Introducción e Integración metabólica.

1. METABOLISMO

2. metabolismo
 Metabolismo es el proceso global a través del cual los
sistemas vivos adquieren y utilizan energía libre para realizar
sus diferentes funciones
 Metabolismo celular es el conjunto de reacciones
bioquímicas que tiene lugar en la célula, lo que incluye gran
diversidad de conversiones moleculares


3. SUBDIVISION
METABOLISMO
CATABOLISMO
GRIEGO KATA= ABAJO (Secuencia de
degradación de sustancias complejas)
ANABOLISMO
GRIEGO ANA= ARRIBA (Sintesis
de reaccines sistematicas “sinteis de
reacciones complejas”

4. ANABOLISMO Y CATABOLISMO
1.-Interconversión de los
polímero y lípidos
complejos con los
intermediarios
monomericos
2.-Interconversión de los
azúcares monomericos ,
aminoácidos y lípidos
con los compuestos
orgánicos aun más
sencillos
3.- Degradación final
hasta compuestos, como:
CO2, H2O y NH3 e
intermediarios de que se
utilizan en los procesos de
biosíntesis

6. CARACTERISTICAS PRINCIPALES
DE LAS VIAS METABOLICAS
IRREVERSIBLES
ETAPA OBLIGADA
TODAS LAS VIAS
METABOLICAS SON REGULADAS
SE DESARROLLAN EN
LUGARES ESPECIFICOS

7. REGULACIÓN DE LOS
PROCESOS METABOLICOS
Cantidad de concentración de cada enzima (Síntesis y
degradación)
Actividad catalítica de cada enzima (Control alostérico
reversible, modificación covalente reversible)
Accesibilidad de los sustratos (Control de flujo de sustratos)

8. COMPARTIMENTACIÓN DE LAS
VÍAS METABÓLICAS A NIVEL
SUBCELULAR
Vía de las pentosas
y fosfatos
Síntesis de acidos
grasos
Oxidación de ácidos grasos
Fosforilacion oxidativa
Gluconeoge
nesis
y síntesis
de urea

9. CATABOLISMO
 Degradante
 Índole oxidante
 Generador de energía
 Variedad de materiales iniciales ,
pero productos finales bien
definidos
ANABOLISMO
 Sintético
 Índole reductora
 Consumidor de energía
 Materiales iníciales bien definidos
y variedad y variedad de los
productos finales

10. VÍAS ANFIBÓLICAS

11. Utiliza las
oxidadas y
produce
reducidas
(nicotinamida
adenina
dinucleótido
fosfato
reducido)
Utiliza las
reducidas y
produce
oxidadas
(nicotinamida
adenina
dinucleótido
fosfato
oxidado)
EXERGONICAS ENDERGONICA
1.-Oxidación-reducción
2.-Energética
3.-Materiales iníciales, productos finales
DIFERNCIA ENTRE LAS VÍAS CATABOLICA Y
ANABOLICA

12. TERMODINÁMICA
Rama de la física que se dedica al estudio de las relaciones
entre el calor y el resto de las formas de energía.
Analizando los efectos de los cambios de temperatura,
presión, densidad, masa y volumen en los sistemas a nivel
macroscópico.
La base de la termodinámica es todo lo referente a la
circulación de la energía, un fenómeno capaz de infundir
movimiento a los cuerpos

13. Principios termodinámicos que
sustentan el metabolismo
Tipos de sistemas
•Capturan
nutrientes
•Liberan productos
de desecho
•Generan trabajo y
calor

14. COMPRENSIÓN DE LA TERMODINÁMICA
Conformación de las
macromoléculas
Proyección de las
rutas metabólicas
Porque las moléculas
atraviesan las membranas
Como generan los músculos la fuerza mecánica

