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EL
METABOLISMO
CELULAR
La célulacélula es una máquinamáquina que necesita
energía para realizar sus trabajostrabajos
METABOLISMO CÉLULAR
 En los sistemas vivos, las reacciones que capturan
energía (fotosíntesis) y las reacciones que liber...
Definiciones históricas
OXIDACIÓN
 Pérdida de electrones
 Pérdida de hidrógeno
REDUCCIÓN
 Ganancia de electrones
 Gana...
Reacciones Redox en sistemas bióticos
Son muy importantes porque se obtiene
energía
 Metabolismo Celular
 Respiración
 ...
Metabolismo
Mapa de conceptos
Origen del término
Definición
SE DERIVA DE
METABOLE
QUE SIGNIFICA
CAMBIO O TRANSFORMACIÓN
¿QUE TRANSFORMAMOS ?
A LOS NUTRIENTES
LOS CUALES SON
CARBOHIDR...
Es el conjunto de reacciones
químicas:
Que le permiten a la célula o al
organismo, la producción de
masa y energía
¿CÓMO S...
REACCIONES
METABÓLICAS
Mapas de conceptos
Anabolismo
Catabolismo
SON DE DOS TIPOS
CATABÓLICASCATABÓLICAS ANABÓLICASANABÓLICAS
DEL
GRIEGO CATABOLE
QUE SIGNIFICA
HACIA ABAJO
SON LAS QUE
DEG...
GLUCOSA
DE LO COMPLEJO A LO SIMPLE
DE LO SIMPLE A LO COMPLEJO
CATABOLISMO
CO2 + H2O + E
ANABOLISMO
FASES DEL METABOLISMO
 CATABOLISMO
Reacciones destructivas
Moléculas orgánicas
complejas
Se obtiene energía ATP.
Se produ...
METABOLISMO CÉLULAR
Las Enzimas
 La presencia de las enzimas es fundamental para
que las reacciones químicas puedan ocurr...
METABOLISMO CÉLULAR
Las enzimas
 Actúan como catalizadores ; disminuyen la
energía de activación incrementando
enormement...
 Muchas enzimas requieren
de cofactores, que pueden
ser iones simples, tales como
Mg2+ o Ca2.
 O moléculas orgánicas no
...
METABOLISMO CÉLULAR
EL ATP
 Todas las actividades biosintéticas de la célula,
muchos de sus procesos de transporte y una
...
METABOLISMO CÉLULAR
METABOLISMO CÉLULAR
 En el curso de esta reacción, se liberan unas 7 kilocalorías
de energía por mol de ATP.
 La elimina...
METABOLISMO CÉLULAR
Glucólisis
 La primera fase en la degradación de la glucosa es la gluc
que se efectúa en el citoplasm...
METABOLISMO CÉLULAR
Respiración
 La respiración comprende el ciclo de Krebs y el
transporte terminal de electrones acopla...
Glucosa
6-fosfatasa
Glucosa
sanguínea
Exportación a los
téjidos periféricos Acetil CoA
Colesterol
Sales biliares
6-fosfogl...
Glucosa
Glucógeno,
almidón y sacarosa
almacén
Oxidación vía
pentosa fosfato
Ribosa 5-fosfato
Oxidación vía
glucólisis
Piru...
Fase
Preparatoria
Fosforilación de Glucosa
y su conversión a
Gliceraldehido 3-fosfato
Primera
Reacción
importante
Glucosa ...
Fase
Productora
de
Energía
Conersión Oxidativa de
G3P a Piruvato y su
acoplamiento en la
formación de ATP y
NADH
Glicerald...
Oxidación a Acetil CoA
Lactato
Complejo
Piruvato
Deshidrogenas
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NAD+
NADH + H+
+ HS-CoA
S-CoA
Piruvato
Acetil CoA + CO2
Unidad I Citología
Fotosíntesis Versus Respiración Celular
Unidad I Citología
Respiración Celular
— La respiración celular, es
un proceso exergónico o
un proceso energético
colina a...
Unidad I Citología
Fotosistemas
— La membrana del tilacoíde
contiene elementos proteicos
organizados dentro de fotosistema...
Ciclo de Krebs
El producto más importante de la degradación de los
carburantes metabólicos es el acetil-CoA, (ácido acétic...
Microscopía electrónica de una mitocondria
¿Qué es la mitocondria?
En el citoplasma de la mayoría de las células humanas, ...
El ciclo de krebs
Fig.6.-El Ciclo de Krebs o Ciclo del Acido Cítrico.
Célula
Núcleo
Mitocondria
Glucosa Glucosa
Ac. Pirúvico
Acetil CoA
ADP
ATP
Glucólisis
• Ciclo de Krebs
• cadenarespiratoria...
Mitocóndria
Acetil CoA
O2 O2
CO2
H2O
CO2
H2O
ADP
24 ADP
Balance energético y Representación global
de la Respiración Celul...
Respiración Celular
Es el conjunto de reacciones en las cuales el ác.
pirúvico producido por la glucólisis es
desdobla a C...
FOSFORILACION OXIDATIVA
 Primer nivel: El NADH llega a las Crestas mitocondriales, donde se oxida con
una "flavoproteína"...
La cadena transportadora de electrones:
fosforilación oxidativa.
LA CADENA TRANSPOTADORA
DE ELECTRONES
Las enzimas de la cresta mitocondrial transportan los H
hasta el Oxigeno formándose ...
Unidad I Citología
SISTEMA TRANSPORTADOR DE ELECTRONES
Hipótesis quimiosmótica
1. La ATP sintetasa es un gran complejo
proteico con canales para protones que
permiten la re-entr...
