REACCIONES DE OXIDO-REDUCCIÓN

Introducción:

Todos los compuestos orgánicos son combustibles, es decir, si se calientan suficientemente en presencia de oxigeno, se produce bióxido de carbono, agua y calor, de acuerdo con la siguiente reacción:

Compuesto orgánico + O2 + calorà CO2 + H2O + Energía

Si el agente oxidante es moderado en su acción, se puede observar en forma gradual los productos de las oxidaciones sucesivas, por ejemplo:

Si un alcohol primario se oxida, el producto será un aldehído.

Y si un aldehído se oxida, el producto será un ácido carboxílico.

En cambio un alcohol secundario al oxidarse produce una cetona:


Una cetona al oxidarse, no da un ácido carboxílico como lo hace el aldehído. Si utilizamos como agente oxidante un reactivo que cambie de color al reducirse, mediante este cambio, podemos comprobar si la reacción es positiva o no; además una prueba organoléptica como lo es el olor, nos ayuda a comprobar si se lleva a cabo la reacción o no. En general estos reactivos son sales que contienen un metal, que al cambiar su número de oxidación cambia de color, tales como: las sales de cobre cúprico (Cu++) que son azules cambian a cobre cuproso (Cu+) que son rojas, otros ejemplos son el reactivo de Fehling (azul) que al oxidarse cambia a negro y la solución de dicromato de potasio que es de color anaranjado y que al reducirse cambia a color verde.


Reactivo de Fehling:

El reactivo de Fehling, también conocido como Licor de Fehling, es una disolución descubierta por el químico alemán Hermann von Fehling y que se utiliza como reactivo para la determinación de azúcares reductores. Sirve para demostrar la presencia de glucosa en la orina.

El licor de Fehling consiste en dos soluciones acuosas:
Sulfato de cobre cristalizado, 35 g; agua destilada, hasta 1.000 ml.
Sal de Seignette(Tartrato mixto de Potasio y Sodio), 150 g; solución de hidróxido de sodio al 40%, 3; agua, hasta 1.000 ml.

El ensayo con el licor de Fehling se funda en el poder reductor del grupo carbonilo de un aldehído. Éste se oxida a ácido y reduce la sal de cobre (II) en medio alcalino a óxido de cobre (I), que forma un precipitado de color rojo. Un aspecto importante de esta reacción es que la forma aldehído puede detectarse fácilmente aunque exista en muy pequeña cantidad. Si un azúcar reduce el licor de Fehling a óxido de cobre (I) rojo, se dice que es un azúcar reductor.

Se utiliza como reactivo para la determinación de azúcares reductores, y es útil para demostrar la presencia de glucosa en la orina, y también para detectar derivados de la glucosa como la sacarosa o la fructosa.

Qué es un lípido?

Denominamos lípidos a un conjunto muy heterogéneo de biomoléculas cuya característica distintiva aunque no exclusiva ni general es la insolubilidad en agua, siendo por el contrario, solubles en disolventes orgánicos (benceno, cloroformo, éter, hexano, etc.). Están constituidas básicamente por tres elementos: carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O); en menor grado aparecen también en ellos nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S).

Los lípidos pueden encontrarse unidos covalentemente con otras biomoléculas como en el caso de los glicolípidos (presentes en las membranas biológicas). También son numerosas las asociaciones no covalentes de los lípidos con otras biomoléculas, como en el caso de las lipoproteínas y de las estructuras de membrana.

Una característica básica de los lípidos, y de la que derivan sus principales propiedades biológicas es la hidrofobicidad. La baja solubilidad de los lipídos se debe a que su estructura química es fundamentalmente hidrocarbonada (alifática, alicíclica o aromática), con gran cantidad de enlaces C-H y C-C (Figura de la izquierda). La naturaleza de estos enlaces es 100% covalente y su momento dipolar es mínimo. El agua, al ser una molécula muy polar, con gran facilidad para formar puentes de hidrógeno, no es capaz de interaccionar con estas moléculas. En presencia de moléculas lipídicas, el agua adopta en torno a ellas una estructura muy ordenada que maximiza las interacciones entre las propias moléculas de agua, forzando a la molécula hidrofóbica al interior de una estructura en forma de jaula, que también reduce la movilidad del lípido. Todo ello supone una configuración de baja entropía, que resulta energéticamente desfavorable. Esta disminución de entropía es mínima si las moléculas lipídicas se agregan entre sí, e interaccionan mediante fuerzas de corto alcance, como las fuerzas de Van der Waals. Este fenómeno recibe el nombre de efecto hidrofóbico (Figuras inferior).

