El documento aborda el metabolismo y la conversión energética de macromoléculas, enfocándose en la función de mitocondrias y cloroplastos, así como el papel de enzimas en las reacciones metabólicas. Se explican los procesos de catabolismo y anabolismo, junto con el metabolismo de carbohidratos, lípidos y proteínas, destacando la importancia del ATP y la digestión de nutrientes. Por último, se abordan los mecanismos de transformación y almacenamiento de energía en los organismos.

1. Metabolismo y Conversión
Energética
de Macromoléculas
Modulo#3 Enfermería
Facilitadora: Ursula Vargas Cusatti
Universidad de Panamá.
Centro Regional Universitario de Colón

2. Conversión
Energética
Para comprender mejor antes tenemos
que aclarar conceptos clave.
En los sistemas biológicos se
parte desde lo que puede ser
el organismo (el individuo)
hasta la biosfera (nuestro
planeta) y entre todos estos
sistemas biológicos hay un
flujo de energía y conversión
de materia, estos conceptos
se basan en el principio
biológico de lo que es la
energía (como los seres vivos
obtienen la energía).

3. Mitocondrias y
Cloroplastos.
Las mitocondrias están presentes en todas las células y
los cloroplastos; en las plantas, transforman la energía en
formas utilizables para impulsar reacciones celulares.
Aunque la mitocondria convierte la energía derivada de
los combustibles químicos ( bio-moléculas) y los
cloroplastos convierten energía derivada de la luz
solar, los dos tipos de orgánulos se organizan de manera
similar además ambos producen grandes cantidades de
ATP a través del mismo mecanismo.

4. Enzimas
Para aumentar la velocidad
de reacciones celulares, los
seres vivos han desarrollado
una serie de catalizadores
orgánicos
capaces
de
permitir una velocidad de
reacción
celular
lo
suficientemente rápida a la
temperatura del organismo.
Composición Química de las Enzimas:
•Están formadas exclusivamente por
proteínas.
•Las enzimas que contienen, además de
proteínas, alguna otra sustancia no
proteica, llamada co-factor.

5. Enzimas
Características de las enzimas
•Únicamente alteran la velocidad de la
reacción al disminuir la energía de activación.
•Actúan en pequeñas cantidades.
•Su molécula, al final de la reacción, aparece
igual que al comienzo de la misma.
•Son moléculas específicas, solo actúan sobre
un substrato determinado o un grupo reducido
de substratos.
Factores que afectan la actividad
enzimática
•El efecto de pH sobre la actividad
enzimática.
•El efecto de la temperatura.
•Venenos enzimáticos (cianuro, ácido yodoacético, fluoruro, lewisita, etc.).
Especificidad de la Acción Enzimática
Modelo Llave-Cerradura

6. Metabolismo
En
un
sentido
amplio, metabolismo es el
conjunto
de
todas
las
reacciones químicas que se
producen en el interior de las
células de un organismo.
Mediante esas reacciones se
transforman las moléculas
nutritivas que, son digeridas y
transportadas
por
la
sangre, para llegar a las
células.

7. Metabolismo
El metabolismo tiene
principalmente dos finalidades:
•Obtener energía química utilizable
por la célula, que se almacena en
forma de ATP (Trifostato de
Adenosina). Esta energía se obtiene
por degradación de los nutrientes que
se toman directamente del exterior o
bien por degradación de otros
compuestos que se han fabricado con
esos nutrientes y que se almacenan
como reserva.
•Fabricar sus propios compuestos a
partir de los nutrientes, que serán
utilizados para crear sus estructuras o
para almacenarlos como reserva.

8. Metabolismo
Catabolismo y Anabolismo
El catabolismo (fase destructiva):
• su función es reducir, de una sustancia
o molécula compleja (glúcidos, lípidos)
una más simple. (CO2, H2O, ácido
láctico, amoniaco, etcétera).
Se caracterizan por:
•Son reacciones degradativas, mediante
ellas compuestos complejos se
transforman en otros más sencillos.
Son reacciones oxidativas, mediante las
cuales se oxidan los compuestos
orgánicos más o menos
reducidos, liberándose electrones que son
captados por co-enzimas oxidadas que se
reducen.
Son reacciones exergónicas en las que
se libera energía que se almacena en
forma de ATP.

9. Metabolismo
Catabolismo y Anabolismo
El anabolismo (fase constructiva)
Las reacciones anabólicas se
caracterizan por:
Son reacciones de
síntesis, mediante ellas a partir de
compuestos sencillos se sintetizan
otros más complejos.
Son reacciones de
reducción, mediante las cuales
compuestos más oxidados se
reducen, para ello se necesitan los
electrones que ceden las co-enzimas
reducidas (NADH, FADH2 etcétera)
las cuales se oxidan.
Son reacciones endergónicas que
requieren un aporte de energía que
procede de la hidrólisis del ATP.

