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Ud.10. metabolismo i

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Ud.10. metabolismo i

  1. 1. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo10 El metabolismo. Catabolismo C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  2. 2. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo El metabolismo: catabolismo10 1. Concepto, tipos de reacciones metabólicas, inderdependencia entre ellas. 2. Clasificación de los organismos en relación a los tipos de metabolismo. 3. El ATP 4. Obtención del poder reductor. Transportadores de electrones. Reacciones redox. 5. Catabolismo de los glúcidos 1. Glucólisis 2. Respiración celular. Ciclo de Krebs y cadena respiratoria. 3. Fermentaciones 4. Comparación entre las vías aerobias y anaerobias del tabalismo. 6. Catabolismo de los lípidos C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  3. 3. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo La respiración en los animalesRespiración celular Aparato respiratorio O2 CO2 Mitocondria Intercambio gaseoso Oxígeno Energía Dióxido de carbono C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  4. 4. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo ¿Qué es el metabolismo?CONJUNTO DE REACCIONES QUE OCURREN EN ELINTERIOR DE LAS CÉLULAS o del organismos Y QUE CONDUCE A LA TRANSFORMACIÓN DE UNAS BIOMOLÉCULAS EN OTRAS Todas las reacciones que ocurren en el metabolismo están reguladas por enzimas C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  5. 5. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo 1. Fases del metabolismo celular (vías metabólicas) CATABOLISMO ANABOLISMO• Son reacciones de degradación. • Son reacciones de síntesis.• Son reacciones de oxidación. • Son reacciones de reducción.• Desprenden energía (contenida en • Precisan energía (ATP), endotérmicos. los enlaces químicos), AG>0 (No espontáneos) exotérmicos. Se almacena en el ATP. AG<0 • A partir de unos pocos sustratos• A partir de muchos sustratos diferentes se pueden formar muchos productos, se forman casi siempre los mismos diferentes. productos, principalmente dióxido de carbono, ácido pirúvico y etanol. • Es un conjunto de vías metabólicas• Es un conjunto de vías metabólicas divergentes. convergentes. C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  6. 6. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo El metabolismo celular CATABOLISMO ANABOLISMO• Consisten en la transformación de • Se forma materia orgánica compleja amoléculas orgánicas complejas en partir de otra más sencilla. (fabricación deotras más sencillas. . H.C, lípidos… renovación estructuras…)• Se genera poder reductor (NADH + H+). • Se precisa poder reductor.• Tiene lugar tanto en autótrofos como • Ocurre, algunas, tanto en autótrofosheterótrofos. como heterótrofos.. • Ejemplo: glucólisis, ciclo de Krebs. • Ejemplo: síntesis deproteínas, glucogenogénesis, glucolisis. C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  7. 7. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoEl anabolismo y el catabolismo no son dos procesos aislados e interdependientes. Ambosprocesos están conectados entre sí. El catabolismo libera energía que se utiliza en el anabolismo y suministra la materia prima necesaria que participa en los procesos anabólicos. Por ello, muchas de las reacciones van a ser pasos comunes a ambos procesos, aunque con distinta direccionabilidad. Vías anfibólicas: las queparticipan tanto en el catabolismo como en el anabolismo C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  8. 8. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo La serie de reacciones que permiten ir desde una molécula precursora hasta el producto final constituye una ruta o vía metabólicaLas rutas pueden ser:a) Lineales: se obtienen productosfinales a expensas de moléculasprecursoras.b) Cíclicas: parten de dos moléculasprecursoras, una de las cuales seregenera tras el proceso cíclico y laotra experimenta diversastransformaciones. C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  9. 9. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo B.C y D: Metabolitos intermedios A B C D EA: Molécula Productoinicial final Reacciones metabólicas C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  10. 10. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Esquema global del metabolismo celularIngreso deNUTRIENTE Es el metabolismo deSs en la Biomoléculas Catabolismo degradación decélula Biomoléculas moléculas y produce energía Procesos en los Metabolitos Metabolitos que se almacena gran cantidad de Anfibolismo energía, que Mitocondria después se utiliza en el anabolismo Son procesos ATP, GTP, NADH... ATP, GTP, NADH... endergónicos en los Anabolismo que se realiza síntesis de moléculas Los procesos catabólicos y Funciones vitales Funciones vitales Calor anfibólicos desprenden (gasto de energía) (gasto de energía) energía libre C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  11. 