1.1.1.28
Piruvato
Lactato
Lactato
Deshidrogenas
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Contracción Muscular
METABOLISMO CÉLULAR
Las Vías Anaerobias
 En ausencia de oxígeno, el ácido pirúvico puede
seguir una de varias vías llamad...
METABOLISMO CÉLULAR
Las Vías Anaerobias
 El ácido pirúvico puede convertirse en etanol
(alcohol etílico)
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METABOLISMO CÉLULAR
Piruvato
Acetaldehido
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Piruvato
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Deshidrogenasa
Fermentación Alcoholica
 El ácido láctico se forma a partir del ácido pirúvico, por acción
de una variedad de microorganismos y también por algun...
GLUCOGENESIS
El Metabolismo de Lipidos se
Divide:
 Digestion
 Transporte
 Degradacion
 Sintesis
CATABOLISMO DE LÍPIDOSCATABOLISMO D...
Digestion, Absorcion y Transporte
 Ocurre en ambientes acoso del intestino y
utiliza enzimas solubles en agua (lipasas)
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 Ocurre en la Sangre y en Fluidos
Intercelulares:
 Lipoproteinas
 Albumina de Suero
 Cuerpos cetonicos.
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Enzimas involucradas
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LIPASA
 Cataliza la hidrólisis de
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(α y α’) del glicerol de
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ISOMERASA
 Para la hidrólisis de 2-MAG
es necesaria la presencia
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 Cataliza la hidrólisis de ésteres de colesterol con
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C
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 Cataliza la hidrólisis del enlace éster que une el ácido
graso al hidroxilo del carbono 2 del glicerol ...
62
PAPÉL DE LA BILIS EN LA
DIGESTIÓN DE LÍPIDOS
 ÁCIDOS BILIARES: el más abundante es el ácido
cólico, en menor proporció...
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FUNCIÓN DE LOS ÁCIDOS
BILIARES
 Aumentan la función de la Lipasa pancreática.
 Reducen la “Tensión Superficial” y con...
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ABSORCIÓN:
 Proceso mediante el cuál las sustancias
resultantes de la digestión ingresan a la
sangre mediante a travéz...
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 No es indispensable la digestión total de las
grasas neutras debido a que pueden atravesar las
membranas si se encuen...
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ESTRUCTURA DE
QUILOMICRONES
Fosfolípido
sTriacilgliceroles y
ésteres de Colesterol.
B-48
C-III
C-II
Apolipoproteínas
Co...
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Transporte de Lípidos en la sangre
Son usadas 4 tipos de LIPOPROTEINAS para
transportar lípidos en la sangre:
 Quilomi...
69
70
METABOLISMO DE LAS
GRASAS
71
 Los TAG deben ser hidrolizados
antes de su utilización por los tejidos
mediante LIPASAS intracelulares.
 Los product...
72
Metabolismo del Glicerol
1) ACTIVACIÓN:
Solo ocurre en tejidos que tienen la enzima
Gliceroquinasa:
Hígado, riñón, inte...
73
Metabolismo del Glicerol
2) Luego es transformado en Dihidroxiacetona Fosfato.
H2C OH
HC
H2C
OH
O P
O
O
O
-
NAD
+
NADH ...
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Metabolismo del Glicerol
3) Formación de Gliceraldehído-3-Fosfato.
H2C OH
C
H2C
O
O P
O
O
O-
C O
HC
H2C
OH
O P
O
O
O-
H...
75
 La posibilidad del glicerol de formar
intermediarios de la Glucólisis ofrece un
camino para su degradación total.
 C...
76
CATABOLISMO DE LOS
ÁCIDOS GRASOS
77
β-Oxidación de Ácidos Grasos
 Ocurre en tejidos como: Hígado, músculo
esquelético, corazón, riñón, tej. Adiposo,
etc.
...
78
1) Activación del ácido graso
 Ocurre en el Citosol.
 La reacción es
catalizada por la
TIOQUINASA.
 El pirofosfato e...
79
2) Transporte de Acil-CoA al interior de la
mitocondria.
80
Después de la activación, los ésteres de ac.
Grasos con CoA entran a la mitocondria para
ser procesados.
β-Oxidación
 ...
81
¿Porqué se llama β-Oxidación?
En este proceso el carbono β del ác. Graso se
oxida a una cetona y luego a un tioéster.
82
Acil-CoA del paso
de activación
Se obtienen 5ATP por ciclo de β-Oxidación
83
84
INTERRELACION
CON EL CICLO DE
KREBS
•Los acetilos formados en la
β-OXIDACIÓN ingresan al
CICLO DE KREBS para su
oxidaci...
85
•En cada ciclo se pierden 2 átomos de C en forma de Acetil-
CoA.
•Para degradar completamente un ac. Graso de 16 C hace...
86
Balance neto de Energía
Ácido Caprilico
(8 carbonos)
Ácido Palmítico
(16 carbonos)
Uniones
~P
Uniones
~P
Cantidad de ci...
87
Formación de Cuerpos Cetónicos
(Cetogénesis) Después de la degradación de los ac. Grasos, el Acetil-CoA es
oxidado en ...
88
CETOGENESIS
1. El 1er paso es la inversa
de la última etapa de la β-
oxidación.
2. El acetoacetatil-CoA se
condensa con...
89
Utilización de los cuerpos cetónicos
 El Hígado es el principal productor ya que posee todas
las enzimas necesarias. E...
90
UTILIZACIÓN DE
LOS CUERPOS
CETÓNICOS
 Los tejidos extrahepáticos
utilizan cuerpos cetónicos
como fuente de energía.
 ...
91
Formación y exportación de cuerpos
cetónicos (hígado)
Los cuerpos cetónicos se
forman y exportan desde el
Hígado.
En co...