Dispersión de lípidos en medio acuoso

Agregación de lípidos en medio acuoso

Constituyentes importantes de la alimentación (aceites, manteca, yema de huevo), representan una importante fuente de energía y de almacenamiento, funcionan como aislantes térmicos, componentes estructurales de membranas biológicas, son precursores de hormonas (sexuales, corticales), ácidos biliares, vitaminas etc.

Trigliceridos

El glicerol es un alcohol de tres carbonos, en cada uno de ellos posee un grupo oxidrilo (OH). Cada OH se combina con el hidrógeno del grupo carboxilo de un ácido graso, de esta manera el ácido graso se "ensambla" con el glicerol desprendiéndose agua (OH (del alcohol) + H (del carboxilo) ® H2O) . De la unión del glicerol con un ácido graso se forma un monoglicérido, con dos ácidos grasos tenemos un diglicérido, y con tres ácidos grasos tenemos un triglicérido. Los triglicéridos más importantes son:

Grasas y aceites

Se diferencian uno del otro por que a temperatura ambiente los aceites son líquidos oleosos, esta característica está dada por que son triglicéridos no saturados, mientras que las grasas presentan ácidos grasos saturados. Ambos sirven de depósito de reserva de energía para células animales (grasas) y en vegetales (aceites). Estos compuestos son altamente energéticos, aproximadamente 9,3 kilocalorías por gramo. Cuando un organismo recibe energía asimilable en exceso, este puede almacenarla en forma de grasa, que podrá ser reutilizada posteriormente en la producción de energía, cuando el organismo lo necesite. En general, la grasa es almacenada en los adipocitos (células que forman el tejido adiposo) donde puede movilizarse para obtener energía cuando el ingreso calórico es menor que el gasto de calorías. Esta capa es utilizada en determinados animales como aislante térmico, como por ejemplo en mamíferos marino


Fosfolípidos

Son los componentes primarios de las membranas celulares. En su estructura química podemos observar una molécula de glicerol, dos ácidos grasos, un grupo fosfato y una base nitrogenada. Su fórmula general se representa de la siguiente manera:

Fórmula general de los fosfolípidos

Los fosfolípidos son anfipáticos, esto es que son simultaneamente hidrofílicos e hidrofóbicos. La "cabeza" de un fosfolípido es un grupo fosfato cargado negativamente y las dos "colas" son cadenas hidrocarbonadas fuertemente hidrofóbicas.

En las membranas celulares juegan un papel muy importante, ya que controlan la transferencia de sustancias hacia el interior o exterior de la célula. Una de las características de los fosfolípidos es que una parte de su estructura es soluble en agua (hidrofílica), mientras que la otra, es soluble en lípidos (hidrofóbica). La parte hidrofílica es en la que se encuentra el aminoalcohol o base nitrogenada. Esta característica estructural hace posible que los fosfolípidos participen en el intercambio de sustancias entre un sistema acuoso y un sistema lipídico, separando y aislando a los dos sistemas, a la vez que los mantiene juntos.

En medio acuoso las colas de los fosfolípidos tienden a disponerse en manera tal de formar un ambiente local hidrofóbico. Esto deja a los grupos fosfatos "de cara" al ambiente hidrofílico. Existen tres estructura que los fosfolípidos pueden formar en razón de naturaleza anfipática.

