El documento trata sobre el metabolismo. Explica que el metabolismo consiste en reacciones químicas donde se extrae energía de los alimentos y se utiliza para sintetizar moléculas esenciales. Describe las vías anabólica y catabólica, y explica procesos como la glucólisis, el ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa, donde se produce ATP a través de la cadena de transporte de electrones en la membrana mitocondrial.

1. METABOLISMO
Mblgo. Rubén Asalde Ramos

2. Metabolismo
Conjunto integrado de reacciones químicas en el
organismo donde se extrae energía de los alimentos, la
cual es utilizada para sintetizar moléculas estructurales
y esenciales para la vida celular. Consta de 2 vías:
• Anabolismo. Síntesis de moléculas complejas a partir
de simples. Ej. Síntesis de glucógeno a partir de
glucosa.
• Catabolismo. Degradación de moléculas ricas en
energía para dar lugar a otras simples como CO2,
H2O, NH3. Ej. Degradación de un ácido graso en acetil
coenzima A.

5. Rutas metabólicas en la Célula

6. Tipos de Rutas Metabólicas

8. Regulación de Vías Metabólicas
Las reacciones reversibles son factores limitantes.
Además existe control:
• Alostérico. Efectores que se unen a enzimas en sus
sitios reguladores.
• Hormonal. A través de insulina y glucagón.
– Fosforilación reversible de enzimas. Ej. Glucagón con
glucógeno sintasa y glucógeno fosforilasa.
– Inducción de la traducción para aumentar la [enzima].
• Por provisión de sustratos. Si es menor, el flujo de
metabolitos disminuye.

9. ATP. Funciones

10. METABOLISMO DE
CARBOHIDRATOS

11. Destino de los azúcares en la Dieta
ALMIDON MALTOSA GLUCOSA
OXIDACIÓN
ESTRUCTURAS
SANGRE
GLUCÓGENO
DIGESTIÓN
ABSORCIÓN Y
TRANSPORTE
CÉLULA

12. Ingreso de Glucosa a la Célula
• Cotransporte de Sodio – Glucosa
– Requiere energía, aportada por el transporte de
sodio
– En Células epiteliales del intestino, túbulos renales
• Difusión facilitada
– Mediado por GLUT o SGLT (transportadores de
glucosa) o también llamados SLC2 (solute carriers)

13. Cotransporte con Sodio

14. Transportadores GLUT
Familia de transportadores de glucosa o familia SLC2 (solute carriers)
Tomado de: Joost and Thorens, Mol. Mem. Biol. 18: 247-256 (2001)
La forman 13 miembros:
• 12 transportadores de glucosa (GLUT) 1-12
• Un co-transportador de H+-myo-inositol

15. Estructura propuesta para GLUT -1
Distribución de residuos
polares y apolares en la
superficie de un
segmento helicoidal
Los aa adyacentes en la
secuencia primaria
están conectados con
flechas
Hélice anfipática
Asociación de 5 hélices
anfipáticas, la cara polar está
orientada hacia la cavidad interna.
La glucosa puede interaccionar
con la proteína mediante puentes
de H
12 dominios transmembrana
N-glucosilación

16. Tomado de: Uldry and Thorens, Eur. J. Physiol. 447: 480-489 (2004)

18. Glucólisis
• Glykys = Dulce
• Lysis = Disolución
Proceso de degradación de una molécula de
glucosa, ya sea en condiciones aeróbicas o
anaeróbicas.

20. Revisión animada en:
International Union of Biochemistry &
Molecular Biology (IUBMB)
http://www.iubmb-nicholson.org/animaps.html

21. Fase Preparatoria

22. Fase de Beneficios

23. Regulación de la Glucólisis
• Se inhibe por aumento de ATP.
• Regulación de enzimas:
– Hexoquinasas: Hexocinasa en músculo y
Glucocinasa en hígado
– Fosfofructocinasa 1
– Piruvato cinasa.

24. Regulación
de la
Glucólisis

25. Destinos del Piruvato

26. Conversión del Piruvato
E1 = Piruvato deshidrogenasa
E2 = Dihidrolipoil transacetilasa
E3 = Dihidrolipoil deshidrogenasa

27. El ciclo de krebs
Postulado por primera
vez por Hans Krebs
(1937).
El ciclo de los ácidos
tricarboxílicos o ciclo del
ácido cítrico es un
conjunto de reacciones
cíclicas donde ocurre
hidratación y
deshidratación,
reducción,
descarboxilación, y
fosforilación.

28. Función del C. de Krebs
• Mecanismo de oxidación de grupos acetilo.
• Si hay exceso de ácidos di y tricarboxílicos, estos
pueden utilizarse como combustible y convertirse, vía
oxalacetato, en piruvato y acetil coenzima A.
CO2
Di y tri COOH  Oxalacetato  PEP  Piruvato  Ac CoA
“2 H”
• Si hay déficit de aa o azúcares, los mismos pueden
utilizarse para su biosíntesis. Ej. oxalacetato se
convierte por transaminación en PEP y fomar glucosa.