15. Energía interna y estado de un sistema
Energía de vibración
y rotación de los
átomos y moléculas
del sistema
Se incluye toda la
energía
almacenada de los
enlaces químicos
existentes entre los
átomos y la energía
de los enlaces no
covalentes .
Todo tipo de
energía que
pueda
modificarse
por procesos
químicos o
fisicos no
nucleares

16. Intercambio de
energía
Transferencia de
calor
Realizar trabajo
sobre su entorno (o
trabajo sobre el)

17. ENERGIA LIBRE (G)
ENERGIA CALORICA
Energía que puede
realizar un trabajo a
temperatura y presión
constante
Puede realizar trabajo ,
produciendo un cambio
en la temperatura o
presión

18. FUNCINES TERMODINAMICAS
DE ESTADO
ENERGÌA INTERNA (E): expresa la energía total
del sistema
ENTALPIA (H): representa el contenido de calor
dentro del sistema
ENTROPIA(S): se refiere al grado de desorden
del sistema
ENERGIA LIBRE(G): equivale a la energía
disponible que se puede convertir en trabajo
útil
I- F No del camino seguido
∆ (cambios finitos): ∆E, ∆H, ∆S, ∆G
(Ef - Ei)

19. ENERGIA LIBRE
G= H – TS Condiciones en las cuales se desenvuelven los
organismos vivientes
Reacciones químicas: temperatura
y presión constante
Procesos bioquímicos
poca energía se libera
para realizar trabajos de
algún tipo
ENERGIA LIBRE DE GIBBS

20. ENERGIA LIBRE DE GIBBS
ES LA MAXIMA CANTIDA D DE
ENERGIA DISPONIBLE PARA
REALIZAR TRABAJO UTIL
(Gf – gi)
LA CAPACIDA DE
UN SISTEMA PARA
EFECTUAR UN
TRABAJO
DISMINUYE A
MEDIDA QUE SE
APROXIMA AL
EQUILIBRIO
(no hay energía no
hay trabajo)
METABOLISMO BASAL (BMR)
Es la energía calórica total que libera el
organismo en reposo

21. Contenido energético de los
alimentosLos alimentos sufre un proceso de oxidación
 ENERGIA QUE PROPORCIONAN LOS ALIMENTOS
40% en forma de ATP
60% en forma de calor
Valor energético de los alimentos
Combustible
metabolico
CONTENIDO ENERGETICO
KJ/g Kcal/g
GRASAS 38 9
HIDRATOS DE
CARBONO
17 4
PROTEINAS 17 4
ALCOHOL 29 7
1Cal= 1Kcal
1kcal= 4,2KJ
ENERGIA LIBRE
Kcal/mol (KJ/mol)

22. ∆ G (signo - ) : Proceso es espontaneo (ausencia de energía
proporcionada por el exterior del sistema) exergonicos
∆ G (signo + ) : Proceso no espontaneo (proporcionar
bastante energía por el exterior del sistema) endergonicos
A B Si el valor de B es
mayor que el de A
la reacción es
espontanea o
exergonica
G < 0

23. BIOENERGETICA
Es el estudio de los cambios de energía que acompañan a los
procesos biológicos, relación que ayuda a entender las
complejidades del metabolismo. Estudia también el
procesamiento, el consumo de energía dentro de los sistemas
biológicos, la transformación y el empleo de la energía por las
células vivas
Explica porque algunas reacciones pueden producirse
mientras que otras no
Los sistemas no biológicos pueden utilizar la energía
calorífica para realizar trabajo
Los sistemas biológicas son isotérmicos y emplean la
energía química para impulsar los procesos vitales

24. ORGANISMOS VIVOS
OBEDECEN LEYES DE FÍSICA Y
QUÍMICA
ELEMENTOS QUIMICOS
(BIOELEMENTOS)
H2O
O2
Organismos vivos no están en equilibrio .
Requieren energía para un máximo
desorden
¿Como se realiza este desorden?

