Resumen de Bioquímica y Biología Molecular: Conceptos Clave

## Introducción El metabolismo y la bioenergética estudian cómo las células obtienen, transforman y usan la energía para realizar funciones vitales. En este material revisaremos rutas centrales (glucólisis, ciclo de Krebs, cadena respiratoria, β-oxidación), la producción de ATP, y procesos relacionados como el ciclo de Cori y la regulación energética. Se explican conceptos clave, ejemplos prácticos y aplicaciones clínicas. > **Definición:** El ATP es la principal molécula que almacena y transporta energía en la célula. ## 1. Conceptos básicos y ubicación celular - **Glucólisis**: ruta citoplasmática que convierte glucosa en piruvato. Produce ATP y NADH localmente. - **Ciclo de Krebs (ácido cítrico)**: ocurre en la matriz mitocondrial; oxida acetil-CoA para generar NADH, FADH2 y GTP. - **Fosforilación oxidativa / cadena respiratoria**: localizada en la membrana interna mitocondrial; usa NADH y FADH2 para generar ATP mediante gradiente de protones. - **β-oxidación**: degradación de ácidos grasos en la matriz mitocondrial que produce acetil-CoA, NADH y FADH2. > **Definición:** Metabolismo es el conjunto de reacciones químicas en la célula que permiten obtener energía y sintetizar componentes celulares. ### Tabla: Localización de las rutas principales | Ruta | Compartimento celular | |---|---| | Glucólisis | Citoplasma | | Ciclo de Krebs | Matriz mitocondrial | | Fosforilación oxidativa | Membrana interna mitocondrial | | β-oxidación | Matriz mitocondrial | ## 2. Glucólisis (puntos clave) - La glucólisis convierte glucosa en piruvato con rendimiento neto de ATP y NADH. - ATP bruto en glucólisis: 4 ATP (pero el balance neto es 2 ATP por glucosa debido al consumo de 2 ATP al inicio). > **Definición:** Piruvato es la forma ionizada del ácido pirúvico. ### Reacciones relevantes - Fructosa-1,6-bifosfato es escindida por **aldolasa** en dos triosas: gliceraldehído-3-fosfato (G3P) y dihidroxiacetona fosfato (DHAP). > **Did you know** que la glucólisis puede funcionar en condiciones anaerobias y generar lactato a partir de piruvato para regenerar NAD+? ## 3. Destinos del piruvato y el ciclo de Cori - En condiciones aeróbicas: piruvato → acetil-CoA → entra al ciclo de Krebs. - En condiciones anaeróbicas o en músculo durante contracción intensa: piruvato → lactato. Ciclo de Cori (esquema): 1. En el músculo: Glucosa → Piruvato → Lactato 2. Lactato viaja por sangre al hígado 3. En hígado: Lactato → Piruvato → Glucosa 4. Glucosa regresa al músculo > **Definición:** El ciclo de Cori recicla lactato producido por el músculo y ayuda a mantener la glucemia. ## 4. β-oxidación de ácidos grasos - Proceso de degradación que ocurre por repeticiones de 4 reacciones básicas hasta generar acetil-CoA. - Consta de 5 pasos contados considerando liberación final: Oxidación, hidratación, segunda oxidación, tiolisis (o tiolisis puede considerarse la hidrólisis final en ciertos conteos). Reacciones (forma simplificada y orden): 1. Oxidación (introducción de un doble enlace; genera FADH2) 2. Hidratación (adición de agua) 3. Oxidación (genera NADH) 4. Tiolisis (escisión por CoA liberando acetil-CoA) 5. La última reacción puede interpretarse como una hidrólisis/tiolisis según la longitud final - La β-oxidación converge en la formación de **acetil-CoA**, que entra al ciclo de Krebs. ### Ejemplo práctico: rendimiento energético - Un ácido graso de 20 carbonos (ácido eicosanoico) produce aproximadamente 146 ATP totales tras su oxidación completa. - Para un triacilglicerol (TAG) formado por AG de 20, 18 y 24 carbonos más glicerol: cifras aproximadas dadas en el material original: - AG 20C = 146 ATP, AG 18C = 120 ATP, AG 24C = 172 ATP - Glicerol aporta ~22 ATP - Total aproximado = 460 ATP > **Fun fact:** La oxidación completa de un TAG produce muchas más ATP por carbono que la glucosa, por eso las grasas son una reserva de energía densa. ## 5. Producción de ATP y equivalentes redox - En fosforilación oxidativa, por convención clásica se e