El documento resume los conceptos clave del metabolismo celular y del ser vivo. Explica que las células y los seres vivos son sistemas abiertos que intercambian materia y energía con el medio. Detalla los procesos catabólicos, anabólicos y anfibólicos, y explica el papel central del ATP como transportador de energía química en las reacciones metabólicas. Finalmente, introduce los conceptos de energía libre y acoplamiento energético entre reacciones exergónicas y endergónicas.

1. TEMA 11: metabolismo celular y del ser vivo 1.- CÉLULA Y SER VIVO: SISTEMAS ABIERTOS 2.- CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE METABOLISMO 3.- ENERGÉTICA CELULAR ANTECEDENTES PAU: 2003 – Junio : concepto de anabolismo y catabolismo, ejemplos; 2003 – Septiembre : ATP, estructura, significado y vías de producción; 2004 – Septiembre : metabolismo autótrofo y heterótrofo; 2006 – Junio : procesos anabólicos y catabólicos, definición y ejemplos; 2006 – Septiembre : metabolismo autótrofo y heterótrofo, definición; ATP, estructura y función; 2008 – Junio : anabolismo y catabolismo, concepto y ejemplos; 2009 – Junio : concepto de anabolismo y catabolismo, ejemplos;

3. TEMA 11: metabolismo celular y del ser vivo

4. UN SER VIVO es un sistema... ¿ ABIERTO , CERRADO o AISLADO ? TEMA 11: metabolismo celular y del ser vivo

7. El ATP como transportador de energía El ATP almacena energía y actúa como “moneda de cambio energético”. Consumimos 45 kg de ATP/día , pero en cada instante tenemos menos de 1 g, por tanto se está produciendo y consumiendo constantemente. TEMA 11: metabolismo celular y del ser vivo ATP ↔ ADP + P i + energía ADP ↔ AMP + P i + energía

8. TEMA 11: metabolismo celular y del ser vivo

9. TEMA 11: metabolismo celular y del ser vivo 2.- CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE METABOLISMO METABOLISMO: Conjunto de reacciones químicas y de transformaciones de energía que ocurren en el ser vivo. Importante: cada una de estas transformaciones requiere de la participación de una ENZIMA (proteínas) Ruta o vía metabólica Proceso formado por una cadena de reacciones enzimáticas sucesivas Metabolito Cada una de las sustancias que intervienen en una ruta metabólica y que sufren transformaciones en el proceso CATABOLISMO (PROCESOS CATABÓLICOS) Metabolismo de degradación oxidativa de moléculas. Son procesos exergónicos (producen energía ATP) ANABOLISMO (PROCESOS ANABÓLICOS) Metabolismo de síntesis de moléculas. Son procesos endergónicos (requieren energía ATP) ANFIBOLISMO (PROCESOS ANFIBÓLICOS) Procesos combinados en los que se oxidan metabolitos y se almacena energía (ATP) para después utilizarla en el anabolismo

10. TEMA 11: metabolismo celular y del ser vivo RUTA o VÍA METABÓLICA METABOLITO ENZIMAS ESPECÍFICAS

11. Metabolitos ATP, GTP, NADH... Funciones vitales (gasto de energía) Catabolismo Anfibolismo Anabolismo Mitocondria Biomoléculas Calor Es el metabolismo de degradación de moléculas y produce energía Procesos en los que se almacena gran cantidad de energía Son procesos endergónicos en los que se realiza síntesis de moléculas Los procesos catabólicos y anfibólicos desprenden energía libre TEMA 11: metabolismo celular y del ser vivo Ingreso de moléculas en la célula

14. Metabolismo celular: la célula es un sistema abierto Las células intercambian materia y energía con el medio. El Sol produce energía que se disipa en el medio y es captada por los sistemas vivos que la transforman en energía química. Las células están en equilibrio dinámico con el medio, porque están permanentemente intercambiando energía y materia con el medio pero no se produce una variación neta de estos componentes. A esto se le llama equilibrio dinámico de flujos . La célula está permanentemente realizando un trabajo y almacenando energía . Llamamos metabolismo al conjunto de reacciones y procesos energéticos que tienen lugar en la célula y, por extensión, en un ser vivo. Para ello existen una serie de mecanismos que permiten transformar, almacenar energía y sintetizar las moléculas necesarias para la replicación celular . Todas las células utilizan como fuente de energía moléculas de ATP u otras similares (GTP, CTP o UTP) . Energía libre Es la magnitud termodinámica utilizada para estudiar los procesos biológicos. Es la energía útil capaz de realizar un trabajo en condiciones constantes de presión y temperatura.  G =  H - T  S  G es la variación de energía libre o útil que la célula intercambia con el medio T es la temperatura  H es la variación de entalpía (calor que se puede absorber o desprender en una reacción)  S es la variación de la entropía (desorden) TEMA 11: metabolismo celular y del ser vivo 3.- ENERGÉTICA CELULAR

15. TEMA 11: metabolismo celular y del ser vivo Acerca de la Entropía…

16. TEMA 11: metabolismo celular y del ser vivo Acerca de la Entropía…

17. TEMA 11: metabolismo celular y del ser vivo Acerca de la Entropía…

18. TEMA 11: metabolismo celular y del ser vivo Acerca de la Entropía…

19. Energía libre Reactivos Productos Reactivos Productos  G < 0 Reacción Energéticamente favorable E productos < E reactivos Cuando se desprende energía libre , las reacciones se denominan exergónicas . El sistema puede realizar trabajo  G > 0 Reacción Energéticamente desfavorable E productos < E reactivos Cuando se absorbe energía libre , las reacciones se denominan endergónicas . No son espontáneas, para que ocurran deben acoplarse con otras reacciones exergónicas , donde  G sea lo suficientemente negativo Si  G = 0 el sistema estaría en equilibrio El acoplamiento energético es imprescindible para el metabolismo celular. TEMA 11: metabolismo celular y del ser vivo  G < 0  G > 0

20. Acoplamiento energético entre reacciones La energía desprendida en una reacción exergónica, puede aprovecharse para que se produzcan reacciones energéticamente desfavorables. ATP ADP  G= -7,3kcal/mol Hexoquinasa Glucosa Glucosa-6~P Glucosa + P i  Glucosa-6-P ATP + H 2 O  ADP + P i  G= +3 kcal/mol  G= -7,3 kcal/mol Glucosa +ATP + H 2 O  Glucosa-6-P + ADP  G= -4,3 kcal/mol FOSFORILACIÓN DE LA GLUCOSA MEDIANTE ATP: · Fosforilación de la Glucosa  endergónica · Hidrólisis ATP  exergónica La hidrólisis del ATP (proceso exergónico) se acopla a la fosforilación de la glucosa (proceso endergónico). El proceso global es favorable energéticamente.  G= +3kcal/mol TEMA 11: metabolismo celular y del ser vivo En general, por cada reacción endergónica, existe otra exergónica que, acoplada a la primera, le sirve de fuente de energía