Metabolismo II. Anabolismo

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1 Metabolismo II. Anabolismo I. Definición II. Tipos de anabolismo III. Anabolismo Heterótrofo A. Gluconeogénesis B. Glucogenogénesis C. Amilogénesis D. Anabolismo de lípidos E. Anabolismo de proteínas F. Anabolismo de ácidos nucleicos

2 Metabolismo II. Anabolismo I. Definición: La tenemos en la otra parte del tema, pero la vuelvo a colocar aquí: Es la fase del metabolismo que consiste en la síntesis de moléculas orgánicas complejas a partir de moléculas precursoras sencillas y oxidadas. Es necesario, por tanto, reducirlas, para lo que se requiere energía () y poder reductor NADPH obtenidos del catabolismo o de la conversión de energía lumínica en el caso de los organismos fotosintéticos. Se trata de un proceso reductor, endergónico y formado por vías divergentes II. Tipos de anabolismo Anabolismo Heterótrofo: común a todos los organismos. Tiene como sustratos o reactivos moléculas orgánicas sencillas. Anabolismo Biomolécula Sintetiza Nombre del proceso Glucosa Glucogénesis/gluconeogénesis Glúcidos Glucógeno Glucogenogénesis Heterótrofo Almidón Amilogénesis (moléculas Glicerina Lípidos orgánicas) Ácidos grasos Proteínas Aminoácidos Ácidos nucleicos Ácidos nucleicos Anabolismo Autótrofo: propio de organismos autótrofos. Tiene como sustratos o reactivos moléculas inorgánicas. Anabolismo Autótrofo (moléculas inorgánicas) Tipos según la fuente de energía Fotosintético (luz solar) Quimiosintético (energía química de reacciones luminosas) Tipos según el dador y aceptor de protones y electrones Oxigénico (dador H 2 O, aceptor CO 2 ). Libera O 2 Anoxigénico (dador puede ser molécula orgánica o inorgánica). No libera O 2 Fases Luminosa (necesita luz, depende directamente de ella): se transforma la energía luminosa en energía química utilizable por la célula. Oscura (se puede realizar con o sin luz, depende indirectamente de ella): Utilizando la energía producida en la fase anterior se sintetizan moléculas orgáncas. 1º equivalente a la fase luminosa: 2º equivale a la fase oscura: 1º equivalente a la fase luminosa: Reacciones exergónicas de oxidación. 2º equivale a la fase oscura: Reacciones de reducción que utilizan la energía ( y NADH) producidos en la fase anterior.

3 III. Anabolismo Heterótrofo A. Gluconeogénesis Ruta anabólica de síntesis de glucosa a partir de otros compuestos. Tiene lugar en todas las células. Interviene la mitocondria pero la mayor parte ocurre en el citosol. A partir de lactato, aminoácidos o ácidos grasos (estos sólo en vegetales), se obtiene piruvato que en la mitocondria forma oxalacetato. Este se transforma en malato para poder salir de la mitocondria y en el citosol vuelve a dar oxalacetato que se descarboxila originando fosfoenolpiruvato. 2 moléculas de fosfoenolpiruvato se unen para dar fructosa 1,6 difosfato, que se desfosforila en fructosa 6 fosfato y esta, en glucosa. Como se puede ver, en el proceso se gasta energía en forma de. Lactato Pirúvico (3C) aa CO 2 NADH+H + OAA (4C) ADP+Pi NAD + Ag (solo en vegetales) Malato Glucosa NADH+H + OAA (4C) NAD + Pi A PEP (3 C) F,1,6dP F6P x2 CO 2 ADP

4 B. Glucogenogénesis Proceso anabólico de síntesis de glucógeno a partir de glucosa. Ocurre en el citosol de células del hígado y músculo esquelético. Glucosa UDP-Glucosa Glucógeno con n glucosas UTP Pi Glucógeno con (n-1)glucosas UDP C. Amilogénesis Proceso anabólico de síntesis de almidón (vegetales). Es parecido a la síntesis de glucógeno, pero utiliza en lugar de UTP. D. Anabolismo de lípidos En el caso de los triacilglicéridos, se sintetiza glicerina, también los tres ácidos grasos y luego se produce la esterificación con gasto de. 1. Síntesis de glicerina DHAP Glicerol 3 P Glicerina NADH NAD + ADP 2. Síntesis de ácidos grasos Se produce mediante la unión de moléculas de acetil CoA en cuatro reacciones. Se necesita energía ( y NADPH) Es una ruta espiral en la que, por cada vuelta, el ácido graso aumenta dos carbonos. E. Anabolismo de proteínas Las plantas pueden sintetizar todos los aminoácidos, pero para los animales hay aminoácidos esenciales (que no pueden sintetizar) Se sintetiza el esqueleto carbonado mediante la glucólisis o ciclo de krebs (piruvico, oxalacetato, 3 fosfoglicerato ) y luego, mediante transaminación, se une el grupo amino. NH 3 +NADPH α-cetoglutarato Aminoácido: alanina, aspártico, serina H 2 O + NAD Glutámico Cetoácido: pirúvico, OAA, 3PG F. Anabolismo de ácidos nucleicos Se sintetiza el azúcar por la vía de las pentosas fosfato, las bases púricas a partir de ribosa 5P y las bases pirimidínicas a partir de aspartato. Se unen los componentes del nucleótido.

