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BIOLOGÍA
METABOLISMO
UNIVERSIDAD PERUANA CAYETANO HEREDIA
CENTRO FORMATIVO PREUNIVERSITARIO
METABOLISMO
AUTOTROFOS
FOTOSINTETICOS HETEROTROFOS
Ciclo interdependendiente, intercambio de E y materia.
Procesos Energéticos
• Las leyes de la termodinámica gobiernan lastransformaciones de energía
• Las transformaciones energéticas de losseres vivos involucran reacciones del tipoEXERGÓNICAS y ENDERGÓNICAS
• El total de reacciones químicas de una célulaconstituyen el metabolismo.
• Las enzimas actúan como catalizadoresbiológicos.
• El ATP es el principal transportador deelectrones
Las reacciones químicas almacenan
o liberan energía
• ENDERGÓNICAS: Son reacciones que para queocurran requieren un aporte de energía. ΔG+
• EXERGÓNICAS: Son reacciones que al ocurrirliberan energía. ΔG -
• SON LA BASE DEL METABOLISMO CELULAR
• CATABOLISMO: conjunto de reacciones por las quela célula degrada los nutrientes.
• ANABOLISMO: reacciones mediante las que lacélula sintetiza sus moléculas.
Reacciones químicas
S
Estado de transición
P
METABOLISMO
CATABOLISMO
ANABOLISMO
ENERGIA
QUIMICA
ENERGIA
CONTENIDA EN
NUTRIENTES
Carbohidratos
Lípidos
Proteínas
ENERGIA
AGOTADA Y
PRODUCTOS
CO2
H2O
NH3
MOLECULAS
PRECURSORAS
Aminoácidos
Azucares
Ácidos Grasos
Bases Nitrogenadas
CELULA
MACROMOLECULAS
Proteínas
Polisacáridos
Lípidos
Ácidos Nucleicos
METABOLISMO
CATABOLISMO CONVERGENTE
ANABOLISMO DIVERGENTE
RUTA CICLICA
ENZIMAS TERMOLABILES
ENZIMAS
ENZIMAS TERMOLABILES
?
ENZIMAS
Enzimas
• Alta especificidad de sustrato y acción
• Disminuyen la Emergía (E) de activación
• Reusables
• Sensibles a pH y T
• Se saturan
• Sitio activo : Unión con el sustrato y catálisis
• Complejo ES: Sistema “Llave-cerradura”
SITIO ACTIVOSUSTRATO
ENZIMA
ENZIMAS
Estructura
ENZIMAS
Estructura
•E + S •
•ES •
•E + P
ENZIMAS
Modelo comparativo de la disminución de la energía de activación por la acción de la enzima.
Enzima
Substrato
Producto
1) La reacción no se produce pues hace falta una energía de activación para que transcurra espontáneamente.
2) La enzimadisminuye o elimina laenergía de activaciónnecesaria y lareacción transcurreespontáneamente.
ENZIMAS
ENZIMA Y COFACTOR
ENZIMAS
COFACTOR
COFACTORES INORGANICOS
ENZIMAS
Algunos Elementos Inorgánicos que actúan como Cofactor para Enzimas
Citocromo Oxidasa
Citocromo Oxidasa, Catalasa y Peroxidasa
Piruvato Quinasa
Hexoquinasa, Piruvato Quinasa
Glucosa 6- Fosfatasa
Dinitrogenasa
Ureasa
Glutation peroxidasa
Alcohol Deshidrogenasa
VITAMINAS FUNCIONESEnfermedades
carenciales
C (ácido
ascórbico)
Coenzima de algunas peptidasas. Interviene en la
síntesis de colágenoEscorbuto
B1 (tiamina)Coenzima de las descarboxilasas y de las enzima que
transfieren grupos aldehidosBeriberi
B2
(riboflavina)Constituyente de los coenzimas FAD y FMN
Dermatitis y lesiones
en las mucosas
B3 (ácido
pantoténico)Constituyente de la CoA
Fatiga y trastornos
del sueño
B5 (niacina) Constituyente de las coenzimas NAD y NADP Pelagra
B6
(piridoxina)
Interviene en las reacciones de transferencia de
grupos aminos.Depresión, anemia
B12
(cobalamina)Coenzima en la transferencia de grupos metilo. Anemia perniciosa
BiotinaCoenzima de las enzimas que transfieren grupos
carboxilo, en metabolismo de aminoácidos.Fatiga, dermatitis...
