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Unidad 12

Introducción al metabolismo
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Concepto de metabolismo
Características de las reacciones met...
1.- Concepto de metabolismo
Metabolismo = conjunto de reacciones químicas
que se realizan en el interior de la célula
Esta...
1.- Concepto de metabolismo
Metabolismo = conjunto de reacciones químicas
que se realizan en el interior de la célula
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1.- Concepto de metabolismo
Metabolismo = conjunto de reacciones químicas
que se realizan en el interior de la célula

C

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1.- Concepto de metabolismo

Rutas
metabólicas

-Lineales
-Ramificadas
-Cíclicas
1.- Concepto de metabolismo
-Metabolismo constructivo = ANABOLISMO (necesita Energía)
-Metabolismo degradativo = CATABOLIS...
1.- Concepto de metabolismo
-Metabolismo constructivo = ANABOLISMO (necesita Energía)
-Metabolismo degradativo = CATABOLIS...
2.- Características de las reacciones
metabólicas
-Ocurren en medio acuoso
(disolución)
-Encadenadas y acopladas
-Producen...
2.- Características de las reacciones
metabólicas

REACCIÓN EXERGÓNICA
Reactivos

Productos + Energía

REACCIÓN ENDERGÓNIC...
2.- Características de las reacciones
metabólicas
2.- Características de las reacciones
metabólicas

Otra analogía: el movimiento
de la turbina está acoplado al
desembalse ...
2.- Características de las reacciones
metabólicas
Un ejemplo real:
2.- Características de las reacciones
metabólicas
¿De qué modo se transfiere la energía en el metabolismo?
Hay dos formas ...
2.- Características de las reacciones
metabólicas
¿De qué modo se transfiere la energía en el metabolismo?
Hay dos formas ...
2.- Características de las reacciones
metabólicas
¿De qué modo se transfiere la energía en el metabolismo?
Hay dos formas ...
2.- Características de las reacciones
metabólicas
¿De qué modo se transfiere la energía en el metabolismo?
Hay dos formas ...
3.- Organismos autótrofos y heterótrofos
4.- Las enzimas
-Son proteínas globulares
-Actúan como catalizadores,
aumentando la velocidad de
las reacciones químicas d...
4.- Las enzimas
Nomenclatura y clasificación
-Denominación histórica, sin relación con la función catalítica
que realizan....
4.- Las enzimas
Propiedades
A) Son proteínas
B) Tienen un CENTRO ACTIVO
C) Tienen una gran ESPECIFICIDAD
D) Tienen una gra...
4.- Las enzimas
Propiedades
A) Son proteínas (salvo una excepción: ribozimas)
-Simples
-Conjugadas

B) Tienen un CENTRO AC...
4.- Las enzimas
E+S

ES

E+P

E = enzima
S = sustrato
ES = complejo enzima-sustrato
P = producto
4.- Las enzimas
Un ejemplo:
4.- Las enzimas
Propiedades
A) Son proteínas
B) Tienen un CENTRO ACTIVO
C) Tienen una gran ESPECIFICIDAD
D) Tienen una gra...
4.- Las enzimas
-Las coenzimas suelen formar parte del centro activo.
-Una misma coenzima, p.ej. NAD, puede actuar con dis...
4.- Las enzimas
Cinética enzimática
-No se consumen => vuelven a actuar
=> entre 100 y 1000 moléculas de
sustrato / segund...
4.- Las enzimas
Factores que afectan la enzimática
Temperatura
La actividad aumenta con la Tª
pero a partir de una Tª ópti...
4.- Las enzimas
Inhibición de la actividad enzimática
Inhibidor enzimático =
sustancia que disminuye
la velocidad de la
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4.- Las enzimas
Enzimas reguladoras

= enzimas que pueden aumentar o disminuir su actividad
catalítica en función de susta...
4.- Las enzimas
Un caso muy frecuente: inhibición por
producto final (feedback negativo o
retroalimentación negativa).

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5.- El ATP: la “moneda energética”
(Ya lo vimos como el principal ejemplo de ribonucleótido trifosfatado)

H+
La presencia...
5.- El ATP
(p.ej.) degradación completa de la glucosa:

Parte de esta energía se utiliza en la síntesis de ATP:

