BIOENERGETICA Y METABOLISMO

METABOLISMO

• Actividad celular altamente coordinada en la que múltiples sistemas enzimáticos (vías metabólicas) trabajan en conjunto para realizar 4 funciones:

• 1) Obtener energía química ya sea capturando energía solar o bien, degradando nutrientes del medio ambiente, ricos en energía

METABOLISMO

• 2) Convirtiendo las moléculas de los nutrientes en las moléculas propias de cada célula, incluyendo los precursores de las macromoléculas

• 3) Polimerizar precursores monoméricos en macromoléculas: proteínas, ácidos nucléicos y polisacáridos

• 4) Sintetizar y degradar biomoléculas requeridas en funciones especializadas (ejemplo: lípidos de membranas, mensajeros celulares y pigmentos)

DEFINICIONES:

Los organismos vivos se dividen en dos grupos dependiendo de la forma química que utilizan para obtener carbono del medio ambiente:

•Autótrofos: utilizan CO2 de la atmósfera como única fuente de carbono para sintetizar todas sus moléculas (Ej: bacterias fotosintéticas, plantas superiores). *Algunos autótrofos pueden utilizar también el nitrógeno atmosférico para generar

todos sus compuestos nitrogenados (Ej: cianobacterias)

•Heterótrofos: No pueden utilizar CO2 atmosférico. Obtienen C del medio ambiente en forma de moléculas orgánicas complejas, como glucosa (Ej: animales superiores y la mayoría de microorganismos).

Ciclo del dióxido de carbono y del oxígeno entre organismos autótrofos y heterótrofos en la biosfera del planeta

Algunos organismos autótrofos son fotosintéticos: obtienen su energía de la luz solar. Son relativamente autosuficientes

Los organismos heterótrofos dependen de la degradación de nutrientes orgánicos producidos por los autótrofos

Ciclos interdependientes!!!

Fuerza generadora de la vida del planeta

CICLO DEL NITROGENO EN LA BIOSFERA

El nitrógeno gaseoso (N2) conforma hasta el 80% de la atmósfera de la tierra

El nitrógeno es necesario para la síntesis de aminoácidos, nucleótidos y otros compuestos nitrogenados.

Las plantas pueden obtener nitrógeno a partir de amonio o nitratos solubles

Los vertebrados tienen que obtenerlo a partir de aminoácidos u otros compuestos orgánicos.

Cianobacteria y otras bacterias de suelos que viven en simbiosis con raíces de algunas plantas pueden convertir N2 atmosférico en amonio

METABOLISMO

• Es la suma de todas las transformaciones químicas que suceden en una célula u organismo, por medio de series de reacciones catalizadas enzimáticamente que constituyen las vias metabólicas.

METABOLISMO

• Metabolitos: intermediarios metabólicos generados durante las reacciones enzimáticas que convierten al precursor en producto.

• Metabolismo intermediario: actividades combinadas de todas las vías metabólicas que interconvierten precursores, metabolitos y productos de bajo peso molecular.

METABOLISMO

• CATABOLISMO: Fase degradativa del metabolismo en la que las moléculas orgánicas de los nutrientes (carbohidratos, grasas y proteínas) se convierten en productos finales simples (Ej: acido láctico, CO2, NH3).

• En el proceso se libera energía, la cual es conservada en forma de ATP, en acarreadores de electrones reducidos (NADH, NADPH Y FADH2), y el resto se pierde en calor.

METABOLISMO

• ANABOLISMO: fase de biosíntesis de moléculas complejas (lípidos, polisacáridos, proteínas y ácidos nucléicos) a partir de precursores simples.

• Requiere energía, generalmente en forma de ATP y de poder reductor de NADH, NADPH y FADH2

Interelaciones de energía entre vías anabólicas y catabólicas

Vías metabólicas no lineales: convergentes (catabólicas), divergentes (anabólicas) y cíclicas

PRINCIPIOS DE BIOENERGETICA

• DEFINICION: es el estudio cuantitativo de las transducciones de energía que ocurren en las células vivas y de la naturaleza y función de los procesos químicos que fundamentan dichas transducciones

PRINCIPIOS DE BIOENERGETICA

• Transducción: conversión de una forma de energía en otra.

• Toda célula u organismo vivo debe realizar trabajo para mantenerse con vida, crecer y reproducirse.

• Para ello, deben transformar energía del medio ambiente para producir trabajo biológico.

PRINCIPIOS DE BIOENERGETICA

• Los organismos vivos usan la energía química como combustible para sintetizar moléculas complejas, para construir gradientes de concentración, gradientes eléctricos, en movimiento, calor y hasta en luz.

• Los organismos fotosintéticos transducen la energía lumínica en todas las formas de energía mencionadas anteriormente.

PRINCIPIOS DE BIOENERGETICA

• Las transducciones biológicas de energía obedecen las mismas leyes físicas que gobiernan todos los demas procesos en la naturaleza.

OBJETIVO PRINCIPAL

• Que el estudiante de bioquímica conozca las principales leyes de la termodinámica y cómo se aplican en la manera en que fluye la energía en la biosfera de nuestro planeta.

BIOENERGETICA Y TERMODINAMICA

Leyes fundamentales de la termodinámica

• 1. Principio de la conservación de la energía: para cada cambio físico o químico, la cantidad de energía en el universo permanece constante; la energía puede cambiar de forma o puede ser transportada de una región a otra, pero no puede ser creada o destruída.