UNIVERSIDAD TCNICA DE AMBATOFACULTAD DE CIENCIA E INGENIERA EN ALIMENTOSCARRERA DE INGENIERA BIOQUMICABIOLOGA BSICA

Profesor:Ing. Ximena MarioEstudiante:Pamela Salinas BuenaoSemestre:Primero AFecha:05 de abril de 2013Tema:FUENTES ENERGETICAS Y GLUCOLISIS.Objetivo: Investigar sobre los rasgos ms relevantes de las fuentes de obtencin de energa y de la glucolisis producida en la clula para cumplir su correspondiente ciclo celular.La clula es a nuestro cuerpo lo que los ladrillos son a una casaANNIMO

FUENTES DE MATERIA Y ENERGA PARA EL METABOLISMO. La maquinaria de transformacin energtica de las clulas est formada por Biomolculas orgnicas. Estas biomolculas poseen caractersticas similares en todas las formas de vida. Sin embargo, existen grandes diferencias entre distintos tipos de clulas en lo que se refiere a la forma en que obtienen de su entorno el carbono que necesitan para construir los esqueletos de sus biomolculas constituyentes, as como otros elementos, como el nitrgeno y el azufre, que necesitan incorporar a algunas de ellas. Atendiendo a este criterio podemos distinguir dos tipos de clulas:

a) Clulas auttrofas (tambin llamadas littrofas).- Obtienen el carbono en forma de CO y otros elementos como el nitrgeno y el azufre en forma de sales minerales (nitratos y sulfatos), es decir, toman la materia de su entorno en forma de materia inorgnica y son capaces de transformarla despus en materia orgnica. La palabra "auttrofa" significa etimolgicamente "que se alimenta por s misma" aunque quizs sea ms adecuada la denominacin "littrofa" ("que se alimenta de piedra") si nos tomamos la licencia potica de llamar "piedra" a la materia inorgnica que estas clulas toman de su entorno. Las clulas auttrofas son relativamente autosuficientes ya que no dependen de otras clulas para alimentarse.

b) Clulas hetertrofas (tambin llamadas organtrofas).- No pueden utilizar el CO ni las sales minerales, es decir, la materia inorgnica, y por lo tanto deben obtener tanto el carbono como otros elementos en forma de sustancias orgnicas, tales como monosacridos, aminocidos, etc., que han sido elaboradas previamente por las clulas auttrofas, de las cuales dependen para su alimentacin. La palabra "hetertrofa" significa etimolgicamente "que se alimenta de otros". (Karp: 2009)

Por otro lado, aunque todas las clulas transforman la energa que extraen de su entorno en energa qumica de los enlaces de sus biomolculas constituyentes, existen grandes diferencias entre distintos tipos de clulas en lo que se refiere a la forma en la que obtienen dicha energa. Atendiendo a este segundo criterio tambin podemos dividir las clulas en dos grandes grupos: (Karp: 2009)

a) Clulas fottrofas ("que se alimentan de la luz").- Obtienen la energa que precisan en forma de energa radiante asociada a las radiaciones electromagnticas, fundamentalmente la luz visible.

b) Clulas quimitrofas.- Obtienen la energa que precisan a partir de reacciones qumicasexergnicas, concretamente reacciones redox, en las que determinadas sustancias ceden sus electrones (se oxidan) a otras que tienen tendencia a aceptarlos (reducindose as), lo cual conlleva un desprendimiento de energa. Estas clulas pueden a su vez subdividirse en aerobias, si utilizan el OComo aceptor ltimo de electrones en sus reacciones redox, y anaerobias, si utilizan alguna otra sustancia, generalmente de naturaleza orgnica. Muchas clulas pueden funcionar de modo aerbico si hay oxgeno disponible y en modo anaerbico en caso contrario; se dice que son facultativas. Tambin hay clulas quimitrofas que en ningn caso pueden utilizar el oxgeno e incluso resultan intoxicadas por l; se dice que son anaerobias estrictas.

Teniendo en cuenta simultneamente los dos criterios enunciados podemos clasificar las clulas vivas en cuatro grandes grupos segn sean las fuentes de materia y energa que utilizan para su metabolismo: TIPO DE CLULA FUENTE DE MATERIA FUENTE DE ENERGAFotolittrofas Materia inorgnica Luz Fotoorgantrofas Materia orgnica LuzQuimiolittrofas Materia inorgnica Reacciones redox Quimioorgantrofas Materia orgnica Reacciones redox Es conveniente reflexionar sobre el hecho de que las clulas quimiolittrofas y quimioorgantrofas utilizan respectivamente la materia inorgnica y la materia orgnica no slo como materias primas para las construccin de sus biomolculas sino tambin como sustancias dadoras de electrones en las reacciones redox mediante las cuales obtienen su energa. El mismo doble papel desempean respectivamente la materia inorgnica y la materia orgnica en las clulas fotolittrofas y fotoorgantrofas, ya que, como veremos ms adelante, stas clulas, en realidad, tambin obtienen su energa a partir de reacciones redox, las cuales, a diferencia de las que tienen lugar en las clulas quimitrofas, son endergnicas, por lo que requieren un aporte energtico en forma de luz. (Kooleman; 2004)