92
BIOSINTESIS DE ÁCIDOS
GRASOS
93
 Cuando la ingesta supera las necesidades energéticas,
el exceso se almacena como reserva en forma de
grasas.
 Los re...
94
SINTESIS DE NOVO
(SINTESIS CITOPLASMÁTICA DE AC. GRASOS)
 Los ac. grasos se sintetizan en el citosol a
partir de aceti...
95
SALIDA DE ACETILOS DE
LA MITOCONDRIA AL CITOSOL
96
Etapas de la Síntesis de Ac. Grasos
Comprende:
1. Formación de malonil-CoA.
2. Reacciones catalizadas por el
complejo m...
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1)Formación de malonil-CoA
 Es una carboxilación que requiere HCO3
-
como fuente de
CO2.
 Cataliza: acetil-CoA carbox...
98
2)Reacciones de la acido graso sintetasa
 Cataliza la síntesis de ac. Grasos de hasta 16 C.
 Formada por 2 subunidade...
99
1)Transferencia de acetato.
Una molécula de acetil-CoA
ingresa y la acetil
transferasa (AT) transfiere
el resto acetilo...
100
2)Transferencia de malonilo.
El malonil-CoA
formado ingresa y se
une al residuo de
Fosfopanteteína de la
Proteína
Tran...
101
3)Condensación de acetilo con
malonilo
•El carboxilo libre del
malonilo se separa
como CO2.
•Se produce la unión
de ac...
102
4) Primera reducción( reducción del grupo
ceto)
El ceto-acil ACP
formado se
reduce a hidroxi-
acil ACP por
acción de l...
103
5)Deshidratación
Se pierde una
molécula de agua,
reacción catalizada
por la hidroxi acil
deshidratasa (HD).
104
6)Segunda reducción
(Saturación del enlace C-C)
El compuesto insaturado
es hidrogenado por acción
de la enoil reductas...
105
Translocación
La cadena en elongación
unida al grupo
fosfopanteteína de la ACP
es translocada al residuo
de cisteína d...
106
RESUMEN: Pasos de la
biosíntesis de Ac. Grasos.
107
BIOSINTESIS DE COLESTEROL
La estructura de 27 C se obtiene a
partir de moléculas de acetil-CoA.
Se condensan moléculas...
108
ETAPAS INICIALES
 Hasta la formación de 3-OH-3-
metil-glutaril CoA NO ESTÁ
COMPROMETIDA A LA
SÍNTESIS DE
COLESTEROL(s...
109
LAS CÉLULAS TAMBIÉN OBTIENEN SU COLESTEROL MEDIANTE
ENDOCITOSIS DE LIPOPROTEÍNAS DE BAJA DENSIDAD MEDIADA POR EL
RECEP...
Almacenamiento
 Principal forma de almacenar energia en
animales.
 Tejido adiposo: trigliceridos
 Mobilizacion de grasa...
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  1. 1. EL METABOLISMO CELULAR La célulacélula es una máquinamáquina que necesita energía para realizar sus trabajostrabajos
  2. 2. METABOLISMO CÉLULAR  En los sistemas vivos, las reacciones que capturan energía (fotosíntesis) y las reacciones que liberan energía (glicólisis y respiración), son reacciones de: oxidación-reducción.
  3. 3. Definiciones históricas OXIDACIÓN  Pérdida de electrones  Pérdida de hidrógeno REDUCCIÓN  Ganancia de electrones  Ganancia de hidrógeno (en compuestos orgánicos)
  4. 4. Reacciones Redox en sistemas bióticos Son muy importantes porque se obtiene energía  Metabolismo Celular  Respiración  Fotosíntesis
  5. 5. Metabolismo Mapa de conceptos Origen del término Definición
  6. 6. SE DERIVA DE METABOLE QUE SIGNIFICA CAMBIO O TRANSFORMACIÓN ¿QUE TRANSFORMAMOS ? A LOS NUTRIENTES LOS CUALES SON CARBOHIDRATOS LÍPIDOS PROTEÍNAS VITAMINAS MINERALES AGUA A TRAVÉS DE REACCIONES QUÍMICAS CONOCIDAS COMO REACCIONES METABÓLICAS PARA OBTENER MASA Y ENERGÍA NECESARIA PARA CRECER, REPARARSE REPRODUCIRSE, ETC. OO RR II GG EE NN DD EE LL AA PP AA LL AA BB RR AA SE DEFINE COMO NECESARIAS METABOLISMOMETABOLISMO
  7. 7. Es el conjunto de reacciones químicas: Que le permiten a la célula o al organismo, la producción de masa y energía ¿CÓMO SE DEFINE AL METABOLISMO?¿CÓMO SE DEFINE AL METABOLISMO?
  8. 8. REACCIONES METABÓLICAS Mapas de conceptos Anabolismo Catabolismo
  9. 9. SON DE DOS TIPOS CATABÓLICASCATABÓLICAS ANABÓLICASANABÓLICAS DEL GRIEGO CATABOLE QUE SIGNIFICA HACIA ABAJO SON LAS QUE DEGRADAN MOLÉCU- LAS COMPLEJAS HAS TA MOLÉCULAS SIM- PLES POR LO QUE SE DESGASTAN MATERIALES Y SE PRODUCE ENERGÍA Y MA-TERIA PRIMA DEL GRIEGOANABOLE EJEMPLO CARBOHIDRATOCARBOHIDRATO SS COCO22 + H+ H22O +O + ENERGÍAENERGÍA NECESARIO PARA CRECER, REPARARSE REPRODUCIRSE, ETC. HACIA ARRIBA SON LAS QUE PRODUCEN MOLÉCU- LAS COMPLEJAS A PARTIR DE MOLÉCU-LAS SIMPLES EJEMPLO POR LO QUE SE PRODUCEN NUEVOS MATE-RIALES Y SE AL- MACENA ENER-GÍA OCURREN EN EL INTERIOR DE LA CÉLULA REACCIONES METABÓLICASREACCIONES METABÓLICAS
  10. 10. GLUCOSA DE LO COMPLEJO A LO SIMPLE DE LO SIMPLE A LO COMPLEJO CATABOLISMO CO2 + H2O + E ANABOLISMO
  11. 11. FASES DEL METABOLISMO  CATABOLISMO Reacciones destructivas Moléculas orgánicas complejas Se obtiene energía ATP. Se producen moléculas sencillas de desecho.  ANABOLISMO Reacciones constructivas Precursores sencillos se convierten en moléculas complejas Se gasta energía ATP.
