultante provienen del progenitor y la otra es la que se sintetizó de novo. Durante su vida. y que son posteriormente unidas por la DNA ligasa para formar la hebra completa. entre las que destacan las helicasas. apareciendo una serie de secciones pequeñas de DNA (entre 100 y 1 000 pares de bases). El papel de la DNA polimerasa I. S y G2. además de la función de sustitución de los "cebadores" del RNA. Estas diferentes etapas constituyen lo que se conoce como el ciclo celular. G1 (unión 1). dos nuevas células hijas. o a repartirlo en lo que serán. una topoisomerasa de tipo II denominada DNA girasa y una serie de proteínas que catalizan la separación de las dos hebras del DNA. Para poder distribuir este DNA entre dos células hijas y dividirse (fase M). Este mecanismo permite la transmisión de la información genética de una generación a la siguiente. otras a dividir su material genético. al terminar esta etapa. Durante la etapa G1. aunque también tienen actividad de exonucleasas en la dirección 5 ´ 3´y en la dirección 3´ 5´. conocidas como fragmentos de Okazaki. Morfológicamente sólo se han definido dos etapas de división e interfase. 84 . Numerosos genes se prenden y apagan durante cada etapa del ciclo celular en forma específica y altamente precisa. con diferente función en el proceso: una RNA polimerasa (primasa). encontrándose que hay una cadena líder y una retardada. a veces se dedican principalmente a crecer. requiere de señales precisas para que se inicie la síntesis del DNA. Tomando como molde una de las hebras. integrado por 4 fases bien definidas: M (mitosis). Los RNA ribosomales se sintetizan principalmente en el nucleolo. Lectura recomendada 1Proudfoot N. Los productos de la transcripción en eucariotos sufren. ß´. una serie de modificaciones postranscripcionales. B. es decir. B. la célula toma un camino alternativo a S.4 Revisará el efecto de la rifamicina.Cuando una célula se diferencia.1 Identificará en qué consiste. TIBS 2000. aunque el proceso es básicamente el mismo.3. Los RNA de transferencia también son editados. Connecting transcription to messenger RNA processing. sustratos y los sucesos más importantes del proceso de transcripción. Asimismo.3. se asocian a las proteínas ribosomales y las nucleoproteínas formadas son transportadas al citoplasma donde llevan a cabo su función. se reducen para producir dihidrouridina. B. B. llevan la información para más de una cadena polipeptídica. dejando de dividirse para estacionarse en una etapa llamada G0. 25 (6): 290-293. mientras que los de eucariotos son monocistrónicos. como es el caso de las neuronas.3 Transcripción. es decir. Todas las moléculas del RNA son sintetizadas en el núcleo mediante transcripción de la información genética codificada en la secuencia de las bases del DNA mediante la acción de una RNA polimerasa dependiente de DNA. el RNAt y el RNAr y hará énfasis en el papel de las ribozimas.3 Describirá en qué consisten los procesos de modificación postranscripcional que sufren el RNAm. a su vez. B. en qué compartimiento subcelular y en qué fase del ciclo celular se lleva a cabo la transcripción. lo que provoca la entrada de la proteína rho la cual separa la RNA polimerasa de la cadena molde del DNA. es decir.3.3. El producto de este proceso de edición es el que será leído en los ribosomas durante la traducción o síntesis de proteínas. Pierden secuencias o algunas de sus bases sufren modificaciones (por ejemplo. Durante esta etapa. En el caso de los organismos eucariotos. sus RNA polimerasas son diferentes. un nucleótido poco común con un enlace especial (7 metilguanosina unida por un enlace 5´ 5´) que lo protege de la acción de las nucleasas. Esta enzima utiliza un molde de DNA para sintetizar una cadena de RNA. al llegar a la etapa G1. La RNA polimerasa dependiente del DNA es una enzima que está compuesta de 6 subunidades: α2. adquieren una cola de poli A en el extremo 3´ terminal y pierden algunas secuencias que no llevan información para ninguna cadena polipeptídica (intrones). se metilan para 85 . θ y una proteína acídica designada como σ que se requiere para la identificación y unión al promotor. de la actinomicina D y de la α-amanitina sobre la transcripción. el sitio donde debe iniciarse la transcripción. se modifican hasta adquirir la estructura funcional. Los RNA mensajeros adquieren en su extremo 5´ terminal un "casquete". es decir. un gran número de genes tejido-específico se prenden dando a la célula la identidad de acuerdo a la estirpe a la cual pertenece. la cual crece en la dirección 5´ 3' hasta llegar a una señal de terminación en el DNA. Una de las diferencias en la transcripción entre procariotos y eucariotos es que los RNAm de los procariotos suelen ser policistrónicos. ß.2 Identificará las enzimas. 3 Identificará las moléculas que intervienen en el proceso de traducción. etcétera) lo que les confiere resistencia a las nucleasas. Sin embargo. es decir.5 Conocerá el efecto de los siguientes sobre la proteínas: inhibidores síntesis de tetraciclinas. Está basado en tripletas. uno contribuye. en ella se requiere la presencia de tres proteínas conocidas como factores de iniciación necesarios para disociar los ribosomas en sus subunidades y para acarrear el aminoacil RNAt inicial (generalmente metionil RNAt o su análogo formilado).4 Traducción. es decir. cada Asimismo.1. se necesita la asociación del RNA mensajero con la señal de inicio de la traducción (generalmente la tripleta AUG) a la subunidad pequeña del 86 . es decir. B. como proteínas de de secreción. puromicina. el ribosomal y el de transferencia). dehidroemetina. la síntesis de proteínas requiere de grandes cantidades de energía y se regula rigurosamente. B.1. la formación de los aminoacil RNAt por sintetasas específicas. 2. de manera específica. según un código de lectura: el código genético. 4. b) La iniciación es la primera fase del proceso.1. Además. una secuencia de 3 nucleótidos determina un aminoácido.4.1. proceso participan los tres diferentes tipos de RNA (el mensajero. cloranfenicol. B. El código es degenerado. Este código presenta cuatro características: 1. cicloheximida y la toxina diftérica. El código no se sobrepone y no tiene espacios. Es el mismo para todos los organismos.4. B. En este proteína funcional. eritromicina. Esto significa que más de una tripleta puede codificar para un aminoácido. El proceso de la síntesis de proteínas puede dividirse en diferentes etapas: a) La activación de los aminoácidos.producir ribotimina. 3. el que es especificado por el asa del anticodón. La síntesis de proteínas es un proceso complejo en el que intervienen de manera coordinada más de cien macromoléculas para unir los residuos de los 20 aminoácidos en una secuencia codificada en el RNA mensajero. B.4.1.1 Describirá en qué consiste y en qué compartimiento subcelular se realiza la traducción.4. tanto de proteínas intracelulares.4 Conocerá las fases del proceso y la función que desempeña el ribosoma en el mismo. B. a la obtención de una B. estreptomicina. El código es universal. que la información se almacena en tripletas de bases seguidas.1 Proceso de la traducción. El lenguaje codificado en nucleótidos en los ácidos nucleicos es traducido a un lenguaje de aminoácidos mediante una serie de RNAs de transferencia (RNAt) cargados cada uno con un aminoácido determinado.4.2 Conocerá el alfabeto del código genético concepto de y codón el y anticodón. los primeros dos nucleótidos de una tripleta son generalmente los mismos para un aminoácido determinado.4. que lo coloca en el sitio adecuado con gasto de un enlace de alta energía.4. del retículo endoplásmico.2.4.2 Modificación postraduccional y degradación de proteínas. Las proteínas cuyo destino son los organelos intracelulares se sintetizan en retículo endoplásmico y se transportan a su destino mediante una señal interna que es reconocida en dicho organelo. con adición de azúcares. del aparato de Golgi o de los lisosomas. 87 . B. Conforme el polipéptido se va sintetizando. lo que provoca la activación de la peptidil transferasa que hidroliza el enlace peptidil RNAt y libera a la cadena polipeptídica. se forman en ribosomas firmemente unidos al retículo endoplásmico. En el caso de los organismos eucarióticos.4. hidroxilación. o que forman parte de la membrana plasmática. acetilación y ADP ribosilación) e irreversibles (glucosilación.4.ribosoma y del aminoacil RNAt inicial al sitio peptidilo (P) del ribosoma.2 Comprenderá el concepto de vida media de una proteína. proteólisis controlada. B. El RNAt y el RNAm se liberan al igual que el ribosoma. Todo este complejo de proteínas. UGA. Esta descripción de la síntesis de proteínas corresponde a proteínas que permanecerán intracelularmente. entra en cisternas endoplásmicas y es transportado al aparato de Golgi donde se concentra y se modifica. unión a grupos prostéticos) y cuál es su posible función. por ejemplo. que ahora puede volver a disociarse para iniciar un nuevo ciclo de traducción. que se mediante los degradan las proteínas. modificaciones lentes covareversibles (fosforilación. de RNAs y de la subunidad pequeña del ribosoma constituye el complejo de iniciación. UAG). El polipéptido liberado adquiere sus estructuras secundaria y terciaria correspondientes. B.1 Mencionará en qué consisten las modificaciones postraduccionales: plegamiento. B. Más tarde estas proteínas son englobadas en vesículas que viajan a la superficie celular y se fusionan con la membrana para verter su contenido al espacio extracelular.2. d) La terminación se realiza cuando los factores de terminación (factores R) encuentran una tripleta sin sentido (UAA.2.3 Describirá cuáles son los procesos lisosomal y no lisosomal. c) El alargamiento de la cadena polipeptídica se realiza a partir de este momento por la llegada del siguiente aminoacil RNAt al sitio aminoacilo (A) del ribosoma con la ayuda de un factor de alargamiento asociado a GTP. al que se une la subunidad grande para formar el ribosoma activo. Enseguida se forma el enlace peptídico por la acción de la peptidil transferasa que se encuentra asociada a la subunidad grande del ribosoma y el movimiento del ribosoma sobre la molécula de RNAm para colocar al nuevo peptidil RNAt en el sitio P y dejar libre el sitio A del ribosoma y continuar el alargamiento de la cadena. las proteínas que serán excretadas. El movimiento del ribosoma se realiza por la acción de otro factor de alargamiento (factor G) con hidrólisis de una nueva molécula de GTP. ésta se invagina al citoplasma y forma vesículas rodeadas de clatrina . metales. es decir. otros como la cisteína. 2001. Algunas proteasas cortan a la proteína en sitios específicos dando origen a proteínas maduras que son de menor tamaño que su proteína precursora. Estas las podemos dividir en tres grupos generales: 1. etcétera. días y excepcionalmente toda la vida (cristalino). tardío y finalmente el lisosoma que es el responsable de la degradación de macromoléculas por medio de enzimas hidrolíticas. Los sustratos de este sistema son principalmente proteínas que están alteradas en su plegamiento. 2. Para ser degradadas. El corte de la preproteína hacia su forma Las modificaciones postraduccionales de las proteínas pueden incluir desde el plegamiento de los polipéptidos con la ayuda de proteínas como las chaperonas y chaperoninas. Finalmente. ¿Qué determina la estabilidad de las proteínas? Todas las células contienen gran cantidad de proteasas con diferente especificidad. treonina y tirosina pueden unir grupos fosfatos a sus cadenas laterales. muchas de las proteínas son sintetizadas de tal forma que requieren que biológicamente activa se realiza por una proteasa específica y se encuentra regulado por los diferentes eventos celulares. cambios en el extremo aminoterminal y en aminoácidos específicos. en las células bacterianas se remueve la formilación presente en la metionina y.Lectura recomendada 1. como la lisina. Este tipo de transformaciones se usa por la célula para comunicar cambios en el medio ambiente que tienen como respuesta modificaciones en la regulación de vías metabólicas. por ejemplo. como es el caso de los zimógenos y las prohormonas. grupos prostéticos. ésta también es recortada. Una de las modificaciones más comunes en el extremo amino terminal que se da en las células eucarióticas es el de remover los residuos de metionina. con las que se inicia la síntesis de la misma. añadir grupos isoprenílicos u otros lípidos a su cadena lateral. el cual es un complejo de alto peso molecular que se encarga de la degradación de proteínas citosólicas. Goldberg AL. 284 (1): 56-61. La internalizacion de proteínas de membrana (algunos receptores) en respuesta a la unión del ligando genera como primer evento la unión de clatrina alrededor de la membrana. formación de puentes disulfuro y otras como la unión de carbohidratos. en algunos casos. puede metilarse. son susceptibles de ser fosforilados en sus cadenas laterales. los aminoácidos presentes en la proteína también se pueden modificar. lo cual facilita la unión de la proteína con la membrana. Scientific American. los aminoácidos serina. Estas proteasas participan en diferentes procesos que incluyen el corte de la secuencia señal de una proteína de exportación y el procesamiento de proteínas citosólicas para dar origen a sus formas maduras. procesamiento proteolítico. Además de este tipo de modificaciones que ocurren en la secuencia del extremo amino terminal de una proteína. The cellular chamber of pomm. 3. se les realice un corte de tipo proteolítico para que adquieran su forma activa. Algunos aminoácidos. las proteínas son marcadas para ser reconocidas por el proteosoma. Los residuos de cisteína pueden formar de manera específica puentes disulfuro. por lo que el 88 . la vida media de las proteínas varía entre algunos segundos. Finalmente. El destino de estas vesículas son los endosomas temprano. lo que puede ser incompatible con la existencia de esa mutante.1 puntuales. o viceversa. el número de genética bases. la mutación se conoce como transversión. un mayor información mutaciones agentes radiaciones. 5 bromouracilo. Durante la duplicación puede ocurrir espontáneamente un número pequeño de errores en el orden o tipo de las bases nitrogenadas. 89 . Conocerá por los ribosomas. entre otros. Existe otro tipo de necesita tener varias ubiquitinas unidas. provoca el mismo efecto. la cual se une covalentemente a la proteína blanco. alumno en la que la entrada de uno o dos nucleótidos conocerá los diferentes cambios que puede modifica el marco en que se leerá el mensaje sufrir el DNA y sus consecuencias. C. por ejemplo en el caso de las ciclinas para que se complete el ciclo celular. C. también los mecanismos de reparación del en la que la pérdida de uno o dos nucleótidos DNA. y la supresión (deleción). Cuando cambia naranja de bromuro de etidio. Si el cambio es de una purina por una pirimidina.2 las una luz la caso de mutaciones y la acción de algunos mutágenos: base. etcétera. Este complejo está formado por 14 subunidades apiladas una sobre otra y que son las responsables de la actividad proteolítica.proteosoma actúa como un sistema de control de calidad. sistema SOS.3 Identificará los mecanismos que existen para la reparación del DNA: uvr. selecciona a la proteína blanco d) El complejo multiproteico del proteosoma (20S) degrada rápidamente a las proteínas unidas a la ubiquitina. mutaciones en las que hay un cambio de marco de lectura para la traducción. fotoliasa. Efecto de mutaciones en promotores. excinucleasa. Mutaciones y reparación del dna tipos de mutaciones de este tipo: la inserción. exones y genes estructurales y dará ejemplos: talasemias. Hay dos C. Estos cambios en la secuencia de bases nitrogenadas en el DNA se conocen con el nombre de mutaciones. dependiente de ATP b) E2 enzima que conjuga a la ubiquitina con la proteína blanco c) E3 ligasa de ubiquitina. También está involucrado en la degradación de proteínas como un mecanismo de regulación. en las que sólo hay cambio de Al finalizar esta subunidad el En Conocerá los diferentes tipos de UV. es ocurren alteraciones importantes en la secuencia de un gen. anemia de células falciformes. Existen varios tipos de mutaciones: las que cambian una base por otra (sustitución) y pueden ser de una base púrica por otra base púrica o de una pirimidina por otra pirimidina. La marca es una pequeña proteína llamada ubiquitina. C. genes reguladores. mutantes pueden sobrevivir. La probabilidad de uno de estos errores puede incrementarse bajo la influencia de diferentes agentes mutágenos (químicos o físicos). operadores. lo que se conoce como transición. Son tres los componentes del sistema de ubiquitinación: a) E1 enzima activadora de la ubiquitina. cambiada casi imperceptiblemente y las acridina. El primer paso en este sistema es el marcar a la proteína alterada (proteína blanco) para que sea degradada. Para que la proteína sea degradada intrones. papel importante.3.1 Cambios en la molécula del DNA: pérdida amplificación y rearreglo de genes.2 2. En ese sentido la actividad exonucleasa 3’ 5’ de las DNA polimerasas.secuencias especiales.5 Regulación del proceso de síntesis proteica. 2003.3. Metabolic pathways in the post genome era. D. Millenium Issue 1999.3. como los uvr ABC. Conocerá cómo la información que el organismo recibe del medio exterior se 4. postranscripcionales y postraduccionales). los de la fotoliasa y la de la uracilo-DNA glucosidasa desempeñan un D. Moore M. 421: 177-182. Nott A. D. when and where? TIBS. How introns influence and enhance eukaryotic gene expression. Cellular genomics: which genes are transcribed.1 Lecturas recomendadas 1.3 Conocerá los posibles mecanismos que operan en los diferentes niveles de regulación: D. Etchergary P.4 Control de la traducción por la presencia del casquete. Las bacterias son capaces de controlar la expresión de las enzimas necesarias para utilizar nutrientes del medio. Pombo A.3. Describirá los niveles de posible control de la expresión de la información genética (transcripcionales. vida media del RNAm. TIBS. y el proceso de diferenciación celular. 28 (1): 6-9. Rhytmic histone acetylation underlies transcription in the mammalian circadian clock. D. la célula tiene mecanismos para reparar el DNA dañado. TIBS. el tipo de célula y los procesos antes descritos. TIBS. D. así como los diversos mecanismos implicados en ella.5 Conocerá la relación que existe entre el ciclo celular. Le Hir H. 2003. de la iniciación y a nivel de los mecanismos de acción de los receptores intracelulares). D. D. modificaciones 3. 28(5): 250-258. transforma en señales que se traducen en diferentes acciones. D. Eucaryotic transcriptional control. la de los productos de algunos genes. Niveles de regulación de la expresión genética Al finalizar esta subunidad el alumno conocerá los diferentes niveles de regulación genética (en procariotos y en eucariotos).4 Revisará un modelo de regulación en procariotos y otro en eucariotos (operón de lactosa y regulación de la expresión de los genes de las inmunoglobulinas).3 Control de modificaciones del transcrito primario. Nature. Papin JA. Con el fin de sobrevivir. M46-M48.2 Control de la transcripción en eucariotos (a nivel del rearreglo de la cromatina. Estos cambios de expresión ocurren con gran rapidez y precisión y fueron el primer ejemplo claro de la manera en que se regula la expresión génica. o bien. de 5. Konberg RD. traduccionales. D. 2003. 2003. 28(4): 215-220. D. Cuando una enzima se expresa en respuesta a una necesidad bacteriana se habla de un proceso de 90 . aquellas enzimas requeridas para la síntesis de biomoléculas que intervienen en su funcionamiento y proliferación.3. la expresión de este operón se encuentra reprimida. Normalmente. La expresión de otros operones necesarios para la síntesis de aminoácidos. no hay ningún tipo celular que exprese todos estos genes simultáneamente. el resultado de esta unión es una inactivación alostérica del represor. fenilalanina. mientras que.inducción génica. se habla de represión génica. llamado operón de lactosa. proteínas que se expresan de manera constitutiva como resultado de que las regiones reguladoras de estos genes responden a factores de transcripción presentes en todas las células. Los cambios en la expresión de un gen están controlados por la interacción de su región reguladora con diversas proteínas nucleares que favorecen o interfieren con la unión de la RNA polimerasa al sitio de iniciación de la transcripción. en ausencia de otros nutrientes. Cuando hay triptofano en el medio se favorece la terminación de la transcripción y el operón nunca logra expresarse. en las células animales esto no siempre es cierto. La presencia de lactosa. al disminuir la cantidad de represor funcional. cualquier célula expresa sólo un número reducido de estos genes. todas las células del cuerpo humano poseen la misma información genética codificada 5 aproximadamente en 10 genes distintos. cuando su expresión se apaga. un ejemplo claro de este tipo de genes lo constituye los que codifican para las enzimas glucolíticas. favorece de manera indirecta la iniciación de la transcripción de los otros genes del operón. leucina. es controlada por atenuación. Un nivel más de control queda de manifiesto cuando las bacterias reprimen la expresión del operón de lactosa cuando en el medio aparecen otros nutrientes como la glucosa. Mientras que en las bacterias cualquier individuo puede expresar todos sus genes. cuando la glucosa reduce los niveles de cAMP. Por su función. La expresión de estos genes es lo que hace similares a los distintos tipos celulares. sin embargo. Una forma alternativa de regular la expresión génica es acoplar la transcripción a la traducción lo cual favorece la terminación temprana de la transcripción. Por ejemplo. la proteína CRP pierde su afinidad por la región reguladora del operón y se interrumpe la expresión. normalmente. A este efecto represor de la glucosa se le conoce como represión catabólica y ocurre gracias a que la presencia de glucosa reduce los niveles intracelulares de AMP cíclico (cAMP). cuando el triptofano se agota. Este proceso se conoce como atenuación y el operón de triptofano constituye un buen ejemplo. El gen regulador codifica para una proteína que se une con gran afinidad a la región del DNA que controla la expresión del operón y que previene que la RNA polimerasa pueda iniciar la transcripción. cuya expresión depende de la presencia de lactosa en el medio. a esta proteína se le denomina el represor del operón de lactosa. como histidina. la gran mayoría de los cuales codifica para proteínas necesarias para las funciones generales de cualquier tipo celular. favorece que una pequeña porción de dicha lactosa sea transformada enzimáticamente a un metabolito que puede unirse al represor con gran afinidad. Los transcritos primarios son editados inmediatamente para dar origen al RNA mensajero maduro que es traducido por ribosomas libres para sintetizar un péptido 91 . la transcripción continúa y se expresan las enzimas necesarias para su síntesis. treonina e isoleucina. De hecho. sin embargo. Por tanto. El ejemplo más sencillo de esta regulación es la manera como se controla la expresión de un conjunto de genes. A este metabolito de la lactosa se le denomina inductor del operón ya que. también denominada CAP) y forma un complejo que se une a la región reguladora de los operones y favorece su transcripción. el cAMP se une a una proteína denominada proteína receptora de cAMP (CRP. al adquirir su conformación nativa. Algunas veces. como es el caso de los genes localizados en el cromosoma X. En algunas ocasiones la regulación implica un cambio de la secuencia del DNA. existen varios mecanismos que pueden aumentar o disminuir la eficiencia con la que los ribosomas traducen la información a un péptido. En la primera. también pueden eliminarse uno o varios exones y dar lugar a una mayor diversidad de proteínas. Durante el proceso de maduración de los mensajeros. en el cual se eliminan intrones. de los cuales las células requieren muchas copias. la mayoría de los genes está presente en dos copias. lisosomal. Así como la expresión de los genes constitutivos confiere similitudes a los distintos tipos celulares. expresan albúmina. como lo hacen las células musculares. El primer nivel de regulación se refiere al control de la vida media de los RNA mensajeros determinada por la existencia de secuencias en los extremos no codificantes que regulan su velocidad de degradación. el cual puede ser mitocondrial. La expresión de estos genes tejido-específico está controlada por sus regiones reguladoras las cuales requieren de factores de transcripción especiales que aparecen en dos etapas. como las hormonas esteroides. pero no miosina. la expresión de genes tejido específico es la que le da a cada tipo celular sus características. la expresión de estos factores ocurre en respuesta a estímulos hormonales o de factores de crecimiento durante la diferenciación celular. ni tampoco expresan las enzimas que permiten la síntesis de neurotransmisores como lo hacen las neuronas. existen genes que pueden estar presentes en un mayor número de copias como resultado de una amplificación. Además de la capacidad de transcribir o no ciertos genes con mayor o menor eficiencia. esta información se encuentra codificada en el extremo amino terminal del péptido naciente y puede constituir un punto más de control. la presencia de estos factores de transcripción se hace independiente del estímulo hormonal y de factores de crecimiento o diferenciación y se convierte en proteínas que se expresan de manera permanente en la célula diferenciada. existen otros niveles en los que se puede regular la función del producto final por medio de la modulación tanto en cantidad como en calidad. En el humano. ya que sólo una de las dos copias es activa. Los hepatocitos. En contraposición. En muchas ocasiones la proteína tiene un destino final diferente al citoplasma. lo que es responsable de la gran diversidad de antígenos naturales y artificiales que pueden ser reconocidos por el sistema inmune. El resultado de esta inactivación es que la expresión del gen se reduce a la mitad. Este proceso es controlado por los distintos factores que regulan la maduración de las células B y las células T. En genes que codifican para los anticuerpos en células B y los receptores de las células T ocurre un rearreglo de las secuencias primarias del DNA. por ejemplo. se unen a receptores nucleares que sirven como factores de transcripción. a este proceso se le denomina edición alternativa. de membrana celular o una proteína de secreción.que. tal es el caso de los genes que codifican para los RNA ribosomales. En la segunda. como en todos los organismos diploides. una de origen paterno y una de origen materno. Otros. El último punto de regulación consiste en aumentar o disminuir la velocidad de degradación de las 92 . como se ejemplifica a continuación. Muchas de las hormonas que activan este proceso requieren de receptores de membrana y sistemas de transducción que llevan la señal al núcleo a través del citoplasma. Una vez que el mensajero ha madurado. el origen paterno o materno del gen determina que este gen pueda ser transcrito o no. fenómeno al que se le denomina “impronta genética”. posee actividad enzimática. 