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DESAFÍO Nº 12
Profesora Verónica Abasto Córdova
Biología – 1° Medio
Nombre del Estudiante
: ________________________________
Curso
: __________
METABOLISMO Y ENZIMAS
TIMBRE
METABOLISMO
En las clases anteriores, estudiamos los principios de la teoría celular, dentro de los cuales se incluye la idea de
que las células son la unidad
ad funcional de los seres vivos. Es por esto, que pese a la gran variedad de formas,
tamaños, tipos y asociaciones de células existentes, todas comparten algunas características y propiedades
comunes que le permiten cumplir esta función. Una de estas características
características es llevar a cabo una serie de
procesos metabólicos que le permiten a la célula realizar las transformaciones químicas que hacen posibles los
procesos vitales de desarrollo, crecimiento,
crecimiento, formación de estructuras, respuesta a estímulos y reproducción.
Sobre esta propiedad, explicaremos a continuación sus aspectos más relevantes.
Las células se caracterizan por tener un metabolismo propio, el metabolismo celular,
celular el cual lo constituyen todas
las reacciones químicas que ocurren al interior de la célula.. La célula se autosustenta gracias a su directa
relación con el medio, lo que implica un constante flujo de materia y energía entre ambos.
Las reacciones metabólicas se pueden clasificar en:
•
ANABOLISMO: corresponde a las reacciones de
síntesis de biomoléculas,
biomoléculas en donde a partir de
moléculas simples (monómeros) se construyen
moléculas más complejas (polímeros). Esto implica un
requerimiento de energía por parte de la célula, la
que se utiliza en la formación de enlaces entre los
monómeros. Un ejemplo
mplo de reacción anabólica sería la
síntesis de proteínas a partir de amino ácidos.
•
CATABOLISMO: corresponde a las reacciones de
degradación de biomoléculas,
biomoléculas en las cuales a partir
de moléculas más complejas (polímeros), se originan
moléculas simples (monómeros). Al contrario de lo
que ocurre en el anabolismo, aquí se rompen los
enlaces de las moléculas, lo que implica liberación de
energía. Un ejemplo de reacción
rea
catabólica es la
glucogenólisis (degradación del glucógeno en
glucosas).
•
ANFIBOLISMO: es el proceso en el que la energía que se obtiene del catabolismo, se almacena en
grandes cantidades en algunas moléculas destinadas a dicha función, para que luego sea usada en el
anabolismo. Son todas las “reacciones intermedias” entre el catabolismo y el anabolismo. Estas reacciones
no entregan ni consumen energía,
energí sino que son solo intermediarias. Un ejemplo es el ciclo de Krebs de la
respiración celular que ocurre en la mitocondria.
Una característica del metabolismo es
la similitud de las rutas metabólicas
básicas en los organismos, incluso entre
especies muy diferentes. Por ejemplo,
la secuencia de pasos del ciclo de
Krebs es universal entre células
vivientes, tan diversas como una
bacteria y un organismos como el ser
humano.
Todos
los
compuestos
químicos
producidos
en
las
reacciones
metabólicas se denominan metabolitos.
Además, son necesarias moléculas como
el ATP, ADP y AMP, las que se utilizan
en el almacenamiento
almacenamient de la energía; el
NADH, NADPH
NADPH, FAD o FADH2,
participan en los procesos de oxidación
y reducción de los metabolitos,
actuando como transportadores de
electrones.
ENZIMAS
Una enzima es una molécula que sirve como catalizador de las reacciones químicas al disminuir la energía de
activación requerida.
Participa activamente en
los procesos metabólicos
de la célula. Todas las
reacciones que tienen lugar
en la célula involucran
enzimas, que tal como
mencionamos en la unidad
anterior, en su mayoría son
proteínas
globulares
complejas
de
tamaño
grande, formadas por una o
más cadenas polipeptídicas
que presentan plegamientos
que aseguran que un grupo
particular de aminoácidos
formen una especia de
surco, región que se conoce como el sitio activo de la enzima. El sustrato es la molécula sobre la cual actúa una
enzima; el sustrato se ajusta con gran precisión al sitio activo de una enzima
enzima, formándose en este sitio lo que se
conoce como el complejo enzima sustrato. Cuando las enzimas pierden su estructura tridimensional
característica,
cterística, se dice que están desnaturalizadas. Son sintetizadas en los ribosomas libres o del R.E.R.