  12. 12. METABOLISMO CÉLULAR Las Enzimas  La presencia de las enzimas es fundamental para que las reacciones químicas puedan ocurrir dentro de una célula viva.
  13. 13. METABOLISMO CÉLULAR Las enzimas  Actúan como catalizadores ; disminuyen la energía de activación incrementando enormemente la velocidad a la que se producen las reacciones químicas en las células.  Una reacción no catalizada requiere más energía de activación que una catalizada, como una reacción enzimática.
  14. 14.  Muchas enzimas requieren de cofactores, que pueden ser iones simples, tales como Mg2+ o Ca2.  O moléculas orgánicas no proteicas conocidas como coenzimas
  15. 15. METABOLISMO CÉLULAR EL ATP  Todas las actividades biosintéticas de la célula, muchos de sus procesos de transporte y una diversidad de otras actividades requieren de energía.  Una gran proporción de esta energía es suministrada por una sola sustancia: el adenosín trifosfato o ATP
  16. 16. METABOLISMO CÉLULAR
  17. 17. METABOLISMO CÉLULAR  En el curso de esta reacción, se liberan unas 7 kilocalorías de energía por mol de ATP.  La eliminación del segundo fosfato produce AMP (adenosín monofosfato) y libera una cantidad equivalente de energía.
  18. 18. METABOLISMO CÉLULAR Glucólisis  La primera fase en la degradación de la glucosa es la gluc que se efectúa en el citoplasma de la célula. Respiración  La segunda fase es la respiración aeróbica, que requiere oxígeno y, en las células eucarióticas, tiene lugar en las mitocondrias.
  19. 19. METABOLISMO CÉLULAR Respiración  La respiración comprende el ciclo de Krebs y el transporte terminal de electrones acoplado al proceso de fosforilación oxidativa.  Todos estos procesos están íntimamente relacionados.
  20. 20. Glucosa 6-fosfatasa Glucosa sanguínea Exportación a los téjidos periféricos Acetil CoA Colesterol Sales biliares 6-fosfogluconato y NADPH (para la síntesis de ácidos grasos y colesterol) Ruta del fosfogluconato Glucosa Glucosa 6-fosfato Piruvato GLUCOLISIS Acidos Grasos Triglicéridos y fosfolípidosCO2 + H2O ATP O2 Ciclo ATC PO Glucógeno Glucógeno sintetasa Glucógeno fosforilasa Ruta de la respiración Celular
  21. 21. Glucosa Glucógeno, almidón y sacarosa almacén Oxidación vía pentosa fosfato Ribosa 5-fosfato Oxidación vía glucólisis Piruvato La glucosa se usa para distintos procesos, pero el más importante es como fuente de Energía
  22. 22. Fase Preparatoria Fosforilación de Glucosa y su conversión a Gliceraldehido 3-fosfato Primera Reacción importante Glucosa 6-fosfato Segunda Reacción importante Fructosa 6-fosfato Ruptura de Una hexosa (6C), en dos Triosas (3C) Fructosa 1,6-difosfato Gliceraldehido 3-fosfato Dihidroxo-acetona-fosfato + Glucosa a)
  23. 23. Fase Productora de Energía Conersión Oxidativa de G3P a Piruvato y su acoplamiento en la formación de ATP y NADH Gliceraldehido 3-Fosfato 1,3-Difosfoglicerato 3-fosfoglicerato 2-fosfoglicerato Fosfoenol-piruvato Piruvato Oxidación y Fosforilación 1a. Rección de Fosforilación a nivel de sustrato. 2a. Rección de Fosforilación a nivel de sustrato. b)
  24. 24. Oxidación a Acetil CoA Lactato Complejo Piruvato Deshidrogenas a NAD+ NADH + H+ + HS-CoA S-CoA Piruvato Acetil CoA + CO2
  25. 25. Unidad I Citología Fotosíntesis Versus Respiración Celular
  26. 26. Unidad I Citología Respiración Celular — La respiración celular, es un proceso exergónico o un proceso energético colina abajo, es decir, la energía libre de los productos – dioxido de carbono y agua – es considerablemente menor que la energía libre de la glucosa — Por su puesto mucho de esta energía se conserva en los enlaces fosfato de ATP (el propósito de la respiración celular), el resto se disipa como calor
  27. 27. Unidad I Citología Fotosistemas — La membrana del tilacoíde contiene elementos proteicos organizados dentro de fotosistemas, sistema transportador de electrones y ATP sintetasas — La unidad activa en la membrana del tilacoíde contiene dos clases de centros fotosintéticos designados fotosistema I y fotosistema II — Cada fotosistema incluye un complejo cosechador de luz, con un centro de reacción y cada uno está estrechamente asociado con un sistema transportador de electrones — Los fotosistemas contienen clorofila y otros pigmentos cuya función es absorber luz y comenzar el flujo de electrones
  28. 28. Ciclo de Krebs El producto más importante de la degradación de los carburantes metabólicos es el acetil-CoA, (ácido acético activado con el coenzima A), que continúa su proceso de oxidación hasta convertirse en CO2 y H2O, mediante un conjunto de reacciones que constituyen el ciclo de Krebs punto central donde confluyen todas las rutas catabólicas de la respiración aerobia. Este ciclo se realiza en la matriz de la mitocondria
  29. 29. Microscopía electrónica de una mitocondria ¿Qué es la mitocondria? En el citoplasma de la mayoría de las células humanas, hay millones de organelos en forma oblonga y aplastada, que se llaman mitocondrias y son pequeñas estructuras que procesan oxígeno y convierten ácidos grasos, carbohidratos y proteínas de los alimentos, en ENERGIA.