25. METABOLISMO
Los seres vivos utilizan y adquieren la energía libre
para realizar sus diferentes funciones
OXIIDACION DE
NUTRIENTES
EXERGONICA
ENDERGONICA
SINTSIS DE
COMPONENTES
CELULARES
TRANSPORTE DE
SUSTANCIAS A
TRAVES DE
MEMBRANA
CONTRACCION
MUSCULAR

26. ESTADIOS DE LA OXIDACION
DEL COMBUSTIBLE
DOS ESTADIOS
 Producción de coenzimas de nucleótido reducidos
(oxidación de combustibles)
 Producción de ATP (empleo de la energía libre
obtenida de la oxidación de las coenzimas reducidas)

27. NAD+
NADP +
Sintetizada en el cuerpo de la vitamina niacina
 Nicotinamida adenina
dinucleotido fosfato
 Realizan reacciones de
oxidorreducción síntesis
reductivas sintesis de ácidos
grasos, síntesis de esteroides, vía
de la pentosa fosfato
 FORMA OXIDADA
 Nicotinamida adenina dinucleotido
 Realizan reacciones de
oxidorreducción en las vías
oxidativas del metabolismo
(glucolisis, ciclo del acido cítrico,
cadena respiratoria de
mitocondrias).
 Actúan como acarreadores de
electrones
 FORMA OXIDADA

28. FAD+
 Flavina adenina
dinucleotido
 Sintetizada en el
cuerpo de la vitamina
riboflavina (B2)
 FORMA OXIDADA
 NAD+ _______
NADH
 FAD+ -------------
FADH2
TRANSFE
RENCIA
DE DOS
ELECTRO
NES
LA OXIDACION DE
DA COMO RENDIMIENTO TOTAL
NADH 2.5 (3) moles de ATP/mol de
NADH oxidado FADH2 1.5 (2) moles
de ATP/mol de FADH2 oxidado

29. Autótrofos:
Transformación
de la energía
lumínica
Quimiotrofos:
aprovechamiento de la
energía química
INTERMEDIARIOS ESPECIALES:
ALTO CONTENIDO ENERGETICO
ACTUEN COMO: Reservorio (no almacén), transportadores de energía a utilizar en la
realización de trabajo (químico, osmótico y mecánico) en la célula

30. ATP
Potencial de transferencia de grupo
o “enlace de alta energía “
ADENOSINA
(Nucleótido)
Contiene enlaces ricos en energía,
se libera cuando dichos enlaces se
hidrolizan

31. FUENTES PRINCIPALES DE
P3 FUENTES PRINCIPALES (CONSERVACION DE ENERGIA O CAPTACIÒN DE
ENERGIA)
 FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
 GLUCOLISIS
 CICLO DEL ÁCIDO CITRICO
F OSFAGENOS (Almacenamiento de fosfato de alta energía) Creatina
fosfato: musculo estriado, corazón, espermatozoides y cerebro de
vertebrados. Arginina fosfato: musculo de invertebrados.

32. FUNCIÓN DE ATP:
Repetidamente como reactivo común en procesos
exergónicos y endergónicos. El ATP es la principal
fuente de energía para la mayoría de las funciones
celulares. Esto incluye la síntesis de macromoléculas
como el ADN, el ARN y las proteínas. También
desempeña un papel fundamental en el transporte de
macromoléculas a través de las membranas celulares,
es decir, en la exocitosis y endocitosis

33. exergonica
endergonico
Funciones celulares
síntesis
Transporte de
macromoléculas
Trabajo de transporte
Trabajo mecánico
Biosíntesis

34. HIDRÓLISIS DE ATP
Hidrólisis ortofosfórica
+
ADP
Pi
Hidrólisis pirofosfórica
ATP
ATP
AMP
+
+
PPi
PPi 2Pi
∆G = -7.3
(Kcal/mol)
∆G = -7.3
(Kcal/mol)
∆G = -7.3 (Kcal/mol)

