PAPEL DE LAS MEMBRANAS EN LOS

Transcripción

1 METABOLISMO

2 PAPEL DE LAS MEMBRANAS EN LOS INTERCAMBIOS CELULARES La membrana es la capa que delimita las células. Para que las células funcionen necesitan intercambiar materia y energía con su entorno. La función principal de la membrana plasmática es el intercambio de sustancias con el medio extracelular. Hay distintos tipos de transporte.

3 PAPEL DE LAS MEMBRANAS EN LOS INTERCAMBIOS CELULARES Transporte pasivo: No se gasta energía. Se realiza a favor de un gradiente de concentración. Las moléculas se desplazan desde el lugar donde la concentración es mayor hacia el lugar donde es menor. El transporte pasivo puede realizarse de dos formas: Difusión simple. Difusión facilitada.

4 PAPEL DE LAS MEMBRANAS EN LOS INTERCAMBIOS CELULARES Difusión simple Sirve para moléculas solubles en la membrana. Las moléculas atraviesan por sí mismas la membrana desplazándose entre los fosfolípidos Ejemplo:O2, CO2, urea, etc

5 PAPEL DE LAS MEMBRANAS EN LOS INTERCAMBIOS CELULARES Difusión simple

6 PAPEL DE LAS MEMBRANAS EN LOS INTERCAMBIOS CELULARES Difusión facilitada Las moléculas atraviesan la membrana gracias a que se unen a unas proteínas transportadoras específicas. La realizan moléculas de mayor tamaño.

7 PAPEL DE LAS MEMBRANAS EN LOS INTERCAMBIOS CELULARES Difusión facilitada

8 PAPEL DE LAS MEMBRANAS EN LOS INTERCAMBIOS CELULARES Transporte activo: En este proceso se gasta energía. Se realiza en contra de gradiente de concentración. En este transporte intervienen unas proteínas transportadoras llamadas bombas (porque bombean sustancias a través de la membrana), que transportan las moléculas desde el lugar menos concentrado al más concentrado.

9 PAPEL DE LAS MEMBRANAS EN LOS INTERCAMBIOS CELULARES Transporte activo:

10 PAPEL DE LAS MEMBRANAS EN LOS INTERCAMBIOS CELULARES Transporte de moléculas de elevado peso molecular: Sirve para transportar moléculas de gran tamaño. Hay distintos tipos: endocitosis y exocitosis.

11 PAPEL DE LAS MEMBRANAS EN LOS INTERCAMBIOS CELULARES Endocitosis: Es un proceso de entrada de moléculas. El proceso tiene los siguientes pasos: 1. Se forma una invaginación. 2. Se cierra y se estrangula formándose una vesícula que se incorpora al interior de la célula. Hay dos tipos de endocitosis: Pinocitosis: cuando se incorporan líquidos y sustancias disueltas. Fagocitosis: cuando se incorporan grandes partículas sólidas.

12 PAPEL DE LAS MEMBRANAS EN LOS INTERCAMBIOS CELULARES Endocitosis:

13 PAPEL DE LAS MEMBRANAS EN LOS INTERCAMBIOS CELULARES Exocitosis: Es el mecanismo por el que las macromoléculas contenidas en vesículas citoplasmáticas son expulsadas al espacio extracelular. La membrana de la vesícula se fusiona con la membrana plasmática liberándose el contenido al exterior.

14 PAPEL DE LAS MEMBRANAS EN LOS INTERCAMBIOS CELULARES Exocitosis:

15 PAPEL DE LAS MEMBRANAS EN LOS INTERCAMBIOS CELULARES Exocitosis: Es el mecanismo por el que las macromoléculas contenidas en vesículas citoplasmáticas son expulsadas al espacio extracelular. La membrana de la vesícula se fusiona con la membrana plasmática liberándose el contenido al exterior.

16 INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO Metabolismo: conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en el interior de las células.

17 INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO Para que se lleve a cabo el metabolismo es necesario una fuente de energía y de materia. Según la fuente de materia los organismos se clasifican en: Autotrofos: su fuente de materia es el CO2 Heterótrofos: su fuente de materia son compuestos orgánicos

18 INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO Según su fuente de energía los organismos se clasifican en: Fotótrofos su fuente de energía es la luz del sol. Quimiotrofos: su fuente de energía son las reacciones químicas. Combinando la fuente de energía y la de materia encontramos cuatro tipos de organismos: fotoautotrofos, fotoheterotrofos, quimioautotrofos y quimioheterótrofos.

19 INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO

20 INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO El metabolismo está dividido en dos grandes procesos: Anabolismo: consiste en la construcción de moléculas, gastando energía. Catabolismo: es un proceso de ruptura de moléculas con la obtención de energía.

