Resumen del metabolismo

Aviso Un resumen como este no es más que una guía para estudiar. Cualquier pregunta sobre el metabolismo tendrá, necesariamente, mayor nivel de detalle. Esto no es, por lo tanto, más que un simple esquema

Contenidos PAU Introducción al metabolismo; catabolismo y anabolismo. Finalidades de ambos. Comprensión de los aspectos fundamentales, energéticos y de regulación que presentan las reacciones metabólicas. Papel del ATP y de las enzimas. La respiración celular, su significado biológico; diferencias entre las vías aerobia y anaerobia. Orgánulos celulares implicados en el proceso. La fotosíntesis como proceso de aprovechamiento energético y de síntesis de micromoléculas. Estructuras celulares en las que se produce el proceso.

Introducción al metabolismo; catabolismo y anabolismo.

Procesos de nutrición Adquisición de nutrientes Utilización de los nutrientes Obtención de energía Elaboración de las sustancias que necesitan Eliminación de desechos Del medio extracelular, a través de la membrana Metabolismo Al medio extracelular, a través de la membrana

Concepto Conjunto de reacciones químicas y procesos fisico-químicos que tienen lugar en el interior de un ser vivo La célula contiene una gran variedad de moléculas, en cantidades diversas La mayor parte de esas moléculas se transforman en otras mediante diferentes reacciones químicas Esas reacciones ocurren de forma coordinada, formando rutas metabólicas

Elementos del metabolismo Las rutas metabólicas pueden clasificarse en dos categorías Catabolismo: conjunto de rutas metabólicas que degradan moléculas complejas Anabolismo: conjunto de rutas metabólicas que dan como resultado moléculas más complejas que las iniciales

Las rutas metabólicas se producen en tres niveles Interconversión entre moléculas complejas y sus monómeros Interconversión de los monómeros y moléculas orgánicas sencillas Utilización de las moléculas sencillas para la síntesis de biomoléculas o degradación de los intermediarios a compuestos inorgánicos

Catabolismo

Productos genéricos del catabolismo Energía, en forma de ATP Sobre todo, en reacciones de degradación oxidativa Poder reductor, en forma de NADH Precursores metabólicos Moléculas de pequeño tamaño que intervienen en otras reacciones, fundamentalmente anabólicas

Aspectos generales del anabolismo Conjunto de reacciones biosintéticas que tienen lugar en las células Formación de los monómeros Formación de los polímeros a partir de los monómeros Formación de estructuras celulares (reacciones de ensamblaje) En general, requieren un aporte de Energía, que procede de la hidrólisis de ATP Poder reductor, que procede del NADH+H+ Los electrones proceden de… Agua o compuestos inorgánicos reducidos: Fotoautótrofos Compuestos orgánicos: Fotoheterótrofos Compuestos inorgánicos reducidos: Quimioautótrofos Compuestos orgánicos: Quimioheterótrofos

Reacciones de degradación oxidativa Consisten en la transferencia de electrones de un compuesto oxidado a otro reducido En este paso, los electrones pierden parte de su energía Se producen siempre simultáneamente a reacciones de reducción En los seres vivos, el compuesto que se oxida cede hidrógeno y/o electrones a otro compuesto que los capta, reduciéndose

Reacciones de degradación oxidativa (2) Los compuestos biológicos que se oxidan… Ganan átomos de oxígeno Pierden electrones Pierden átomos de hidrógeno Son captados por coenzimas de oxidación reducción: NAD+, NADP+ o FAD.

Finalidades de ambos. Comprensión de los aspectos fundamentales, energéticos y de regulación que presentan las reacciones metabólicas. Papel del ATP y de las enzimas.

Tipos de organismos según su metabolismo Los seres vivos necesitan tomar del exterior materia y energía Adquisición de materia El Carbono y el Nitrógeno son esenciales para el metabolismo Según su modo de obtener carbono, los organismos se clasifican en: Autótrofos: Obtienen el carbono a partir de dióxido de carbono Heterótrofos: Obtienen el carbono de moléculas orgánicas Adquisición de energía Según su modo de obtener energía, los organismos se clasifican en: Fotótrofos: pueden producir ATP a partir de energía luminosa Quimiotrofos: producen ATP exclusivamente a partir de energía química procedente de la rotura de enlaces

