GENERALIDADES

METABOLISMO  El

metabolismo es el conjunto de reacciones y procesos físico-químicos que ocurren en una célula, para su necesarios supervivencia.  Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a nivel molecular, y permiten las diversas actividades de las células.

METABOLISMO El metabolismo celular cumple las siguientes funciones: • Obtencion de energia del

medio ambiente • Conversion de nutrientes en sustancias reconocibles y asimilables • Proporcionar las moleculas necesarias para el organismo / unidades (polimeros GTP: guanosin trifosfato basicas) NADH: nicotinamida adenina dinucleótido

 El

metabolismo de un organismo determina qué sustancias encontrará nutritivas y cuáles encontrará tóxicas.

 Por ejemplo, algunas

procariotas utilizan sulfuro de hidrógeno como nutriente, pero este gas es venenoso para los animales.

Procariotas; células sin núcleo. ejm; bacterias

 El Metabolismo se divide en dos

procesos conjugados:

1. Catabolismo 2. Anabolismo

 El Catabolismo

(Degradación)

en Consiste la transformación de biomoléculas complejas en moléculas sencillas mediante la liberacion de gran cantidad de energía en los enlaces covalentes que la en reacciones forman, químicas exotérmicas.

 Las reacciones catabólicas liberan energía; un

ejemplo es la glucólisis, un proceso de degradación de compuestos como la glucosa, cuya reacción resulta en la liberación de la energía retenida en sus enlaces químicos.

Las reacciones catabólicas son generalmente CONVERGENTES: A partir de compuestos diferentes se origina una via final comun: Glucosa Trigliceridos

ATP

El Anabolismo (Biosíntesis) Es la encargada de la síntesis de moléculas orgánicas más complejas a partir de otras más sencillas de o los con nutrientes, requerimiento de energía, al contrario que el catabolismo. AMONIACO (NH3), Dióxido de carbono (CO2)

Proteína

 Las reacciones anabólicas, utilizan la energía

liberada para recomponer enlaces químicos y construir componentes de las células como lo son las proteínas y los ácidos nucleicos.

El Anabolismo es el responsable de: •La formación de los componentes celulares y tejidos corporales y por tanto del crecimiento. •El almacenamiento de energía mediante enlaces químicos en moléculas orgánicas.

El anabolismo se puede clasificar según las biomoléculas que se sinteticen: •Replicación o duplicación de ADN. •Síntesis de ARN. •Síntesis de proteínas. •Síntesis de glúcidos. •Síntesis de lípidos.

Las vias anabolicas son DIVERGENTES: a partir de un mismo compuesto se originan por distintas vias, moleculas muy diferentes.

Una característica del metabolismo es la similitud de las rutas metabólicas básicas incluso entre especies muy diferentes. Por ejemplo: la secuencia de pasos químicos en el ciclo de Krebs es universal entre células vivientes tan diversas como la bacteria unicelular Escherichia coli y organismos pluricelulares como el elefante.

Las reacciones del catabolismo y anabolismo ocurren en secuencia, no aisladamente, por lo que el producto de una reaccion se convierte en el sustrato de la siguiente. Las reacciones metabolicas se encuentran reguladas con absoluta precision por la actividad de las diferentes enzimas celulares.

Las células obtienen la energía del medio ambiente mediante tres tipos distintos de fuente de energía que son: •La luz solar, mediante la fotosíntesis en las plantas (autotrofos). •Otros compuestos orgánicos como ocurre en los organismos heterótrofos. •Compuestos inorgánicos como las bacterias quimiolitotróficas que pueden ser autótrofas o heterótrofas.

Energía El término energía, es la habilidad o capacidad de realizar trabajos físicos. Pero esto equivale a tener que explicar todo sobre las diferentes funciones biológicas que dependen de la producción y liberación de energía.

La energía que nuestro cuerpo necesita se obtiene casi por un igual de la descomposición de hidratos de carbono y de grasas. Las proteínas se asemeja a los ladrillos con lo que se construye nuestro cuerpo, proporcionando generalmente poca energía para la función celular.

Energía para la Actividad Celular La energía se almacena en los alimentos en forma de hidratos de carbono, grasas y proteínas. Estos componentes alimenticios básicos se descomponen en nuestras células para liberar la energía acumulada. Puesto que toda la energía se degrada finalmente en calor, la cantidad de energía liberada en una reacción biológica se calcula a partir de la cantidad de calor producido.

En las células se usa alguna energía libre para el crecimiento y la reparación a lo largo del cuerpo. Tales procesos, aumentan la masa muscular dentro del entrenamiento y reparan los daños musculares. También se necesita energía para el transporte activo de muchas sustancias, tales como la glucosa y los carbohidratos, a través de las membranas celulares.