  30. 30. El ciclo de krebs
  31. 31. Fig.6.-El Ciclo de Krebs o Ciclo del Acido Cítrico.
  32. 32. Célula Núcleo Mitocondria Glucosa Glucosa Ac. Pirúvico Acetil CoA ADP ATP Glucólisis • Ciclo de Krebs • cadenarespiratoria • Fosforilación oxidativa C6H12O6 O2O2 CO2 H2O CO2 H2O Rutas metabólicas incluidas en la Respiración Celular Ocurre en el citoplasma Ocurren en la mitocondria
  33. 33. Mitocóndria Acetil CoA O2 O2 CO2 H2O CO2 H2O ADP 24 ADP Balance energético y Representación global de la Respiración Celular Acetil CoA Ac. Pirúvico 6 ATP Glucosa 6 ATP C6H12O6 + 6 O2 + 36 ADP 6 CO2 + 6 H2O + 36 ATP ATP ATP24
  34. 34. Respiración Celular Es el conjunto de reacciones en las cuales el ác. pirúvico producido por la glucólisis es desdobla a CO2 y H2 O y se producen 36 ATP. En las células eucariontes la respiración se realiza en la mitocondria.
  35. 35. FOSFORILACION OXIDATIVA  Primer nivel: El NADH llega a las Crestas mitocondriales, donde se oxida con una "flavoproteína", reduciéndola (o sea cargándola de electrones).  Segundo nivel: Posteriormente la flavoproteína se oxida y reduce a una coenzima denominada "Q". Durante este proceso se libera energía que ejecuta una primera fosforilación oxidativa de ATP  Tercer nivel: Es en este nivel donde recién ingresa el FADH. La coenzima Q que se encuentra reducida, se oxida reduciendo así a un compuesto denominado citocromo b. Durante esta oxidación se libera energía para ejecutar la segunda fosforilación oxidativa de ATP. Como concepto, un citocromo es una proteína rica en Fe (por lo cual se oxida y reduce fácilmente).  Cuarto nivel: El citocromo b se oxida, reduciendo así al citocromo c.  Quinto nivel: El citocromo c se oxida, reduciendo así al citocromo a.  Sexto nivel:El citocromo a se oxida con oxigeno, reduciéndolo de esta forma a agua. Durante esta última oxidación se libera la energía para ejecutar la tercera y última fosforilación oxidativa de ATP.
  36. 36. La cadena transportadora de electrones: fosforilación oxidativa.
  37. 37. LA CADENA TRANSPOTADORA DE ELECTRONES Las enzimas de la cresta mitocondrial transportan los H hasta el Oxigeno formándose agua.
  38. 38. Unidad I Citología SISTEMA TRANSPORTADOR DE ELECTRONES
  39. 39. Hipótesis quimiosmótica 1. La ATP sintetasa es un gran complejo proteico con canales para protones que permiten la re-entrada de los mismos. 2. La síntesis de ATP se produce como resultado de la corriente de protones fluyendo a través de la membrana: ADP + Pi ---> ATP 3. Los protones son transferidos a través de la membrana, desde la matriz al espacio intermembrana, como resultado del transporte de electrones que se originan cuando el NADH cede un hidrogeno. (Ver la animación transporte de electrones.) La continuada producción de esos protones crea un gradiente de protones.
  40. 40. 1.1.1.28 Piruvato Lactato Lactato Deshidrogenas a Contracción Muscular
  41. 41. METABOLISMO CÉLULAR Las Vías Anaerobias  En ausencia de oxígeno, el ácido pirúvico puede seguir una de varias vías llamadas anaeróbicas .  Veremos brevemente dos de las vías anaeróbicas más interesantes.
  42. 42. METABOLISMO CÉLULAR Las Vías Anaerobias  El ácido pirúvico puede convertirse en etanol (alcohol etílico)  O en uno de varios ácidos orgánicos diferentes, de los cuales el ácido láctico es el más común.
  43. 43. METABOLISMO CÉLULAR
  44. 44. Piruvato Acetaldehido Etanol Piruvato Descarboxilas a Alcohol Deshidrogenasa Fermentación Alcoholica
  45. 45.  El ácido láctico se forma a partir del ácido pirúvico, por acción de una variedad de microorganismos y también por algunas células animales cuando el O2 es escaso o está ausente.
  46. 46. GLUCOGENESIS
  47. 47. El Metabolismo de Lipidos se Divide:  Digestion  Transporte  Degradacion  Sintesis CATABOLISMO DE LÍPIDOSCATABOLISMO DE LÍPIDOS
  48. 48. Digestion, Absorcion y Transporte  Ocurre en ambientes acoso del intestino y utiliza enzimas solubles en agua (lipasas) que hidrolizan las grasas.  Sales Biliares  Quilomicrones
  49. 49.  Ocurre en la Sangre y en Fluidos Intercelulares:  Lipoproteinas  Albumina de Suero  Cuerpos cetonicos.
