Material de apoyo para la materia de Biología I y II de preparatoria.

1. 1. Concepto de metabolismo
2. Características de las reacciones metabólicas
3. Organismos autótrofos y heterótrofos
4. Las enzimas
5. El ATP
6. Coenzimas de oxidacción-reducción
7. Vitaminas
Miguel A. Castro R.

2. 1.- Concepto de metabolismo
Metabolismo = conjunto de reacciones químicas
que se realizan en el interior de la célula
A B C D
Enzima 1 Enzima 2 Enzima 3
Reacción 1 Reacción 2 Reacción 3
El producto de
una reacción es a
su vez el reactivo
de la siguiente
Estas reacciones están encadenadas:
Cada uno de los conjuntos de
reacciones encadenadas que
constituyen el metabolismo se
denomina ruta o vía metabólica:
A B C
D E F
G H I
Ruta
metabólica
lineal
Ruta
metabólica
ramificada
Cada reacción está catalizada
por una enzima específica
Miguel A. Castro R.

3. 1.- Concepto de metabolismo
Metabolismo = conjunto de reacciones químicas
que se realizan en el interior de la célula
A B C D
Enzima 1 Enzima 2 Enzima 3
Reacción 1 Reacción 2 Reacción 3
El producto de
una reacción es a
su vez el reactivo
de la siguiente
Estas reacciones están encadenadas:
Cada uno de los conjuntos de
reacciones encadenadas que
constituyen el metabolismo se
denomina ruta o vía metabólica:
A B C
D E F
G H I
Ruta
metabólica
lineal
Ruta
metabólica
ramificada
Cada reacción está catalizada
por una enzima específica
Miguel A. Castro R.

4. 1.- Concepto de metabolismo
Metabolismo = conjunto de reacciones químicas
que se realizan en el interior de la célula
A
B
C
D
E
F
Z
Cada vez que
funciona un ciclo
se gasta una
molécula de A y
se forma una de
Z, pero los
intermediarios
no se consumen
Ruta
metabólica
Cíclica
-Lineales
-Ramificadas
-Cíclicas
Rutas
metabólicas
Miguel A. Castro R.

5. 1.- Concepto de metabolismo
-Lineales
-Ramificadas
-Cíclicas
Rutas
metabólicas
Miguel A. Castro R.

6. 1.- Concepto de metabolismo
-Metabolismo constructivo = ANABOLISMO (necesita Energía)
-Metabolismo degradativo = CATABOLISMO (produce Energía)
Miguel A. Castro R.

7. 1.- Concepto de metabolismo
-Metabolismo constructivo = ANABOLISMO (necesita Energía)
-Metabolismo degradativo = CATABOLISMO (produce Energía)
Anabolizantes => construcción… de masa muscularMiguel A. Castro R.

8. 2.- Características de las reacciones
metabólicas
-Ocurren en medio acuoso
(disolución)
-Encadenadas y acopladas
-Producen o necesitan Energía
(Exergónicas o Endergónicas)
-Toda reacción química necesita el
aporte de una Energía de Activación
o inicial.
-Cada reacción catalizada por una
enzima específica, que disminuye la
energía de activación.
-En la misma reacción acoplada, una
misma enzima cataliza dos
reacciones a la vez.
Miguel A. Castro R.

9. 2.- Características de las reacciones
metabólicas
Reactivos Productos + Energía
Reactivos + Energía Productos
REACCIÓN EXERGÓNICA
REACCIÓN ENDERGÓNICA
Miguel A. Castro R.

10. 2.- Características de las reacciones
metabólicas
Miguel A. Castro R.

11. 2.- Características de las reacciones
metabólicas
Otra analogía: el movimiento
de la turbina está acoplado al
desembalse del agua
Miguel A. Castro R.

12. 2.- Características de las reacciones
metabólicas
Un ejemplo real:
Miguel A. Castro R.

13. 2.- Características de las reacciones
metabólicas
¿De qué modo se transfiere la energía en el metabolismo?
Hay dos formas de transferencia de energía:
A) Mediante la TRANSFERENCIA DE ELECTRONES
B) Mediante la TRANSFERENCIA DE GRUPOS FOSFATO
Miguel A. Castro R.

14. 2.- Características de las reacciones
metabólicas
¿De qué modo se transfiere la energía en el metabolismo?
Hay dos formas de transferencia de energía:
A) Mediante la TRANSFERENCIA DE ELECTRONES
Analogía: “Uno pierde
y otro gana”
(REACCIONES REDOX)
Miguel A. Castro R.

15. 2.- Características de las reacciones
metabólicas
¿De qué modo se transfiere la energía en el metabolismo?
Hay dos formas de transferencia de energía:
A) Mediante la TRANSFERENCIA DE ELECTRONES
(REACCIONES REDOX)
En ocasiones hay también
transferencia de átomos de
Hidrógeno:
( ya que H = H+ + e- )
Miguel A. Castro R.

16. 2.- Características de las reacciones
metabólicas
¿De qué modo se transfiere la energía en el metabolismo?
Hay dos formas de transferencia de energía:
A) Mediante la TRANSFERENCIA DE ELECTRONES
B) Mediante la TRANSFERENCIA DE GRUPOS FOSFATO
Miguel A. Castro R.

17. 3.- Organismos autótrofos y heterótrofos
Miguel A. Castro R.

18. 4.- Las enzimas
-Son proteínas globulares
-Actúan como catalizadores,
aumentando la velocidad de
las reacciones químicas del
metabolismo.
-Disminuyen la energía de
activación.
-No se consumen: al
recuperarse intactas pueden
seguir actuando tras la
reacción:
Para encender una cerilla
también hace falta invertir
o gastar una energía inicial
Miguel A. Castro R.

