Enzimas y metabolismo celular

Presentación del tema: "Enzimas y metabolismo celular"— Transcripción de la presentación:

1 Enzimas y metabolismo celular
PPTCTC032TC31-A16V1 Clase Enzimas y metabolismo celular

2 Resumen de la clase anterior
Membrana celular Organización Función: Transporte Bicapa de fosfolípidos Proteínas Carbohidratos Difusión simple Pasivo Activo Difusión Mediado por proteínas carrier Difusión facilitada Osmosis Mediado por vesículas Diálisis

3 Aprendizajes esperados
Analizar la actividad enzimática. Reconocer los factores que afectan la actividad enzimática. Analizar el metabolismo respiratorio de la célula. Conocer los procesos de respiración celular aeróbica y anaeróbica. Páginas del libro desde la 42 a la 46, página 70 y desde la 74 a la 78.

4 Crear una fábrica «verde» no contaminante
Biocombustible: enzimas del tabaco La industria del tabaco ha sufrido una fuerte caída, por el daño que provocan los cigarrillos (su principal producto) en la salud humana. Imagen modificada de Bioforks Pero, hay una SOLUCIÓN! para la industria tabaquera, comunidades agrícolas y la sociedad. Referencias: Una Investigación a cargo de la biotecnóloga Jihong Liu Clarke en Bioforsk (el Instituto Noruego de Investigación Agrícola y Medioambiental) pretende: Crear una fábrica «verde» no contaminante Las plantas solo necesitan dióxido de carbono y la energía del Sol, recursos gratuitos. Producir plantas de tabaco genéticamente modificadas que fabriquen enzimas capaces de crear biocombustible a partir de la descomposición de la biomasa de otros organismos vegetales. Utilizando estas enzimas de tabaco se podrían reemplazar varios productos derivados del petróleo, que contaminan.

5 1. Enzimas 2. Metabolismo Celular

6 1. Enzimas 1.1 Composición Las enzimas son catalizadores biológicos. La mayoría son macromoléculas proteicas compuestas por una o varias cadenas polipeptídicas. Algunas enzimas actúan solas y otras dependen de sustancias inorgánicas y orgánicas. Cofactores (Inorgánicos) Mg+, Mn2+, Cu2+, Zn2+, Na+ y otros. Coenzimas (Orgánicos) NAD, NADP, FAD, CoA y otros.

7 ¿Qué es la energía de activación? Veamos en la siguiente diapositiva!
1. Enzimas ¿Qué es la energía de activación? Veamos en la siguiente diapositiva! 1.2 Características 1. Reducen la energía de activación de las reacciones químicas. 5. Presentan sitio activo. 6. Son específicas. 2. Son eficientes, ya que se requieren en pequeñas cantidades. 7. Están sujetas a regulación. 3. No son alteradas químicamente al catalizar la reacción. 4. No afectan el equilibrio de la reacción. Existen algunos ARN con actividad enzimática, conocidos como ribozimas.

8 1. Enzimas 1.2 Características
Energía de activación: mínima cantidad de energía que se requiere para activar a los átomos o moléculas y que puedan experimentar una reacción química. Enzimas Reducen energía de activación.

9 Complejo Enzima-Sustrato
1.3 Actividad Enzimática Sustrato Sitio Activo Enzima 3. Los sustratos, ya unidos, salen de la enzima, la enzima está lista para otros sustratos. 2. El sitio activo cambia de forma, promoviendo la reacción entre los sustratos 1. Los sustratos entran en el sitio activo con una orientación específica. Enzima + Producto Complejo Enzima-Sustrato

10 No se puede inferir esta información a partir del texto.
Ejercicio 19 “Guía del alumno” Las ligasas unen sustancias simples para formas otras más complejas. Por ende, participan en reacciones que consumen energía. MC Las ligasas son un grupo de enzimas que catalizan la unión de dos moléculas a partir de la formación de enlaces covalentes. A partir de esta información, es correcto afirmar que las ligasas A) actúan únicamente a pH neutro. B) actúan solo a temperatura fisiológica normal. C) actúan en reacciones anabólicas. D) participan en reacciones que liberan energía. E) necesitan de un cofactor para aumentar su actividad enzimática.  Unión entre dos átomos o grupos de átomos para alcanzar el octeto estable, compartiendo electrones del último nivel.     No se puede inferir esta información a partir del texto. ALTERNATIVA CORRECTA C Comprensión

11 1. Enzimas 1.4 Modelos de unión Enzima Sustrato
Modelo ajuste-inducido: Las enzimas son estructuras bastante flexibles por lo que el sitio activo podría cambiar su conformación estructural al interaccionar con el sustrato y de esta forma la enzima puede llevar a cabo su función catalítica. Modelo llave-cerradura: La enzima y el sustrato poseen complementariedad geométrica, es decir, sus estructuras encajan exactamente una en la otra.