  50. 50. 57 Enzimas involucradas ENZIMAS LOCALIZACIÓN LIPASA Páncreas ISOMERASA Intestino COLESTEROLASA Páncreas FOSFOLIPASA A2 Páncreas
  51. 51. 58 LIPASA  Cataliza la hidrólisis de uniones éster en los carbonos primarios (α y α’) del glicerol de las grasas neutras (Triacilgliceroles) H2C OH HC O H2C O C R H2C OH HC O H2C OH O C R O H2C O HC O H2C O CO R C O R C R O C R O CHO O R CHO O R 1,2-DAG + LIPASA 2-MAG + TAG LIPASA AG AG
  52. 52. 59 ISOMERASA  Para la hidrólisis de 2-MAG es necesaria la presencia de esta enzima que traslada el grupo acilo de la posición 2 (ó β) a la posición 1(ó α).  Luego la hidrólisis del monoacilglicerol (MAG) se completa por acción de la Lipasa. H2C OH HC O H2C OH C R H2C O HC OH H2C OH O C R O 1-MAG 2-MAG ISOMERASA
  53. 53. 60 COLESTEROLASA  Cataliza la hidrólisis de ésteres de colesterol con ácidos grasos. C O R O C O R OH OH ESTER DE COLESTEROL COLESTEROL AG COLESTEROLASA
  54. 54. 61 FOSFOLIPASAA2  Cataliza la hidrólisis del enlace éster que une el ácido graso al hidroxilo del carbono 2 del glicerol en los Glicerofosfolípidos.  Se forma un ácido graso y lisofosfolípido CH H2C O H2C O O C P C O O O R1 O R2 O X CH H2C HO H2C O O C P O O R1 O O X OHC O R2 + FOSFOLIPASA A2
  55. 55. 62 PAPÉL DE LA BILIS EN LA DIGESTIÓN DE LÍPIDOS  ÁCIDOS BILIARES: el más abundante es el ácido cólico, en menor proporción se encuentra el ácido quenodesoxicólico.  Son excretados en la bilis conjugados con glicina o taurina. Ej.: -ácido glicocólico -ácido taurocólico Ácido glicocólico Ácido taurocólico
  56. 56. 63 FUNCIÓN DE LOS ÁCIDOS BILIARES  Aumentan la función de la Lipasa pancreática.  Reducen la “Tensión Superficial” y con ello favorecen la formación de una EMULSIÓN de las grasas. Contribuyen a dispersar los lípidos en pequeñas partículas y por lo tanto hay mas superficie expuesta a la acción de la lipasa.  Favorece la absorción de Vitaminas Liposolubles.  Acción Colerética: estimulan la producción de bilis.
  57. 57. 64 ABSORCIÓN:  Proceso mediante el cuál las sustancias resultantes de la digestión ingresan a la sangre mediante a travéz de membranas permeables (sust. de bajo PM) o por medio de transporte selectivo.
  58. 58. 65  No es indispensable la digestión total de las grasas neutras debido a que pueden atravesar las membranas si se encuentran en EMULSIÓN FINA.  Las sustancias sin degradar totalmente (MAG) que atraviesan las membranas son hidrolizadas totalmente en los enterocitos.  En las células intestinales se sintetizan nuevamente los TAG.  Absorción del Colesterol: se absorbe en el intestino y luego se incorpora a los QUILOMICRONES como tal o como ésteres con AG.
  59. 59. 66 ESTRUCTURA DE QUILOMICRONES Fosfolípido sTriacilgliceroles y ésteres de Colesterol. B-48 C-III C-II Apolipoproteínas Colesterol La superficie es una capa de Fosfolípidos. Los Triacilgliceroles secuestrados en el interior aportan mas del 80% de la masa. Varias Apolipoproteínas (B-48, C-III y C-II) atraviesan la membrana y actúan como señales para el metabolismo de los Quilomicrones.
  60. 60. 68 Transporte de Lípidos en la sangre Son usadas 4 tipos de LIPOPROTEINAS para transportar lípidos en la sangre:  Quilomicrones  Lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL)  Lipoproteínas de baja densidad (LDL)  Lipoproteínas de alta densidad (HDL) Están compuestas de diferentes lípidos.
  61. 61. 69
  62. 62. 70 METABOLISMO DE LAS GRASAS
  63. 63. 71  Los TAG deben ser hidrolizados antes de su utilización por los tejidos mediante LIPASAS intracelulares.  Los productos formados (glicerol y ácidos grasos) se liberan a la sangre.  El glicerol del plasma es tomado por las células que pueden utilizarlo.  Los ácidos grasos son oxidados en los tejidos. METABOLISMO DE LAS GRASAS
  64. 64. 72 Metabolismo del Glicerol 1) ACTIVACIÓN: Solo ocurre en tejidos que tienen la enzima Gliceroquinasa: Hígado, riñón, intestino y glándula mamaria lactante. H2C OH HC H2C OH OH H2C OH C H2C OH O P O O O - H ATP ADP Mg ++ GLICEROQUINASA GLICEROL GLICEROL-3-P
  65. 65. 73 Metabolismo del Glicerol 2) Luego es transformado en Dihidroxiacetona Fosfato. H2C OH HC H2C OH O P O O O - NAD + NADH + H + H2C OH C H2C O O P O O O- GLICEROLFOSFATO DESHIDROGENASA DIHIDROXIACETONA FOSFATO GLICEROL-3-FOSFATO
  66. 66. 74 Metabolismo del Glicerol 3) Formación de Gliceraldehído-3-Fosfato. H2C OH C H2C O O P O O O- C O HC H2C OH O P O O O- H FOSFOTRIOSA ISOMERASA DIHIDROXIACETONA FOSFATO GLICERALDEHÍDO 3-FOSFATO
  67. 67. 75  La posibilidad del glicerol de formar intermediarios de la Glucólisis ofrece un camino para su degradación total.  Contribuye con el 5% de la energía proveniente de los TAG (el 95% restante proviene de los ácidos grasos) Metabolismo del Glicerol
  68. 68. 76 CATABOLISMO DE LOS ÁCIDOS GRASOS
  69. 69. 77 β-Oxidación de Ácidos Grasos  Ocurre en tejidos como: Hígado, músculo esquelético, corazón, riñón, tej. Adiposo, etc.  Comprende la oxidación del carbono β del ácido graso.  Ocurre en las MITOCONDRIAS.  Antes debe ocurrir: 1. Activación del ácido graso (requiere energía en forma de ATP) 2. Transporte al interior de la mitocondria
  70. 70. 78 1) Activación del ácido graso  Ocurre en el Citosol.  La reacción es catalizada por la TIOQUINASA.  El pirofosfato es hidrolizado por una PIROFOSFATASA (esto hace que la reacción sea irreversible) R CH2 CH2 C O OH + CoA SH ATP AMP + PPi Mg++ TIOQUINASA R CH2 CH2 C O S CoA Acil CoA 2 Pi Pirofosfatasa
  71. 71. 79 2) Transporte de Acil-CoA al interior de la mitocondria.
