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METABOLISMO
PolímerosProteínas
Ácidos nucleicosPolisacáridos
Lípidos
MonómerosAminoácidosNucleótidoAzucares
Ácidos grasosGlicerol
Intermediarios Metabólicos:
PiruvatoAcetil-CoA
Intermediariosdel ciclo del acido cítrico
Moléculas pequeñas sencillas
H2O C02
NH3
1
2
3
CATABOLISMO ANABOLISMO
Energía
Energía
Incorporación neta
Producción neta
Metabolismo intermediario:Comprende todas las reacciones relacionadas con el almacenamiento y la generación de energía metabólica y con el empleo de esa energía en la biosíntesis de compuesto de bajo peso molecular
Metabolismo energético:Es la parte del metabolismo intermediario formada por las rutas que almacenan o generan energía metabólica
Metabolismo
Las rutas centrales del metabolismo:Son básicamente las mismas en muchos organismos muy distintos y explican las cantidades relativamente grandes de transferencia de masa y generación de energía, que se produce en el interior de la célula. Son las rutas principales desde el punto de vista cuantitativo
Metabolismo
Los seres vivos necesitan nutrientes, y de acuerdo a eso se han clasificado, según su forma de obtenerlos, en dos tipos:
1.-Los Autótrofos2.- Los Heterótrofos
Metabolismo
ATP
Donde se necesita energía, el ATP es el principal encargado de donarla, rompiéndose el enlace fosfato. Pero será preciso resintetizar otra vez el ATP, en otros procesos, generándose un ciclo sin fin en los seres vivos.
En los procesos OXIDATIVOS se libera energía, parte de la cual es utilizada para la síntesis de ATP:ADP + Pi --------------------------> ATP ( G0' = +7.3 kcal/mol)
Su estructura es responsable de su capacidad como intermediario energético en las reacciones biológicas. El ATP posee una elevada capacidad de transferencia de restos fosfato.
ATP
Otros compuestos fosforilados transductores energéticos
CARBOHIDRATOS
CARBOHIDRATOS
Son moléculas orgánicas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno.
Son solubles en agua los de bajo peso molecular
Se clasifican de acuerdo a la cantidad de carbonos. MONOSACARIDOSDISACARIDOSPOLISACARIDOS
MONOSACARIDOS• De acuerdo a la naturaleza quimica del
GRUPO CARBONILO son: POLIHIDROXIALDEHIDOS o POLIHIDROXICETONAS
• CARBONILO EN EXTREMO: ALDOSA• CARBONILO OTRA POSICION : CETOSA• De acuerdo al número de átomos de carbono
pueden ser: TRIOSAS, TETROSAS, PENTOSAS, HEXOSAS Y HEPTOSAS.
MONOSACÁRIDOS
• Grupo Aldehído • Grupo Cetona
TRIOSAS. 3 C.
TRIOSASEn la vía metabólica de degradación anaeróbica de la glucosa (glucolisis) hay dos importantes intermediarios: el gliceraldehído (aldotriosa) y la dihidroxiacetona (cetotriosa). Al igual que los demás monosacáridos, estas dos triosas no aparecen como tales, sino como sus ésteres fosfóricos
PENTOSAS. 5 C.
• Ribosa y desoxiribosa son componentes de nucleótidos y ac. Nucleicos.
• Molécula en forma cíclica con 5 vértices.
MONOSACARIDOS Glucosa: monosacárido. Su fórmula química es C6H12O6.
(aldosa)La glucosa es el 2º compuesto orgánico más abundante de la naturaleza, después de la celulosa. Es el componente principal de polímeros de importancia estructural como la celulosa y de polímeros de almacenamiento energético como el almidón.
Fructosa: monosacárido con la misma fórmula química que la glucosa (C6H12O6 ) pero con diferente estructura (cetosa).
Galactosa. Isómero de la glucosa.
DISACARIDOS Maltosa: Formado por dos moléculas de glucosa.
