BIOQUÍMICA INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO

Transcripción

1 BIOQUÍMICA INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO MC. José Alfredo Villareal Balderrama. D. Ph. Daniel Díaz Plascencia. Contacto:

2 2 NIVELES DE ORGANIZACIÓN

3 INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO 3 Todos los seres vivos reciben materia y energía del medio que los rodea pero a su vez también desprenden materia y energía. La materia es recibida en forma de moléculas (o iones), útiles para generar los constituyentes celulares, por medio del proceso de la nutrición.

4 INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO 4 Las células intercambian continuamente materia y energía con el entorno, introducen materia y la transforman con el objetivo de construir, renovar sus estructuras y conseguir la energía necesaria para sus funciones. Estas transformaciones que tienen lugar en la célula ocurren por medio de un conjunto de reacciones químicas, catalizadas por enzimas, se denominan metabolismo.

5 INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO 5 Sin incluir al agua la casi totalidad de las moléculas de los seres vivos contienen carbono; la química celular esta basada en los compuestos del carbono. Si se incluye el agua, el carbono y hidrogeno representan el 28% del peso del cuerpo humano; excluida el agua, el carbono constituye el 50% y el hidrogeno el 10% del peso corporal.

6 INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO 6 De acuerdo con la capacidad de los organismos para sintetizar o no sus propias moléculas a partir de materiales inorgánicos, estos se han clasificado en: Autótrofos Heterótrofos.

7 INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO 7 Autótrofos: Se denominan autótrofos por que generan su propio alimentos, a través de sustancias inorgánicas para su metabolismo. Los organismos autótrofos producen su masa celular y materia orgánica, a partir del dióxido de carbono, que es inorgánico, como única fuente de carbono, usando la luz o sustancias químicas como fuente de energía. Ejemplo de tales organismos son las células fotosintéticas y algunas bacterias.(fotoautotrofos)

8 INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO 8 Heterótrofos Deben obtener el carbono en forma de moléculas complejas como la glucosa, tal como sucede con los animales superiores y la mayoría de los microorganismos. Los autótrofos tienden a ser autosuficientes, mientras que los heterótrofos dependen para su subsistencia de las moléculas sintetizadas por los autótrofos. (quimiotrofos)

9 METABOLISMO 9 El metabolismo es la suma de todas las reacciones químicas en las células. Una idea mas completa del metabolismo es la de una actividad celular altamente coordinada, con intencionalidad, con orientación (vectorial), en la que intervienen multitudes de sistemas enzimáticos y en la cual se intercambia materia y energía con el medio ambiente.

10 INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO Los objetivos del metabolismo son: 1.Obtención de energía útil (ATP) para la célula, a partir de la luz, de las sustancias inorgánicas (quimio síntesis)o moléculas orgánicas. 2. Convertir nutrientes exógenos en precursores de macromoléculas. 3.Construcción de macromoléculas propias a partir de dichos precursores. 4.Formación y degradación de las macromoléculas de biomoléculas, como hormonas, neurotransmisores, proteínas y lípidos de membrana, etc. 10

11 RUTA METABOLICA 11 Es muy frecuente que el producto de una reacción metabólica sea el sustrato de otra u otras, que es lo que denomina como vía o ruta metabólica, como por ejemplo la glucólisis, b-oxidación, ciclo de la ornitina, etc. Sustrato A ----> sustrato B ---->sustrato C ----> sustrato D E1 E2 E3

12 RUTA METABOLICA 12 Cada vía metabólica tiene una finalidad, por ejemplo, la glucólisis es la ruta de degradación de la glucosa para obtener energía, el ciclo de Calvin sintetizar monosacáridos en la fase oscura de la fotosíntesis, etc.

