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UNIDAD 6. METABOLISMO
6.1. Visión general del Metabolismo Celular.
6.2. Importancia de las enzimas en el metabolismo.
6.3. Localización subcelular de algunas rutas metabólicas.
6.4. Algunos procesos metabólicos en el citoplasma.
6.4.1. Glucólisis
6.5. Algunos procesos metabólicos en la mitocondria
6.5.1. Estructura de la mitocondria
6.5.2.Descarboxilación oxidativa
6.5.3. Ciclo de Krebs
6.5.4. Transporte de electrones
6.5.5. Fosforilación oxidativa
6.6. Algunos procesos metabólicos en el cloroplasto
6.1. Visión general del
Metabolismo Celular y
Balance Energético.
VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO
METABOLISMO:
totalidad de las reacciones químicas que se
producen en un organismo. Dichas reacciones están interrelacionadas
entre sí generando rutas de reacciones o rutas metabólicas.
Las rutas metabólicas pueden clasificarse en dos grandes categorías:
1. RUTAS CATABÓLICAS
2. RUTAS ANABÓLICAS
VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO
Las rutas catabólicas (en su
conjunto se denominan catabolismo)
se encargan, en general, de degradar
moléculas orgánicas proporcionando
a la célula moléculas más pequeñas,
que en muchos casos pueden ser
utilizadas por otras rutas, energía
química y poder reductor.
Las rutas anabólicas (que
constituyen el anabolismo) son, por el
contrario, rutas que dan lugar a
moléculas de mayor tamaño,
partiendo de intermediarios
metabólicos y utilizando para ello
energía y poder reductor producidos
en otras reacciones químicas.
VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO
NUTRIENTES:
carbohidratos,
lípidos, proteínas ,
ácidos nucléicos
MACROMOLÉCULA
S CELULARES
Carbohidratos,
lípidos, proteínas,
ácidos nucléicos
ADP +
PO4-3
NAD
NADP
FAD
ATP
NAD
H
NAD
PH
FAD
H2
Moléculas pequeñas o PRECURSORES
EJEMPLO DE CATABOLISMO
ANABOLISMO
EJEMPLO DE ANABOLISMO
VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO
SUSTRATO DE LA
ENZIMA
(reactivo)
ENZIMA
MOLÉCULA DE TRANSFERENCIA
ENERGÉTICA
PRODUCTO DE
REACCIÓN
VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO
VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO
Es la principal molécula energética que conecta las reacciones que
producen energía con las que la requieren. Donde se necesita
energía, el ATP la dona al romper enlaces fosfato. Pero será preciso
resintetizar otra vez el ATP y de esta manera efectuar proceso
contínuo de ruptura-síntesis de ATP.
REACCIONES
EXERGÓNICAS
REACCIONES
ENDERGÓNICAS
VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO
ENZIMA
SUSTRATO DE LA
ENZIMA
(reactivo)
MOLÉCULA DE TRANSFERENCIA
DE ÁTOMOS DE HIDRÓGENO o
molécula portadora de electrones
PRODUCTO DE
REACCIÓN
VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO
dinucleótido de nicotinamida adenina; abreviada NAD+
dinucleótido de nicotinamida adenina FOSFATO; abreviada NADP+
Forma oxidada
Forma reducida
VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO
MOLÉCULA DE TRANSFERENCIA
DE ÁTOMOS DE HIDRÓGENO o
molécula portadora de electrones
SUSTRATO DE
LA ENZIMA
(reactivo)
PRODUCTO
DE
REACCIÓN
ENZIMA
VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO
dinucleótido de flavin adenina; abreviada FADH2
Forma
oxidada
Forma
reducida
VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO
NUTRIENTES:
carbohidratos, lípidos,
proteínas , ácidos
nucléicos
ADP + PO4
NAD
NADP
FAD
CATABOLISMO
-3
MACROMOLÉCULAS
CELULARES
Carbohidratos, lípidos,
proteínas, ácidos
nucléicos
ANABOLISMO
ATP
NADH
NADPH
FADH2
Moléculas pequeñas o PRECURSORES
6.2.Importancia metabólica de
las enzimas
VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO
ALGUNAS
ACTIVIDADES
ENZIMÁTICAS:
ALDOLASA
ENOLASA
DESHIDROGENASA
CINASA
FOSFORILASA
FOSFATASA
ISOMERASA
MUTASA
TRANSFERASA
SINTASA
SINTETASA
FUMARASA
ACONITASA
Una enzima es una proteína que
cataliza reacciones bioquímicas
siempre y cuando sean
termodinámicamente posibles.
Catalizador: sustancia que altera la
velocidad de una reacción química,
pudiendo recuperarse sin cambios
esenciales en su forma o composición al
final de la reacción.
