Bioenergetica, Metabolismo y Regulación Metabolismo Actividad Celular altamente coordinada en el cual numerosos caminos metabólicos cooperan para: 1) Obtener energía química 2) Convertir nutrientes en precursores 3) Sintetizar polímeros 4) Sintetizar y degradar biomoléculas

Estrategias metabólicas El metabolismo mantiene concentraciones de metabolitos intermedios y energía en un estado estacionario Los organismos difieren en sus fuentes de energía, poder reductor, y fuentes de carbono Las reacciones se organizan en secuencias o caminos metabólicos Las enzimas que catalizan secuencias de reacciones están asociadas entre si espacialmente Las vías metabólicas muestran acoplamientos funcionales. Ej: acoplamiento de catabolismo y anabolismo. Fig 12.4 Los sistemas ATP-ADP median conversiones en dos direcciones Las conversiones ¨opuestas¨están reguladas cinéticamente. Ej: ppk1/F26BPasa Las vías metabólicas están reguladas mediante el control de la actividad enzimática así como de la cantidad de enzima.

Enzimas organizadas en secuencias A) Compartimentos Citosol Mitocondrias/cloroplastos Peroxisomas B) Varias actividades enzimáticas asociadas Metabolones Polipéptidos con varias actividades enzimáticas C) Enzimas de membranas

Metabolones Gradient of PEP. The glycolytic hyperstructure containing 56 metabolons was localized to a pole, and the distribution of PEP and the enzymes were displayed. A freely diffusing enzyme consumed PEP. GlyC is the number of glycolytic metabolons, other abbreviations as in Fig. 1. Amar et al. BMC Systems Biology :27 doi: /

Polipéptidos con varias actividades enzimáticas

Selección natural de estrategias regulatorias que: 1) Maximizan la eficiencia de las vías. 2) Particionan metabolitos en caminos alternativos para proveer distintos productos finales. 3) Emplea el combustible mas conveniente para las necesidades del organismo. 4) Anula caminos biosintéticos cuando se acumulan productos.

Regulación “Fina”: actúa a nivel de la actividad enzimática “Gruesa”: actúa a nivel de la cantidad y localización de las enzimas

Regulación “Fina”: Regulación por disponibilidad de sustrato Regulación alostérica Inhibición por producto final Metabolones Modificaciones covalentes

Regulación alostérica

Modificación Covalente Irreversible – Activación por rotura proteolítica de precursores inactivos Enzimas de la digestión Cascada de coagulación Activación de caspasas en la apoptosis

Reversible – Unión covalente de un grupo químico que altera las Propiedades catalíticas de la enzima –Fosforilacióndesfosforilación –Oxidación-reducción –Acetilación-desacetilación –Adenililaciones

Ejemplo de modificaciones covalentes Puentes disulfuro

Regulación “Gruesa”: Regulación transcripcional Estabilidad de los RNAm Traducción Vida media de las proteínas Secuestro Asociación con proteínas regulatorias

Donde regular? Enzimas claves Pasos exergónicos

Desde dónde regular? Regulación intracelular Regulación externa