COFACTORES ORGANICOS
ENZIMAS
ENZIMAS
ENZIMAS
COFACTOR
Enzima inactiva
sustrato
Enzima
productos
Coenzima
Centro activo
Mecanismo de actuación enzimática:
1) Se forma un complejo: enzima-
substrato o substratos.
2) Se une la coenzima a este
complejo.
3) Los restos de los aminoácidos
que configuran el centro activo
catalizan el proceso. Para ello
debilitan los enlaces necesarios
para que la reacción química se
lleve a cabo a baja temperatura y
no se necesite una elevada
energía de activación.
4) Los productos de la reacción se
separan del centro activo y la
enzima se recupera intacta para
nuevas catálisis.
5) Las coenzimas colaboran en el
proceso; bien aportando energía
(ATP), electrones (NADH/NADPH)
o en otras funciones
relacionadas con la catálisis
enzimática
ENZIMAS
Los inhibidores competitivos son sustancias, muchas veces similaresquímicamente a los sustratos, que se unen al centro activo impidiendo con elloque se una el sustrato. El proceso es reversible y depende de la cantidad desustrato y de inhibidor, pues ambos compiten por la enzima.
EnzimaEnzima
sustrato
inhibidor
Sin inhibidorcon inhibidor
Inhibición Competitiva
ENZIMAS
PABA vs. SULFANILAMIDA
ENZIMAS
Los inhibidores alostéricosse unen a una zona de laenzima y cambian laconfiguración del centroactivo de tal manera queimpiden que el sustrato sepueda unir a él.
sustrato
inhibidor
Enzima inactiva
Enzima activa
Inhibición alostérica.
Sin inhibidor
con inhibidor
ENZIMAS
Los inhibidores no competitivos son sustancias que se unen a la enzima en lugaresdiferentes al centro activo alterando la conformación de la molécula de tal maneraque, aunque se forme un complejo enzima-sustrato, no se produce la catálisis.Este tipo de inhibición depende solamente de la concentración de inhibidor.
Enzima
sustrato
Enzima
No se produce la catálisis
inhibidor
Inhibición no competitiva
Sin inhibidor Con inhibidor
ENZIMAS
Los envenenadores son sustancias que se unen al centro activo medianteenlaces fuertes en un proceso irreversible, con lo que impiden de maneradefinitiva la catálisis.
Enzima
INHIBIDOR
sustrato
Inhibidor Irreversible
ENZIMAS
VENENO
INHIBIDOR IRREVERSIBLE
ENZIMAS
PLOMO
ENZIMAS
ENZIMAS
1. Oxido-reductasas
( Reacciones de oxido-reducción).
Si una molécula se reduce, tiene que haber
otra que se oxide
2. Transferasas
(Transferencia de grupos
funcionales)
•grupos aldehidos
•gupos acilos
•grupos glucosilos
•grupos fosfatos (kinasas)
3. Hidrolasas
(Reacciones de hidrólisis)
Transforman polímeros en monómeros.
Actúan sobre:
•enlace éster
•enlace glucosídico
•enlace peptídico
•enlace C-N
4. Liasas
(Adición a los dobles enlaces)
•Entre C y C
•Entre C y O
•Entre C y N
5. Isomerasas
(Reacciones de isomerización)
6. Ligasas
(Formación de enlaces, con
aporte de ATP)
•Entre C y O
•Entre C y S
•Entre C y N
•Entre C y C
7,4 kcal
ATP
Estructura
CREATINA
FOSFOCREATINA
CRETININA Y FOSFOCRETININA
El ADP/ATP es una coenzima que interviene en las transferencias de
energía de los procesos exergónicos a los endergónicos.
E
E
NICOTIDAMINA DINUCLEOTIDO
NAD
NICOTIDAMINA DINUCLEOTIDO
El NAD+ /NADH y el NADP+/NADPH intervienen en los procesos de
transferencia de electrones entre una sustancia que se oxida: O, a una
que se reduce, G.
e-
e-
NICOTIDAMINA DINUCLEOTIDO FOSFATO
Deshidrogenasas que emplean NAD+ o
NADP+ como Coenzimas
FAD
FLAVINA ADENINA DINUCLEOTIDO
Algunas Enzimas que emplean FAD o
FMN como Coenzimas
NADP
NICOTIDAMINA DINUCLEOTIDO FOSFATO