Este documento introduce el concepto de metabolismo. Explica que los seres vivos son sistemas abiertos y termodinámicos que mantienen la vida a través de procesos de catabolismo y anabolismo. También describe cómo los seres vivos incorporan energía a través de procesos como la fotosíntesis y la respiración, y utilizan esta energía a través de reacciones acopladas para llevar a cabo procesos anabólicos que requieren energía. Finalmente, introduce conceptos clave de bioenerg

1. INTRODUCCION AL
METABOLISMO
MAURICIO MORENO
BOGOTA
2016

2. METABOLISMO
• SER VIVO:
• -sistema abierto
• -no está en equilibrio con el medio que lo
rodea
• -autoregeneración
• -autoreplicación
• Metabolismo: autodestrucción=autoregeneración
catabolismo= anabolismo

3. Sistema cerrado
No mantiene la vida
Evoluciona hacia
el equilibrio
Sistema abierto
Mantiene la vida
Estado estacionario

4. SERES VIVOS
Máquina
s
químicas
que
operan a
T y P
constante
s
Sistemas
termodinámic
os abiertos en
estado
estacionario

5. ENERGÍA
INCORPORACIÓN
AUTOTROFOS HETEROTROFOS
UTILIZACIÓN
DEGRADACIÓN
CALOR Aumento de
ENTROPÍA
DESECHO
S
Energía
solar
Alimentos

6. FLUJO DE MATERIA Y ENERGÍA

10. RUTA O VIA METABOLICA

11. COMO HACEN LOS
SERES VIVOS PARA
LLEVAR A CABO
REACCIONES
ANABÓLICAS Y
PROCESOS QUE
REQUIEREN ENERGÍA
A TRAVES DE REACCIONES ACOPLADAS
Elementos
1 Una reacción que libera energía
2 Una reacción que requiera
energía3 Un intermediario común

12. ACOPLAMIENTO BIOQUIMICO

18. BIOENERGETICA
• La bioenergética es la parte de la biología muy relacionada con
la física , que se encarga del estudio de los procesos de
absorción, transformación y entrega de energía en los sistemas
biológicos.
• En general, la Bioenergética se relaciona con
la Termodinámica.

19. -La formación o ruptura de cada biomolécula
lleva asociado un cambio de energía.
La Termodinámica es el campo de la química que
estudia esos cambios de energía.
-El objetivo de la termodinámica es predecir si
una reacción ocurrirá espontáneamente: si
continuará sin necesidad de aporte energético
una vez ha comenzado.
-Los sistemas biológicos no vulneran la segunda
ley de la termodinámica.
TERMODINAMICA

20. • El primer principio de la termodinámica es la ley de conservación de la
energía y estipula que,
“En todo cambio la energía no se crea ni se destruye,
se transforma.”
• Por ejemplo, la energía química disponible en la glucosa se puede convertir
en el proceso de la glucólisis en otra forma de energía química, el ATP.
• La energía del gradiente osmótico electro potencial
de hidrogeniones establecido a través de la membrana mitocondrial puede
convertirse en energía química al utilizar dicho gradiente para impulsar la
síntesis de ATP

21. • El segundo principio de la Termodinámica define la entropía.
La entropía(S) es una medida del grado de desorden en un
sistema. La entropía se puede considerar también como la
energía de un sistema que no se puede utilizar para realizar
trabajo efectivo. Todos los procesos, ya sean químicos o
biológicos progresan hacia una situación de máxima entropía.
No obstante, en los sistemas biológicos es casi imposible
cuantificar cambios de entropía ya que estos sistemas raramente
están en equilibrio. Por razones de sencillez se empleará la
cantidad denominada energía libre.

