El documento describe los principales procesos metabólicos de la célula como la glucólisis, el ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa, por los cuales se obtiene energía en forma de ATP a través de la oxidación de moléculas como la glucosa. Estos procesos involucran reacciones redox, transferencia de grupos y enzimas que convierten sustratos como la glucosa en piruvato y luego acetil-CoA para generar electrones que serán transportados en la cadena respiratoria y acoplados a la síntesis

1. Metabolismo y bioenergética

2. Metabolismo Conjunto de reacciones que ocurren en la célula y cambios energéticos asociados a ella Aspectos a tener en cuenta Aspectos químicos Aspectos fisicoquímicos Interacciones atómicas Tipos de enlaces Estructura atómica Cinética química Termodinámica Velocidad de reacción Especies intermedias Estados de transición Papel de las enzimas Constante de rendimiento Espontaneidad Δ G Exergonico y endergonico

3. Metabolismo Dentro del contexto metabólico los organismos se pueden clasificar como: Autótrofos: Construyen sus propias moléculas alimenticias a partir de CO2 y Agua. Organismos fotosintéticos. Heterótrofos: Requieren el consumo de moléculas para poder obtener energía. Pueden ser organismos Aerobios o Anaerobios.

4. Metabolismo Dentro de los procesos metabólicos existen dos rutas importantes Catabolismo: Degradación de biomoléculas para la obtención de energía. Anabolismo: Biosíntesis de moléculas a partir de otros mas pequeñas En presencia de O2 Piruvato + ATP Sin presencia de O 2 Etanol y lactato + ATP Ácidos graso y glicerol = Lípidos Aminoácido + Aminoácido= Proteínas Monosacárido + monosacárido = Polisacáridos

5. Etapas del Metabolismo Gasto de energía. Proteínas -------- Aminoácidos Carbohidratos-----Hexosas y pentosa Lípidos-----glicerol y ácidos grasos Hexososas y pentosas Pirubato Acetil-CoA Aminoacidos Muchas vías de degradacion Ácidos grasos Acetil-CoA Cadena respiratoria ATP + H2O NADPH FADH2 CO2 O 2 Ciclo de Krebs Etapa 1 Hidrólisis inicial de Biomoléculas Etapa 2 Las moléculas pequeñas se transforman en “ Pirubato” y “Acetil-CoA Etapa 3 Cuando el Acetil-CoA entra al Ciclo de Crebs Etapa 4 Producción de ATP cadena respiratoria

6. Reacciones del metabolismo Las reacciones metabólicas se pueden agrupar en 6 categorías 1. Reacciones de Oxido reducción. 2. Transferencia de Grupos. 3. Hidrólisis. 4. Reacciones no hidroliticas y no oxidativas. 5 Isomerización. 6. Formación de nuevos enlaces con gasto de ATP.

7. Glucólisis Este es un proceso de 10 reacciones y 10 enzimas Consiste en el fraccionamiento de la glucosa hasta pirubato. El proceso completo genera energía en forma de ATP y energía reductora en forma de NADH Glucosa + 2ADP + Pi + 2NAD + 2 Piruvatos + 2ATP + 2NADH + 2H + + 2H 2 O

8. Glucólisis

9. Glucólisis

10. Paso del piruvato hasta acetil-CoA Si la reacción es aeróbica el paso es un proceso de 5 reacciones, mediada por un complejo enzimático PDH El complejo PDH involucra 3enzimas y 5 coenzimas Durante el proceso se genera un NADH+H por cada piruvato El acetil-CoA entra a la ruta universal del metabolismo aeróbico, conocido como ciclo de Krebs.

11. Ciclo de Krebs Sus principales funciones son: Oxidar completamente el Acetil-CoA Producir energía reductora en forma de NADH/ H + y FADH2 Sus intermediarios sirven como precursores de aminoacidos, purinas, pirimidinas. El ciclo posee 8 reacciones, 8 intermediarios, y 8 enzimas

14. Producción de energía en forma de ATP Fosforilación oxidativa Es el mecanismo mediante el cual la energía liberada por las biomoléculas en el catabolismo se transforman en ATP Para poder producir energia en forma de ATP dentro de la mitocondria se crea una cadena respiratoria o (cadena transportadora de electrones). Mecanismo mediante el cual los electrones contenidos en el NADH/ H + y FADH2 se transportan por una serie de complejos proteicos hasta llegar al O 2

15. Fosforilación oxidativa (cadena transportadora de electrones) El mecanismo de transporte de electrones obtenidos del NADH/ H + y FADH2 es realizado por 4 complejos enzimáticos que están dispuestos en la membrana interna de la mitocondria. Durante la serie de reacciones se emplean moléculas como: Coenzima Q llamada también ubiquinona, Citocromos pertenecientes a las hemoproteínas como la hemoglobina y proteínas Fe-S entre otras.

16. Teoría quimiomatica para la producción de ATP Esta teoría resuelve la pregunta de cómo se da el acoplamiento entre la oxidación del NADH/ H + y FADH2 y la fosforilación del ADP El transporte de electrones por los complejos enzimáticos generan un bombardeo de protones H + desde la matriz hasta el espacio intermembranal. Se genera una gran acumulación de H + en el espacio intermembranal con una concentración de pH mayor, lo cual crea un gradiente electroquímico y una diferencia de potencial a través de la membrana interna

17. Teoría quimiomatica para la producción de ATP Nota: NADH/ H + ------------- 3ATP FADH2 ----------- 2ATP 3. El potencial electroquímico es aprovechado por la proteína ATP-sintasa que devuelve los protones hacia la matriz e impulsa la fosforilación de ADP - ATP Matriz Espacio intermenbrana

18. Aspectos cuantitativos de la fosforilación oxidativa Numero total de ATP que genera la oxidación total de la glucosa Evento # Cofactores reducidos ATP formados NADH/H + FADH 2 A nivel de sustrato Fosforilaci ó n oxidativa Gluc ó lisis 2 0 2 2x3=6 Piruvato – Acetil CoA 2 0 0 2x3=6 Ciclo de Krebs 6 2 2 6x3=18 2x2=4 Subtotal 4 34 Total 38 ATP