3 Definirá los conceptos de oncogén y protooncogén. membranas lipídicas. En algunos casos la infección viral se asocia a una mayor frecuencia en el desarrollo de tumores y cáncer.4. Los virus son partículas subcelulares constituidas por ácidos nucleicos en forma de DNA o de RNA de cadena doble o sencilla. El gran número de niveles a los cuales se puede regular la expresión génica y las múltiples combinaciones y secuencias en las que pueden presentarse sugiere una gran complejidad. pero aún es poco lo que se sabe con respecto a cómo se integran e interaccionan.3 Traslocaciones cromosómicas. entre los que destacan la fosforilación y la desfosforilación. proteínas y. como es el caso del virus del papiloma y el cáncer cervicouterino. en ocasiones.5 Estudiará el producto de algunos oncogenes como son: src. oncogenes y transformación Al finalizar esta subunidad el alumno conocerá la estructura general de los virus. como la influenza.4 Revisará algunos mecanismos por los cuales un protooncogén se transforma en oncogén. Virus. estimulan a los mismos factores de transcripción.1 Inserción de un promotor o de un intensificador (amplificador).2 Conocerá la clasificación de los virus con base en su ácido nucleico y dará ejemplos de cada uno. Conocerá la relación entre la función de los productos de los oncogenes y la transformación celular. E. e incluso enfermedades mortales. entre otros. E. Hemos mencionado los rasgos más sobresalientes de la manera en que las células regulan la expresión génica. A pesar de la diversidad de los niveles de regulación de la expresión génica.proteínas por el sistema de la ubiquitina. así como enzimas y secuencias de DNA que permiten la inserción del genoma viral al genoma de la célula huésped. con diferentes receptores de membrana y sistemas de transducción. E.1 Describirá la estructura general de los virus. El resultado final de esta complejidad determina al tipo de genes que participan y la secuencia en la que se expresan para dar origen a los diferentes tipos celulares. sis. E. E. Los virus son incapaces de multiplicarse de manera autónoma. aún resulta difícil explicar cómo distintos factores de crecimiento. este mecanismo nuevamente contribuye a controlar la cantidad del producto génico. El daño ocasionado al destruir las células es responsable de una gran variedad de enfermedades de menor gravedad.4. En la mayoría de los casos la infección viral conduce a la multiplicación viral a expensas de la célula infectada. enzimas de duplicación. E.4. E. su clasificación y su posible implicación en la transformación celular.2 Mutación puntual. pero pueden hacerlo cuando se encuentran en el interior de una célula. pero conducen a respuestas celulares diversas. E.4. como la viruela. como el síndrome de inmunodeficiencia adquirida. como: E.4 Amplificación. o enfermedades más serias. los mecanismos más comunes son los que modulan la eficiencia de la transcripción y los que modulan la actividad biológica por modificaciones postraduccionales. Por ejemplo. ras y myc y establecerá la relación entre la función de dichos productos y la transformación celular. Su genoma compacto está constituido por un reducido número de genes que codifican para proteínas estructurales de la cápside. Es 93 . E. erb B. La versión celular de ras (c-ras) posee homólogos virales (v-ras). no pueden ser neutralizadas por anticuerpos. el organismo produce factores proteicos solubles llamados interferones que aceleran la muerte de la célula infectada e interrumpen la expresión de proteínas virales. que codifica para una proteína G monomérica que transduce la señal proliferativa de diversos factores de crecimiento. como el antígeno grande T del adenovirus o las proteínas E7 del virus del papiloma. evento ligado al ciclo celular y al control mismo de la proliferación. al interferir con este aspecto de la vida celular los virus aseguran su multiplicación. pero que no pueden ser reconocidas por los anticuerpos. se favorece una proliferación celular descontrolada y se dice que la célula ha sido transformada. No sólo la integración viral puede dar origen a la expresión de genes que promueven la proliferación celular. como en la economía agropecuaria y agrícola. Cuando los virus. Las proteínas virales que se seleccionan son aquellas que continúan teniendo la función requerida por el virus. los genes virales pueden expresarse de manera constitutiva. Un ejemplo de este tipo de genes es ras. tanto en la salud pública. El que los virus se aíslen del sistema inmune. mientras que c-ras sólo entra en función cuando los receptores o factores de crecimiento son activados. A estas dificultades se suma una característica genética de los virus que les permite tolerar cambios de secuencias o incluso eliminar o adquirir nuevos genes a lo largo de su multiplicación. v-ras constantemente obliga a la célula a proliferar. los virus son capaces de activar la maquinaria de síntesis del DNA de la célula infectada. La velocidad con la que estos cambios se propagan a toda la población viral es sorprendentemente rápida y previenen el uso eficaz de vacunas contra varias enfermedades virales. Hay proteínas virales que pueden interferir con la proliferación celular. Estos cambios en secuencias son particularmente nocivos cuando ocurren en regiones del DNA que codifican para los antígenos que son reconocidos por anticuerpos. la mayoría de los cuales presenta alteraciones que dan lugar a una proteína permanentemente activa y que no está sujeta a la regulación celular. si esto ocurre con genes como v-ras. El problema del reconocimiento de antígenos virales por anticuerpos se dificulta si uno considera que en poco tiempo emerge un gran número de partículas virales de una célula infectada y que el tiempo en que se logran títulos protectores de anticuerpos es relativamente largo. por ejemplo. Así. En su mayoría. No es sorprendente entonces que en ocasiones los virus hayan incorporado a su reducido genoma versiones de genes celulares que controlan la proliferación celular. fuera del momento en que las partículas virales viajan hasta sus células blanco y penetran en su interior. Las enfermedades por virus son difíciles de tratar debido a que. el virus del herpes infecta las células de los nervios periféricos. lo que les confiere una gran diversidad genética. integran su genoma al material genético de ésta. su ciclo de vida y su gran diversidad genética. Además de los anticuerpos. en lugar de lisar a una célula. A este fenómeno de especificidad de infección se le denomina tropismo y se debe a que el virus y su célula blanco interactúan por la unión de una proteína de la envoltura viral con un antígeno presente en la membrana celular.interesante notar que un tipo de virus sólo puede infectar a un restringido tipo de células y a ninguna otra. también la aparición de mutaciones espontáneas puede dar origen a versiones de c-ras que al igual 94 . son responsables de que no haya medidas eficaces para su eliminación y son la causa de su gran impacto. F. el resultado puede compararse con la pérdida de un freno de la proliferación celular. Las técnicas modernas de biología molecular han permitido un gran control sobre la caracterización y manipulación del material genético tanto de DNA como de los distintos tipos de RNA. lo que. knock out. Las células transformadas poseen mutaciones. Mientras que los protooncogenes son todos parte de las señales que activan la proliferación. ahora como resultado de la falta de un mecanismo de freno.5 Cuál es la utilidad del DNA recombinante. tanto en protooncogenes como en genes supresores de tumores. tumores y diversos tipos de cáncer.1 Señalará la importancia de la tecnología del DNA recombinante en el campo de la medicina. Cuando esto ocurre también puede presentarse un crecimiento descontrolado. F. Técnicas de manipulación del DNA Al finalizar esta subunidad el alumno conocerá las diferentes técnicas de manipulación del DNA y sus posibles aplicaciones. a éstos pertenece una larga lista de receptores y proteínas de transducción de diferentes factores de crecimiento y proteínas que controlan el ciclo celular. al tomar en cuenta: F. es responsable del crecimiento desmesurado de las masas tumorales. también existen genes cuyos productos sirven para frenarla. lo que da como resultado una señal permanente de proliferación.2 Cómo se unen los fragmentos de DNA a los vectores. F. A estas versiones mutadas se les denomina oncogenes. Si un gen supresor de tumores se muta y pierde su función.3 Definirá qué es un vector de clonación y un vector de expresión.5 Conocerá los mecanismos de recombinación in vitro (ingeniería genética). sobreexpresión.4. por el otro. F. F. F. F.2 Definirá qué son las enzimas de restricción y conocerá cuál es su utilidad y función en el estudio y la manipulación del DNA.4 Conocerá en qué consiste el procedimiento básico de la metodología de clonación y cuál es su utilidad. Debido a su especificidad y gran capacidad de detección. la biología molecular se ha aplicado al diagnóstico de entidades patológicas y para determinar la presencia de agentes infecciosos como microorganismos y 95 . por un lado.3 Cómo se introduce el DNA recombinante en las células hospederas (transfección).4. en parte. F. F. Esta combinación hace que estas células presenten una duplicación descontrolada y mucho más veloz que las células normales. Inicialmente. A estos frenos de la proliferación se les denomina genes supresores de tumores o antioncogenes. y la falta de mecanismos de freno.4.6 Conocerá el significado de los téminos: transgen. estas técnicas han tenido un gran impacto en la medicina. F. huella digital del DNA y polimorfismo.que v-ras estimulan continuamente la proliferación.4. A los genes celulares que al ser mutados pueden dar origen a oncogenes se les denomina protooncogenes.4 Cómo se seleccionan las células que contienen DNA recombinante.4.1 Cómo se fragmenta el DNA. tomará como ejemplo los plásmidos. F. ya que están asociadas al desarrollo de neoplasias. El resultado es un cultivo de bacterias con un alto contenido de plásmidos y. elimina a las bacterias no transformadas y. Normalmente los plásmidos contienen secuencias que les permiten multiplicarse una vez que están dentro de una bacteria. no sólo secuencias de DNA de otros plásmidos. bacteriano. La clonación hace posible introducir en un plásmido. o por transcripción reversa y amplificación. esto abre una nueva era en las aplicaciones de la biología molecular en la medicina. Sin embargo. La gran especificidad y elevada capacidad de detección de la hibridación de la sonda con su secuencia complementaria permite el análisis de DNA para detectar la presencia y número de copias de un gen (técnica denominada Southern). endonucleasas que sólo cortan secuencias específicas. y de polimerasas termostables que permiten “amplificar” un segmento de DNA. Estos dos principios básicos permiten remover o insertar cualquier porción de DNA contenida entre dos sitios de restricción y se dice que se ha clonado esta secuencia de DNA. o isótopo radiactivo del fósforo "derivatizados" con moléculas fluorescentes. pueden contener y expresar muchos otros genes. Gracias a que los plásmidos contienen genes que confieren resistencia a los antimicrobianos. también se aplica en la identificación y la cuantificación de RNA mensajeros (técnica a la que se le denomina Northern). y el uso de ligasas. Los segmentos de DNA cuyo estudio ha resultado de mayor interés son aquellos que contienen toda la información de un gen o de las regiones reguladoras. Esta limitación había sido resuelta previamente. enzimas que sintetizan DNA complementario mediante RNA como molde. que generan un enlace covalente entre los extremos obtenidos por la acción de las enzimas de restricción. Este simple proceso de selección logra dos resultados prácticos: por una parte. introducir un gen o un promotor a unas cuantas moléculas de plásmido sería problemático para estudios bioquímicos. la marca permite seguir a estas moléculas que sirven como sondas para localizar a sus secuencias complementarias. Dos herramientas cruciales de la biología molecular son la posibilidad de cortar el DNA con enzimas de restricción. por otra. a estas secuencias se les denomina origen de duplicación. ya que los plásmidos pueden ser introducidos a bacterias a través del proceso de transformación. ha simplificado aún más el uso de técnicas de biología molecular. animal o vegetal. además de poseer genes que confieren resistencia a los antimicrobianos. La reciente aplicación de transcriptasas reversas de origen viral. las bacterias que han sido transformadas con un plásmido pueden distinguirse de las que no lo han sido al hacerlas crecer en medio de cultivo que contiene al antimicrobiano en cuestión. Los fragmentos de DNA obtenidos de la clonación en plásmidos.virus. sino también de cualquier origen: viral. En la actualidad se estudia con gran interés la posibilidad de una terapéutica génica que pueda corregir alteraciones fisiopatológicas derivadas de la pérdida de la función parcial o total de un gen. La biología molecular recibió un gran impulso con el descubrimiento de entidades circulares de DNA llamadas plásmidos que. los antimicrobianos más utilizados son la ampicilina y la kanamicina. por tanto. La multiplicación del segmento de DNA por estudiar asegura 96 . del segmento de DNA que se desea estudiar. genéticos y estructurales por la reducida cantidad de material. asegura la multiplicación masiva del plásmido que se duplica junto con el genoma bacteriano. pueden unirse a nucleótidos marcados con el 32 P. El tener secuencias de DNA o DNA complementario al RNA mensajero ha resultado de gran utilidad para el estudio de genes y RNA mensajeros. suficiente material para cualquier otro propósito. pero existen también plásmidos más complejos en los que el sitio en el que se puede insertar el DNA exógeno se encuentra frente a una región reguladora que permite la síntesis de RNA mensajero. La transfección y la expresión de proteínas exógenas en células de mamíferos y en células vegetales ha permitido identificar versiones de genes que contienen alteraciones en sus secuencias que dan como resultado proteínas con una función alterada. cuando esto ocurre en una célula eucariótica: levadura. A los plásmidos que sirven para insertar DNA ajeno al plásmido y permiten su multiplicación se les denomina vectores de clonación. Hemos dicho que la transformación consiste en introducir el DNA a una bacteria y expresarlo. ha sido la principal fuente para la cristalización. Con esta aproximación se han identificado mutaciones responsables de enfermedades como el cáncer y la diabetes. célula animal o vegetal. el proceso se denomina transfección. sino también han dado la oportunidad de conocer su función. 97 . incluso. La expresión de proteínas exógenas por bacterias y levaduras ha permitido obtener cantidades suficientes para estudios bioquímicos. A estos plásmidos se les llama vectores de expresión. ya que permiten que el DNA sea transcrito a RNA. estructurales e. Una aplicación sorprendente ha sido la de identificar la función de genes recién descubiertos que al ser insertados en vectores de expresión no sólo han permitido obtener proteínas puras en cantidades suficientes para su caracterización bioquímica. Una aplicación particularmente útil de la biología molecular se ha derivado del uso de vectores de expresión en bacterias y células animales. estos plásmidos pueden presentar regiones reguladoras reconocidas por bacterias o por células de animales. al expresarlas en un ambiente celular normal. MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO I CONCEPTOS TEÓRICOS INICIALES 98 . experimentar y formular teorías. que no interpretar al universo y la interacción de sus se repiten ni actual ni potencialmente. Lo que no puede observarse. en su conjunto. se hacen preguntas sobre la La secuencia del método científico observación: ¿Cómo es que los hechos es: observar. en otras palabras. Las teorías científicas explican los Después de que una observación se hace y hechos se repite. evolución y término? Cada uno de los procesos del método Es en este punto donde el científico difiere 99 . plantear problemas. creativo con su propio sistema de valores poderosa herramienta que ha diseñado la que. El origen de la ciencia se pierde en método científico se directa o indirectamente inicia con la por medio de el más remoto pasado. Las observaciones únicas. no partes para promover el progreso material y pueden ser objeto de estudio científico. mucho antes. sino un esfuerzo sistemáticamente. hacer ocurren de esta manera? ¿Qué es lo que hipótesis. la magia primitiva dio origen ciencia. también a la religión y. determina su desarrollo. ha llegado a formar parte humanidad para conocer y controlar a la de los valores generales en la sociedad naturaleza. tomado aisladamente. no puede ser investigado por la humanidad.EL MÉTODO CIENTÍFICO La cultura no puede comprenderse sin hacer científico. utilizados separarse del resto de ella. La ciencia está basada en el método Observación científico. forma parte referencia al método científico. observación. pero. forma independiente por observadores pero coinciden en metas: comprender e diversos. constituyen la más moderna. espiritual de la humanidad. al arte. Mucho antes de que instrumentos o de modificaciones de la existieran los registros históricos de la conducta. científico es plantear un problema. poco a poco. puede haber ciencia. religión y arte difieren en métodos. su capacidad y limitaciones están definidas por él y dondequiera que el método El científico sea aplicable. La ciencia no de la actuación cotidiana de todos los seres es un sector de la civilización que pueda humanos. Problema El objetivo de la ciencia es hacer teorías. La observación debe ser repetida en Ciencia. el segundo tiempo del método y predicen con alto grado de probabilidad la ocurrencia de hechos similares. tiempo y lugar en donde se reúnan sabe al emplear el cuarto tiempo del método condiciones similares. acierta en la hipótesis. experimentalmente. hacer “buenas preguntas” al los resultados del experimento sólo conducen a soluciones parciales. el los significativos problemas y deben tener ser respuestas comprobables por técnicas apropiadas. sí plantean que tiene una gran errónea. igual que hacer “buenas observaciones” es La experimentación es la parte más un arte muy preciado. Las respuestas afirmación con límites mucho más amplios casuales a un problema son generalmente que los experimentos en que se basa y que erróneas. afirmativa o curiosidad científica sobre ellas.del hombre común. Por supuesto que un problema puede tener laboratorios e investigadores independientes. o ¿qué? se resuelven método conocimiento anterior científico. pero sólo una se propone una teoría que consiste en una de ellas es la verdadera. se hace una nueva y se la sujeta a probabilidad de ocurrir. el formulación de una teoría. convincentes. a veces por incidentes sea valedera en cualquier combinación de afortunados. Teoría Hipótesis Las pruebas experimentales son la base del quinto peldaño. Para que tengan valor ardua científico experimento es un caso en sí mismo. con el nombre de leyes naturales. que se las conoce experimentalmente. comprobación. final del método científico: la Una vez planteado un problema adecuado. ninguna excepción se conoce al en reducir el hecho de que una manzana desprendida de 100 . negativamente. al genio del aficionado a la forma adecuada. y la Cada experiencia ayudan técnicamente para decidir la forma en Las preguntas que se inician por ¿cómo? del que una hipótesis puede ser comprobada mejor. hacen problema a dos alternativas posibles que observaciones pero sólo el primero muestra puedan contestarse con claridad. Si los cuando no afirman que un hecho ocurrirá con experimentos demuestran que la hipótesis es certidumbre. Esto se sujeto. la puede Unas pocas teorías han probado su prolongarse por mucho tiempo al formular validez tan universalmente. expresa la creencia o probabilidad de que su experiencia y. científico. obtenidas por muchos Desde este punto de vista una buena teoría permite hacer “predicciones. pero.” Las Experimentación El objetivo predicciones científicas tienen siempre un de es soporte experimental muy sólido y aun comprobar la validez de la hipótesis. que las que comienzan con experimento y su interpretación es lo que ¿por qué?. Cuando una científico hipótesis se ha sostenido por pruebas procede al tercer tiempo del método: formular una explicación o hipótesis. pero el científico con su intuición. pero los investigadores pueden separa formular los problemas para que adopten la investigación. pero en muchas ocasiones Plantear un ambos problema es hacer preguntas. y expresan tan nuevas hipótesis y tratar de comprobarlas alto grado de probabilidad. La elección correcta del científicamente. varias explicaciones posibles. Por La El experimentación procedimiento situación experimentación consiste ideal en la ejemplo. El SI se hacen nuevas hipótesis. dimensión y el número expresa las veces que se puede formar un amplio grupo de la unidad está contenida en el objeto o la unidades llamadas SI derivadas (cuadro I. las unidades suplementarias y una (r) de millares de millones de años luz y que serie de prefijos que permiten tomar múltiplos incluye un microcosmos tan pequeño que se y submúltiplos decimales de las unidades expresa en órdenes de magnitud menores de utilizadas. Las unidades básicas están anotadas en el Los resultados de todos los experimentos en cuadro I. o metro cúbico. aquello que es y precisión de las medidas. La combinación de unidades de base para formar las unidades derivadas es una 101 . La unidad identifica la clase de base por una simple multiplicación o división. 10 –20 m y adquirir un dominio incuestionable sobre su ambiente. La medición es un arte Ejemplo: la unidad derivada de volumen es el muy refinado. en la actualidad emplea metro elevado al cubo. contrario a las leyes naturales. las unidades en un Universo observable que tiene un radio derivadas. leyes naturales derivan de las mediciones de objetos o de sus propiedades. La Oficina en esta observación. El producto de nos rodean.su árbol caerá al suelo si no es sostenida de Un sistema de medidas preciso alguna manera. instrumentos muy complejos y alcanza una precisión extraordinaria. La verdad son los hechos que universalmente aceptable. Unidades SI derivadas Medir es comparar magnitudes. propiedad medida. debe para desarrollar un sistema de unidades ser la verdad. La ley de gravitación se basa requiere unidades bien definidas. muy pocas personas y de Unidades (cuya abreviatura es SI en todos muy pocas veces se hace un análisis los científico de ellas.2). lo que resta. Si en el análisis de un Las leyes naturales orientan adelantos tecnológicos y mejorar la exactitud hecho se elimina lo imposible. junto con los símbolos que hay que se basan las teorías científicas y las que utilizar para indicar estas cantidades. Unidades de base SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES El SI consta de siete unidades básicas que (SI) son dimensionalmente independientes. Se han hecho muchos esfuerzos aunque sea muy raro y poco probable. se comprueban es esencialmente una versión ampliada del por sistema métrico decimal. teorías y se se acumula formulan el nuevas conocimiento El SI comprende tres tipos de científico que ha permitido al hombre situarse unidades: las unidades de base. Internacional de Pesas y Medidas revisa la periódicamente el sistema para incorporar los investigación científica. con el resto posible comunidad y en especial en medicina.1. Aunque acontecen sin cesar a estos esfuerzos es el Sistema Internacional nuestro alrededor. experimentos. A partir del creciente Si se emplean las leyes naturales sistema ha sido aceptado por toda la para marcar lo imposible. toda Al multiplicar una unidad de base por sí medición comprende un número y una misma o al asociar dos o más unidades de unidad. intercambio de información científica este idiomas). 3).2. el múltiplos y submúltiplos decimales de las factor a que se recurre para formar las unidades SI (cuadro I. Unidades básicas del SI. sin espacios intermedios ni signos de puntuación (ejemplo: mm. Los unidades derivadas es 1 (unidad).4). por ejemplo. cualidad prefijos SI se anteponen directamente al nombre de la unidad. Magnitud Superficie Volumen Concentración de sustancia Velocidad Nombre metro cuadrado metro cúbico mol/metro cúbico metro por segundo Símbolo 2 m m calor Carga 3 mol/m cantidad de A. kgm/s Presión Pascal Pa N/m2 Trabajo.s eléctrica.16 Prefijos SI Cuando las unidades SI derivadas resultan demasiado grandes o demasiado pequeñas para determinados fines (sería desproporcionado. Unidades SI derivadas con nombres especiales Magnitud Cuadro I. Cuadro I. milímetros. En el SI no es una serie de prefijos que permiten formar preciso memorizar factores de conversión. ciencia contribuciones potencial notables al conocimiento del tema de estudio eléctrico correspondiente (cuadro I. Temperatura Grado Celsius Celsius que han hecho K–273. signo de puntuación alguno (ejemplo: Cuadro I. nanómetro y no nano-metro). 3 cantidad de electricidad m/s Potencia.de las grandes ventajas del SI. Algunas unidades derivadas simples –9 Nombre Símbolo Definición 2 Fuerza Newton Nm.1. Magnitud Longitud Masa Tiempo Cantidad de sustancia Temperatura termodinámica Intensidad luminosa Nombre metro kilogramo segundo mol Símbolo m kg s mol también directamente al símbolo de la kelvin K candela cd Intensidad de corriente eléctrica ampere A El símbolo del prefijo se antepone unidad. en su Tensión mayor parte tomados de los hombres de eléctrica. utilizar el metro cúbico para expresar el volumen de sangre del cuerpo humano). nanomol que equivale 10 moles).3. sin que hace al SI coherente. el SI contiene 102 . Joule J Nm Coulomb C Watt W J/s Volt V W/A °C energía. flujo A cierto número de unidades SI derivadas se energético les ha dado nombres especiales. nmol. Símbolo Valor en comprensible para todos. En este Manual las unidades SI se Energía caloría cal 4.4. La Algunas de estas unidades. Conviene señalar que el litro es un nombre especial que se da al submúltiplo.5).000 Unidades no pertenecientes al SI 0. Magnitud Unidad realidad del esfuerzo para implantarlo como una forma de expresar los datos científicos. en especial el litro y las unidades de tiempo. de la unidad SI de volumen.000. Algunas unidades no pertenecientes al SI. Ejemplo: Pico p Femo F ato q –3 –6 terminación del plural (ejemplo: dos mililitros –18 final de una frase (ejemplo: 5 ml y no 5 ml. Los símbolos de las unidades jamás van seguidos de un punto. 103 .185J Tiempo 3 anotarán entre paréntesis cuando se juzgue conveniente.278 Ciertas unidades ajenas al SI son de uso tan frecuente que en cierto modo forman parte La multiplicación de las unidades se de nuestra vida cotidiana y se acordó indica con un punto a nivel o elevado utilizarlas juntamente con el SI (cuadro I.003 278 0. Factor 10 10 10 10 10 10 10 exa E Peta P 12 10 10 Símbolo 15 10 10 Prefijo 18 10 Los símbolos de las unidades no toman la 9 6 3 –9 –12 –15 se escribe 2 ml.003.5. Se recomienda SI desechar las unidades que no pertenecen al minuto min 60 s SI a la mayor brevedad posible. dispuestos a la derecha y a la izquierda Micro µ de la coma. pero se reconoce la Cuadro I. Reglas de escritura de símbolos y cifras. las cifras deben agruparse en forma correcta: 1 000 000 0. Prefijos SI. pero la hora H 3 600 s realidad del uso de otras unidades en textos Día D 86 400 s y comunicaciones científicas no se puede Volumen Litro loL 10 m -3 negar. la coma sólo se puede utilizar para indicar los decimales. mol por metro cúbico puede expresarse por: decímetro cúbico. y separados entre sí por un Nano n pequeño espacio.m) o un espacio (N m).). –1 3 –3 tiene muchas mol/m o mol. salvo si están al Tera T Giga G Mega M Kilo k Mili m tríos. son división se puede indicar mediante una barra oblicua o por exponentes negativos: de gran importancia en las profesiones de la 1/s = s salud.metro=N. Cuando se escriben cifras.003 278 forma incorrecta: 1.m El SI ventajas y algunas desventajas. y no 2 mls). (newton.Cuadro I. o como un producto de dos números. Glucosa en el suero o plasma: 3. Cuando se expresan cantidades muy grandes o muy pequeñas. una unidad es igual a la concentración de enzima necesaria para la formación de un micromol de producto por minuto (µmol/min). Se expresa en unidades de masa (si no se conoce la masa molecular) o en moles (si se conoce la masa molecular) por kilogramo de tejido seco o húmedo.2 corresponde mmol/l. la dificultad de Fibrinógeno en el plasma: 2 a 6 g/l. (también llamado katal. etcétera. etcétera. La unidad SI de Varones: 0. Hormona antidiurética en plasma: 2 a 12 pg/ml Concentración de sustancias en tejidos.6 a 6. Albúmina sérica: 33 a 55 g/l. etcétera. La cantidad concentración de denominada sustancia en forma de no debe ser “concentración molar” o molaridad. Ejemplo: a la La a cantidad velocidad la cantidad de sustrato medida de es enzima presente. etcétera. así PARA EXPRESAR CONCENTRACIONES como en unidades de pH. No se recomienda expresarla en unidades de volumen. Por definición. uno de los cuales es una potencia entera de 10. proporcional Vitamina A en el suero: 0. nM. el SI en bioquímica La concentración de hidrogeniones en los líquidos biológicos se expresa en nmol/l. escribir y manipular muchos ceros se evita con el uso de la notación exponencial o científica. Globulina sérica: 20 a 36 g/l. nmol/l.1 µmol/l. es decir en mg/ml. La actividad también puede ser expresada en términos de unidades (símbolo: U). MATEMÁTICAS PARA EL LABORATORIO Proteína sérica total: 60 a 80 g/l. como es el caso frecuente en bioquímica.9 a 7.53 a 2. es decir.18 a 0.Algunas recomendaciones para utilizar Concentración de iones hidrógeno.45 mmol/l. g/l. Ejemplo: el número de Avogadro seiscientos dos sextillones se escribe: 104 . en moles (o H ). ni utilizar el símbolo M en vez de mol/l (como tampoco mM. Notación científica o exponencial. g/l. etcétera). Ejemplo: g/kg.15 a 0. la catálisis. mg/kg o mol/kg. mmol/kg.1 transformado por segundo como resultado de mmol/l.53 mmol/l. mg/l. en potenciométricamente con la ayuda de un submúltiplos como el milimol o el nanomol) por litro. La actividad específica de una enzima se define como la concentración de producto que se forma por 1 miligramo de enzima por minuto. En la notación exponencial todo número puede expresarse como una potencia entera de 10. El valor del pH se La concentración de sustancias cuya masa define como el logaritmo negativo de la molecular se conoce se expresa en forma de actividad de los iones hidrógeno (pH = -log cantidad de sustancia. en vez de mmol/l. Ejemplo: + esta actividad puede determinarse pH-metro. símbolo: kat) y Colesterol en el suero o plasma: 3. Ácido úrico en el suero o plasma: Actividad enzimática. La concentración de sustancias cuya masa molecular se desconoce o es dudosa se expresa en kg/l. actividad catalítica es mol por segundo: mol/s Mujeres: 0. es decir: uno. se multiplican por una potencia deseada para tener el exponente de la misma y para encontrar raíces se divide el exponente Ejemplos: entre el índice de la raíz. Como 9 ya que 6 x 3 = 18 y 10 6 6+3 = 10 3 6 x 10 entre 3 x 10 = 2 x 10 ejercicio. Luego se realiza la operación deseada entre los valores N1 y N2. y se cuentan los lugares hacia la izquierda hasta la coma decimal.05 x 10 –1 0.602 000 000 000 000 000 000 000 y en la notación exponencial como una 6 cantidad decimal multiplicada por 10 elevada 23 a la potencia apropiada = 6. los exponentes se suman algebraicamente para multiplicar.02 x 10 . donde N1 y N2 son los números obtenidos con el mismo exponente.91 x 10 3 2 205 = 2. examine las cantidades siguientes: 200 = 2 x 10 x 10 = 2 x 10 3 6 x 10 por 3 x 10 = 18 x 10 = 1.205 = 2.05 x 10– . Esta técnica se basa en las propiedades del número 1.05 x 10 –7 0. elevar a potencias o extraer raíces se facilitan manipulando los exponentes según reglas muy sencillas. es 2.4 x 3 10 ) = 3. Las operaciones de multiplicar y dividir.1 x 10 ) + (3. se restan para dividir. estos últimos permanecen iguales.05 x 10 5 205 000 = 2. 