  72. 72. 80 Después de la activación, los ésteres de ac. Grasos con CoA entran a la mitocondria para ser procesados. β-Oxidación  Los ácidos grasos son procesados por las mismas 5 etapas cíclicas.  Se remueven 2 carbonos por ciclo  Se produce una molécula de Acetil-CoA en cada ciclo.  El acetil-CoA producido entra en el ciclo de Krebs para producir energía. β- OXIDACIÓN DE AC. GRASOS
  73. 73. 81 ¿Porqué se llama β-Oxidación? En este proceso el carbono β del ác. Graso se oxida a una cetona y luego a un tioéster.
  74. 74. 82 Acil-CoA del paso de activación Se obtienen 5ATP por ciclo de β-Oxidación
  75. 75. 83
  76. 76. 84 INTERRELACION CON EL CICLO DE KREBS •Los acetilos formados en la β-OXIDACIÓN ingresan al CICLO DE KREBS para su oxidación total a CO2. •Los NADH y FADH2 producidos en el CICLO DE KREBS forman ATP en la mitocondria (FOSFORILACIÓN OXIDATIVA)
  77. 77. 85 •En cada ciclo se pierden 2 átomos de C en forma de Acetil- CoA. •Para degradar completamente un ac. Graso de 16 C hacen faltan 7 ciclos de β-Oxidación. Nº de ciclos = (nº de C) – 1 2 •En cada ciclo se produce 1 molécula de FADH2 y otra de NADH: FADH2= 2ATP NADH= 3ATP
  78. 78. 86 Balance neto de Energía Ácido Caprilico (8 carbonos) Ácido Palmítico (16 carbonos) Uniones ~P Uniones ~P Cantidad de ciclos 3 7 Consumo para activación inicial -2 -2 ATP producidos en la β- Oxidación (5/ ciclo) +15 +35 ATP producidos en Ciclo de Krebs (12/ acetil CoA) +48 +96 ATP Totales 61 129
  79. 79. 87 Formación de Cuerpos Cetónicos (Cetogénesis) Después de la degradación de los ac. Grasos, el Acetil-CoA es oxidado en el Ciclo de Krebs.  Para esto es necesaria la presencia de oxalacetato (1er intermediario del ciclo de Krebs). Si la cantidad de este es insuficiente, las unidades de acetil-CoA son utilizadas mediante una vía alternativa en la que se producen “Cuerpos Cetónicos”  Estos compuestos se forman principalmente en el hígado, a partir de acetil-CoA mediante una serie de etapas. H3C C O CH3 acetona H3C C O CH2 C O O- acetoacetato H3C CH OH CH2 C O O- 3-OH-butirato
  80. 80. 88 CETOGENESIS 1. El 1er paso es la inversa de la última etapa de la β- oxidación. 2. El acetoacetatil-CoA se condensa con otro acetil- CoA para dar HMG-CoA. 3. El HMG-CoA se rompe formando acetoacetato y Ac-CoA. 4. El Acetoacetato puede originar los otros cuerpos cetónicos. Ocurre en HÍGADO
  81. 81. 89 Utilización de los cuerpos cetónicos  El Hígado es el principal productor ya que posee todas las enzimas necesarias. Es incapaz de usarlos como combustible.  Los órganos que los usan son: cerebro, músculo esquelético, corazón y otros.  Solo se usan como fuente de energía en situaciones metabólicas especiales. Ej: Diabetes, ayuno prolongado.  El aumento de estos provoca Acidosis Metabólica.
  82. 82. 90 UTILIZACIÓN DE LOS CUERPOS CETÓNICOS  Los tejidos extrahepáticos utilizan cuerpos cetónicos como fuente de energía.  El acetil CoA adentro de la célula, ingresa al ciclo de Krebs para obtener energía. Ocurre en tejidos EXTRAHEPÁTICOS
  83. 83. 91 Formación y exportación de cuerpos cetónicos (hígado) Los cuerpos cetónicos se forman y exportan desde el Hígado. En condiciones energéticamente desfavorables, el oxalacetato se deriva hacia la Gluconeogénesis, para liberar glucosa a la sangre. El ciclo de Krebs trabaja muy lentamente en el Hígado. Gotas de lípidos Hepatocito Acetoacetato y β- hidroxibutirato exportados como energía para: corazón, músculo, riñón y cerebro. Glucosa exportada como combustible para cerebro y otros tejidos.