22. EQUILIBRIO QUÍMICO
A B
Las concentraciones se mantienen
constantes en función del tiempo
 No tienen posibilidad de efectuar trabajo

23. ESTADO ESTACIONARIO
A CB
 Las velocidades de producción y degradación se
igualan
 Tienen capacidad de realizar trabajo

24. Energía de
alimentos
Calor
Trabajo
El individuo mantiene su peso constante
Energía química Calor, trabajo

25. • La Energía libre (G) o energía libre de Gibbs de un sistema, es la
parte de la energía total del sistema que esta disponible para
realizar trabajo útil y esta dada por la siguiente relación
• ΔG = ΔH − TΔS

26. • Esta formula es válida cuando en un sistema particular tiende
hacia el equilibrio a temperatura y presión constante, ΔG es la
variación en energía libre, ΔH es la variación de entalpia o
contenido calórico, T es la temperatura absoluta y ΔS es la
variación de entropía del sistema.
ΔG = ΔH − TΔS

27. • El cambio de energía libre de Gibbs (ΔG)
es la función termodinámica más útil para
predecir la espontaneidad de una reacción.
• ΔG = ΔH-TΔS
Una reacción es espontánea cuando ΔG
es negativo.
La ΔG estándar biológica
(ΔGº’):Reacciones que se producirán en

28. DEFINICIONES
• ENTALPÍA (H): es la energía en forma de calor,
liberada o consumida en un sistema a ,T y P
constantes.
• ENTROPÍA (S): energía no degradada, no
utilizada para realizar trabajo.
• ENERGÍA LIBRE (G): energía disponible para
realizar trabajo. Es Energía contenida en las
moléculas. Representa la energía intercambiada
en una reacción química
28

29. • En cualquier reacción de un ser vivo la ΔG debe ser menor de
cero para que se formen productos.
• La liberación y consumo de energía no tienen que ocurrir al
mismo tiempo y en el mismo lugar de la célula.
• Creación de enlaces ricos en energía en forma de compuestos
ricos en energía.

30. COMPUESTOS RICOS EN
ENERGÍA

31. REACCIONES ACOPLADAS

32. EJEMPLO Fosforilación de la glucosa acoplada a la
hidrólisis del ATP
ATP + H2O ADP + fosfato
Glucosa + fosfato Glucosa-6-P + H2O
Elementos
Una reacción que libere energía ( DG<O)
Una reacción que requiera energía (DG>O)
Un intermediario común
REACCION 1
REACCION 1
REACCION 2
DGº´(kJ mol-1)
-30,9
+16,7
ATP + glucosa -14,2
REACCION 2
fosfato
Glucosa-6-P + ADP

33. ATP
• Es el compuesto de alta energía de mayor importancia en la
célula.
• El ATP a pH fisiológico se encuentra como ATP4-. Las 4 cargas
negativas se encuentran próximas y originan tensiones
intramoleculares que desaparecen al hidrolizarse en ADP+Pi o
AMP+PPi.
• Además los productos de la hidrólisis se solvatan mejor y se
estabilizan por resonancia contribuyendo a disminuir DG y
desplazando la reacción hacia la derecha.
33

40. • FOSFORILACION A NIVEL DEL SUSTRATO
es la síntesis de ATP acoplada a una reacción exergónica sin
intervención de laATP sintetasa
• FOSFORILACION OXIDATIVA
Es la fosforilación del ADP con un fosfato inorgánico gracias a
la energía de los protones que atraviesan la membrana
interna mitocondrial donde actúa la ATP-sintasa.

45. ENERGÍA ÚTIL
• -biosíntesis de proteínas
• -biosíntesis de ácidos nucleícos
• -fosforilación de proteínas
• -superrenrollamiento del ADN
• -Conversión de azúcares
• -Conversión de lípidos
• -Transporte activo

46. CICLO DEL ATP

51. • Metabolismo basal
• Metabolismo TOTAL
• Variantes: inanición, ejercicio, gestación, lactancia.
• Desequilibrio metabólico: deficiencia nutricional, deficiencia
enzimática y desequilibrio hormonal.

52. METABOLISMO BASAL
Energía necesaria para el desarrollo de
las funciones vitales y el
mantenimiento de la temperatura
corporal.Condiciones para determinaciónFunciones reducidas al
mínimo
 reposo muscular (posición acostada)
 ayuno previo de 12 h
despierto y en reposo mental
 condiciones ambientales que constituyan un
microclima térmicamente neutro (20-24 C para un
individuo ligeramente vestido)

53. GRACIAS