La mayor parte de las clulas vivas son o bien fotolittrofas (clulas verdes de las plantas superiores, algas, cianofceas y bacterias fotosintticas) o bien quimioorgantrofas (clulas animales, clulas de los hongos y la mayor parte de los microorganismos). Sin embargo existe un reducido grupo de microorganismos quimiolittrofos y fotoorgantrofos que no deben ser considerados meras ancdotas de la naturaleza, ya que algunos de ellos desempean importantes papeles en la biosfera (por ejemplo la fijacin del nitrgeno atmosfrico por algunos microorganismos del suelo). Es importante observar que no todas las clulas de un organismo pluricelular determinado son necesariamente de la misma clase: por ejemplo en las plantas superiores las clulas de las partes verdes (hojas y a veces tallos) son fotolittrofas, mientras que las clulas de la raz son quimioorgantrofas y dependen nutritivamente de los productos elaborados por las primeras. Es ms, algunas clulas poseen una gran flexibilidad metablica: las clulas de las hojas en las plantas superiores son fotolittrofas durante el da y quimioorgantrofas durante la noche.

GLUCOLISIS La glucolisis es el proceso mediante el cual una molcula de glucosa (de 6 tomosde C) es transformada en dos molculas de piruvato (de 3 tomos de C), que posteriormente se transformar en acetil Co-A para entrar en el ciclo de Krebs. (Karp: 2009)

Durante el proceso se obtiene un balance neto de energa de 2 molculas de ATP. Al ser un proceso oxidativo, va acompaado de una reduccin, por lo que adems se obtienen 2 molculas de NADH + H +Es una ruta prcticamente universal, pues casi todos los organismos utilizan la glucosa como fuente de energa. Consta de 10 reacciones agrupadas en dos fases:

1. Fase de gasto energtico o fase de hexosas o etapa preparativa. Es una etapa degradativa. No es oxidativa y adems no se produce ATP, sino que se consumen 2 molculas de ATP por cada glucosa. 2. Fase de obtencin de energa o fase de triosas o etapa oxidativa. Se oxida elNAD, que se transforma en NADH + H+ y se forman 4 molculas de ATP portrasferencia de grupos fosfato al ADP.

Fig. Visin general de la glucolisis La glucolisis ocurre en el citosol, pero la glucosa es altamente polar, por lo que no puede difundir a travs de la membrana celular al ser sta hidrofbica, de modo que entra en la clula por transporte facilitado mediante protenas transportadoras.

Es un proceso que no requiere O2 para las oxidaciones, sino que utiliza para ello intermediarios fosforilados. Estos intermediarios estn en forma aninica (carga negativa) y normalmente van combinados con el MgLa glucosa que se degrada en el proceso puede proceder de: - Las reservas celulares de glucgeno GLUCONEOGNESIS- Los hidratos de Carbono que se hidrolizan en el intestino (Polisacridos, disacridos, etc) Desde el punto de vista energtico, el rendimiento es muy bajo, pues solo se obtienen 2 ATP, pero es importante porque se forma el cido pirvico, que participa en otras reacciones donde la energa neta liberada es mucho mayor. (Karp: 2009)

ETAPAS DE LA GLUCOLISIS 1 FASE: GASTO O APORTE ENERGTICO. Reaccin 1. Fosforilacin en el C6 de la Glucosa para dar Glucosa-6-fosfato. De ste modo se consigue activar la molcula (aumentar su energa), para poder utilizarla en otros procesos. Para que se rompa el esqueleto carbonado es necesaria la hidrlisis de una molcula de ATP de la reserva celular.