11. Biología. 2º bachilleratoUnidad 10. Metabolismo I. Catabolismo C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  12. 12. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoCatalizadores Gráfica de la energía de activación Para lanzar en poco tiempo muchos objetos por la ventana se puede De igual forma, para acelerar una reacción química aumentar el número se pueden calentar los reactivos o añadir un catalizador, de trabajadores o rebajar es decir, una sustancia que disminuya la energía el dintel de la ventana. de activación necesaria para llegar al estado de transición. C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  13. 13. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Catalizadores Energía libre de activación de la reacción sin catalizador Estado de transición Energía libre de activación de la reacción catalizadaEnergía libre Estado inicial Variación global de energía libre en la reacción Estado final Avance de la reacción C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  14. 14. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Energía libre Reactivos Productos ∆G < 0 ∆G > 0 Reactivos Productos La reacción es espontánea. La reacción no es espontánea.Cuando se desprende energía libre, las Cuando se absorbe energía libre, las reaccionesreacciones se denominan exergónicas. se denominan endergónicas. El sistema puede realizar trabajo y se Para que se produzcan deben estar asociadas a produce aumento de desorden. otras donde ∆G sea lo suficientemente negativo. C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  15. 15. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo 2. Clases de organismos según su tipo de nutriciónAUTÓTROFOSS FOTOAUTÓTROFOS Fuente de energía: luz solar (plantas, algas. O FOTOLITÓTROFOS Bacterias algunas) Fuente de energía: la liberada en QUIMIOAUTÓTROFOS oxidación compuestos inorgánicos O QUMIOLITÓTROFOS (bacterias incoloras del S, nitrificantes, del hidrógeno, hierro…) QUIMIOHETERÓTROFOS Fuente de energía: la almacenada en los enlaces covalentes de las moléculas (animales, HETERÓTROFOS QUIMIORGANOTROFOS hongos, protozoos y ciertas bacterias) Fuente de energía: realizan fotosíntesis donde los dadores de FOTOHETERÓTROFOS electrones son compuestos orgánicos, FOTOORGANOTROFOS como alcoholes, ácidos grasos… (bacterias purpúreas no sulfurosas…) C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  16. 16. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Según quién sea el último aceptor de hidrógenos (electrones) los organismos pueden ser: Aerobios Anaerobios(O2 aceptor final) (SO42-, NO2- …) Estrictos Facultativos Lactobacillus Saccharomyces Streptococcus C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  17. 17. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo 2. Clases de organismos según su tipo de nutrición FUENTE DE ENERGÍA FOTÓTROFOS QUIMIÓTROFOS (Luz) (Energía química) FOTOLITÓTROFOS QUIMIOLITÓTROFOS LITÓTROFOS FOTOAUTÓTROFAS AUTÓTROFOS (H2O, H2S) QUIMIOAUTÓTROFOS (CO2) (bacterias fotosintéticas del S, (bacterias quimiosintéticas) todos los vegetales con clorofila) FOTOORGANÓTROFOS QUIMIOORGANÓTROFOS HETERÓTROFOSORGANÓTROFOS (Materia orgánica)(Moléculas complejas) FOTOHETERÓTROFAS QUIMIOHETERÓTROFOS (bacterias purpúreas no sulfurosas) (Muchas bacterias, animales, hongos) FUENTE DE FUENTE DE CARBONO HIDRÓGENO C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  18. 18. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo CLASES DE ORGANISMOS SEGÚN SU TIPO DE NUTRICIÓN Tipo Fuente Fuente Fuente Ejemplos carbono energía H vegetales, algasFotoautótrofos CO2 Luz H2O, SH2 cianofíceas, bact. rojas del SQuimioautotrofo CO2 reacc. NH3,H2,SH2 bact.desnitrif.; incol. del s redox S, Fe, c. bacterias purpúreas no-Fotoheterótrofos orgánic Luz c. orgánicos sulfúreas os c. animales, hongos,Quimioheterótrof orgánic reacc. c. orgánicos protozoos, resto de os os redox bacterias C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  19. 19. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo 3. Adenosín-trifosfato (ATP) OH OH OH ATP HO — P — O — P — O — P — O — CH2 O Adenina O O O H H H HATP + H2O → ADP + Pi + energía (7,3 kcal/mol) OH OH OH OH ADP HO — P — O — P — O — CH2 O Adenina O O H H H HADP + H2O → AMP + Pi + energía (7,3 kcal/mol) OH OH OH AMP HO — P — O — CH2 O Adenina O H H H H OH OH C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  20. 20. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoPapel del ATP como transportador de energía El ATP almacena energía y actúa como “moneda de cambio energético”. ADP FosforilaciónDesfosforilación Fosforilación del Desfosforilación sustrato del sustrato ATP C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  21. 21. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo ¿De qué dosformas se puede obtener ATP? C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  22. 22. Biología. 2º bachillerato ¿De qué dos Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo formas se puede obtener ATP?a) Fosforilación a nivel de sustrato. El grupo fosfato de alta energía es trasferido desde un compuesto determinado hasta el ATP. La reacción está catalizada por quinasas.Así se forma el ATP en glucólisis y ciclo de Krebs C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  23. 23. Biología. 2º bachillerato ¿De qué dos Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo formas se puede obtener ATP?b) Mediante enzimas del grupo ATP sintetasas (en las crestas mitocondriales) C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  24. 24. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo UTILIZACIÓN CELULAR DE LA ENERGÍA PARA:1. Síntetizar biomoléculas y macromoléculas a partir de precursores simples.2. Transportar activamente iones y moléculas a través de su membrana.3. Realizar trabajo mecánico en la contracción muscular y en otros movimientos celulares.4. Producir calor para mejorar las reacciones C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  25. 25. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoFORMAS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA QUÍMICAEN LOS SERES VIVOS1) Energía del hidrógeno y enlaces de los nutrientes orgánicos (energía basta, no se puede utilizar en el mismo lugar que se obtiene ni usar de inmediato) que se debe transformar en:2) Nucleótidos con restos fosfato con enlaces ricos en energía". Son 24: 1) ATP, ADP, AMP 2) GTP, GDP, GMP 3) CTP, CDP, CMP 4) d-ATP, d-ADP, d-AMP 5) d-GTP, d-GDP, d-GMP 6) d-CTP, d-CDP, d-CMP 7) UTP, UDP, UMP 8) d-TTP, d-TDP, d-TMP 3) Nucleótidos que son coenzimas NADP+ + H2 --------------------> NADPH + H+ NAD+ + H2 --------------------> NADH + H+ FAD+ + H2 --------------------> FADH2 C.E.M HIPATIA-FUHEM CoQ + H2 --------------------> CoQH2 Profesor: Miguel Ángel Madrid
  26. 26. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo4. Obtención del poder reductorOxidación: pérdida de electrones. De un átomo omolécula. Las oxidaciones van acompañadas depérdidas de átomos de hidrógeno o de su electrón Ocurren de formaReducción: ganancia de electrones de un átomo o simultáneamolécula. Agente oxidante: el que capta o gana electrones. Agente reductor: el que cede o pierde electrones. C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  27. 27. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoReacción deOXIDACIÓN 2H Agente reductor (cede o pierde e-) C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  28. 28. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoReacción deREDUCCIÓN 2 NAD+ + 2 H  NADH + H+ Agente oxidante Capta o gana e- C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  29. 29. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Las reacciones redox, cuando trascurren conla pérdida simultánea de electrones y protones se denominan DESHIDROGENACIONES Biología INICIO ESQUEMA RECURSOS El metabolismo. Catabolismo Oxidación del ácido pirúvico Sustrato donador de electrones y protones (generalmente son los compuestos Estas reacciones están catalizadas por orgánicos) enzimas deshidrogenasas 2 CH 3 CO COOH 2 CH 3 CO SCoA Ácido pirúvico Acetil - CoA NAD + NADH Sustrato aceptor de electrones y protones SALIR ANTERIOR (son los coenzimas) C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  30. 30. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoACOPLAMIENTO DESHIDROGENACIÓNDE REACCIONES (OXIDACIÓN) REDOX Pérdida de átomos de H por moléculas orgánicas. Al Las reacciones oxidarse el átomo catabólicas son de H es captadoreacciones redox por otra molécula (transportadora de electrones) C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  31. 31. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo OBTENCIÓN DEL PODER REDUCTOREn las oxidaciones se liberan electrones, pero estos no viajan solos, sino acompañados de protones Los electrones y protones liberados son trasportados por unos compuestos: los trasportadores de electrones (coenzimas): NADH, NADPH, FAD, FMN… 2 NAD+ + 2 H  NADH + H+ (forma oxidada) (forma reducida) C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  32. 32. Biología. 2º bachilleratoUnidad 10. Metabolismo I. Catabolismo C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  33. 33. Biología. 2º bachilleratoUnidad 10. Metabolismo I. Catabolismo C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  34. 34. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Reacciones redox COMPUESTO COMPUESTO REACCIONES REDOX OXIDADO REDUCIDOA + BO AO + B AO BAH + B A + BH A BH e-A + B A+ + B- A+ B- CARACTERÍSTICAS DE LAS REACCIONES REDOX HIDRÓGENO ELECTRONES ENERGÍAOXIDACIÓN ELIMINACIÓN ELIMINACIÓN LIBERACIÓNREDUCCIÓN ADICIÓN ADICIÓN ALMACENAMIENTO C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  35. 35. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo EL CATABOLISMO Moléculas orgánicas Finalidad: (glúcidos, lípidos…)1.Proporcionar energía (contenidaen los enlaces químicos de lasmoléculas). Esta energía será ADP NAD+utilizada por la célula en lasreacciones anabólicas.2.Generar poder reductor. ATP NADH+H+ Moléculas sencillas (NH3, ác. Láctico, CO2, Los procesos catabólicos H2O…) se conocen como respiración celular. C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  36. 36. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoRutas metabólicas del catabolismo aerobio Grasas Aminoácidos Glúcidos Glicerol Ac. Grasos Desaminación * Glucólisis ß -oxidación Ácido pirúvico Acetil -CoA * Eliminación del grupo amino de los Aa en forma de NH3 Cadena Cadena respiratoria CO2, H2O y ATP respiratoria C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  37. 37. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoCATABOLISMO DE GLÚCIDOS Ingestión de moléculas (ej. Almidón) Moléculas sencillas digeridas (glucosa) Célula C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  38. 38. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoCATABOLISMO DE GLÚCIDOS Monosacáridos (glucosa) ATP Glucolisis Fermentaciones (sin oxígeno) Moléculas sencillas NADH+H+ digeridas Ac. Láctico Ac, pirúvico (glucosa) Etanol Descarboxilación oxidativa ATP oxígeno Acetil. CoA NADH+H+ Cadena de transporte Ciclo de Krebs ATP CO2 C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  39. 39. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Tipos de catabolismo FERMENTACIÓN RESPIRACIÓN• Oxidación incompleta de glucosa • Oxidación completa de glucosa• Dador de naturaleza orgánica. • Dador orgánico.• Aceptor final orgánico • Aceptor final inorgánico. (aerobia y anaerobia)• ATP por fosforilación a nivel de sustrato. • ATP por fosforilación oxidativa.• Ocurre en el citoplasma. No • Ocurre en la mitocondria. Interviene interviene la cadena la cadena transportadora de transportadora. electrones C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  40. 40. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Tipos de catabolismo RESPIRACIÓN RESPIRACIÓN AEROBIA ANAEROBIA• Tanto en eucariotas como • Solo en procariotasprocariotas• Aceptor final de H+ y e es el • Aceptor final de H+ y e ionO2, que se reduce y forma nitrato (NO3-, SO42-)H2O C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  41. 41. Biología. 2º bachilleratoUnidad 10. Metabolismo I. Catabolismo C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  42. 42. Biología. 2º bachilleratoUnidad 10. Metabolismo I. Catabolismo C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  43. 43. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoEl catabolismo por respiración. Células eucariotas Fosforilación a nivel de sustrato GLUCÓLISISVOLVER C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  44. 44. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Etapas de la glucólisis ETAPA 1 Hexoquinasa preparatoria + + + H+ Fosfoglucosa isomerasaETAPA 2preparatoria FosfofructoquinasaETAPA 3 + + H+preparatoria + C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  45. 45. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Etapas de la glucólisis AldolasaETAPA 4 +preparatoria Gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasaETAPA 5 de beneficio 2 + + 2 + Fosfoglicerato quinasa Se recupera el ATPETAPA 6 de beneficio 2 + 2 gastado de la fase +anterior C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  46. 46. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Etapas de la glucólisis FosfogliceratoETAPA 7 de mutasa beneficio 2 2ETAPA 8 de beneficio Enolasa 2 2 + H 2O Piruvato quinasa Se ganan 2l ATP netosETAPA 9 de beneficio 2 + + H+ 2 + C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  47. 47. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Resumen de la glucólisis ENERGÍA CONSUMIDA ENERGÍA PRODUCIDABALANCE PARCIAL : - 2 ATP BALANCE PARCIAL : 4 ATP + 2 NADH BALANCE TOTAL : 2 ATP y 2 NADH C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  48. 48. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo ASÍ ES LA GLUCOLISIS… Su eficacia es El ATP se Se genera poderbaja (solo 2 ATP) genera a nivel de reductor sustrato (2 NADH + H+) No precisa de Ocurre en el oxígeno citoplasma celularGlucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+  2 a. pirúvico + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  49. 49. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoDestino del ácido pirúvico, producto final de la glucolisis 1) EN CÉLULAS ANAEROBIAS ESTRICTAS Realizan"fermentaciones" o respiraciones incompletas: sólo les aportan el 5% de la energía (2 ATP por molécula de glucosa) Ejemplo: en la fermentación láctica (Lactobacillus acidofilus y Sreptococcus lactis) pasa a ácido láctico (ácido 2-hidroxi-propanoico) (CH3-CHOH-CH2OH): 2) EN CÉLULAS ANAEROBIAS FACULTATIVAS Realizan excepcionalmente “fermentaciones” Ej. levaduras del genero Sacharomyces (eucariotas) realizan la fermentación alcohólica por la que la glucosa pasa a etanol y dióxido de carbono. Sólo produce 2 ATP. Ej. células musculatura esquelética ante ejercicios intensos y anaerobios realizan una fermentación láctica. Cuando le llega el suficiente oxígeno el pirúvico es degradado por completo a CO2 y H2O. Este incremento de ácido láctico dispara el consumo de oxígeno al 90% lo que explica el "jadeo" después de un ejercicio muscular intenso. Corresponde a la oxidación total o parcial del exceso de láctico formado durante el ejercicio. 3) EN CÉLULAS AEROBIAS El pirúvico pasa al interior mitocondrial y en su matriz es degradado aún más. C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  50. 50. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoFASES DE LA RESPIRACIÓN CELULAR AEROBIA 1. Glucólisis: La glucosa se transforma en 2 moléculas de piruvato. Citosol 2. Descarboxilación oxidativa del piruvato. Produce ácido acético en forma de acetil coenzima A. Matriz mitocondrial 3. Ciclo de Krebs. El ácido acético es oxidado totalmente para formar CO2. 4. Transporte de electrones. Hasta el oxígeno. Participa la cadena respiratoria. En mb mitocondrial interna. La energía almacenada en los coenzimas se libera y es utilizada para sintetizar ATP. (fosforilación oxidativa) C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  51. 51. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Oxidación del ácido pirúvico El a. pirúvico se oxida, pierde el 2 Coa - SH 2 CO2 C y los dos oxígenos, liberando CO2. Se forma á acético, que se COMPLEJO DE LA une al Piruvato - Coenzima A deshidrogenasa2 CH 3 CO COOH 2 CH 3 CO SCoA Ácido pirúvico Acetil - CoA Los electrones liberados son recogido por el NAD+ que se 2 NAD + 2 NADH + 2 H+ reduce para formar NADH+H+ C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  52. 52. Biología. 2º bachilleratoEsquema general de la respiración Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo celular Acído pirúvico CITOSOL Membranas externa e interna MATRÍZ MITOCONDRIAL Cadena CRESTAS respiratoria MITOCONDRIALES C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  53. 53. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoEl catabolismo por respiración. Células eucariotas CICLO DE KREBS VOLVER C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  54. 54. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo El ciclo de Krebs (una vuelta) Glucosa Coenzima A Acetil-CoA Ácidos grasos 8 1 Ácido oxalacético H2O 7 Ácido málico NAD + NADH H2O Ácido cítricoÁcido fumárico 2 FADH2 6 FAD NAD + SH- NADH Coenzima A NADH SH- NAD + 3 Coenzima A 5 Ácido isocítrico Ácido succínico 4 GTP CO2 ADPH2O GDP CO2 Ácido α-cetoglutárico C.E.M HIPATIA-FUHEM ATP Succinil-CoA Profesor: Miguel Ángel Madrid
  55. 55. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo ASÍ EN EL CICLO DE KREBS… Por cada vuelta completa se genera… Se regenera 1 Se genera poder oxalacético Energía reductor(puede iniciar de 1 GTP (3 NADH + H+ nuevo el ciclo) 1 FADH2) No precisa de Se desarrolla en la oxígeno matriz de la mitocondria directamente C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  56. 56. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo EL CATABOLISMO COMPLETO DE LA GLUCOSA RUTA: INTERVIENEN: PRODUCTOS: GLUCOLÍSIS C6H12O6 2 CH3-C0-COOH 2 NAD+ 2 (NADH + H+) (en hialoplasma) 2 (ADP + Pi) 2 ATP PIRUVATO 2 SH-CoA 2 CH3-C0-S-CoA 2 CH3-C0-COOH 2 CO2 DESHIDROGENASA 2 NAD+ 2 (NADH + H+)(en matriz mitocondrial) CICLO DE KREBS 2 CH3-C0-S-CoA 2 SH-CoA, 4 CO2, (2 VUELTAS) 6 H2O, 6 NAD+, 6 (NADH + H+), 2 FADH2, 2 FAD, 2 (ADP + Pi) 2 ATP (matriz mitocondrial) FOSFORILACIÓN 10 (NADH + H+) 12 H2O , 34 ATP 2 FADH2 10 NAD+ OXIDATIVA 34 (ADP + Pi) , 6 O2 2 FAD (membrana interna mitocondrial)Balance final:C6H12O6 + 6 H2O +6 O2 + 38 (ADP+Pi)     6 CO2 + 38 ATP + 12 H2O C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  57. 57. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoCADENA DE TRANSPORTE ELECTRÓNICA O CADENARESPIRATORIA. Finalidad: oxidación de los coenzimas reducidos (NADH+H+ y FADH2) Los electrones captados por el NADH NADH entran en la cadena NAD + + H+ - 0,4 cuando son transferidos al FMN 2e- + 2H+ FMN El FMN cede los electrones a la 2e- + 2H+ ubiquinona o coenzima Q. El FMN FMN vuelve a su forma oxidada y la CoQ ubiquinona se reduce FADH2 2e + 2H+ - 2H+ 0 Coenzima Q o ubiquinona cede CoQ Cit b los electrones al siguiente FAD 2e - aceptor, y vuelve a su forma Cit b oxidada Cit c El proceso de repite en sentido 2e- descendente. Al saltar los Cit c electrones por la cadena + 0,4 Los electrones van Cit a respiratoria, van saltando a niveles “descendiendo” a niveles 2e- energéticos inferiores. energéticos inferiores, lo que se utiliza para liberar energía en Cit a forma de ATP a3 2e - a3 2H+ + 1/2 O2 + 0,8 Se Los electrones llegan al oxígeno, 2e- 2e- que los acepta y se combina con dos protones para formar agua que sale de H2O Voltios la mitocondria y de la célula C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  58. 58. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Fosforilación oxidativa La energía que los electrones van perdiendo al pasar por las moléculas transportadoras se emplea en Matriz bombear protones desde la matriz mitocondrial hasta el espacio intermembranas ATP H+ ADP Espacio intermembrana H+Matriz mitocondrial H+ F1 FAD H2O NAD + F0 NADH _ _ FAH2 2 H+ + 1/2 O2 _ _ 2e- 2e- CoQ Cit c Sistema III H+ Sistema I Sistema II H+ H+ H+ H+ H+ Espacio H+ H+ intermembrana C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  59. 59. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Balance energético globalGlucosa 2 NADH Glucólisis 2 NADH Ácido 2 ATP pirúvico 6 NADH Ciclo Cadena Acetil- de CoA respiratoria Krebs 2 FADH2 2 ATP 32 ATP C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  60. 60. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Balance del metabolismo de 1 glucosa Coenzimas Moléculas de ATP Proceso Lugar reducidos producidas 2Glucólisis Citoplasma 2 NADH+H + 6Formaciónacetil Mitocondria 2 NADH+H+ 6Coenzima A 6 NADH+H+ 18Ciclo de 2 FADH2 4 Mitocondria 2 GTP (equivalentes aKrebs 2 ATP)TOTAL 38 C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  61. 61. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoEl catabolismo por fermentación FERMENTACIÓN FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA LÁCTICA FERMENTACIÓN FERMENTACIÓN BUTÍRICA PÚTRIDA C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  62. 62. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Fermentación etílica Glucosa Glucosa Dihidroxiacetona fosfato G3P Ácido 1,3- bifosfoglicérico 2 ATP NAD + CH3 - CO - COOH 3 NADH Ácido pirúvico CH3 - CH2OH 3 2 CH3 - CHO 3 CO2 Etanol Acetaldehído Realizada fundamentalmente por las levadurasSaccharomyces cerevisae (anaerobias facultativas) C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  63. 63. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Fermentación láctica Dihidroxiacetona fosfato Ácido 1,3- Glucosa Glucosa G6P G3P bifosfoglicérico Las bacterias que producen esta fermentación se encuentran de forma natural NAD + NADH 2 ATPen la leche sin esterilizar, son beneficiosas para el ser humano CH3 - CHOH - COOH 3 CH3 - CO - COOH 3 Ácido láctico Láctato deshidrogenasa Ácido pirúvico Bacterias anaerobias facultativas: Lactobacilos lactis, L. bulgaricus, L. casei. Streptococcus faecalis (en el intestino humano) C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  64. 64. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Fabricación del queso Incorporación a la leche de las bacterias lácticas (Lactobacillus y Lactococcus). El ác láctico provoca acidificación de la leche Adición de renina (enzima) , que coagula proteínas (caseina) y cuaja la leche Se separa la fase líquida (suero, que se retira) de la sólida (la cuajada, que se prensa y deshidrata) Salado Se envuelve con tela (obtención de queso fresco)El cuajo o renina se obtiene tradicionalmente del cuarto estómago de terneras destetadas. C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  65. 65. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Fabricación del queso Maduración del queso: Incorporación al molde Adición de microorganismos, bacterias y mohos (Penicillium) Hidrolizado de grasas y proteínas Obtención de aminoácidos libres, aminas, ácidos grasos y amoníaco Quesos blandos: son madurados por hongos Penicillium que crecen en su superficie .Quesos semiblandos: maduran por bacterias que crecen en anaerobiosis en su superficie. Quesos duros: maduran por bacterias lácticas que crecen en anaerobiosis en su interior C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  66. 66. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Fabricación del quesoEn la fabricación de los quesos suizos se emplean bacterias Propionibacter shermani en la etapa del cuajado. Estas bacterias desprenden burbujas de CO2, lo que proporciona el aspecto agujereado a estos quesos. C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  67. 67. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Fabricación del yogur Se produce por la fermentación láctica a cargo de Lactobacillus bulgaricus yStreptococcus termophilus. El ácido láctico liberado aumenta la acidez lo que provoca la precipitación de la leche C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  68. 68. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoKéfir. Bebida agria, parecida al yogur, moderadamente alcohólica. Se fabrica por fermentación alcohólica y lácitca Lo llevan a cabo levaduras. la lactosa de la leche se transforma en ácido láctico y se produce anhídrido carbónico y alcohol. C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  69. 69. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Fabricación del vino Prensado de la uva Zumo de frutas (Mosto) Fermentación del mosto por(Saccharomyces cerevisae y S. elipsoidens) Microorganismos de la piel El contenido el CO2, sabor y otras características organolécticas dependen de la transformación metabólica de otros compuestos del vino (taninos, alcohole…) Durante el primer año, los vinos tintos sufren una segunda fermentación espontánea a cargo de bacterias del ácido láctico, lo que se reduce la acidez. Con el envejecimiento se desarrolla el sabor del vino Los vinos negros se elaboran añadiendo la piel y fermentado C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  70. 70. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Alcohol e hígado El etanol sigue el camino contrario a la fermentación. La célula hepática acumula NADH + H+ en exceso.El exceso de NADH+H+ impide la degradación de azúcares, grasas y aminoácidos (debido a que no se recupera el NAD+). Se transforman en grasa, que se cumula Acumulación de grasa en hígado hepatitis  cirrrosis C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  71. 71. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Fabricación del vinagre Azúcares Fermentación alcohólica Etanol(vino, sidra…) Acetobacter (bacteria) En presencia de oxígenoAc. acético C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  72. 72. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Fabricación del pan Masa de harina, agua y sal (trigo, centeno, cebada, maiz…) Fermentación alcohólica S. cerevisae PAN El dióxido de carbono formará burbujas, que serán atrapadas por el gluten del trigo que causa que el pan se levante.Gluten: proteína que se encuentra en el trigo combinada con el almidón. La enfermedad celiaca se produce por su intolerancia C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  73. 73. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Fabricación de la cerveza Fermentación alcohólica de cereales (cebada en Europa, maíz en Sudamérica, arroz en Asia) 1. Malteado del cereal: se 6. Hervido de la mezcla humedece y se deja germinar. (desnaturalización amilasas) Como consecuencia el almidón se transforma en maltosa 7. Adición de Saccharomyces 2. Tueste de la maltosa: Obtención de malta 8. Fermentación alcohólica 4. Separación del extracto acuoso del sólido 9. Maduración 10. Filtrado y pasteurizado 5. Adición del lúpulo (inflorescencia femenina)Impide crecimiento de bacterias y La destilación de la cerveza produce da sabor amargo un licor que tras el envejecimiento da lugar al güisqui C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  74. 74. Biología. 2º bachilleratoUnidad 10. Metabolismo I. Catabolismo C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  75. 75. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoFabricación de la cerveza C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  76. 76. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Catabolismo de lípidos 1 g grasa  9 Kcal Triglicéridos del tejidos adiposo Lipasas Vía anabólicaAc. graso Glicerina Glucosa Vía catabólica Glucolisis Dihidroxiactenona Pirúvico C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  77. 77. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Catabolismo de lípidos 1. En el citosol los ácidos grasos son activados por el CoA. para formar acil graso CoA (el ácido graso no puede atravesar la mb mitocondrial) 2. El acil graso CoA atraviesa la membrana de la mitocondria ayudado por enzimas 3. En la matriz se inicia la beta oxidación de los ácido grasos (hélice de Lynen) para formarAcetil CoA, que puede ser oxidado posteriormente en el ciclo de Krebs.El resultado de cada beta oxidación es formación de un ácido graso con 2 átomos de C menos que el anterior y dos coenzimas reducidos FADH2 y NADH+H+ C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  78. 78. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Transporte de los ácidos grasos Acetil - CoAHSCoA Carnitina Acil-carnitina Carnitina Citosol Transportador Espacio intermembrana de carnitina Matriz mitocondrial Acil-carnitina Carnitina HSCoA Acil-CoA β - oxidación Acetil - CoA Ciclo de Krebs C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  79. 79. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoACTIVACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS PREVIA A SU BETA-OXIDACIÓN Carbono Carbono alfa SH-CoA beta CH3-CH2-CH2 ........ CH2-COOH  CH3-CH2.....CH2-CH2-CO-S-CoA H2O (ácido graso hipotético) ACIL-S-CoA ATP  AMP+PPi C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  80. 80. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Esquema general de la β - oxidación R - CH2 - CH2 - CO~S-CoA Acil-CoA FAD Oxidación Acil -CoA Acil-CoA deshidrogenasa FADH2 con dos Acetil-CoA carbonos menosTiólisis Tiolasa HS-Coa R - CO - CH2 - CO~S-CoA β - cetoacil-CoA R - CH = CH - CO~S-CoA Enoil-CoA β - hidroxiacill-CoA deshidrogenasa Enoil-CoA hidratasa H2O OH | NADH + H+ R - CH - CH2 - CO~S-CoA NAD+ β - hidroxiacil-CoA Oxidación C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  81. 81. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Actividad enzimática Reacción con un sustrato Reacción con dos sustratos sucesivos Centro activo Sustrato A Sustrato Reacción con dos sustratos a la vez Enzima + Sustrato Enzima Sustrato A Sustrato B Enzima Sustrato B Enzima + Productos Complejo activado Producto C EnzimaComplejoactivado Enzima + Producto Producto A Producto B Producto D S + E → ES → E + P A + E → AE → C + E’// B + E’→ D + E Producto C Producto D A + B + E → ABE → CDE → C + D + E C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  82. 82. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoEspecificidad de las enzimas Modelo de complementariedad Modelo de ajuste inducido Modelo de apretón de manos C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  83. 83. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Cinética de la actividad enzimática Velocidad de reacción VmáxVelocidad de reacción Efecto de la temperatura Temperatura ½ Vmáx óptima Temperatura ºC KM Concentración del sustrato [S] Velocidad de reacción Efecto del pH pH óptimo pH C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  84. 84. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoInhibidores de la actividad enzimática IRREVERSIBLE IRREVERSIBLE COMPETITIVAInhibidor Centro activo IRREVERSIBLE NO COMPETITIVA BLOQUEO COMPLEJO ENZIMA-SUSTRATO C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  85. 85. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoProducción de energía en el catabolismo A B + C a gí + + En er G1 G2 ΔG = G2 – G1 < 0A + B C + D a gí + + + er En ΔG = G2 – G1 < 0 C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  86. 86. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo El catabolismo por respiración. Células eucariotas e- y H+ e- y H+ transportados transportados por NADH y FADH2 por NADH - Transporte de e- Glucólisis Ciclo - Quimiósmosis de Krebs - Fosforilación oxidativaGlucosa Ácido pirúvico PARA SABER MÁS PULSA SOBRE EL TEXTO C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  87. 87. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoEl catabolismo por respiración. Células eucariotasTRANSPORTE DE ELECTRONES VOLVER C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  88. 88. Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. CatabolismoCatabolismo de los lípidos CICLO DE OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel Ángel Madrid
  89. 89. INICIO ESQUEMA RECURSOS INTERNET Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Intercambio de gases Estomas CO2 O2 Envés LA NUTRICIÓN DE LAS PLANTAS C.E.M HIPATIA-FUHEM ANTERIOR SALIR Profesor: Miguel Ángel Madrid
  90. 90. INICIO ESQUEMA RECURSOS INTERNET Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Fotosíntesis Sales Materia Cloroplasto minerales Luz solar orgánica CO2 O2 O2 Estoma CO2 H2O Savia bruta Savia elaborada LA NUTRICIÓN DE LAS PLANTAS C.E.M HIPATIA-FUHEM ANTERIOR SALIR Profesor: Miguel Ángel Madrid
  91. 91. INICIO ESQUEMA RECURSOS INTERNET Biología. 2º bachillerato Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo Metabolismo y respiración celular en plantas Nutrientes inorgánicos 1 O2 1 DÍA Fotosíntesis Nutrientes orgánicos 2 2 Reacciones O2 catabólicas NOCHE Energía Reacciones anabólicasNutrientes Almidón, CO2 H2Oorgánicos celulosa, Respiración celularsencillos enzimas, etc. LA NUTRICIÓN DE LAS PLANTAS C.E.M HIPATIA-FUHEM ANTERIOR SALIR Profesor: Miguel Ángel Madrid

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