Reacción ...
5.- El ATP
El ATP y las reacciones de
fosforilación y de defosforilación
expuestas actúan como
mecanismos de almacenamient...
6.- Coenzimas de oxidación-reducción
La mayoría de las oxidorreductasas utilizan como coenzima el NAD+
6.- Coenzimas de oxidación-reducción
Vitaminas
-Hidrosolubles: forman parte de muchas coenzimas
-Liposolubles: otras funci...
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  1. 1. Unidad 12 Introducción al metabolismo 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Concepto de metabolismo Características de las reacciones metabólicas Organismos autótrofos y heterótrofos Las enzimas El ATP Coenzimas de oxidacción-reducción Vitaminas I.E.S. Los Boliches Biología 2º Bachillerato
  2. 2. 1.- Concepto de metabolismo Metabolismo = conjunto de reacciones químicas que se realizan en el interior de la célula Estas reacciones están encadenadas: A Enzima 1 B Reacción 1 Cada reacción está catalizada por una enzima específica Cada uno de los conjuntos de reacciones encadenadas que constituyen el metabolismo se denomina ruta o vía metabólica: A B C Enzima 2 Reacción 2 C Enzima 3 Reacción 3 D Ruta metabólica lineal El producto de una reacción es a su vez el reactivo de la siguiente D E F G H I Ruta metabólica ramificada
  3. 3. 1.- Concepto de metabolismo Metabolismo = conjunto de reacciones químicas que se realizan en el interior de la célula Estas reacciones están encadenadas: A Enzima 1 B Reacción 1 Cada reacción está catalizada por una enzima específica Cada uno de los conjuntos de reacciones encadenadas que constituyen el metabolismo se denomina ruta o vía metabólica: A B C Enzima 2 Reacción 2 C Enzima 3 Reacción 3 D Ruta metabólica lineal El producto de una reacción es a su vez el reactivo de la siguiente D E F G H I Ruta metabólica ramificada
  4. 4. 1.- Concepto de metabolismo Metabolismo = conjunto de reacciones químicas que se realizan en el interior de la célula C A 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 D B F Z E Rutas metabólicas -Lineales -Ramificadas -Cíclicas
  5. 5. 1.- Concepto de metabolismo Rutas metabólicas -Lineales -Ramificadas -Cíclicas
  6. 6. 1.- Concepto de metabolismo -Metabolismo constructivo = ANABOLISMO (necesita Energía) -Metabolismo degradativo = CATABOLISMO (produce Energía)
  7. 7. 1.- Concepto de metabolismo -Metabolismo constructivo = ANABOLISMO (necesita Energía) -Metabolismo degradativo = CATABOLISMO (produce Energía) Anabolizantes => construcción… de masa muscular
  8. 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.
  9. 9. 2.- Características de las reacciones metabólicas REACCIÓN EXERGÓNICA Reactivos Productos + Energía REACCIÓN ENDERGÓNICA Reactivos + Energía Productos
  10. 10. 2.- Características de las reacciones metabólicas
  11. 11. 2.- Características de las reacciones metabólicas Otra analogía: el movimiento de la turbina está acoplado al desembalse del agua
  12. 12. 2.- Características de las reacciones metabólicas Un ejemplo real:
  13. 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
  14. 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 (REACCIONES REDOX) Analogía: “Uno pierde y otro gana”
  15. 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- )
  16. 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
  17. 17. 3.- Organismos autótrofos y heterótrofos
  18. 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
  19. 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”
  20. 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
  21. 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
  22. 22. 4.- Las enzimas E+S ES E+P E = enzima S = sustrato ES = complejo enzima-sustrato P = producto
  23. 23. 4.- Las enzimas Un ejemplo:
  24. 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
  25. 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
  26. 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
  27. 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
  28. 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. Competitiva Reversible No competitiva Inhibición Irreversible Tóxicos (venenos) Ej. cianuro
  29. 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 Activadores Moduladores Inhibidores
  30. 30. 4.- Las enzimas Un caso muy frecuente: inhibición por producto final (feedback negativo o retroalimentación negativa). Activadores Moduladores Inhibidores
  31. 31. 5.- El ATP: la “moneda energética” (Ya lo vimos como el principal ejemplo de ribonucleótido trifosfatado) H+ La presencia de fosfato confiere carácter ácido a la molécula de los nucleótidos H+ H+
  32. 32. 5.- El ATP (p.ej.) degradación completa de la glucosa: Parte de esta energía se utiliza en la síntesis de ATP: Reacción acoplada a alguna reacción endergónica) (Proceso endergónico, variación de energía libre: valor positivo) (Proceso exergónico)
  33. 33. 5.- El ATP 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: También pueden hidrolizarse el ADP y el AMP: UTP … síntesis de glúcidos CTP … síntesis de lípidos GTP … síntesis de proteínas
  34. 34. 6.- Coenzimas de oxidación-reducción La mayoría de las oxidorreductasas utilizan como coenzima el NAD+
  35. 35. 6.- Coenzimas de oxidación-reducción Vitaminas -Hidrosolubles: forman parte de muchas coenzimas -Liposolubles: otras funciones…

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