Contenido

Introduccin: ............................................................................................... 2

Aspectos del Metabolismo .......................................................................... 2

Unidad entre Anabolismo y Catabolismo .................................................... 2

Diferencias entre rutas Anablicas y Catablicas. .................................... 3

Ciclo metablico del metabolismo: .............................................................. 3

Funciones generales y especficas del metabolismo. ................................. 3

Nutricin: .................................................................................................. 4

Sntesis: ................................................................................................... 4

Respiracin: ............................................................................................. 4

Funciones especfica del metabolismo: .................................................... 4

Reacciones Generales del Metabolismo. .................................................. 10

Cadenas y Ciclos Metablicos: Rutas Anaplerticas: ............................... 10

Ciclo Metablico: .................................................................................... 11

Rutas Anaplerticas o de Relleno: ......................................................... 12

Factores que Influyen en el Metabolismo: ................................................. 12

Regulacin entre niveles de regulacin del metabolismo. ......................... 13

Bibliografa. ............................................................................................... 14

Universidad Catlica Agropecuaria del Trpico Seco Pbro. Francisco Luis Espinoza Pineda

Fundacin 1968-2012

Segundo Ao

BIOQUIMICA Generalidades del Metabolismo

Ingeniera Agropecuaria

F A C U L T A D D E C I E N C I A S A G R O P E C U A R I A S - U C A T S E

BIOQUIMICA

GENERALIDADES DEL METABOLISMO Pgina 2

Introduccin

Estos procesos se llevan a cabo mediante un conjunto muy ordenado de reacciones

qumicas, que son conocidas colectivamente como metabolismo.

Viene del griego: Metabol (cambio).

Es el conjunto de procesos fsico qumicos que ocurren en un tiempo determinado en

organismos capaces de intercambiar sus componentes y energa con el entorno, lo que le

permite su autoconservacin y autorreproduccin.

Metabolito: Es toda sustancia que forma parte de esas transformaciones.

Aspectos del Metabolismo

a. Anabolismo: (Viene del griego

anabol) quiere decir se construye es el

aspecto del metabolismo durante el

cual se elabora protoplasma utilizando

las materias primas aportadas en la

nutricin.

b. Catabolismo: (Viene del griego catabol

destruye) constituye la fase de degradacin del

metabolismo, se desintegran los materiales

aportados en el proceso nutritivo. Se

caracteriza porque se aprovecha para la clula

la energa qumica residual de los alimentos.

Unidad entre Anabolismo y Catabolismo

El anabolismo y el catabolismo estn interrelacionados y se manifiesta de la siguiente

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forma:

a. En lo referente a la fuente carbonadas.

b. En el suministro energtico.

c. Al poder reductor.

Diferencias entre rutas Anablicas y Catablicas.

a. Su Localizacin dentro de la clula, lo que permite que ambos tengan lugar

separadamente y de modo simultneo.

b. Su regulacin gentica y alostrica.

Ruta anfiblica: Constituye el tipo de concurrencia conocida como tercera ruta; posee

una doble funcin:

1. Constituye un punto de cita central asequible.

2. Puede usarse catablicamente para producir la degradacin completa de

pequeas molculas que se derivan de la secuencia de reacciones catablicas o

bien anablicamente para suministrar molculas pequeas utilizables como

precursores de la biosntesis.

Ciclo metablico del metabolismo: Llamado tambin va central del metabolismo, se

puede definir como un conjunto de reacciones qumicas dispuestas en forma de ciclo

metablico, aqu van a influir los productos finales de las vas catablicas y de la cual van

a surgir compuestos iniciales de vas metablicas que facilita la intercomersin de unos

compuestos en otros. Ej. El ciclo de krebs.

Funciones generales y especficas del metabolismo.

Funciones generales: Son tres. Nutricin, sntesis y respiracin.

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Nutricin: Proceso mediante el cual se

suministra materias primas para la sntesis y la

respiracin, estos materiales nutritivos

ingresan a la clula e intervienen en

reacciones qumicas, los nutrientes varan

segn las exigencias y tipo de organismo. Ej.

Azcares, grasas, protenas y los compuestos

inorgnicos como agua y sales minerales.

Segn las necesidades las clulas pueden ser:

Auttrofas - Hetertrofas y Fagtrofas.

Sntesis: Conjunto de fenmenos metablicos

que conducen a la elaboracin de los

componentes del protoplasma, partiendo de

materiales nutritivos que entran a la clula.

