El documento describe las características generales del metabolismo, incluyendo que está compuesto de vías metabólicas que transforman sustratos en productos mediante reacciones enzimáticas. Explica que el catabolismo genera energía a través de la oxidación de moléculas, mientras que el anabolismo utiliza energía para la síntesis de moléculas. También describe el papel fundamental del ATP y de las coenzimas en el almacenamiento y transferencia de energía entre las reacciones del metabolismo.

1. Enzima 1 Enzima 5Enzima 4Enzima 3Enzima 2
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TEMA 3 – GENERALIDADES DEL METABOLISMO
• Para realizar sus funciones, las células necesitan energía. La energía es necesaria para
muchos procesos como trabajo mecánico (movimiento), síntesis de biomoléculas,
transporte activo de moléculas, etc.
• El organismo genera y utiliza la energía por medio de reacciones químicas.
• Una vía metabólica es una serie de reacciones químicas en cadena que transforman uno
o más sustratos en productos. Cada reacción está catalizada por una enzima.
• Cada reacción tiene uno o más sustratos y uno o más productos. El o los productos de
una reacción se convierten en sustratos de la siguiente reacción de la vía. El sustrato de
la primera reacción es el sustrato de toda la vía y el producto de la última reacción es el
producto de toda la vía. El resto de compuestos que participan en la vía se llaman
intermediarios:
A B C D E F
Sustrato
de la vía
Producto
de la vía
Intermediarios
• La regulación de las vías metabólicas es muy importante debido a que su actividad
determina que la célula tenga energía o las sustancias necesarias para su
funcionamiento.
• Para que una vía metabólica esté activa en una célula determinada primeramente debe
expresar las enzimas requeridas para esa vía.
• En segundo lugar, todas las vías metabólicas tienen reacciones irreversibles
catalizadas por enzimas reguladas. Estas reacciones son los puntos donde se regula la
actividad de la vía metabólica dependiendo de los factores externos que regulan la
actividad de las enzimas reguladas.

2. D
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Enzima 1 Enzima 5Enzima 4Enzima 3Enzima 2
A B C E Fno regulada no regulada regulada
inactiva
no regulada no regulada
Enzima 1 Enzima 5Enzima 3 Enzima 4Enzima 2
A B C D E Fno regulada regulada
activa
no regulada no regulada no regulada
Factor activador
• Un mecanismo importante para regular las vías metabólicas es la retroalimentación
negativa, en la que el producto de la reacción irreversible o un producto posterior a esta
inhibe a la enzima regulada responsable de la reacción:
Enzima 1 Enzima 5Enzima 3 Enzima 4Enzima 2
A B C D E Fno regulada regulada
activa
no regulada no regulada no regulada
Inhibidor de
enzima 3
Inhibidor de
enzima 3
Retroalimentación negativa
• En el organismo existen muchas vías metabólicas que deben funcionar en conjunto. El
sustrato de una vía debe ser una molécula que ingrese al organismo por la alimentación
o el producto de otra vía. El producto de una vía debe ingresar a otra vía o ser eliminado
del organismo. Así, todas las vías metabólicas están conectadas y su actividad depende
de las necesidades del organismo. El conjunto de todas las vías metabólicas
funcionando armónicamente es el metabolismo.

3. -3-
Catabolismo y anabolismo
• Existen dos tipos de metabolismo de acuerdo a si las reacciones generan o usan energía:
Catabolismo
• El catabolismo comprende las vías metabólicas que generan energía a partir de la
degradación de moléculas que ingerimos en la alimentación o almacenamos. Los
sustratos de estas vías son moléculas grandes y complejas y los productos son
moléculas más pequeñas y simples.
Anabolismo
• El anabolismo comprende las vías metabólicas que usan energía para la síntesis de
moléculas que se requieren para los procesos fisiológicos. Los sustratos de estas vías
son moléculas pequeñas y simples y los productos son moléculas más grandes y
complejas.
Sustratos grandes,
complejos
Energía
Productos pequeños,
simples
CATABOLISMO
Sustratos pequeños,
simples
Energía
Productos grandes,
complejos
ANABOLISMO

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Reacciones de oxidación y reducción
• En el metabolismo, la generación o utilización de energía está ligada reacciones de
oxidación y reducción también llamadas redox. Estas reacciones son catalizadas por
un tipo de enzimas llamadas óxido-reductasas o deshidrogenasas.
• La oxidación se refiere a la salida de un electrón o equivalente reductor de una
molécula.
• La reducción se refiere a la ganancia de un electrón o equivalente reductor por una
molécula.
• Los electrones nunca pueden estar libres, por lo que para que una molécula pierda un
electrón otra molécula debe estar disponible para aceptarlo. Por lo tanto, una reacción
de oxidación siempre está acoplada a una reacción de reducción. Es decir, para que
una molécula que está reducida pierda un electrón y se oxide siempre debe existir una
molécula oxidada capaz de aceptar el electrón que se reduzca.
Molécula 1
reducida
Molécula 1
oxidada
Óxido-reductasa
Molécula 2
oxidada
Molécula 2
reducida
e-
e-
• En las reacciones del metabolismo las moléculas que son capaces de donar o aceptar
electrones para que se oxiden o reduzcan los sustratos son coenzimas. Estas coenzimas
aceptan o donan electrones que forman parte del átomo de hidrógeno, por lo que su
forma reducida tendrá más átomos de hidrógeno.
• Estas coenzimas pueden participar en muchas reacciones catalizadas por diferentes
óxido-reductasas, por lo que su función es transportar electrones de una reacción a otra,
incluso en distintas vías metabólicas.