21 INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO El metabolismo está dividido en dos grandes procesos: Anabolismo: consiste en la construcción de moléculas con gasto de energía. Catabolismo: es un proceso de ruptura de moléculas con la obtención de energía.

22 INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO

23 INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO Hay varias moléculas importantes en el metabolismo: el ATP, el NADH, FADH y NADPH. ATP Es un nucleótido llamado Adenosin trifosfato. Es la forma que tienen las células de almacenar energía. Procede de la unión del ADP + P

24 INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO NADH, FADH y NADPH. También son nucleótidos. Tiene dos formas: la oxidada (sin H al final) y la reducida (con H al final). En el catabolismo se utilizan formas oxidadas que tras la reacción pasan a estar reducidas. En el anabolismo las formas reducidas se oxidan.

25 INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO NADPH, NADH, FADH ATP ADP+P NADP, NAD, FAD ANABOLISMO Moléculas sencillas Moléculas complejas CATABOLISMO ATP ADP+P

26 INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO Anabolismo Fabrica biomoléculas Catabolismo Degrada biomoléculas Consume energía (ATP) Consumen NADH, NADPH o FADH. Ejemplo: síntesis de proteínas, ácidos nucleicos, fotosíntesis etc. Produce energía (ATP) Producen NADH, NADPH o FADH. Ejemplos: glucolisis, ciclo de Krebs, etc

27 INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO Metabolismo Anabolismo consume produce Catabolismo Son reacciones de síntesis ENERGÍA Son reacciones de degradación ATP

28 LA RESPIRACIÓN CELULAR Es un proceso catabólico. Es el conjunto de reacciones química en las que se utilizan las moléculas orgánicas para obtener energía (en forma de ATP) Tiene varias fases: 1. Glucolisis se realiza en el citoplasma de todos los organismos ya sean aerobios (viven en presencia de oxígeno) o anaerobios (viven sin oxígeno) 2. Formación de Acetil Co-A 3. Ciclo de Krebs tiene lugar en las mitocondrias y se necesita la presencia de oxígeno. 4. Cadena respiratoria se produce en la membrana de las crestas mitocondriales.

29 LA RESPIRACIÓN CELULAR GLUCOLISIS Ruta de 10 pasos que convierte una molécula de glucosa en 2 de piruvato, generando dos moléculas de ATP. Tiene lugar en el citoplasma de la célula. Se divide en dos fases: 1. Fase de inversión de energía conjunto de 5 reacciones en las que se invierten dos ATP y se forman dos gliceraldehido 3P. 2. Fase de generación de energía cada gliceraldehido 3P se oxida a piruvato formándose 4 ATP (dos por cada piruvato) y 2 NADH.

30 LA RESPIRACIÓN CELULAR GLUCOLISIS Fase de inversión de energía 2 ATP 2 ADP Glucosa 2 Gliceraldehido 3P Fase de generación de energía 4ATP 4 ADP 2 NAD 2NADH 2 Piruvatos Por cada gliceraldehido 3P que se transforma en piruvato se forman 2ATP y 1 NADH, como tenemos 2, obtenemos 4 ATP y 2 NADH Se obtienen 4 ATP pero hemos gastado 2 en la primera fase por lo que realmente sólo obtenemos 2 ATP.

31 LA RESPIRACIÓN CELULAR GLUCOLISIS Rendimiento neto de la glucolisis: Glucosa 2 piruvatos + 2ATP + 2NADH

32 LA RESPIRACIÓN CELULAR La glucolisis puede utilizar otros compuestos además de la glucosa como: distintos monosacáridos (galactosa, fructosa, manosa) disacáridos (maltosa, lactosa, sacarosa) o glicerol procedente de la digestión de grasas.

33 LA RESPIRACIÓN CELULAR CICLO DE KREBS o Los organismos aerobios oxidan más las moléculas orgánicas, obteniendo muchísima más energía. o Esto se consigue en el ciclo de Krebs. o Para entrar en el ciclo de Krebs, en primer lugar el piruvato y otros compuestos resultado del catabolismo de otros glúcidos, lípidos y proteínas se convierten en Acetil- coenzima A. o En esta reacción se forma un NADH por cada piruvato que se convierte en Acetil-CoA.

