Introduccion al Metabolismo
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Miguel A. Castro R.
1. Concepto de metabolismo2. Características de las reacciones metabólicas3. Organismos autótrofos y heterótrofos4. Las enzimas5. El ATP6. Coenzimas de oxidacción-reducción7. Vitaminas
Miguel A. Castro R.
1.- Concepto de metabolismoMetabolismo = conjunto de reacciones químicas que se realizan en el interior de la célula
A B C DEnzima 1 Enzima 2 Enzima 3
Reacción 1 Reacción 2 Reacción 3
El producto de una reacción es a su vez el reactivo de la siguiente
Estas reacciones están encadenadas:
Cada uno de los conjuntos de reacciones encadenadas que constituyen el metabolismo se denomina ruta o vía metabólica:
A B C
D E F
G H I
Ruta metabólica lineal
Ruta metabólica ramificada
Cada reacción está catalizada por una enzima específica
Miguel A. Castro R.
1.- Concepto de metabolismoMetabolismo = conjunto de reacciones químicas que se realizan en el interior de la célula
A B C DEnzima 1 Enzima 2 Enzima 3
Reacción 1 Reacción 2 Reacción 3
El producto de una reacción es a su vez el reactivo de la siguiente
Estas reacciones están encadenadas:
Cada uno de los conjuntos de reacciones encadenadas que constituyen el metabolismo se denomina ruta o vía metabólica:
A B C
D E F
G H I
Ruta metabólica lineal
Ruta metabólica ramificada
Cada reacción está catalizada por una enzima específica
Miguel A. Castro R.
1.- Concepto de metabolismoMetabolismo = conjunto de reacciones químicas que se realizan en el interior de la célula
A
B
C
D
EF
Z
Cada vez que funciona un ciclo se gasta una molécula de A y se forma una de Z, pero los intermediarios no se consumen
Ruta metabólica Cíclica
-Lineales-Ramificadas-Cíclicas
Rutas metabólicas
Miguel A. Castro R.
1.- Concepto de metabolismo
-Lineales-Ramificadas-Cíclicas
Rutas metabólicas
Miguel A. Castro R.
1.- Concepto de metabolismo- Metabolismo constructivo = ANABOLISMO (necesita Energía)- Metabolismo degradativo = CATABOLISMO (produce Energía)
Miguel A. Castro R.
1.- Concepto de metabolismo- Metabolismo constructivo = ANABOLISMO (necesita Energía)- Metabolismo degradativo = CATABOLISMO (produce Energía)
Anabolizantes => construcción… de masa muscular
Miguel A. Castro R.
2.- Características de las reacciones metabólicas
- Ocurren en medio acuoso (disolución)
- Encadenadas y acopladas- Producen o necesitan Energía
(Exergónicas o Endergónicas)- Toda reacción química necesita el
aporte de una Energía de Activación o inicial.
- Cada reacción catalizada por una enzima específica, que disminuye la energía de activación.
- En la misma reacción acoplada, una misma enzima cataliza dos reacciones a la vez.
Miguel A. Castro R.
2.- Características de las reacciones metabólicas
Reactivos Productos + Energía
Reactivos + Energía Productos
REACCIÓN EXERGÓNICA
REACCIÓN ENDERGÓNICA
Miguel A. Castro R.
2.- Características de las reacciones metabólicas
Miguel A. Castro R.
2.- Características de las reacciones metabólicas
Otra analogía: el movimiento de la turbina está acoplado al
desembalse del agua
Miguel A. Castro R.
2.- Características de las reacciones metabólicas
Un ejemplo real:
Miguel A. Castro R.
2.- Características de las reacciones metabólicas
¿De qué modo se transfiere la energía en el metabolismo?
Hay dos formas de transferencia de energía:
A) Mediante la TRANSFERENCIA DE ELECTRONES
B) Mediante la TRANSFERENCIA DE GRUPOS FOSFATO
Miguel A. Castro R.
2.- Características de las reacciones metabólicas
¿De qué modo se transfiere la energía en el metabolismo?
Hay dos formas de transferencia de energía:
A) Mediante la TRANSFERENCIA DE ELECTRONES
Analogía: “Uno pierde y otro gana”
(REACCIONES REDOX)
Miguel A. Castro R.
2.- Características de las reacciones metabólicas
¿De qué modo se transfiere la energía en el metabolismo?
Hay dos formas de transferencia de energía:
A) Mediante la TRANSFERENCIA DE ELECTRONES
(REACCIONES REDOX)
En ocasiones hay también transferencia de átomos de Hidrógeno:
( ya que H = H+ + e- )
Miguel A. Castro R.
2.- Características de las reacciones metabólicas
¿De qué modo se transfiere la energía en el metabolismo?
Hay dos formas de transferencia de energía:
A) Mediante la TRANSFERENCIA DE ELECTRONES
B) Mediante la TRANSFERENCIA DE GRUPOS FOSFATO
Miguel A. Castro R.
3.- Organismos autótrofos y heterótrofos
Miguel A. Castro R.
4.- Las enzimas
- Son proteínas globulares- Actúan como
catalizadores, aumentando la velocidad de las reacciones químicas del metabolismo.
- Disminuyen la energía de activación.
- No se consumen: al recuperarse intactas pueden seguir actuando tras la reacción:
Para encender una cerilla también hace falta invertir o gastar una energía inicial
Miguel A. Castro R.