5 Algunos cuadros por si os sirven para aclarar ideas. COMPARACIÓN DE CATABOLISMO CARACTERES CONSIDERADOS CATABOLISMO RESPIRACIÓN AEROBIA FERMENTACIÓN 1. Cuál es la fuente de energía? Compuestos químicos Compuestos químicos. 2. Quién es el dador de e-? Glucosa (compuesto orgánico oxidable) Generalmente hexosas. 3. Quién es el aceptor de e-? O2 (dando una molécula de agua) Compuesto orgánico parcialmente oxidado, generalmente Piruvato. 4. Por qué mecanismo se obtiene el? Fosforilación oxidativa Fosforilación a nivel de sustrato. RESPIRACIÓN CELULAR AEROBIA 1. En qué orgánulo sucede? En las mitocondrias 2. Dónde está la CTE? Membrana interna de mitocondrias 3. Qué nucleótido reducido interviene? NADH y FADH2 4. Se producen nucleótidos reducidos u oxidados? Oxidados 5. Qué moléculas aportan los H+? NADH y FADH2 6. Dónde se acumulan los H+? Espacio intermembrana 7. Qué recorrido hacen los H+? Matriz--- -ESPACIO INTERMEMBRANAL--- matriz 8. Cómo se llama la síntesis del? Fosforilación oxidativa 9. Cuántos se producen? (H. quimiosmótica de Mitchell) Por cada 2 H+ que vuelven a la matriz, se sintetiza 1 Por tanto, por cada NADH + H+ (que cede sus e- a la cadena respiratoria), se translocan 6 H+ y se producen 3 Por cada FADH2, se translocan 4 H+ y se obtiene 2

6 MECANISMOS DE SÍNTESIS DE O FOSFORILACIÓN del ADP (nivel alto) 1. FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO Mecanismo de formación de mediante la transferencia de un grupo fosfato, rico en energía, desde un compuesto que lo contiene hasta el ADP 2. FOSFORILACIÓN MEDIANTE EL TRANSPORTE DE ELECTRONES (T.E.) Mecanismo de formación de mediante la creación de un gradiente electroquímico, derivado de un transporte de e- y H+ e intervienen asas translocadoras de protones. FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO FOSFORILACIÓN MEDIANTE EL TRANSPORTE DE ELECTRONES (T.E.) y ENZIMAS - SINTETASAS (al ser atravesadas por un flujo de protones) En qué consiste? Cuál es la fuente primaria de energía? En qué rutas metabólicas sucede la fosforilación? Síntesis de gracias a la energía que se libera de una biomolécula (sustrato) al romperse algunos de sus enlaces ricos en energía. Un compuesto que contiene un grupo fosfato rico en energía. FERMENTACIONES RESPIRACIÓN (GLUCÓLISIS Y CICLO DE KREBS) FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Mecanismo de formación de a partir de la energía de oxidación de compuestos químicos Oxidación de compuestos químicos RESPIRACIÓN (CTE o CADENA DE TRANSPORTE ELECTRÓNICO). Los e- (procedentes de las oxidaciones de moléculas orgánicas), que han sido captados por el NADH + H+ y por el FADH2, son cedidos a la CTE mitocondrial hasta el O2, que se reduce para formar moléculas de H2O. También se obtiene. Está asociada a membranas? No. Sí. MEMBRANA MITOCONDRIAL INTERNA (crestas mitocondriales) de células eucariotas y mesosomas de procariotas. Cómo es el transporte de e-? No hay. A FAVOR de un potencial redox Cuántas reacciones se necesitan? 1 Varias. Necesita cadenas de moléculas transportadoras de e-? Hay gradiente electroquímico de H+ y asas translocadoras de H+? No. No, no necesita ni gradiente electroquímico, ni asas Sí. Hay varios complejos enzimáticos (quinonas, citocromos, etc.) Sí. Se genera un gradiente electroquímico de H+ y un potencial de membrana. Dada la impermeabilidad de las membranas a los H+, estos sólo pueden regresar a la matriz o al estroma, respectivamente, a través de la enzima - sintetasa. Las asas, al permitir la entrada de protones, acoplan la energía del gradiente osmótico a la síntesis de (hipótesis quimiosmótica de Mitchell). Es decir, la - sintetasa aprovecha la energía liberada por el flujo de H+ para fosforilar ADP y transformarlo en

7 FOSFORILACIÓN MEDIANTE EL TRANSPORTE DE ELECTRONES: HIPÓTESIS QUIMIOSMÓTICA DE MITCHELL (nivel alto) Explica la formación de en la cadena de transporte de electrones (CTE). FASES EXPLICACIÓN 1º) Transporte de e- y bombeo de H+ Hay pasos en el transporte de e- en los que se libera suficiente energía para bombear los H+ desde la matriz mitocondrial hasta el espacio intermembrana, donde se acumulan. 2º) Formación de un gradiente electroquímico de H+ a ambos lados de la membrana 3º) Regreso de H+ a favor de gradiente: paso de los H+ a través de la -sintetasa 4º) Síntesis de (fosforilación del ADP) Así se genera un gradiente electroquímico de H+ y un potencial de membrana. Dada la impermeabilidad de la membrana mitocondrial interna a los H+, estos sólo pueden regresar a la matriz a través de la enzima - sintetasa. Las asas, al permitir la entrada de protones, acoplan la energía del gradiente osmótico a la síntesis de (hipótesis quimiosmótica de Mitchell). Es decir, la - sintetasa aprovecha la energía liberada por el paso de H+ para fosforilar ADP y transformarlo en.

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