Advertencia Comprender los aspectos fundamentales, energéticos y de regulación que presentan las reacciones metabólicas supone tener una visión más o menos global del metabolismo, en todo caso, puede servir lo siguiente…

Aspectos energéticos de las reacciones metabólicas Las reacciones químicas que ocurren en la célula suponen el intercambio de energía entre sustratos y productos Aunque las reacciones sean exotérmicas, para que ocurran es necesario alcanzar la energía de activación Las enzimas reducen la energía de activación del complejo enzima-sustrato, haciendo posible la reacción La energía que se produce en una reacción exotérmica puede ser utilizada en otra Se dice que ambas reacciones están acopladas

Regulación de las reacciones metabólicas La célula necesita mantener en cada momento la concentración precisa de cada tipo de sustancia que forma parte de su metabolismo Para conseguirlo, las reacciones químicas deben poder activarse, detenerse o cambiar su velocidad El control de las reacciones metabólicas se produce… A través de la inhibición enzimática Por acción de proteínas reguladoras que modifican la actividad de las enzimas de la ruta metabólica

Papel del ATP y las enzimas Papel de las enzimas Hacen posible que se produzcan las reacciones de cada ruta metabólica La posibilidad de que su actividad esté regulada permite que el metabolismo sea un proceso controlado, ajustado a las necesidades de la célula Papel del ATP Juega el papel de “moneda” energética en la célula Es un intermediario metabólico que permite proporcionar energía generada en unas reacciones a otras que no están acopladas con ellas

La respiración celular, su significado biológico; diferencias entre las vías aerobia y anaerobia. Orgánulos celulares implicados en el proceso.

Concepto Concepto: Oxidación completa de monosacáridos que produce energía y poder reductor En realidad, comprende dos fases bien diferenciadas: Glucolisis (ruta anaerobia) Respiración celular propiamente dicha (ruta aerobia)

Glucolisis Posiblemente, la ruta metabólica más antigua Se desarrolla en el citoplasma de todas las células Consiste en la degradación oxidativa de la glucosa para producir piruvato y energía en forma de ATP Etapas: Fosforilación Rotura de la fructosa 1,6 difosfato Oxidación y fosforilación a nivel de sustrato Restitución del ATP consumido

Concepto Tiene lugar en el interior de la mitocondria Etapas: Formación de acetil-CoA Ciclo de Krebs Fosforilación oxidativa Transporte electrónico Formación del gradiente quimiosmótico Síntesis de ATP

Diferencias entre ambos procesos Localización celular Citoplasma (anaerobia) y mitocondria (aerobia) Mecanismo de síntesis de ATP Fosforilación a nivel de sustrato (glucolisis), fosforilación a nivel de sustrato y síntesis quimiosmótica (aerobia) Rendimiento energético

La fotosíntesis como proceso de aprovechamiento energético y de síntesis de macromoléculas. Estructuras celulares en las que se produce el proceso.

Fotosíntesis Fase luminosa

Localización celular La fase luminosa de la fotosíntesis ocurre asociada a La membrana interna del cloroplasto Las membranas de los tilacoides

Fundamento básico Efecto fotoeléctrico La luz puede provocar la excitación y emisión de electrones por parte de algunas sustancias Los electrones pueden ser transferidos a una cadena de transporte El flujo de electrones puede acoplarse a obtención de energía o poder reductor

Elementos necesarios (en general) Energía luminosa, procedente del Sol Una sustancia excitable, que ceda electrones Una sustancia que done sus electrones a la anterior Una cadena de transporte electrónico Un aceptor final de electrones Un sistema para producir energía acoplado al transporte electrónico

Productos de la fotosíntesis Fase luminosa NADPH, que proporciona poder reductor a la célula ATP, que proporciona energía química Fase oscura Se utilizan los productos de la fase luminosa Se producen monosacáridos que pueden ser utilizados en otras rutas metabólicas

Plastos Orgánulos exclusivos de las células vegetales Forma ovalada y gran tamaño Presentan dos membranas separadas entre sí por un espacio En su interior aparece un gran número de vesículas de membrana aplanadas, ADN circular y cerrado y ribosomas 70S

Estructura de los plastos Espacio intermembranoso Membrana plasmídica interna Membrana plasmídica externa Tilacoide Granum (pl = grana) Ribosomas 70S Estroma ADN