1 minuto = 1 minuto 1= 60 segundos 1 minuto 60 segundos ó 1 minuto 1= 1 minuto 60 segundos 105 . primero se escribe cada –4 0. La porción decimal no exponencial se opera en forma ordinaria. dada la ecuación: 1 minuto = 60 segundos.05 x 10 Para la adición y la sustracción usando notación científica.000 “2”05 5). Ejemplo: 2 3 3 (5. lo que reduce el manejo a tres cifras • El número 1 puede ser escrito como el cociente de cualquier número dividido por si mismo (3/3 ó 6/6). Por ejemplo. incluso la cifra separada y el número es el exponente de unidades se denomina método del factor negativo: • Cualquier número al ser multiplicado por El procedimiento que se utilizará para resolver problemas que incluyan conversión unitario. • Se puede tomar cualquier ecuación y dividirla por uno de los miembros para obtener una razón igual al número 1. obtener la razón igual al número 1.000 205 = 2. significativas como máximo. sigue siendo el mismo número (1 x 5 = 0. del 2 a la coma decimal son 4 lugares.4 x 10 ) = (0.8 x 10 ya que 6/3 = 2 y 10 6–3 = 10 10 9 3 3 2 2 205 = 2.05 x 10 = 2 lugares El método del factor unitario en los Para fracciones decimales menores de la unidad se separa la primera cifra distinta de cero después de la coma decimal Cálculos.000 000 1= 1/10 000 000 = 1 x 10 El exponente de la base 10 para números mayores de la unidad es el número de lugares desde la coma o punto decimal separada de la primera cifra significativa: cantidad con el mismo exponente n.000 205 = 0.51 x 10 ) + (3. por lo 4 tanto. Estas razones o factores que son requiere para obtener el número. Si el equivalentes al número 1 se conocen como número “a” elevado a la potencia “n” (a ) es factores unitarios, factores de conversión o igual al número “N”, entonces “n” es el coeficientes de conversión. logaritmo de base “a” del número “N.” Es El recíproco de cualquier factor n decir: n unitario es también un factor unitario. si a = N entonces n = loga de N En ambos casos el numerador y el denominador describen la misma cantidad, La base “a” puede ser cualquier por lo que se puede efectuar conversiones número; en la práctica médica se usa como entre diferentes unidades que miden la base misma cantidad. resultantes se conocen como logaritmos El método del factor unitario consiste en: “comunes” o de Briggs. Su símbolo es: log o log.10 el número 10 y los logaritmos Los logaritmos son indispensables 1. Tomar una relación entre unidades y expresarla en forma de una ecuación, para manejar los datos bioquímicos; constan 2. Luego expresar la relación en forma de de dos partes que se separan por una coma una fracción (llamada factor de o punto decimal; característica conversión) y, por último; 3. Multiplicar la cantidad dada por ese factor. a la corresponde izquierda, al orden la de magnitud y puede ser positiva o negativa unidades según sea la cantidad mayor o menor de la idénticas se multiplican o cancelan como unidad. El exponente de la base 10 para si fueran números. números mayores de la unidad es siempre En esta multiplicación, las Ejemplo: ¿Cuántos µl hay en 0.00005 L (5 x -5 positivo. Cuando es negativo se indica con el signo menos arriba del número que la 10 L)? representa: -6 6 1) 1 µl = 10 L ó 1 L = 10 µl 2) 6 10 µl 0.001 = 10 -3 característica 3 1 000 = 10 -3 característica 3 1L A la derecha, la mantisa es la 3) 5 x 10 -5 L x= 5 x 10 [-5+ 6] 1 = 5 x 10 µl = fracción decimal de exponente que corresponde a los dígitos que ocupan el 50µl. orden de magnitud; se obtiene de tablas o de En este método las unidades se acarrean en todo el proceso del cálculo, por lo tanto si la ecuación se establece en forma calculadoras electrónicas y siempre tiene valor positivo: 2 log = 0,3010 esto es 10 0.3010 =2 correcta, todas las unidades se cancelan excepto la deseada. Cuando la característica y la mantisa son de diferente signo (+ o –) se opera con el Logaritmos cologaritmo que se obtiene por la suma algebraica de la mantisa positiva con la El logaritmo de un número es el exponente o potencia de una base determinada que se característica negativa es un número todo negativo, ver el siguiente ejemplo: 106 Log 0.002 = 3.3010 = -2.6990 0.9079 3.000 + 0.0001 +0.3010 0.9080; log 8091 = 3.9080 -2.6990 cologaritmo El antilogaritmo es el número que La característica indica la posición del punto corresponde a un logaritmo dado. Para decimal en la cifra representada por la encontrarlo se busca la mantisa en la tabla mantisa y se determina por inspección del de antilogaritmos, se determina el número a número. que corresponde y se fija la posición del Para un número mayor que 1, la punto decimal según la característica. Por característica es uno menos que el número ejemplo el antilogaritmo de 1.6747 es 47.29: de cifras antes del punto decimal; así: la la característica es 1 (hay dos dígitos a la característica de 100 es 2 porque el número izquierda del punto decimal) y la mantisa es cien tiene 3 dígitos a la izquierda del punto 0.6747, que se buscaría en la tabla de decimal. Para un número menor que 1, la logaritmos característica es numéricamente uno más corresponde a 4 729. donde se hallaría que que el número de ceros que siguen al punto Los estudiantes deben familiarizarse decimal; así: la característica de 0.000 000 1 con el uso de logaritmos en las operaciones es 7 con signo negativo. comunes. Para encontrar el logaritmo de un El logaritmo del producto de dos número, por ejemplo: 0.000 809, se busca en números es igual a la suma de sus la tabla las dos primeras cifras distintas de logaritmos: cero de izquierda a derecha (80) en la primera columna vertical de las tablas se log a x b = log a + log b columna 9, que es el otro número, en donde El logaritmo del cociente de dos números es igual al logaritmo del dividendo menos el logaritmo del divisor: se lee 9 079, que es la mantisa requerida. La log a/b = log a – log b mantisa para 809, 8.09, 0.0809, etcétera; es El logaritmo de la potencia “n” de un número es igual a "n" veces el logaritmo del número: sigue la horizontal correspondiente hasta la la misma (9 079), pero difiere la característica. Así: 3 log a = 3 x log a Log 0.000 809 = 4.9079 = -3.0921 Si el número del cual se requiere el Gráficas logaritmo tiene cuatro cifras, la cuarta se "Una figura equivale a mil datos en una tabla busca en la misma columna horizontal en la numérica" y así como se construye un parte “partes modelo para visualizar un conjunto complejo y debe agregarse a la de hechos, se utiliza una gráfica para de la proporcionales” tabla que dice mantisa como diez milésimos. Por ejemplo, para el número 8 091: presentar los datos experimentales en tal forma que fácilmente se asimilen y aprecien sus relaciones cuantitativas. Mantisa para 809 = 9 079 parte proporcional para 1 = 1 Se llama gráfica a la representación esquemática de las variaciones que sufren 107 las distintas magnitudes que intervienen en Nota: por lo general, es mejor que la los fenómenos físicos, químicos, biológicos, curva llene una parte considerable de la sociales o de cualquier otra índole. Tiene por página. Muy bien puede usarse la misma objeto mostrar rápida e intuitivamente la unidad de medida sobre los dos ejes, pero a relación menudo los valores tienen un campo de que guardan las magnitudes comparadas. Entre variabilidad las diferentes clases de gráficas que existen las más importantes son: muy amplio, lo cual hace necesario usar diferente escala para cada uno de los ejes. en Diagrama en barras. Cuando se expresar las variaciones de un fenómeno quieren expresar simples comparaciones de continuo de medidas entre sí o para representar un representar la marcha de dicho fenómeno por fenómeno discontinuo se emplean las barras, medio de una línea que une esos puntos. que pueden ser horizontales o verticales. Gráfica por poligonal. medio de Consiste puntos y Para elaborar una gráfica poligonal Barras verticales. Las magnitudes se se trazan en un papel, de preferencia representan por medio de rectángulos, barras milimétrico, dos rectas perpendiculares entre de base igual que descansan en el eje de las sí que se corten en cero. En cada una de abscisas y cuya altura es proporcional a la ellas se representará una de las magnitudes intensidad del fenómeno y se mide en el eje que se van a relacionar. El punto cero (0) se de las ordenadas. Barras llama origen y la rectas son los ejes; 0X es el horizontales. Las barras eje X y 0Y es el eje Y. Para referirse al eje X descansan sus bases en el eje de las generalmente se dice: eje horizontal o eje de ordenadas y el fenómeno se mide en el eje las abscisas (variable independiente) y para de las abscisas. Gráfica de sectores circulares. Para el eje Y: eje vertical o eje de las ordenadas (variable dependiente). hacer una gráfica de este tipo hay que tener Los ejes dividen su propio plano en cuatro regiones llamadas cuadrantes que se en cuenta que el círculo debe tener el total de las magnitudes que se van a representar. numeran I, II, III y IV. En el laboratorio utilizamos habitualmente sólo el primer cuadrante (figura I.1). Los sectores proporcionales a las circulares son magnitudes que representan; magnitud que se mide en Las distancias a la derecha de 0, a lo grados de circunferencia. Para determinar el largo del eje X, se consideran como positivas número de grados que deben tener dichas y las de la izquierda como negativas. partes se plantearán una serie de reglas de Similarmente, hacia arriba de 0, a lo largo del tres para cada una de ellas en las cuales se eje Y, se miden las distancias positivas y consideran: hacia abajo de 0 las negativas. como Después se trazan los puntos cuyas distancias a uno de los ejes sean proporcionales a la magnitud que se va a 100% a la suma total de las magnitudes que se quieren graficar, para obtener correspon en cada diente; caso el una vez porcentaje obtenido representar y, finalmente, al unir estos puntos por medio de segmentos de recta, se tiene la gráfica poligonal. 108 de agua en un tubo de centrífuga y se rota a 2 000 rpm (revoluciones por minuto) a una distancia radial de 16 cm, la fuerza es: 2 f = 0.01096 x 2000 x 1 x 16 = 701 440 dinas Si transformamos las dinas a peso, entonces el gramo de agua tiene peso porque es atraído al centro de la Tierra de acuerdo con la ley de la gravitación y es atraído en estado normal, con 980 dinas de fuerza. Si usamos, por lo tanto, peso en vez de dinas como la unidad de nuestro problema tendremos: 2 éste, se pasará a grados, considerando 360o como 100% y procediendo entonces a hacer la gráfica. f = 0.01096 x n mr = 717 g 980 o sea, interpretando la fórmula, la fuerza de contención para sostener la unidad masa (el ALGUNOS MÉTODOS UTILIZADOS EN gramo) e impedir que se vaya del centro de BIOQUÍMICA rotación es la fuerza que la gravedad ejercía sobre 716 g o, dicho de otra manera, el Centrifugación gramo a esa velocidad pesa en el fondo del Un método muy útil en el laboratorio para separar sustancias de diferente densidad suspendidas en un líquido es la centrifugación; en ella, la acción de la fuerza centrífuga (fuerza necesaria para desplazar hacia afuera un determinado peso en dirección radial) da como resultado que las partículas más pesadas se sedimenten más rápido que las partículas ligeras. tubo de la centrífuga 716 gramos comparado con el tubo en reposo o 716 veces la fuerza de la gravedad (g). La centrifugación y ultracentrifugación son operaciones que se basan en el principio anterior y que permiten separar los componentes de una mezcla. Las centrífugas ordinarias operan a rotaciones menores de 10 000 revoluciones por minuto (rpm). Las condiciones que limitan La fuerza centrífuga depende de la esta velocidad son la resistencia de la parte cantidad de materia (m) que se desplaza de la centrífuga que sostiene el rotor (brazo), hacia afuera cuando está rotando a una la fricción con el aire y el calentamiento. velocidad por minuto de (n) veces a una Las ultracentrífugas operan en distancia radial (r) y se expresa por la cámaras refrigeradas, evacuadas de aire, y el fórmula: rotor no gira sostenido por un “brazo” sino 2 f (en dinas) = 0.01096 n m r impulsado por chorros de aceite o aire comprimido que se aplica a una porción En el sistema métrico decimal, la unidad de f externa del rotor sostenido por una pared es la dina, la de m es el gramo y la de r es el muy gruesa de una cámara cilíndrica de centímetro. Ejemplo: si se coloca un gramo 109 Para no forzar el motor arránquese son aditivos. La sedimentación ultracentrífuga se expresa en en la unidades descuido de esta regla implica un desnivel que. es decir. No alzar las tapas de la centrífuga cuando está en movimiento. con el mismo peso. En las moléculas menos las células son reacciones de oxidación y de densas que el medio de suspensión. denomina agente reductor. Se debe tener cuidado con los electroquímica químicas en estudia las que las hay Cuando se oxida un agente reductor. Los tubos en las centrífugas deberán conjugado llamado par redox o par de colocarse por pares para que no haya oxidorreducción. colocadas en el campo gravitacional del aparato. el desplazamiento es hacia electrones. es decir. déjese parar por su propia inercia. diferencia de peso en un lado de la El proceso de oxidación siempre va centrífuga. en las que se transfieren las lipoproteínas. a las velocidades y fuerzas Svedberg (símbolo: S) y se aplica a la señaladas. en la a misma posición. 5. de práctica su forma. 10 a La oxidación es la pérdida o liberación de 400 y las muy densas que no flotan y tienen electrones y la molécula que los cede se una densidad mayor de 1. high density transferencia de uno o más electrones. puede romper los tubos y comparación tamaños dañar el aparato. 3. se transforma en su forma oxidada y como la reacción es reversible las formas oxidada y siguientes puntos: reducida del compuesto constituyen un par 1. de Es importante considerar que los valores de Svedberg no 2. Ante cualquier dificultad o duda consulte La unidad Svedberg es igual a 10 –13 al profesor. la superficie y se expresa en Svedberg de La flotación (Sf) y permite la clasificación en: reacciones LDL. y very high density) con Sf de 0 a 10. Nunca se frene una centrífuga. 4. El 70 000 rpm. segundos. Sin embargo. hay una correspondencia tosca que para las proteínas esféricas es de: la velocidad requerida. el no hacer esto conduce a que se agite el contenido 2 S = 10 kdal 4 S = 50 kdal 8 S = 160 kdal 16 S = 400 kdal de los tubos y se eche a perder el trabajo. Para balancear por moleculares que no sólo dependen de la pares los tubos lo mejor es usar una masa de las moléculas implicadas sino balanza de dos brazos y ajustar el peso también hasta que sea idéntico.rotación. como reducción. Enfrente de un tubo de un acompañado del proceso de reducción ya 110 . Se alcanzan velocidades de 20 000 peso determinado debe estar otro.1 picosegundo (ps) o 100 Muchas de las reacciones que se realizan en femtosegundo (fs). HDL y VHDL (low density. no pertenece al SI y puede Potenciometría suplirse por 0. dos partículas 5S no gradualmente la centrífuga hasta alcanzar crean una partícula 10S. El peligro del mal uso de la centrífuga deriva La reducción es la ganancia de electrones y de la enorme fuerza que alcanza en el radio la molécula que los acepta se denomina de rotación y el “peso” de las sustancias agente oxidante. que se usan otros electrodos de referencia. por la transferencia de electrones en una En general. el potencial de los reductoras en una solución es el objeto de electrodos estudio de la potenciometría. al aceptar los electrones. La celda arbitrariamente un potencial de cero a 25o C más común es la de Daniell (Fig. la diferencia de potencial compara las cargas relativas existentes en dos puntos. Cuando el cinc cede los electrones se convierte en ion soluble. 1. debe calibrarse con respecto al electrodo de hidrógeno. El puente salino cierra el circuito eléctrico entre las dos soluciones. en la a una concentración de 1 mmol/L y una que en dos compartimientos separados que contienen ZnSO4 y CuSO4 se colocan cinc y presión del gas de una atmósfera. en el cual el sistema de medición es mercurio y cloruro mercuroso. En el caso de este electrodo. significa que hay una diferencia de potencial entre los electrodos denominada fuerza electromotriz (fem) de la celda. Cuando los dos electrolitos se conectan por un alambre metálico. las dos porque se trata de un electrodo gaseoso. como sucede con todos los pares redox. En esta técnica electrodo de hidrógeno al que se le ha se determina el potencial eléctrico generado asignado. por lo que tales sistemas están en función del pH del medio. que en este caso es el electrodo de cinc) al polo negativo (cátodo. 111 . el potencial de los electrodos se reacción redox en la cual estén involucradas mide las moléculas a estudiar. lo cual constituye las reacciones de arbitrario y depende de la concentración de oxidorreducción o reacciones redox. Dado que el potencial de un electrodo está relacionado con la magnitud de cargas positivas existentes. se con mide con referencia al que al se le referencia electrodo ha al de asignado embargo. las moléculas en la solución y de la La determinación cuantitativa de la a un electrodo de referencia temperatura.2). Este potencial se hidrógeno mide en una celda electroquímica. respectivamente. concentración de las moléculas oxidantes y En general.que los electrones que cede una molécula electrodo (E) a la diferencia de potencial reductora son aceptados por una molécula respecto oxidante. Se denomina potencial de Fig. mientras que el cobre disuelto. como el de calomel. I.2 Celda de Daniell Es por ello. el cual puede ser medido por medio de un voltímetro. Sin cobre metálico. que en este caso es el electrodo de cobre). El hecho de que fluya una corriente eléctrica del polo positivo (ánodo. se convierte en cobre metálico que se deposita en el electrodo. en la práctica es inconveniente soluciones se conectan por un puente salino (un tubo que contiene agar embebido en una solución de un electrolito como el KCl). Los pares redox de interés para el bioquímico incluyen a menudo al ion hidrógeno como reactivo o como producto. ocurre un flujo de electrones del electrodo de cinc al electrodo de cobre. La determinación más precisa del pH se realiza en un pH-metro que consiste.3. La sensibilidad del medidor se puede parte inferior es de un vidrio especial. Cuando el electrodo se coloca en una solución cuyo pH es diferente al de la solución amortiguadora. El bulbo de la I. En el tubo se encuentra ácido (como el de hidrógeno. En una solución amortiguadora que contenga – Cl se sumerge un electrodo de Ag/AgCl. El estructura del vidrio (como sodio) y esto medidor se calibra antes de usarlo. mismo medidor se puede usar con dos ajustando el cero para que dé la lectura escalas para hacer lecturas en mv o en pH. primero provoca el establecimiento de un potencial. lo cual es una medida de la diferencia de los dos valores de pH. se lava el electrodo con agua 112 .1M. exacta. diferencia de potencial aparece entre los una dos extremos. en un potenciómetro diseñado para emplearse con un sistema de electrodo de vidrio. Con el botón de calibración a contacto con la solución de HCl y la exterior cero se introduce un voltaje lateral en el con la solución cuyo pH se quiere determinar. de la prácticas solución de referencia cuya concentración de de iones. el con una solución reguladora de pH 7. La superficie temperatura interior de esta membrana de vidrio está en temperatura). circuito En las dos superficies la membrana de vidrio corresponda al pH de la solución reguladora absorbe agua y forma una capa de gel a tipo. que se adsorbe sobre clorhídrico diluido saturado de cloruro de platino). Los medidores de pH se construyen de través de la cual difunden los que (botón permite de que control la de lectura iones tal manera que el cero de la escala del hidrógeno y desplazan a otros iones de la potenciómetro corresponda a un pH de 7. fundamentalmente. los electrodos selectivos de iones plata y un hilo de plata que conecta a la (que pueden ser para aniones o para terminal del voltímetro con un electrodo de cationes) y los de vidrio (que son electrodos referencia. especiales + más importantes de la potenciometría es la determinación del pH. los metálicos-sal insoluble (como el tubo de vidrio o plástico de paredes más de plata/cloruro de plata). El pH se determina midiendo la selectivos para diferencia de potencial a través de la determinar H ). los gaseosos gruesas.Hay diferentes tipos de electrodos: El electrodo de vidrio consiste en una los metálicos (como los de la celda de membrana de vidrio situada al final de un Daniell). Estos últimos son los más membrana de vidrio que separa la solución a utilizados ya que una de las aplicaciones la cual se quiere determinar el pH. Dentro del electrodo de vidrio hay un El esquema del circuito de un alambre de plata con un extremo sumergido potenciómetro típico se encuentra en la figura en una solución de HCl 0. hidrogeniones se conoce. Como una unidad de pH corresponde a 59 milivoltios a 25º C. ajustar para cambios de acuerdo a la + permeable a los iones H . destilada o desionizada y se calibra con una del medio en que se mueve. las partículas cargadas se aceleran hasta que alcanzan un equilibrio. Además. luego se determina el pH de viscosidad del medio. La velocidad por unidad de campo eléctrico se denomina movilidad electroforética. Inmediatamente después de poner a funcionar el campo. El movimiento de los frentes desplazamiento. Electroforesis Electroforesis frontal o en medio Una partícula coloidal o un ion provistos de líquido. carga depende del pH del medio. se mueven a una velocidad constante. aunque puede péptidos. técnica llama se electroforesis la La técnica es difícil y costosa. la fuerza que actúa sobre las moléculas cargadas de soluto depende de la carga eléctrica (e). el empleo de gradientes de densidad. pH y fuerza iónica. ya que en caso se depende contrario el sistema de frentes se destruiría. La distancia de migración es 113 . Los solutos migran con distintas velocidades (de acuerdo a su movilidad) y se separan en zonas discretas. entonces. por lo que puede operarse en medios acuosos. Esta encima del medio amortiguador conductor. presentar la ventaja de que se evitan las nucleótidos. Uno de los separación otros ha y de empleado proteínas. Si las partículas de una límites que se traslapan a lo largo del mezcla tienen diferentes velocidades de procedimiento. En este tipo de electroforesis la mezcla de solutos a separar se aplica como una mancha o una banda delgada en un punto del canal electroforético. la que se mueve una partícula cargada se ajusta nuevamente el medidor. fundamentalmente de la carga y no de la En el método. interacciones de los solutos con cualquier entre importante superficie y se eliminan así los efectos considerar que en el caso de una proteína su adsorbentes y desnaturalizantes. la solución a separar se coloca masa molar de las partículas cargadas. Electroforesis zonal. Dado que la fricción depende del tamaño de la partícula y de la viscosidad problemas que presenta la técnica anterior es la necesidad de estabilizar las zonas de soluto contra la convección gravitacional y la difusión. a baja es posible emplear la técnica para determinar temperatura y bajo condiciones favorables de el punto isoeléctrico de la misma. directamente de su de su tamaño carga y de e la Existen dos tipos de electroforesis: la frontal y la zonal. Es en Si se aplica un campo eléctrico a través de una solución. El empleo de de la solución por debajo del frente debe ser fuerzas eléctricas para lograr esta separación mayor que la de arriba. la solución problema. ácidos orgánicos y porfirinas. puede aprovecharse esta se realiza en un canal vertical y la densidad propiedad para separarlas. para que dé la inversamente lectura exacta. Es el método clásico de Tiselius en el carga eléctrica emigran hacia el ánodo o el que la separación de los componentes de cátodo bajo la influencia de un campo una mezcla se realiza en varios frentes o eléctrico externo. la facilidad con segunda solución reguladora de pH 4 ó 10. cuando la carga electrostática queda equilibrada por la fuerza de fricción que ejerce el medio disolvente. o sea. y de la fuerza del campo eléctrico (E). compuestos. sólidos porosos o fibrosos y geles permite resolver el problema de la difusión y de la convección gravitacional. Esto originó el empleo de otra técnica de electroforesis: la electroforesis zonal. ahora con depende el control de temperatura. del número de cargas en la molécula (z). En ella. lo que primer método de separación en zonas en un favorece campo eléctrico. etcétera. agar. Una vez solidificado el aminoácidos. polisacáridos. cuyo tamaño impide que puedan tiene una estructura microporosa uniforme. posee de celulosa. El gel de agarosa ofrece Electroforesis en papel y en acetato ciertas ventajas sobre otros soportes. del una concentración de 0. ha sido permitido el estudio de las moléculas del sustituido por el acetato de celulosa. o se cargados. La técnica se para identificar diferencias entre proteínas ha similares. etcétera. Ha sido muy utilizada en el mapeo "corre". Es una técnica sencilla y sustancias cargadas. Este soporte puede ser de diversa naturaleza y cada uno presenta algunas ventajas y desventajas en su uso. lo cual se traduce en rápida. Se lleva a cabo.8% si pesan hasta 50 x 10 . si tienen un peso hasta de 150 x 10 . vigilar la temperatura de la se mantiene por numerosos puentes de cámara. este método es el más usado en bioquímica.directamente proporcional al voltaje aplicado y al tiempo. oligonucleótidos y gel. la intensidad del campo eléctrico. Dado que el papel tiene una alta usado en combinación con la de proteínas y en la cuantificación de proteínas inmunoprecipitables. El agar polisacáridos que es una mezcla de se obtiene de ciertas especies de algas marinas. péptidos. se hacen pocillos en él para aplicar en otros compuestos orgánicos con grupos ellos la muestra. se tiñe y se seca. el hidrógeno entre cadenas adyacentes de tiempo. Los solutos migran a través del solvente que baña un soporte sólido. forman aspectos que pueden afectar la separación geles de buena firmeza cuando se usan a como: la selección adecuada del soporte. El agar y la agarosa son solubles en soluciones acuosas a 100oC En la técnica hay que cuidar algunos y solidifican a temperatura ambiente.2%. Dado que en el caso de los geles es posible un manejo del tamaño del tamizado para lograr una máxima eficiencia en la separación. penetrar en los geles de poliacrilamida. la electroforesis y. Electroforesis en geles de agar y agarosa. estas técnicas el soporte se humedece al sumergirlo en el amortiguador y colocarlo de 114 . inmunodifusión en el análisis inmunológico probar que una proteína es producto de otra de mayor tamaño. lo que causa algunos La electroforesis en agarosa ha problemas en la electroforesis. a 0. preparación. Está constituido de dos componentes principales: uno lineal o agarosa y uno ramificado y muy ácido llamado agar o pectina. que requiere pequeñas cantidades de una mayor resolución. tal manera que se establezca el contacto con las soluciones en que están los electrodos. pero actividad endosmótica baja y en el que la que penetran fácilmente en geles de agarosa adsorción de las proteínas ha sido eliminada. Los aparatos se tapan para evitar la evaporación y para mantener una atmósfera húmeda dentro del aparato. almidón. La electroforesis en papel fue el una porosidad elevada y uniforme. la migración regular de las muestra y que es especialmente útil en las Para realizar la electroforesis en electroforesis de alto voltaje para separar estos medios se prepara el gel sobre una moléculas de bajo peso molecular como superficie de vidrio. Los soportes más comunes son papel. se fija la bidimensional de proteínas (huella génica). que DNA.5 a 2%. agarosa y poliacrilamida. En los aparatos en que se realizan 6 6 o a 0. Su estructura amortiguador. actividad endosmótica*. al final. acetato de celulosa. formar un un potencial alterando la electrodos y los sistemas electroforéticos) y movilidad electroforética de las partículas discontinuos. eléctrico a un líquido contenido en un soporte Los amortiguadores que se usan pueden ser no conductor el líquido se moverá hacia uno continuos (en los que se utiliza el mismo u otro electrodo. localizar en la determinación de los pesos moleculares mutaciones. en los Dada tanques de los electroenfoque. se pega al DNA y fluoresce cuando se excita pueden emplearse como el 2 Las dos aplicaciones principales de con luz ultravioleta. en los que hay dos tipos de cargadas. El peso molecular se la determina por la distancia de migración. Esta técnica capacidad de filtrador molecular. agarosa para la obtención de mapas de La electroforesis en gel de poliacrilamida en restricción. o de poro abierto. endosmosis.Es posible separar moléculas de como la urea y el SDS sin que sean DNA que difieren sólo 1% de peso molecular afectados. aislar fragmentos de DNA deseados. circular o un gradiente de pH sujeto a un campo superenrollado. de evitar las diferencias individuales en las *Nota: cargas de las proteínas. agentes reductores Para detectar las bandas. se moverá hasta alcanzar su punto Electroforesis en geles de electroforesis isoeléctrico. Electroenfoque. Esto ha sido posible gracias pesos moleculares y rangos de pH. detectar recombinaciones de de proteínas. los anfolitos según el contenido total del monómero y su migran y generan el gradiente de pH según grado su sus propios puntos isoeléctricos. en favor o en contra del amortiguador movimiento de entrecruzamiento. Este fenómeno se conoce como geles: el de separación. determinación de la pureza de proteínas y el También se han usado estos geles de análisis de los componentes de una mezcla. Esta técnica es lo que se conoce son geles totalmente sintéticos que han como sustituido a los geles de almidón en el gradiente estable y continuo de pH se usan estudio rutinario de proteínas por métodos anfolitos sintéticos de una gran variedad de electroforéticos. eléctrico. Cuando a la gran facilidad con que puede variarse se establece el campo eléctrico. Los geles de poliacrilamida moverse. Si se coloca una proteína en distinguir entre el DNA lineal. lo que ocasionará al amortiguador aplicar la corriente eléctrica que ocurra un adecuado) y el gel concentrador. Cuando se Para aplica electroforético. los que permiten ver diferencias presencia de SDS también se ha empleado entre dos moléculas de DNA. que sirve flujo para concentrar la muestra. Este fenómeno es lo que se puede conoce como actividad endosmótica y puede incorporar sustancias disociantes del líquido dentro del canal 115 . discontinua donde son permanecerá la sin poliacrilamida. en el cual se resuelven los componentes de induce la orientación de las cargas con signo una mezcla (aquí es importante el uso del opuesto en el líquido. Si el soporte está cargado. o de poro cerrado. También según sea la concentración de la agarosa. A los geles se les electroforético. se sumerge el gel mercaptoetanol o ditiotreitol para romper los en una solución de bromuro de etidio el cual puentes disulfuro de las proteínas. se ha ha sido utilizada en combinación con la empleado para separar compuestos con separación por pesos moleculares en la base en su peso molecular para lo que se electroforesis bidimensional como método de usa lauril sulfato de sodio (SDS) con el objeto análisis de proteínas. fagos. Esto expresa el número de gramos Una solución saturada contiene la de soluto en 100 ml de la solución final. son por lo menos dos componentes: una fase las porcentuales. volumen (p/v) o volumen a volumen (v/v). cuantitativa. Esta solución se forma por medio de una vigorosa agitación con exceso de soluto. Sólo son a 10% p/v: 10 g de NaCl en 100 ml de muy soluble. 