29. Fosforilación oxidativa
• Los protones y electrones, o equivalentes de
reducción, de los nucleótidos reducidos
(NADH+, FADH2) se usan con fines biosintéticos
y producción de ATP.
• Estos productos reducidos ceden electrones al
oxígeno para formar agua:
2H+ + 2 e- + ½ O2
 H2O (ΔG’°=-56,7 Kcal/ml)
La reacción es altamente endergónica.

30. La fosforilación oxidativa requiere:
• Un compartimiento cerrado por una
membrana permeable a los protones
(citoplasma bacteriano o matriz mitocondrial)
• Transportadores de H+ y e- dispuestos en la
membrana. Bombean protones hacia el
exterior de la mitocondria o bacteria.
• Una ATP sintasa que funciona acoplada al flujo
de electrones que regresan al interior de la
mitocondria o bacteria.

31. Cadena Respiratoria
• Consiste en un transporte de electrones desde
las coenzimas reducidas NADH+ o FADH2,
hasta el oxígeno. Se realiza en las membranas
internas de las mitocondrias (crestas).
• El objetivo es producir energía almacenable
en el ATP. Al mismo tiempo se recuperan las
coenzimas en su forma oxidada, lo que
permite oxidación de nuevas moléculas. El
producto de desecho es el agua.

32. Complejos proteicos.
• Complejo I:
NADH-ubiquinona reductasa
• Complejo II:
succinato-ubiquinona reductasa
• Complejo III:
ubiquinol-citocromo c reductasa
• Complejo IV:
citocromo oxidasa
• Complejo V:
ATP sintasa

33. Cadena Respiratoria
• Consta de cuatro complejos proteicos
(oxidorreductasas) y dos transportadores
intermedios: Co Q y citocromo c.
• El complejo I acepta H+ y e- del NADH. El
complejo II oxida el FADH2. Ambos ceden e- a
CoQ y esta al complejo III.
• El complejo III reduce al IV a través del
citocromo c; y…
• El complejo IV cede e- al oxígeno y forma
agua.

34. Cadena respiratoria
Teoría quimiosmóstica de Mitchell

35. Acoplamiento quimiosmótico
Espacio
intermembrana
Espacio
matriz
c
ATP
sintetasa
Cadena
respiratoria
Membrana
interna
pH alto
pH bajo
2H+
2H+
2H+
2H+
2H+
2H+
2H+
2H+
DH
Q
b a
ADP + Pi ATP

36. Rendimiento neto de la
Fosforilación Oxidativa
Se requiere un flujo de 4 H+ para generar un ATP
• La oxidación del NADH genera 2,5 moléculas de ATP.
– Para NADH+: 10 H+ bombeados
(10 H+/ 4 H+) = 2,5 ATP
• La oxidación del FADH2 genera 1,5 moléculas de ATP.
– Para FADH2= 6 H+ bombeados
(6 H+/ 4 H+) = 1,5 ATP

37. ATP sintetasa
• Proteína localizada en la membrana mitocondrial
interna.
• Participa en la síntesis de ATP
ADP + Pi  ATP
• Se compone de dos unidades (F0 y F1)
• Cada unidad es un motor rotatorio y
están acopladas por un tallo motor
http://www.iubmb-nicholson.org/swf/ATPSynthase.swf

38. Síntesis e hidrólisis de ATP
Síntesis de ATP Hidrólisis de ATP

39. Alteración de la
Fosforilación oxidativa
• Inhibición del transporte electrónico. El
cinauro (CN-), el monóxido de carbono (CO) y
algunos antibióticos (rotenona, antimicina).
• Inhibición de la ATP sintasa. Por algunos
antibióticos como oligomicina.
• Desacoplamiento de fosforilación y oxidación.
Se forma agua pero no ATP. Los H+ salen por
permeasas distintos a la ATP sintasa.

40. Recuperación del NAD+ citosólico
1. Fermentación láctica
2. Fermentación alcohólica
3. Sistemas de lanzadera
 Aspartato – malato
 Glicerol – 3 - fosfato

41. En la Fermentación Láctica

42. En la Fermentación Alcohólica

45. Balance energético
• En la vía glucolítica en presencia de oxígeno, se forman
directamente 2 ATP, más dos moléculas de NADH2 (de
donde se forman 3 o 5 moléculas adicionales de ATP)
• La conversión del ácido pirúvico en acetil CoA origina 2
moléculas de NADH2 en el interior de la mitocondria, de
tal forma que se originan 5 moléculas de ATP.
• En el ciclo de Krebs, por cada molécula de glucosa se
forman 2 GTP que equivalen a 2 ATP, 6 moléculas de
NADH2 (originan 15 ATP) y 2 moléculas de FADH2
(originan 3 ATP), para un total de 18 ATP.
• Es decir, por cada mol de glucosa oxidada, se forman 30-
32 ATP.

46. Balance energético
5
5
15
3
28