El metabolismo. Catabolismo UNIDAD 10

Recursos para la explicación de la unidad El metabolismo celular Adenosín-trifosfato (ATP) Producción de energía en el catabolismo El catabolismo por respiración. Células eucariotas El catabolismo por fermentación Catabolismo de los lípidos

El metabolismo celular CATABOLISMO ANABOLISMO  Son reacciones de degradación.  Son reacciones de síntesis.  Son reacciones de oxidación.  Son reacciones de reducción.  Desprenden energía.  Precisan energía.  A partir de muchos sustratos diferentes se forman casi siempre los mismos productos, principalmente dióxido de carbono, ácido pirúvico y etanol.  A partir de unos pocos sustratos se pueden formar muchos productos, diferentes.  Es un conjunto de vías metabólicas divergentes.  Es un conjunto de vías metabólicas convergentes.

Adenosín – trifosfato (ATP) HO — P — O — P — O — P — O — H CH2 OH Adenina ATP ATP + H2O → ADP + Pi + energía (7,3 kcal/mol) O HO — P — O — P — O — H CH2 OH Adenina ADP ADP + H2O → AMP + Pi + energía (7,3 kcal/mol) O HO — P — O — H CH2 OH Adenina AMP

+ + + + + Producción de energía en el catabolismo A B + C Energía G1 ΔG = G2 – G1 < 0 A + B C + D + + + Energía ΔG = G2 – G1 < 0

BIOCATALIZADORES HOLOENZIMAS LAS PROTEÍNAS Y LOS BIOCATALIZADORES Los biocatalizadores son un tipo de proteínas llamadas enzimas. Actúan catalizando los procesos químicos que se dan en los seres vivos. ACELERAR LAS REACCIONES DISMINUIR LA ENERGÍA DE ACTIVACIÓN No son necesarias en cantidad ya que ni modifican el equilibrio y se recuperan al final. Composición de una enzima Compuesta SOLO por cadenas polipeptídicas Compuesta por cadenas polipeptídicas y otros grupos Apoenzima Se encarga de proporcionar la estructura Cofactor Ión metálico Cofactores orgánicos o coenzimas (ATP, NAD+, NADP+, FAD, coenzima A (Co-A) Grupo prostético Grupo no proteico unido permanentemente a la apoenzima HOLOENZIMAS

Actividad de las enzimas Momento en el que se debilitan los enlaces para dar lugar a la reacción Gráfica de la energía de activación Para lanzar en poco tiempo muchos objetos por la ventana se puede aumentar el número de trabajadores o rebajar el dintel de la ventana. De igual forma, para acelerar una reacción química se pueden calentar los reactivos o añadir un catalizador, es decir, una sustancia que disminuya la energía de activación necesaria para llegar al estado de transición. Energía de activación: energía expresada en cal necesaria para llevar un mol de moléculas de una sustancia hasta el estado de transición a una temperatura determinada.

Actividad de las enzimas Energía libre de activación de la reacción sin catalizador Estado de transición Energía libre Energía libre de activación de la reacción catalizada La energía libre de activación en presencia de una enzima es mucho menor. Variación global de energía libre en la reacción Estado final Avance de la reacción

Actividad de las enzimas Se unen por los radicales de los Aa Constituyen una parte muy pequeña de la apoenzima Estructura tridimensional que le otorga especificidad Aa de fijación (enlaces débiles con el sustrato) Aa catalizadores (enlaces fuertes que provocan la ruptura del sustrato)

Actividad de las enzimas Se unen por los radicales de los Aa Constituyen una parte muy pequeña de la apoenzima Estructura tridimensional que le otorga especificidad Aa de fijación (enlaces débiles con el sustrato) Aa catalizadores (enlaces fuertes que provocan la ruptura del sustrato)

Actividad de las enzimas Se unen por los radicales de los Aa Constituyen una parte muy pequeña de la apoenzima Estructura tridimensional que le otorga especificidad Aa de fijación (enlaces débiles con el sustrato) Aa catalizadores (enlaces fuertes que provocan la ruptura del sustrato)

Actividad de las enzimas Reacción con un sustrato Reacción con dos sustratos sucesivos Centro activo Sustrato A Sustrato Reacción con dos sustratos a la vez Enzima + Sustrato Enzima Sustrato A Sustrato B Enzima Enzima + Productos Complejo activado Producto C Enzima Complejo activado Enzima + Producto Producto A Producto B Producto D A + E → AE → C + E’// B + E’→ D + E S + E → ES → E + P Producto C Producto D A + B + E → ABE → CDE → C + D + E

