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METABOLISMO
• El metabolismo
f d
fundamentales:
t l
l
la
para poder realizar
organismo y la
biológicas
tiene dos propósitos
generación
ió de
d energía
í
funciones vitales para el
síntesis de moléculas
• El metabolismo es el proceso general por el
cual los sistemas vivos adquieren y utilizan
la energía libre que necesitan para realizar
las diversas funciones que ocurren dentro de
ellos. Y lo consiguen acoplando las
reacciones exoergónicas de la oxidación de
l
los
nutrientes
t i t a los
l
procesos endoergónicos
d
ó i
requeridos para mantener los sistemas
vivos.
El metabolismo, por regla general, representa la suma de todos
los cambios químicos que convierten los nutrientes, los
materiales de partida utilizables por los organismos, en
energía y productos celulares químicamente complejo, es
decir, consiste literalmente en cientos de reacciones
enzimáticas organizadas en rutas características.
• Obtener energía química a partir de la energía solar
o degradando nutrientes del medioambiente.
RUTAS
METABOLICAS
• Convertir nutrientes en moléculas propias de la
célula.
• Polimerizar
macromoléculas
lé l
polisacáridos).
moléculas
(
(proteínas,
í
pequeñas
en
á id
ácidos
nucleicos
l i
y
• Sintetizar y degradar biomoléculas necesarias para
f
funciones
i
especificas
ifi
d la
de
l célula.
él l
FORMA DE OBTENCION DE CARBONO
• AUTOTROFOS
utilizan la energía
solar para poder fijar el CO2.
2 atmosférico
(fuente de carbonos).
• HETEROTROFOS
no pueden
d
obtener el carbono del CO2 atmosférico.
Lo obtienen a partir de moléculas
orgánicas
g
complejas.
p j
DEGRADACION
BIOSINTESIS
GLUCÓLISIS
• La glucolisis es la ruta por medio de
la cual los azucares de seis átomos
de carbono (que son dulces) se
desdoblan dando lugar a un
desdoblan,
compuesto de tres átomos de
carbono, el piruvato.
• Durante este proceso, parte de la
energía potencial almacenada en la
estructura
est
uctu a de hexosa
e osa se libera
be a y se
utiliza para la síntesis de ATP a
partir de ADP
• Está presente en todas las formas
de vida actuales. Es la primera parte
g
y en las
del metabolismo energético
células eucariotas ocurre en el
citoplasma.
Primera fase
• Las cinco primeras reacciones constituyen una fase de
inversión de energía,
energía en la que se sintetizan azúcares
azúcaresfosfato a costa de la conversión de ATP en ADP, y el
sustrato de seis carbonos se desdobla en dos azúcaresfosfato de tres carbonos.
1. Primera inversión del ATP
• En
E esta
t etapa
t
l glucosa
la
l
es fosforilada
f f il d mediante
di t un
ATP, esta reacción es catalizada por la hexoquinasa
ATP :
2. Isomerización de la glucosa-6-fosfato
glucosa 6 fosfato
• Esta reacción es la isomerización reversible de la
aldosa, la glucosa-6-fosfato, a la correspondiente
cetosa, la fructosa-6-fosfato, mediante la presencia de la
enzima fosfoglucoisomerasa.
fosfoglucoisomerasa
• Es una reacción fácilmente reversible, cuya dirección
dependerá de la concentración de producto y sustrato
para regularla.
l l
3. Segunda inversión de ATP
• La enzima fosfofructoquinasa (PFK1), realiza una
g
fosforilación ayudada
y
de un ATP,, p
para p
producir
segunda
un derivado de hexosa fosforilado en los carbonos 1 y 6
llamada fructosa-1,6-bisfosfato.
4. Fragmentación en dos triosa fosfatos
• La enzima aldolasa, produce el desdoblamiento del
azúcar, es decir el compuesto de seis carbonos,
fructosa-1 6-bisfosfato produce dos intermediarios de
fructosa-1,6-bisfosfato
tres carbonos.(GAP) y (DHAP).
5. Isomerización de la dihidroxiacetona
f f t
fosfato
• L
La enzima
i
ti
triosa
f f t isomerasa,
fosfato
i
convierte
i t uno de
d los
l
productos, la dihidroxiacetona fosfato en gliceraldehido3-fosfato.
Segunda fase
• Las cinco últimas reacciones corresponden a una fase
d generación
de
ió de
d energía,
í en esta
t fase,
f
l
las
ti
triosasfosfato se convierten en compuestos ricos en energía,
que transfieren fosfato al ADP, dando lugar
q
g a la síntesis
de ATP.