a-D-Glucosa a-D-Glucosa-6P Esta reaccin es irreversible y est catalizada por un enzima denominado hexokinasa (kinasa = cataliza reacciones de fosforilacin), que constituye el primer punto de control de la ruta, pues es inhibida por altas concentraciones de G6P, aunque es independiente de la concentracin de ATP. Reaccin 2. Isomerizacin de la Glucosa-6-P para dar Fructosa-6-P. La G6P rompe su forma cclica y se abre, sufriendo unos procesos que dan lugar a la formacin de un intermediario de reaccin, denominado cis-enol, con una corta vida que seguidamente se transforma en una cetosa, que al ciclarse da lugar a la forma furanosa de la F6P. a-D-Glucosa-6P D-Fructosa-6P Es una reaccin reversible de isomerizacin de aldosa a cetosa catalizada por la fosfoglucoisomerasa. Reaccin 3. Fosforilacin de la Fructosa-6-P en el C1, para dar fructosa-1,6-bisfosfato (FBP). F6P F-1,6-P Es una reaccin irreversible, catalizada por una kinasa, concretamente la fosfofructokinasa-1 (PFK-1), que fosforila el carbono 1 de la F6P. sta reaccin constituye el 2 y principal punto de control de la glucolisis, pues cuando las concentraciones de ATP son altas, este enzima es inhibido y cesa la glucolisis. Tambin est controlada por las concentraciones de citrato. Reaccin 4. Fragmentacin de la Fructosa-1,6-Bifosfato que dar 2 triosas fosfato: a) Dihidroxiacetona- fosfato (DHAP) b) Gliceraldehido-3-fosfato (G3P)

La 3-fosfodihidroxiacetona (DHAP) corresponde a los tomos de carbono 1, 2 y 3 de la FBP, mientras que el gliceraldehido-3-fosfato procede de a los carbonos 4, 5 y 6 de la FBP, siendo el C6 el 1 de la nueva molcula (G3P) D-Fructosa-1,6-BP DHAP G3P El enzima que cataliza esta reaccin es una aldolasa, concretamente recibe el nombre de fructosa bisfosfato aldolasa.

Reaccin 5. Isomerizacin de la dihidroxiacetona-fosfato (DHAP) que se transforma en otra molcula de gliceraldehido-3-P en una reaccin reversible. DHAP G3P

Reaccin catalizada por la triosa-fosfato isomerasa.

2 FASE: GANANCIA O BENEFICIO ENERGTICO Reaccin 6. Oxidacin y Fosforilacin del D-Gliceraldehido-3-P (G3P) para dar 1,3Bifosfoglicerato.Se trata de una oxidacin que requiere por tanto una reduccin.

Al mismo tiempo se produce la incorporacin de un Pi (fosforo inorgnico) por cada molcula de G3P, el cual va a quedar unido mediante un enlace rico en energa. Los dos hidrgenos del carbono 1 pasan al coenzima NAD+, el cual es reducido a NADH + H+, y se forma un doble enlace C = O. Se trata de una deshidrogenacin u oxidacin del sustrato.

La reaccin es catalizada por un enzima denominado fosfogliceraldehido deshidrogenasa, el cual presenta un centro activo con un resto de SH. Reaccin 7. Cesin de 1 grupo fosfato del 1,3-Bifosfoglicerato al ADP (genera ATP. 1 fosforilacin a nivel de sustrato). El BPG libera con el enlace rico en energa, suficiente para formar el ATP. Por tanto se producen dos molculas de ATP, que ya compensan el gasto energtico de la primera etapa. Es una reaccin reversible, la cual ocurre cuando la concentracin de ATP es pequea, ya que en presencia de una alta concentracin de ATP puede ocurrir el proceso inverso. (Kooleman; 2004)

El enzima que cataliza esta reaccin es la fosfoglicerato kinasa Reaccin 8. Isomerizacin del 3-fosfoglicerato para dar 2-fosfoglicerato. Reaccin catalizada por el enzima fosfoglicerato mutasa Reaccin 9. Deshidratacin del 2-Fosfoglicerato, con prdida de una molcula de agua procedente del OH libre del carbono 3 y el H del carbono 2. Esto da lugar a un doble enlace entre el carbono 2 y el 3, dejando el fosfato del carbono 2 unido mediante un enlace rico en energa, para dar lugar al cido fosfoenolpirvico (PEP). El enzima encargado de catalizar esta reaccin es una deshidratasa denominada enolasa. Reaccin 10. Cesin de 1 grupo fosfato del Fosfoenolpiruvato al ADP (genera ATP. 2 fosforilacin a nivel de sustrato) Se trata de una reaccin irreversible en la que se forma un intermediario de reaccin inestable llamado enol pirvico, que rpidamente pasa a piruvato. (Kooleman; 2004)

Reaccin catalizada por la piruvato kinasa. Constituye el tercer punto de control de la gluclisis pues es activada por la fructosa-1,6, bifosfato y AMP. Glucosa + 2 NAD BALANCE GLOBAL DE LA GLUCOLISIS

BIBLIOGRAFIA

Karp, G; 2009; BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR; Editorial Mc Graw Hill; Quinta edicin; impreso en china; pg. 46-55.Koolman, J; (2004); BIOQUIMICA; Editorial Medica Panamericana; Primera edicin; Impreso en Argentina- Buenos Aires.(Kooleman; 2004)