Las enzimas tienen una enorme capacidad catalítica,, mayor que la de cualquier catalizador inorgánico. Esta
propiedad radica en el hecho de que las enzimas pueden disminuir los requerimientos energéticos de la reacción:
cualquier reacción requiere que los reactantes (o sustratos) alcancen un nivel de energía que les permita
convertirse en productos. Una reacción no catalizada requiere más energía de a
activación que una catalizada.
Las enzimas aceleran la velocidad de las reacciones, porque disminuyen la energía de activación. Así, los
reactantes se combinan más rápidamente para formar los productos. La funcionalidad de las enzimas se consigue
manteniendo
do la estructura primaria, secundaria y terciaria de las enzimas.
Algunas enzimas requieren además de su
estructura proteica, la participación de otros
componentes químicos. Cuando se trata de uno o
más iones metálicos como el hierro, magnesio,
magnesio
calcio o zinc, se les llama cofactores. Si los
componentes químicos son moléculas orgánicas no
proteicas
más
complejas
se
denominan
coenzimas, como es el caso de muchas vitaminas.
Cuando esto ocurre, la parte proteica de la
enzima se llama apoenzima y toda la enzima
completa se llama holoenzima.
FACTORES QUE AFECTAN LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA
La capacidad catalítica de las enzimas se debe a una serie de características, pero la más importante es su gran
especificidad en las reacciones que catalizan, las bajas concentraciones que se necesitan de ellas, el no
consumirse durante la reacción,
reacción la concentración del sustrato, la temperatura
atura y el pH.
Concentración del sustrato: al aumentar la concentración del sustrato, la actividad de la enzima aumenta, hasta
alcanzar la velocidad máxima, punto donde la enzima se satura,, debido a que todas tienen sus sitios activos
ocupados.
Efecto del pH: las enzimas actúan dentro de límites estrechos, es decir tienen un pH óptimo. El máximo de la
curva corresponde al pH óptimo en el que la enzima tiene su máxima actividad, en medios muy ácidos o muy
alcalinos, la enzima se desnaturaliza y se inactiva.
Temperatura:: por lo general, la velocidad de las reacciones aumenta con la temperatura dentro de un intervalo
en el que la enzima está activa y estable. La actividad enzimática máxima se alcanza a la temperatura óptima.
Luego la actividad decrece y la enzima se desnaturaliza.
Concentración
ntración de sustrato
MECANISMOS DE ACCIÓN ENZIMÁTICA
ENZIM
Modelo de “Llave-cerradura
cerradura”: propone que
el sustrato se une al sitio activo de la enzima
de manera análoga a como se inserta una llave
a una cerradura. Este modelo muestra
claramente el criterio de especificidad
característico
ístico de las enzimas.
Modelo de “Acoplamiento inducido”: explica
de manera más
ás flexible la interacción
específica entre el sustrato y la enzima. Se
fundamenta en el hecho que el sustrato es
capaz de inducir cambios en la estructura o
conformación del sitio activo, permitiendo una
orientación apropiada de los grupos químicos
que intervienen en la reacción.
pH
Temperatura
INHIBICIÓN ENZIMÁTICA
Muchas sustancias químicas afectan el funcionamiento de una enzima parcial
parcial o totalmente, por medio de lo cual
se puede realizar un control de la actividad enzimática. Esta inhibición puede ser:
Inhibición competitiva: una molécula, semejante al sustrato normal, compite por unirse al sitio activo de la
enzima. La inhibición competitiva puede ser revertida aumentando las concentraciones de sustrato.