5. -5-
• En el catabolismo los sustratos inician con un grado alto de reducción y deben ser
oxidados, es decir perder electrones. Por lo tanto, las reacciones necesitan que las
coenzimas ingresen oxidadas para que acepten electrones y salgan reducidas.
• En el anabolismo las moléculas inician con un grado alto de oxidación y deben ser
reducidas, es decir ganar electrones. Por lo tanto, las reacciones necesitan que las
coenzimas ingresen reducidas para que donen electrones y salgan oxidadas.
Nombre de la coenzima Abreviación
Estado
oxidado
Estado
reducido
Precursor
Dinucleótido de
nicotinamida
NAD NAD+ NADH
Vitamina B3
(niacina)
Dinucleótido de
nicotinamida fosforilado
NADP NADP+ NADPH
Vitamina B3
(niacina)
Dinucleótido de flavina
adenina
FAD FADH FADH2
Vitamina B2
(riboflavina)
• Las principales coenzimas que aceptan y donan electrones en las vías metabólicas son
nucleótidos derivados de las vitaminas B2 (riboflavina) y B3 (niacina). Cada una
tiene un estado oxidado y un estado reducido:
Sustratos reducidos
Coenzimas
oxidadas
(NAD+, NADP+, FADH)
Productos oxidados
CATABOLISMO
Sustratos oxidados
Productos reducidos
ANABOLISMO
Coenzimas
reducidas
(NADH, NADPH, FADH2)
Coenzimas
oxidadas
(NAD+, NADP+, FADH)
Coenzimas
reducidas
(NADH, NADPH, FADH2)

6. -6-
Adenosín trifosfato (ATP)
• Las reacciones del catabolismo son exergónicas, es decir que liberan energía, mientras
que las reacciones del anabolismo son endergónicas, es decir que consumen energía.
• El adenosín trifosfato (ATP) es una molécula capaz de almacenar la energía que se
produce en el catabolismo en un enlace químico de alta energía. En el anabolismo, el
ATP es capaz de entregar la energía necesaria por medio de la rotura de ese enlace
químico.
• El ATP es un nucleótido (base nitrogenada + azúcar + fosfato) de la base adenina con 3
grupos fosfato esterificados al azúcar ribosa. Los 2 grupos fosfato terminales se unen
por enlaces de alta energía. En el tercer enlace se almacena la energía liberada en el
catabolismo.
Enlaces de alta energía
Adenina
Ribosa
Fosfatos
• El ATP proviene de la fosforilación del adenosín difosfato (ADP).
• Las reacciones del catabolismo están acopladas a la síntesis de ATP, es decir a la
fosforilación del ADP.
• Las reacciones del anabolismo están acopladas a la degradación de ATP, es decir a la
rotura por hidrólisis del enlace químico que une uno de los grupos fosfato al ATP,
produciendo ADP.

7. -7-
Las reacciones anabólicas
utilizan energía:
Se hidroliza el ATP
Las reacciones catabólicas
liberan energía:
Se sintetiza el ATP
ADP ATP
Sustratos grandes,
complejos, reducidos
ADP
ATP
Productos pequeños,
simples, oxidados
CATABOLISMO
Sustratos pequeños,
simples, oxidados
ATP
ADP
Productos grandes,
complejos, reducidos
ANABOLISMO

8. -8-
• La siguiente tabla resume las principales características del catabolismo y el
anabolismo:
Característica Catabolismo Anabolismo
Tamaño de sustratos Grande Pequeño
Complejidad de sustratos Alta Baja
Estado redox de sustratos Reducidos Oxidados
Energía de las reacciones
Se libera (reacciones
exergónicas)
Se utiliza (reacciones
endergónicas)
ATP Se sintetiza Se consume
Reacción redox que se
produce
Oxidación (salida de
electrones)
Reducción (ingreso de
electrones)
Estado de coenzimas al
entrar en la vía
Oxidadas (para
aceptar electrones)
Reducidas (para donar
electrones)
Tamaño de productos Pequeño Grande
Complejidad de productos Baja Alta
Estado redox de productos Oxidados Reducidos
Bibliografía
Stryer, L., Berg, J., Tymoczko J. (2013) Bioquímica con aplicaciones clínicas. Barcelona,
España: Editorial Reverté.
Lieberman, L., Marks, A., Peet A. (2013) Marks’ Basic Medical Biochemistry.
Philadelphia, PA: Lippincott, Williams & Wilkins.