12 1. Enzimas 1.5 Cinética Enzimática
La cinética enzimática estudia la velocidad de las reacciones que catalizan las enzimas y los factores que modifican esta velocidad. Factores que afectan la velocidad de reacción: Concentración de Sustrato Temperatura pH

13   D  Ejercicio 4 “Guía del alumno” MC
El siguiente gráfico muestra la actividad de una enzima digestiva a diferentes pH: A partir del gráfico, es correcto afirmar que I) su nivel de pH óptimo es levemente alcalino. II) a pH fuertemente ácido, la enzima se inactiva. III) una vez desnaturalizada la enzima, se recupera por pH óptimo. A) Solo I D) Solo I y II B) Solo II E) I, II y III C) Solo III En los extremos de la curva, la actividad enzimática es nula, por lo que se puede inferir que debido a los cambios de pH, la enzima se desnaturaliza, perdiendo su función. ALTERNATIVA CORRECTA D ASE En el gráfico no se representa que la enzima, después de haber estado a pH de inactividad, sea trasladada a pH óptimo, recuperando su actividad.   

14    E Ejercicio 12 “Guía del alumno” MTP
El siguiente esquema muestra cómo se metaboliza en el intestino la lactosa, disacárido presente en la leche y que provoca intolerancia en algunas personas. Al no ser digerida, la lactosa es utilizada por bacterias del intestino grueso, las que la degradan formando ácidos orgánicos, gas y agua, provocando los malestares asociados con la intolerancia. La especificidad es una característica de las enzimas. Si no hay lactasa, la lactosa no se descompone. Con respecto al esquema, es correcto afirmar que I) para digerir la lactosa se requiere de la acción de una enzima llamada lactasa, que rompe a esta molécula en dos monosacáridos, la glucosa y galactosa. II) la lactasa es fundamental para evitar la intolerancia a la lactosa, ya que cada enzima es específica para cada sustrato. III) cuando la lactosa no se degrada, las bacterias del tracto digestivo la utilizan, formando productos que provocan los síntomas de intolerancia. A) Solo I D) Solo I y III B) Solo II E) I, II y III C) Solo III    ALTERNATIVA CORRECTA E ASE

15 ¿De dónde obtiene glucosa la célula para transformarla en energía?
2. Respiración celular 2.1 Concepto Para obtener energía, la célula degrada la glucosa en el citoplasma y luego la oxida en la mitocondria, obteniendo de esta forma 38 ATP. ¿De dónde obtiene glucosa la célula para transformarla en energía? En la respiración celular se dan dos tipos de reacciones: Reacciones anaeróbicas Reacciones aeróbicas

16 2 piruvato o ácido pirúvico (3 carbonos cada uno)
2. Respiración celular 2.2 Glucólisis Ocurre en el citoplasma de las células y es una reacción anaeróbica, o sea una oxidación sin intervención de oxígeno molecular. Mitocondria Citoplasma Vía aeróbica Vía anaeróbica Glucosa (6 carbonos) GLUCÓLISIS 2 piruvato o ácido pirúvico (3 carbonos cada uno) 2 ADP 2 ATP 2 NAD 2 NADH + H+

17 Compartimento intermembrana
2. Respiración celular 2.3 Vía aeróbica Membrana externa Membrana interna Compartimento intermembrana Matriz Crestas Matriz: Acetilación y ciclo de Krebs. Crestas: Cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa.