35. PAPEL DEL SISTEMA ADP-ATP
COMO INTERMEDIARIO COMÚN
1,3- Difosfogliceato 3 - Fosfoglicerato
ADP ATP
Glucosa 6 fosfato Glucosa

36. Es un proveedor de energía universal, y es la principal fuente
de energía directamente utilizable por la célula. En los seres
humanos, el ATP constituye la única energía utilizable por el
músculo.
ADP-ATP COENZIMA

37. RESPIRACIÓN DE LAS
CÉLULAS
Toman el oxígeno que les lleva
la sangre y/o utilizan para
quemar los alimentos que han
absorbido, allí producen la
energía que el cuerpo necesita y
en especial el calor que
mantiene la temperatura del
cuerpo humano a unos 37
grados

40. MITOCONDRIA

44. Principal función:
Oxidación de los
combustibles
metabólicos y la
conservación de la
energía libre mediante
la síntesis de ATP

45. Galactosa
Fructosa
GlucosaFormación de glucosa a partir de
ciertos aminoácidos, lactato, y
glicerol
Síntesis de
glucógeno
a partir de
glucosa
Fragmentación de
glucógeno para liberar
glucosa en la sangre
degradación de la glucosa
para obtener energía

46. ACETIL CoA
CICLO DE KREBS

47. Acetil-CoAAcetil-CoA

48. Coenzima A (CoA, CoASH o HSCoA)
Realiza su función en la biosíntesis y la oxidación de ácidos grasos, así como en
la descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico antes del ciclo de Krebs
Acido pantotenico
adenosín
difosfato
cisteamina

49. FORMADO EN DIFERENTES
RUTAS METABOLICAS:
Descarboxilación oxidativa del
ácido pirúvico
Beta oxidación de los ácidos
grasos
Acetil coenzima A es también
una molécula clave en
diversas rutas anabólicas
(biosíntesis) como:
Gluconeogénesis
Biosíntesis de ácidos grasos
Biosíntesis de aminoácidos
Síntesis del neurotransmisor
acetilcolina

50. GLUCOLISIS

51. Difusión
facilitada

52. Si hay suficiente suministro de oxígeno, el ácido pirúvico es descarboxilado
deshidrogenasa rindiendo CO2 y acetil coenzima A que es el inicio de una
serie de reacciones llamada ciclo de Krebs, seguida de la fosforilación
oxidativa
Cabe destacar la importante diferencia entre el ácido pirúvico y el anión piruvato,
que son similares pero no iguales, aunque sólo les diferencia perder o ganar un
catión hidrógeno.
Reacción irreversible
Esta reacción es imprescindible para que la oxidación de los glúcidos (glucógeno,
glucosa) continúe por la vía aerobia (ciclo de Krebs, cadena respiratoria,
fosforilación oxidativa). De este modo puede aprovecharse toda la energía
contenida en dichos nutrientes, con obtención de una cantidad máxima de ATP

53. 3 enzimas
Y 5
coenzimas:
Pirofosfato de
tiamina (TPP),
acidolipoico,
coenzima A
CoA-SH),
nicotinamina
adenina
dinucleótido
(NAD+
),
flavinadenina
dinucleotido
(FAD+
)

54. FUNCIONES
PRIMORDIALES:
Ser la ruta final de la
oxidación de las moléculas
combustibles
Proporcionar moléculas
precursoras para las rutas
biosintéticas
del acido cítrico
de los ácidos
tricarboxílicos
ácido tricarboxílico
krebs
CICLO:

55. CONDENSACION
H O EQUIVALENTES
Electrones pasan a O2
molecular para obtener
energía en forma de
ATP
irreversible dos pasos:
deshidratación hasta
cis-aconitato, algo
del cual permanece
unido a la enzima, y
rehidratación hasta
isocitrato

