Unidad N 2: Metabolismo: visión panorámica

Transcripción

1 Unidad N 2: Metabolismo: visión panorámica Curso Bioquímica y Fitoquímica Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales UNLP Prof. Titular Sonia Z. Viña

2 Metabolismo: visión panorámica Unidad N 1 (Diseño molecular de la vida): Características distintivas de la materia viva. Para qué utilizan la energía las células y organismos vivos? - Síntesis continua de componentes celulares. - Almacenamiento y expresión de información. - Acumulación y retención de iones y solutos orgánicos en contra de gradientes de concentración. - Contracción muscular; movimiento celular, etc.

3 La composición molecular de una célula, de un organismo responde a un ESTADO ESTACIONARIO DINÁMICO Fuente: Nelson y Cox, 2005

4 Clasificación de los organismos según su fuente de energía y de carbono Fuente: Nelson y Cox, 2005

5 Ciclo del CO 2 y del O 2 entre organismos autótrofos fotosintetizadores y heterótrofos en la biósfera Vía fotosíntesis, unos 100 mil millones de toneladas de Carbono se fijan anualmente bajo la forma de carbohidratos. Fuente: Nelson y Cox, 2005

6 El ciclo del Carbono

7 Efecto invernadero y calentamiento global Durante los últimos años la [CO 2 ] de la atmósfera permaneció prácticamente constante (0,03%). Desde 1850 a esta parte se incrementó más del 40%. Causas: - Uso a gran escala de combustibles fósiles. - Destrucción de áreas selváticas y boscosas. - Roturación del suelo (agricultura).

8 Metabolismo: definición Conjunto de miles de transformaciones químicas que se producen en una célula u organismo, comprendiendo también su coordinación, regulación y sus requerimientos energéticos. Funciones del metabolismo: - Obtener energía química - Convertir las moléculas nutrientes en las moléculas características de cada célula, incluidos los precursores de las macromoléculas - Polimerizar los precursores monoméricos - Sintetizar y degradar las biomoléculas requeridas en funciones celulares especializadas

9 LA MAYORÍA DE LOS ORGANISMOS EMPLEAN LAS MISMAS RUTAS GENERALES PARA OBTENER Y UTILIZAR LA ENERGÍA

10 Definiciones Rutas metabólicas: secuencia de reacciones catalizadas enzimáticamente, que tienen un propósito particular. Precursores. Productos finales. Intermediarios metabólicos o metabolitos. Enzimas. Cofactores: coenzimas y grupos prostéticos. Ejemplos (forma oxidada/forma reducida): NAD + /NADH; NADP + /NADPH; FAD/FADH 2 ; FMN/FMNH 2

11 Cofactores orgánicos

12 Tipos de rutas metabólicas

13 Fases del metabolismo Fuente: Nelson y Cox, 2005

14 Características del catabolismo y anabolismo CATABOLISMO - Fase de degradación. - Reacciones convergentes. - Reacciones de oxidación de moléculas nutrientes. - Liberación de Energía Libre. - Producción de ATP (a partir de ADP y Pi). - Producción de transportadores electrónicos reducidos (NADH, NADPH, FADH 2 ). ANABOLISMO - Fase de biosíntesis. - Reacciones divergentes. - Reacciones de reducción de precursores. - Consumo de Energía Libre. - Producción de ADP + Pi a partir de ATP. - Producción de transportadores electrónicos oxidados (NAD +, NADP +, FAD).

15 Etapas del catabolismo Fuente: Berg et al., 2008

16 Tipos de rutas metabólicas VÍA ANFIBÓLICA Fuente: Nelson y Cox, 2005

17 Metabolismo: visión panorámica Las rutas anabólicas y catabólicas que involucran a un determinado compuesto difieren al menos en un paso Fuente: Voet et al., 1999 Ej.: glucólisis (degradación de glucosa a piruvato) y gluconeogénesis (síntesis de glucosa a partir de piruvato y otros precursores sencillos). Normalmente, las rutas anabólicas y catabólicas que conducen, respectivamente, a la síntesis y degradación de un mismo compuesto ocurren en compartimentos celulares distintos. Ej.: biosíntesis y degradación de ácidos grasos

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19 Acoplamiento energético en procesos químicos Fuente: Nelson y Cox, 2005

20 ATP: adenosina trifosfato Fuente: Voet et al., 1999

21 Ciertos tioésteres también presentan energía libre estándar de hidrólisis grande y negativa Acetil-CoA Fuente: Voet et al., 1999

22 Transportadores de electrones en reacciones de óxidoreducción biológicas Fuente: Voet et al., 1999 Nicotinamida adenina dinucleótido (NAD + /NADH) y nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (NADP + /NADPH)

23 Transportadores de electrones en reacciones de óxidoreducción biológicas Fuente: Voet et al., 1999 Flavina adenina dinucleótido (FAD) y sus formas reducidas (FADH y FADH 2 ); Flavina mononucleótido (FMN) y sus formas reducidas FMNH y FMNH 2.

24 Muchos transportadores y cofactores son derivados de vitaminas Fuente: Berg et al., 2008

25 Bibliografía: - Berg, J. M., Tymoczko, J. L., Stryer, L Bioquímica Sexta Edición. Editorial Reverté. Barcelona. España. - Boyer, R Conceptos de Bioquímica. Ed. Internacional. Thomson. México. - Campbell, M. K., Farrell, S. O Bioquímica. Cuarta Edición. International Thomson Editores, S. A. de C. V. México. - Curtis, H., Barnes, N. S., Schnek, A., Massarini, A Curtis Biología. 7 ma edición en español. Editorial Médica Panamericana. Bs. As. Argentina. - Nelson, D. L., Cox, M. M Lehninger Principios de Bioquímica. Cuarta Edición. Ediciones Omega., S. A. Barcelona. España. - Trinchero, G. D Bioenergética. Introducción al estudio de la Bioquímica. Primera Edición. Editorial Facultad de Agronomía UBA. Buenos Aires. Argentina. - Voet, D., Voet, J. G., Pratt, C. W John Wiley & Sons, Inc. USA.