Actividad de las enzimas. Cinética Velocidad de reacción Concentración del sustrato [S] Vmáx ½ Vmáx KM Variación de la actividad enzimática con la concentración de sustrato. Podemos demostrar la formación de un complejo enzima-sustrato Constante de Michaelis-Menten Dependerá del grado de afinidad de la enzima y el sustrato

Actividad de las enzimas

Actividad de las enzimas

Especificidad de las enzimas Modelo de complementariedad Como una llave y su cerradura Modelo de ajuste inducido Se modifica la forma para adaptarse Modelo de apretón de manos Enzima y sustrato modifican su forma

Efecto de la temperatura Factores que afectan a su actividad Temperatura y pH Velocidad de reacción Temperatura ºC Temperatura óptima Efecto de la temperatura Velocidad de reacción pH óptimo pH Efecto del pH

Factores que afectan a su actividad Inhibidores: sustancias que disminuyen la actividad enzimática o incluso la impiden. IRREVERSIBLE Se une de forma permanente IRREVERSIBLE COMPETITIVA Unión temporal Inhibidor Centro activo IRREVERSIBLE NO COMPETITIVA Se une a la enzima e impide la fijación del sustrato (mantiene centro activo) BLOQUEO COMPLEJO ENZIMA-SUSTRATO Impide formación del producto

Las desarrollaremos en unidades posteriores. Coenzimas Dentro de las holoenzimas… Actúan como transportadores de grupos químicos modificando la reacción química. Pueden ser: De oxidación y reducción. Transportan protones y electrones. Nucleótidos NAD+, NADP+ y FAD De transferencia. Transportan radicales. Nucleótido ATP (transporte de grupos fosfatos), acetil CoA (transporte de grupos acetilos). Las desarrollaremos en unidades posteriores.

Vitamina C, Antiescorbútica o ácido ascórbico Las vitaminas No constituyen un grupo químico unitario al contener varios. Un poco de historia: El término vitamina fue acuñado por el bioquímico Kazimierz Funk en 1912, y significa “amina indispensable para la vida” ya que identificó una molécula con grupos amina (la vitamina B1) Se nombran con letras mayúsculas, por un término que aluda a la enfermedad que provoca su hipovitaminosis o por su nombre químico. Vitamina C, Antiescorbútica o ácido ascórbico Se presentan en pequeñas cantidades No pueden ser sintetizadas por todos los seres vivos (animales) – son nutrientes esenciales. Son muy lábiles (temperatura, pH, oxígeno, etc.)

Insolubles en agua pero solubles en lípidos. Clasificación CLASIFICACIÓN Liposolubles Insolubles en agua pero solubles en lípidos. Su ingestión masiva provoca su acumulación en órganos e hipervitaminiosis Hidrosolubles Solubles en agua. Se eliminan fácilmente por lo que no se almacenan, por lo que pueden originar situaciones de hipovitaminosis

Vitamina Vitaminas Vitamina A Retinol Antixeroftálmica Vitamina D Calciferol Antirraquítica Vitamina K Naftoquinona Antihemorrágica Descripción Los animales pueden obtenerla por ruptura del doble enlace del β-caroteno (provitamina A) Se obtiene a partir de la irradiación por radiación UV del 7-deshidrocolesterol Sintetizada por bacterias del colon Función biológica Antioxidante. Participa en el ciclo visual de los fotorreceptores y mantenimiento de los tejidos epiteliales Mineralización de los huesos, absorción de Ca y P en el intestino. Sintetiza la protrombina, que interviene en la coagulación sanguínea Anomalías por carencia Alteraciones epiteliales, ceguera nocturna, opacidad de la córnea Raquitismo y calcificación deficiente de los huesos. Hemorragias

Vitamina Vitamina Vitaminas Vitamina B1 Tiamina Antineurítica Riboflavina Vitamina B9 Ácido fólico Descripción Sintetizada en parte por la flora intestinal Función biológica Actúa como coenzima de las enzimas descarboxilasas Origina, entre otras, la coenzima FAD Participa en la síntesis de las bases nitrogenadas en el ADN y ARN Anomalías por carencia Trastornos del sistema nervioso Lesiones cutáneas, bucales y labiales Anemia Vitamina Vitamina C Ácido ascórbico Antiescorbútica Descripción Muy lábil. Salvo en los humanos, se sintetiza a partir de la glucosa Función biológica Antioxidante. Síntesis de colágeno. Favorece la absorción del hierro en el intestino Anomalías por carencia Escorbuto y suceptibilidad a la infección respiratoria