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GENERALIDADES
METABOLISMO
 El
metabolismo es el
conjunto de reacciones y
procesos físico-químicos que
ocurren en una célula,
para
su
necesarios
supervivencia.
 Estos complejos procesos
interrelacionados son la
base de la vida a nivel
molecular, y permiten las
diversas actividades de las
células.
METABOLISMO
El metabolismo celular cumple
las siguientes funciones:
• Obtencion de energia del
medio ambiente
• Conversion de nutrientes en
sustancias reconocibles y
asimilables
• Proporcionar las moleculas
necesarias para el organismo
/
unidades
(polimeros
GTP: guanosin trifosfato
basicas)
NADH: nicotinamida adenina dinucleótido
 El
metabolismo de un organismo
determina qué sustancias encontrará
nutritivas y cuáles encontrará tóxicas.
 Por ejemplo, algunas
procariotas utilizan
sulfuro
de
hidrógeno
como
nutriente, pero este
gas es venenoso
para los animales.
Procariotas; células sin
núcleo. ejm; bacterias
 El Metabolismo se divide en dos
procesos conjugados:
1. Catabolismo
2. Anabolismo
 El Catabolismo
(Degradación)
en
Consiste
la
transformación
de
biomoléculas complejas en
moléculas sencillas mediante
la liberacion de gran
cantidad de energía en los
enlaces covalentes que la
en
reacciones
forman,
químicas exotérmicas.
 Las reacciones catabólicas liberan energía; un
ejemplo es la glucólisis, un proceso de
degradación de compuestos como la glucosa, cuya
reacción resulta en la liberación de la energía
retenida en sus enlaces químicos.
Las reacciones catabólicas son generalmente
CONVERGENTES: A partir
de
compuestos diferentes se origina una via final
comun:
Glucosa
Trigliceridos
ATP
El Anabolismo
(Biosíntesis)
Es la encargada de la
síntesis de moléculas
orgánicas más complejas a
partir de otras más
sencillas
de
o
los
con
nutrientes,
requerimiento de energía,
al contrario que el
catabolismo.
AMONIACO (NH3), Dióxido de carbono (CO2)
Proteína
 Las reacciones anabólicas, utilizan la energía
liberada para recomponer enlaces químicos y
construir componentes de las células como lo son
las proteínas y los ácidos nucleicos.
El Anabolismo es el responsable de:
•La formación de los componentes celulares y
tejidos corporales y por tanto del crecimiento.
•El almacenamiento de energía mediante
enlaces químicos en moléculas orgánicas.
El anabolismo se puede clasificar según las
biomoléculas que se sinteticen:
•Replicación o duplicación de ADN.
•Síntesis de ARN.
•Síntesis de proteínas.
•Síntesis de glúcidos.
•Síntesis de lípidos.
Las vias anabolicas son
DIVERGENTES: a partir de un mismo
compuesto se originan por distintas vias,
moleculas muy diferentes.
Una característica del metabolismo es la
similitud de las rutas metabólicas básicas
incluso entre especies muy diferentes.
Por ejemplo: la secuencia de pasos químicos
en el ciclo de Krebs es universal entre
células vivientes tan diversas como la
bacteria unicelular Escherichia coli y
organismos pluricelulares como el elefante.
Las reacciones del catabolismo y anabolismo
ocurren en secuencia, no aisladamente, por lo
que el producto de una reaccion se convierte
en el sustrato de la siguiente.
Las reacciones metabolicas se encuentran
reguladas con absoluta precision por la
actividad de las diferentes enzimas celulares.
Las células obtienen la energía del medio ambiente
mediante tres tipos distintos de fuente de energía
que son:
•La luz solar, mediante la fotosíntesis en las plantas
(autotrofos).
•Otros compuestos orgánicos como ocurre en los
organismos heterótrofos.
•Compuestos
inorgánicos
como
las
bacterias
quimiolitotróficas que pueden ser autótrofas o heterótrofas.
Energía
El término energía, es la habilidad o capacidad de
realizar trabajos físicos. Pero esto equivale a tener
que explicar todo sobre las diferentes funciones
biológicas que dependen de la producción y
liberación de energía.
