CLASE+Nº+07+Introducción+al+metabolismo

Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ
VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO
Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ
BREVE VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO
Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ
METABOLISMO
DEFINICIÓN
 Conjunto integrado reacciones químicas que tienen lugar en
una célula u organismo.
 Cientos de reacciones organizadas en “rutas metabólicas”.
 Una ruta metabólica es una serie de reacciones catalizadas
enzimáticamente. En una ruta, un precursor se convierte en un
producto a través de una serie de intermediarios: los
metabolitos
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METABOLISMO
FUNCIONES:
• Obtener energía química (ATP) degradando nutrientes
ricos en energía (o a partir de la energía solar).
• Convertir moléculas nutrientes en moléculas celulares
(fabricar los componentes celulares).
• Polimerizar precursores monoméricos a proteínas, ácidos
nucleicos, polisacáridos, lípidos, etc.
• Sintetizar y degradar biomoléculas requeridas en
funciones
celulares
especializadas
(hormonas,
neurotransmisores, etc.).
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METABOLISMO
CARACTERÍSTICAS:
• Las reacciones bioquímicas son muchas, pero las reacciones
importantes son relativamente pocas.
• Las rutas metabólicas centrales son pocas y son similares en
todas las formas vivas.
• Las moléculas importantes del metabolismo no son mas de
100.
• Todas las rutas se regulan de forma similar.
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METABOLISMO
CLASIFICACIÓN:
1. CATABOLISMO
 Ruptura o degradación de moléculas complejas ricas en
energía.
 Da lugar a la formación de moléculas simples (CO2, H2O,
NH3).
 La energía liberada es capturada como ATP y almacenada
para su posterior utilización.
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CATABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS: GLUCÓLISIS
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METABOLISMO OXIDATIVO
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METABOLISMO DE LOS LÍPIDOS Y LOS
ESTEROIDES
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METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS
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METABOLISMO
CLASIFICACIÓN:
2. ANABÓLISMO:
 Síntesis de moléculas complejas a partir de otras más
simples.
Ejm.:
AAs
 Glucosa
Proteínas.
Glucógeno.
 Requiere de Energía que proviene de la hidrólisis del ATP.
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ANABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS
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FOTOSÍNTESIS
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METABOLISMO
CLASIFICACIÓN:
3. ANFIBOLISMO: Mixto (degradación y síntesis en una
misma ruta metabólica).
Ejemplo:
 El ciclo del ácido cítrico.
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CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO
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METABOLISMO
VÍAS CATABÓLICAS
 Degradativo, oxidativo.
 Genera energía, produce
ATP.
 Los productos finales e
intermedios son materias
primas del anabolismo.
 Genera desechos que se
excretan al entorno CO2,
H2O y NH3.
 Lisis (glicólisis, proteólisis,
lipólisis, glucogenólisis).
VÍAS ANABÓLICAS
 Sintético, reductivo.
 Utiliza energía, consume
ATP.
 Los productos finales son
materias primas del
catabolismo.
 Génesis (gluconeogénesis,
glucogenogénesis,
proteogénesis, lipogénesis
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TERMODINÁMICA DE LAS REACCIONES
ENZIMÁTICAS
 Células y organismos vivos son sistemas abiertos que
intercambian materia y energía con su entorno.
 Las actividades celulares requieren energía.
 Aprovechan la energía:
- A partir de la energía solar.
- A partir de componentes químicos de su entorno
(nutrientes).
 Utilizan la energía para la producción de un trabajo
biológico.
- Biosíntesis (anabolismo)
- Trabajo mecánico (contracción muscular)
- Gradientes osmóticos (transporte contra gradiente)
- Trabajo eléctrico (transmisión del impulso nervioso)
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TERMODINÁMICA DE LAS REACCIONES
ENZIMÁTICAS
BIOENERGÉTICA:
 Estudio cuantitativo de la transferencia y utilización de la
energía en los sistemas biológicos.