Comportamiento en solución

En medios acuosos, los lípidos sin incapaces de formar soluciones verdaderas. Algunos tienen un grupo polar en algún extremo de la molécula, por lo que en medio acuosos pueden formar: micelas, monocapas y bicapas que son grupos macromuleculares con gran cantidad de lípidos

Micelas

Bicapas lipídicas planas








Bicapas lipídicas esféricas (vesículas)

La bicapa fosfolípidica es de aproximadamente 5nm de espesor. Esta membrana es semipermeable, lo cual significa que la mayoría de las moléculas no pueden pasar pero, algunas pasan libremente por la membrana (difunden).

Esteroides

Es un grupo extenso de lípidos naturales o sintéticos con una diversidad de actividad fisiológica muy amplia. No se parecen a ningún otro lípido, se los ubica en esta clase por ser insolubles al agua. Todos los esteroides poseen cuatro anillos de carbono unido entre ellos, los que pueden presentar oxhidrilos o radicales. Entre los esteroides se encuentran:

• El colesterol existe en las membranas celulares (excepto las bacterianas y vegetales), un 25 % (peso en seco) de las membranas de los glóbulos rojos, y es un componente esencial de la vaina de mielina (cobertura de los axones de las neuronas). En cierta gente de edad avanzada forma depósitos grasos en el revestimiento interno de los vasos sanguíneos. Este depósitos pueden bloquear y reducir la elasticidad de los vasos, predisponiendo a la persona a sufrir: presión alta, ataques cardíacos, apoplejía.
  


• Las hormonas sexuales y las de la corteza renal también son esteroides que se forman a partir del colesterol de los ovarios, testículos y otras glándulas.
  


• Las prostaglandinas son un grupo de sustancias químicas que poseen acciones hormonales y derivan de los ácidos grasos.

Aminoacidos

Es una molécula que contiene un carboxilo (-COO) y un amino (-NH3) libre.

*Son compuestos orgánicos que se combinan para formar proteínas.

*Tienen carácter ácido como propiedad básica y actividad óptica; químicamente son ácidos carbónicos con, por lo menos, un grupo amino por molécula, 20 aminoácidos diferentes son los componentes esenciales de las proteínas.

*Estas sustancias se incorporan inicialmente al torrente sanguíneo y, desde allí, son distribuidas hacia los tejidos que las necesitan para formar las proteínas, consumidas durante el ciclo vital.

*Algunos aminoácidos no proteicos se utilizan como neurotransmisores, vitaminas, etc. Por ejemplo, la beta-alanina o la biotina.

*Existen aproximadamente 20 aminoácidos distintos componiendo las proteínas. La unión química entre aminoácidos en las proteínas se produce mediante un enlace peptídico.

Los aminoácidos esenciales más problemáticos son el triptófano, la lisina y la metionina.
Es típica su carencia en poblaciones en las que los cereales o los tubérculos constituyen la base de la alimentación.

El déficit de aminoácidos esenciales afectan mucho más a los niños que a los adultos.

Los aminoácidos se clasifican habitualmente según las propiedades de su cadena lateral:

- Neutros polares
- Neutros no polares
- Con carga negativa
- Con carga positiva

*- Neutros polares, hidrófilos o (polares): serina (Ser), treonina (Thr), cisteína (Cys), asparagina (Asn), tirosina (Tyr) y glutamina (Gln).

*- Neutros no polares, apolares o hidrófobos: glicina (Gly), alanina (Ala), valina (Val), leucina (Leu), isoleucina (Ile), metionina (Met), prolina (Pro), fenilalanina (Phe) y triptófano (Trp).

*-- Con carga negativa, o ácidos: ácido aspártico (Asp) y ácido glutámico (Glu).
*- Con carga positiva, o básicos: lisina (Lys), arginina (Arg) e histidina (His).

Se clasifican en dos grupos:
aa esenciales:
-El cuerpo no los puede producir y tienen que ser suministrados por los alimentos.
-Se encuentran en la leche, el queso, los huevos, carne, las verduras, las nueces y los granos.

