La química del metabolismo. Parcial 3 Bioquímica QQ-311

Transcripción

1 La química del metabolismo Parcial 3 Bioquímica QQ-311

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4 Metabolismo las reacciones que llevan a cabo los organismos vivos para obtener la energía que necesitan y sintetizar los compuestos que requieren se divide en dos partes catabolismo anabolismo

5 Reacciones anabólicas requieren de energía y dan como resultado la síntesis de biomoléculas complejas a partir de moléculas precursoras más simples. anabolismo: moléculas simples + energía moléculas complejas

6 Reacciones catabólicas descomponen a las moléculas complejas de los nutrientes para proporcionar energía y moléculas precursoras simples para realizar síntesis catabolismo: moléculas complejas moléculas simples + energía

7 que se necesita para que cada reacción ocurra en un sistema vivo? El metabolismo tiene principalmente dos finalidades: 1.- Obtener energía química utilizable por la célula, que se almacena en forma de ATP (adenosín trifostato). Esta energía se obtiene por degradación de los nutrientes que se toman directamente del exterior o bien por degradación de otros compuestos que se han fabricado con esos nutrientes y que se almacenan como reserva. 2.- Fabricar sus propios compuestos a partir de los nutrientes, que serán utilizados para crear sus estructuras o para almacenarlos como reserva. Al producirse en las células de un organismo, se dice que existe un metabolismo celular permanente en todos los seres vivos, y que en ellos se produce una continua reacción química.

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9 Catabolismo es el conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales las moléculas orgánicas más o menos complejas (glúcidos, lípidos), que proceden del medio externo o de reservas se rompen o degradan total o parcialmente transformándose en otras moléculas más sencillas (CO 2, H 2 O, ácido láctico, amoniaco, etcétera) y liberándose energía en mayor o menor cantidad que se almacena en forma de ATP (adenosín trifosfato). Esta energía es utilizada por la célula para realizar sus actividades vitales (transporte activo, contracción muscular, síntesis de moléculas).

10 FASES DEL CATABOLISMO Fase I: Las macromoléculas se degradan a sus monómeros (sucede fuera de la célula: digestión). Fase II: Los distintos monómeros son transformados en piruvato o acetil-coa para entrar al ciclo del ácido cítrico, con desprendimiento de ATP y NADH 2.

11 FASES DEL CATABOLISMO Fase III: El ciclo de ácido cítrico, donde ocurre la oxidación del acetil-coa a H 2 O y CO 2, produciéndose NADH 2, que proporciona mucho ATP a través de la cadena de transporte electrónico. O CH3CSCoA 2 CO 2 + CoASH Acetil-CoA

12 Fases del Catabolismo Fase IV: cada molécula de NADH se convierte en tres moléculas de ATP en un proceso que se conoce como Fosforilación oxidativa. NADH 3 ATP + NAD + FADH 2 2 ATP + FAD

13 DIGESTIÓN LOS REACTIVOS NECESARIOS PARA TODOS LOS PROCESOS VITALES PROVIENEN DE NUESTRA DIETA EN LA PRIMERA ETAPA DEL CATABOLISMO las grasas, carbohidratos y proteínas son hidrolizadas a ácidos grasos, monosacáridos y aminoácidos LAS REACCCIONES OCURREN EN LA BOCA, ESTÓMAGO E INTESTINO DELGADO

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18 acidos grasos monosacáridos aminoácidos segunda etapa los productos son transformados en compuestos que pueden entrar al ciclo del ácido cítrico piruvato acetil-co-a + CO 2 ciclo del ácido cítrico

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21 ruta metabólica del Ciclo de Krebs

22 ATP trifosfato de adenosina Importancia enorme para muchas reacciones biológicas porque sin él no podrían tener lugar muchas reacciones. ATP proporciona un camino de reacción que implica a un buen grupo saliente para una reacción que no puede tener lugar debido a un grupo saliente deficiente A través de reacción de transferencia de fósforilo, el ATP proporciona una vía de reacción que implica un buen grupo saliente para una reacción que no puede tener lugar debido a un grupo saliente deficiente.

