Metabolismo

METABOLISMO
CELULAR
• Metabolismo:
o Concepto. Tipos de reacciones metabólicas: catabólicas y
anabólicas, interdependencia entre ellas.
o Clasificación de los organismos en relación con los tipos de
metabolismo: Autótrofos (fotosintéticos o fotoautótrofos y
quimiosintéticos o quimioautótrofos) y heterótrofos
(quimioheterótrofos).
o Reacciones de óxido-reducción en el metabolismo celular:
Reconocimiento de este tipo de reacciones en el metabolismo.
Relación entre el grado de oxidación o reducción de los
compuestos orgánicos y su contenido energético.
o Función de los coenzimas NAD+, NADP+, FMN y FAD en el
metabolismo. Ejemplos de rutas metabólicas donde se obtienen
estos coenzimas reducidos y oxidados.
o Función del ATP en el metabolismo celular: Sistema ATP-ADP
como sistema de transferencia de energía en los seres vivos.
Representación esquemática de la molécula de ATP. Distintos
mecanismos de obtención de ATP: fosforilación a nivel del
sustrato (ej. glucólisis, ciclo de Krebs), fosforilación mediante
enzimas ATP-sintetasas (respiración aerobia y fotosíntesis).
1.CONCEPTO DE METABOLISMO: CATABOLISMO Y ANABOLISMO
Concepto de metabolismo
El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que se
producen en el interior de las células y que conducen a la
transformación de unas biomoléculas en otras.
Las distintas reacciones químicas del metabolismo se denominan
vías metabólicas y las moléculas que intervienen se llaman
metabolitos.
Todas las reacciones del metabolismo están reguladas por enzimas,
que son específicas para cada metabolito inicial o sustrato y para
cada tipo de transformación.
Las sustancias finales de una vía metabólica se denominan
productos.
Las conexiones existentes entre diferentes vías metabólicas
reciben el nombre de metabolismo intermediario.
Se pueden considerar tres fases
en el metabolismo:
Catabolismo: Transformación de
moléculas orgánicas complejas en
otras más sencillas, con liberación
de energía que se almacena en
ATP.
Anabolismo: Síntesis de moléculas
orgánicas complejas a partir de
otras más sencillas. Se necesita
suministrar energía, en forma de
ATP
Anfibolismo:
(una
fase
intermedia). Procesos en los que
se almacena gran cantidad de
energía (para los posteriores
procesos anabólicos)
Moléculas que intervienen
en el metabolismo
Metabolitos
Nucleótidos
Moléculas con
enlaces ricos
en energía
Glucosa,
ácidos
grasos…
NAD, FAD,
NADP…
ATP, coA
Moléculas
ambientales
O2, H2O,
CO2
2. CLASIFICACIÓN DE ORGANISMOS SEGÚN TIPOS DE METABOLISMO
TIPO DE
ORGANISMO
FUENTE
DE
ENERGÍA
FUENTE
DE C
ORGANISMOS
Fotolitótrofo
Luz solar
CO2
Vegetales. Bact.
fotosintéticas
Fotoorganótrofo
Luz solar
Comp.
orgánicos
Bacterias purpúreas
Quimiolitótrofo
Reacciones
redox
CO2
Bacterias desnitrificantes
Quimioorganótrofo
Reacciones
redox
Comp.
orgánicos
Animales y Hongos
3. REACCIONES DE OXIDACIÓN-REDUCCIÓN EN EL METABOLISMO
FUNCIÓN DE LOS COENZIMAS NADH, FADH2,NADPH.
• Muchas de las reacciones del catabolismo suponen la oxidación de
un sustrato, lo cual libera electrones.
• Por el contrario, el anabolismo frecuentemente consiste en
reacciones de reducción que requieren electrones.
• Los electrones son transportados desde las reacciones
catabólicas de oxidación hasta las reacciones anabólicas de
reducción.
• Intervienen coenzimas transportadores de electrones, como el
NAD o el FAD, que llevan electrones de un punto a otro de la
célula de un modo similar a como el ATP transporta la energía.
• Cuando uno de estos coenzimas se encuentra cargado de
electrones, se dice que tiene poder reductor, puesto que al
liberarse de los electrones podrá reducir a otro compuesto.
Reacciones catabólicas
(oxidación de moléculas)
Liberación de e - que van a los
coenzimas
NAD
FAD
NADH
FADH2
Liberación de e - desde los coenzimas
que van a reducir otras moléculas
Reacciones anabólicas
(reducción)
En la materia orgánica, para que una molécula pueda
deshidrogenarse, ha de haber otra que acepte esos
hidrógenos (molécula aceptora de hidrógeno).
Los átomos de hidrógeno desprendidos en las reacciones
de oxidación son captados los transportadores de
hidrógeno, (NAD+, NADP+ y FAD), hasta que finalmente
son traspasados a la molécula aceptora final de hidrógeno,
que se reduce.
AH2 + FAD  A + FADH2
B + FADH2  BH2 + FAD
5. FUNCIÓN DEL ATP EN EL METABOLISMO CELULAR
Puede actuar como molécula energética, al ser capaz de
almacenar o ceder energía gracias a sus dos enlaces ésterfosfóricos que son capaces de almacenar cada uno de ellos,
7,3 kcal/mol.
ATP + H2O  ADP + Pi + energía (7,3 kcal/mol)
ADP + H2O  AMP + Pi + energía (7,3 kcal/mol)
También se pueden dar las reacciones inversas (almacén de
energía)
Se dice que el ATP es la moneda energética de la célula,
pues representa la manera de tener almacenado un tipo de
energía de pronto uso.
En ocasiones son utilizados para el mismo fin otros
nucleótidos como el GTP el UTP o el CTP.
La síntesis de ATP puede realizarse por dos vías:
Fosforilación a nivel de sustrato. Síntesis de ATP gracias a la
energía que se libera de una biomolécula al romperse uno de sus
enlaces ricos en energía, (ocurre en algunas reacciones de la
glucólisis y del ciclo de Krebs). Las enzimas que regulan estos
procesos se denominan quinasas.
Fosforilación en el transporte de electrones.
Mediante enzimas del grupo de las ATP-sintetasas existentes en
las crestas de las mitocondrias (fosforilación oxidativa) o en los
tilacoides de los cloroplastos (fotofosforilación), cuando dichas
enzimas son atravesadas por un flujo de protones (H+ ).