  84. 84. 92 BIOSINTESIS DE ÁCIDOS GRASOS
  85. 85. 93  Cuando la ingesta supera las necesidades energéticas, el exceso se almacena como reserva en forma de grasas.  Los restos de acetil-CoA provenientes de la β-oxidación y de la degradación de glucosa o de las cadenas carbonadas de algunos aa, pueden utilizarse para sintetizar nuevos ac. Grasos.  Estos se incorporan al glicerol para ser almacenados como grasa de depósito.  La síntesis de ac. Grasos de hasta 16 C ocurre en el citoplasma y se conoce como SINTESIS DE NOVO.  La elongación de ac. Grasos preexistentes se realiza en las mitocondrias.
  86. 86. 94 SINTESIS DE NOVO (SINTESIS CITOPLASMÁTICA DE AC. GRASOS)  Los ac. grasos se sintetizan en el citosol a partir de acetil-CoA que se produce en la mitocondria por lo tanto es necesario que estos últimos sean transportados afuera de las mitocondrias.  La membrana mitocondrial interna es impermeable a acetil-CoA.  La manera en que salen es como citrato mediante un transportador de tricarboxilatos.  Se usa NADPH como fuente de H para las reducciones.
  87. 87. 95 SALIDA DE ACETILOS DE LA MITOCONDRIA AL CITOSOL
  88. 88. 96 Etapas de la Síntesis de Ac. Grasos Comprende: 1. Formación de malonil-CoA. 2. Reacciones catalizadas por el complejo multienzimático de la Ácido graso sintetasa.
  89. 89. 97 1)Formación de malonil-CoA  Es una carboxilación que requiere HCO3 - como fuente de CO2.  Cataliza: acetil-CoA carboxilasa que usa biotina (vit B7) como coenzima.  Es el principal sitio de regulación de la síntesis de ac. Grasos. H3C C O S CoA + CO2 ATP ADP + Pi H2C C O S CoA COO- acetil-CoA carboxilasa acetil-CoA malonil-CoA
  90. 90. 98 2)Reacciones de la acido graso sintetasa  Cataliza la síntesis de ac. Grasos de hasta 16 C.  Formada por 2 subunidades, cada una con 3 dominios:  Dominio 1: ingreso de sustratos y unidad de condensación. Contiene 3 enzimas: • Acetil transferasa (AT) • Malonil transferasa (MT) • Enzima condensante (KS) con resto de Cys. • Dominio 2: unidad de reducción. Contiene 3 enzimas: • Cetoacil reductasa (KR) • Hidroxiacil deshidratasa (HD) • Enoil reductasa (ER)  Posee la porción transportadora de acilos ACP. • Dominio 3: liberación de ácidos grasos. Posee la enzima: • Deacilasa. Una subunidad de Acido Graso Sintetasa.
  91. 91. 99 1)Transferencia de acetato. Una molécula de acetil-CoA ingresa y la acetil transferasa (AT) transfiere el resto acetilo al sitio activo de la enzima condensante (KS).
  92. 92. 100 2)Transferencia de malonilo. El malonil-CoA formado ingresa y se une al residuo de Fosfopanteteína de la Proteína Transportadora de Acilos (ACP) por acción de la malonil transferasa (MT). malonil transferasa (MT).
  93. 93. 101 3)Condensación de acetilo con malonilo •El carboxilo libre del malonilo se separa como CO2. •Se produce la unión de acetilo y malonilo catalizada por la enzima condensante (KS) para formar ceto-acil ACP. •Se libera el acetilo de la enzima condensante.
  94. 94. 102 4) Primera reducción( reducción del grupo ceto) El ceto-acil ACP formado se reduce a hidroxi- acil ACP por acción de la ceto-acil reductasa (KR).
  95. 95. 103 5)Deshidratación Se pierde una molécula de agua, reacción catalizada por la hidroxi acil deshidratasa (HD).
  96. 96. 104 6)Segunda reducción (Saturación del enlace C-C) El compuesto insaturado es hidrogenado por acción de la enoil reductasa (ER).
  97. 97. 105 Translocación La cadena en elongación unida al grupo fosfopanteteína de la ACP es translocada al residuo de cisteína de la enzima condensante (KS). El grupo fosfopanteteína queda libre para la unión a malonilo comenzando un nuevo ciclo. El ciclo se repite hasta llegar a ac. Grasos de 16C. Los H necesarios para las reducciones provienen de NADPH que se obtiene en la vía de las pentosas y en menor cantidad por la enzima málica que convierte el piruvato en malato para su salida al citosol (transporte de acetilos)
  98. 98. 106 RESUMEN: Pasos de la biosíntesis de Ac. Grasos.
  99. 99. 107 BIOSINTESIS DE COLESTEROL La estructura de 27 C se obtiene a partir de moléculas de acetil-CoA. Se condensan moléculas de acetil-CoA para obtener ISOPRENOS activados. Los C negros derivan del grupo metilo del acetato. Los C rojos derivan del carboxilo del acetato.
  100. 100. 108 ETAPAS INICIALES  Hasta la formación de 3-OH-3- metil-glutaril CoA NO ESTÁ COMPROMETIDA A LA SÍNTESIS DE COLESTEROL(similar a la cetogénesis)  La reducción para formar MEVALONATO es la etapa crítica que compromete a la formación de colesterol.  Como todas las biosíntesis, consume NADPH. Estatinas
  101. 101. 109 LAS CÉLULAS TAMBIÉN OBTIENEN SU COLESTEROL MEDIANTE ENDOCITOSIS DE LIPOPROTEÍNAS DE BAJA DENSIDAD MEDIADA POR EL RECEPTOR DE LDL.
  102. 102. Almacenamiento  Principal forma de almacenar energia en animales.  Tejido adiposo: trigliceridos  Mobilizacion de grasas: lipasas y fosfolipasas.  Higado graso: mobilizacion de acidos grasos al higado, tejido no funcional.
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