El documento habla sobre las rutas metabólicas y los ciclos de transferencia de energía. Explica que una ruta metabólica es una sucesión de reacciones químicas que convierten un sustrato inicial en productos finales a través de metabolitos intermedios. También describe los tipos de moléculas necesarias, la regulación y compartimentación de las rutas, y los principales tipos de rutas y procesos metabólicos como la glucólisis y fermentación.

3. ¿Qué es una RUTA METABÓLICA? Es una sucesión de reacciones químicas que conducen de un sustrato inicial a uno o varios productos finales, a través de una serie de metabolitos intermediarios. Su conjunto da lugar al Metabolismo. A es el sustrato inicial D es el producto final B, C son los metabolitos intermediarios

5. Regulación de los procesos metabólicos 1. La cantidad o concentración de cada enzima. 2. La actividad catalítica de las enzimas. 3. La accesibilidad de los sustratos. 1. La cantidad o concentración de cada enzima. La cantidad de una enzima concreta depende tanto de su velocidad de síntesis como de la velocidad con que se degrada. En la mayoría de las enzimas su nivel es controlado, en primera instancia, mediante un cambio en la velocidad de transcripción del gen que las codifica. La velocidad de síntesis de algunas enzimas se acelera mucho en ciertas condiciones, de modo que la concentración real de la enzima aumenta substancialmente.

6. Regulación de los procesos metabólicos 2. La actividad catalítica de las enzimas. a. Control alostérico reversible. La primera enzima de la secuencia funciona como reguladora de la velocidad de todo el sistema y se denomina enzima reguladora o enzima alostérica. Habitualmente esta enzima es inhibida por el producto final de la secuencia, de tal modo que cuando se produce acumulación del producto final por sobre cierta concentración crítica, éste inhibe a la primera enzima de la secuencia (enzima reguladora), interrumpiendo o cerrando así ese segmento del metabolismo. Este tipo de inhibición se conoce como inhibición por producto final o retroinhibición (inhibición "feedback").

7. b. Modificación covalente reversible. Algunas enzimas tienen un mecanismo rápido de regulación que permite el pasaje de una forma activa a una forma inactiva. Un ejemplo de este tipo de regulación es la unión de un grupo fosfato a un – OH de un residuo de aminoácido de la molécula de enzima que permite la transformación de una forma en otra. Esta es una modificación covalente reversible. Regulación de los procesos metabólicos

8. 3. La accesibilidad de los sustratos. Tambien se puede regular el metabolismo mediante el control del flujo de sustratos. La transferencia de sustratos de un compartimiento de la celula a otro tambien puede servir como mecanismo de control. En los organismos susperiores el control metabolico se puede ejercer por regulacion hormonal. Regulación de los procesos metabólicos

10. Características principales de las Vías metabólicas 2. Cada vía metabólica tiene una etapa obligada. Aunque las vias metabolicas son irreversibles, la mayoria de las reacciones que las componen funcionan proximas al equilibrio. Sin embargo, al principio de cada via, existe, generalmente, una reaccion irreversible (exergonica) que obliga al intermediario que produce a continuar a lo largo de la via. 3. Todas las vías metabólicas son reguladas. Es necesario regular el paso limitante de la velocidad, con objeto de ejercer un control sobre el flujo de metabolitos a traves de una via metabolica. 4. En las células eucariotas, las vías metabólicas se desarrollan en lugares específicos de las células. La sintesis de metabolitos en organulos subcelulares especificos hace que su transporte entre estos compartimientos sea una parte fundamental del metabolismo eucariotico.

11. Compartimentación de las vías metabólicas a nivel subcelular En el metabolismo tienen lugar muchas reacciones (muchas vías o rutas), que tienen lugar de forma simultánea, y para evitar interferencias entre ellas cada una ocurre en un compartimento celular (en un orgánulo), es decir, las rutas están compartimentalizadas , y con ello la eficacia enzimática es más eficaz. Citoplasma: Glucólisis, vía de las pentosas fosfato, síntesis de triglicéridos. Mitocondria: Ciclo de krebs, fosforilación oxidativa, b-oxidación de ácidos grasos, formación de cuerpos citónicos.

13. 3. Cíclica: Cuando el producto de la última reacción es el sustrato de la reacción inicial. 4. Escalonado: se trata de reacciones de activación enzimática.

17. FASE I Los polisacáridos son degradados a pentosas o hexosas, los lípidos a ácidos grasos, glicerina y otros componentes, y las proteínas a sus veinte aminoácidos constitutivos. FASE II Las hexosas, las pentosas y la glicerina se degradan en el azúcar fosforilado de tres átomos de carbono, el gliceraldehído-3- fosfato y después hasta un compuesto sencillo de dos átomos de carbono, la acetilcoenzima A. Los aminoácidos diferentes son también degradados a acetil-coenzima A, alfa-cetoglutarato succinato, fumatato y oxalacetato. FASE III Se oxidan a CO 2 + H 2 O.