*fenilalanina (Phe)
*isoleucina (Ile)
*leucina (Leu)
*lisina (Lys)
*Metionina (Met)
*treonina (Thr)
*triptófano (Trp)
*Valina (val)


aa no esenciales:
-Son producidos por el cuerpo a partir de los aminoácidos esenciales o la descomposición normal de las proteínas



*Arginina (Arg)
*Alanina (Ala)
*Prolina (Pro)
*Glicina (Gly)
*Serina (Ser)
*Cisteina (Cys)


*Asparagina (Asn)
*Ácido aspártico (Asp)
*Ácido glutámico (Glu)
*Tiroxina (Tyr)
*Glutamina (Gln)
*Histidina (His)

a-Aminoácidos Esenciales y no esenciales

DISACÁRIDOS

los disacáridos están formados por la unión de dos monosacáridos, que se realiza de dos formas:
1. Mediante enlace monocarbonílico, entre el C1 anomérico de un monosacárido y un C no anomérico de otro monosacárido, como se ve en las fórmulas de la lactosa y maltosa. Estos disacáridos conservan el carácter reductor .
MALTOSA

LACTOSA






3. Mediante enlace dicarbonílico, si se establece entre los dos carbonos anoméricos de los dos monosacáridos, con lo que el disacárido pierde su poder reductor, por ejemplo como ocurre en la sacarosa
SACAROSA

Reconocimiento de glucidos

Objetivos:
Identificación de glúcidos.
Hidrólisis del enlace de un disacárido
Materiales:
Tubos de ensayo, gradilla, vaso para calentar, mechero.
Reactivo de Fehling A y Fehling B
Lugol
HCl diluido y bicarbonato.

Muestras de glúcidos:
*glucosa
*maltosa
*lactosa
*sacarosa
*almidón.

Reacciones que van a realizarse:

1.-Reacción de Fehling:
*Tomar la muestra que se quiera analizar (normalmente una cantidad de 3 cc.)
*Añadir 1 cc. de Fehling A y 1 cc. de Fehling B. El líquido del tubo de ensayo adquirirá un fuerte color azul.
*Calentar el tubo al baño María o directamente en un mechero de Laboratorio.
*La reacción será positiva si la muestra se vuelve de color rojo-ladrillo.
*La reacción será negativa si la muestra queda azul, o cambia a un tono azul-verdoso.

Fundamento: Se basa en el carácter reductor de los monosacáridos y de la mayoría de los disacáridos (excepto la sacarosa). Si el glúcido que se investiga es reductor, se oxidará dando lugar a la reducción del sulfato de cobre (II), de color azul, a óxido de cobre (I), de color rojo-anaranjado.

2.-Reacción del Lugol: Este método se usa para identificar polisacáridos. El almidón en contacto con unas gotas de Reactivo de Lugol (disolución de yodo y yoduro potásico) toma un color azul-violeta característico.

*Poner en un tubo de ensayo unos 3 cc. del glúcido a investigar.

*Añadir unas gotas de lugol.
*Si la disolución del tubo de ensayo se torna de color azul-violeta, la reacción es positiva.

Fundamento: La coloración producida por el Lugol se debe a que el yodo se introduce entre las espiras de la molécula de almidón. No es por tanto, una verdadera reacción química, sino que se forma un compuesto de inclusión que modifica las propiedades físicas de esta molécula, apareciendo la coloración azul violeta.

Basándote en esta característica te voy a proponer un pequeño juego de magia que te va a sorprender:

*Una vez que tengas el tubo de ensayo con el almidón y el lugol, que te habrá dado una coloración violeta, calienta el tubo a la llama y déjalo enfriar. !Sorprendido!.
*Vuelve a calentar y enfriar cuantas veces quieras.... ?Dónde está el color?.

Investigacion de azucares reductores

*Poner las muestras de glúcidos en los tubos de ensayo. Pueden prepararse soluciones al 1% aproximadamente. Figura 1.
*Realizar la Prueba de Fehling como se indica al principio de página. Figura 2.
*Después de calentar observar los resultados. Figura 3.
*Estos resultados nos indican que los azúcares: glucosa, maltosa y lactosa tienen carácter reductor.


Como se veía en la experiencia 1 la sacarosa daba la reacción de Fehling negativa,(Figura 4)por no presentar grupos hemiacetálicos libres.