19. 4.- Las enzimas
Nomenclatura y clasificación
-Denominación histórica, sin relación con la función catalítica
que realizan. Ejemplo: pepsina, tripsina, papaína…
-Sufijo –ASA añadido al nombre del reactivo o de la reacción.
Ejemplos: sacarasa, amilasa, lipasas, hidrolasas…
-Nomenclatura sistemática: NOMBRE DE SUSTRATO/S +
REACCIÓN QUÍMICA REALIZADA –ASA (+ nombre de coenzima
en muchos casos). Ejemplos: lactato deshidrogenasa,
gliceraldehido 3-fosfato NAD oxidorreductasa
Louis Pasteur pensaba que para
que se den las reacciones
químicas propias de los
fermentos era imprescindible
que hubiera células vivas.
Estaba, en parte, equivocado.
Antiguamente las enzimas se conocieron con el
nombre de “fermentos”
Miguel A. Castro R.

20. 4.- Las enzimas
Propiedades
A) Son proteínas
B) Tienen un CENTRO ACTIVO
C) Tienen una gran ESPECIFICIDAD
D) Tienen una gran efectividad
E) Se localizan en los lugares adecuados
Miguel A. Castro R.

21. 4.- Las enzimas
Propiedades
A) Son proteínas (salvo una excepción: ribozimas)
-Simples
-Conjugadas
B) Tienen un CENTRO ACTIVO
E + S ES E + P
E = enzima
S = sustrato
ES = complejo enzima-sustrato
P = producto
De forma transitoria, se une la enzima
al sustrato formando un complejo ES
Miguel A. Castro R.

22. 4.- Las enzimas
E + S ES E + P
E = enzima
S = sustrato
ES = complejo enzima-sustrato
P = producto
Miguel A. Castro R.

23. 4.- Las enzimas
Un ejemplo:
Miguel A. Castro R.

24. 4.- Las enzimas
Propiedades
A) Son proteínas
B) Tienen un CENTRO ACTIVO
C) Tienen una gran ESPECIFICIDAD
D) Tienen una gran efectividad: reacciones de 103 a 1010 veces más
rápidas que sin catalizador
E) Se localizan en los lugares adecuados
La compartimentación
celular no es fruto de la
casualidad: aumenta la
efectividad ya que:
- Se logra un pH,
salinidad, etc. óptimos
Miguel A. Castro R.

25. 4.- Las enzimas
-Las coenzimas suelen formar parte del centro activo.
-Una misma coenzima, p.ej. NAD, puede actuar con distintos apoenzimas, en
reacciones diferentes
Miguel A. Castro R.

26. 4.- Las enzimas
Cinética enzimática
-No se consumen => vuelven a actuar
=> entre 100 y 1000 moléculas de
sustrato / segundo
-Saturación por el sustrato: se alcanza
una velocidad máxima
Km = [S] correspondiente a ½ Vmax
La Km es una medida de la afinidad
de la enzima por el sustrato
Miguel A. Castro R.

27. 4.- Las enzimas
Factores que afectan la enzimática
Temperatura
La actividad aumenta con la Tª
pero a partir de una Tª óptima
baja por la desnaturalización
térmica de la enzima (proteína)
pH
Existe un pH óptimo
Miguel A. Castro R.

28. 4.- Las enzimas
Inhibición de la actividad enzimática
Inhibidor enzimático =
sustancia que disminuye
la velocidad de la
reacción catalizada por la
enzima y, en algunos
casos, anularla
completamente.
Inhibición
Reversible
Irreversible
Competitiva
No competitiva
Tóxicos (venenos)
Ej. cianuro
Miguel A. Castro R.

29. 4.- Las enzimas
Enzimas reguladoras = enzimas que pueden aumentar o disminuir su actividad
catalítica en función de sustancias moduladoras.
-E. no alostéricas
-E. alostéricas
Además del centro activo, tienen un
sitio alostérico (*) al que se une una
molécula de modulador
Moduladores
Activadores
Inhibidores
Miguel A. Castro R.

30. 4.- Las enzimas
Moduladores
Activadores
Inhibidores
Un caso muy frecuente: inhibición por
producto final (feedback negativo o
retroalimentación negativa).
Miguel A. Castro R.

31. 5.- El ATP: la “moneda energética”
(Ya lo vimos como el principal ejemplo de ribonucleótido trifosfatado)
La presencia de fosfato confiere carácter
ácido a la molécula de los nucleótidos
H+
H+
H+
Miguel A. Castro R.

32. 5.- El ATP
(p.ej.) degradación completa de la glucosa:
Parte de esta energía se utiliza en la síntesis de ATP:
(Proceso endergónico, variación
de energía libre: valor positivo)
(Proceso exergónico)
Reacción acoplada a alguna reacción endergónica)
Miguel A. Castro R.

33. 5.- El ATP
También pueden hidrolizarse el ADP y el AMP:
El ATP y las reacciones de
fosforilación y de defosforilación
expuestas actúan como
mecanismos de almacenamiento y
transporte de energía libre en los
procesos metabólicos de todas las
células, es decir, como monedas
de intercambio energético que
permiten todas las funciones
celulares.
Otras monedas energéticas:
UTP … síntesis de glúcidos
CTP … síntesis de lípidos
GTP … síntesis de proteínas
Miguel A. Castro R.

34. 6.- Coenzimas de oxidación-reducción
La mayoría de las oxidorreductasas utilizan como coenzima el NAD+
Miguel A. Castro R.

35. 6.- Coenzimas de oxidación-reducción
Vitaminas
-Hidrosolubles: forman parte de muchas coenzimas
-Liposolubles: otras funciones…
Miguel A. Castro R.

36. Miguel A. Castro R.