El documento proporciona una introducción al metabolismo. Explica que el metabolismo incluye transformaciones químicas y procesos energéticos que ocurren en organismos vivos mediante rutas metabólicas que involucran enzimas, metabolitos, transportadores de electrones y moléculas energéticas y ambientales. También clasifica los procesos metabólicos en anabólicos y catabólicos y explica las reacciones redox, el papel de los coenzimas como transportadores de electrones y hidrógeno, y las tres vías de sínt

1. Tema 12
Introducción al metabolismo
CIC JULIO SÁNCHEZ

2. 1.- DEFINICIÓN DE METABOLISMO
El metabolismo comprende una serie de transformaciones químicas
y procesos energéticos que ocurren en el ser vivo. Para que
sucedan cada una de esas transformaciones se necesitan enzimas
que originen sustancias que sean a su vez productos de otras
reacciones. El conjunto de reacciones químicas y enzimáticas se
denomina ruta o vía metabólica.
En las rutas metabólicas
se necesitan numerosas y
específicas enzimas que
van conformando los
pasos y productos
intermedios de las rutas.
Pero, además, son
necesarios varios tipos de
moléculas indispensables CIC JULIO SÁNCHEZ
para su desarrollo final:

3. 1.-metabolitos (moléculas que ingresan en la ruta para su
degradación o para participar en la síntesis de otras sustancias
más complejas)
2.-Transportadores de electrones (nucleótidos que permiten la
oxidación y reducción de los metabolitos)
3.-moléculas energéticas (ATP y GTP o la Coenzima A que, al
almacenar o desprender fosfato de sus moléculas, liberan o
almacenan energía)
4.-moléculas ambientales (oxígeno, agua, dióxido de carbono, etc.
que se encuentran al comienzo o final de algún proceso
metabólico).
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4. Todos los procesos metabólicos se pueden clasificar en dos tipos:
procesos ANABÓLICOS o de síntesis, y procesos CATABÓLICOS
o de degradación.
Naturalmente, muchas de las reacciones químicas, implican
transformaciones energéticas, y los procesos que liberan energía (en
general los catabólicos) se acoplan a los que la consumen (en general los
anabólicos)
Existen también rutas
anfibólicas. : Son rutas
mixtas, catabólicas y
anabólicas, como el
ciclo de Krebs que
genera energía y poder
reductor, y precursores
para JULIObiosíntesis
CIC
la SÁNCHEZ

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6. 2.- CLASIFICACIÓN DE LOS ORGANISMOS SEGÚN LA
FORMA DE NUTRICIÓN
Los requisitos para la supervivencia de un organismo se reducen a
cinco puntos básicos:
a) Una fuente ambiental de carbono
Dependiendo de esta fuente se clasifican en:
1.- Autótrofos: si asimilan CO2 ambiental
2.- Heterótrofos: utilizan moléculas orgánicas sencillas
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7. b) Una fuente ambiental de hidrógeno
- litótrofos: si el hidrógeno procede de sustancias
inorgánicas
- organótrofos: si precisan de moléculas más complejas
c) Una fuente de energía:
-Fotósintéticos: Si aprovechan la luz
-Quimiosínteticos si obtienen la energía de reacciones químicas
d) Un aceptor último de electrones
-Aerobios: si es el oxígeno
-Anaerobios: si no es el oxigeno Los organismos anaerobios
pueden dividirse en, organismos anaerobios estrictos, que
mueren en presencia de oxígeno; organismos anaerobios
facultativos, que pueden usar el oxígeno si está presente
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e) Un suministro ambiental de agua, sales...

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9. En la práctica estas clasificaciones se reducen a
1.- Autótrofos
1.1 Fotoautótrofos: Bacterias fotosintéticas y vegetales con
clorofila
1.2 Quimioautótrofos: Bacterias quimiosintéticas como las
bacterias nitrificantes, las ferrobacterias, etc
2.- heterótrofos
2.1 Fotoheterótrofos: bacterias purpúreas
2.2 Quimioheterótrofos: ; algunas bacterias, protozoos, animales
y hongos
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11. 3.- REACCIONES REDOX
Todas las transformaciones que desprenden energía en los procesos
catabólicos son reacciones de oxidación. Las reacciones de este tipo son
aquellas en las que se transfiere electrones de una molécula a otra. En
general la oxidación consiste en la perdida de electrones y la
reducción en la ganancia de electrones.. Toda oxidación requiere una
reducción ( reaccciones redox).
Frecuentemente la perdida o ganancia de electrones va acompañada de la
perdida o ganancia de hidrogeniones (H+), de forma que el efecto neto es
la perdida o ganancia de hidrógenos
Las oxidaciones van acompañadas de pérdidas de átomos de hidrógeno.
Las moléculas que ceden átomos de hidrógeno se oxidan , mientras que
las que los aceptan se reducen
AH +B A + BH
A (compuesto oxidado) BH (compuesto reducido
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12. Las oxidaciones, también se denominan combustiones y en ellas
se desprende energía mientras que en las reducciones se
requiere un aporte energético
La transferencia de electrones en un proceso catabólico se realiza
en un orden preciso que viene determinado por el potencial de
reducción de cada par redox, comenzando por el que tenga un
potencial más negativo
Cuanto mayor sea la diferencia entre el potencial de reducción del
estado inicial y del estado final tanto mayor será la energía
desprendida en el proceso
Los átomos de hidrógeno liberados van acompañados de una gran
producción de energía
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13. 4.- FUNCIÓN DE LOS COENZIMAS
La célula almacena electrones o lo que es lo mismo poder reductor
principalmente en dos compuestos: NADH y el NADPH. Las formas
oxidadas son NAD+ y NADP +
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14. Estos compuestos transportan electrones en forma de átomos de
hidrógeno que aceptan de las moléculas que se oxidan en las rutas
catabólicas y posteriormente los ceden a otras moléculas
reduciéndolas, en reacciones biosintéticas
Otra coenzima es el FAD y el FMN que
también actúan como transportador de
electrones desde el sustrato que se oxida
hasta otra molécula que acepta los
electrones. Intervienen en reacciones en
las que se origina un doble enlace. Su
forma reducida es como FADH2 y
como FMNH2
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15. 5.- FUNCIÓN DEL ATP
La célula almacena energía en forma de ATP o en algunas ocasiones
en forma de GTP
Como ya vimos el enlace entre los grupos fosfatos un enlace de alta
energía, de tal manera que si la célula necesita energía rompe el
enlace para dar ADP y se libera energía y si necesita almacenarla
forma ATP a partir del ADP
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16. Existen tres mecanismos de síntesis de ATP:
1.- Fosforilación a nivel de sustrato
En este proceso , un grupo fosfato de alta energía es transferido en
una única reacción química desde un compuesto determinado hasta
el ADP para formar ATP
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17. 2.- Fosforilación oxidativa
En este proceso, los electrones presentes en las moléculas de NADH
y FADH2 descienden a favor de un gradiente de potencial de
reducción, mediante unas moléculas transportadoras, hasta un
compuesto aceptor final de electrones. Estos al caer a niveles más
bajos , liberan energía que será acoplada a la fosforilación del ADP
para obtener ATP
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18. 3.- Fotofosforilación:
En este proceso la energía almacenada en los fotones de luz se
emplea para impulsar electrones de una molécula especial de
clorofila que se llama centro de reacción
Los electrones cedidos por el centro de reacción descienden por una
serie de moléculas transportadoras hasta un aceptor final. Al caer la
energía liberada sirve para obtener ATP
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