Comprende la formacin de protenas

estructurales y enzimticas: Acidos nucleicos,

lpidos, carbohidratos.

La energa que activa la sntesis comprende:

Fotosntesis, quimiosntesis, biosntesis. Todas

estas reacciones consumen energa.

Respiracin: Proceso mediante el cual se degradan las materias primas que provienen

de la nutricin con la consiguiente liberacin de la energa para la clula.

Funciones especfica del metabolismo:

1. Obtener energa qumica del entorno de los elementos orgnicos nutritivos o de la

luz solar.

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2. Convertir los elementos nutritivos en los sectores de construccin o precursores de

componentes macromoleculares de la clula.

3. Reunir sillares moleculares para formar protenas, cidos nucleicos, lpidos y otros

componentes.

4. Sintetizar y degradar las biomolculas esenciales para funciones celulares

especializadas.

Produccin de energa biolgicamente utilizable.

El ATP es la unidad biolgica de energa libre en los seres vivos.

Los seres vivos necesitan un suministro continuo de energa libre por tres causas

principales:

a. La realizacin de trabajo mecnico en la contraccin muscular y otros movimientos

celulares.

b. El transporte activo de iones y molculas.

c. Y la sntesis de macromolculas y otras biomolculas a partir de precursores

sencillos.

La energa libre utilizada en estos procesos, que mantienen a un organismo lejos del

estado de equilibrio, se extrae del entorno.

Los seres quimiotrofos obtienen esta energa mediante la oxidacin de los alimentos.

Nutricin

Respiracin Sntesis

Componentes

celulares

Energa

Autoperpetuacin

Energa

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Los fototrofos la consiguen captando energa lumnica.

La energa libre que se deriva de la oxidacin de los alimentos y de la luz se almacena en

una molcula especial antes de su utilizacin para el movimiento, el transporte activo y la

biosntesis. Este transportador especial de la energa libre es la adenosina trifosfato

(ATP).

El papel central del ATP en los intercambios de energa de los sistemas biolgicos fue

demostrando por Frit Lipmann y Herman Kalckar en 1941.

El ATP, es un nucletido que consta de una adenina, una ribosa y una unidad trifosfato.

O O O

O P O P O P OCH2

O O O

H

Adenocina Trifosfato (ATP).

La forma activa del ATP es normalmente un complejo de ATP con Mg2+ o Mn2+. Al

considerar el papel del ATP como un transportador de energa debemos fijarnos en su

grupo trifosfato.

El ATP es una molcula rica en energa porque su unidad trifosfato contiene dos enlaces

anhdrido fosfrico. Cuando el ATP se hidroliza hasta adenosina difosfato (ADP) y

ortofosfato (P) o cuando se hidroliza hasta adenosina monofosfato (AMP) y pirofosfato

(PP1) se desprende una gran cantidad de energa libre.

El ATP, AMP y ADP son interconvertibles. El enzima adenilato quinasa llamado tambin

(mioquinasa) cataliza la reaccin:

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ATP + AMP ADP + ADP.

La energa libre liberada en la hidrlisis de un enlace anhdrido del ATP, se utiliza para

impulsar reacciones que necesitan el aporte de la energa libre, como las de la

contraccin muscular. A su vez se forma ATP a partir de ADP y P, cuando se oxidan las

molculas combustibles en los seres quimiotrofos o cuando la luz es atrapada por los

fototrofos.

Este ciclo del ATP ADP es la forma fundamental de intercambio energtico en los

sistemas biolgicos.

Tambin algunas reacciones biosintticas se hallan dirigidas por nucletidos que son

anlogos al ATP, es decir:

Guanina trifosfato (G.T.P.)

Uridina trifosfato (U.T.P.)

Citidina trifosfato (C.T.P.).

Hay enzimas que catalizan la transferencia del grupo fosforilo terminal de un nucletido a

otro como en las siguientes reacciones:

ATP + GDP ADP + GTP

ATP + GMP ADP + GDP

El ATP se forma y se consume continuamente.

El ATP sirve como el principal dador inmediato de energa libre en los sistemas biolgicos

en vez de usarse como de almacenamiento de energa libre. En una clula tpica, cada

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molcula de ATP se consume dentro del minuto siguiente a su informacin. El recambio

del ATP es muy rpido. Por ejemplo en un ser humano en reposo consume unos 40 Kg.

de ATP en 24 horas. Durante el ejercicio riguroso a la tasa de utilizacin de ATP puede

alcanzar los 0.5 Kg. Por minuto.