57. GENERACION
DE ATP
equivale: a 3 Pequivale: a 2 P
GTP
GDP +
pI

59. LANZADERAS REDOX

60. PIRUVATO

61. Acil coenzima A
Membrana
celular externa
Espacio
mitocondrial
Acil CoA
sintetasa carnitina
Palmitoil transferasa I
Carnitina
acilcarnitina
Carnitina acil
carnitina translocasa
Matriz
mitocondrial
CoA
carnitina
Palmitoil
transferasa II
Acil carnitinacarnitina
ACIDOS GRASOS

62. LANZADERA DE GLICEROL 3
FOSFATO
MUSCULO
ESQUELETICO

63. LANZADERA DE MALATO-
ASPARTATO
CORAZON E
HIGADO
α-CETO
α-AMINO
α-CETO
α-AMINO

64. Leer articulo(s) enfermedades
mitocondriales y realizar un cuadro
sipnotico

65. CADENA transportadora de
electrones
FORILACIÓN OXIDATIVA

66. Cadena respiratoria y
fosforilación oxidativa
 El sistema que aporta energía para la sintesis de ATP y
que utiliza el flujo de electrones para su activación se
le conoce como: CADENA DE TRANSPORTE DE
ELECTRONES

68. La respiración es un proceso que se
lleva acabo en la cadena
respiratoria de la mitocondria, y
consiste en el consumo de oxigeno
debido al transporte de electrones
desde las moléculas reducidas del
tipo NADH y del FADH2 hasta el
aceptor final que es el oxigeno.
Los productos finales de la respiración
son el H2O y un gradiente
electroquímico de protones, que se
utiliza para la síntesis de ATP

70. FOSFORILACION OXIDATIVA

71. Cadena respiratoria y
fosforilación oxidativa
Toda la energia liberada en la oxidación de los nutrientes queda disponible en el
interior de la mitocondria como equivalentes reductores (H o e-)

72.  Formada por enzimas capaces de sufrir procesos de óxido-reducción:
 Teniendo como aceptor final de electrones al oxigeno: recibe 2 e-
,
reacciona con H+
y forma H2O

73. cadena del transporte de
electrones:
 Sistema multienzimatico localizado
en la membrana interna de la
mitocondria:

74. Componentes de la cadena:
Cuatro complejos proteínicos (bombas de protones)
COMPLEJO I (NADH-Q reductasa ): Transferencia de electrones de NADH a
coenzima Q o ubiquinona)
COMPLEJO III (Q-citocromo c oxidoreductasa): transfiere electrones a
citocromo c
COMPLEJO IV (citocromo c oxidasa): trasnfiere electrones hacia el O2 y lo
reduce a H2O
COMPLEJO II (SUCCINATO Q reductasa): pasan electrones de FADH2 hacia

75. Transportadores
electronicos: coenzimas
a) NADH y NADPH: asociadas a deshidrogenasas,
participan en la transferencia de 2 electrones.
b) Flavinas (FMN y FAD): implicadas en la transferencia
de 1 e- para formar semiquinona o 2 electrones para
formar FMNH2 o FADH2 presentes en complejo II
c) Quinonas: implicadas en la transferencia de 1 o 2
electrones
d) Complejos hierro azufre: implicados en transferencia de
1 solo electrón y presentes en complejos I, II y III

76. Transferencia de
electrones:Q
COMPLEJO I (tiene FMN,y complejos Fe-S):
NADH + Q + 5H+
MATRIZ NAD + QH2 + 4H+
ESPACIO INTERMEMBRANA

77. Transferencia de electrones:
ciclo Q
COMPLEJO III(oxida ubiquinona y reduce a citocromo C):
2 CIT c oxidado + QH2 + 2H+
matriz 2Q + 2 CIT creducido + 4H+
espacio intermembrana

78. Transferencia de electrones:
Reducción de O2
COMPLEJO IV:
4CIT creducido +O2 + 8H+
matriz 4CIT c oxidado +2H2O + 2H+
espacio intermembrana