Almacenamiento de Energía ATP Una molécula de ATP se compone de adenosina (una molécula de adenina unida a una molécula de ribosa) combinada con tres grupos de fosfatos (Pi) inorgánicos. Cuando la enzima ATPasa actúa sobre ellos, el último grupo fosfato se separa de la molécula ATP, liberando rápidamente una gran cantidad de energía (7.6 kcal/mol de esto reduce el ATP a ADP (difosfato de adenosina) y Pi .

Pero, ¿cómo se acumuló originalmente esta energía? El proceso de almacenaje de energía formando ATP a partir de otras fuentes químicas recibe el nombre de fosforilación. Mediante varias reacciones químicas, un grupo fosfato se añade al ADP, convirtiéndose en trifosfato de adenosina (ATP).

Cuando estas reacciones se producen sin oxígeno, el proceso recibe el nombre de metabolismo anaeróbico. Cuando estas reacciones tienen lugar con la ayuda de oxígeno, el proceso global se metabolismo denomina aeróbico, y la conversión aeróbica de ADP a ATP es la fosforolización oxidativa.

Bacilo Aeróbico

Anaerobio

Las células generan ATP mediante tres métodos: • El sistema ATP-PC

• El sistema del Acido Láctico • El sistema Oxidativo

Acido Láctico

Metabolismo de Carbohidratos Son las funciones implicadas en el proceso por el cual los carbohidratos de la dieta se almacenan y degradan en glucosa y posteriormente en dióxido de carbono y agua.

Catabolismo de Carbohidratos (Degradación)

El catabolismo de carbohidratos Es la degradación de los hidratos de carbono en unidades menores. Los carbohidratos son usualmente tomados por la célula una vez que fueron digeridos en monosacáridos. Una vez dentro de la célula, la ruta de degradación es la glucólisis, donde los azúcares como la glucosa y la fructosa son transformados en piruvato y algunas moléculas de ATP son generadas

Glicogenolisis Es la vía mediante la cual el glucógeno almacenado en el hígado y en el tejido muscular, es fosforilado, para formar finalmente la molécula de glucosa 6 fosfato, la cual tiene varias posibilidades metabólicas.

Glucólisis

Se denomina glucolisis a un conjunto de reacciones enzimáticas en las se metabolizan glucosa y otros azúcares, liberando energía en forma de ATP. La glucolisis aeróbica, que es la realizada en presencia de oxígeno, produce ácido pirúvico, y la glucolisis anaeróbica, en ausencia de oxígeno, ácido láctico.

Importancia de la Glucolisis: La glucolisis es la principal vía para la utilización de los monosacáridos glucosa, y fructosa galactosa, importantes fuentes energéticas de las dietas que contienen carbohidratos.

Aunque son muchas las reacciones catalizadas por diferentes enzimas, la glucolisis está regulada, principalmente, por tres enzimas: •

Hexocinasa Fosfofructocinasa Piruvatocinasa

El piruvato es un intermediario en varias rutas metabólicas, pero la mayoría es convertido en acetil CoA y cedido al ciclo de Krebs.

Aunque más ATP es generado en el ciclo, el producto más importante es el NADH, sintetizado a partir del NAD+ por la oxidación del acetil-CoA. La oxidación libera dióxido de carbono como producto de desecho. NAD: nicotinamida adenina dinucleótido

RESPIRACION CELULAR La respiración celular es el reacciones conjunto de bioquímicas que ocurre en la mayoría de las células, en las que el ácido pirúvico producido por la glucólisis se desdobla a dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O) y se producen 36 moléculas de ATP.

La respiración celular es una parte del metabolismo, concretamente del catabolismo, en la cual la energía contenida en distintas biomoléculas, como los glúcidos, es liberada de manera controlada.

En las células eucariotas la respiración se realiza en las mitocondrias

Ocurre en tres etapas que son: Oxidación del piruvato. Ciclo de los ácidos tricarboxílicos (ciclo de Krebs) Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa del ADP a ATP.

Anabolismo de Carbohidratos (Síntesis)

Gluconeogénesis

Se refiere a que la glucosa puede ser formada en el hígado y en los riñones a partir de moléculas que no son carbohidratos como: • lactato • glicerol • aminoácidos. •El piruvato es la molécula inicial de

esta vía.

Glucogénesis La glucosa que entra continuamente en las células cuando no se necesita de inmediato para energía se almacena como glucógeno. La vía del glucógeno tiene lugar en el citosol celular lEl Citosol, hialoplasma o matríz citoplásmica es la parte líquida del citoplasma de la célula, está delimitado por la membrana celular y la membrana nuclear. Dentro suyo se encuentran inmersos la mayoría de los organelos celulares

Glucogénesis

Cuando las células hepáticas y están saturadas musculares de glucógeno, la glucosa entonces se convierte en grasa en el hígado. Es el proceso inverso al de glucogenolisis.