34 LA RESPIRACIÓN CELULAR Piruvato NAD NADH CoA-SH CO2 Acetil Co-A Por cada piruvato que se transforma en Acetil CoA obtenemos una molécula de NADH. Como tenemos dos piruvatos, obtendremos dos Acetil CoA y 2 NADH

35 LA RESPIRACIÓN CELULAR CICLO DE KREBS (o ciclo del ácido cítrico) o Una vez sintetizado el acetil Co-A, éste entra en el ciclo de krebs. o Este ciclo tiene lugar en la matriz mitocondrial en presencia de oxígeno. o Es un ciclo de 8 reacciones en el que por cada acetil Co-A se forman: 1ATP+ 3NADH +FAH2. o (Recordamos que teníamos 2 piruvatos y por tanto dos acetil co-a)

36 LA RESPIRACIÓN CELULAR CICLO DE KREBS

37 LA RESPIRACIÓN CELULAR CICLO DE KREBS Acetil CoA NADH NADH NADH FADH2 ATP

38 LA RESPIRACIÓN CELULAR CADENA RESPIRATORIA La molécula de glucosa que inició la glucólisis está completamente oxidada. Parte de su energía se ha invertido en la síntesis de ATP pero la mayor parte de la energía está en los electrones capturados por el NAD+ y el FAD. Para extraer la energía acumulada en el NADH y el FADH2 tiene lugar la cadena de transporte de electrones.

39 LA RESPIRACIÓN CELULAR CADENA RESPIRATORIA En esta cadena los electrones del NADH y FADH2 van pasando por una serie de transportadores de electrones (proteínas de membrana) y este paso se utiliza para sintetizar ATP, mediante un proceso que se llama fosforilación oxidativa. Ocurre en la membrana de las crestas mitocondriales.

40 LA RESPIRACIÓN CELULAR CADENA RESPIRATORIA

41 LA RESPIRACIÓN CELULAR CADENA RESPIRATORIA Por cada NADH se sintetizan: 3 ATP Por cada FADH2 se sintetizan : 2ATP

42 LA RESPIRACIÓN CELULAR CADENA RESPIRATORIA Cuántos NADH y FADH2 se han formado desde el principio? Glucolisis 2NADH Formación acetil CoA 1 por cada piruvato (2piruvatos ) 2NADH. Ciclo de Krebs 3NADH y 1FADH2 por cada piruvato (2 piruvatos) 6 NADH y 2FADH2

43 LA RESPIRACIÓN CELULAR CADENA RESPIRATORIA Total NADH = 10 Se forman 3ATP por cada uno total ATP = 30 Total FADH2 = 2 Se forman 2 ATP por cada uno total ATP = 4

44 LA RESPIRACIÓN CELULAR BALANCE GLOBAL DE LA OXIDACIÓN TOTAL DE GLUCOSA Glucolisis = 2ATP Ciclo de Krebs 2 ATP (1por cada Acetil coa) Cadena de transporte de electrones = 34 ATP Total= 38 ATP

45 LA RESPIRACIÓN CELULAR Reacción global de la respiración celular: Glucosa + 6O2 6 CO2 + 6H2O + 36ATP Por qué 36 ATP si habíamos obtenidos 38? Porque se gastan 2ATP en el paso de los 2 NADH formados en la glucolisis al interior de la mitocondria para oxidarse en la cadena respiratoria.

46 LA RESPIRACIÓN CELULAR FERMENTACIÓN Los organismos anaerobios extraen la energía de la glucosa gracias a la glucolisis, obteniendo así 2ATP, 2 NADH y 2 piruvatos. Tras la glucolisis estos organismos llevan a cabo la fermentación, cuya función es regenerar el NAD para tenerlo disponible de nuevo para la glucolisis. Se lleva a cabo en el citoplasma. Hay dos tipos de fermentación: la láctica y la alcohólica.

47 LA RESPIRACIÓN CELULAR FERMENTACIÓN LÁCTICA: El piruvato se reduce a lactato gastando NADH. Glucosa 2 Piruvato 2ATP 2ATP 2NAD 2NADH 2NADH 2NAD 2 Piruvato 2 Lactato

48 LA RESPIRACIÓN CELULAR FERMENTACIÓN LÁCTICA: El balance neto de la fermentación láctica es: Glucosa 2 lactatos + 2ATP Se utiliza para la realización de quesos y yogur gracias a la acción bacteriana. Tiene lugar en nuestro músculo cuando hacemos ejercicio intenso y el músculo se queda sin oxígeno.

49 LA RESPIRACIÓN CELULAR FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA: El piruvato se reduce a etanol gastando NADH. Glucosa 2 Piruvato 2ATP 2NAD 2NADH 2 Acetaldehido 2ATP 2 Piruvato 2NAD 2 etanol

50 LA RESPIRACIÓN CELULAR FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA: El balance neto de la fermentación alcohólica es: Glucosa 2 etanol + 2ATP Se utiliza para la realización de bebidas alcohólicas y del pan gracias a la acción de levaduras.