Metabolismo y bioenergética

MetabolismoConjunto de reacciones que ocurren en la célula y cambios energéticos asociados a ella

Aspectos a tener en cuenta

Aspectos químicos Aspectos fisicoquímicos

Interacciones atómicas Tipos de enlaces

Estructura atómica Cinética química Termodinámica

Velocidad de reacciónEspecies intermediasEstados de transición Papel de las enzimas

Constante de rendimientoEspontaneidad

ΔGExergonico y endergonico

MetabolismoDentro del contexto metabólico los organismos se pueden clasificar como:

Autótrofos: Construyen sus propias moléculas alimenticias a partir de CO2 y Agua. Organismos fotosintéticos.

Heterótrofos: Requieren el consumo de moléculas para poder obtener energía. Pueden ser organismos Aerobios o Anaerobios.

Metabolismo

Dentro de los procesos metabólicos existen dos rutas importantes

Catabolismo:Degradación de biomoléculas para la obtención de energía.

Anabolismo:Biosíntesis de moléculas a partir de otros mas pequeñas

•En presencia de O2

Piruvato + ATP

•Sin presencia de O2

Etanol y lactato + ATP

Ácidos graso y glicerol = Lípidos

Aminoácido + Aminoácido= Proteínas

Monosacárido + monosacárido = Polisacáridos

Etapas del MetabolismoGasto de energía.

Proteínas -------- Aminoácidos

Carbohidratos-----Hexosas y pentosa

Lípidos-----glicerol y ácidos grasos

Hexososas y pentosas

Pirubato

Acetil-CoA

Aminoacidos

Muchas vías de degradacion

Ácidos grasos

Acetil-CoA

Cadena respiratoria

ATP + H2O

NADPH

FADH2

CO2

O2

Etapa 1 Hidrólisis inicial de

Biomoléculas

Etapa 2Las moléculas pequeñas

se transforman en “Pirubato” y “Acetil-CoA

Etapa 3Cuando el Acetil-CoA entra al Ciclo de Crebs

Etapa 4Producción de ATP cadena respiratoria

Ciclo de Krebs

Reacciones del metabolismo

Las reacciones metabólicas se pueden agrupar en 6 categorías

1. Reacciones de Oxido reducción.

2. Transferencia de Grupos.

3. Hidrólisis.

4. Reacciones no hidroliticas y no oxidativas.

5 Isomerización.

6. Formación de nuevos enlaces con gasto de ATP.

Glucólisis

Este es un proceso de 10 reacciones y 10 enzimas

Consiste en el fraccionamiento de la glucosa hasta pirubato.

El proceso completo genera energía en forma de ATP y energía reductora en forma de NADH

Glucosa + 2ADP + Pi + 2NAD+ 2 Piruvatos + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O

Glucólisis

Glucólisis

Paso del piruvato hasta acetil-CoASi la reacción es aeróbica el paso es un proceso de 5 reacciones, mediada por un complejo enzimático PDH

El complejo PDH involucra 3enzimas y 5 coenzimas

Durante el proceso se genera un NADH+H por cada piruvato

El acetil-CoA entra a la ruta universal del metabolismo aeróbico, conocido como ciclo de Krebs.

Ciclo de Krebs

Sus principales funciones son:

•Oxidar completamente el Acetil-CoA

•Producir energía reductora en forma de NADH/H+ y FADH2

•Sus intermediarios sirven como precursores de aminoacidos, purinas, pirimidinas.

•El ciclo posee 8 reacciones, 8 intermediarios, y 8 enzimas

Producción de energía en forma de ATP Fosforilación oxidativa

Es el mecanismo mediante el cual la energía liberada por las biomoléculas en el catabolismo se transforman en ATP

Para poder producir energia en forma de ATP dentro de la mitocondria se crea una cadena respiratoria o (cadena transportadora de electrones). Mecanismo mediante el cual los electrones contenidos en el NADH/H+ y FADH2 se transportan por una serie de complejos proteicos hasta llegar al O2

Fosforilación oxidativa (cadena transportadora de electrones)

El mecanismo de transporte de electrones obtenidos del NADH/H+ y FADH2 es realizado por 4 complejos enzimáticos que están dispuestos en la membrana interna de la mitocondria.

Durante la serie de reacciones se emplean moléculas como: Coenzima Q llamada también ubiquinona, Citocromos pertenecientes a las hemoproteínas como la hemoglobina y proteínas Fe-S entre otras.

Teoría quimiomatica para la producción de ATP

Esta teoría resuelve la pregunta de cómo se da el acoplamiento entre la oxidación del NADH/H+ y FADH2 y la fosforilación del ADP

• El transporte de electrones por los complejos enzimáticos generan un bombardeo de protones H+ desde la matriz hasta el espacio intermembranal.

• Se genera una gran acumulación de H+ en el espacio intermembranal con una concentración de pH mayor, lo cual crea un gradiente electroquímico y una diferencia de potencial a través de la membrana interna

Teoría quimiomatica para la producción de ATP

Nota:NADH/H+ ------------- 3ATP

FADH2 ----------- 2ATP

3. El potencial electroquímico es aprovechado por la proteína ATP-sintasa que devuelve los protones hacia la matriz e impulsa la fosforilación de ADP - ATP

Matriz

Espacio intermenbrana

Aspectos cuantitativos de la fosforilación oxidativa

Numero total de ATP que genera la oxidación total de la glucosa

Evento # Cofactores reducidos ATP formadosNADH/H+ FADH2 A nivel de sustrato Fosforilación

oxidativa

Glucólisis 2 0 2 2x3=6

Piruvato – Acetil CoA

2 0 0 2x3=6

Ciclo de Krebs 6 2 2 6x3=182x2=4

Subtotal 4 34

Total 38 ATP