Ahora bien, en presencia del ácido clorhídrico (HCl)y en caliente, la sacarosa se hidroliza descomponiéndose en los dos monosacáridos que la forman (glucosa y fructosa).

Técnica: Tomar una muestra de sacarosa y añadir unas 10 gotas de ácido clorhídrico al 10%. Calentar a la llama del mechero durante un par de minutos.

Dejar enfriar y realizar la Prueba de Fehling. Observa el resultado (Figura 5). La reacción positiva nos dice que hemos conseguido romper el enlace O-glucosídico de la sacarosa. ( Se recomienda antes de aplicar la reacción de Fehling, neutralizar con bicarbonato, Fehling sale mejor en un medio que no sea ácido.)

CARBOHIDRATOS o glucidos

Familia de las Aldosas

Glicolisis

1. Introducción

Glicolisis o Glucolisis, ruta bioquímica principal para la descomposición de la glucosa en sus componentes más simples dentro de las células del organismo. Una ruta se refiere a una secuencia específica de reacciones catalizadas por enzimas que transforman un compuesto en otro biológicamente importante. La glicolisis se caracteriza porque puede utilizar oxígeno, si este elemento está disponible (ruta aerobia) o, si es necesario, puede continuar en ausencia de éste (ruta anaerobia), aunque a costa de producir menos energía..

2. Glucosa

La glucosa es un hidrato de carbono. Desde el punto de vista químico, estos compuestos se definen como derivados aldehídicos o cetónicos de alcoholes polihidroxílicos. El azúcar glucosa es el más importante. La mayor parte de los hidratos de carbono de la dieta se descomponen en glucosa y otros azúcares simples que son absorbidos por la mucosa intestinal. El hígado convierte estos otros azúcares sencillos, como la fructosa, en glucosa. En el organismo, todos los hidratos de carbono pueden sintetizarse a partir de glucosa.

La glucosa es un azúcar sencillo que se denomina monosacárido porque no puede descomponerse en otro más simple. Se llama hexosa porque contiene seis átomos de carbono y es un azúcar aldosa porque tiene un grupo aldehído. Por tanto, es un monosacárido aldohexosa. La fórmula estructural de su cadena en línea recta puede explicar algunas de sus propiedades; pero la estructura cíclica es termodinámicamente más estable y explica todas sus propiedades químicas.

Los niveles de glucosa en la sangre y en los tejidos están estrictamente regulados. El exceso se almacena en el hígado y los músculos en forma del hidrato de carbono polisacárido llamado glucógeno.

3. La ruta de la glicolisis

Al estudiar los cambios bioquímicos que se producían durante la contracción muscular se observó que cuando un músculo se contrae en ausencia de oxígeno (de forma anaerobia), se utiliza el glucógeno y aparecen como productos finales el ácido pirúvico y el ácido láctico. Sin embargo, si la contracción ocurre en presencia de oxígeno (de forma aerobia), no se acumula ácido láctico y el ácido pirúvico es oxidado completamente hasta dióxido de carbono y agua. En base a estas observaciones, se adoptó la costumbre de distinguir las fases aerobia y anaerobia en el metabolismo de los hidratos de carbono. Pero esta distinción es arbitraria, puesto que las reacciones con o sin oxígeno son las mismas, diferenciándose únicamente en el proceso final, que no tiene lugar en condiciones anaerobias.

4. Secuencia de reacciones en la glicolisis

La glicolisis es el proceso mediante el cual la molécula de glucosa, que posee seis átomos de carbono, se degrada enzimáticamente a través de una secuencia de diez reacciones catalizadas por enzimas para dar dos moléculas de ácido pirúvico, que poseen tres átomos de carbono cada una. En condiciones anaerobias el ácido pirúvico se transforma en ácido láctico. En conjunto, la ecuación de la glicolisis es la siguiente:

Glucosa + 2 ADP (difosfato de adenosina) + 2 Fosfato → 2 ácido pirúvico + 2 ATP (trifosfato de adenosina) + 4 H

Aunque las etapas intermedias implicadas son muchas y complejas, una visión simplificada podría describir el proceso como:

1. La incorporación inicial de dos grupos fosfato dentro de la molécula de glucosa de seis átomos de carbono, en un proceso denominado fosforilación de la glucosa. Los grupos fosfato los proporcionan dos moléculas de ATP, mediante la utilización de energía.