30 ml corresponden al soluto y el resto. se en cuenta el peso fórmula del soluto. se llaman soluciones x 100 100 g de solución concentradas las que contienen una gran cantidad posibles Solución porcentual p/v. en el caso de un gas. si no se especifica otra situación. Solución de NaCl soluciones concentradas cuando el soluto es de soluto. En este encuentra Las tipo de soluciones se debe especificar si la soluciones más utilizadas en bioquímica son relación es peso a peso (p/p). exceso que no están disueltas. hasta completar 100 ml. las molares y las normales. de manera %p/p = g de soluto x 100 100 ml de solución Solución porcentual v/v. 116 . Las soluciones sobresaturadas son inestables y con facilidad se convierten en soluciones saturadas. solución. En cantidad de soluto disuelto necesaria para la bioquímica. Para prepararla se forma una solución saturada a temperatura elevada y se enfría cuidadosamente para evitar la cristalización.causar problemas en las separaciones electroforéticas. Se utiliza cuando el soluto y el solvente son líquidos. los métodos cuantitativos más comunes. Solución porcentual p/p. Las mencionadas soluciones son poco precisas y no indican. La solubilidad de un soluto en un Ejemplos: solvente depende de la naturaleza de éstos. peso a las que tienen agua como solvente. El peso/peso porcentual dada en gramos de soluto por 100 g de expresa el número de gramos del soluto en solvente. Solución al de la temperatura y. generalmente. en mayor proporción. al agua destilada o al solvente empleado. Se llaman soluciones diluidas las que contienen una proporción relativamente %p/p = g de soluto pequeña de soluto. el soluto ni el solvente. La solubilidad generalmente está g de solución. dispersa. y una dispersora que constituye el Soluciones porcentuales solvente o disolvente (la sustancia que En las soluciones porcentuales no se toma disuelve al soluto) y que. que es el soluto (sustancia que se disuelve). El v/v indica el número de volúmenes de soluto por 100 volúmenes de solución. de 10% de NaCl contiene 10 g de la sal por 100 la presión. 100 gramos de la solución final. Existe una solución sobresaturada cuando en la solución hay presente más soluto que en una solución saturada. existencia las de un equilibrio entre las moléculas disueltas y las moléculas en soluciones porcentuales deben entenderse como p/v. Esto quiere decir que por cada 100 ml de solución. que sirven para expresar la concentración (la SOLUCIONES medida numérica de la cantidad relativa de Una solución es una mezcla homogénea de soluto en la solución) de las soluciones. Solución de etanol a 30% v/v: 30 ml de éste en 100 ml de solución. 5M tiene X g de NaCl. Por ejemplo. de alcohol a 20% tienen gramos de NaCl deben pesarse? 1. podemos variar los volúmenes siempre y cuando no perdamos dicha relación. si nos piden preparar 400 ml de una solución 0.023x10 ) de partículas.5g de NaCl.5 g. tienen 20 ml de alcohol puro Ahora bien.5) y este valor en gramos disolverlo en agua. De acuerdo con la definición de solución molar. si quisiéramos preparar una solución 1 molar de NaCl. Una sol. de alcohol a 20% tienen X ml de alcohol a 96% 3. hasta completar un litro.5 = 58.5 x 58. si no contamos con alcohol puro y quisiéramos preparar una solución de alcohol a 20%.41ml los 29. 0. seguiríamos el siguiente planteamiento: 100 ml de sol. es decir.5 = 29. tendríamos que considerar. Por lo tanto. términos porcentuales expresan siempre una relación.5 M de NaCl: ¿cuántos X= 20 x 100 = ml de solución 96 Resultado: necesitamos 20. X= 50 x 20. El alcohol etílico común es de 96% de pureza (v/v). Si tan sólo queremos 50 ml de esta nueva solución.25 g de NaCl 20. tienen x ml de alcohol puro donde un mol es igual al peso atómico o molecular expresado en gramos (átomo X = 20 x 50 x 10 100 gramo o molécula gramo). entonces: 100 ml de sol.83 ml de solución de alcohol a 96% y completar un volumen de 100 ml. seguiríamos el siguiente Soluciones molares Una solución molar se define como el número de moles de soluto en un litro de solución: M= No. su peso molecular (Na: 23 + Cl: 35.%v/v = volumen de soluto x 100 Resultado: necesitamos 10.83 ml de alcohol a 96% 100 50 ml de sol. se obtiene una solución 1 molar (1M). 1M tiene 58. Sabemos que un mol de NaCl es de 58.25 g de NaCl los consideramos en un litro de solución. si nos pidieran preparar 50 ml de una solución de alcohol etílico a 20%. Haremos el siguiente planteamiento: Una sol. X ml de sol. Un mol contiene el número de 23 Avogadro (6. de moles planteamiento: litro de solución 100 ml de sol.83 = 10. átomos o moléculas. pero 100 117 . 2. Resultado: necesitamos 10 ml de alcohol puro y completar un volumen de 50 ml. tienen 20 ml de alcohol puro 50 ml de sol. primero. tienen 96 ml de alcohol puro Si un mol de una sustancia se disuelve en agua hasta un volumen de un litro.41 ml de 100 volúmenes de solución Es importante insistir alcohol de 96% y completar con agua que los destilada hasta un volumen final de 50 ml. Por ejemplo. X= 0. El hidróxido de aluminio Al (OH)3 – volumen de 400 ml. hay: 29.25 = 11. 118 . de peso molecular 98. El peso equivalente de un oxidante (reductor) se calcula dividiendo el peso molecular entre el número de electrones ganados (o perdidos) que puedan aportar por Soluciones normales Son las que contienen el peso equivalente de una sustancia en gramos por litro de solución: molécula.5 mol/L) por el peso molecular peso molecular es de 78. el número de grupos hidroxilo (OH ) de la molécula. Resultado: necesitamos 11. PM = Peso molecular de la sustancia en g. se aplica una fórmula semejante: V x Eq x N = gramos de la sustancia Peso equivalente = peso molecular 1000 n n = número de hidrógenos sustituibles. el peso equivalente del sulfato de sodio En donde: V= Volumen del problema en ml. Para simplificar el calcula dividiendo el peso molecular entre la procedimiento podemos aplicar la siguiente valencia fórmula: positivas) que contenga la fórmula.como nos piden preparar 400 ml haremos Ejemplo: el peso equivalente de un el siguiente planteamiento: ácido se calcula dividiendo el peso molecular En 1000 ml de sol. hay: X g de NaCl sustituibles en la molécula.7 g de NaCl átomos de hidrógeno sustituibles en cada 1000 molécula. Recordemos la fórmula utilizada para calcular la cantidad de sustancia necesaria para preparar cualquier cantidad de una N = peso equivalente litro de solución solución determinada: Para calcular la cantidad de una sustancia que se necesita pesar para preparar un donde el peso equivalente de una sustancia es el número de unidades de esta sustancia que puede combinarse con una unidad de hidrógeno: volumen determinado de una solución de cualquier normalidad. su de NaCl (58. La V x PM x M = gramos de la sustancia 1000 total de los cationes (cargas valencia del sodio es 1.7 g de NaCl y disolverlo hasta completar El peso equivalente de un hidróxido un se calcula dividiendo el peso molecular entre En este ejemplo. por lo tanto. por lo tanto. su problema (0. y el sulfato de sodio Na2SO4 (peso mo-lecular 144) tiene dos iones de sodio en cada molécula. su peso equivalente es: 98/2 = 49. blema (400 ml). será 144/2 = 72. El ácido sulfúrico (H2SO4). tiene dos X= 400 x 29. por lo tanto. Posteriormente dividiremos El peso equivalente de una sal se entre 1 litro (1 000 ml).5 g) y por el volumen del pro- peso equivalente es 78/3 = 26.25g de NaCl entre el número de átomos de hidrógeno En 400 ml de sol. como podemos ver. M= Molaridad del problema. hemos multiplicado la molaridad – del contiene tres grupos OH por molécula. 01 N= 1.1 N de cloruro de calcio (CaCl2) para obtener un osmolalidad. el osmol es una Las soluciones isotónicas con respecto unas medida del número total de partículas en a otras ejercen la misma presión osmótica. el osmol de partículas osmóticamente activas. La solución osmolar contiene media molécula presión osmótica es la presión que debe gramo aplicarse gramos) por litro.9 % y se dice que esta solución es sustancias no disociables) del soluto. Cuando por kilogramo de disolvente se denomina se habla de soluciones isotónicas en 119 . las dos frecuencia se utilizan indistintamente. y una menor a la de mayor concentración. contienen la misma concentración osmol por litro se llama osmolaridad. volumen de 300 ml: medidas son tan cercanas que con gran como son las del cuerpo humano. como una proteína. La concentración expresada en es decir.67 1000 La presión osmótica depende del número de partículas y no de su carga.67 g de CaCl2 para preparar 300 ml de una solución – glucosa o un ion de Na o de Cl . completamente en iones sodio (Na ) y cloruro La ósmosis es la difusión de solvente a (Cl ). solución. cuantitativas tiene una presión osmótica que concuerda demuestran que la presión osmótica es con la de una solución de cloruro de sodio a proporcional a la concentración molar (para 0.1 N.1 peso molecular del CaCl2 111/2 = 55.5/2 = 29. por lo isosmótica con los líquidos fisiológicos. como por una molécula de + Resultado: necesitamos 1. ni de su masa. en las soluciones muy diluidas. las partículas incapaces de atravesar la membrana independientemente de su peso Soluciones osmolares molecular. con peso molecular de varios miles y muchas cargas. que son permeables de forma selectiva para las moléculas del solvente o En cambio. El fenómeno de la ósmosis se presenta cuando una solución está separada de su Por ejemplo: el cloruro de sodio en solución acuosa se disocia casi + solvente por una membrana semipermeable. cada molécula da origen a través de la membrana desde la parte de dos partículas osmóticamente activas. es decir.5 g x 0. Así para determinar el efecto osmótico de una solución hay que sumar los efectos de todas 0.5 Sustituyendo=300 ml x 55. 1 mol de NaCl = 2 osm/l Las membranas biológicas tienen permeabilidades dis-tintas y se dice que son semipermeables. la misma fuerza osmótica es ejercida por una molécula grande. V = 300 ml N = Eq = 0. la glucosa en solución no se disocia y para esta sustancia la solución osmolar contiene un mol en gramos por litro: pequeñas 1 mol de glucosa = 180 g/l = 1 osm/l moléculas. Por lo tanto. Las mediciones que una solución osmolar es aquella que contiene un mol de la sustancia en gramos Soluciones isotónicas en un litro de solución. o sea: sobre la solución de mayor – (peso molecular expresado en concentración a fin de impedir el paso del 1 osm/l = 58. pero no permiten el paso libre de La mayoría de los líquidos corporales todas las moléculas disueltas.Ejemplo: preparar una solución 0.25 g/l ó también solvente (ósmosis) a través de la membrana. Para calcular la concentración de la solución diluida se multiplica la concentración de la solución original por la dilución expresada como fracción.5 ml de diluyente (dilución 1:2). la tonicidad de una solución no se puede predecir únicamente por su composición ya que intervienen también las propiedades distintivas de la membrana limitante.el laboratorio. igual a 1:4. Las diluciones se expresan usualmente como una razón matemática. Ejemplo: la solución anterior se diluye a su vez en la razón 1:100. isotonicidad connota compatibilidad fisiológica. ya que esta solución ocasiona hemólisis de los eritrocitos porque las moléculas de ácido bórico atraviesan libremente la membrana eritrocitaria a cualquier concentración. cuando su concentración es mayor de 300 mosm/l se denominan hipertónicas. ni se produce ningún otro cambio en ésta cuando entra en contacto con la solución. La dilución y redilución sistemáticas de una solución se llaman diluciones seriadas. incluida la del tubo original. Paso 1: a 0. la tonicidad es una fracción de la presión osmótica total de la solución. 120 . Una solución es isotónica con respecto a una célula viva cuando no ocurre unidad de solución original diluida a un volumen final de 10. se multiplica la dilución en ese tubo por cada una de las diluciones precedentes. de 300 x 1/10 = 30 mg /100 ml. a un volumen final de 1 ml. no necesariamente. Si se hace más de una dilución. La concentración de la solución será: 300 x 1/10 x 1/100 = 0. Por ejemplo. 1:8. mientras que isoosmoticidad. 1:4. La concentración de la solución final es: ganancia ni pérdida neta de agua en la célula. Ejemplo: una solución de 300 mg/100 ml se diluye en la razón 1:10. se emplea en medicina como sinónimo de isosmótico. etcétera.5 ml de la dilución anterior y agregarle 0.5 ml de la solución a diluir. Los pasos siguientes se hacen igual que para el paso 2. En consecuencia. esto es. volumen 1 ml). En otras palabras. Paso 2: transferir a otro tubo 0. Las soluciones fisiológicas de concentración menor a 300 mosm/l se llaman hipotónicas. a partir de una misma solución. Ejemplo: hacer una dilución seriada 1:2. suele tratarse de las que tienen la misma presión osmótica que el plasma sanguíneo. En el siguiente cuadro se muestra un resumen de lo anterior. por tanto. Esto significa una obtenida se calcula al multiplicar la dilución del tubo 1 (o anterior) con la nueva dilución (1/2 x 1/2). Para encontrar la concentración en un tubo dado de la serie. como 1:10.3 es osmolar apro(300 miliosmoles). El término isotónico. pero los términos isotónico y tonicidad sólo deben emplearse en relación con un líquido fisiológico. La dilución final Cálculo y expresión de diluciones La dilución consiste en preparar una solución menos concentrada a partir de una solución inicial más concentrada. ximadamente de que 0. sólo es isotónica con el líquido lagrimal. una solución de ácido bórico que es isosmótica con la sangre y el líquido lagrimal. que significa: igualdad de tono. la concentración de la solución final se obtiene al multiplicar la concentración original por el producto de las diluciones.5 como ml tubo del 1 diluyente (dilución y 1:2. añadirle etiquetarlo 0.3 mg/100 ml. 1 volumen de solución original con 9 volúmenes solvente (volumen final = 10). 0. (2) Volumen del agua necesaria para la dilución. o sea. el alumno podrá hacerla por su cuenta. MANEJO DE MATERIAL BIOLÓGICO Se le llama material biológico al conjunto de seres vivos o sus productos utilizado en el desarrollo del trabajo en el laboratorio. Para la extracción de vísceras. como el hígado. lo cual se logra fácilmente y con menor sufrimiento para la rata anestesiándola o descerebrándola. Para tener la seguridad de estar en la cavidad peritoneal. es importante mantener el ángulo de la aguja porque. se extrae líquido. por el contrario.5 ml (1) = 1:4 (4) 0. Procedimiento para obtener una muestra de sangre venosa: 121 . pero a la vez.5 ml (2) 2. lo cual se hará con firmeza. ligeramente a la izquierda de la línea media. 1/4 x 1/2 = 1:8 4.5 ml(1) = 0. por ningún motivo. de lo contrario. la aguja puede llegar a la vejiga o al intestino. (4) Dilución obtenida. La utilidad e importancia de este material es muy grande ya que muchos fenómenos de los seres vivos sólo pueden estudiarse en ellos mismos. es necesario sacrificar al animal. Después se prosigue a la extracción de la víscera y se abre la pared abdominal con unas tijeras o bisturí. Para su correcto manejo es importante la forma cómo se sujeta. seccionando la médula espinal a nivel del cuello mediante un golpe certero en este lugar contra el borde de una mesa. en forma suave para no lesionarla. 1/16 x 1/2 = 1:32 (1) Volumen de la solución original a diluir.5 ml (1) + 0. si el vacío no se hace y. La palma de la mano se coloca sobre el dorso del animal. (5) Volumen de la solución diluida 1:2 (o anterior). A continuación se darán algunas generalidades sobre el manejo del material biológico utilizado en las prácticas de este Manual. hay que jalar el émbolo de la jeringa para que se haga el vacío.5 ml(1) 1 ml (3) = 0. es probable que se haya puncionado la vejiga. 1/8 x 1/2 = 1:16 5. la experimentación de nuevos fármacos o los mecanismos que se presentan en entidades patológicas y la producción de las mismas en forma experimental.5 ml (1) = 1:2(4) 0. la cabeza de éste entre el dedo pulgar y el dedo índice.Tubo Dilución 1. para lo cual se sostendrá al animal con una mano.5 ml (1) + 0. como se indicó antes. mientras con la otra se introduce la aguja de la jeringa formando un ángulo de 10º con la pared abdominal en el cuadrante inferior izquierdo. Extracción de sangre para análisis El profesor a cargo del grupo deberá estar presente en el momento de la extracción.5 ml (2) 1 ml (3) es decir: 1/2 x 1/2 = 1:4 3. Animales El animal utilizado más comúnmente en el laboratorio de bioquímica es la rata. de esta manera se logra su inmovilidad y es posible levantar el animal y moverlo de lugar. no debe demostrársele miedo o repugnancia para evitar que se ponga nerviosa e intranquila. si éste se abre. (3) Volumen final. por ejemplo. Del correcto manejo dependerá en gran parte el éxito de la experimentación y la veracidad de los resultados obtenidos. Muchas veces es necesaria la inyección intraperitoneal de alguna sustancia. 0. lo que puede ocasionar que muerda. la herida con una torunda. Para obtener suero. un mango y una aguja recolectora de muestras múltiples. Retirar la aguja de la jeringa en el uso prolongado del torniquete causa contenedor de punzocortantes y vaciar lo estasis y más pronto posible la muestra de sangre hemoconcentración. Limpiar minuciosamente la zona con una torunda humedecida con alcohol de 70º y dejar secar espontáneamente. pared del tubo (si es que no se utilizó el Escoger una vena fija y de buen calibre. como voluntario deberán tomarse en aparece una gota de sangre en la base de cuenta algunos antecedentes como: no la aguja). Sujetar la piel con el pulgar izquierdo. se necesita una ligera succión con ésta para Alerta clínica Si es difícil detener el sangrado de la punción. La sangre se recibe en un tubo de ensayo o de centrífuga seco y se deja coagular a temperatura ambiente o en una estufa o baño de agua a 37º C. se deja a temperatura ambiente 122 . 4. sistema Vacutainer). El 7.1. la sangre llenará los tubos vacíos del sistema vacutainer. Si las venas no se de la sangre en un tubo de centrífuga procurando hacen prominentes. 2. elevar la zona y aplicar una cubierta que presione. Si se usa jeringa. asegurarse de que la jeringa no contenga aire y que el émbolo se deslice suavemente. pedir al donador que deslizar la sangre suavemente por la cierre y abra la mano varias veces. El 5. • Aplicando la presión suficiente sobre el sitio de punción después de completar el procedimiento. antes de puncionar. localizarla y palparla con el dedo para sentir su consistencia y trayectoria. separar con un aplicador de madera el coágulo y centrifugar el resto del tubo. Los hematomas se pueden evitar: • Usando una buena técnica. La sangre obtenida puede tratarse de diferentes maneras según el empleo que se le vaya a dar. Si se desea la separación espontánea del suero. 3. coagulación y no ser muy aprensivo. puncionar primero la piel y luego penetrar la vena con el bisel de la aguja hacia arriba siguiendo el trayecto de la vena. Con una ligadura elástica. Para que un alumno sea considerado obtener la muestra (por lo general. Una succión excesiva puede padecer o haber padecido hepatitis o causar colapso de la vena. • Aflojando el torniquete antes de retirar la aguja. Tirar del alguna émbolo de la jeringa hasta que se haya otra enfermedad infectocontagiosa. Mantener la presión por un momento o torniquete en el brazo por encima del sitio hasta que se haya detenido el sangrado. de la punción (esto causa congestión Cubrir la punción con una cinta adhesiva. Soltar la ligadura antes de extraer la aguja donador (de preferencia con las venas con un movimiento rápido y uniforme visibles). Después que se ha entrado a la vena. venosa y evita el retorno de la sangre). Las dimensiones de la aguja y la jeringa dependen de la cantidad de sangre que se necesita así como del tamaño e integridad de la vena que se usa. estará sentado con el brazo mientras que se ejerce una presión sobre sobre la mesa. También se puede usar el sistema Vacutainer que consiste en un tubo al vacío. aplicar un 6. Si se va a trabajar inmediatamente con el suero. no tener problemas de extraído la cantidad de sangre deseada. agujas. tejido. laboratorio lo cuidado. la cual deberá estar cerrada durante todo el tiempo que MEDIDAS DE SEGURIDAD Durante conocer desarrollo del curso de se permanezca en el laboratorio. equipos y materiales del con una pipeta Pasteur. tóxicas. líquido suero. para minimizar duración o la difusión de accidentales a sustancias químicas peligrosas. Manejar cualquier sangre. es necesario centrifugar y volver a hepatitis B o SIDA y para evitar incendios. contaminadas. cadáver o cultivo como potencialmente Centrifugar a 2 500 rpm durante 5 minutos y infeccioso. especialmente sucede. líquidos corporales. pasarlo a otro tubo. 5. bioquímica. explosivas. cultivos de ser: corrosivas. tubos. del botiquín y de las salidas coordinación de emergencia. Asegurarse en envases que tengan impreso el símbolo de de riesgo biológico y entregarse a la extinguidores. Debe evitarse que el suero se medidas mezcle con porciones de coágulo. que del por máximo para su desinfección y desecho. Todas las sustancias químicas extraer enseguida el plasma sobrenadante proporcionadas. Después de quitarse los guantes y debemos seguimos las normas de seguridad existentes en la materia acerca de la clasificación. 2. de acuerdo a su clasificación. de corta Para obtener plasma. plasma. microorganismos. el la localización de 3. si esto enfermedades transmisibles. durante más Manejo de materiales peligrosos y/o de 20 minutos antes de ser desechados. en ocasiones Aunque representan los laboratorios se Después del uso de cualquier material biológico. los peligros en el laboratorio. biológico infecciosos 123 . etcétera) deberán códigos de color sobre las precauciones y depositarse. material atendiendo a las indicaciones de peligrosidad y cuidados específicos.por unas horas para que el coágulo se Precauciones generales: Se refieren a las retraiga. se procede al consideran en general lugares de trabajo lavado seguros. reactivas. Usar bata en el laboratorio. Se debe conocer los símbolos y los (torundas. orina. el plasma o el suero y todos los recipientes que los contengan deben considerarse potencialmente como infectante. Lavar las manos y usar guantes. 1. laboratorio deberán ser utilizados con el La sangre. Todos los materiales desechables y no desechables se deben descontaminar en una solución 1:10 de hipoclorito de sodio de 4 a 7 % de concentración. manejo y disposición final de estas sustancias. esto es así sólo cuando conocemos puestos. Mezclar suavemente por inversión. de manos lavarnos con los guantes nuevamente las manos. debido a que pueden sangre. separar el suero con una pipeta Pasteur. Hay que evitar la coagulación por medio de un anticoagulante (heparina. según el caso. corporal. en el laboratorio se pueden llegar 4. riesgos punciones vasculares y para manipular potenciales a la salud. cortaduras o exposiciones simples. citrato de sodio o EDTA) en el tubo que recibe la sangre. sustancias o superficies inflamables o biológico infecciosas. Los a utilizar sustancias o muestras biológicas guantes deben usarse para efectuar que. lo cual nos permite identificar los peligros y disminuir los riesgos. Las hojas de seguridad correspondientes incluyen qué hacer en caso de accidentes y la forma b) Nunca probar. directamente por cualquier otro medio. se comuniquen inmediatamente al profesor. usar bata y guantes para proteger la ropa y el cuerpo. residuos punzocortantes biológico-infecciosos" y marcados con el símbolo universal de riesgo biológico. sin autorización las sustancias. exprimiéndolo. tienen un efecto pronunciado sobre la piel. tolueno. Para calentar. cáusticas o corrosivas) y el uso correcto de las mismas. 11.6. las fuertes y compuestos venenosos. o a cerciorarse de que no hay cerca líquidos sí mismo. evitar la contaminación de alimentos. si se trata de sustancias volátiles o vapores acercar éstos con la mano a la nariz. nunca dirigir un tubo de ensayo o la boca correcta de desechar los residuos. Los elementos punzocortantes desecharse en recipientes deben especiales destinados para ello. del responsable del grupo. para las sustancias que no encendido cuando esté fuera de uso. alimentos (nunca ingerir alimentos en el d) Nunca calentar un líquido orgánico sobre laboratorio). por lo que se recomiendan las siguientes precauciones: a) No fumar en el interior del laboratorio. ya que puede proyectarse el inflamables. Seguir las indicaciones del profesor y del personal a cargo del área de prácticas. Queda lo que se deberá: prohibido desechar sustancias a la tarja o a) Conocer las propiedades (venenosas. oxidantes Nunca realizar actividades experimentales sin la supervisión del responsable del grupo. así como tampoco inhalar. éter. Todas fuertes. No mantener el mechero contenido. 7. los cuales deben estar etiquetados con la leyenda que indique "Peligro. especialmente los ácidos agua o parrilla eléctrica. pero cuya ingestión es peligrosa. Manejar adecuadamente los residuos peligrosos derivados de las prácticas. Los solventes inflamables (alcohol. xilol. Limpiar las superficies potencialmente 8. productos cáusticos. especialmente la cara. cigarros o manos que después se llevarán a la boca o con las que se tocarán c) Si se vierten accidentalmente sobre las mesas. con alcohol al 70% o con agua oxigenada. por mecanismo para su desecho. c) Evitar el contacto de sustancias con la piel. por triviales que sean. o bien. Para determinar el olor se acerca la tapa del frasco cuidadosamente a la nariz. sustancias químicas son identifique su nivel de riesgo y el potencialmente tóxicas y peligrosas. Por último. nunca pipetear una flama. Nunca reencapuchar las agujas contaminadas con hipoclorito de sodio al 1%. 124 . Indicaciones incendios o generales para explosiones solventes al evitar utilizar inflama- bles. acetona. usar baño de con la boca. etcétera) se utilizan en todos los laboratorios. Es una regla de laboratorio que todos los accidentes personales. de un matraz con líquidos en ebullición o b) No utilizar la llama del mechero sin material de reacción hacia el vecino. 9. 10. secar de inmediato con un trapo húmedo y enjuagar éste en el chorro de agua. cloroformo. calidad y límite alejadas de fuentes de calor. Si el fuego no puede vencerse de inmediato. producir violentas deflagraciones. presión y velocidad tales que pueden detonar. podemos fuego. Es toda sustancia sólida o líquida o mezcla de sustancias que pueden desprender gases a una temperatura. causen efectos nocivos a los seres vivos. o explotar al exponerse al calor cuando están parcialmente confinadas. fluoruro de carbono. en el laboratorio además de 125 . etcétera. Ejemplo: azida de plomo. Siempre apagar y desconectar los aparatos antes de cualquier manipulación. Ejemplo: jeringas. evitar el sangrado aplicando presión en un punto más arriba la herida o antes de ella (no mantener la presión por más de 5 minutos). los choques eléctricos en el laboratorio son de poca importancia. éste se cubrirá con que indican los riesgos principales. fricción y mantener identificación del contenido.En caso de incendio debe hacerse lo encontrar pictogramas (símbolos siguiente: para un incendio pequeño en un internacionalmente aceptados y reconocidos) vaso. se utilizará un extinguidor de bióxido de carbono. Nunca tocar un aparato eléctrico con las manos húmedas o cuando se esté parado sobre un piso húmedo. Mientras E = EXPLOSIVO tanto. uso la evitar todo choque. Los un recipiente mayor o se ahogará el fuego pictogramas de seguridad son: con un trapo mojado o se combatirá con un extinguidor. por cristalería rota. tener cuidado de contacto con los ojos. las precauciones de seguridad se deducen de la naturaleza del peligro. laceraciones. Casi siempre. Los accidentes más frecuentes que capacidad de infección o cuando contiene ocurren en el laboratorio son las lesiones toxinas producidas por microorganismos que debidas a cortes. RIESGO BIOLÓGICO Cuando el fuego sea de un solvente derramado sobre la mesa o el piso. se evacuará el laboratorio y se avisará al departamento contra incendios de Todo aquello que pueda contener la institución. En caso de heridas pequeñas dejar Medidas de prevención: evitar el que sangre unos segundos. un matraz. Las heridas de mayor importancia deben ser atendidas por un médico. virus u otros microorganismos con 12. bacterias. chispas o de pureza de lo que contiene. Medidas Pictogramas de seguridad de prevención: En las etiquetas de productos químicos de almacenarlas alejadas de otros productos. personal. etcétera. Utilizar elementos de protección aplicar un desinfectante. sangre. la piel y las vías no dejar partículas de vidrio en la herida y respiratorias. 10. tolueno. éter avivan dietílico. por los residuos en condiciones ambientalmente adecuadas. aminoantipirina. hiposulfito de sodio. T+ = ALTAMENTE TÓXICO. contacto inmediato. T TÓXICO Sustancias que pueden causar daño en forma aguda o crónica a la salud o causar la 126 . por lo que cuando entran en Sustancias líquidas cuyo punto de ignición es contacto con combustibles o inflamables menor a 40°C. Sustancias poniendo pueden causar irritación a la piel. F = INFLAMABLE sustancia. inflamables. También se cuando son liberados al medio ambiente incluyen aquellas mezclas o preparados que pueden presentar un efecto inmediato o tienen alguna sustancia que puede ser tóxica diferido. mucosas. de materiales combustibles y oxidantes. que se encuentra a una baja peligro a alguna los derrames alcancen los desagües. la piel y las vías respiratorias. pudiendo también provocar inflamación. Ejemplo: etanol. tratar Xi = IRRITANTE que en Medidas de prevención: evitar que concentración en la mezcla. Utilizar elementos de protección personal. hipoclorito de sodio. SDS. N = NOCIVO PARA EL MEDIO AMBIENTE Xn = NOCIVO Sustancias de menor toxicidad pero Aquellas sustancias o preparados que pueden causar daños a la salud. la reacción pudiendo desarrollar reacciones violentas. o-toluidina. ya que pueden favorecer los incendios y dificultar su extinción. Ejemplo: tiourea. Medidas de prevención: evitar el contacto con los ojos. de ignición o Medidas de prevención: mantener alejadas de las sustancias combustibles o eventuales chispas. pero especie. Medidas de prevención: mantener alejado de fuentes de calor. prolongado o repetido. o los ojos.F+ = EXTREMADAMENTE INFLAMABLE Sustancias cuyo punto de ignición es menor O = OXIDANTE de 0°C y su punto de ebullición máximo de Sustancias oxígeno cuando capaces de reaccionan aportar con otra 35°C. Ejemplo: nitrito de sodio. Ejemplo: cloroformo. F. Este símbolo es útil para alertar acerca del riesgo de ese producto y.A. la piel y las vías respiratorias. 