La energía que nuestro
cuerpo
necesita
se
obtiene casi por un igual
de la descomposición de
hidratos de carbono y de
grasas.
Las proteínas se asemeja a
los ladrillos con lo que se
construye nuestro cuerpo,
proporcionando
generalmente poca energía
para la función celular.
Energía para la Actividad Celular
La energía se almacena en los alimentos
en forma de hidratos de carbono,
grasas y proteínas. Estos componentes
alimenticios básicos se descomponen en
nuestras células para liberar la energía
acumulada.
Puesto que toda la energía se degrada
finalmente en calor, la cantidad de
energía liberada en una reacción
biológica se calcula a partir de la
cantidad de calor producido.
En las células se usa alguna energía libre para
el crecimiento y la reparación a lo largo del
cuerpo. Tales procesos, aumentan la masa
muscular dentro del entrenamiento y reparan los
daños musculares. También se necesita energía
para el transporte activo de muchas sustancias,
tales como la glucosa y los carbohidratos, a
través de las membranas celulares.
Almacenamiento de Energía ATP
Una molécula de ATP se compone de adenosina (una
molécula de adenina unida a una molécula de ribosa) combinada
con tres grupos de fosfatos (Pi) inorgánicos.
Cuando la enzima ATPasa
actúa sobre ellos, el último grupo
fosfato se separa de la molécula
ATP, liberando rápidamente una
gran cantidad de energía (7.6
kcal/mol de esto reduce el ATP
a ADP (difosfato de adenosina)
y Pi .
Pero, ¿cómo se acumuló originalmente esta energía? El
proceso de almacenaje de energía formando ATP a
partir de otras fuentes químicas recibe el nombre de
fosforilación. Mediante varias reacciones químicas, un
grupo fosfato se añade al ADP, convirtiéndose en
trifosfato de adenosina (ATP).
Cuando estas reacciones se
producen sin oxígeno, el
proceso recibe el nombre de
metabolismo
anaeróbico.
Cuando estas reacciones
tienen lugar con la ayuda de
oxígeno, el proceso global se
metabolismo
denomina
aeróbico, y la conversión
aeróbica de ADP a ATP
es
la
fosforolización
oxidativa.
Bacilo Aeróbico
Anaerobio
Sistemas Energéticos:
Las células generan ATP mediante tres métodos:
• El sistema ATP-PC
PC: fosfocreatina (Fosforilización)
• El sistema del Acido Láctico o
Sistema de Glucolisis anaeróbica
• El sistema Oxidativo o Aeróbico
(Hidratos de carbono, grasas y proteínas)
Acido Láctico
Las células generan ATP mediante tres métodos:
• El sistema ATP-PC
ATP-FOSFOCREATINA (PC)
Es un sistema anaeróbico (sin oxigeno). es
conocido por las denominaciones: sistema
de los fosfágenos, sistema anaeróbico
aláctico o sistema de fosforilación a nivel de
sustrato.
Las células generan ATP mediante tres métodos:
• El sistema ATP-PC
ATP-FOSFOCREATINA (PC)
Este Sistema emplea las reservas musculares
de ATP y fosfocreatina (PC)
La PC es un compuesto formado por
creatinina y fosfato el enlace almacena una
gran cantidad de energía química
Las células generan ATP mediante tres métodos:
En el ejercicio muy útil
• El sistema del Acido Láctico
La función de la producción de lactato es
oxidar NADH + H para regenerar la
nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+)
necesaria para la glucólisis, y por tanto para
que continúe la producción de ATP.
Las células generan ATP mediante tres métodos:
La fosforilación oxidativa es un proceso
metabólico que utiliza energía liberada por
la oxidación de nutrientes para producir
adenosina trifosfato (ATP).
• El sistema Oxidativo
Se produce en el metabolismo aeróbico
Representa el 90% d ATP
Metabolismo de Carbohidratos
Son las funciones implicadas en el proceso por el
cual los carbohidratos de la dieta se almacenan y
degradan en glucosa y posteriormente en dióxido
de carbono y agua.
Catabolismo de
Carbohidratos
(Degradación)
El catabolismo de carbohidratos
Es la degradación de los hidratos de carbono en
unidades menores.