2. El compuesto intermedio de seis átomos de carbono que se forma, fructosa 1,6 fosfato, se rompe en dos compuestos más simples, con tres átomos de carbono cada uno.

3. Estos compuestos de tres átomos de carbono, fosfato de dihidroxiacetona y gliceraldeído 3-fosfato, son cada uno metabolizados para dar ácido pirúvico, en una vía con numerosos pasos intermedios. Durante este proceso, cada uno de los compuestos de tres átomos de carbono produce dos moléculas de ATP (cuatro en total), con lo que se genera una ganancia neta de dos moléculas de ATP, ya que dos moléculas de ATP se utilizaron en la etapa 1. Además, se producen dos moléculas del cofactor intermediario NADH (dinucleotido de nicotinamida y adenina), las cuales pueden ser oxidadas bajo condiciones aerobias, en una ruta separada que rinde seis moléculas de ATP.

4. Con aporte de oxígeno (glicolisis aerobia), las dos moléculas de ácido pirúvico resultantes pueden ser utilizadas por el ciclo mitocondrial del ácido cítrico (también llamado ciclo del ácido tricarboxílico o ciclo de Krebs) después de convertirse en acetil-CoA (acetil-coenzima A), produciendo 2 moléculas más de ATP. Durante el conjunto de glucolisis y ciclo de Krebs se liberan 24 átomos de hidrógeno, que se oxidan, en un proceso denominado fosforilación oxidativa, en el que se forman 34 moléculas de ATP. En el conjunto de todas estas reacciones de descomposición de la glucosa se generan CO2 y H2O como productos finales. En resumen, se pueden producir un total de 38 moléculas de ATP mediante el metabolismo completo de una molécula de glucosa bajo condiciones aerobias, pero sólo dos moléculas de ATP bajo condiciones anaerobias, porque en este caso el ácido pirúvico se transforma en ácido láctico sin producción adicional de ATP.

5. Por último, una de las moléculas intermediarias de tres átomos de carbono, el gliceraldeído-3 fosfato puede, en una reacción lateral, convertirse en 2,3 bifosfoglicerato, un compuesto que ayuda a la hemoglobina de los glóbulos rojos sanguíneos a descargar el oxígeno en los tejidos.

5. Importancia biomédica

La glicolisis es la principal ruta para el metabolismo de la glucosa, y conduce a la producción del compuesto intermediario acetil-CoA. Éste se oxida en el ciclo del ácido cítrico, produciendo energía en forma de ATP. También es la vía principal para el metabolismo de los otros azúcares simples de la dieta, fructosa y galactosa. La capacidad de la ruta de la glicolisis para funcionar con ausencia de oxígeno es de crucial importancia fisiológica, ya que proporciona ATP y permite a los músculos esqueléticos contraerse con extrema rapidez aun cuando el aporte de oxígeno resulte insuficiente. Ciertos tejidos, como el músculo esquelético, con una notable capacidad glucolítica, pueden resistir la anoxia (falta de oxígeno). Por el contrario, el músculo cardiaco, con sus numerosas mitocondrias y su abundante aporte de sangre, está adaptado a una función aerobia. Tiene una capacidad glicolítica relativamente pobre, por lo que resiste poco la anoxia.