10. Metabolismo
Catabolismo y Anabolismo
Catabolismo
Anabolismo
Degrada bio-moléculas
Fabrica bio-moléculas
Produce energía (la almacena como
ATP)
Consume energía (usa el ATP
almacenado)
Implica procesos de oxidación
Implica procesos de reducción
Sus rutas son convergentes
Sus rutas son divergentes
Ejemplos: glucólisis, ciclo de Krebs,
fermentaciones, cadena respiratoria
Ejemplos: fotosíntesis, síntesis de
proteínas

11. Metabolismo de
Carbohidratos
•Los carbohidratos de la dieta entran en el organismo en una forma
compleja, en forma de monosacáridos, disacáridos, polímetros de almidón
(amilasa y amilopectina) y glicógeno.
•El primer paso en el metabolismo de los carbohidratos que se pueden digerir
es la conversión de grandes polímetros a estructuras más simples, formas
solubles que puedan ser transportados a través del epitelio intestinal para ser
distribuidos a los tejidos
• La digestión de los polímetros de carbohidratos se inicia en la boca. La
saliva tiene un pH un poco ácido 6.8 y contiene a la amilasa lingual que inicia
la degradación de los carbohidratos.
• La acción de la amilasa lingual está limitada a la boca y esófago; es
virtualmente inactivada por el pH más fuerte del estomago.
• Una vez que la comida ha llegado al estomago, la hidrólisis ácida contribuye
a la degradación: proteasas y lipasas gástricas ayudan a la digestión de la
comida.
• La mezcla de las secreciones gástricas, saliva, y comida se llama
colectivamente quimo, y se mueve hacia el intestino delgado.

12. Metabolismo de
Carbohidratos
Este proceso consta de manera resumida de
tres pasos:
1. Preparación y corte: La glucosa de 6
carbono, es fosforilada dos veces por el Trifosfato
de Adenosina o ATP y cortada en dos moléculas
para formar moléculas de gliceraldehído 3fosfato, este requiere una entrada de dos
moléculas de ATP por molécula de Glucosa.
2. Oxidación y generación de ATP: Las dos
moléculas de Gliceraldehído 3-fosfato se oxidan a
3- fosfoglicerato. La energía de esta oxidación es
conservada por 2 moléculas de ATP y la
producción de dos moléculas de NADH.
3. Formáción de piruvato y generación de
ATP: Las 2 moléculas de 3 fosfoglicerato son
convertidas a piruvato, con el acompañamiento de
la síntesis de dos moléculas más de ATP
Glucolisis
La glucolisis es una reacción metabólica en la cual la
glucosa (C6H12O6), es parcialmente degradada para
formar 2 Piruvato con el objetivo de generar una ganancia
neta de ATP (2 ATP) producido por fosforilación. Este
proceso catabólico puede llevarse a cabo en presencia o
ausencia de O2 que se desarrolla en el citoplasma celular.

13. Proceso de síntesis de la glucosa. La glucosa es fosforilada formando 2 piruvato, con una ganancia neta de 2 ATP.
Proceso de síntesis de la glucosa. La glucosa es fosforilada formando 2
piruvato, con una ganancia neta de 2 ATP.

14. Metabolismo de
Carbohidratos
El ciclo de Krebs (conocido también como ciclo de los ácidos
tricarboxílicos o ciclo del ácido cítrico) es un ciclo metabólico
de importancia fundamental en todas las células que utilizan
oxígeno durante el proceso de respiración celular. En estos
organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es el anillo de
conjunción de las rutas metabólicas responsables de la
degradación y desasimilación de los carbohidratos, las grasas y
las proteínas en anhídrido carbónico y agua, con la formación
de energía química. El ciclo de Krebs es una ruta metabólica
anfibólica, ya que participa tanto en procesos catabólicos como
anabólicos.

15. Metabolismo de Lípidos
•Los ácidos grasos (AG) son los
componentes principales de los lípidos
complejos (triacilgliceroles, fosfolípidos).
•Los triacilgliceroles son la forma más
importante de almacenamiento de energía
en los animales.
•Este tipo de almacenamiento presenta sus
ventajas, al oxidarse las moléculas de
Carbono de los Ácidos Grasos producen
más ATP que cualquier otra forma de
C, además, los lípidos están menos
hidratados que los polisacáridos, por lo que
ocupan menos espacio.
•Los AG se incorporan a las membranas
celulares.
•El principal órgano de inter-conversión y
metabolismo de lípidos es el hígado.
•Otros sitios de metabolismo de lípidos son
el tejido adiposo y las glándulas mamarias.

16. Metabolismo de
Proteínas
•Las proteínas comienzan a digerirse en el
estómago, donde son atacadas por la pepsina
(enzima), que las divide en sustancias más
simples, liberando algunos aminoácidos.
•Los aminoácidos se absorben en el intestino
delgado, pasan directamente a la sangre y llegan
al hígado donde unos se almacenan
•Las proteínas son digeridas hasta convertirse en
aminoácidos los cuales pueden ser absorbidos
por la sangre y llevados al hígado, para allí sufrir
transformaciones.
•El grupo amino (NH), tras la des-aminación es
liberado como amonio, que es llevado al hígado
para
producir
urea
CO(NH2)2
para
desintoxicarlo.
•El amonio (NH4) es altamente tóxico por esto
es transportado en combinación con el acido
glutámico como glutamina, La urea también es
una sustancia tóxica, se elimina del organismo a
través de la orina.