Aparece en la malta o cebada germinada.. Lactosa: Es el azúcar de la leche y esta compuesta
de glucosa y galactosa. Sacarosa: Es el azúcar de mesa. Se obtiene de la
caña de azúcar y de la remolacha. Esta formada por glucosa y fructosa
DISACARIDOS
POLISACARIDOS• Mayor parte de los glúcidos naturales.• Polímeros de alto peso molecular.• Pueden hidrolizarse totalmente por acción de
ácidos o enzimas y rendir monosacáridos.• No son reductores. Sólo un extremo libre
reductor no es suficiente para visualizar Técnicas como Fehling o Tollens.
• HOMOPOLISACARIDOS: Un solo tipo de monosacárido.
• HETEROPOLISACARIDOS: Dos o más tipos de monosacáridos.
POLISACARIDOS Almidón:
Formado por cadenas de glucosa con enlace α (1-4) y ramificaciones con enlace α1-6
Este se encuentra en los vegetales en forma de granos,ya que son la reserva nutritiva de ellos.
Aparecen en la papa, arroz, maíz, y demás cereales.
Glucógeno: Formado por cadenas de glucosa con enlace α (1-4) y ramificaciones
con enlace α (1-6. Se encuentra en los tejidos animales, donde desempeña la función
de reserva nutritiva. Aparece en el hígado y en los músculos.
Celulosa: Esta formado por cadenas de glucosa con enlace (1-4)Cumple
funciones estructurales en los vegetales.
GLUCÓLISIS
• La glucolisis es la ruta por medio de
la cual los azucares de seis átomos de carbono (que son dulces) se desdoblan, dando lugar a un compuesto de tres átomos de carbono, el piruvato.
• Durante este proceso, parte de la energía potencial almacenada en la estructura de hexosa se libera y se utiliza para la síntesis de ATP a partir de ADP
• Está presente en todas las formas de vida actuales. Es la primera parte del metabolismo energético y en las células eucariotas ocurre en el citoplasma.
Primera fase
• Las cinco primeras reacciones constituyen una fase de inversión de energía, en la que se sintetizan azúcares-fosfato a costa de la conversión de ATP en ADP, y el sustrato de seis carbonos se desdobla en dos azúcares-fosfato de tres carbonos.
1. Primera inversión del ATP
• En esta etapa la glucosa es fosforilada mediante un
ATP, esta reacción es catalizada por la hexoquinasa
Mientras que la hexoquinasa tiene un Km hacia la glucosa de 1 x 10-4 M, el de la glucoquinasa (hepática) es 1 x 10-2 M, es aproximadamente 100 veces mayor.
Si se tiene en cuenta además el valor de la concentración de glucosa en sangre (3.8 a 6.1 mM) se puede deducir que, en condiciones normales la hexoquinasa cerebral estará saturada de su sustrato y por lo tanto actuará a su máxima velocidad. En cambio la actividad de la glucoquinasa hepática sólo será significativa cuando la concentración de glucosa se eleve por encima de lo normal, cuando hay una ingesta considerable de glúcidos dietarios.
2. Isomerización de la glucosa-6-fosfato
• Esta reacción es la isomerización reversible de la aldosa, la glucosa-6-fosfato, a la correspondiente cetosa, la fructosa-6-fosfato, mediante la presencia de la enzima fosfoglucoisomerasa.
• Es una reacción fácilmente reversible, cuya dirección dependerá de la concentración de producto y sustrato para regularla.
3. Segunda inversión de ATP
• La enzima fosfofructoquinasa (PFK1), realiza una segunda fosforilación ayudada de un ATP, para producir un derivado de hexosa fosforilado en los carbonos 1 y 6 llamada fructosa-1,6-bisfosfato.
• Sensible a concentraciones de citrato y ácidos grasos
4. Fragmentación en dos triosa fosfatos
• La enzima aldolasa, produce el desdoblamiento del azúcar, es decir el compuesto de seis carbonos, fructosa-1,6-bisfosfato produce dos intermediarios de tres carbonos.(GAP) y (DHAP).
5. Isomerización de la dihidroxiacetona fosfato
• La enzima triosa fosfato isomerasa, convierte uno de los productos, la dihidroxiacetona fosfato en gliceraldehido-3-fosfato.