 La única energía que pueden utilizar las células es la energía
libre: Energía libre de Gibbs (G).
 Las reacciones metabólicas se rigen por las leyes de la
termodinámica:
- Principio de conservación de la energía
- Aumento natural del desorden
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BASES TERMODINÁMICAS DE LAS
REACCIONES BIOQUÍMICAS
 Entalpía (H): contenido calórico del sistema
ΔH > 0
ΔH < 0
Reacción endotérmica (absorbe calor).
Reacción exotérmica (libera calor).
 Entropía (S): aleatoriedad o desorden del sistema
ΔS > 0
ΔS < 0
Aumenta entropía en el sistema
Disminuye entropía en el sistema.
S estado ordenado < S estado desordenado
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BASES TERMODINÁMICAS DE LAS
REACCIONES BIOQUÍMICAS
ENERGÍA LIBRE DE GIBBS
 Cantidad de energía capaz de realizar trabajo durante una
reacción a temperatura y presión constantes.
ΔG = ΔH - T ΔS
 Proporciona información sobre:
- La dirección de la reacción química
- Composición en el equilibrio
- La cantidad de trabajo desarrollado.
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BASES TERMODINÁMICAS DE LAS
REACCIONES BIOQUÍMICAS
• Variación de la energía libre:
-
Predice si una reacción es factible o no.
ΔG = 0
ΔG > 0
ΔG < 0
-
Proceso en equilibrio.
Reacción endergónica, consume energía
Reacción exergónica, genera energía (espontánea).
Un proceso es favorable cuando:
ΔH (-) ; ΔS (+)
En un sistema biológico, un proceso será
favorable cuando …
∆G = (-)
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ENERGÍA LIBRE EN PROCESOS
BIOLÓGICOS
∆G
(-)
El proceso es …
Cero
Reversible, en equilibrio.
(+)
Termodinámicamente desfavorecido.
(endergónico)
Favorecido termodinámicamente.
(exergónico)
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ENERGÍA DE LAS REACCIONES ACOPLADAS
A
•
ΔG1
A
D
ΔG2
D
ΔG3
ΔG TOTAL = ΔG1+ ΔG2+ΔG3
Las reacciones exergónicas espontáneas se acoplan a reacciones
endergónicas para que éstas tengan lugar.
EXERGÓNICA
B
ΔGTOTAL = ΔG1+ ΔG2
ΔG1< 0
ΔG T < 0
ΔG2 > 0
C
C
Las ΔG de las reacciones secuenciales son aditivas.
A
•
B
ENDERGÓNICA
D
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ENERGÍA DE LAS REACCIONES ACOPLADAS
Ejemplo de acoplamiento energético
Glucosa + Pi
ATP
Glucosa + ATP
Glucosa-6-P
∆G = 14 KJ/mo
ADP + Pi
∆G = -31 KJ/mol
ADP + Glucosa-6-P ∆G = -17KJ/mol
ΔG T = 14 kJ/mol +(- 31 kJ/mol) = -17 kJ/mol
Reacción global es exergónica
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COMPUESTOS RICOS EN ENERGÍA
FOSFATOS:
TRIFOSFATO DE ADENOSINA (ATP)
adenina
ATP
adenosina
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COMPUESTOS RICOS EN ENERGÍA
FOSFATOS:
REACCIONES DE HIDRÓLISIS DE LA MOLÉCULA DEL ATP:
ATP + H2O
ADP + H2O
AMP + H2O
ADP + Pi
AMP + Pi
Adenosina + Pi
(∆G = -31 KJ/mol)
(∆G = -31 KJ/mol)
(∆G = -14 KJ/mol)
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COMPUESTOS RICOS EN ENERGÍA
FOSFATOS:
ATP: “moneda de cambio” de Energía Libre:
Glucosa + Pi
ATP
Glucosa + ATP
Glucosa-6-P
ADP + Pi
ADP + Glucosa-6-P
∆G = 14 KJ/mol
∆G = -31 KJ/mol
∆G = -17KJ/mol
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