127 . (National Fire absorben por la piel.P. por medio de la enumeración de riesgos específicos en frases cortas que son adaptables a las distintas sustancias. El rombo blanco en la parte inferior indica riesgos especiales tales como: Frases "R" éstas advierten acerca del riesgo común emergencias. contacto con los ojos.P. ácido clorhídrico. y En algunos casos se mencionan combinaciones Ácido clorhídrico de frases R o de frases S. El símbolo de la N.muerte si son inhaladas. ingeridas o se El símbolo de la N. Ejemplo: química. COR corrosivo. El rombo azul a la izquierda identifica el riesgo para la salud. El rombo rojo en la parte superior indica el riesgo por inflamabilidad.6). Ejemplo: azida de sodio.A. de derrames o información se presenta por medio de una estructura espacial en forma de rombo principal. El rombo amarillo a la derecha señala Identificación sobre los riesgos específicos y los consejos de prudencia asignado a esa el riesgo por reactividad o inestabilidad. Ejemplo: hidróxido de sodio. riesgo mayor. cuando dos o más riesgos tienen relación entre sí (cuadro I. La Medidas de prevención: evitar el más de salpicaduras. Las frases "S" brindan los consejos de prudencia o las medidas de prevención más importantes relacionadas con el riesgo b C o n asignado a esa sustancia química y que permitirán su almacenamiento manipulación en forma segura. dividido a su vez en otros cuatro. puede ayudar a determinar los cuidados a tener en cuenta en el almacenamiento y en C = CORROSIVO caso Sustancias capaces de atacar y destruir los tejidos orgánicos si entran en contacto con ellos o bien atacar ciertos metales o materiales. en tres categorías "salud". protección Utilizar personal. aún en pequeñas Protection Association) cantidades. es un sistema de elementos Emplear de químico. Utilizar elementos de protección personal. bromuro de etidio. ácido acético. OXY oxidante. a su vez. dinitrofenol. identificación de riesgos de un producto Medidas de prevención: evitar todo contacto directo. (1) riesgo menor. (2) riesgo moderado. AIR reactivo al aire. (3) riesgo severo. hasta (0) que representa ausencia de riesgo.F. sustancia W reactivo al agua. "inflamabilidad" y principales: "reactividad" estrictas indicando el grado de severidad por medio de medidas de higiene personal y del ambiente una escala numérica desde (4) que indica el del laboratorio. 7. 100): Inflamabilidad Es importante no olvidar que. agujas. Toxicidad e información sobre (cuadro I. se clasifican en: sangre. agresivas Las hojas de seguridad proveen la salud por tales Reactividad. Residuos peligrosos biológico infecciosos (RPBI): es todo aquello que ha en contacto con pacientes o animales. características son similares residuos domésticos comunes. residuos biológico infecciosos hace que se consideren en su totalidad como biológico infecciosos. residuos biológico infecciosos y residuos especiales. jeringas. sus muestras biológicas y/o cepas de microorganismos. • Destruibles por métodos fisicoquímicos. algodones. • De paredes rígidas. patológicos (tejidos. Los contenedores para punzocortantes deben de ser: • De color rojo. CRETI se deben consideran como peligrosos • Las vías de ingreso y los órganos blanco. • Las medidas por derrame accidental y de primeros auxilios. Envasado y etiquetado de RPBI para su • La información toxicológica. CRETI. cultivos. partes y fluidos corporales. • Las condiciones para la disposición de los residuos. pág. como: Explosividad. instituciones de enseñanza o investigación así como en hospitales y clínicas contienen residuos no peligrosos o municipales. sus características Corrosividad. separados y envasados peligrosos. correctamente el personal los residuos responsable del 128 . mientras que la mezcla de • Los elementos de protección personal que residuos biológico infecciosos con peligrosos se recomienda emplear en la manipulación. • Los componentes de un producto. Una vez identificados. • De polipropileno. su la mezcla de residuos municipales con reactividad.8). etcétera). inmediatamente después de su generación. etcétera). de acuerdo a su clasificación. Clasificación de los residuos de desecho. a los envases tengan impreso el símbolo universal de riesgo biológico y leyendas que indiquen la peligrosidad de los residuos y el tipo de residuos que contienen. la que puede tener o no separador de agujas. • Las recomendaciones para su almacenamiento.Hojas de seguridad Residuos especiales CRETI: son Cada práctica cuenta con las hojas de aquellos residuos que constituyen un peligro seguridad para cada reactivo o sustancia que para se utilice en el laboratorio. órganos. Residuos municipales: son aquellos que no representan peligro para la salud y sus acuerdo con sus características físicas y biológico infecciosas conforme la norma Es importante destacar que todos los Los residuos que se generan en laboratorios entrado Los residuos RPBI deben ser envasados de oficial mexicana 087-ECOL-95 (cuadro I. pipetas Pasteur. No compactar los residuos durante el envasado y no mezclar residuos de diferente clasificación. • Resistentes a fracturas y pérdida del contenido al caerse. etcétera) y punzocortantes (lancetas. no anatómicos (gasas. las principales o medidas las precautorias advertencias más importantes. • Esterilizables y con tapa. Precauciones: depositar los RPBI. así como la aplicación de primeros auxilios deberán de realizarse de acuerdo al reactivo en cuestión según lo indicado en la hoja de seguridad. latas de aluminio para solventes (capacidad máxima de 20 litros) y. envasado y almacenamiento de cada uno de los reactivos peligrosos CRETI utilizados en las prácticas deberá realizarse de acuerdo a cada reactivo en cuestión según lo indicado en las hojas de seguridad. Las hojas de seguridad serán proporcionadas para cada práctica en el laboratorio. guantes y protección facial o gafas Cuadro I. esterilización y limpieza del material y equipo utilizado en el laboratorio. en algunos casos recipientes de plástico. tales como derrames. los envases destinados a los residuos CRETI deben ser de cristal de color ámbar. ingestión o salpicaduras. Cada residuo debe envasarse en forma individual y colocar en el frasco respectivo el pictograma de seguridad correspondiente. Frases R Frases S Combinación de frases R7 Puede provocar incendios S3 Conservar en sitio fresco R 20/21 Nocivo por inhalación y contacto por la piel R 23 Tóxico por inhalación S 20 No comer ni beber durante la manipulación R 39/25 Tóxico: peligro de efectos irreversibles graves por ingestión R 36 Irrita los ojos S 29 No tirar los residuos por los desagües S 3/7 Mantenga el contenedor bien cerrado y en un lugar fresco R 45 Puede ser cancerígeno S 37 Llevar guantes de protección adecuados S 36/37/39 Utilice ropa protectora adecuada. siempre y cuando las características fisicoquímicas de la sustancia a envasar lo permita.6 Ejemplos de frases S y R Manejo de residuos CRETI El manejo. De manera general.laboratorio se encargará de su recolección. con capacidad de uno a cuatro litros. 129 . tratamiento y disposición final así como de las medidas necesarias para la desinfección. El manejo de accidentes. consistente en la separación. 7. Exposiciones severas causan espasmo de la laringe y edema en los pulmones. incluso. inhalación en ratas): 3124 ppm/1 h. DL50 (oral en conejos): 900 mg/Kg. En todos los casos de exposición. Reacciona con la mayorÍa de los metales desprendiendo hidrógeno.0(0. tráquea y laringe.0N). ya que el HCl no arde. disfagia.46 Solubilidad: soluble en agua pH de disoluciones acuosas: 0. tos. si se dificulta la respiración proporcionar oxigeno y mantenerlo caliente y en reposo. La disolución acuosa grado reactivo contiene aproximadamente 38% de HCl.Ácido clorhídrico Identificación Fórmula química: HCl Apariencia y olor: solución de color ligeramente amarillo o incolora con olor característico muy penetrante. puede causar quemaduras serias. la pérdida total de ésta. Generalidades Está presente en el sistema digestivo de muchos mamiferos y una deficiencia de éste provoca problemas en la digestión. esófago y estómago. Cubrir el derrame con bicarbonato de sodio o una mezcla de 50:50 de hidroxido de calcio y cal sodada. polvo químico seco o arena seca. Hoja de seguridad para el ácido Clorhídrico. 4. Marcaje liquído corrosivo Sinónimos: ácido muriático. causa náusea. En caso de soluciones diluidas. Piel: quitar ropa y zapatos contaminados. lavar inmediatamente la zona dañada con abundante agua. 130 . Mantener el materil lejos de fuentes de agua y drenajes hasta no ser neutralizado como se indicó anteriormente. reducir la visión o. cloruro de hidrógeno. una cucharada cada 10 minutos o dar a beber leche de magnesia. Con agentes oxidantes como peróxido de hidrogeno genera cloro. La disolución resultante puede verterse al drenaje. mucosas de la boca.001N). en lugares secos. CLMo (concentración (inhalación en letal humanos) minima 1300 publicada): ppm/30 min. el cual es muy peligroso. Manejo y almacenamiento Peligro: corrosivo y venenoManténgase en envase de vidrio. bien ventilados.1 (1. Inhalación: elgas causa dificultad para respirar. Se generan v apores tóxicos e irritantes de cloruro de hidrógeno cuando se calienta. Los extinguidotes de fuego se eligen dependiendo de los alrededores. 3000ppm/5 min. Fugas y derrames: ventilar el área y protegerse con el equipo de seguridad necesario. Riesgos Produce gas inflamable cuando se encuentra en contacto con metales. Niveles de toxicidad. Ingestión: produce corrosión de las membranas Primeros auxilios Ojos: lavar inmediatamente con agua corriente durante 15 mi nutos. Propiedades física y químicas PM: 36. dermatitis. con abundante agua. por ejemplo. mezclar cuidadosamente. Inhalación: mover a la persona al aire fresco. Contaco con los ojos y piel: es un irritante severo de ojos y piel. alejados de materiales oxidantes y fuentes de ignición o calor. sed intensa y diarrea Cuadro I. Ingestión: no provocar vómito y dar a beber agua continuamente. Desechos Neutralizar las soluciones concentradas de ácido clorhídrico con carbonato de calcio o cal y diluir con agua cuidadosamente. no dar a ingerir nada. el afectado debe ser transportado al hospital tan pronto como sea posible. vómito. un exceso provoca úlceras gastricas. Tratamiento en caso de accidente Control de fuego: en caso de accidente utilizar CO2. inflamación y ulceración de nariz. 8 Envasado y etiquetado de RPBI para su desecho. TIPO DE RESIDUO ESTADO FÍSICO ENVASADO COLOR Sangre Sólido Líquido Bolsa de plástico Recipiente hermético Rojo Cultivos y cepas de agentes infecciosos Sólidos Líquidos Bolsa de plástico Recipiente hermético Rojo Residuos anatómicos Sólidos Líquidos Bolsa de plástico Recipiente hermético Rojo Sólidos Líquidos Bolsa de plástico Recipiente hermético Amarillo Sólidos Recipientes rígidos Rojo Patológicos Objetos punzocortantes usados y sin usar no 131 .Cuadro I. MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO II EXPERIMENTOS 132 . ¿Cuáles son los tipos de soluciones que existen in vivo? Mencionar ejemplos. 3.¿Qué significan: v/v. suero glucosado al 5%.9% de NaCl es isotónica con respecto al plasma (ver pag.0 ml • Gradilla con 6 tubos de ensayo •Eritrocitos humanos lavados en solución • Salina isotónica • Solución de azul de metileno al 1. Considerar que: 133 . molares y normales.¿Qué es una solución? 2.¿Qué significan los siguientes términos: mol. Responda a las siguientes preguntas: 1.¿Cómo se calcula la osmolaridad de una solución? 10.¿Qué se entiende por dilución y dilución seriada de las soluciones? Material Por equipo: • 3 vasos de precipitado de 10 ml • 3 pipetas de 1.0 ml • 3 pipetas de 10. Explique los cálculos y procedimientos para preparar soluciones porcentuales. 2.¿Qué es una solución isotónica? 8. Hacer los cálculos correspondientes para comprobar que la solución a 0. 7. p/v. Ringer. p/p y ppm? 5. Ringer-lactato? 6.¿Cuál es la composición de las siguientes soluciones: solución isotónica de cloruro de sodio. Presente ejemplos de soluciones utilizadas en medicina (solución isotónica. solución molar y solución normal? 4. Darrow y Hartman).0% • Cloruro de sodio en cristales (NaCl) • Balanza granataria Por grupo: • 1 Microscopio marca Leica. Procedimiento 1.¿Qué les pasa a los eritrocitos cuando se ponen en contacto con soluciones salinas de diferente osmolaridad? 11.¿Qué es una solución osmolar? 9. así como las diferentes diluciones de éstas.¿Cuántas clases de soluciones existen? 3. 121). Identifique la existencia de soluciones en los sistemas biológicos.0 ml • 3 pipetas de 5.Práctica 1 Soluciones Tiempo de la práctica 3 horas Objetivos Que el alumno: 1. 5 ml 0. 134 . Asegúrese que la coloración obtenida disminuya gradualmente conforme avanza la dilución.045% (solución 3). 3. 2. para valorar el efecto de los eritrocitos. 4. hiper e isoosmóticas. colocar un cubre-objetos y observarlas al microscopio. Calcular la dilución y la concentración de azul de metileno en cada uno de los seis tubos de la dilución seriada (ver pág. por lo que la concentración iónica se duplica (1 mmol/l = 2 mosm/l). Colocar en tres tubos de ensayo las diferentes soluciones de cloruro de sodio preparadas en los puntos 1 y 2.5 ml* 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 - Volumen de transferenci a 0. Hacer los cálculos para prepara una solución de CaCl2 0. Ver las intrucciones para el uso del microscopio 6. 2. Problemas 1. preparar 25 ml a 0. Valorar el grado de hemólisis que sufren los eritrocitos cuando se ponen en contacto con las diferentes soluciones. b) La presión osmótica normal del plasma es de 290-310 mosm/l. Resultados 1.5 ml 0. 5. Mezclar con cuidado y dejar reposar a temperatura ambiente unos minutos.a) El cloruro de sodio se disocia en solución acuosa en los iones sodio y cloruro. Deducir el movimiento o no del solvente cuando se ponen en contacto eritrocitos con soluciones hipo.25 M se requieren 15 ml. Hacer la dilución y redilución (dilución seriada) de la solución de azul de metileno como se muestra en el siguiente cuadro: DILUCIÓN SERIADA DE AZUL DE METILENO de Tubo H2O (ml) Sol azul de metileno 1 2 0. De las 3 soluciones prepradas tomar una gota de cada una y por separado colocarlas en un porta-objetos.5% (etiquetar como solución 1). Hacer los cálculos para preparar una solución de KCl al 3%.9% (solución 2) y 50 ml a 0.5 ml 0.5 ml 0.5 ml *Nota: para mezclar al hacer las diluciones se debe succionar y soplar con cuidado la pipeta en cada tubo varias veces antes de transferir la dilución al siguiente tubo. 3. Expresar en forma ordenada los cálculos efectuados para cada uno de los ejercicios. Preparar 20 ml de una solución de NaCl a 4. 2. Con la ayuda de un gotero (dejando caer lentamente por las paredes del tubo) 2 gotas de eritrocitos lavados. 93). A partir de la solución anterior. Fundamentos de química general. 3. Gómez EC. Calcular el volumen de H2SO4 se requiere para preparar una solución 3N 40 ml volumen final. Fluidos y electrólitos. Décima edición México: Editorial El Manual Moderno. 2001. Bioquímica.1M contiene 0. Tapia IR.-Cuantos gramos de soluto se requieren para preparar las siguientes soluciones: 125 ml de NaCl al 10% 50 ml de Ca(NO3) al 3.Prepare 500 ml de una solución 0. 135 . 2002: p.ed. 2.. Holum JR. 1997. Bloomfield MM.Química de los organismos vivos. México: JGH Editores. Arroyo BA. 2004.08 M 10. México: Editorial Limusa.-Dextrosa a 5 % en solución salina a 0.-Cual presenta la osmolaridad más alta NaCl 0. México: Editorial El Manual Moderno. Gómez PA.-¿Cuánta agua habrá que añadirles para que resulte un suero 0. Cárdenas CO. Piña E. Undécima reimpresión de la 2a.. 1999. 4.-Cuantos mililitros de HCl 0.Villazón DO. 5a.. México: Editorial Limusa Wiley.125 M de NaHC03 5.1M o Na2SO4 0. México: Editorial Limusa.250 ml de H2SO4 0. Peña-Díaz A. 41-56.2 %.35 % 750 ml de CaCl2 al1. Ringer y Darrow Referencias 1.-100 ml de glucosa 0. Bioquímica de Laguna. 4. ed.3. 12.5% 9.1 M 6. Farias GM. Villazón SA. orgánica y bioquímica para ciencias de la salud.45%. Laguna J. Hartman.5 M 7. Sierra UA.025 mol de HCl 8. 6. 2000.4 osmolar? 11. Química clínica. 5.Calcular la osmolaridad a partir de la composición de algunas soluciones como Dextrosa a 10 % en solución salina a 0. Iluminación critica únicamente: si el desplazamiento del condensador es excesivo. suba el condensador hasta el extremo superior de su desplazamiento. (pag X) 10. 17. Tornillo de la platina para desplazar la muestra.INSTRUCCIONES PARA EL USO DEL MICROSCOPIO MARCA LEICA 1. enfoque la muestra con precisión 1 6 9 3 4 8 5 7 136 . El control de iluminación le permite ajustar la intensidad de luz. 9. 2) Revolver con 4 objetivos 4X. 14. 15. Encienda el microscopio girando el interruptor de control de la iluminación situado en la parte inferior izquierda del instrumento. 3. 3) Platina. Usando el botón de enfoque del condensador. Ajuste los tubos oculares a la distancia de los ojos. Se suministra un cable de tres terminales con toma a tierra. Suba la platina girando el mando de enfoque macrométrico hasta que observe la preparación y. 16. Interruptor de control de la iluminación. Tornillo macrométrico. utilizando el micrométrico. 6. Tornillo micrométrico. Coloque la preparación de la muestra con la muestra en la platina. Use siempre el microscopio sobre una superficie dura y estable. Gire el revólver hasta situar el objetivo 4X en la posición de trabajo. Limpiar la platina y oculares con un paño humedecido con metanol o con un limpia cristal comercial. 4) Diafragma. Desconectar el equipo y enrollar el cable. 10X. limítelo con el tornillo situado debajo de la platina hasta que la lente superior del condensador se encuentre debajo de la superficie de la platina. Abra completamente el diafragma de apertura del condensador girando el anillo hacia el extremo derecho. 13. Conecte el cable de alimentación del microscopio a una toma de corriente con conexión a tierra. Colocar al microscopio la funda contra el polvo para mantenerlo en buenas condiciones físicas y mecánicas. Nunca use un adaptador entre el cable y la fuente de alimentación. Colocar el revolver de los objetivos de manera que el objetivo de 4X sea el que quede en dirección de la lámpara. finalmente. Bajar la platina hasta el tope y regresarla a su posición original si es necesario. 40X y 100X. 5. Partes del microscopio: 1) Oculares. Al término del uso del microscopio retirar la muestra de la platina. 7. 5) Lámpara. 8. Coloque el interruptor de control de la iluminación en el nivel más bajo. 12. mando de enfoque 11. 4. 2. 2. produciendo ácido carbónico (H2CO3). el pH en el organismo? + 2. ¿Por qué es importante que se mantenga constante. Al difundir a la sangre. Conteste las siguientes preguntas: 1. conteste la siguiente pregunta: a).Práctica 2 Regulación del equilibrio ácido-base después del ejercicio muscular intenso y de la ingestión de bicarbonato de sodio Tiempo de práctica: 3 horas Objetivos 1. dentro de ciertos límites. sin embargo. ¿Cuáles son las fuentes de iones H en el organismo? 3. gran parte de dicho gas se combina con al agua en el interior de los eritrocitos. ¿Cuáles son los sistemas reguladores + que facilitan la eliminación del H producido en el organismo con el fin de mantener constante el pH sanguíneo? 4. la fracción disociada del mismo es pequeña. En el hombre. y de su disociación para formar el ion bicarbonato? Escríbalas. el alumno constatará las actividades reguladoras del pulmón y el riñón para mantener el equilibrio ácido-base en condiciones que tienden a romperlo. con base en ella. ¿Cuáles son los sistemas extrasanguíneos que tienden a mantener el pH extracelular? Escriba la ecuación de Henderson y – Hasselbalch aplicada al sistema HCO3 /H2CO3 y.¿Cómo participan el aparato respiratorio y el riñón en el control del pH sanguíneo? INTRODUCCIÓN Dentro de los mecanismos de regulación de que dispone el organismo para mantener la integridad fisiológica. En este sentido cabe señalar que. la intervención de los pulmones y los riñones evita que ocurra tal acidificación manteniendo en un nivel constante la 137 . Mediante la determinación del pH observará la variación de la concentración de hidrogeniones en la orina de un individuo que ha realizado ejercicio muscular intenso. ¿Cuáles son las reacciones de formación del ácido carbónico (H2CO3) a partir de CO2 y H2O. como resultado de la oxidación de los alimentos. Al finalizar la práctica. un humano adulto promedio produce alrededor de 20 moles de CO2 al día. 5. ¿Qué sistemas amortiguadores participan directamente en la regulación del pH sanguíneo? 6. Dado el carácter de ácido débil del H2CO3. la acidificación de los fluidos extracelulares sería importante en ausencia de mecanismos reguladores. considerando la gran cantidad de CO2 que produce el organismo. 3. Relacionará los resultados obtenidos con los cambios metabólicos originados por el ejercicio muscular intenso. aquellos involucrados en la homeostasis del pH en los fluidos extracelulares desempeñan un papel crucial para la supervivencia del individuo. reacción que es seguida por la disociación del H2CO3 para producir el anión bicarbonato HCO3y un ión hidrógeno (H+). este último valor incluye no solo el CO2 como tal. ya que a temperatura ambiente el CO2 existe en estado gaseoso. por consiguiente. dará como resultado una alteración de la PCO2 alveolar – aumentandola o disminuyéndole -con la siguiente modificación del del nivel de CO2] Material • Diez probetas o vasos de precipitado. que puede evaluarse mediante la bien conocida ecuación de Henderson-Hasselbach. dicho valor fluctua en un promedio 7. En el mundo. A diferencia del intercambio gaseoso en los pulmones.. los mecanismos de regulación renal son de situaciones patológicas donde se altera el intercambio de gases pulmonar (es decir. o bien en estados fisiológicos que producen cantidades importantes de ácidos orgánicos (por ejemplo. disuelto en la sangre.y el H+). Tomar 250 ml de agua una hora antes de la clase práctica. en la acidosis y alcalosis respiratorias). Para entender el papel que juegan ambos órganos en la homeostasis del equilibrio ácido-base. la magnitud de dicha PCO2 es de aproximadamente 40 mmHg . la relación [HCO3-] / [H2CO3 + CO2] es de aproximadamente 20. lo que se traduce en una concentración de CO2 sanguíneo de aproximadamente 25 mM. ya que durante el proceso de la exhalación se elimina CO2. Todo proceso o patología que se Por lo que respecta a los riñones. 1. manteniendo constante la PCO2 en los alvéolos y evitando así que que aumente el nivel de CO2. del pH. Considerando el pH sanguíneo normal y el pKa del sistema bicarbonato-ácido carbónico. En el individuo normal. En la sangre. representando este último la llamada acidez titulable. En general. en cuyo caso es necesario aumentar o disminuir la tasa de reabsorción del HCO3. • Solución de bicarbonato de sodio a 3%. en la diabetes no controlada o durante el ejercicio intenso) donde se incrementa la excreción de H+ Gran parte de este último aparece en la orina acomplejado con el amoniaco en forma de ión amonio (NH4+) o asociado con el fosfato en forma de fosfato monobásico de sodio (NaH2PO4). Vaciar la vejiga y descartar esa orina. el pH de la orina será un reflejo de la producción de ácidos no volátiles por el organismo. • Orina. después hará lo que se indica a continuación. el equilibrio entre dichos componentes determina el valor del pH sanguíneo. Es precisamente la PCO2 la que es controlada por los pulmones.4. Ahora bien. Método Un alumno por equipo desayunará o comerá normalmente (evitar ingestión de jugos ácidos).concentración de H+ y. • Potenciómetro. siendo la sangre venosa –enriquecida en CO2 ligeramente más ácida en relación con la sangre arterial. 138 . sino también el bicarbonato y el ácido carbónico. su participación en el mantenimiento de un pH extracelular constante se da a través de dos mecanismos: la excreción de equivalentes ácidos (H+) hacia la orina y la regulación de la cantidad de HCO3reabsorbido hacia la sangre desde el filtrado glomerular. El resultado final de los mecanismos fisiológicos que participan en el mantenimiento del equilibrio ácidobase es el de mantener el pH extracelular en un rango compatible con el funcionamiento adecuado del organismo manifieste en una alteración en la frecuencia y/o profundidad del proceso de inhalación-exhalación. debe tenerse presente que el sistema del ácido carbónico implica la participación de un componente gaseoso o volátil (el CO2) y dos componentes no volátiles (el HCO3. la cantidad de CO2 disuelto en la sangre dependerá de la presión parcial (PCO2) ejercida por el mismo a nivel de los alvéolos pulmonares. Orinar en una probeta de 100 ml. Referencias 1.4. Bioquímica: casos y texto. Realizar ejercicio muscular intenso. Mediante la medición del pH. Tomar 250 ml de agua una hora antes de la clase práctica. Análisis de resultados Una vez obtenido el valor del pH para cada una de las cinco muestras de orina. Cárdenas CO. observar la variación de la concentración de hidrogeniones en la orina de un individuo que ha ingerido una carga de bicarbonato de sodio. Villazón SA. Editorial Harcourt-Brace. A cada muestra se le determinará el pH inmediatamente después de haber sido obtenida ya que con el tiempo el pH tiende a aumentar debido a la pérdida de dióxido de carbono y a que el crecimiento bacteriano produce amoniaco a partir de la urea. Obtener muestras de orina cada 15 minutos. hasta completar por lo menos 5 muestras. Material 139 . Obtener muestras de orina cada 15 minutos. Libro de texto con aplicaciones clínicas. interpretar los resultados y discutirlos en grupo. Hipótesis Elabore la hipótesis apropiada. 2. Tomar 250 ml de inmediatamente antes de la práctica. 2. Anotar el volumen de la muestra. como subir y bajar varias veces las escaleras de tres o cuatro pisos u otro ejercicio sugerido por el profesor. 5. 6. ed. El alumno constatará el papel del riñón en el mantenimiento del equilibrio ácidobase en una situación de alcalosis metabólica provocada por la ingestión de bicarbonato de sodio. agua clase 3. Ingerir 250 ml de agua con 7. ed. 4. trazar una gráfica de pH contra tiempo. 4.5 g de bicarbonato de sodio. Montgomery R. 3. 2004. A cada muestra se le determinará el pH inmediatamente después de haber sido obtenida. Tomar 250 ml de inmediatamente antes de la práctica. 6. 4a. interpretar los resultados y discutirlos en grupo. 7. Barcelona: Editorial Reverte. Vaciar la vejiga y descartar esa orina. 1998: cap. trazar una gráfica de pH contra tiempo. Ingerir 250 ml de agua. 5. Orina Solución de bicarbonato de sodi al 3% Potenciómetro Método 1. agua clase 3. 6a. hasta completar por lo menos cinco muestras. Anotar el volumen de la muestra. Bioquímica. Villazón. Devlin TM. como en el inciso 3. Orinar en un vaso de precipitado de 100 ml. Objetivos (Segunda parte) 1. Análisis de resultados Análisis de resultados Una vez obtenido el valor del pH para cada una de las 5 muestras de orina. 2.2. activadores. reguladores alostéricos. sin la presencia de las enzimas. ¿Qué es la velocidad de una reacción enzimática? 2. 140 . esto es. aceleran la velocidad de las reacciones sobre las que actúan sin consumirse en el proceso. ¿Para qué le sirve a un médico la determinación de la actividad de algunas enzimas? 5. 115). son catalizadores perfectos. las reacciones necesarias para sostener la vida ocurrirían a una velocidad incompatible con ésta. ¿Cómo se define la velocidad máxima (V máx) de una reacción? 4. 2. ¿Cómo se define la constante de Michaelis (Km) de una reacción enzimática? 3. Así pues. cuando la concentración del sustrato es muy alta. Aunque las reacciones que ocurren en la célula son termodinámicamente favorables. son las responsables de degradar y sintetizar las moléculas que nos forman y de extraer. algunas de ellas están limitadas solo por la velocidad con que colisionan con sus sustratos. Además de su enorme poder catalítico. El poder catalítico de las enzimas es mucho mayor que el de los catalizadores inorgánicos. Efecto de la concentración del sustrato sobre la velocidad de reacción enzimática Tiempo de práctica: 2 horas Objetivo El alumno: 1. la velocidad a la cual transcurren la mayoría de ellas es extremadamente lenta. Las enzimas son catalizadores. sin ellas. La enzima que sirve de modelo en esta práctica es la glucosa oxidasa acoplada a la peroxidasa. etc. Calculará por métodos gráficos la velocidad máxima y la constante de Michaelis de una reacción enzimática. la vida como la conocemos no sería posible. 3. las enzimas son altamente específicas por sus sustratos y tienen la capacidad de regular su velocidad en respuesta a las concentraciones de sustrato y la presencia de inhibidores. Conocerá aspectos básicos de fotocolorimetría (ver pág. INTRODUCCIÓN Las enzimas son las proteínas más notables de la naturaleza. ¿Cuáles son las enzimas cuya determinación tiene valor diagnóstico? Hipótesis Si la velocidad de una reacción enzimática es proporcional a la concentración del sustrato. Conocerá los diferentes tipos de inhibidores que existen y estudiará su efecto sobre la Km y V máx. Para lograr los objetivos de esta práctica contestar las siguientes preguntas: 1.Práctica 3 Cinética enzimática. por lo tanto la enzima se satura y alcanza su velocidad máxima. las enzimas desempeñan un papel central en los procesos biológicos. 4. Explicará el efecto de la concentración de sustrato sobre la velocidad de una reacción enzimática. 