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25 Fotosíntesis 90% del peso seco de las plantas es carbon Las plantas capturan la energía solar y la convierten en compuestos intermedios que usan luego para reducir el CO 2 a azúcar vía fotosíntesis CO H 2 O (CH 2 O)n + O 2 + H 2 O Se exporta triosa fosfato de las hojas principalmente

26 Fotosíntesis ocurre el el cloroplasto, cubierta de una membrana selectivamente permeable. El estroma es la parte interna del cloroplasto, una matriz líquida en cuyo interior se encuentra suspendido un sistema de estructuras membranosa en forma de saco, los tilacoides. Un tilacoide consiste de dos membranas que encierran un espacio interno, el lumen. Los tilacoides en forma de pila forman la grana. La captura y conversión de la energia solar a energía química (transducción) ocurre dentro del tilacoide.

27 Procesos de fotosíntesis 1. Proceso fotoquímico 2. Proceso de difusión 3. Proceso de biosíntesis Estos procesos son interdependientes y se coordinan mediante sistemas complejos de control

28 Proceso fotoquímico Los electrones se liberan de la molecula de agua mediante la participación de la energía solar, para formar un poderoso agente reductor, NADPH, y protones. Los protones participan luego en la sintesis del ATP

29 LHC II LHC I Proceso de transducción de la luz en energía química, como ocurre en las membranas del tilacoide, en el cloroplasto. RFA es la radiación fotosintéticamente Activa en longitudes de onda entre 400 y 700 nm. LHCI y LHCII son complejos proteína-pigmento que capturan la RFA en los Fotosistemas I y II.

30 Proceso de difusión El dióxido de carbón se mueve por un gradiente de concentración desde la atmósfera, a través de los estromas de las hojas y el mesofilo, hasta el sitio de fijación en la membrana del cloroplasto.

31 Proceso de biosíntesis El dióxido de carbono se fija en el cloroplasto y el compuesto resultante es reducido para formar carbohidratos. Esta reduccion necesita del ATP y del NADPH, producto de las reacciones fotoquímicas.

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33 Catabolismo de las proteinas AA en la primera etapa de catabolismo de proteínas se hidrolizan a aminoácidos los aminoácidos se convierten a acetil-coa, piruvato o intermediarios del ciclo del ácido cítrico, dependiendo del AA los AA que ingerimos se emplean no solamente para proporcionar energía, sino también para la síntesis de proteínas y otros compuestos que el cuerpo necesita

34 Aminoácidos absorbidos 100% Aminoácidos desaminados 35% 80% Aminoácidos disponibles 65% Cetoácidos 20% Aminoácidos en proteínas orgánicas OTROS DESTINOS ENERGÍA GRASA GLUCOSA Renovación protéica

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36 Catabolismo de las grasas GRASA se hidroliza a glicerol y 3 ácidos grasos por enzimas lipasas en el plasma celular GLICEROL reacciona con ATP para formar glicerol- 3-fosfato (glicerol cinasa) el GRUPO ALCOHOL SECUNDARIO de GLICEROL-3-FOSFATO es oxidado por NAD+ a CETONA por glicerol fosfato dehidrogenasa se produce DIHIDROXIACETONA FOSFATO que entra a la vía glucolítica (glucolisis)

37 Catabolismo de las grasas GRASA se hidroliza a glicerol y 3 ácidos grasos ACIDOS GRASOS se deben activar (reacción en que ácido carboxílico se convierte a tioéster) acido graso + CoASH ATP acil-coa graso + ADP, HPO 4-2 ace-coa se convierte en acetil-coa vía betaoxidación

38 Beta oxidación el acil-coa de ácido graso se convierte a acetil-coa durtante una serie repetitiva de cuatro reacciones, eliminando dos carbonos del aceil-coa al convertirlos en acetil-coa (a) cada una de las cuatro reacciones se cataliza por medio de una enzima diferente (b)

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41 Catabolismo de carbohidratos CHOs se hidrolizan los grupos acetal que mantiene las subunidades de glucosa GLUCOSA se convierte en dos PIRUVATOS por medio de una serie de 10 reacciones conocidas por glicólisis PIRUVATO pasa a cuarta etapa del metabolismo si hay oxígeno presente

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45 Glucolisis cuales pasos de glicolisis requiere de ATP? cuales produce ATP? cuantas moleculas de ATP se obtienen de cada glucosa metabolizada a piruvato?

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47 4ª etapa

48 si no hay oxígeno el piruvato se reduce a lactato (ácido láctico) en las células musculares en las que se ha agotado todo el oxígeno, el piruvato se usa para oxidar en sentido onverso el NADH a NAD+ crea una condición ácida que produce sensación de quemadura en los músculos

49 Fermentación láctica

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54 Catabolismo y Anabolismo