18 2. Respiración celular 2.3 Vía aeróbica Ciclo de Krebs:
Se producen moléculas aceptoras de energía, es decir, con poder reductor (NADH y FADH2). Se libera CO2 y se forman dos moléculas de ATP. 2.3 Vía aeróbica Acetilación: El piruvato se oxida, se libera una molécula de CO2 formando acetil coenzima A, que ingresa al ciclo de Krebs. Matriz mitocondrial

19 Crestas mitocondriales
2. Respiración celular 2.3 Vía aeróbica Crestas mitocondriales Fosforilación oxidativa Cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa: Se utiliza el poder reductor de NADH y FADH2, para crear las condiciones de síntesis de ATP (34) por el proceso de fosforilación oxidativa. Cadena transportadora de electrones

20 2. Respiración celular 2.3 Vía aeróbica Resumen:
34 Resumen: La vía aeróbica genera mayor cantidad de ATP (38 moléculas en total) a partir de una molécula de glucosa, siempre que exista presencia de oxígeno.

21 Bacterias (bacterias lácticas) Músculo esquelético humano.
2. Respiración celular 2.4 Vía anaeróbica Bacterias (bacterias lácticas) Fermentación láctica: ¿En qué circunstancias nuestros músculos realizan fermentación láctica? Músculo esquelético humano. Protozoos Rendimiento energético: 2 ATP

22    E Ejercicio 15 “Guía del alumno” MC
Se ha señalado que la sensación de ardor en los músculos durante el ejercicio intenso se debe a la acumulación de ácido láctico, el cual se produce I) en la matriz mitocondrial. II) en condiciones anaeróbicas. III) a partir del ácido pirúvico. Es (son) correcta(s) A) solo I D) solo I y II. B) solo II E) solo II y III. C) solo III.    ALTERNATIVA CORRECTA E Comprensión El ácido láctico se forma en el citoplasma por un proceso anaeróbico de fermentación, a partir del ácido pirúvico, en una vía alternativa a la respiración celular aeróbica.

23 ¿Cómo se fabrica el vino?
2. Respiración celular 2.4 Vía anaeróbica Levaduras (hongo unicelular) Bacterias Fermentación alcohólica: ¿Cómo se fabrica el vino? Aplicaciones en la alimentación humana: pan, cerveza, vino y otras. Rendimiento energético: 2 ATP

24 2. Respiración celular

25 Descomposición de glucosa para formar piruvato.
Ejercicio 6 “Guía del alumno” MTP El siguiente esquema muestra algunas etapas de la respiración celular: ALTERNATIVA CORRECTA D Comprensión Glucosa A partir del esquema, es correcto afirmar que 1, 2 y 3 corresponden, respectivamente, a A) gliceraldehído, ácido pirúvico, ciclo de Krebs. B) ácido pirúvico, glucosa, descarboxilación. C) glucosa, ácido pirúvico, descarboxilación. D) glucosa, ácido pirúvico, ciclo de Krebs. E) ácido pirúvico, glucosa, ciclo de Krebs. Descomposición de glucosa para formar piruvato. Ácido pirúvico     Ciclo de Krebs  Ciclo de reacciones de descomposición de acetil CoA, con producción de ATP y poder reductor.

26 Pregunta oficial PSU El siguiente gráfico muestra el curso de una reacción química: A partir de su análisis, se puede inferir correctamente que La enzima disminuye la energía de activación. Sin enzima se acelera la reacción química. Es necesario superar la energía de activación para obtener productos. Solo I Solo II Solo III Solo I y II Solo I y III Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, PSU 2013 ALTERNATIVA CORRECTA E ASE .

27 Célula como unidad funcional
Tabla de corrección Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad 1 E Célula como unidad funcional Reconocimiento 2 B 3 D ASE 4 5 Comprensión 6 7 C 8 9 10 A

28 Célula como unidad funcional
Tabla de corrección Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad 11 E Célula como unidad funcional Reconocimiento 12 ASE 13 B Comprensión 14 A 15 16 17 18 D 19 C 20

29 Factores que afectan la actividad Concentración Sustrato
Síntesis de la clase - Aeróbica - Anaeróbica Metabolismo Respiración Celular Factores que afectan la actividad Actividad Enzimática Llave Cerradura Ajuste Inducido Concentración Sustrato Temperatura pH

30 Prepara tu próxima clase
En la próxima sesión, estudiaremos Ciclo Celular: mitosis

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32 Equipo Editorial Área Ciencias: Biología
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