UNIDAD 6. METABOLISMO 6.1. Visión general del Metabolismo Celular. 6.2. Importancia de las enzimas en el metabolismo. 6.3. Localización subcelular de algunas rutas metabólicas. 6.4. Algunos procesos metabólicos en el citoplasma. 6.4.1. Glucólisis 6.5. Algunos procesos metabólicos en la mitocondria 6.5.1. Estructura de la mitocondria 6.5.2.Descarboxilación oxidativa 6.5.3. Ciclo de Krebs 6.5.4. Transporte de electrones 6.5.5. Fosforilación oxidativa 6.6. Algunos procesos metabólicos en el cloroplasto

6.1. Visión general del Metabolismo Celular y Balance Energético.

VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO METABOLISMO: totalidad de las reacciones químicas que se producen en un organismo. Dichas reacciones están interrelacionadas entre sí generando rutas de reacciones o rutas metabólicas. Las rutas metabólicas pueden clasificarse en dos grandes categorías: RUTAS CATABÓLICAS RUTAS ANABÓLICAS

VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO Las rutas catabólicas (en su conjunto se denominan catabolismo) se encargan, en general, de degradar moléculas orgánicas proporcionando a la célula moléculas más pequeñas, que en muchos casos pueden ser utilizadas por otras rutas, energía química y poder reductor. Las rutas anabólicas (que constituyen el anabolismo) son, por el contrario, rutas que dan lugar a moléculas de mayor tamaño, partiendo de intermediarios metabólicos y utilizando para ello energía y poder reductor producidos en otras reacciones químicas.

VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO NUTRIENTES: carbohidratos, lípidos, proteínas , ácidos nucléicos MACROMOLÉCULAS CELULARES Carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucléicos ATP NADH NADPH FADH2 ADP + PO4-3 NAD NADP FAD Moléculas pequeñas o PRECURSORES

EJEMPLO DE CATABOLISMO ANABOLISMO

EJEMPLO DE ANABOLISMO

VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO SUSTRATO DE LA ENZIMA (reactivo) ENZIMA MOLÉCULA DE TRANSFERENCIA ENERGÉTICA PRODUCTO DE REACCIÓN

VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO

VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO Es la principal molécula energética que conecta las reacciones que producen energía con las que la requieren. Donde se necesita energía, el ATP la dona al romper enlaces fosfato. Pero será preciso resintetizar otra vez el ATP y de esta manera efectuar proceso contínuo de ruptura-síntesis de ATP.  REACCIONES ENDERGÓNICAS REACCIONES EXERGÓNICAS

VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO ENZIMA SUSTRATO DE LA ENZIMA (reactivo) PRODUCTO DE REACCIÓN MOLÉCULA DE TRANSFERENCIA DE ÁTOMOS DE HIDRÓGENO o molécula portadora de electrones

VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO dinucleótido de nicotinamida adenina; abreviada NAD+ dinucleótido de nicotinamida adenina FOSFATO; abreviada NADP+ Forma oxidada Forma reducida

VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO MOLÉCULA DE TRANSFERENCIA DE ÁTOMOS DE HIDRÓGENO o molécula portadora de electrones SUSTRATO DE LA ENZIMA (reactivo) PRODUCTO DE REACCIÓN ENZIMA

VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO dinucleótido de flavin adenina; abreviada FADH2 Forma oxidada Forma reducida

VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO NUTRIENTES: carbohidratos, lípidos, proteínas , ácidos nucléicos MACROMOLÉCULAS CELULARES Carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucléicos ADP + PO4-3 NAD NADP FAD CATABOLISMO ANABOLISMO ATP NADH NADPH FADH2 Moléculas pequeñas o PRECURSORES

6.2.Importancia metabólica de las enzimas

VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO Una enzima es una proteína que cataliza reacciones bioquímicas siempre y cuando sean termodinámicamente posibles. ALGUNAS ACTIVIDADES ENZIMÁTICAS: ALDOLASA ENOLASA DESHIDROGENASA CINASA FOSFORILASA FOSFATASA ISOMERASA MUTASA TRANSFERASA SINTASA SINTETASA FUMARASA ACONITASA Catalizador: sustancia que altera la velocidad de una reacción química, pudiendo recuperarse sin cambios esenciales en su forma o composición al final de la reacción.