Los carbohidratos son usualmente tomados por la
célula una vez que fueron digeridos en monosacáridos.
Una vez dentro de la célula, la ruta de degradación es
la glucólisis, donde los azúcares como la glucosa y la
fructosa son transformados en piruvato y algunas
moléculas de ATP son generadas
Glicogenolisis
Es la vía mediante la cual el glucógeno
almacenado en el hígado y en el tejido
muscular, es fosforilado, para formar
finalmente la molécula de glucosa 6 fosfato,
la cual tiene varias posibilidades
metabólicas.
Glucólisis
Se denomina glucolisis a un conjunto de reacciones
enzimáticas en las se metabolizan glucosa y otros
azúcares, liberando energía en forma de ATP. La
glucolisis aeróbica, que es la realizada en presencia de
oxígeno, produce ácido pirúvico, y la glucolisis
anaeróbica, en ausencia de oxígeno, ácido láctico.
Importancia de la Glucolisis:
La glucolisis es la principal
vía para la utilización de los
monosacáridos
glucosa,
y
fructosa
galactosa,
importantes
fuentes
energéticas de las dietas que
contienen carbohidratos.
Aunque son muchas las reacciones catalizadas por
diferentes enzimas, la glucolisis está regulada,
principalmente, por tres enzimas:
•
Hexocinasa
Fosfofructocinasa
Piruvatocinasa
El piruvato es un intermediario en varias rutas
metabólicas, pero la mayoría es convertido en acetil
CoA y cedido al ciclo de Krebs.
Aunque más ATP es generado en el ciclo, el
producto más importante es el NADH, sintetizado a
partir del NAD+ por la oxidación del acetil-CoA.
La oxidación libera dióxido de
carbono como producto de
desecho.
NAD: nicotinamida adenina dinucleótido
RESPIRACION
CELULAR
La respiración celular es el
reacciones
conjunto
de
bioquímicas que ocurre en la
mayoría de las células, en las
que
el
ácido
pirúvico
producido por la glucólisis se
desdobla a dióxido de
carbono (CO2) y agua
(H2O) y se producen 36
moléculas de ATP.
La respiración celular es una parte del
metabolismo, concretamente del catabolismo, en
la cual la energía contenida en distintas
biomoléculas, como los glúcidos, es liberada de
manera controlada.
En las células eucariotas la respiración se realiza
en las mitocondrias
RESPIRACIÓN
CELULAR
Ocurre en tres etapas que son:
Oxidación del piruvato.
Ciclo de los ácidos tricarboxílicos (ciclo de Krebs)
Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa del
ADP a ATP.
Anabolismo de
Carbohidratos
(Síntesis)
Gluconeogénesis
Se refiere a que la glucosa puede ser
formada en el hígado y en los riñones a
partir de moléculas que no son
carbohidratos como:
• lactato
• glicerol
• aminoácidos.
•El piruvato es la molécula inicial de
esta vía.
Glucogénesis
La glucosa que entra continuamente en
las células cuando no se necesita de
inmediato para energía se almacena como
glucógeno. La vía del glucógeno tiene
lugar en el citosol celular
lEl Citosol, hialoplasma o matríz
citoplásmica es la parte líquida del
citoplasma de la célula, está delimitado por
la membrana celular y la membrana nuclear.
Dentro suyo se encuentran inmersos la
mayoría de los organelos celulares
Glucogénesis
Cuando las células hepáticas y
están
saturadas
musculares
de
glucógeno, la glucosa entonces se
convierte en grasa en el hígado. Es el
proceso inverso al de glucogenolisis.
METABOLISMO DE ÁCIDOS GRASOS
METABOLISMO DE ÁCIDOS GRASOS
Los ácidos grasos tienen 3 funciones en la célula:
•Estructural :
Acidos grasos que forman
fosfolípidos, glucolípidos.
las
membranas:
•Mensajeros secundarios:
1,2-DAG tiene características de señalización
celular (El diacilglicerol o D-1,2-Diacilglicerol) esta
formado por una moleculas de glicerol y dos acido graso
•Energética:
Son la mayor reserva de energía en los animales).