6. Generación del primer compuesto de alta
energía
í
• Esta reacción la cataliza la gliceraldehído-3-fosfato
deshidrogenasa, para producir 1,3-Bifosfoglicerato y una
molécula de NADH (dinucleótido de nicotinamida y adenina) y H+.
• El fosfato se ha introducido sin utilizar ATP, sino
aprovechando la energía producida por la reacción
redox.
7. Primera fosforilación a nivel de sustrato
• En esta etapa el 1,3-bisfosfoglicerato transfiere su grupo
acil-fosfato
acil
fosfato al ADP produciéndose la formación de ATP.
ATP
La reacción es catalizada por la fosfoglicerato quinasa.
8. Preparación para la síntesis del siguiente
compuesto
t de
d alta
lt energía
í
• El 3-fosfoglicerato se isomeriza a través de la enzima
fosfoglicerato
g
mutasa,, transformándose en el 2fosfoglicerato
9. Síntesis del segundo compuesto de alta
energía
í
• En esta reacción ocurre una deshidratación simple del 3fosfoglicerato para dar el fosfoenolpiruvato bajo la
acción de la enzima enolasa.
10. Segunda fosforilación a nivel de sustrato
• Desfosforilación del Fosfoenolpiruvato, obteniéndose
piruvato y ATP. Reacción irreversible mediada por la
Piruvato quinasa.
quinasa
El rendimiento total de la glucólisis es de 2 ATP y 2 NADH.
Glucosa + 2ADP + 2Pi + 2 NAD+ → 2 Piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O
∆G°’= -73,3 KJ/mol
Consume ATP
Hexoquinasa
Fosfofructoquinasa
Produce ATP
Fosfoglicerato quinasa
Piruvato quinasa
Produce NADH
Gliceraldehido 3 P deshidrogenasa
Regulación de la glucólisis
• La glucólisis se regula enzimáticamente en los
tres puntos irreversibles de esta ruta, esto es, en
la primera reacción (G -- >G-6P), por medio de
la Hexoquinasa; en la tercera reacción (F-6P -->
F 1 6 BP) por medio de la PFK1 y en el último
F-1,6-BP)
paso (PEP --> Piruvato) por la Piruvatoquinasa.
1. La hexoquinasa
q
es un p
punto de regulación
g
poco
p
importante, ya que se inhibe cuando hay mucho G-6P
en músculo. Es un punto poco importante ya que el Gpara otras vías.
6P se utiliza p
HQ: Inhibe G-6P
2. La PFK1 es la enzima principal de la regulación de la
glucólisis, si está activa cataliza muchas reacciones y se
obtiene más Fructosa 1,6 bifosfato, lo que permitirá a las
enzimas siguientes transformar mucho piruvato. Si está
inhibida, se obtienen bajas concentraciones de producto
y por lo tanto se obtiene poco piruvato.
Esta enzima es controlada por regulación alostérica
mediante: Por un lado se activa gracias a niveles
energéticos elevados de ADP y AMP, inhibiéndose en
abundancia de ATP y citrato, y por otro se activa en
presencia de un metabolito generado por la PFK2 que
es la Fructosa-2,6-Bisfosfato (F-2,6-BP)
La lógica de la inhibición y activación son las siguientes:
– ATP: inhibe esta enzima pues si hay una alta
concentración de ATP entonces la célula no necesita
generar más.
– Citrato: si hay una alta concentración de citrato
entonces se está llevando a cabo el ciclo del ácido
entonces,
cítrico (o ciclo de Krebs) y este ciclo aporta mucha
energía, entonces no se necesita realizar glucólisis
para obtener más ATP,
ATP ni piruvato.
piruvato
– AMP, ADP: la baja concentración de estas moléculas
implica que hay una carencia de ATP, por lo que es
necesario realizar
reali ar glucólisis,
gl cólisis para generar piruvato
pir ato y
energía.
PFK1: Inhibe: ATP - Activa: ADP, AMP y F-2,6-BP.
3. La piruvatoquinasa en el hígado se inhibe en
presencia
i de
d ATP y Acetil
A til Coenzima-A
C
i
A (A-CoA),
(A C A) y se
activa gracias de nuevo ante la F-2,6-BP.
PQ: Inhibe: ATP,
ATP A-CoA
A CoA - Activa: F
F-2,6-BP
2 6 BP