Existen algunas enfermedades que hacen que las enzimas de la ruta glicolítica presenten una actividad deficiente. Se manifiestan principalmente como anemias hemolíticas (causadas por la destrucción de los glóbulos rojos de la sangre), ya que los glóbulos rojos dependen principalmente de la energía que se produce en la glicolisis, para hacer frente a las demandas de energía necesaria para el mantenimiento de la integridad estructural. En los cánceres en los que las células malignas se multiplican y crecen rápidamente, la tasa de la glucolisis es, a menudo, mayor que la que se requiere para la producción de energía mediante el ciclo del ácido cítrico en la mitocondria. Como consecuencia, estas células producen un exceso de ácido pirúvico, que se convierte en ácido láctico. De esta forma, la zona donde se localiza el tumor es relativamente ácida (el ácido láctico es ácido), un hecho que puede tener importancia para el tratamiento del cáncer. Un exceso similar de ácido láctico puede ser debido a otras circunstancias, tales como una deficiencia de la enzima piruvato deshidrogenasa, que metaboliza el ácido pirúvico. Esta enzima también puede ser inhibida por iones arsénico y mercurio, y por una deficiencia de tiamina (vitamina B1). Esto tiene importancia clínica, como en el caso de los alcohólicos con carencias nutricionales que a menudo presentan deficiencia de tiamina. Si reciben grandes cantidades de glucosa (por ejemplo, mediante goteo intravenoso), pueden desarrollar una rápida acumulación de ácido pirúvico que provocará una acidosis láctica, que con frecuencia resulta mortal.

ESQUEMAS DE GLICOLISIS

Ciclo de Krebs

Ciclo de Krebs, sucesión de reacciones químicas que ocurren dentro de la célula, mediante las cuales se realiza la descomposición final de las moléculas de los alimentos y en las que se producen dióxido de carbono, agua y energía. este proceso, que se lleva a cabo por la acción de siete enzimas, es conocido también por ciclo de los ácidos tricarboxílicos. El ciclo de Krebs ocurre en todos los animales, plantas superiores y en la mayoría de las bacterias. En los organismos que tienen células con núcleo, el ciclo tiene lugar dentro de un orgánulo membranoso que se llama mitocondria, una estructura que se compara a menudo con la central de producción de energía de la célula. El descubrimiento del ciclo es obra de Hans Adolf Krebs, un bioquímico británico que presentó este importante avance científico en 1937.

Los alimentos, antes de poder entrar en el ciclo del ácido cítrico, deben descomponerse en pequeñas unidades llamadas grupos acetilo. Cada grupo acetilo (CH3CO) contiene sólo dos átomos de carbono, junto con hidrógeno y oxígeno. Al comienzo del ciclo, un grupo acetilo se combina con una molécula con cuatro átomos de carbono llamada oxalacetato, para producir un compuesto con seis átomos de carbono: el ácido cítrico. En los restantes pasos del ciclo, la molécula de ácido cítrico se transforma, y pierde dos de sus átomos de carbono, que salen en forma de dióxido de carbono. Así mismo, se liberan también cuatro electrones. Estos viajan dentro de la célula gracias a una serie de moléculas transportadoras, la cadena transportadora de electrones, en la que se produce energía en forma de una molécula rica en energía llamada trifosfato de adenosina, o ATP, antes de reaccionar con el oxígeno para formar agua. Un producto adicional del ciclo es otra molécula con gran contenido energético, llamada trifosfato de guanosina, o GTP. La célula utiliza estas moléculas, el ATP y el GTP, como combustible en muchos procesos. Otra molécula usada como combustible, el fosfato de creatina, puede servir también para proveer de energía extra a las células del cerebro y de los músculos. La molécula original de oxalacetato se regenera al final del ciclo. Esta molécula puede reaccionar entonces con otro grupo acetilo y comenzar el ciclo de nuevo. En cada giro del ciclo se produce energía.

El ciclo de Krebs es una vía eficaz para convertir, dentro de la célula, los componentes de los alimentos en energía utilizable. En el ciclo, sólo se destruyen los grupos acetilo; tanto las siete enzimas que llevan a cabo las diferentes reacciones, como los compuestos intermedios sobre los que actúan, pueden volver a utilizarse una y otra vez. Muchos de los compuestos intermedios que se producen en el ciclo se usan también como materiales de construcción para la síntesis de aminoácidos, hidratos de carbono y otros productos celulares.