4.- Las enzimasNomenclatura y clasificación- Denominación histórica, sin relación con la función catalítica
que realizan. Ejemplo: pepsina, tripsina, papaína…- Sufijo –ASA añadido al nombre del reactivo o de la reacción.
Ejemplos: sacarasa, amilasa, lipasas, hidrolasas…- Nomenclatura sistemática: NOMBRE DE SUSTRATO/S +
REACCIÓN QUÍMICA REALIZADA –ASA (+ nombre de coenzima en muchos casos). Ejemplos: lactato deshidrogenasa, gliceraldehido 3-fosfato NAD oxidorreductasa
Louis Pasteur pensaba que para que se den las reacciones químicas propias de los
fermentos era imprescindible que hubiera células vivas.
Estaba, en parte, equivocado.
Antiguamente las enzimas se conocieron con el nombre de “fermentos”
Miguel A. Castro R.
4.- Las enzimasPropiedades
A) Son proteínasB) Tienen un CENTRO ACTIVOC) Tienen una gran ESPECIFICIDADD) Tienen una gran efectividadE) Se localizan en los lugares adecuados
Miguel A. Castro R.
4.- Las enzimasPropiedades
A) Son proteínas (salvo una excepción: ribozimas)
- Simples- Conjugadas
B) Tienen un CENTRO ACTIVO
E + S ES E + P
E = enzimaS = sustratoES = complejo enzima-sustratoP = producto
De forma transitoria, se une la enzima al sustrato formando un complejo ES
Miguel A. Castro R.
4.- Las enzimasE + S ES E + P
E = enzimaS = sustratoES = complejo enzima-sustratoP = producto
Miguel A. Castro R.
4.- Las enzimas
Un ejemplo:
Miguel A. Castro R.
4.- Las enzimasPropiedades
A) Son proteínasB) Tienen un CENTRO ACTIVOC) Tienen una gran ESPECIFICIDADD) Tienen una gran efectividad: reacciones de 103 a 1010 veces más
rápidas que sin catalizadorE) Se localizan en los lugares adecuados
La compartimentación celular no es fruto de la casualidad: aumenta la efectividad ya que:- Se logra un pH, salinidad, etc. óptimos
Miguel A. Castro R.
4.- Las enzimas- Las coenzimas suelen formar parte del centro activo.- Una misma coenzima, p.ej. NAD, puede actuar con distintos apoenzimas, en
reacciones diferentes
Miguel A. Castro R.
4.- Las enzimasCinética enzimática
- No se consumen => vuelven a actuar => entre 100 y 1000 moléculas de sustrato / segundo
- Saturación por el sustrato: se alcanza una velocidad máxima
Km = [S] correspondiente a ½ Vmax
La Km es una medida de la afinidad de la enzima por el sustrato
Miguel A. Castro R.
4.- Las enzimasFactores que afectan la enzimática
TemperaturaLa actividad aumenta con la Tª pero a partir de una Tª óptima baja por la desnaturalización térmica de la enzima (proteína)
pHExiste un pH óptimo
Miguel A. Castro R.
4.- Las enzimasInhibición de la actividad enzimática
Inhibidor enzimático = sustancia que disminuye la velocidad de la reacción catalizada por la enzima y, en algunos casos, anularla completamente.
InhibiciónReversible
Irreversible
Competitiva
No competitiva
Tóxicos (venenos)Ej. cianuro
Miguel A. Castro R.
4.- Las enzimasEnzimas reguladoras = enzimas que pueden aumentar o disminuir su actividad
catalítica en función de sustancias moduladoras.
- E. no alostéricas- E. alostéricas
Además del centro activo, tienen un sitio alostérico (*) al que se une una molécula de modulador
ModuladoresActivadores
Inhibidores
Miguel A. Castro R.
4.- Las enzimas
ModuladoresActivadores
Inhibidores
Un caso muy frecuente: inhibición por producto final (feedback negativo o retroalimentación negativa).
Miguel A. Castro R.
5.- El ATP: la “moneda energética”
(Ya lo vimos como el principal ejemplo de ribonucleótido trifosfatado)
La presencia de fosfato confiere carácter ácido a la molécula de los nucleótidos
H+
H+
H+
Miguel A. Castro R.
5.- El ATP(p.ej.) degradación completa de la glucosa:
Parte de esta energía se utiliza en la síntesis de ATP:
(Proceso endergónico, variación de energía libre: valor positivo)
(Proceso exergónico)
Reacción acoplada a alguna reacción endergónica)
Miguel A. Castro R.
5.- El ATP
También pueden hidrolizarse el ADP y el AMP:
El ATP y las reacciones de fosforilación y de defosforilación expuestas actúan como mecanismos de almacenamiento y transporte de energía libre en los procesos metabólicos de todas las células, es decir, como monedas de intercambio energético que permiten todas las funciones celulares.
Otras monedas energéticas:
UTP … síntesis de glúcidosCTP … síntesis de lípidos GTP … síntesis de proteínas
Miguel A. Castro R.
6.- Coenzimas de oxidación-reducciónLa mayoría de las oxidorreductasas utilizan como coenzima el NAD+
Miguel A. Castro R.
6.- Coenzimas de oxidación-reducción
Vitaminas- Hidrosolubles: forman parte de muchas coenzimas
- Liposolubles: otras funciones…
Miguel A. Castro R.