Este documento trata sobre los fundamentos del metabolismo celular. Explica que el metabolismo es la suma de todas las transformaciones químicas que ocurren en una célula a través de reacciones enzimáticas. Estas reacciones se agrupan en rutas metabólicas como el catabolismo, que degrada moléculas, y el anabolismo, que sintetiza moléculas. También discute los metabolitos primarios y secundarios, siendo los primarios componentes esenciales y los secundarios compuestos no esenciales

2. FUNDAMENTOS DE
METABOLISMO CELULAR.
Metabolismo,
Bioenergética,
Metabolismo primario;
Catabolismo y anabolismo.
Metabolismo secundario

3. METABOLISMO
• Es la suma de todas las transformaciones químicas en la célula
• Serie de reacciones enzimáticas que se agrupan en vías metabólicas
• El sustrato se transforma en producto a través de intermediarios metabólicos
(metabolitos)

4. Metabolismo
La suma de todas las transformaciones
químicas que tienen lugar en una célula u
organismo y se lleva a cabo a través de
una serie de reacciones catalizadas
enzimáticamente que constituyen las
rutas metabólicas”.
Cada uno de los pasos consecutivos en
una ruta metabólica genera un cambio
específico, la eliminación, transferencia o
adición de un átomo particular o un
grupo funcional. El precursor es
convertido a un producto a través de una
serie de intermediarios metabólicos
llamados metabolitos.
Los procesos metabólicos se pueden
agrupar en dos rutas, dependiendo de su
propósito bioquímico: Catabolismo y
Anabolismo

6. CATABOLISMO
Es la fase de degradación se
degradan moléculas, como
carbohidratos, proteínas y
grasas, en moléculas más
simples como piruvato, etanol y
dióxido de carbono.
Los procesos en las reacciones
catabólicas se caracterizan por
oxidación, liberación de energía
libre y reacciones de
convergencia

7. Catabolismo
• Uno de los procesos catabólicos más
comunes es la digestión, en la que los
nutrientes ingeridos se convierten en
moléculas más simples que el
organismo puede utilizar para otros
procesos
• Los procesos catabólicos se utilizan
para descomponer muchos
polisacáridos diferentes, como el
glucógeno, el almidón y la celulosa. Se
convierten en azúcares simples, entre
ellos glucosa, fructosa y ribosa, que
son utilizados por el organismo como
forma de energía
• ácido nucleico en el ADN o el ARN se
descompone en nucleótidos más
pequeños

8. El proceso catabólico es lo opuesto al proceso anabólico. Se utilizan para generar
energía para el anabolismo, liberar moléculas pequeñas para otros fines,
desintoxicar sustancias químicas y regular las vías metabólicas. P.ej:
•Durante la respiración celular, la glucosa y el oxígeno reaccionan para producir
dióxido de carbono y agua
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O
•En las células, el peróxido de hidróxido se descompone en agua y oxígeno:
2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2

9. Etapas del catabolismo
La etapa I o hidròlisis. Es la ruptura de
biomoléculas complejas en sus respectivos
bloques de construcción. . No hay generación de
energía útil
En la etapa II o conversión, estos bloques se
oxidan en un intermediario común acetil CoA.
Existe una pequeña generación de energía
La etapa III u oxidación. Comprende el ciclo del
ácido cítrico (oxidación de acetil CoA a dióxido de
carbono, la formación de NADH y FADH2) seguida
del transporte de electrones y fosforilación
oxidativa. Se produce un alto desprendimiento de
energía
Generalmente la energía liberada durante el
transporte de los electrones hacia el oxígeno
molecular está acoplada a la síntesis del ATP.

10. ANABOLISMO
Es la síntesis de grandes
moléculas complejas a partir de
otras precursoras más
pequeñas. Esta ruta se
caracteriza por reacciones de
reducción, requerimiento de
entrada de energía y
divergencia de las vías de
reacción.

11. LAS REACCIONES ANABÓLICAS son aquellas en las que se construyen moléculas complejas a partir
de moléculas simples. Las células utilizan estos procesos para fabricar polímeros, hacer crecer tejidos y
reparar daños. P.ej:
•El glicerol reacciona con los ácidos grasos para producir lípidos:
CH 2 OHCH(OH)CH 2 OH + C 17 H 35 COOH → CH 2 OHCH(OH)CH 2 OOCC 17 H 35
•Los azúcares simples se combinan para formar disacáridos y agua:
C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 → C 12 H 22 O 11 + H 2 O
•Los aminoácidos se unen para formar dipéptidos:
NH 2 CHRCOOH + NH 2 CHRCOOH → NH 2 CHRCONHCHRCOOH + H 2 O
•El dióxido de carbono y el agua reaccionan para formar glucosa y oxígeno en la fotosíntesis:
6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2

12. Acoplamiento entre
Anabolismo y Catabolismo
El catabolismo es la liberación de la
energía potencial de las moléculas
combustibles y la captura de ésta,
en el ATP.
El anabolismo utiliza la energía
libre en el ATP para la síntesis de
biomoléculas mas complejas.
En consecuencia el catabolismo y
el anabolismo están acoplados

13. Rutas metabólicas
Las miles de reacciones que se realizan en una sola célula se pueden clasificar
en seis tipos de procesos químicos;
(1) reacciones de oxidación - reducción,
(2) reacciones de transferencia de grupo funcional,
(3) reacciones de hidrólisis,
(4) reacciones de ruptura no hidrolítica,
(5) reacciones de isomerización y re arreglo y
(6) reacciones de formación de enlace utilizando energía de la ruptura de ATP.
Las rutas metabólicas están constituidas por una serie de pasos consecutivos,
catalizados por enzimas.
Generalmente el producto de una reacción, es el sustrato de la reacción
siguiente.
Las moléculas reaccionantes, intermediarios y productos, se denominan
METABOLITOS o, también intermediarios metabólicos.