79. COMPLEJO II: Se forma FADH2 durante la conversión de
succionato a furmarato y los electrones pasan hacia Q

80. SINTESIS DE ATP:
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
El flujo de electrones creado por la cadena
respiratoria forma un gradiente de proton para
sintetizar ATP

81. TEORÍA QUIMIOSMOTICA
 Grandes cantidades de energía libre
impulsan el bombeo de protones (iones
H+) hacia el exterior de la matriz
mitocondrial, creando un gradiente
electroquímico para la formación de
ATP

82. Expulsión deprotones

83. La acumulación de
protones
 Gradiente electroquimico
(diferencia de pH)
Tienden a volver a la matriz
Membrana impermeable
Usan complejo ATP
sintetasa

84. ATP sintasa
 Mecansimo de fosforilación

86. Regulación de ciclo de
krebs
ATP y
NADH
ATP y NADH
ATP y NADH

87. REACCIONES
ANAPLETORICAS
PIRUVATO
CARBOXIL
ASA Y
ENZIMA
MALICA

88. APLICACIONES CLINICAS
DEFICIENCIA DE
VITAMINA B1
REDUCIDA
ACTIVIDAD
REDUCIDA
ACTIVIDAD
(beriberi)
Encefalopatía
mitocondrial
Admon. de
sustratos
gluconeogénicos
Como lactato o
alanina
Terapia dieta baja
en carbohidratos y
admon. De tiamina
INVESTIGAR
ENFERMEDAD
DE LEIGH

89. inhibidores
fluoroacetato

90. La rotenona insecticida de uso común, tiene
su acción en la cadena respiratoria como:
Inhibidor del complejo I (NAD-Q-RED)

91. Tiene un efecto desacoplante de la fosforilación oxidativa
Transporta protones al interior de la Mit, eliminando el gradiente de protones.
Favorecen la perdida de energía en forma de calor

93. En los años 30 el DNF fue comercializado como complemento dietético
que aumentaba el metabolismo basal. Dosis controladas podían hacer
perder más de un kilo por semana. El dinitrofenol se comercializó con
muchos nombres Nitromet, Dinitrolac, Nitra-phen, Dinitriso, Formula 281,
Dinitrose, Noxben-ol, Re-du, Aldinol, Dinitrenal, Pre-scription No. 17,
Slim, Dinitrole, Tabolin, Redusols. Prometía una figura delgada sin
modificar nuestro modo de vida de modo seguro en una dosis que no era
letal, ¿científicamente probado! Ya veo el eslogan “la ciencia del
adelgazamiento” “Somatotermo adelgácico funciona sin esfuerzo”.
El problema comenzó con el comienzo de su uso más generalizado
debido a ciertos efectos secundarios, cataratas e incluso ceguera
causada por dinitrofenol, malestar general con fiebre e incluso muertes
por hipertermia. Al final se prohibió y el milagro se marchitó.
¡Y cómo no! todo lo que se va vuelve y todavía hay casos de muerte
debido a esta sustancia adelgazante. Un poco de precaución y ciencia no
viene mal con los desacoplantes deslocalizadores.

95. MODELO
TOPOGRAFICO DE LA
CADENA
TRANSPORTADORA
DE ELECTRONES

98. Son características del 2,4 DNF adelgazante ilegal:
Tiene un efecto desacoplante de la fosforilación oxidativa
Transporta protones al interior de la Mit, eliminando el gradiente de protones.
Favorecen la perdida de energía en forma de calor
Todo lo anterior
Sólo a y b
La rotenona insecticida de uso común, tiene su acción en la cadena
respiratoria como:
Inhibidor del complejo I (NAD-Q-RED)
Inhibidor del complejo III
Inhibidor del complejo IV
Inhibidor de la ADP-ATP translocasa
Que complejo de la CTE, presenta alteración en el síndrome de Leigh.
Complejo I
Complejo II
Complejo III
Complejo IV
a y b son correctas