El movimiento, el transporte activo, la amplificacin de seales y la biosntesis solamente

pueden producirse si el ATP se regenera continuamente a partir del ADP. Los seres

fototrofos extraen la energa libre de la luz para generar ATP, mientras que los

quimiotrofos forman ATP mediante la oxidacin de molculas combustibles.

ATP ADP

El ciclo ATP ADP es el modo fundamental de intercambio de energa en los sistemas

biolgicos.El NADH y el FADN son los principales transportadores de electrones en la

oxidacin de molculas combustibles.

Los seres quimiotrofos obtienen su energa libre de la oxidacin de las molculas

combustibles tales como: glucosa y los cidos grasos.

Movimiento Transporte activo Biosntesis Ampliacin de seales.

Fotosntesis. Oxidacin de molculas Combustibles

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En los organismos aerobios, al aceptor ltimo de electrones es el O2. Sin embargo, los

electrones no son transferidos directamente donde las molculas combustibles y sus

productos de degradacin hasta el O2. En vez de ello, estas sustancias transfieren

electrones a transportadores especiales, ya sean nucletidos de piridina o flavinas. Las

formas reducidas de estos transportadores transfieren entonces sus electrones de alto

potencial al O2 a travs de una cadena de transporte electrnico localizada en la

membrana interna mitocondrial. Como resultado de este flujo de electrones, se forma a

ATP a partir de ADP y P. Este proceso, denominado fosforilacin oxidativa, es una de

las fuentes principales de ATP en los organismos aerobios. Por otra parte, los electrones

de alto potencial derivados de la oxidacin de las molculas combustibles pueden ser

utilizadas en biosntesis

que requieran poder

reductor, adems de

ATP.

La fosforilacin

oxidativa es la

transferencia de

electrones de los

equivalentes reducidos

NADH y FADH,

obtenidos en la

gluclisis y en el ciclo

de Krebs hasta el

oxgeno molecular, acoplado con la sntesis de ATP. Este proceso metablico est

formado por un conjunto de enzimas complejas, ubicadas en la membrana interna de las

mitocondrias, que catalizan varias reacciones de xido-reduccin, donde el oxgeno es el

aceptor final de electrones y donde se forma finalmente agua.

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Reacciones Generales del Metabolismo.

El proceso metablico ocurre mediante un conjunto de reacciones qumicas propias de los

sistemas biolgicos. Pueden ser clasificadas de acuerdo con el carcter reversible o no

de la reaccin de las transformaciones qumicas que ocurren y por sus caractersticas

energticas, de manera que su clasificacin es:

a. Reacciones Endergnicas: Son aquellas que para efectuarse requieren

energa. Ejemplo de este tipo de reaccin es la fotosntesis que es un

proceso metablico complejo en el cual molculas simples de CO2 y H2O

con la energa lumnica promueven la sntesis de molculas complejas y

muy reducidas como los hidratos de carbono (glcido).

b. Reacciones Exergnicas: Son aquellas en que se produce liberacin de

energa contenida en los metabolitos reaccionantes, obteniendo productos

energticos inferiores a las reacciones. Ejemplo: la respiracin que es un

proceso metablico complejo en el que las molculas complejas de los

carbohidratos son degradados hasta estructuras ms simples como CO2 y

H2O con la liberacin de energa.

Cadenas y Ciclos Metablicos: Rutas Anaplerticas:

Qu es una cadena o va metablica?

Es el conjunto de reacciones qumicas catalizadas por enzimas que ocurren

ordenadamente y en las cuales los compuestos iniciales experimentan sucesivas

transformaciones de gran importancia para el organismo. Las secuencias de reacciones

del metabolismo se producen tanto en forma lineal y cclica.

Cadena metablica lineal ocurre en forma unidireccional, una sustancia inicia y se

transforma en otra final.

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A V1 B V2 C V3 D V4 E Vn F

Cadena metablica ramificada; es aquella en la cual una sustancia despus de varias

reacciones sucesivas puede bifucarse y cada una de las sustancias de ramificacin

presenta un punto de partida para nuevas vas o secuencias metablicas.

A V1 B V2 C V3 D Vn E V4 Vn D1

Las letras A, B, C y D, representan metabolitos intermediarios y V1, V2 y V3, representan

velocidades de reaccin. Ejemplo de cadena metablica ms representativa, es la cadena

respiratoria y la ruta Embden Meyerhof.