1. Glucosa+glucosa oxidasa-FAD δ-gluconolactona + glucosa oxidasa-FADH2 2. este complejo se rompe liberando el producto y regenerando la enzima libre. donde la velocidad de la reacción se incrementa hiperbólicamente conforme aumenta la concentración de sustrato. El estudio de las enzimas es de suma importancia dentro de las ciencias médicas. El oxígeno atómico que se desprende en esta última reacción se combina con un cromógeno que se colorea al oxidarse. Vmax y Km. Este modelo postula la idea central de que la enzima y el sustrato libres establecen un equilibrio rápido con el complejo enzima-sustrato. fue propuesto en 1913 por Leonor Michaelis y Maud Menten a partir de los trabajos previos de Victor Henri y Archibald Hill. Por ejemplo. tal es el caso de la estreptocinasa para la terapia fibrinolítica en el infarto agudo al miocardio. Las enzimas son también el blanco de varios fármacos: la aspirina inhibe a la ciclooxigenasa. La ecuación de Michaelis-Menten puede ser re-arreglada matemáticamente para obtener su forma lineal. este es el caso de la amilasa y lipasa en las patologías pancreáticas y las transaminasas en las enfermedades hepáticas. las enzimas son las responsables de regular y coordinar todas las reacciones que ocurren en un organismo para lograr el delicado balance que representa la vida. diagnostico y tratamiento de una gran cantidad de patologías y es claro que en el futuro.transformar y utilizar toda la energía relacionada con estos procesos. La glucosa oxidasa (ß-D-glucosa: oxígeno óxidorreductasa. hecho que ha permitido su empleo para el análisis cuantitativo de glucosa.2. EC1. La capacidad de producir enzimas recombinantes abrió la posibilidad de utilizarlas rutinariamente con fines terapéuticos. es causa de enfermedades hereditarias. en presencia del oxígeno del aire y con la participación de la glucosa oxidasa. La reacción consiste de dos pasos: 1. las enzimas están implicadas en el origen. La presencia anormal de algunas enzimas en el torrente sanguíneo ayuda a diagnosticar el daño específico de tejidos. Es claro que todas estas aplicaciones no serian posibles sin la previa y profunda comprensión de la estructura y función de estas fascinantes moléculas. La ecuación de MichelisMenten explica la relación entre la velocidad de la reacción catalizada por una enzima y la concentración de sustrato a través de los dos parámetros de la ecuación. como las proteasas de la coagulación en la hemofilia. se oxida hasta ácido glucónico. su preponderancia será cada vez mayor. Glucosa oxidasa-FADH2 + O2 glucosa oxidasa-FAD + H2O2 La δ4-gluconolactona se hidrata espontáneamente dando ácido glucónico. Este mismo gráfico permite inspeccionar rápida y visualmente las diferentes formas de inhibición enzimática. La reacción global se expresa: Glucosa oxidasa 141 . el omeprazol a la ATPasa de protones y el captopril a la enzima convertidora de angiotensina. La intensidad de la coloración del cromógeno oxidado es proporcional a la concentración de glucosa. en un segundo paso más lento. El primer modelo matemático que explicó de manera general la cinética de las enzimas no alostéricas.4) tiene un peso molecular de 160 000. Fundamento El método se basa en el hecho de que la glucosa. permitiendo determinar de manera sencilla los parámetros cinéticos de una enzima a través del grafico de Lineweaver-Burk. la deficiencia de algunas enzimas. El peróxido de hidrógeno que se forma en el curso del proceso se descompone mediante la peroxidasa. Por último. La glucosa oxidasa es altamente específica. Existe en forma dimérica y contiene dos moles de FAD como grupo prostético por mol de enzima. estas inhibiciones redundan en un efecto terapéutico. Analizar si los resultados obtenidos están de acuerdo con la hipótesis planteada.2 y hacer las dos gráficas en papel milimétrico. 142 . 4.2-azino-bis (3etilbencentiazolin-6-sulfónico) o la 4-aminoantipirina (y fenol) que se colorean al oxidarse.75 0. 4..1 0. • 1 Matraz Erlemeyer de 100 ml.0 0. En un matraz Erlenmeyer de 100 ml preincubar 20 minutos la solución de enzimas con 0.2) 1.6 Uml–1 de glucosa oxidasa.5 0. Método I (con azida de sodio) 1. 5.Preparar nuevamente una serie de tubos como lo indica la tabla 1.Repetir los paos 3 y 4 del Método I Leer ambas series de tubos en el fotocolorímetro. • Gotero con HCl.75 0. Calcular el valor de la velocidad máxima (Vmáx) y de la constante de Michaelis (Km) con y sin inhibidor. • Solución estándar de glucosa 40 mmol/l y una dilución 1:10 de ésta para los tubos 2. 2. • Solución de azida de sodio 400 mmol/l como inhibidor.9 0. 7. Método II (sin inhibidor) 1. 2. 1. La reacción se expresa: E+S ES E+P Material y reactivos • 2 Gradillas con 8 tubos de ensaye cada una. 3 y 4. 6. • Fotocolorímetro con filtro azul.25 0. glucosa (ml) 1 2 3 4 5 6 7 8 dil 1:10 dil 1:10 dil 1:10 de H2O (ml) 0.5 0. la ortodianisidina. • 2 frascos con solución de enzimas: 41..3 ml del inhibidor. Cálculo de la concentración inicial de sustrato en cada tubo. • 2 Pipetas de 5 ml.0 1.0 Soución de enzimas (ml) 3 3 3 3 3 3 3 3 30 segundos para cada tubo al agregar el HCl.Glucosa + O2 Acido glucónico + H2O2 La peroxidasa cataliza la transferencia de oxígeno del peróxido a un aceptor que es cromógeno como la ortotoluidina. la 2.21 mmol/l. Con los datos obtenidos completar el cuadro 5. Hacer una segunda gráfica con los valores de 1/v vs 1/[S]. tomar en cuenta que la solución de glucosa contiene 40 µmolas ml–1. Considerar un intervalo de Tubo Solución No. 3. Preparar la siguiente serie de tubos (tabla 1).1 0.0 0. ortodianisidina 0..Considerar un intervalo de 30 segundos para cada tubo al agregar la enzima.Agitar cada tubo e incubar 5 minutos temperatura ambiente y de inmediato detener la reacción agregando 3 gotas de HCl concentrado.6 Uml–1 de peroxidasa. 4.5 min-1 de incubación. 2. La velocidad será igual a las unidades Klett por .5 0.25 05. • 1 Pipeta de 5 ml. 3. utilizar como blanco el tubo 1 Resultados (cuadro 5. Determinar el tipo de inhibidor de acuerdo con las gráficas del punto anterior.9 0.. 2003. Libro de texto con aplicaciones clínicas. 2004. 7. 1999. 4a. 3. Principios de bioquímica. Ajuste la escala del potenciómetro (B) a cero usando la perilla (A). Sólo deben usarse tubos seleccionados como "cubetas" para las determinaciones. léase únicamente hasta la marca más próxima. 4. España: McGraw-Hill Interamericana. 143 . 6. Pyrex) se sitúe directamente al frente. Cinco minutos son suficientes. Ponga una cubeta limpia llena con el blanco de reactivos en el hueco del instrumento en tal forma que la marca del tubo (ej. van Holde KE. USA: John Wiley and Sons. 8. 5. Asegúrese que la aguja indicadora (C) está en cero.Instrucciones para la operación del fotocolorímetro Klett-Summerson 1. La lectura de la escala (B) se anota y corresponde a la lectura del problema. compruebe el cero con el “blanco. con la escala (B) en cero. Bioquímica. Antes de encender el fotocolorímetro cerciórese que el filtro (F) está en su sitio. por medio de la perilla (A) gírese la escala (B) hasta que la aguja (C) sea llevada exactamente a cero. 4. Barcelona: Ediciones Omega. Pratt C. Encienda el foco con el interruptor de la derecha y deje que el instrumento se caliente hasta que se equilibre su operación. La aguja (C) se desviará de su posición en la línea de cero.” Referencias 1. 3a. 2. Cualquier intento de apreciar mayor exactitud es innecesario. al mismo tiempo. Por medio de la perilla (G) ajuste la lectura del galvanómetro a cero. 4a. ed. ed. Bioquímica. DL. Voet JG. Devlin TM. Lehninger AL. ajústese a cero con la perilla (D) que sólo debe usarse cuando la lámpara del colorímetro esté apagada. esto es. Para leer las soluciones problema retire el “blanco” y ponga en el hueco del instrumento la cubeta con la solución problema. La luz sin el filtro puede dañar la fotocelda. Fundamentals of biochemistry. 2. En caso contrario. Es una buena práctica limpiar la superficie externa de la cubeta con un pañuelo desechable antes de cada lectura. ed. de vez en cuando. 2005. Voet D. pues la construcción del instrumento no proporciona una precisión mayor. Nelson. 3. Mathews CK. la aguja (C) debe coincidir con el trazo central y. Barcelona: Editorial Reverté. Continúe con la lectura de otros problemas y. Concentración de sustrato µmolas de glucosa inicial ml-1 ABCISAS (1/X) Velocidad de la reacción unidades Klett 5 min-1 ORDENADAS (1/Y) Velocidad de la reacción con INHIBIDOR Unidades Klett 5 min -1 1 2 3 4 5 6 7 8 Cuadro 5.3 Resultados (inverso) 144 .Tubo No. Concentración de sustrato µmolas de glucosa inicial ml-1 ABCISAS (X) Velocidad de la reacción unidades Klett 5 min-1 1/V ORDENADAS (Y) 1 2 3 4 5 6 7 8 Velocidad de la reacción con INHIBIDOR 1/V Unidades Klett 5 min–1 (Y) Tubo No.2 Resultados Cuadro 5. DL. Encender la computadora y localizar el icono del programa. Que el alumno compruebe el efecto de la insulina sobre la glucemia de la rata. analizar el significado de los mismos y. la rata control mostrará una glucemia diferente a la experimental. o las veces que sean necesario. ed. 2. 2. Barcelona: Editorial Reverté. Conteste a las siguientes preguntas: 1. Lehninger AL. Principios de bioquímica. 4a. 3. Se sugiere repetirlo por lo menos dos veces y hacer un promedio de los datos obtenidos. Libro de texto con aplicaciones clínicas. Hacer el informe de la práctica con los resultados y las conclusiones que de éstos se deriven. Plantear cuál sería el resultado esperado si se hubiera trabajado con ratas diabéticas. 3. Seguir todos los pasos de la práctica. poner especial atención en la obtención de los datos experimentales que dberán ser anotados en papel como cualquier práctica convencional. Stryer L. Análisis de resultados 1. 5. Bioquímica.Práctica 4 Efecto de la insulina sobre la glucemia de la rata Tiempo de Práctica: 2 Horas Esta práctica es una simulación compuratizada de un fenómeno bioquímico. 3. ¿Qué es la insulina y cuál es su función? 2. Referencias 1. Analizar si los resultados obtenidos están de acuerdo con la hipótesis planteada. Repetir el experimento las veces que el usuario quiera. validar o rechazar la hipótesis del experimento. 2. Método 1. ed. ed. 2003. tiene el propósito de que los alumnos se ejerciten en el manejo de los datos obtenidos por medio de experimentación simulada estrictamente controlada. El efecto de la insulina sobre la glucemia de la rata. hasta obtener los datos completos del experimento. 4. Hacer una tabla con dichos datos. Barcelona: Editorial Reverté. Analizar la hipótesis apropiada. empezar por leer las instrucciones. 5a. de acuerdo a lo anterior. los objetivos y el fundamento de la práctica para continuar con la parte experimental. Relacione sus conocimientos sobre el metabolismo de la glucosa y los mecanismos del control de la glucemia y los mecanismos del control de la glucemia en un modelo experimental sencillo. Hacer doble clic sobre este icono. 2001. Barcelona: Ediciones Omega. graficarlo. Relacionar los datos con el control hormonal de la glucemia. ¿Por qué la insulina se tiene que inyectar y no se debe administrar por vía bucal? Hipótesis Si la glucemia en la rata se modifica por la acción de la insulina. 2005. 2. ¿Dónde se sintetiza y cuántas cadenas tiene? 3. 145 . Objetivos 1. Devlin TM. Bioquímica. ¿Qué se sabe del mecanismo por medio del cual actúa? 4. Nelson. 4. Hacer clic sobre los botones que indican cada de las partes de la práctica. 5a. las levaduras tienen una ATPasa de H+ que acopla la hidrólisis del ATP con el bombeo de protones hacia afuera de la célula. ¿Cuál es el mecanismo por medio del cual los protonóforos desacoplan la fosforilación oxidativa? Describa su efecto sobre el consumo de O2 y la síntesis del ATP. Que el alumno interprete el efecto de los inhibidores y los desacoplantes sobre la salida de protones. efecto de los inhibidores de la cadena de transporte de electrones y de los desacoplantes Tiempo de práctica: 2 horas Objetivos 1. En contraste con la enzima de membrana plasmática. el flujo de protones 146 . Que el alumno relacione el consumo de glucosa con los cambios de pH producidos por las levaduras. las levaduras tienen otra bomba de protones en la membrana interna de las mitocondrias. mitocondrias en donde se lleva a cabo la síntesis de ATP y un retículo endoplásmico y aparato de Golgi que se encargan de la síntesis de proteínas cuya localización final es la membrana plasmática o el exterior. Responda a las siguientes preguntas: 1. se genera un gradiente electroquímico de protones que se utiliza para impulsar el transporte de nutrientes al interior de la célula. basta decir que la ATPasa de H+ consume hasta un 25 % del ATP que se sintetiza en la célula. que se encarga de la síntesis del ATP. Que el alumno describa las vías por las cuales la glucosa genera los cambios de pH. 2.Práctica 5 Estudio del bombeo de protones por levaduras. 3. Como resultado de la actividad de la ATPasa de H+ en la levadura. 6. II y III? Describa su efecto sobre el consumo de O2 y la síntesis del ATP. ¿Cuáles son las fuentes de carbono que usa la levadura? 2. proceso catalizado por sistemas de transporte llamados simportadores o uniportadores. Para darse una idea de la importancia de esta enzima en la economía celular y en la energización de la membrana celular. la ATP sintasa. En común con otras células eucariontes. al igual que la bomba de sodio/potasio. ¿Cuáles son las vías metabólicas que catabolizan a los carbohidratos? 3. Esta proteína es semejante desde un punto de vista estructural y funcional a la ATPasa de Na+/K+ de las células animales y. A nivel de la membrana plasmática. + Además de esta ATPasa de H de la membrana plasmática. ¿En qué consisten la glucólisis y la fosforilación oxidativa? 4. se inhibe con concentraciones micromolares de vanadato. ¿Cuáles son los productos finales del catabolismo de los carbohidratos en las levaduras? 5. ¿Cuáles son los inhibidores de la cadena respiratoria de los sitios I. Las levaduras Saccharomyces cerevisiae son organismos unicelulares que se dividen por gemación. las levaduras tienen un núcleoen donde reside la información genética de la célula. y a nivel de la membrana + plasmática. EXPERIMENTO 2 (DINITROFENOL) 1. 4. se puede proponer uno de los muchos ciclos en los que interviene el ATP en la levadura: por un lado. 4. Diluir 5 ml de la levadura con 40 ml de agua destilada. Determinar el pH de la solución y repetir la medición dos veces más con intervalos de 3 minutos para obtener la línea basal. 4. Registrar sus datos en la siguiente tabla. • Potenciómetro. agitar y medir el pH. • Pipetas de 5 y 10 ml. Hipótesis Si las levaduras consumen glucosa. Uno de los inhibidores más efectivos de esta enzima es la oligomicina. • Solución de dinitrofenol 40 mmol/l en etanol. • Agua destilada. El factor común en ambos casos es un flujo de protones a través de la membrana. 3. concentración final de 5 mmol/l. el ATP se sintetiza en la mitocondria por medio de la ATP sintasa. la ATPasa de H lo hidroliza para bombear protones al exterior de la célula. Determinar el pH de la solución y repetir la medición dos veces más con intervalos de 3 minutos para obtener la línea basal. Adicionar 5 ml de glucosa a 10 %. Determinar el pH de la solución y repetir la medición dos veces más con intervalos de 3 minutos para obtener la línea basal. 3.Diluir 5 ml de la levadura con 40 ml de agua destilada. Material • Tres vasos de precipitado de 100 ml. 2. Esperar 5 minutos. Repetir los pasos 3 y 4 del experimento control.5 ml de la solución de azida de sodio 400 mmol/l. Método Experimento 1 (control) EXPERIMENTO 3 (AZIDA) 1. Agitar con cuidado. • Solución de azida de sodio 400 mmol/l. 5.2 ml de la solución de dinitrofenol 40 mmol/l. 6. • Levadura (Saccharomyces cerevisiae) 200 mg/ml. 3. y luego cada 10 minutos 2 veces más. 2. Añadir por decantación (no pipetear) 0. Así. • Piceta para enjuagar el electrodo del potenciómetro. 2. Añadir por decantación (no pipetear) 0. Diluir 5 ml de la levadura con 40 ml de agua destilada. 5. 1 . Repetir los pasos 3 y 4 del experimento control. 147 . • Solución de glucosa (10%) para una concentración final de 1%. concentración final de 200 µmol/l. se observará una disminución progresiva de su concentración en el medio de cultivo con el tiempo y cambios en el pH extracelular. Determinar el pH de la solución cada 5 minutos 4 veces.a través de la ATP sintasa induce la síntesis de ATP. Esperar 5 minutos. Glucosa 1. 1990. 2. Studies on the mechanism of K+ transport in yeast.Tiempo (min) pH Glucosa Azida de Dinitrofe sodio nol 0 5 10 15 20 30 40 Análisis de resultados mamíferos (ver 3. Pardo JP. fig. Arch Biochem Biophys. Mensaje Bioquímico. La ATPasa de H de la membrana plasmática de los hongos. utilizar los valores de las lecturas de pH contra tiempo. 167:397-409. tomar en cuenta que las levaduras poseen una ATPasa de protones en la membrana mitocondrial que se encarga de sintetizar ATP y que tienen otra ATPasa de protones en la membrana plasmática cuya función es similar a la + + bomba de Na /K en las células de los 7. 1975. ADP + Pi Glucosa + H ATP + H ADP ATP Etanol + H + + H H + H NAD NADH ADP + Pi ATP Acetaldehído Mitocondria ADP ADP 148 . Hacer una gráfica de cada uno de los experimentos. + 2. Hacer una relación de las vías que producen estos cambios. Analizar el significado de los cambios de pH en el experimento control. con dinitrofenol como desacoplante y con azida de sodio. Referencias 1.1). 13: 119-172. Peña A. 3. 4. 4a. 5. validar o rechazar la hipótesis del experimento. Barcelona: Ediciones Omega. los objetivos y el fundamento de la práctica para continuar con la parte experimental. 2005. DL. 5a. El efecto de la insulina sobre la glucemia de la rata. Libro de texto con aplicaciones clínicas. Devlin TM. Nelson. o las veces que sean necesario. Barcelona: Editorial Reverté. 2001. Lehninger AL. 5a. graficarlo. 149 . ed. poner especial atención en la obtención de los datos experimentales que deberán ser anotados en papel como cualquier práctica convencional. de acuerdo a lo anterior. Bioquímica. 2003.Práctica 6 El efecto del etanol sobre la lipoperoxidación Tiempo de Práctica: 2 Horas Esta práctica es una simulación compuratizada de un fenómeno bioquímica. ed. 2. Barcelona: Editorial Reverté. Principios de bioquímica. ed. Hacer una tabla con dichos datos. 2. Hacer clic sobre los botones que indican cada de las partes de la práctica. Hacer doble clic sobre este icono. Seguir todos los pasos de la práctica. Repetir el experimento las veces que el usuario quiera. hasta obtener los datos completos del experimento. analizar el significado de los mismos y. Referencias 1. Stryer L. 3. tiene el propósito de que los alumnos se ejerciten en el manejo de los datos obtenidos por medio de experimentación simulada estrictamente controlada. Bioquímica. Método 1. Encender la computadora y localizar el icono del programa. Se sugiere repetirlo por lo menos dos veces y hacer un promedio de los datos obtenidos. empezar por leer las instrucciones. llevar a cabo sus determinaciones y correlacionar los valores obtenidos con los valores normales de glucosa y fructosaminas en suero o plasma. ¿Cuáles son las vías metabólicas en las que participan los carbohidratos? 5. ¿Cuáles son las funciones que desempeñan los carbohidratos en el organismo humano? 3. Aplicar los conocimientos generales sobre los carbohidratos a su estudio en los tejidos o líquidos corporales. 8. entre otras). Conocer el metabolismo de la glucosa. clasificándolas como: •Primarias. malabsorción intestinal de azúcares. la mayoría de las pruebas clínicas están basadas en el estudio del metabolismo de la glucosa. afecciones hepáticas. manifestaciones que acompañan a otras enfermedades (síndrome de Cushing. • Cuerpos cetónicos en sangre (cetonemia) y en orina (cetonuria). glucogenosis. ya sea por absorción de la dieta o por síntesis interna. hiperinsulinismo. Se conocen varias alteraciones de este metabolismo. ¿Qué son los carbohidratos y cómo se clasifican? 2. 5. ¿Cuál es el mecanismo por el cual la glucosa puede causar daño a los tejidos (glucosilación proteica: formación de bases de Schiff. entre otras). hipofisiarias o tiroideas. ¿Cuáles son las pruebas de laboratorio más utilizadas para el estudio de los carbohidratos corporales? INTRODUCCIÓN La glucosa es cuantitativamente el carbohidrato más importante del que dispone el cuerpo. 3. 2. Conocer las alteraciones más frecuentes del metabolismo de los carbohidratos. Conteste las siguientes preguntas: 1. Conocer los aspectos básicos de las determinaciones del laboratorio clínico para valorar el funcionamiento del metabolismo de los carbohidratos. etcétera)? 7. Describir los principios analíticos para la determinación de glucosa y fructosaminas. secuelas de la diabetes.Práctica 7 Estudio general del metabolismo de los carbohidratos Tiempo de práctica: 3 horas Objetivos 1. alteraciones en el metabolismo de carbohidratos (diabetes mellitus. • Glucosa en orina. diabetes mellitus. enfermedades del metabolismo de la fructosa y de la galactosa. Entre los procedimientos diagnósticos para valorar el funcionamiento del metabolismo de los carbohidratos los más importantes son los siguientes: • Glucosa plasmática en ayunas. absorción y metabolismo de los carbohidratos (déficit de glucosidasas intestinales. •Secundarias. 150 . ¿Qué es la glucemia y cómo se regula? 6. 4. ¿Cuáles son las principales alteraciones de la digestión. Por consiguiente. ¿Cómo se lleva a cabo la digestión y absorción de los carbohidratos? 4. puentes glucosídicos AGE). La cantidad de glucosa en la muestra es directamente proporcional a la cantidad de oxígeno consumido. Suero Estándar - 10 µl Suero - - 10 µl 1 ml 1 ml 1 ml problema - problema Solución reactiva para glucosa Mezclar e incubar temperatura ambiente. •Solución estándar de glucosa 100 mg/dl. fenol 0. determinación del consumo de oxígeno con la ayuda de un electrodo de oxígeno. pH 7. Método muy utilizado en sistemas automatizados de análisis clínico. glucosa oxidasa 15 000 U/l. peroxidasa 60 U/ml. Para llevar a cabo la determinación de glucosa plasmática en ayunas (basal) utilizaremos un método enzimático colorimétrico y para la determinación de glucosa y cuerpos cetónicos en orina utilizaremos tiras reactivas.6 mmol/l. Gráfica proporcionada por la coordinación. • Determinación de hormonas relacionadas con el metabolismo de carbohidratos (insulina. amortiguador de pH y estabilizadores. GOD Glucosa + O2 + H2O H2O2 + Gluconato La cuantificación de los resultados puede llevarse a cabo de la siguiente manera: Mediante polarografía. Blanco 2. • Hemoglobina glucosilada. en donde un cromógeno pasa de su forma reducida (incolora) a su forma oxidada (coloreada). En él la intensidad del color es directamente proporcional a la cantidad de glucosa presente en la muestra. • Solución reactiva para determinación de fructosaminas 2: cetoamina oxidasa 9 U/ml. por determinación de la quinona producida por la acción de la peroxidasa (POD). peroxidasa 1000 U/l y 4-aminofenazona 2. 4-aminoantipirina 10. • Espectrofotómetro a 505 y 620 nm. Material • Gradilla con 3 tubos de ensayo. Estándar 3. péptido "C" y glucagón). • Determinaciones de enzimas y sustratos hidrocarbonados en células y tejidos. • Pipetas de 0. •Curva patrón de fructosaminas (DA contra concentración) 50. • Solución reactiva para glucosa: TRIS 92 mmol/l. EDTA 50 mmol/l. • Otras determinaciones (microalbuminuria.5 mmol/l.3 mmol/l. Enzimático colorimétrico. determinaciones inmunológicas y determinación de receptores). • Fructosaminas. de tubo 1. Método DETERMINACIÓN DE LA GLUCEMIA BASAL POR GOD-POD/TRINDER El método más utilizado en el laboratorio clínico es el de la glucosa oxidasa (GOD). POD 2H2O + Fenol + 4-AF Quinona + H2O Preparar la siguiente serie de tubos: No. El método utilizado para esta determinación es el de Trinder. •Solución estándar de fructosamina 150 µmol/l.1 y 1 ml. 15 minutos a 151 . amortiguador de pH y diversos estabilizadores. • Solución reactiva para determinación de fructosaminas 1: proteinasa K 786 U/ml. •Suero o plasma problema (estable 3 días a 2-8°C).• Prueba oral de tolerancia a la glucosa. Esta enzima cataliza la reacción de la glucosa presente en la muestra. 100.4. 400 µmol/l. 200. la glucosa presente en una muestra de sangre entera puede desaparecer por completo al cabo de 6 horas debido a la glucólisis en los eritrocitos. El método es lineal hasta valores de 500 mg/dl. por un mecanismo diferente al empleado en la reacción catalizada por las enzimas glucosiltransferasas. oxalato.g / dl] AEstándar El resultado se obtiene en mg/dl (x 0.1. Los productos de Amadori pueden sufrir una serie de modificaciones como la condensación entre dos de ellos para formar productos complejos de estructura química no del todo aclarada llamados AGE (Advanced Glycation End products. la determinación de los productos de glicación puede emplearse como medida del nivel promedio de la glucosa sanguínea durante un cierto período de tiempo. por consiguiente: Siempre que la muestra sea sangre total. Medir la absorbencia (A) frente a blanco de reactivos a 505 nm.g / dl] = [Glucosa. la contaminación bacteriana y la presencia de cantidades elevadas de leucocitos. Diluir el suero 1:2. por lo que la unión que se establece entre el azúcar y la proteína no es de naturaleza glucosídica. que se transforma en una cetoamina estable llamada producto de Amadori o fructosamina. A temperatura ambiente. Se prefiere el uso del término glicación en lugar de glicosilación o glucosilación (para el caso de la unión de glucosa con la proteína) para este tipo de reacción. libres de las proteínas. Los anticoagulantes como el EDTA.3 g/dl de hemoglobina no interfiere. De ahí que. o productos de glicación avanzada) ver la figura 10. La glucosa en suero o plasma es estable tres días a 2-8°C. La hemólisis hasta 0. La glicación es una reacción de condensación entre la función aldehído o cetona de un azúcar reductor y un grupo amino libre de una proteína (residuo amino terminal o épsilon amino de una lisina) en la que se genera una base de Schiff. la determinación de la glucosa debe realizarse durante la media hora siguiente a su recolección. La glicación depende exclusivamente de los niveles de glucosa en los líquidos corporales y del tiempo de contacto entre ésta y las proteínas. heparina o fluoruro no afectan a los resultados. GLICACIÓN NO ENZIMÁTICA DE PROTEÍNAS. añadir un conservador que inhiba la glucólisis (fluoruro sódico). si la concentración de glucosa es mayor a 500 mg/dl con solución salina. Cálculo: ASuero X[Estándar.0555 = mmol/l).La coloración es estable 30 minutos. De lo contrario. pueden también aumentar dicho proceso. FRUCTOSAMINAS Y HEMOGLOBINA GLICADA El término glicosilación no enzimático de las proteínas se refiere a la reacción entre los azúcares reductores con los grupos amino 152 . Además. el cual dependerá de la vida media de la proteína que se analice. nefropatías. La absorbencia del cromógeno oxidado a 620 nm es proporcional a la concentración de proteína glicada. que se colorea al oxidarse.a n í e t o r P a n í e t o r P a n í e t o r P a n í e t o r P H H C N H N O O C H H O C C N H H HO C H H N O N H C O H H C O H H O C H O H O C H H O C H H C O H H O C H H O C H H O C H n ó i c a c i l g e d s o t c u d o r P i r o d a m A e d o t c u d o r P ( Productos de la glicación La hemoglobina glicada y las proteínas séricas glicadas (fructosaminas) se utilizan como parámetros de medida a largo plazo de la evaluación del estado del metabolismo de los carbohidratos en el diagnóstico. La hemoglobina tiene una velocidad de recambio menor que las proteínas plasmáticas. La determinación de la Hb glicada puede diferenciar un proceso agudo que cursa con hiperglucemia. El primer indicador retrospectivo del curso de la glicemia en el tiempo. Aunque la albúmina es el componente sérico glicado cuantitativamente más importante. por lo que. que se puso al alcance de los laboratorios clínicos fue la hemoglobina glicada (HbA1 ó HbA1c). que cubre un periodo de tiempo intermedio E G A a d a z n a v a a n i m a o t e C f f i h c S e d e s a B G H Oa s 2o Hu c Cl ) a n í e t o r P H O 2 H C H O 2 H C H O C H Fig. por lo cual la determinación de las proteínas séricas glicadas totales (PSG) refleja la glucemia promedio de los 15 días previos a la toma de muestra. La vida media de estas proteínas circulantes es de sólo unos pocos días. La determinación de estos productos glicados se lleva a cabo mediante las siguientes reacciones: La proteinasa K digiere las proteínas glucosiladas para dar fragmentos de proteínas.1. dando como resultado aminoácidos y peróxido de hidrógeno. La reacción completa es la siguiente: ) Proteinasa K Proteína glicada Fragmentos de proteína glicada 153 . el grado de control del paciente) en un periodo que va desde 1 a 3 semanas previas a la extracción de sangre. La determinación del nivel de glicación de la albúmina plasmática (glicoAlb). otras proteínas séricas también sufren glicación. avanzada ( entre la determinación instantánea de la glucemia y la valoración a largo plazo dada por la HbA1. son consecuencia de los niveles altos de glucosa en la sangre. Hay un consenso general en que las complicaciones crónicas de la diabetes como las retinopatías. Ésta refleja el promedio de la glucemia de las 6 a 8 semanas previas a la toma de la muestra. oxidan sus enlaces cetoamida. una hiperglucemia transitoria secundaria al estrés y una diabetes mellitus. los cuales por medio de la cetoamida oxidasa. La peroxidasa cataliza la transferencia de oxígeno del peróxido a un aceptor que es un cromógeno. neuropatías y la aterosclerosis acelerada. los que pueden ser determinados midiendo la concentración de proteínas glicadas. control y tratamiento de la diabetes (una enfermedad caracterizada por los niveles de glucosa circulante elevados). entre otras. que tiene una vida media de 14 a 20 días. refleja el promedio de la glucemia (y por tanto. la determinación de fructosaminas puede emplearse como índice del control de la glucemia en un periodo más corto. Es decir. 10. de alrededor de dos semanas previas a la toma de sangre. Rebolledo O. Recolectar una muestra de orina en un recipiente de plástico o de vidrio limpios (si la muestra no se procesa durante la primera hora después de su obtención. ed. en el transcurso de 30 segundos a 2 minutos interpretar los resultados para ello: Comparar la tira reactiva con los bloques de colores que aparecen en la caja de las tiras reactivas (cambios en la coloración después de 2 minutos no tienen importancia clínica). 