Catabolismo de
Lipidos
(Degradacion)
La degradación de los ácidos
grasos es la degradación de los
triglicéridos porque es así como se
almacenan.
Implica 3 pasos diferentes:
•Movilización de triglicéridos.
•Introducción de los ácidos grasos en el
orgánulo donde se degradarán (sólo en
la mitocondria).
•Degradación de la molécula de ácidos
grasos (β-oxidación de los ácidos
grasos).
La movilización de los ácidos grasos
es por hidrólisis de los triglicéridos
mediante lipasas.
Se produce glicerol y los 3 ácidos
grasos correspondientes.
oEl glicerol no es un componente
grande de los ácidos grasos. Es el
único componente del triglicérido
que puede ser convertido en glucosa.
oLos ácidos grasos, en los animales,
no pueden generar glucosa, solo
pueden oxidarse para producir
energia y calor.
Metabolismo de
Proteinas
Aminoácidos
Son sustancias cristalinas, casi
siempre de sabor dulce; tienen
carácter ácido como propiedad básica
y actividad óptica.
Químicamente son ácidos carbónicos
con, por lo menos, un grupo amino por
molécula.
22 aminoácidos diferentes son los
componentes esenciales de las
proteínas. (aa esenciales y no
esenciaes)
El organismo no almacena el exceso de
aminoácidos que provienen de la dieta, lo que
ocurre es que los transforma en intermediarios
metabólicos comunes como son el piruvato,
oxalacetato y a-cetoglutarato, es decir, que los
aminoácidos van a ser precursores de la glucosa,
ácidos grasos y cuerpos cetónicos, es decir,
actúan como combustible y precursores
metabólicos.
Metabolismo de aminoácidos.
Procedencia.
•De proteínas de la dieta que se absorben y dan aminoácidos.
•De proteínas funcionales de la célula que se recambian.
Muchos aminoácidos se reutilizan para sintetizar proteínas.
También pueden degradarse para obtener energía en los
siguientes casos:
•Cuando se ingieren muchas proteínas.
•Cuando hay déficit de glucosa y hace falta energía.
SINTESIS DE PROTEINAS
Es la traducción de un mensaje genético en la
secuencia primaria de un polipéptido (aminoácidos).
Se divide en tres fases:
Iniciación
Elongación
Terminación
1. INICIACION
Cuando la subunidad ribosómica pequeña se une a un
mRNA.
El anticodon de un tRNA especifico forma apareamiento de
bases con el codón iniciador. La iniciación finaliza
cuando la subunidad ribosómica grande se combina con la
subunidad pequeña.
Al unirse estas dos subunidades forma una maquinaria que
polimeriza a los aminoácidos en un secuencia que especifica
la secuencia de bases de la molécula del mRNA.
2. ELONGACION
Es la fase de crecimiento de la cadena polipeptida
durante la traducción de una Ribosoma
3. TERMINACION
Durante la terminación se libera del ribosoma la
cadena polipeptídica.
Modificación posterior a la traducción :
Es la modificación que pueden tener los
polipéptidos recién sintetizados. Se le denomina
la cuarta fase de la traducción.
El fin de estas modificaciones es:
1. Preparar al polipéptido para su función
especifica.
2. Dirigir al polipéptido a una localización
especifica (Direccionamiento)
Esto es importante en las eucariotas debido a
que las proteínas deben dirigirse a muchos
destinos.
Degradación Proteica
Hay 2 etapas:
1. Desaminación
El grupo amino aparece en forma de NH4+y queda
el esqueleto carbonado.
2. Eliminación del grupo amino.
El NH4+ es muy tóxico y los vertebrados
terrestres lo eliminan transformándolo en urea que
se excreta.
NH: grupo amino
El Ciclo de la Urea
Fue estudiado por Krebs y Henseleit
y consta de 5 reacciones catalizadas
enzimáticamente que se desarrollan las
dos primeras en las mitocondrias y las
tres restantes en el citoplasma.
El ión amonio es un compuesto muy
tóxico que se convierte en el hígado y el
riñón en urea, en el llamado ciclo de la
urea.
Ésta pasa al torrente sanguíneo y es
eliminada por el riñón en la orina.