19. Características de los procesos catabólicos Características de los procesos anabólicos Reacciones degradativas Reacciones de síntesis Reacciones oxidativas Reacciones de reducción Reacciones exergónicas Reacciones endergónicas Procesos convergentes Procesos divergentes

20. Principales vías metabólicas CATABOLISMO Glucólisis Fermentación Respiración Catabolismo de lípidos Catabolismo de los prótidos Catabolismo de los aminoácidos ANABOLISMO Fotosíntesis (plantas) Quimiosíntesis Síntesis de aminoácidos Síntesis de glúcidos Síntesis de lípidos Síntesis de nucleótidos Gluconeogénesis ANFIBOLISMO Ciclo de Krebs

21. Metabolismo de carbohidratos

23. Metabolismo de lípidos

24. Metabolismo de aminoácidos

30. 2 . Ambas categorías contemplan tres niveles de complejidad : Nivel 1 : Interconversión de polímeros y lípidos complejos con los intermediarios monoméricos Nivel 2 : Interconversión de los azúcares monoméricos, los aminoácidos y los lípidos con los compuestos organismos más simples Nivel 3 : Degradación final hasta compuestos inorgánicos como CO2, H2O y NH3, o la síntesis a partir de ellos mismo.

34. NIVEL 1 : Interconversión de Polímeros y Lípidos complejos en Intermediarios Monoméricos. POLISACÁRIDOS PROTEÍNA S LÍPIDOS AC. NUCLEICOS MONOSACÁRIDOS AC. GRASOS GLICEROL NUCLEÓTIDOS AMINOÁCIDOS

35. NIVEL 2 : Interconversión unidades monoméricas en moléculas más sencillas. NIVEL 3: Degradación final hasta compuestos inorgánicos como CO 2 , H 2 O, NH 3 M ONOSACÁRIDOS AC. GRASOS AMINOÁCIDOS AC. PIRÚVICO ACETIL CoA CETOÁCIDOS Ciclo de Krebs Fosforilación Oxidativa NH 3 Ciclo de la Urea NIVEL 2 NIVEL 3

39. I)ORGANISMO AUTÓTROFOS FOTOSINTÉTICOS(plantas) Polisacaridos,Lipidos,Proteinas AC.Nucleicos II)ORGANISMO HETERÓTROFOS QUIMIOSINTÉTICOS(animales) CO 2 Agua Dióxido de Carbono Otros nutrientes

41. Aceptor  prod. reducido Procariotas (Ejemplos) NO 3 -  NO 2 -  N 2 Pseudomonas, Bacillus NO 3 -  NO 2 - Enterobacterias SO 4 2-  S 0  SH 2 Sulfatorreductoras ( Desulfovibrio, Desulfotomaculum ) fumarato  succinato Enterobacterias CO 2  CH 4 Arqueas metanogénicas Fe 3+  Fe 2+ Shewanella, Geobacter

43. Crecen en ausencia total de oxígeno porque necesitan un medio muy reductor. Utilizan respiración anaerobia donde los aceptores finales de electrones pueden ser generalmente SO 4 2- , Fumarato 2- o CO 3 2- .

44. Pueden crecer en presencia o ausencia de oxígeno. Utilizan al oxígeno como aceptor final de electrones en la cadena respiratoria cuando está disponible, y en ausencia de oxígeno la energía la obtienen por fermentación o respiración anaerobia (generalmente el NO 3- es un aceptor final de electrones en las entero bacterias).

45. Que pueden vivir en presencia de oxígeno pero no hacen uso de él en forma alguna.

48. BACTERIAS DEL AZUFRE(Desulfovibrio) REACCIONES DE OXIDACIÓN S o H 2 S S 2 O 3 2- (tiosulfato) H 2 SO 4 H 2 S + 2 O 2  SO 4 2- + 2 H + S 2 O 3 2- + H 2 O  SO 4 2- + 2 H + Puede desalcalinizar suelos (Desulfovibrio)

49. BACTERIAS DEL NITRÓGENO REACCIONES DE OXIDACIÓN NH 3 a nitritos ( Nitrosomonas ) Nitritos a nitratos ( Nitrobacter ) 2 NH 4 + + 3 O 2  2 NO 2 - + 4H + + 2 H 2 O 2 NO 2 - + O 2  2 NO 3 - Puede ser absorbido por las plantas Nitrosomonas y Nitrobacter comparten el mismo habitat. Imprescindibles en el ciclo del nitrógeno. (Nitrosomonas)

50. OTRAS BACTERIAS DEL HIERRO ( Thiobacillus ferrooxidans) Fe 2+  Fe 3+ 4 Fe 2+ 4 H + + O 2  4 Fe 3+ + 2 H 2 O DEL HIDRÓGENO oxidan H 2 utilizan COMPUESTOS ORGÁNICOS (como fuente de C en vez de CO 2 ) tb. Son AUTÓTROFOS FACULTATIVOS