DESEQUILIBRIO ÁCIDO BASE

Cuando por cualquier circunstancia patológica, el pH de la sangre sale del valor normal (7.35-7.45) en uno u otro sentido se producen cuadros conocidos como acidosis (descenso del pH sanguíneo) y alcalosis (aumento del mismo); ambas situaciones representan trastornos del equilibrio ácido base. De acuerdo con la ecuación de Henderson-Hasselbach, las variaciones del pH plasmático pueden deberse a cambios en la concentración plasmática del bicarbonato, en cuyo caso las alteraciones son de tipo metabólico, o cambios en la pCO2, en cuyo caso las alteraciones se define como tipo respiratorio. Son cuatro las alteraciones del equilibrio acido base: acidosis metabólica, alcalosis metabólica, acidosis respiratoria y alcalosis respiratoria.

En cada uno de estos trastornos cardinales del equilibrio acido base el proceso que lo precipita no solo afecta el equilibrio, sino que desencadena otras respuestas fisiológicas secundarias que sirven para modificar la variable alterada. Así, un trastorno metabólico induce una respuesta ventilatoria que secundariamente altera la pCO2; mientras que un trastorno ventilatorio induce respuestas amortiguadoras y renales que secundariamente modifican la concentración del bicarbonato.

Los trastornos del equilibrio acido base pueden ser primarios o simples cuando existe una sola alteración precipitante; un trastorno acido base mixto se refiere a la existencia de dos o mas alteraciones independientes.

Cuando el pH plasmático se desvía de su valor normal empiezan a operar mecanismos compensadores. El principio general de la compensación es que, si una condición anormal ha alterado uno de los términos de la relación HCO3- /CO2, el pH del plasma se puede reajustar a su valor normal mediante una alteración compensatoria del otro termino. Sin embargo, la compensación no implica el retorno del bicarbonato y la pCO2 a sus valores normales. De cualquier forma, cuando los mecanismos e compensación comienzan a operar, el paciente se puede quedar compensado y hablamos de acidosis o alcalosis compensada.

Potencial de Hidrogeno (pH)

La concentración de los hidrogeniones es un factor importante en una gran variedad de los procesos químicos, pues intervienen determinando el equilibrio iónico de los electrolitos, modificando así la constitución molecular de las sustancias que actúen entre si.

El pH es la concentración de hidrogeniones que tiene una sustancia, entre mas H+ que OH- la sustancia tendrá un pH ácido. El pOH es la concentración de hidroxilos que tiene una sustancia, entre mas tenga OH- que H+ las sustancia tendrá un pOH básico o alcalino.



El pH esta definido como.
El esta definido como:
pH = -log (H) pOH= -log (OH-1)
De donde:
pH=potencial de hidrogeno

-log=logaritmo negativo

(H)= concentración de hidrogeniones
(moles/lt)

De donde:
pOH= potencial hidroxilo

-log=logaritmo negativo

(OH-1)= concentración de hidroxilos


El organismo, para poder cumplir con sus funciones fisiológicas, debe tener una concentración de hidrógenos constante dentro de ciertos límites y es lo que se conoce como pH sanguíneo, indispensable en multitud de estados clínicos. Químicamente en sentido estricto, la sangre se encuentra siempre en alcalinidad (pH 7.4).

La mayoría de las soluciones acuosas son ácidas o básicas. Cada experiencia con
sustancias comunes indica variaciones en el carácter ácido o básico. El ácido clorhídrico, por ejemplo, es altamente corrosivo mientras que el vinagre (ácido acético) no lo es. El zumo de limón (ácido cítrico) presenta un sabor más ácido que una tableta de aspirina disuelta (ácido acetilsalicílico). Ciertas bases, o incluso sales, contrarrestan la acidez del estómago más efectivamente que otras.
Es muy importante resaltar que la acidez y la basicidad son cualidades relativas, y si algo se comporta como un ácido o una base depende del disolvente. El agua es un importante disolvente que se disocia, en una pequeña extensión en iones H+ y OH-, una propiedad que es importante en reacciones ácido-base. En esta unidad se explorará en alguna profundidad la naturaleza y propiedades de los ácidos y las bases y se investigarán las características del equilibrio de los sistemas ácido-base acuosos.