5 Metabolismo Y Atp

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5 Metabolismo Y Atp

  1. 1. METABOLISMO Catabolismo y anabolismo
  2. 2. • Una propiedad de los sistemas biológicos es que crean y mantienen el orden, en un universo que siempre tiende a aumentar el desorden. A. Cápside de un virus D. Ala de mariposa B. Microtúbulo E. Semillas en un girasol C. Grano de polen
  3. 3. • Para lograr esto, realizan series de reacciones químicas catalizadas por enzimas. • Así se forman las rutas metabólicas: series de reacciones catalizadas por enzimas. Enzima: catalizador biológico
  4. 4. • Metabolismo: es la suma de las transformaciones químicas que ocurren en una célula o en un organismo. • Las rutas metabólicas están interconectadas, formando un laberinto que permite a la célula sobrevivir, crecer y reproducirse. • El término metabolismo intermediario se aplica a las actividades combinadas de todas las vías metabólicas. Son reacciones enzimáticas que extraen energía química de las moléculas de nutrientes y la usan para sintetizar y ensamblar componentes celulares.
  5. 5. • Cada uno de los pasos consecutivos en una vía brinda un cambio químico específico, normalmente la remoción, transferencia o adición de un átomo específico, grupo funcional o molécula. • En esta secuencia de pasos, un precursor se convierte en producto a través de series de intermediarios metabólicos o metabolitos. • Así, el producto de una reacción es el precursor de la siguiente.
  6. 6. • Catabolismo: es la fase degradadora del metabolismo, en la que las moléculas orgánicas (carbohidratos, grasas y proteínas) son convertidas a productos más simples y pequeños (ácido láctico, CO 2, NH3). Las vías catabólicas producen energía libre que se conserva en la formación de ATP y acarreadores de poder reductor. • Anabolismo: (biosíntesis) a partir de precursores simples y pequeños se construyen moléculas complejas incluyendo lípidos, polisacáridos, proteínas y ácidos nucleicos. Las reacciones anabólicas requieren energía, generalmente la energía libre producida por la hidrólisis del ATP y el poder reductor del NADH y NADPH.
  7. 7. • Las vías metabólicas pueden ser lineales, cíclicas o ramificadas (convergentes o divergentes). • Convergentes: convierten varios materiales iniciales en un solo producto. • Divergentes: dan como resultado varios productos finales a partir de un solo precursor. • En términos generales, las vías catabólicas son convergentes y las anabólicas divergentes. • Algunas vías son cíclicas, en ellas un componente inicial de la vía es regenerado para reentrar en ella.
  8. 8. • Las rutas metabólicas se regulan en tres niveles: – Alostérico. A través de la acción de moduladores estimulantes o inhibitorios que actúan sobre las enzimas cambiando su actividad catalítica en respuesta a ellos. Su efecto es inmediato. – Hormonal. Las hormonas son mensajeros químicos liberados por un tejido que estimulan o inhiben algún proceso en otro tejido. Sirven para coordinar las actividades metabólicas en diferentes tejidos y sus acciones y efectos se observan a mediano plazo. – Transcripcional. Se controla la velocidad de un paso metabólico regulando la concentración de la enzima que lo lleva a cabo. La concentración de una enzima en un tiempo dado, es el resultado del balance entre su síntesis y su degradación, ambas controladas en el transcurso de minutos u horas.
  9. 9. Ciclo del carbono y del oxígeno Según la forma en que obtienen el carbono y la energía, los organismos se dividen en: • Autótrofos: utilizan el CO2 de la atmósfera como fuente de carbono y la energía del sol o de compuestos inorgánicos. – Fotoautótrofos: obtienen la energía del sol. – Quimioautótrofos: obtienen la energía oxidando compuestos inorgánicos. • Heterótrofos: obtienen el carbono y la energía de sustancias orgánicas sintetizadas por otros organismos.
  10. 10. Ciclo del nitrógeno Nitrógeno atmosférico: N2 Amoniaco (ammonia): NH3 Nitratos: NO3- Nitritos: NO2- Los organismos vivos requieren una fuente de nitrógeno, necesaria para la síntesis de aminoácidos, nucleótidos y otros compuestos. • Bacterias fijadoras de nitrógeno: las cianobacterias y las bacterias que viven simbióticamente en las raíces de las leguminosas.
  11. 11. • Estos ciclos están dirigidos por un constante flujo de energía a través de la biosfera: fotosíntesis Energía solar -----------------→ nutrientes orgánicos. respiración Nutrientes orgánicos ---------------→ energía para funciones vitales.
  12. 12. • Siempre se pierde parte de la energía como calor y entropía. • En contraste con los ciclos de la materia, la energía fluye en un solo sentido en la biosfera – En los organismos vivos, la energía útil no puede ser regenerada a partir de la energía disipada como calor o entropía. – El carbono, el oxígeno y el nitrógeno se reciclan constantemente.
  13. 13. Cambio de energía libre en reacciones químicas
  14. 14. • Constante de equilibrio, K para la reacción Y→X • ΔG° = -1.42 log K • Reacción energéticamente favorable: ΔG° < 0 • Reacción energéticamente desfavorable: ΔG° > 0
  15. 15. Reacción espontánea, exergónica: K > 0 ΔG° < 0 Reacción no espontánea, endergónica: K < 0 ΔG° > 0
  16. 16. En reacciones secuenciales la ΔG° es aditiva.
  17. 17. Las moléculas acarreadoras de energía son esenciales para la biosíntesis • La energía liberada por la oxidación de moléculas de nutrientes se almacena temporalmente para luego ser utilizada en la construcción de las moléculas que la célula necesita. • Los acarreadores de energía más importantes son el ATP, NADH y NADPH.
  18. 18. Generalidades sobre el ATP
  19. 19. • La forma más importante de molécula acarreadora de energía en las células es el ATP (trifosfato de adenosina). • Por acoplamiento energético, la hidrólisis del ATP se puede utilizar en procesos dependientes de energía. • La ruta más importante para la síntesis de ATP en condiciones aeróbicas es la fosforilación oxidativa. • En condiciones anaeróbicas, los organismos satisfacen sus necesidades con el ATP formado en la glicólisis.
  20. 20. • La cadena de los tres residuos de fosfato están unidos al grupo hidroxilo 5’ de la adenosina. • Los fosfatos se designan como , y . • A pH fisiológico, el ATP tiene cuatro cargas negativas.
  21. 21. • El ATP es inestable por lo que fácilmente reacciona produciendo ADP + P- y liberando energía. • Una razón de la inestabilidad de los enlaces fosfóricos anhidros es la repulsión entre los oxígenos (carga -), y se equilibra parcialmente al removerse un fosfato, por lo que esta reacción es altamente exergónica.
  22. 22. Una gran cantidad de procesos biológicos requieren energía en forma de ATP, tales como síntesis de DNA, de proteínas y de polisacáridos.
  23. 23. Ejemplo de uso de ATP: • Algunos hongos, microorganismos marinos, medusas, crustáceos y luciérnagas pueden generar bioluminisencia, que requiere grandes cantidades de energía. • Se utiliza ATP en una serie de reacciones que convierten energía química en energía luminosa.

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