Ciclo Metablico:

Recibe este nombre porque uno de los productos finales de la va metablica es a su vez

uno de los compuestos iniciales. En otras palabras el metabolito de partida despus de un

conjunto de transformaciones es sucesiva, se regenera. Ejemplo:

F B

En este caso A, C, D y E, representan metabolitos intermediarios y V1, V2 y V3,

representan las velocidades de reaccin.

F

A

D

C E

V2 V3

V1 V4

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Es caracterstico de los procesos cclicos la regeneracin de metabolito que inicia el

proceso, en todo ciclo metablico se presentan reacciones intermedias que por su

contenido energtico (energa libre) son irreversibles, lo que garantiza la secuencia de

reacciones en el sentido de la regeneracin del metabolito de partida.

Los ciclos metablicos ms notables son el ciclo del cido ctrico o ciclo de Krebs, el ciclo

de la Urea u Ornitina y el ciclo del glioxalato.

Rutas Anaplerticas o de Relleno:

Son rutas auxiliares que cumplen con el fin de suministrar los metabolitos al ciclo de

Krebs que el anabolismo va sacando o drenando de las rutas normales, ya que las etapas

finales del catabolismo suelen conducir a la eliminacin total de la mayora de los

metabolitos de las rutas comunes, generalmente en forma de CO2, H2O, NH4, urea y otras

bases nitrogenadas.

Factores que Influyen en el Metabolismo:

El organismo vivo es capaz de mantener su metabolismo porque ste est exactamente

regulado.Los procesos de nutricin, sntesis y respiracin no slo suceden en el

organismo, sino que tambin se desarrollan guardando una relacin recproca.

Se regulan mutuamente. El metabolismo est rigurosamente controlado y ordenado. Los

mecanismos de control estn dados por:

1. Factores intrnsecos hereditarios: por ejemplo.

a. Sntesis de protenas especficas.

b. Genomio celular

c. Sntesis enzimtica y regulacin.

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2. Factores extrnsecos hereditarios: por ejemplo.

a. Fisiolgicos hormonales y enzimticos.

b. Ambientales.

Factores determinantes del medio: concentracin osmtica, pH y

otros.

Nutricin y su influencia en la fisiologa celular.

Factores externos

Retroalimentacin

Regulacin entre niveles de regulacin del metabolismo.

El metabolismo y su control son consecuencia de las enzimas que est dotado el

organismo. El ADN dirige la sntesis de enzimas y stas catalizan las reacciones que

suministran energa y materia prima para la sntesis del ADN.

Todos los procesos de los animales domsticos estn regulados y controlados, lo que

asegura el mantenimiento de las condiciones necesarias para el desarrollo adecuado de

las funciones orgnicas.

Los elementos a controlar y a regular en el organismo animal (superior) constituyen miles

de sistemas que van desde el nivel de oxidacin de una glucosa o la sntesis de una

Regulacin Nerviosa

Regulacin Hormonal

Regulacin Enzimtica

Metabolismo Celular

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protena hasta la regulacin del volumen acuoso, la concentracin inica, la presin

sangunea y mucho ms. Todos estos sistemas tienen la responsabilidad de mantener

dentro de ciertos lmites fisiolgicos, la invariabilidad del medio interno manteniendo las

condiciones constantes del mismo o sea la HOMEOSTASIA.

En el organismo de los animales superiores, los mecanismos de regulacin y control

tienen en el sistema nervioso el principal factor controlador a nivel corporal, el cual es

definitivo, es el responsable de todas las funciones del organismo y de los dems

sistemas de control.

En segundo plano se encuentra el sistema hormonal, que disponiendo del sistema

nervioso, tiene como funcin coordinar y unificar las respuestas de los diferentes rganos.

En el nivel celular la activacin o inactivacin y la sntesis o no de las enzimas producen la

regulacin y el control bioqumico del metabolismo intracelular.

Bibliografa.

1. Colectivo de Bioqumica General. Manual de Bioqumica General. ISSAH. Habana.

2. P. Karlson. Manual de Bioqumica. Editorial Marn. 3ra Edicin.

3. Cardella Rosales, Lidia y otros. Bioqumica. Tomo I y Tomo III, 1982.

4. L. Stryer. Bioqumica. Tercera Edicin. Resert S.A.