60. Los vehículos e industrias generan contaminantes como sulfato en los procesos de combustión La lluvia ácida cae y corroe los edificios y monumentos y le quita productividad al suelo. La contaminación cae de nuevo a la tierra en las precipitaciones pero como lluvia ácida. los principales contaminantes son dióxido de azufre y dióxido de nitrógeno, que al reaccionar con el agua se convierten en trióxido de azufre y luego en Ácido sulfúrico. Estas partículas se van a la atmósfera donde reaccionan con el agua.

61. La lluvia ácida se forma cuando la humedad en el aire se combina con el óxido de nitrógeno NO2 y el dióxido de azufre SO2 emitidos por fábricas, centrales eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo, formando una solución diluida de ácido sulfúrico H2SO4 y ácido nítrico HN03. La radiación solar aumenta la velocidad de esta reacción. SO3+H2O --> H2SO4 2NO2 + H20 --> HNO3 + HNO2 FORMACIÓN DE LA LLUVIA ÁCIDA SO2;NO2 H2SO4;HNO3

65. Glicólisis Ruta de nivel 2 para la degradación de los hidratos de carbono Ciclo del Ácido Cítrico Ruta de nivel 3 acepta compuestos de carbono sencillos para oxidarlos a CO2 Metabolismo de Lípidos Metabolismo de Aminoácidos Metabolismo de Ácidos Nucleicos Rutas de nivel 2 que aportan combustible al ciclo del ácido cítrico.

67. La existencia de rutas diferentes es importante por dos motivos: 1.- Para que una ruta se produzca en una determinada reacción debe ser exergónica en esa dirección. Su ruta inversa será endergónica. 2.- Existe la necesidad de controlar el flujo de metabolitos en relación con el estado bioenergético de una célula.

68. La regulación se da a través de: 1.- Actividad Enzimática : Regulando la concentración del sustrato y el control alostérico, capaz de cambiar la actividad catalítica en respuesta a moduladores inhibitorios o activatorios. 2.- Regulación hormonal: Establecida por los mensajes procedentes de otros órganos o tejidos. 3.-Compartimentación : Esto crea una división del trabajo en el interior de una célula. Lo cual aumenta la eficacia de la función celular. Además permite una regulación importante de los procesos.

69. Sistemas vivos Oxidaciones de sustratos orgánicos El oxígeno, que es el aceptor último de electrones para los organismo aerobios, es un oxidante potente y tiene una fuerte tendencia a atraer electrones quedando reducido en el proceso.

71. 1 ° M É TODO: ORGANISMO INTACTO

72. La perfusión del sistema vascular de órganos aislados tales como el hígado o el riñón con sangre o disolución salina tamponada que contenga un precursor metabólico, seguida del análisis químico del fluido obtenido en la perfusión , proporciona información valiosa sobre las rutas metabólicas. 2 °M É TODO: PERFUSI Ó N DEL SISTEMA VASCULAR DE Ó RGANOS AISLADOS

73. La disminución de la presión parcial del oxígeno sobre una suspensión de cortes de tejido se mide con un dispositivo manométrico: Warburg – Barcroft . 3°MÉTODO: DE LOS CORTES DE TEJIDOS SUPERVIVIENTES Y METODOS MANOMETRICOS Los tejidos se seccionan en finas lonjas, las células permanecen intactas. Los cortes se incuban en un medio tamponado con un metabolito determinado.

74. 4° METODO: DEFECTOS GENÉTICOS EN EL METABOLISMO-MUTANTES AUXÓTROFOS Existe un defecto en la biosíntesis de una enzima determinada. Tales deficiencias genéticas, si no son letales provocan la acumulación y excreción del sustrato de la enzima de defecto. Inducir las mutaciones con la radiación. En un organismo normal que no ha sufrido mutación, el intermediario no se acumulara, ya que experimentara su ulterior conversión metabólica. Auxótrofo. Organismo mutante (bacteria) que no crece en un medio mínimo pues necesita de la presencia de algún factor de desarrollo.

76. 6°METODO: SISTEMA EXENTO DE CÉLULAS El método consiste en estudiar las dispersiones de células o de tejidos en las que la membrana se ha roto y el contenido celular se ha liberado. Si la membrana celular se rompe con homogenización suave en disolución isotónica de sacarosa, los órganos subcelulares, tales como los núcleos, las mitocondrias y los lisosomas, y las estructuras supramoleculares tales como las ribosas, permanecen intactas y pueden aislarse por centrifugación directa del homogenado. Estas funciones pueden ensayarse “in vitro” para determinar su capacidad de catalizar una secuencia metabólica determinada .