METABOLISMO DE ÁCIDOS GRASOS Los ácidos grasos tienen 3 funciones en la célula:

•Estructural : Acidos grasos que forman fosfolípidos, glucolípidos.

las

membranas:

•Mensajeros secundarios: 1,2-DAG tiene características de señalización

celular (El diacilglicerol o D-1,2-Diacilglicerol) esta formado por una moleculas de glicerol y dos acido graso •Energética: Son la mayor reserva de energía en los animales).

Catabolismo de Lipidos (Degradacion)

La degradación de los ácidos grasos es la degradación de los triglicéridos porque es así como se almacenan. Implica 3 pasos diferentes: •Movilización de triglicéridos. •Introducción de los ácidos grasos en el orgánulo donde se degradarán (sólo en

la mitocondria). •Degradación de la molécula de ácidos grasos (β-oxidación de los ácidos grasos).

La movilización de los ácidos grasos es por hidrólisis de los triglicéridos mediante lipasas. Se produce glicerol y los 3 ácidos grasos correspondientes. oEl glicerol no es un componente grande de los ácidos grasos. Es el único componente del triglicérido que puede ser convertido en glucosa. oLos ácidos grasos, en los animales, no pueden generar glucosa, solo pueden oxidarse para producir energia y calor.

Metabolismo de Proteinas

Aminoácidos Son sustancias cristalinas, casi siempre de sabor dulce; tienen carácter ácido como propiedad básica y actividad óptica. Químicamente son ácidos carbónicos con, por lo menos, un grupo amino por molécula. 22 aminoácidos diferentes son los componentes esenciales de las proteínas. (aa esenciales y no

esenciaes)

El organismo no almacena el exceso de aminoácidos que provienen de la dieta, lo que ocurre es que los transforma en intermediarios metabólicos comunes como son el piruvato, oxalacetato y a-cetoglutarato, es decir, que los aminoácidos van a ser precursores de la glucosa, ácidos grasos y cuerpos cetónicos, es decir, actúan como combustible y precursores metabólicos.

Metabolismo de aminoácidos. Procedencia.

•De proteínas de la dieta que se absorben y dan aminoácidos. •De proteínas funcionales de la célula que se recambian.

Muchos aminoácidos se reutilizan para sintetizar proteínas. También pueden degradarse para obtener energía en los siguientes casos: •Cuando se ingieren muchas proteínas. •Cuando hay déficit de glucosa y hace falta energía.

SINTESIS DE PROTEINAS Es la traducción de un mensaje genético en la secuencia primaria de un polipéptido (aminoácidos). Se divide en tres fases: Iniciación Elongación Terminación

1. INICIACION Cuando la subunidad ribosómica pequeña se une a un mRNA. El anticodon de un tRNA especifico forma apareamiento de bases con el codón iniciador (AUG). La iniciación finaliza cuando la subunidad ribosómica grande se combina con la subunidad pequeña. Al unirse estas dos subunidades forma una maquinaria que polimeriza a los aminoácidos en un secuencia que especifica la secuencia de bases de la molécula del mRNA.

2. ELONGACION Es la fase de crecimiento de la cadena polipeptida durante la traducción de una Ribosoma

3. TERMINACION Durante la terminación se libera del ribosoma la cadena polipeptídica.

Modificación posterior a la traducción :

Es la modificación que pueden tener los polipéptidos recién sintetizados. Se le denomina la cuarta fase de la traducción.

El fin de estas modificaciones es: 1. Preparar al polipéptido para su función especifica.

2. Dirigir al polipéptido a una localización especifica (Direccionamiento) Esto es importante en las eucariotas debido a que las proteínas deben dirigirse a muchos destinos.

Degradación Proteica Hay 2 etapas:

1. Desaminación El grupo amino aparece en forma de NH4+y queda el esqueleto carbonado.

2. Eliminación del grupo amino.

El NH4+ es muy tóxico y los vertebrados terrestres lo eliminan transformándolo en urea que se excreta. NH: grupo amino

El Ciclo de la Urea Fue estudiado por Krebs y Henseleit y consta de 5 reacciones catalizadas enzimáticamente que se desarrollan las dos primeras en las mitocondrias y las tres restantes en el citoplasma. El ión amonio es un compuesto muy tóxico que se convierte en el hígado y el riñón en urea, en el llamado ciclo de la urea. Ésta pasa al torrente sanguíneo y es eliminada por el riñón en la orina.