1991.2% de peroxidasa (rábano. 2. El método es lineal hasta 1734 µmol/l. Colocar la tira reactiva horizontalmente sobre un papel absorbente. 3. Química clínica. 2a. Bioquímica clínica. 1999. deberá refrigerarse). 0.54% de glucosa oxidasa (Aspergillus.5% de nitroprusiato de sodio.5 ml (500 µl) de reactivo 1 para fructosaminas.1 ml (100 µl) de reactivo 2 para fructosaminas. la variación de sus niveles en sangre y en orina informa indirectamente acerca del metabolismo de los carbohidratos. Determinación de glucosa y de cuerpos cetónicos en orina con tiras reactivas Aunque los cuerpos cetónicos son productos intermedios del metabolismo de los ácidos grasos. Sumergir la tira reactiva en la orina y retirarla inmediatamente.Chernecky CC. Vaciar en un tubo de ensayo 0. 10. Incubar ambiente. Cetonas. Referencias 1. 1999. 2a.Actis SM. Bioquímica clínica. México: McGraw-Hill Interamericana Editores. 5.236 µmol/l. 2001. Agregar 0. Cálculo: Anotar la ∆A del tubo e interpolar en la gráfica de ∆A contra concentración de fructosamina en µmol/l que será proporcionada en la coordinación de prácticas. 154 . 4. leer la absorbencia inicial al cabo de 30 segundos a 620 nm. McGraw-Hill Interamericana Editores. Leer nuevamente la absorbencia al cabo de 1 minuto.D’Ocon.02 ml (20 µl) de suero o plasma problema. Editorial Harcourt.Cetoamina oxidasa Fragmentos de proteína Aminoácidos + H2O2 Peroxidasa H2O2 + Cromógeno Cromógeno oxidado + H2O Procedimiento para la determinación de fructosaminas: 1. C. 25 (4): 391-402. 1995. Agregar 0. 250 UI). ed. 2500 UI) y 5% yoduro de potasio. Mezclar. Composición de las tiras reactivas es la siguiente: Glucosa. Editorial Paraninfo. 5. 10 minutos a temperatura 4. 4. 3. Avances en la valoración de fructosamina: ventajas de un nuevo equipo diagnóstico aplicado a estudios poblacionales. Valores esperados 122 . Cockayne S.González de Buitrago JM. Pruebas de Laboratorio y Procedimientos Diagnósticos.Gaw.Anderson SC. 6. Acta Bioquím Clín Latinoamer. 2. 1998. A. Fundamentos y técnicas de análisis bioquímico. McGraw-Hill Interamericana Editores. 6. tiene el propósito de que los alumnos se ejerciten en el manejo de los datos obtenidos por medio de experimentación simulada estrictamente controlada. de acuerdo a lo anterior. Libro de texto con aplicaciones clínicas. Barcelona: Editorial Reverté. analizar el significado de los mismos y. 5a. Bioquímica. 3. Devlin TM. ed. graficarlo. validar o rechazar la hipótesis del experimento. Hacer doble clic sobre este icono. Método 1. Referencias 1. o las veces que sean necesario. Hacer una tabla con dichos datos. 2001. Bioquímica. 4. ed. poner especial atención en la obtención de los datos experimentales que deberán ser anotados en papel como cualquier práctica convencional. 2. hasta obtener los datos completos del experimento.Práctica 8 El efecto del tetracloruro de carbono sobre las transaminasas Tiempo de Práctica: 2 Horas Esta práctica es una simulación compuratizada de un fenómeno bioquímica. ed. Nelson. Repetir el experimento las veces que el usuario quiera. Seguir todos los pasos de la práctica. 4a. 3. empezar por leer las instrucciones. Principios de bioquímica. Barcelona: Editorial Reverté. DL. El efecto de la insulina sobre la glucemia de la rata. Se sugiere repetirlo por lo menos dos veces y hacer un promedio de los datos obtenidos. 5. Lehninger AL. Barcelona: Ediciones 155 . 2003. 5a. Stryer L. los objetivos y el fundamento de la práctica para continuar con la parte experimental. 2. Encender la computadora y localizar el icono del programa. Hacer clic sobre los botones que indican cada de las partes de la práctica. El papel de la insulina es desviar la glucosa extracelular a los sitios de almacenamiento intracelular en la forma de macromoléculas (como el glucógeno. los niveles de insulina sanguínea aumentan. 4. 2. El músculo es el tejido dependiente de insulina más importante. ya que el cerebro. isoleucina y lisina. En los animales superiores el metabolismo de los carbohidratos está sujeto a mecanismos de regulación complejos en los que participan las hormonas. Es así que la glucosa es almacenada en tiempos de abundancia para los momentos de necesidad. lípidos y proteínas). Los niveles crecientes de insulina y glucosa sanguíneas inhiben la lipólisis así como a aproximadamente el 60% de la liberación normal de glucosa hepática3. Las concentraciones de glucosa en el suero son aproximadamente 15% más altas que las 156 . La mayor parte de las células periféricas responden al aumento de la glucosa sanguínea con un aumento rápido del transporte de la glucosa dentro de las células. el hígado y los intestinos no requieren de insulina para la entrada creciente de glucosa cuando está presente glucosa sanguínea elevada. Algunos minutos después de la ingesta de una comida. El exceso de glucosa es almacenado en las células como el polímero glucógeno para demandas posteriores de energía. los niveles de glucosa sanguínea aumentan solamente de un 20% a un 40% en los individuos no-diabéticos. son estimulantes potentes de las células beta del páncreas haciendo que éstas segreguen insulina. Se han realizado estudios del comportamiento de la glucosa en sangre en sujetos normales en la cual se puede observar que a los 30 a 60 minutos posteriores a la ingesta de alimentos la concentración de glucosa alcanza su concentración máxima y a las dos horas vuelve a su estado basal6. por que no disponen de ninguna reserva importante de la misma1. El principal aporte proviene del intestino (glucosa alimentaria). Algunos minutos después de la ingesta de una comida. La principal función bioquímica de la glucosa es la de proporcionar energía para los procesos de la vida. la médula suprarrenal y los eritrocitos son los que más dependen del suministro continuo de glucosa. El sistema nervioso requiere de aproximadamente 150 gr de glucosa al día para realizar sus funciones normales2. Que el estudiante comprenda el metabolismo de la glucosa en sujetos sanos en diferentes condiciones metabólicas. De esta manera. Que el estudiante corrobore los cambios de glucosa que ocurren después de la ingesta de alimentos. La glucosa y los aminoácidos de la dieta tales como la leucina. el hígado y los riñones. Sin embargo. los niveles de insulina sanguínea aumentan6. Que el alumno sea capaz de analizar e interpretar los resultados obtenidos a partir de la determinación de glucosa en sangre total. El cerebro. los glóbulos rojos. El adenosín trifosfato ("ATP") es la fuente de energía universal para las reacciones biológicas. INTRODUCCIÓN La glucosa es el proveedor de energía más importante del organismo junto con los ácidos grasos y los cuerpos cetónicos. los metabolitos y las coenzimas. La oxidación de la glucosa por las vías glucolítica y del ácido cítrico es la fuente principal de energía para la biosíntesis del ATP.Práctica 9 Determinación de glucosa en sangre total Objetivos 1. aproximadamente el 80% de la entrada de glucosa no es insulino dependiente. Capítulo: 32. Química Clínica. Material • Dietas: a). Referencias 1. Tiras reactivas One Touch Ultra [Glucosa oxidasa (Aspergillus níger)]. Médica Panamericana. • • • • • • • • • • Dos sujetos sanos sedentarios y dos horas mínimas de ayuno. Deslice el botón cargador hacia atrás hasta que haga clic. 60 minutos y 120 minutos. 308-310 2. Teoría. b). (2005). 24-26 3. Jabón para manos. spaghetti). Recipiente para material biológico-infeccioso. Bioquímica Texto y Atlas: 3ª Edición. Pesce Kaplan Publicaciones.Dieta rica en lípidos (hamburguesa). uno de los cuales consumirá una dieta rica en carbohidratos y el otro una dieta rica en lípidos. El dispositivo de punción ya esta preparado para su uso.-MODIFICACIÓN a la Norma Oficial Mexicana NOM-015-SSA2-1994.. Listado de Normas Oficiales Mexicanas de la Secretaría de Salud..A cada uno de los sujetos en cualquiera de las condiciones y consumo de dietas se les determinará la concentración de glucosa en sangre total por medio de un glucómetro en los siguientes tiempos: 0 minutos (antes de ingerir los alimentos). 2a Edición. 6. Centro Nacional de Vigilancia Epidemiológica.-Para Insertar la lanceta a) Gire la tapa One Touch UltraSoft hacia la izquierda para quitarla b) Inserte una lanceta en el portalancetas y empújela firmemente hasta que quede bien asentada 5. Recipiente para material punzo cortante. Ed. SSA. 5. análisis y correlación. para las personas sedentarias y de 30 a 40 Kcal/Kg/día para una persona físicamente activa o que realiza ejercicio de manera regular4.: 158.-Rica en carbohidratos (X gr. El uso del glucómetro es de mucha utilidad en el autocontrol de pacientes diabéticos. Lippincott Williams & Wilkins. & Lieberman. Glucómetros One Touch Ultra. Método 1. pp.Cargue el dispositivo de punción. 157 .5. C. 4. D. Dos sujetos con actividad física constante y dos horas mínimas de ayuno. Pesce AJ.Dos sujetos con actividad física constante. Subsecretaría de Prevención y Protección de la Salud. Roehm KH (2004). uno de los cuales consumirá una dieta rica en carbohidratos y el otro una dieta rica en proteínas. Lancetas estériles con discos protectores One Touch UltraSoft. (2002). Pag.Manual para el manejo de las insulinas 2001.-Smith.... A. Dispositivo de punción. El valor calórico total diario de los alimentos deberá ser entre 25 y 30 Kcal/Kg/día.NORMA OFICIAL MEXICANA.. Torundas de algodón con alcohol. 2. Para la prevención. Ed. Mexico. Listado de Normas Oficiales Mexicanas de la Secretaría de Salud. tratamiento y control de la diabetes. 30 minutos.concentraciones de glucosa en la sangre total esto es debido a que la glucólisis continúa en los eritrocitos.-Koolman J. tratamiento y control de la diabetes mellitus en la atención primaria”. “Para la prevención. NOM015-SSA2-1994. M. Marks’ Basic Madical Biochemestry. lo que ayuda a medir una glucosa en sangre casual. Ed. 3. Marks. 3ª Edición.-Kaplan LA. después de ingerir los alimentos Para realizar la determinación de glucosa en sangre total seguir los siguientes pasos: 4.. 2ª Edición.Dos sujetos sedentarios. Presione el botón de liberación avance más.. con el extremo de las barras e contacto de primero y mirando hacia arriba.. 8.Desechar las tiras reactivas en una bolsa para material biológico-infeccioso junto con las torundas de algodón empleadas en la práctica.6.-Acerque y mantenga la gota de sangre en el canal estrecho del borde superior de la tira reactiva 14. con el extremo de las barras de contacto de primero y mirando hacia arriba.Inserte la tira reactiva en el puerto de análisis..Coloque el dispositivo de punción en posición.-Lectura. 3 b a 158 . Sostenga el dispositivo firmemente contra el costado de su dedo. con el fin de evitar que se produzcan lesiones accidentales con las puntas de la lancetas..Aplique masaje a la punta de su dedo.-Con los datos obtenidos completar el cuadro 14.Lave sus manos y limpie con una torunda de algodón con alcohol la zona donde se realizará la punción. 17..Apunte el dispositivo de punción hacia a hacia usted.1. 16. Para el desecho de las lancetas siga los siguientes pasos: 15. P´’9. Empújela hasta que no 7. Empújela hasta que no avance más 10.Inserte la tira reactiva en el puerto de análisis.Hasta que la ventana de confirmación este completamente llena de sangre.. antes que el medidor comience la cuenta regresiva. a) Muestra adecuada b) Muestra insuficiente 18. Anotar el resultado en la tabla correspondiente Tabla 14. 12. Deslice el botón cargador hacia delante y deposite la lanceta en un recipiente para material punzo cortante 11.1 y hacer una gráfica de todas las variantes en papel milimétrico.-Es importante desechar con mucho cuidado la lanceta usada luego de cada uso.. No exprima en exceso el área de punción..Gire la tapa One Touch Ultra Soft en dirección contraria a las manecillas del reloj. Presione el botón de liberación para asegurarse que el dispositivo de punción no esté en posición de cargado. El resultado de la prueba de glucosa de su sangre aparecerá después de que el medidor cuente en forma regresiva de 5 a 1. Un suave masaje en la punta del dedo le ayudará a obtener una gota de sangre adecuada. 13. ) [Glucosa mg/dl] 0 30 60 120 159 .Tabla 14.1 Resultados Fecha:_________________ Nombre: Edad: Sexo: Sedentario: Actividad física constante: Tipo de dieta Tiempo (min. de los lípidos y proteínas en (condiciones normales) en un paciente sano. La acción deficiente de la insulina ocasiona una respuesta inadecuada en uno o más puntos de la compleja trama metabólica en la que esta hormona tiene papel regulatorio. 2. la cantidad que se requiere ingerir de cada uno de los componentes varía de acuerdo a la constitución y la actividad física que se realiza. La acción deficiente de la insulina en los tejidos diana es la responsable del metabolismo anómalo de los carbohidratos de carbono. especialmente de los ojos. una de las enfermedades que se caracteriza por la hiperglucemia en sus primeras etapas es la diabetes mellitus. con la consiguiente deficiencia de insulina.Práctica 10 Integración Metabólica Objetivos 1. en la actualidad no se sabe si una de estas anormalidades es la consecuencia o 160 .-Que el alumno pueda integrar las vías metabólicas de los carbohidratos.-Que el alumno pueda correlacionar el papel que tienen las hormonas en la regulación de las vías. 5. lípidos. La diabetes mellitus esta caracterizada por una hiperglucemia resultante de defectos en la secreción de insulina.-Que el alumno reconozca los sitios denominados encrucijadas metabólicas y las enzimas de las vías reguladoras. 4. carbohidratos. minerales y agua. hasta anormalidades. la cuál se distribuye por la sangre a las células para poder captar la glucosa. la glucosa se queda en el flujo sanguíneo causando elevación de los niveles de glucosa en la sangre y a esto se le denomina hiperglucemia. Varios procesos patogénicos están implicados en el desarrollo de la diabetes. los riñones. el corazón y los vasos sanguíneos. en la acción de la insulina o en ambas. Los alimentos que ingerimos deben estar constituidos por los 6 componentes básicos que son proteínas. Frecuentemente coexisten en el mismo paciente una inadecuada secreción de insulina así como defectos de la acción de ésta. en las que el páncreas no produce suficiente insulina o la que produce no es eficiente. La hiperglucemia crónica de la diabetes está asociada a lesiones.-Que el alumno relacione que vías se encuentran alteradas en un paciente diabético. disfunción y fallo de varios órganos. siendo la principal fuente de energía. Aproximadamente del 40 al 45% de nuestra ingesta calórica proviene del consumo diario de carbohidratos complejos los cuales al ser digeridos dan lugar a los diferentes monosacáridos entre los que se encuentra la glucosa. Si la insulina no funciona adecuadamente. Estos van desde una destrucción autoinmunológica de las células β del páncreas. vitaminas. tanto la falta como en el exceso de consumo de alguno de los componentes básicos conlleva a diversos trastornos metabólicos. Algunos tipos celulares son dependientes de la liberación de insulina por el páncreas como es el caso de las células musculares.-Que el alumno sea capaz de analizar los datos de las pruebas clínicas en un sujeto normal. grasas y proteínas en la diabetes. 3. En cualquier caso. El colesterol se puede obtener por la alimentación y por síntesis del propio organismo. el resultado es la hiperglucemia.la causa de la otra. la causa es una combinación de una resistencia a la acción de la insulina y de una inadecuada respuesta secretora compensadora. El colesterol es insoluble en agua por lo que transportado en la sangre por tres lipoproteínas que son de muy baja densidad (VLDL). perdida de peso). es posible demostrar trastornos en el metabolismo de los carbohidratos midiendo la glucosa plasmática en ayunas o después de una sobrecarga de glucosa por vía oral. En la segunda categoría (diabetes de tipo II). El exceso en la ingesta de carbohidratos no solamente mantiene la reserva de energía en forma de glucógeno sino que también el exceso de carbohidratos es convertido en triacilgliceroles. Los aminoácidos producto de la digestión de las proteínas que se consumen en los alimentos. uno de los lípidos que tiene una gran importancia en la célula es el colesterol. secretados al torrente sanguíneo siendo almacenados en tejido adiposo. 161 . de baja densidad (LDL) y las de alta densidad (HDL). Las proteínas constituyen la fuente primaria del metabolismo del nitrógeno en el organismo. siendo las células hepáticas y las suprarrenales las de mayor síntesis. En la dieta es importante la presencia de lípidos ya que son precursores de diferentes componentes de la célula como los fosfolipidos. ya que proporciona rigidez a las membranas celulares y es precursor de las sales biliares así como de hormonas esteroideas. Durante este período asintomático. La gran mayoría de los casos de diabetes pueden incluirse en dos amplias categorías etiopatogénicas. pero suficiente para ocasionar cambios patológicos y funcionales sobre los órganos blanco. Para su consumo los triacilgliceroles son hidrolizados a glicerol y ácidos grasos. En el primer caso (diabetes de tipo I) la causa es una deficiencia absoluta en la secreción de insulina. mucho más prevalente. La cuantificación de las LDL representa un papel clave en la esclerosis coronaria ya que concentraciones elevadas indican desarrollo de la aterosclerosis. Para llevar a cabo la síntesis de colesterol se requiere la presencia de acetil-CoA el cual proviene de la degradación de glucosa. son utilizados para la síntesis de proteínas y de compuestos nitrogenados o se puede oxidar para producir energía. Los individuos con alto riesgo de desarrollar este tipo de diabetes pueden ser a menudo identificados mediante evidencias serológicas de un proceso autoinmune que se produce en los islotes pancreáticos y también mediante marcadores genéticos. La diabetes tipo II se caracteriza por estar presente muchos años antes de ser detectada una hiperglucemia sin síntomas clínicos (sed. Los niveles normales de colesterol total en sangre en un adulto son de < 200 mg/dl y cuando estos valores se ven aumentados se asocian a la formación de placas ateroscleroticas que pueden ocluir los vasos sanguíneos y como consecuencia provocar infarto al miocardio y alteraciones cardiovasculares. En el hígado los triacilgliceroles se sintetizan a partir de acil CoA y glicerol 3-fosfato siendo empaquetados con apoproteínas y en lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL). En el caso de las HDL al dismunuir su concentración aumenta el riesgo de desarrollar aterosclerosis. ácidos grasos y aminoácidos por lo cual se denomina a la acetil-CoA la encrucijada metabólica. Determinación de glucosa Glucómetros One Touch Ultra. Lancetas estériles con discos protectores One Touch UltraSoft. El nitrógeno de los aminoácidos forma amoniaco el cual es toxico para el organismo. La cantidad de creatinina que se elimina diariamente puede utilizarse como indicador de la normalidad de la función renal Material. Los nucleótidos son precursores del DNA y el RNA. Otro de los componentes del metabolismo nitrogenado son los nucleotidos. Tiras reactivas One Touch Ultra [Glucosa oxidasa (Aspergillus níger)]. Tiras reactivas para determinación de colesterol.-Dieta rica en carbohidratos (g spaghetti). a). Las determinaciones de urea. La producción de creatinina es proporcional a la masa muscular corporal. Lancetas estériles. que son esenciales para la síntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos. Torundas de algodón con alcohol. creatinina y ácido úrico. colesterol y triacilgliceroles para poder discutir todos los valores en conjunto y 162 .-Dieta rica en proteínas. trastorno que se conoce como gota. Dos sujetos con actividad física constante y dos horas mínimas de ayuno. se realizaran en orina. Tiras reactivas para determinación de triacilgliceroles. Los valores elevados de ácido úrico se presentan en: ingestión de alimentos ricos en nucleoproteínas. Recipiente para material biológicoinfeccioso. b). Determinación de hemoglobina glicosilada. Glucómetros. Micromat HbA1c BIO-RAD para determinación de hemoglobina glicosilada en sangre total. La muestra de orina deberá ser del alumno a quien se le haya determinado glucosa. insuficiencia renal. así como también forman parte de la estructura de muchas coenzimas además de ser componentes del metabolismo energético. La creatina fosfato es inestable y se cicla espontáneamente forma la creatinina que se elimina en la orina. Otro de los componentes del metabolismo nitrogenado es la creatinina que en el músculo en su forma fosorilada sirve como almacén de alta energía y se transforma con facilidad en ATP por la enzima creatina fosfocinasa. Jabón para manos. El amoniaco y los grupos amino se convierten en urea en el hígado. Lancetas estériles. Las purinas y las pirimidinas. tiene una solubilidad limitada por lo que su exceso da como resultado la formación de cristales en regiones del organismo como pueden ser los dedos gordos del pie. La degradación de las purinas no genera energía y el producto de la degradación del anillo purínico es el ácido úrico. que no es toxica y se elimina fácilmente por la orina ya que es hidrosoluble. Dietas: Dos sujetos sanos sedentarios y dos horas mínimas de ayuno. que se elimina por la orina.El hígado es el órgano principal en donde se realiza la oxidación de los aminoácidos. Determinación de colesterol y triacilgliceroles Accutrend Roche para determinación de colesterol y triacilgliceroles. Recipiente para material punzo cortante. Dispositivo de punción. azoemias prerrenales. Estándar de urea (50 mg/dl).-Para Insertar la lanceta a) Gire la tapa One Touch 163 .. Determinación de creatinina Reactivo para creatinina.poder enlazar en un mismo individuo el efecto que tiene la dieta sobre el metabolismo. 2.-Acerque y mantenga la gota de sangre en el canal estrecho del borde superior de la tira reactiva 10 a) Muestra adecuada b) Muestra insuficiente a b 4. 7. uno de los cuales consumirá una dieta rica en carbohidratos y el otro una dieta rica en lípidos.-A cada uno de los sujetos en cualquiera de las condiciones y consumo de dietas se les determinará la concentración de glucosa en sangre total por medio de un glucómetro en los siguientes tiempos: 0 minutos (antes de ingerir los alimentos). 5. Reactivo para ácido úrico. después de ingerir los alimentos. Estándar de ácido úrico (6 mg/dl). Agua destilada. Método Determinación de glucosa 1.Aplique un suave masaje a la punta de su dedo que le ayudará a obtener una gota de sangre adecuada No exprima en exceso el área de punción.-Dos sujetos sedentarios. Espectrofotómetro. 60 minutos y 120 minutos. b) Inserte una lanceta en el portalancetas y empújela firmemente hasta que quede bien asentada.-Dos sujetos con actividad física constante. Determinación de ácido úrico Pipetas de 5 ml. 3.Lave sus manos y limpie con una torunda de algodón con alcohol la zona donde se realizará la punción.. 30 minutos. Celdas.. 9. Deslice el botón cargador hacia atrás hasta que haga clic. Gradilla con 2 tubos de ensaye. Reactivo para urea. 6. El dispositivo de punción ya esta preparado para su uso.Cargue el dispositivo de punción. Determinación de urea Pipetas automáticas (10 a 200µl) Puntas para micropipetas Propipetas.. Sostenga el dispositivo firmemente contra el costado de su dedo. 8. Para realizar la determinación de glucosa en sangre total seguir los siguientes pasos: UltraSoft hacia la izquierda para quitarla. Estándar de creatinina (2 mg/dl). uno de los cuales consumirá una dieta rica en carbohidratos y el otro una dieta rica en lípidos.Coloque el dispositivo de punción en posición. Presione el botón de liberación. Pipetas Pasteur de plástico. 18.-Lectura el resultado de la prueba de glucosa de su sangre aparecerá después de que el medidor cuente en forma regresiva de 5 a 1. Cuadro 15..Desechar las tiras reactivas en una bolsa para material biológico-infeccioso junto con las torundas de algodón empleadas en la práctica.Gire la tapa One Touch Ultra Sofá en dirección contraria a las manecillas del reloj. antes que el medidor comience la cuenta regresiva.. con el extremo de las barras de contacto de primero y mirando hacia arriba.. 3. con el fin de evitar que se produzcan lesiones accidentales con las puntas de la lancetas.) 0 30 60 120 [Glucosa mg/dl] Determinación de colesterol y triacilgliceroles Accutrend®GCT..-Con los datos obtenidos completar el cuadro 15. 2.1 Resultados Fecha:_________________ Nombre: Edad: Sexo: Sedentario: Actividad física constante: Tipo de dieta Tiempo (min. Empújela hasta que no avance más. Deslice el botón cargador hacia delante y deposite la lanceta en un recipiente para material punzo cortante. 13. Anotar el resultado correspondiente Tabla 15.. 1. 17.1 y hacer una gráfica de todas las variantes en papel milimétrico. Para el desecho de las lancetas siga los siguientes pasos: 15.Inserte la tira reactiva en el puerto de análisis..Hasta que la ventana de confirmación este completamente llena de sangre. 12.-Con la tapa cerrada D inserte en la ranura F.11.-Es importante desechar con mucho cuidado la lanceta usada luego de cada uso.-Lavarse las manos cuidadosamente esto es con la finalidad de retirar residuos de crema o grasa en las manos para evitar determinaciones erróneas principalmente cuando se realiza la determinación de triacilgliceroles.1 en la tabla 14. 16.Apunte el dispositivo de punción hacia el recipiente para el material punzo cortante Presione el botón de liberación para asegurarse que el dispositivo de punción no esté en posición de cargado.Con la ayuda de unas pinzas extraer una tira reactiva del envase y taparlo inmediatamente para evitar que las tiras se sequen. en la dirección indicada por la 164 . 1.-Para realizar la dilución 1:50 recupere la orina con la pipeta Pasteur de plástico hasta la marca (lo que corresponde a 0.-Aplicar directamente la gota de sangre a la tira reactiva y proceder a la lectura de la concentración de colesterol y triacilgliceroles según sea el caso.-Presionar enter para un nuevo análisis. si no se llena completamente el equipo le marca R5.-Girar el cartucho a la posición 2.-Anote la lectura.-Extraer el cartucho de análisis. 1. 3. con ello se tendrá una dilución 1:50.flecha. 10.-Si esto llegara a suceder volver a tomar otra tira reactiva para proceder a iniciar completamente desde el paso uno. 9. Determinación de hemoglobina glicosilada Guía rápida Micromat II. (Detección de hemoglobina glicosilada). Determinación de urea en orina La urea presente en la muestra reacciona con el o-ftaldehído en medio ácido originando un complejo coloreado puede identificar Celda 1 2 se Orina 100 espectrof µl otométric Estándar 100 amente. el resultado se observará en la pantalla. anotar las absorbancias a los 60 (A1) y 120 (A2) segundos.-Frote y masajee la yema del dedo para facilitar la extracción y aplicación de la sangre. 9.5 ml de agua.-Extracción de muestra capilar o venosa. 6. de ahí tomar la muestra como se esquematiza en el cuadro. 6. la tira reactiva con el cuadrado amarillo hacia arriba hasta que encaje y deje verse la marca TG o CHOL impresa en la tira reactiva. 7. Mezclar y poner en marcha el cronómetro. 4. 5. 8.-Insertar el cartucho de análisis. La determinación se realiza directamente en las celdas con la finalidad de tomar la lectura de las absorbancias exactamente al minuto (A1) y a los dos minutos (A2). 2.-Girar el cartucho a la posición de partida.-Comenzar la incubación. 4.-Diluir la muestra 1:50 con agua destilada mezclar y multiplicar el resultado por el factor de dilución (50).-Girar el cartucho a la posición 3.-Verter la solución de lavado al embudo central.-Con la lanceta introduzca para hacer la punción y realice la toma de muestra. presionar enter 5.5 ml) y colóquelo en un tubo Falcón que ya contiene 24.-Dispensar la muestra en el embudo central. 12. 7. 8.-Girar el cartucho a la posición 1. 165 .-Invertir 3 veces. 13. sacar Celda 1 2 Muestra 25 µl -Estándar -25 µl Solución reactiva 1 ml 1 ml para urea el tubo de la solución de lavado (tapón azul).-Realice la lectura. sacar el tubo de la solución eluyente (tapón transparente). 2.-Verter el eluyente al embudo central. µl Solución reactiva de creatinina 1 ml 1 ml Urea + oftaldehído Isoindolina La urea es estable 5 días a 2-8 °C. 11. mezclar y multiplicar el resultado por el factor de dilución (10). pp.5 ml) y colóquelo en un tubo Falcón que ya contiene 9. 1.-Smith. Roehm KH (2004). Leer la absorbancia (A) en el espectrofotómetro frente a blanco de reactivos a 520 mn. NOM015-SSA2-1994.-Diluir la muestra 1:10 con agua destilada. Determinación de ácido úrico en orina. 2. Pesce Kaplan Publicaciones.Leer frente blanco de reactivos en el espectrofotómetro a 520 nm. (2002). “Para la prevención. de ahí tomar la muestra como se esquematiza en el cuadro. Determinación de creatinina en orina 1. Pag.-Kaplan LA. Bioquímica Texto y Atlas: 3ª Edición. Cálculo de la concentración de ácido úrico.NORMA OFICIAL MEXICANA. Marks’ Basic Madical Biochemestry. 308-310 2. aplicar la siguiente ecuación: ∆A Muestra X [Estándar] = [Creatinina] ∆A Estándar El resultado se obtiene en mg/dl. C. Calcular el incremento de la absorbencia ∆A = A2 – A1. Química Clínica. A Muestra X [Estándar] = [Ácido úrico] A Estándar El resultado se obtiene en mg/dl. con ello se tendrá una dilución 1:50. con ello agregue agua hasta la marca de 5 ml con ello tendrá una dilución 1:10 de ahí tomar la muestra como se esquematiza en el cuadro. Listado de Normas Oficiales Mexicanas de la Tubo 1 2 Orina 100 µl Estándar 100 µl Solución reactiva 1 ml 1 ml de ácido úrico 166 . 2a Edición. (2005). M.5 ml) y colóquelo en un tubo Falcón que ya contiene 24. anotar las absorbancias a los 30 (A1) y a los 90 (A2) segundos. Capítulo: 32. Calcular el incremento de la absorbencia ∆A = A2 – A1. La determinación se realiza directamente en las celdas con la finalidad de tomar la lectura de las absorbancias exactamente a los 30 (A1) y a los 90 (A2) segundos.5 ml de agua. Con las diferencias de absorbancias anotadas ∆A. Leer frente blanco de reactivos en el espectrofotómetro a 492 nm. aplicar la siguiente ecuación: ∆A Muestra X [Estándar] = [Urea] ∆A Estándar El resultado se obtiene en mg/dl. 2.