ENZIMAS
ALDOLASA: enzima que cataliza reversiblemente la ruptura de una fructuosa en
dos moléculas más pequeñas de 3 carbonos cada una (cetona y aldehído).
Un aldol es un β-hidroxialdehído o una β-hidroxicetona.
Cα
β-hidroxicetona
ENZIMAS
ENOLASA: enzima que cataliza la deshidratación reversible del sustrato.
Un enol es un alqueno que posee un grupo hidroxilo unido a uno de los átomos de
carbonos del doble enlace.
ENZIMAS
DESHIDROGENASA: enzima que cataliza la oxidación o reducción de un sustrato
por sustracción o adición de átomos de hidrógeno, empleando un par de
coenzimas que actúan como aceptores o como donadores de electrones y
protones.
Las principales coenzimas implicadas en estas reacciones redox son los pares
NAD+/NADH, NADP+/NADPH, FAD/FADH2 y FMN/FMNH2; en cada par, la
primera es la forma oxidada y la segunda la forma reducida del coenzima.
Forma
reducida
Forma
oxidada
+
Forma reducida
+
Dependiendo del
transportador de
hidrogenos,
pueden quitar uno
o dos atomos.
Forma oxidada
ENZIMAS
CINASA O QUINASA: enzima que transfiere grupos fosfato desde el ATP a un
sustrato específico. O transfiere grupo fosfato del sustrato al ADP para formar
ATP. ESTA ÚLTIMA REACCIÓN BIOQUÍMICA ES CONOCIDA COMO
FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO.
ENZIMAS
FOSFORILASA: enzima que cataliza la adición de un grupo fosfato que proviene
de una fosfato inorgánico.
Realiza la actividad opuesta a la fosfatasa.
ENZIMAS
FOSFATASA: enzima que cataliza la eliminación de grupos fosfatos de algunos
sustratos, dando lugar a la liberación de una molécula de ion fosfato y la aparición de
un grupo hidroxilo en el lugar en el que se encontraba esterificado el grupo fosfato.
ENZIMAS
ISOMERASA: enzima que cataliza el reacomodo de una molécula en su isómero
estructural o de posición.
Los isómeros son compuestos que tienen la misma fórmula molecular pero
diferente estructura molecular.
ENZIMAS
MUTASA: es un tipo de enzima ISOMERASA que cataliza el cambio de un grupo
funcional de la molécula de un sitio a otro de la misma molécula, sin modificación
del grupo funcional.
ENZIMAS
TRANSFERASA: enzima que cataliza la transferencia de un grupo funcional de
una molécula donadora a otra aceptora.
ENZIMAS
SINTASA: enzima que cataliza la unión química de 2 moléculas sin que exista una
ATP o GTP involucrada.
ENZIMAS
SINTETASA: enzima que cataliza la unión química de 2 moléculas en donde
existe la participación de ATP o GTP.
ENZIMAS
ACONITASA: enzima que cataliza la isomerización de citrato a isocitrato
CITRATO
ISOCITRAT
O
ENZIMAS
FUMARASA: enzima que cataliza la hidratación-deshidratación reversible del
fumarato a malato.
VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO
PROTEÍNAS
AMINOÁCIDOS
ÁC.NUCLÉICOS
NUCLEÓTIDOS
GLUCÓGENO
LÍPIDOS
MONOSACÁRIDOS
GLICEROL
GLUCOSA
lactato
PIRUVATO
ACETIL COENZIMA A
CICLO DE
KREBS
CO2
electrones
NH3
ADP
ATP
TRANSPORTE ELECTRÓNICO Y
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
O2
H2 O
ÁC.GRASOS
VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO
PROTEÍNAS
AMINOÁCIDOS
ÁC.NUCLÉICOS
NUCLEÓTIDOS
GLUCÓGENO
LÍPIDOS
MONOSACÁRIDOS
GLICEROL
GLUCOSA
lactato
PIRUVATO
ACETIL COENZIMA A
CICLO DE
KREBS
CO2
electrones
NH3
ADP
ATP
TRANSPORTE ELECTRÓNICO Y
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
O2
H2 O
ÁC.GRASOS
VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO
GLUCÓGENO
GLUCOGENOGÉNESIS
GLUCOGENÓLISIS
MONOSACÁRIDOS
ÁC.GRASOS
GLUCOSA
lactato
GLUCÓLISIS
fermentación
DESCARBOXILACIÓN
OXIDATIVA
GLUCONEOGÉNESIS
PIRUVATO
ACETIL COENZIMA A
CICLO DE
KREBS
ADP
ATP
β-OXIDACIÓN DE
ÁCIDOS GRASOS
CO2
electrones
TRANSPORTE ELECTRÓNICO Y
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
O2
H2 O