Un aldol es un β-hidroxialdehído o una β-hidroxicetona. ENZIMAS ALDOLASA: enzima que cataliza reversiblemente la ruptura de una fructuosa en dos moléculas más pequeñas de 3 carbonos cada una (cetona y aldehído). Un aldol es un β-hidroxialdehído o una β-hidroxicetona. C α β-hidroxicetona

ENZIMAS ENOLASA: enzima que cataliza la deshidratación reversible del sustrato. Un enol es un alqueno que posee un grupo hidroxilo unido a uno de los átomos de carbonos del doble enlace.

ENZIMAS DESHIDROGENASA: enzima que cataliza la oxidación o reducción de un sustrato por sustracción o adición de átomos de hidrógeno, empleando un par de coenzimas que actúan como aceptores o como donadores de electrones y protones. Las principales coenzimas implicadas en estas reacciones redox son los pares NAD+/NADH, NADP+/NADPH, FAD/FADH2 y FMN/FMNH2; en cada par, la primera es la forma oxidada y la segunda la forma reducida del coenzima. Forma reducida Forma oxidada + + Dependiendo del transportador de hidrogenos, pueden quitar uno o dos atomos. Forma reducida Forma oxidada

ENZIMAS CINASA O QUINASA: enzima que transfiere grupos fosfato desde el ATP a un sustrato específico. O transfiere grupo fosfato del sustrato al ADP para formar ATP. ESTA ÚLTIMA REACCIÓN BIOQUÍMICA ES CONOCIDA COMO FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO.

ENZIMAS FOSFORILASA: enzima que cataliza la adición de un grupo fosfato que proviene de una fosfato inorgánico. Realiza la actividad opuesta a la fosfatasa.

ENZIMAS FOSFATASA: enzima que cataliza la eliminación de grupos fosfatos de algunos sustratos, dando lugar a la liberación de una molécula de ion fosfato y la aparición de un grupo hidroxilo en el lugar en el que se encontraba esterificado el grupo fosfato.

ENZIMAS ISOMERASA: enzima que cataliza el reacomodo de una molécula en su isómero estructural o de posición. Los isómeros son compuestos que tienen la misma fórmula molecular pero diferente estructura molecular.

ENZIMAS MUTASA: es un tipo de enzima ISOMERASA que cataliza el cambio de un grupo funcional de la molécula de un sitio a otro de la misma molécula, sin modificación del grupo funcional.

ENZIMAS TRANSFERASA: enzima que cataliza la transferencia de un grupo funcional de una molécula donadora a otra aceptora.

ENZIMAS SINTASA: enzima que cataliza la unión química de 2 moléculas sin que exista una ATP o GTP involucrada.

ENZIMAS SINTETASA: enzima que cataliza la unión química de 2 moléculas en donde existe la participación de ATP o GTP.

ENZIMAS ACONITASA: enzima que cataliza la isomerización de citrato a isocitrato CITRATO ISOCITRATO

ENZIMAS FUMARASA: enzima que cataliza la hidratación-deshidratación reversible del fumarato a malato.

VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO PROTEÍNAS ÁC.NUCLÉICOS GLUCÓGENO LÍPIDOS AMINOÁCIDOS NUCLEÓTIDOS MONOSACÁRIDOS GLICEROL ÁC.GRASOS GLUCOSA lactato PIRUVATO ACETIL COENZIMA A CO2 CICLO DE KREBS NH3 electrones ADP O2 TRANSPORTE ELECTRÓNICO Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA ATP H2O

VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO PROTEÍNAS ÁC.NUCLÉICOS GLUCÓGENO LÍPIDOS AMINOÁCIDOS NUCLEÓTIDOS MONOSACÁRIDOS GLICEROL ÁC.GRASOS GLUCOSA lactato PIRUVATO ACETIL COENZIMA A CO2 CICLO DE KREBS NH3 electrones ADP O2 TRANSPORTE ELECTRÓNICO Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA ATP H2O

VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO GLUCÓGENO GLUCOGENÓLISIS GLUCOGENOGÉNESIS MONOSACÁRIDOS ÁC.GRASOS GLUCOSA lactato GLUCÓLISIS GLUCONEOGÉNESIS fermentación PIRUVATO DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA ACETIL COENZIMA A β-OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS CO2 CICLO DE KREBS electrones O2 ADP TRANSPORTE ELECTRÓNICO Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA H2O ATP