Inhibición alostérica (no competitiva)
competitiva): ocurre cuando una molécula distinta del sustrato se combina con una
enzima en un sitio diferente del sitio activo y, al hacer esto, altera la conformación del sitio
siti activo haciéndoolo
no funcional.
Actividad 1. Responde las siguientes preguntas:
1.
Explica en qué consisten las cadenas metabólicas.
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_______________________________________________________________________________
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2.
Explica el efecto de la enzima en la energía de activación de una reacción en reacciones endergónicas y
exergónicas. Apóyate en la información del gráfico.
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3.
¿En qué consiste la enfermedad llamada fenilcetonuria y cómo se detecta
detecta?
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Actividad 2. Escoge la alternativa correcta:
1.
¿Con qué postulado de la teoría celular se
asocia mejor el término metabolismo?
A) La célula como unidad estructural.
B) La célula como unidad genética.
C) La célula como unidad hereditaria.
D) La célula como unidad funcional.
E) La célula como unidad pluricelular.
2.
7.
A.
B.
Es correcto afirmar que en el anabolismo:
C.
I.
Se libera energía de los enlaces químicos.
II. Se fabrican biomoléculas.
III. Se almacenan grandes cantidades de energía.
D.
E.
A.
B.
C.
D.
E.
Solo I
Solo II
Solo III
I y II
I y III
3.
A.
B.
C.
D.
E.
Un ejemplo de catabolismo es:
Síntesis de proteínas.
Síntesis de polisacaridos.
Síntesis de lípidos.
Ciclo de Krebs.
Glucogenólisis.
4.
¿Cuál de las siguientes moléculas acopla
catabolismo y anabolismo?
Un enzima.
La glucosa.
Una proteína.
O2.
ATP
A.
B.
C.
D.
E.
5.
A.
B.
C.
D.
E.
6.
A.
B.
C.
D.
E.
La porción enzimática que se une al reactante
se llama _____. La molécula que reacciona
unida a éste se llama _____. ¿Qué alternativa
completa la oración?
Producto – sitio activo.
Sitio activo – sustrato.
Sustrato – producto.
Inhibidor – sustrato.
Sitio activo – inhibidor.
¿Cómo acelera la reacción química una enzima?
Añadiendo energía a los reactantes.
Disminuyendo la energía de activación
necesaria.
Uniéndose irreversiblemente a los reactantes.
Sufriendo modificaciones irreversibles.
Disminuyendo el número de moléculas
participantes.
Respecto a los factores que afectan la
actividad enzimática, ¿cuál de las siguientes
afirmaciones es FALSA?
La velocidad de reacción es directamente
proporcional a la concentración de enzima.
Alcanzada cierta concentración de sustrato la
velocidad de reacción no aumenta al aumentar
el sustrato.
La velocidad de reacción es directamente
proporcional a la temperatura.
Algunas enzimas no actúan si no es en
presencia de ciertos minerales.
Las enzimas actúan dentro de un rango de pH,
lo que se conoce como pH óptimo.
8.
A.
B.
C.
D.
E.
¿Por qué se dice que una enzima es específica?
Porque aceleran las reacciones químicas.
Porque disminuyen la energía de activación.
Porque se unen a un determinado sustrato.
Porque necesitan cofactores.
Porque se pueden volver a reutilizar.
9.
Con respecto al modelo del acoplamiento
inducido es correcto que:
I.
Es el que mejor muestra el criterio de
especificidad de una enzima.
II. Es más flexible que el otro modelo propuesto.
III. Dice que el sitio activo de una enzima puede
estar sujeto a cambios.
A.
B.
C.
D.
E.
Solo I
Solo II
I y II
II y III
I, II y III
10. ¿Cómo se llama la inhibición de una enzima por
unión de una molécula muy parecida al sustrato
o su sitio activo?
A. Inhibición alostérica.
B. Inhibición no competitiva.
C. Inhibición competitiva.
D. Inhibición por desnaturalización.
E. Inhibición irreversible.
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