Segunda fase
• Las cinco últimas reacciones corresponden a una fase de generación de energía, en esta fase, las triosas-fosfato se convierten en compuestos ricos en energía, que transfieren fosfato al ADP, dando lugar a la síntesis de ATP.
6. Generación del primer compuesto de alta energía
• Esta reacción la cataliza la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa, para producir 1,3-Bifosfoglicerato y una molécula de NADH (dinucleótido de nicotinamida y adenina) y H+.
• El fosfato se ha introducido sin utilizar ATP, sino aprovechando la energía producida por la reacción redox.
7. Primera fosforilación a nivel de sustrato
• En esta etapa el 1,3-bisfosfoglicerato transfiere su grupo acil-fosfato al ADP produciéndose la formación de ATP. La reacción es catalizada por la fosfoglicerato quinasa.
8. Preparación para la síntesis del siguiente compuesto de alta energía
• El 3-fosfoglicerato se isomeriza a través de la enzima fosfoglicerato mutasa, transformándose en el 2-fosfoglicerato
9. Síntesis del segundo compuesto de alta energía
• En esta reacción ocurre una deshidratación simple del 3-fosfoglicerato para dar el fosfoenolpiruvato bajo la acción de la enzima enolasa.
10. Segunda fosforilación a nivel de sustrato
• Desfosforilación del Fosfoenolpiruvato, obteniéndose piruvato y ATP. Reacción irreversible mediada por la Piruvato quinasa.
El rendimiento total de la glucólisis es de 2 ATP y 2 NADH.
Glucosa + 2ADP + 2Pi + 2 NAD+ 2 Piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O
∆G°’= -73,3 KJ/mol
Consume ATP HexoquinasaFosfofructoquinasa
Produce ATP Fosfoglicerato quinasa Piruvato quinasa
Produce NADH Gliceraldehido 3 P deshidrogenasa
Regulación de la glucólisis
• La glucólisis se regula enzimáticamente en los tres puntos irreversibles de esta ruta, esto es, en la primera reacción (G -- >G-6P), por medio de la Hexoquinasa; en la tercera reacción (F-6P --> F-1,6-BP) por medio de la PFK1 y en el último paso (PEP --> Piruvato) por la Piruvatoquinasa.
1. La hexoquinasa es un punto de regulación poco importante, ya que se inhibe cuando hay mucho G-6P en músculo. Es un punto poco importante ya que el G-6P se utiliza para otras vías.
HQ: Inhibe G-6P
2. La PFK1 es la enzima principal de la regulación de la glucólisis, si está activa cataliza muchas reacciones y se obtiene más Fructosa 1,6 bifosfato, lo que permitirá a las enzimas siguientes transformar mucho piruvato. Si está inhibida, se obtienen bajas concentraciones de producto y por lo tanto se obtiene poco piruvato.
Esta enzima es controlada por regulación alostérica mediante: Por un lado se activa gracias a niveles energéticos elevados de ADP y AMP, inhibiéndose en abundancia de ATP y citrato, y por otro se activa en presencia de un metabolito generado por la PFK2 que es la Fructosa-2,6-Bisfosfato (F-2,6-BP)
La lógica de la inhibición y activación son las siguientes:– ATP: inhibe esta enzima pues si hay una alta
concentración de ATP entonces la célula no necesita generar más.
– Citrato: si hay una alta concentración de citrato entonces, se está llevando a cabo el ciclo del ácido cítrico (o ciclo de Krebs) y este ciclo aporta mucha energía, entonces no se necesita realizar glucólisis para obtener más ATP, ni piruvato.
– AMP, ADP: la baja concentración de estas moléculas implica que hay una carencia de ATP, por lo que es necesario realizar glucólisis, para generar piruvato y energía.
PFK1: Inhibe: ATP - Activa: ADP, AMP y F-2,6-BP.
3. La piruvatoquinasa en el hígado se inhibe en presencia de ATP y Acetil Coenzima-A (A-CoA), y se activa gracias de nuevo ante la F-2,6-BP.
PQ: Inhibe: ATP, A-CoA - Activa: F-2,6-BP