16. Bioenergetica
La bioenergética se interesa sólo
por los estados energéticos
inicial y final de los componentes
de una reacción, no del
mecanismo o del
tiempo necesarios para que el
cambio químico se lleve a cabo.
La bioenergética predice si un
proceso es posible; la cinética
cuantifica qué tan rápido ocurre
la reacción

18. Los carbohidratos derivan de la
fotosíntesis : monosacáridos como la
glucosa,disacáridos como
la sacarosa , oligosacáridos como
las maltodextrinas y ciclodextrinas (
estas últimas producidas por
biotecnología ), y polisacáridos
como el almidón y la celulosa .
A partir de los hidratos de carbono
se originan dos posibles procesos: la
formación de glucósidos o glicólisis.
Estos procesos representan el
primer motor metabólico de la
célula; en particular, la formación de
glucósidos es un primer proceso
metabólico secundario, mientras
que la glicólisis es un primer proceso
metabólico primario

19. METABOLISMO S

20. Metabolitos secundarios
• Los metabolitos secundarios son pequeños compuestos orgánicos
producidos por modificación de metabolitos primarios. Se forman cerca de
la fase estacionaria de crecimiento.
• compuestos que no tienen participación directa en el metabolismo esencial
para la supervivencia de las plantas
• Los metabolitos secundarios no juegan ningún papel en el crecimiento,
desarrollo o reproducción.
• Sin embargo, juegan un papel en funciones ecológicas como mecanismos
de defensa, sirven como antibióticos y producen pigmentos.
• La atropina y los antibióticos como la eritromicina y la bacitracina son
metabolitos secundarios comercialmente importantes y ampliamente
producidos.
• La atropina es un antagonista competitivo de los receptores de
acetilcolina. Se deriva de varias hierbas que se pueden usar para tratar la
bradicardia. L'

21. Metabolitos secundarios
• Todos los componentes medicinales de las plantas que se han
utilizado con fines medicinales son metabolitos secundarios. Dado
que se dice que hay 250.000 especies de plantas superiores
solamente en la tierra, la biblioteca de metabolitos secundarios, que
es única para cada especie y grupo de organismos, es
extremadamente grande

22. SECUNDARIOS EJEMPLOS

24. Metabolitos Primarios
• Los metabolitos primarios son pequeños compuestos químicos que participan directamente en el
crecimiento, desarrollo y reproducción de los organismos vivos. Por lo tanto, son componentes
clave para mantener las funciones fisiológicas normales del cuerpo.
• Los metabolitos primarios a menudo se denominan metabolitos centrales
• Los metabolitos primarios generalmente se forman durante la fase de crecimiento debido al
metabolismo energético. Son los principales componentes del crecimiento.
• los humanos ingieren metabolitos primarios contenidos en vegetales y granos como nutrientes
• las sustancias que están universalmente presentes en todos los seres vivos, como azúcares,
aminoácidos, ácidos nucleicos, lípidos y sus polímeros, y que desempeñan un papel básico en el
mantenimiento de la vida, se denominan metabolitos primarios.
Por ejemplo, los compuestos macromoleculares como el ADN, el ARN, las proteínas, los
carbohidratos y los lípidos y sus unidades constituyentes, los ácidos nucleicos, los aminoácidos,
los monosacáridos y los ácidos grasos, son indispensables para la mayoría de los organismos
vivos. Además, la lignina y la celulosa, que son fibras contenidas en las plantas superiores,
también se consideran metabolitos primarios por ser elementos básicos del tejido mecánico.

25. Metabolitos primarios
• El etanol, el ácido láctico, los nucleótidos, las vitaminas y algunos
aminoácidos se consideran metabolitos primarios.
• En microbiología industrial, el etanol es el principal metabolito
producido a gran escala por fermentación.
• Además, los aminoácidos como L-lisina y L-glutamato se producen a
gran escala. El ácido cítrico es el otro metabolito primario común
producido a gran escala. Se utiliza como ingrediente en la producción
de alimentos

26. • El ácido cítrico es ampliamente utilizado en la industria alimentaria,
farmacéutica y cosmética, utilizado para la limpieza de metales. Estados
Unidos es el mayor productor de ácido cítrico. La producción de ácido
cítrico es el proceso microbiano industrial más antiguo (1893). Para su
producción se utiliza el cultivo de Aspergillus niger, A. goingii . Los
nutrientes para el cultivo de productores de ácido cítrico contienen
materias primas de carbohidratos baratos como fuente de carbono:
melaza, almidón, jarabe de glucosa.
• El ácido láctico es el primer ácido orgánico que comenzó a producirse por
fermentación. Se utiliza como oxidante en la industria alimentaria, como
mortero en la industria textil y en la producción de
plásticos. Microbiológicamente, el ácido láctico se obtiene de la
fermentación de la glucosa Lactobacillus delbrueckii .

27. PRIMARIOS EJEMPLOS