-Para realizar la dilución 1:50 recupere la orina con la pipeta Pasteur de plástico hasta la marca (lo que corresponde a 0. 4. Marks.. D. Con las diferencias de absorbancias anotadas ∆A. A. Teoría.: 158. Referencias 1.5 ml de agua. Ed. Médica Panamericana. & Lieberman. 24-26 3. Ed. tratamiento y control de la diabetes mellitus en la atención primaria”.-Diluir la muestra 1:50 con agua destilada mezclar y multiplicar el resultado por el factor de dilución (50). La determinación se realiza en tubos de ensaye. Mezclar y poner en marcha el cronómetro.-Para realizar la dilución 1:10 recupere la orina con la pipeta Pasteur de plástico hasta la marca (lo que corresponde a 0.-Koolman J. Ed. 3ª Edición. análisis y correlación. Lippincott Williams & Wilkins. Mezclar e incubar 10 minutos a temperatura ambiente. Pesce AJ. Subsecretaría de Prevención y Protección de la Salud. Para la prevención. Listado de Normas Oficiales Mexicanas de la Secretaría de Salud. México. Para la prevención.-MODIFICACIÓN a la Norma Oficial Mexicana NOM-015-SSA2-1994. tratamiento y control de la diabetes.Secretaría de Salud.. 6. tratamiento y control de la hipertensión arterial.NORMA OFICIAL MEXICANA NOM030-SSA2-1999.Manual para el manejo de las insulinas 2001. Centro Nacional de Vigilancia Epidemiológica. 5.. 167 . Listado de Normas Oficiales Mexicanas de la Secretaría de Salud. 2ª Edición. 7. SSA. entre otros. FUNDAMENTO El DNA es un polímero lineal formado por desoxirribonucleótidos que contienen a las bases nitrogenadas adenina. la piel. el semen.Práctica 11 Huella génica Objetivos 1. teniendo un total de 64 codones posibles. A estas secuencias se les denomina STR por sus siglas en inglés (Short Tandem Repeat). Cuando se completa el proceso de separación el resultado se parece a un código de barras de un envase de supermercado. específicamente en la secuencia de los nucleótidos. el cual se desarrollo por K. los cuales conforman el código genético. la saliva. que participa en la regulación de su expresión. En este método se requiere conocer la secuencia de nucleótidos de los extremos del fragmento que se desea amplificar. El genoma eucariótico contiene muchas de estas secuencias de DNA. Este código de barras de DNA ha permitido esclarecer algunos hechos criminales y pruebas de paternidad. 4. El alumno adquirirá la capacidad de manejar muestras para análisis de ácidos nucleicos. El alumno desarrollará destreza en la interpretación de resultados de metodologías básicas de análisis molecular. En la molécula de DNA que reside la información genética de un organismo. El método se basa en la repetición cíclica de tres reacciones 168 . Un ejemplo de esta secuencia puede ser la siguiente. Que el estudiante conozca la aplicación de las técnicas de DNA recombinante. La interacción de las bases nitrogenadas por puentes de hidrógeno permite la formación de la doble cadena de DNA. 3. Las cadenas se mantienen unidas por puentes de hidrógeno entre las bases. Un método que permite tomar una pequeña cantidad de DNA y en pocas horas sintetizar millones de copias de una porción. grandes cantidades de desoxinucleótidos y los desoxioligonucleótidos sintetizados previamente. Que el estudiante sea capaz de analizar e interpretar los datos generados a partir de una prueba de huella génica. Estas secuencias se usan para diseñar desoxioligonucleótidos sintéticos de DNA complementarios a cada uno de estos extremos de la cadena de la doble hélice. y se ha visto que el número de unidades repetidas presenta diferencias de individuo a individuo que con las huellas digitales. 2. están alineadas en tándem y se repiten miles de veces de manera constante a lo largo del DNA. citosina. los dientes y el hueso. a la cual se denomina técnica de “Huella génica” Es muy frecuente que en la escena de un crimen se encuentren. ATTCGGTATTCGGTATTCGGT. Mullis (1990). En el caso de gemelos idénticos estas secuencias son idénticas. Las cuales son completamente lineales. es el método de amplificación conocido como PCR (reacción en cadena de la polimerasa). Algunas de las secuencias de nucleótidos no codificantes se caracterizan por ser cortas. de tal manera que cada tres bases forman un codón que corresponde a su vez a uno de los 20 aminoácidos. el cabello. Cada grupo fosfato está unido al carbono 5´ de una subunidad de azúcar y al carbono 3´ de la subunidad de azúcar del nucleótido contiguo. la que es capaz de ser leída para dar origen a una proteína lo que permite que una célula u organismo crezca desarrolle también la no codificante una que codifica para las funciones celulares y otra no codificante. el músculo. guanina. Estas regiones pueden ser aisladas del DNA con enzimas de restricción apropiadas y separadas de acuerdo a su longitud mediante electroforesis en gel. en pequeñas cantidades muestras de naturaleza biológica a partir de las cuales se puede extraer el DNA como son la sangre. La muestra de DNA se coloca en una solución que contiene una DNA polimerasa. timidina. En el DNA se encuentran dos tipos de secuencia. Sáo Paulo Medical Journal. M. En la segunda reacción. PH. Elizeu Fagundes de Carvalho. Krivda.D. Principios de Bioquímica. Esto. N..B the Unusual Origen of the Polymerase Chain Reaction Science Am. 235-239.1035-1039. Acta Científica Venezolana.D. Mullis K. Cox. Directory of Genetics Support Groups. que no se desnaturaliza por los repetidos ciclos de calentamiento. Cristiane Santana Domingues. la temperatura se reduce para permitir que los desoxioligonucleótidos se apareen por complementariedad de bases con el DNA molde y en la tercera reacción. Barnes. Revista Paulista de Medicina. 2002. que se presentan una vez cada 500 a 1. Chebotar. 120 (3): 77-80. 22 (4): 412-414 . El análisis de DNA para pruebas de paternidad e identificación 169 . Skeletozined. Genes VI. 2005. como promedio. Ph. Centre for Genetics Education.. Brazil. and Varnished Human Skull. Jeffreys Alec Genetic Fingerprinting Naure Medicine Vol 11(10). D.000 pares de bases. 2004-2005. Al cabo del primer ciclo de tres reacciones. B. S. The American journal of Forensic Medicine and Pathology. la solución se calienta para que el molde de DNA se separe en sus dos cadenas. Ediciones Omega. Genetic Testing and Screening II –Forensic and Other Applications. 1999. Joáo Marreiro Sobrinho. Referencias Curtis. el fragmento de DNA elegido se ha duplicado y por lo tanto. Lewin. forense. Kozhuhova. generalmente se trata de cambios en un solo par de bases pertenecientes a diferentes individuos. N. 1990. Lennie Pineda Bernal. Identification of a criminal by DNA typing in a rape case in Rio de Janeiro. El éxito de esta técnica radica en el uso de una DNA polimerasa termoestable. A Homicide in the Ukraine.D. Editorial Médica Panamericana. and Mark Benecke. G. 262 (4) 56-65. Ph. Biología. lo mismo ocurre cada ciclo de duplicación. DNA-based identification of a Boiled. H. Tercera edición. Dayse Aparecida da Silva. Genetics. la DNA polimerasa cataliza la síntesis simultánea de las dos cadenas a partir de cada desoxioligonucleótido que actúa como cebador.2001. Services and Information. La base de la técnica conocida como huella génica se basa en las diferencias individuales de estas secuencias. Lehninger.. Editorial Oxford. la cantidad de DNA molde disponible para el segundo ciclo es doble. 50: 2428. Nelson.. Yuri Sivolap. Andréa Carla de Souza Góes. Sexta edición. La obtención de múltiples copias requiere 20 a 40 veces la repetición de los ciclos.sucesivas: en la primera reacción. Esta enzima se aisló originalmente de la bacteria termófila Thermus aquaticus. and of Bone Fragments Found in a Fireplace. Las más abundantes todavía están frescas. una mujer de 42 años de edad. por lo que debe determinar si las muestras de sangre. En el interior de la casa faltan algunas piezas de valor. sangre. el jardinero que tiene una antigüedad de 4 años y presenta una lesión en el brazo que confiesa se hizo arreglando el jardín y la cocinera quien tiene sólo 3 meses laborando en la casa. En el lugar también se halló un florero con restos de sangre. debido a que la víctima conserva su dentadura completa. Con esta evidencia se compara el DNA de cada sospechoso para encontrar al culpable o culpables del crimen. Se desconoce el tema de la discusión y el paradero el esposo. presenta señales de forcejeo en su brazo y debajo de las uñas se encuentran depositados restos de piel. tampoco se encuentran huellas digitales en su cuello. Mencione de dónde obtendría dicho material. la victima presenta varias mordidas. El laboratorio forense se encarga de recopilar la información de la escena dando a conocer los siguientes aspectos: el cuerpo de la víctima se descubrió 20 minutos después del asesinato.SESIÓN 1 DE LABORATORIO PARA LA PRÁCTICA DE HUELLA GÉNICA ESCENA DEL CRIMEN El crimen se lleva a cabo en la calle Lago Manitoba No. Cada equipo debe escoger alguna de las evidencias previamente descritas y justificar su elección. Para realizar la comparación entre el DNA encontrado en la escena con el DNA de los sospechosos deben contarse con muestras proporcionadas por los mismos. en el sofá de la sala se encuentra el cuerpo de la dueña de la casa. entre los que se encuentra el esposo. algunas con sangre coagulada y otras con restos de saliva mezclados con sangre. Uno de ellos tiene problemas con la dentadura y aclara que se encuentra en tratamiento dental. La víctima presenta una lesión defensiva en el brazo derecho con arma punzo cortante. Se ignora si la sangre pertenece a la víctima o a sus agresores. Presentaba con un golpe en la cabeza. por lo cual la muestra debe ser extraída de algún objeto de uso personal. La policía cuenta con varios sospechosos. con el cual la víctima tuvo una discusión la noche anterior. cabellos. En un extremo del sofá se encuentra una pieza dental y. la cual no se sabe si corresponde a la de la víctima o a los agresores. Delegación Miguel Hidalgo. En el sofá se observan varias manchas de sangre. 520. 170 . En el caso del esposo debe tenerse en cuenta que no se conoce su paradero. Los otros sospechosos son los dos empleados de la casa. y de cabellos. El cadáver presenta signos de estrangulamiento pero sin marcas de sogas o cinturones. Algunos de ellos presentan folículos. Ampliación Granada. es probable que el diente sea del victimario. En el brazo izquierdo. ya que ha presentado sangrado y pérdida de algunas piezas dentales. Todo señala que la víctima forcejeó con su o sus agresores. Otros sospechosos son los dos repartidores del gas que una hora antes habían proporcionado el servicio. Col. algunas de ellas secas. lo que sugiere que el móvil fué el robo. pieza dental y saliva sirven para estudiar el DNA y establecer las características que permiten utilizar alguna o todas las muestras para el estudio. defina cuál sería éste y justifique la elección del mismo. Tris-base 39 mM.23. . EDTA 10 mM.2. . Se debe tener cuidado de no contaminar la mezcla de enzimas.DNA del sospechoso 3 con amortiguador. .-Coloque en la cámara de electroforesis el gel de agarosa. 3.-A cada tubo adicionar 10 µl de la muestra correspondiente.DNA del sospechoso 4 con Amortiguador.Cámara horizontal de electroforesis.2µg /µl. .-Marcar los microtubos de la siguiente forma: a) Tubo verde (muestra de la escena) b) Tubo azul (sospechoso 1) c) Tubo naranja (sospechoso 2) d) Tubo violeta (sospechoso 3) e) Tubo rojo (sospechoso 4) f) Tubo amarillo (sospechoso 5) 7.2.Gradillas para microtubos. 2. . . 2.Microtubos blancos. .557 pb 4. .Fuente de poder. 171 . 1800 U. .DNA del sospechoso 5 con amortiguador.Microfuga.Agua estéril. Si se cuenta con una microfuga aplique un pulso de 2 segundos para asegurarse que toda la muestra se quede en el fondo del microtubo.-Coloque los tubos en la gradilla e incúbelos a 37ºC por 45 minutos.-Adicionar 10 µl de la mezcla de enzimas de restricción a cada uno de los tubos que contienen la muestra de DNA. PROCEDIMIENTO 1. 6.-Cierre los microtubos y mezcle la muestra golpeando suavemente los tubos con los dedos. ácido acético glacial 18 mM.-Adicione 275 ml del amortiguador de corrida o lo que se requiera para que se cubran los pozos.Pipeta automática de 10-100 µl.Marcador indeleble.Mezcla de enzimas de restricción EcoRI/Pstl. . 4.Microtubos de colores. . . permitiendo que se mezcle adecuadamente y se lleve a cabo la reacción. .Parrilla para baño maría. .Recipiente con hielo. 8. . 1.Colorante de DNA (Biorad biosafe).6. . . . 100 µl.027 pb .0%.361 pb 5. adicione 10 µl del amortiguador de carga a cada tubo tápelos y agítelos suavemente con los dedos.4. . teniendo cuidado que los pozos se encuentren orientados hacia el cátodo [polo negativo (terminal negra)].Vaso de precipitado de 300 ml.-Transcurrido el tiempo de incubación.DNA del sospechoso 1 con amortiguador.9.Geles de agarosa al 1.322 pb 6.SESION 2 DE LABORATORIO PARA LA PRÁCTICA FINGERPRINTING MATERIAL .DNA de la escena del crimen con amortiguador.130 pb 2. .5 ml.416 pb 3. 9. utilizar una punta nueva para cada muestra. .Recipiente para teñir geles.DNA del sospechoso 2 con amortiguador. .. por lo cual se sugiere el empleo de una punta nueva por cada tubo.Puntas para pipetas automáticas.Amortiguador de electroforesis TAE (TrisAcetato-EDTA).-Colocar los tubos marcados en la gradilla. . Muestra de la escena Sospechoso 1 azul Sospechoso 2 naranja Sospechoso 3 violeta Sospechoso 4 rojo Sospechoso 5 amarillo Muestras de DNA Enzimas de restricción EcoRI y PstI Volumen total de la reacción 10 µl 10 µl 20 µl 10 µl 10 µl 20 µl 10 µl 10 µl 20 µl 10 µl 10 µl 20 µl 10 µl 10 µl 20 µl 10 µl 10 µl 20 µl 5.Marcador de DNA de fago lambda digerido con Hind III 0. -Detenga la electroforesis cuando la muestra llegue a una distancia aproximada de 2 cm del final del gel.-Biotechnology Explorer DNA Fingerprinting Kit Instruction Manual BIORAD a) Carril 1: marcador de peso molecular. 12. Cortar en pequeñas piezas con enzimas de restricción DNA total de una persona -ve Más grandes Fragmentos de DNA en el gel +ve Fragmentos separados y transferidos a membrana de nylon Más pequeñas 15. 10 µl 11-Cierre la cámara de electroforesis y asegúrese que concuerden las terminales rojo con rojo y negro con negro. las cuales se depositan de izquierda a derecha amortiguador en el siguiente orden: Referencias 1. Tiña los geles por 2 minutos.Después se deben colocar los geles en una charola que contenga 500 – 700 ml de agua limpia y caliente (40-55ºC). Conecte la cámara a la fuente de poder.10. 10 µl g) Carril 7: sospechoso 5 amarillo. 20 µl f) Carril 6: sospechoso 4 rojo. realizar los lavados que sean necesarios con agua limpia hasta la aparición de las bandas de DNA y hacer la comparación de las muestras. manteniendo la orientación de las terminales.10 µl b) Carril 2: escena del crimen verde. 14.. Apague la fuente de poder. 13. Ajuste el voltaje a 100 V y realice la electroforesis por 40– 60 minutos. asegurándose que se encuentre sumergido en la solución.-Encienda la fuente de poder. agite suavemente el gel por aproximadamente 10 segundos y retire el agua.-Coloque las muestras en el gel empleando una punta nueva para cada muestra. HindIII. 10 µl c) Carril 3: sospechoso 1 azul.-Coloque en una charola 120 ml de la solución teñidora 100X y el gel. 10 µl d) Carril 4: sospechoso 2 naranja. 10 µl e) Carril 5: sospechoso 3 violeta. 172 . remueva la tapa y retire cuidadosamente el gel. III Casos de correlación bioquímica y práctica médica 173 . Deshidratación y tratamiento de reposición hidroelectrolítica. 7. Devlin TM. 3. 3. ¿Cuáles serían los datos de laboratorio que permitirían precisar el tratamiento hidroelectrolítico? 4.Caso 1 Cólera Un hombre de 38 años de edad con peso de 71 kg relata que su padecimiento actual se inició con anorexia. ¿Qué valores de laboratorio clínico podrían estar alterados en este paciente? 3. 174 . dolor abdominal y diarrea. Describir la composición. Se pudo aislar Vibrio cholerae toxígeno de sus heces. Villazón SA. Sierra UA. Describir los mecanismos por los cuales los organismos enteropatógenos ocasionan pérdida intestinal de agua y electrolitos. Barcelona: Editorial Harcourt-Brace. ¿Cuáles son los signos de deshidratación? 6. Fluidos y electrólitos. Modelos de transporte transepitelial. REFERENCIAS 1. vómito y diarrea muy abundante y líquida. México: JGH Editores. 2. 6. Montgomery R. Un día después siguió con náusea intensa. ¿Cuál fue la situación ácido-base del paciente al momento de su ingreso al hospital? Conceptos y áreas de aprendizaje 1. las propiedades y las funciones de las membranas biológicas. Libro de texto con aplicaciones clínicas. ¿Por qué en este caso hay que añadir glucosa al tratamiento hidroelectrolítico por vía oral? 5. 4. electrólitos y administrarle tetraciclina por vía oral. Control del agua y de la osmolaridad. Bioquímica. Cárdenas CO. 2. ¿Qué procesos de la membrana resultan afectados por Vibrio cholerae en un caso de cólera? 2. 1998: cap. 4a. ed. Preguntas de bioquímica 1. Barcelona: Editorial Reverté. 2004. 6a. El paciente mejoró rápidamente al reponerle agua. Bioquímica: Casos y texto. 2000. Villazón DO. Equilibrio ácido-base. 5. Estudiar la base bioquímica de algunos trastornos que afectan la función de las membranas. Ingresó al hospital con hipotensión postural y deshidratación. 4 y 12. ed. = 11. Deshidratación grave. Calcule la osmolaridad sérica (tome en cuenta la concentración de las sustancias que mayormente contribuyen a establecerla) como aparecen en las pags. Explicar el significado de las variaciones de los valores normales de pH y de la composición electrolítica de la sangre. A la exploración física se obtuvieron los siguientes datos: Tensión arterial (TA): 80/50 mmHg Frecuencia cardiaca (Fc): 120/min Frecuencia respiratoria (Fr): 32/min Temperatura (T): 36o C Los estudios de laboratorio mostraron lo siguiente: Electrolitos séricos: + Na = 128 mEq/l + K = 2. ¿Es normal el estado ácido-base del paciente? ¿Qué tipo de desequilibrio presenta? ¿Cuál podría ser la causa de ese desequilibrio? 3.29 pCO2 = 24 mmHg pO2 = 95 mmHg HCO . el valor de bicarbonato – plasmático (HCO3 ). primero. electrólitos + (reposición de K ) y cirugía. ¿Qué tipos de alteraciones de líquidos y electrolitos corporales existen? 5.9%.2 mmol/l (95 mg/dl) BUN = 15 mmol/l El tratamiento consistió. Se trata de un paciente masculino de 35 años de edad quien acude al servicio de urgencias de un hospital por presentar dolor abdominal intenso acompañado de vómitos frecuentes y abundantes de contenido intestinal. 3. 175 . en el restablecimiento del balance de líquidos con solución salina a 0.2 mmol/l 3 EB (exceso de base) = 20 Química sanguínea: Glucosa = 5. Acidosis metabólica. ¿Cuáles son los signos de deshidratación? 7.8 mEq/l – Cl = 100 mEq/l Gasometría arterial: t CO2 = 12 pH = 7. Evaluar el estado ácido-base del paciente.Caso 2 Oclusión intestinal. Preguntas de bioquímica 1. El paciente presenta un cuadro de deshidratación importante. ¿Qué terapéutica recomendaría a este paciente para equilibrar sus líquidos y electrolitos? Conceptos y áreas de aprendizaje 1. 2. Propiedades fisicoquímicas del agua. Concepto de pH. 2. tomar en cuenta los valores de pH y presión parcial de bióxido de carbono (pCO2). 6. ¿Qué relación existe entre el metabolismo de los electrolitos y el agua y entre los trastornos ácido-base y los electrolitos? 4. 98 y 113. etcétera. Piña E. Madrid: McGraw-Hill Interamericana Editores. Sistemas amortiguadores del plasma. ed. Bioquímica. 5a. Cárdenas CO. 4.Villazón DO. Equilibrio hidroelectrolítico y su mantenimiento. Sierra UA. Bioquímica de Laguna. Villazón SA. 3.4. Harrison. 184. Fluidos y electrólitos. 5. Laguna J. 2004. 1998. 2002: 41-76. 4a. Bioquímica: Casos y texto. Devlin TM. 6a. 5. p. 2.ed. Montgomery R. Barcelona: Editorial Reverté. ed. La aplicación de la ecuación de Henderson y Hasselbalch al cálculo del pH y de la concentración de bióxido de carbono y bicarbonato. Libro de texto con aplicaciones clínicas. 15a. ed. 4. 2001. 2000. Barcelona: Editorial Harcourt-Brace. México: Editorial El Manual Moderno. México: JGH Editores. 6. líquido intersticial y células. Equilibrio ácido-base y su mantenimiento. Principios de medicina interna. cap: Líquidos y electrólitos y Obstrucción intestinal aguda. cap. 176 . REFERENCIAS 1. 3. cefalea. Metabolismo de carbohidratos. p.0 mmol/l pH 7. Mayes PA.0 mmol/l Lactato 9. 980-981 2. Academia Nacional de Medicina. Capítulos: Acidosis láctica e intoxicación aguda por alcohol etílico. se mantienen permeables las vías respiratorias. ¿Cuáles son los síntomas de la hipoglucemia? 2. Tratado de medicina interna. 2004. 16a. deficiencia y exceso de vitaminas. REFERENCIAS 1. alcohólico crónico. 4.Caso 3 Hipoglucemia secundaria a intoxicación alcohólica Se trata de un paciente de 58 años. El alcoholismo es la base de muchas deficiencias vitamínicas. alcohol y alcoholismo. ¿De qué forma el etanol produce acidosis láctica e hipoglucemia? ¿Cómo se encuentra la relación intracelular de + NADH/NAD ? ¿Qué procesos metabólicos se favorecen con los niveles altos de NADH? 3. Regulación de la glucemia. 5. Se procede a un lavado gástrico para remover el alcohol aún no absorbido. Madrid: McGraw-Hill Interamericana Editores. ed. visión borrosa y confusión. ed. 4. Inició su padecimiento con náusea. Principios de medicina interna. en una sola ocasión. Barcelona: Editorial Reverté. Bioquímica. Granner DK. cuyos familiares relatan que ha ingerido una gran cantidad de alcohol en los dos últimos días con un consumo muy escaso de alimentos. Bioquímica de Harper. sudación. 2. Harrison. Metabolismo del etanol. 1994. Murray KR. ed. 3. Libro de texto con aplicaciones clínicas. Capítulos: Acidosis láctica. ed. 4a. Devlin TM. hipoglucemia. Rodwell VW. mareo. A la exploración se encuentra semiconsciente con aliento alcohólico e hipotermia. México: Editorial El Manual Moderno. 2a.2 Preguntas de bioquímica 1. vómito. Acidosis láctica. por lo que es llevado al servicio de urgencias. se instala oxígenoterapia y se le administra solución glucosada por vía endovenosa. Trastornos del metabolismo de vitaminas. ¿Qué implicaciones metabólicas tienen estas deficiencias (complejo B)? Conceptos y áreas de aprendizaje 1. 2001. una convulsión. México: Editorial El Manual Moderno. Los resultados de laboratorio muestran: Alcohol 300 mg/dl Glucosa 2. 177 . 2004. 15a. Hipoglucemia. presentó. 1995. relata que lleva 15 días a dieta de agua. etcétera. etcétera). Se diagnostica cetoacidosis por inanición y obesidad exógena. de homeostasis calórica. Establecer las bases bioquímicas de la cetosis y obesidad producidas por anomalías en el metabolismo de los lípidos. té y verduras cocidas para bajar de peso. 2. músculo. 1998. refrescos. hipoglucemia y presión arterial baja. Conocer la estructura y función de los triacilgliceroles. Principios de medicina interna. pasteles. ed. Bioquímica: Casos y texto. ed. Madrid: McGraw-Hill Interamericana Editores. sin ningún control médico. chocolates. Conocer las interrelaciones metabólicas de los principales tejidos corporales en los estados de buena nutrición. 2. ¿Cómo es posible que se formen grandes almacenes de energía en forma de grasas. 5. 4a. de renutrición. 4. tejido adiposo. etcétera) en la obesidad? 4. 6a. 15a. dulces. Bioquímica. Obesidad Una mujer de 27 años llega al servicio de urgencias médicas después de haber sufrido un desmayo. ácidos grasos y cuerpos cetónicos. 2004. cerebro. si la dieta contiene predominantemente carbohidratos? 3. cetonuria. 2. Describir las principales rutas de biosíntesis. Al interrogarla. 178 . ¿Qué régimen dietético recomendaría a esta persona para bajar de peso? Conceptos y áreas de aprendizaje 1. ¿Cuál es el papel de los cuerpos cetónicos en el metabolismo? 6.59 m. En esta mujer de 27 años: ¿corresponde el peso a su talla? Determinar su índice de masa corporal. Editorial Médica Panamericana. Libro de texto con aplicaciones clínicas. su peso al iniciar la dieta era de 78 kg y su estatura de 1. 3. ¿Cuáles son las interrelaciones metabólicas de los principales tejidos (hígado. de ayuno temprano. 2001. cetonemia. catabolismo y almacenamiento de lípidos. Devlin TM.Caso 4 Cetosis por inanición. El estudio de su dieta mostró que gran parte de su ingesta calórica era en forma de carbohidratos (galletas. triacilgliceroles elevados. Nutriología médica. Casanova E. El tratamiento consistió en administrar parenteralmente solución glucosada y continuar con una dieta normocalórica. ¿Cuáles son las interrelaciones metabólicas de los principales tejidos en el estado de ayuno temprano y en la inanición? 5. REFERENCIAS 1. Se detectó aliento con olor a manzana. Barcelona: Editorial Reverté. Harrison. Harcourt-Brace. Montgomery R. grado de obesidad y el porcentaje de sobrepeso. ed. 3. ácidos grasos libres elevados. 4. Preguntas de bioquímica 1. de inanición. Describir las alteraciones del equilibrio ácido-base que se producen en la cetosis. Considerar el papel del colesterol en el desarrollo de la aterosclerosis y de la relación entre hipercolesterolemia e ingesta dietética de lípidos en esta enfermedad. Biosíntesis. Bioquímica. ed. 5. mostró que la mayoría del colesterol plasmático elevado se encontraba en la fracción de lipoproteína de baja densidad (LDL). REFERENCIAS 1. Principios de medicina interna. Se le detectó hipercolesterolemia que. PLM. 3. 3. 10 y 11. una resina que capta las sales biliares. Comentar los principios del transporte de lípidos en el sistema circulatorio.Caso 5 Hipercolesterolemia y aterosclerosis Un hombre de 56 años acudió al médico por presentar dolor precordial en reposo que se incrementaba con el esfuerzo. metabolismo y función de los principales tipos de lipoproteínas plasmáticas. ed. ¿Qué conexión metabólica existe entre el colesterol y las sales biliares? 5. ¿Por qué el hecho de disminuir la concentración plasmática de colesterol puede ser útil para la salud de este paciente? 9. La evaluación de la dieta indicó que consumía gran cantidad de alimentos ricos en colesterol. Se le realizó una arteriografía coronaria la cual mostró un estrechamiento de las arterias. metabolismo y excreción del colesterol y de los ácidos biliares. ¿Cuáles son algunos alimentos ricos en colesterol? 2. 2. Barcelona: Editorial Harcourt-Brace. xantomatosis. ¿Por qué se le ha llamado al colesterol-LDL: “colesterol malo” y al colesterol-HDL: “colesterol bueno”? 7. Estructura del colesterol y otros esteroles importantes. 6. 49 ed. Montgomery R. 4. infarto del miocardio. ¿Cómo disminuye la resina de colestiramina la concentración plasmática de colesterol? 6. ¿Qué papel desempeña la HMG-CoA reductasa en la biosíntesis del colesterol? 10. Fue diagnosticado de aterosclerosis en las arterias coronarias. Describir la composición. un inhibidor de la HMGCoA reductasa. 2001: Capítulos: Aterosclerosis y 179 . ¿Cuál es el destino del colesterol de la dieta? 3. Diccionario de especialidades farmacológicas. El tratamiento consistió en una dieta sin colesterol y en administrar preparados de lovastatina. estructura. Madrid: McGraw-Hill Interamericana Editores. 7. Preguntas de bioquímica 1. ¿Cuál es la razón del uso de la lovastatina para el tratamiento del paciente? Conceptos y áreas de aprendizaje 1. aunque en los últimos meses había seguido una dieta baja en grasas. 1998: cap. 6a. ¿Cuál es la función de la bilis en la digestión? 4. etcétera? 8. Casos y texto. La resina no se absorbe y permanece en la luz intestinal donde se une a las sales y aumenta la cantidad de las mismas que se excreta con las heces. 2004. Describir los defectos del metabolismo lipídico que tienen relevancia clínica en relación con la hipercolesterolemia. Fue tratado también con colestiramina. 15a. Harrison. Describir la función de la bilis y su relación con el colesterol. al análisis de los lípidos plasmáticos. 2. ¿Cómo puede la hipercolesterolemia producir aterosclerosis. Lineamientos para la detección de hipercolesterolemia. Rev Médico General. 5. 6. The pharmacological basis of therapeutics. Clin Cardiol 1997. 2(7): 71-74. 2002. McGraw-Hill Interamericana Editores. 20:426-432. Pennachio D. 1997. Goodman & Gilman’s. endothelial function. Vogel RA.otras formas de arteriosclerosis e hiperlipoproteinemias y otros trastornos del metabolismo lipídico. 7. Atención Médica 1997. Coronary risk factors. 180 . 10th ed. and atherosclerosis.10/2:30-43. Mecanismo de acción de los hipercolesterolemiantes. 4. 3. el cual se intensificaba con el frío y el movimiento. REFERENCIAS 1. UNAM y McGraw-Hill Interamericana Editores. ed. ed. Madrid: McGraw-Hill Interamericana Editores. 4a. 15a. México: Facultad de Medicina. ¿Qué valores de laboratorio podrían estar alterados en este paciente? 5. ¿Qué régimen dietético le recomendaría a esta persona para mejorar sus niveles de ácido úrico? 9. 2001. leguminosas y vino de mesa en abundancia. 4a. Montgomery R. ed. 2. Bioquímica: Casos y texto.Caso 6 GOTA Un hombre de 53 años relata que su padecimiento actual se inició con una inflamación aguda del ortejo mayor del pie derecho e intenso dolor. ¿Cómo se relaciona la ingestión de etanol con el incremento de la concentración plasmática de ácido úrico? 8. asegura que poco antes de presentar este episodio agudo el paciente había incrementado el consumo de carne. 4. Principios de medicina interna. 6a. ed. Características estructurales de los ácidos nucleicos. ¿Son importantes los antecedentes familiares de este paciente? 6. Barcelona: Editorial Harcourt-Brace. ¿Qué alteraciones metabólicas pueden traer como consecuencia un aumento en los niveles séricos de ácido úrico? 2. por lo que se cambió el medicamento por alopurinol y naproxén. vísceras. ¿Cuál es la base bioquímica para sospechar que una dieta rica en proteínas puede provocar ataques de gota en pacientes susceptibles? 7. 2004. Preguntas de bioquímica 1. 1998: Cap. Rodríguez Carranza R y col. ¿Qué alimentos son ricos en purinas y pirimidinas? 4. Explicar cómo interfieren algunos medicamentos utilizados en el tratamiento de la gota con el metabolismo de los nucleótidos. 181 . Devlin TM. 2004. Biosíntesis y catabolismo de purinas y pirimidinas. 3. ¿Cuál es la base bioquímica para la acción de los medicamentos utilizados en la gota? Conceptos y áreas de aprendizaje 1. Además. Vademécum académico de medicamentos. 13. Harrison. 2. Bioquímica. ¿Son necesarias las purinas y las pirimidinas en la dieta? 3. Fue tratado con fenilbutazona. pero presentó daño gástrico. Barcelona: Editorial Reverté. Libro de texto con aplicaciones clínicas.