13 RUTA METABOLICA 13 Cada una de las sustancias o moléculas que intervienen en las reacciones metabólicas se denomina metabolitos, como el ácido pirúvico, glucosa-6-fosfato, gliceraldehído, etc. En el metabolismo tienen lugar muchas reacciones (muchas vías o rutas), que tienen lugar de forma simultánea, y para evitar interferencias entre ellas cada una ocurre en un compartimento celular (en un orgánulo), es decir, las rutas están compartamentalizadas, y con ello la eficacia enzimática es mayor. Por ejemplo:

14 RUTA METABOLICA 14 Citoplasma: Glucólisis, gluconeogénesis, glucogenogenesis, síntesis de triglicéridos y de proteínas (traducción). Mitocondria: Ciclo de krebs, b-oxidación, fosforilación oxidativa. Retículo endoplasmático: síntesis de lípidos y de proteínas. Núcleo: duplicación y transcripción.

15 METABOLISMO 15 Actividad celular altamente coordinada, con intencionalidad, con orientación (vectorial), en la que intervienen multitudes de sistemas enzimáticos y en la cual se intercambia materia y energía con el medio ambiente. 1. Anabolismo 2. Catabolismo

16 16 METABOLISMO

17 CATABOLISMO 17 Los tres componentes sólidos principales (98%) de los alimentos: Carbohidratos, 50-60% Lípidos 20% Proteínas 20-30%

18 CATABOLISMO 18 La degradación de los polisacáridos, las proteínas y los lípidos se realizan a través de una serie de reacciones que se organizan en tres etapas.

19 CATABOLISMO 19 En la primera etapa: Los polisacáridos monosacáridos de tipo de la glucosa; Los lípidos glicerol, acido graso y otras moléculas. Las proteínas aminoacidos. No se libera energía utilizable durante esta primera etapa.

20 CATABOLISMO 20 En la segunda etapa, todo ese gran numero de pequeñas moléculas formadas en la primera son degradadas a moléculas mas sencillas. La tendencia es converger hacia la molécula llamada acetil co enzima A (CoA). Generación de una pequeña cantidad de ATP.

21 CATABOLISMO 21 En la tercera etapa se oxida la molécula de acetil CoA y se convierte en agua y bióxido de carbono. La mayor producción de ATP obtenida de los alimentos se genera en esta tercera etapa.

22 CATABOLISMO 22 La conversión de la glucosa en acetil coenzima A se efectúa en la glucolisis. La transformación de los ácidos grasos en acetil coenzima A se lleva a cabo en la vía denominada B- oxidación. A partir de los aminoacidos, la formación de varias moléculas, entre ellas la acetil- coenzima A, comprende reacciones de transaminación y desaminación.

23 23 VISIÓN GENERAL DEL CATABOLISMO

24 ANABOLISMO 24 El anabolismo también puede estudiarse en tres etapas. En la primera de estas, con la ayuda del ciclo del acido cítrico, se generan pequeñas moléculas precursoras, las cuales se convierten, a lo largo de la segunda etapa, en los bloques de construcción (los monómeros) de las macromoléculas propias de la célula. Finalmente, en la tercer etapa se ensamblan estos monómeros para generar las macromoléculas. En las tres etapas anabólicas, especialmente en la primera, se requiere de energía en forma de ATP.

25 25 ANABOLISMO

26 REGULACIÓN DEL METABOLISMO 26 Una de las características sobresalientes del metabolismo como actividad celular: Regulado Coordinado Integrado Existe una coordinación y una definida jerarquía dentro de las vías metabólicas. Todo ello supone la existencia en las célula de una complejísima red de información.

27 REGULACIÓN DEL METABOLISMO 27 El control de metabolismo representa el control de todas y cada una de las vías metabólicas. Cada vía metabólica es una unidad funcional que parte de un sustrato y termina con la formación del producto final de la vía.

28 ADAPTACIÓN Y HOMEOSTASIS 28 Muchas de las funciones de los seres vivos están encaminadas a la supervivencia del individuo o de la especie, en distintas condiciones de medio ambiente, las cuales dependen de la adaptación del individuo y de la especie a dicho medio.

29 ADAPTACIÓN Y HOMEOSTASIS 29 La esencia del clásico enunciado de Bernard: la consistencia del medio interior es la condición de la vida libre e independiente. Estos fenómenos de regulación interna reciben el nombre de Homeostasis, caracterizada no por la ausencia de cambios, sino por la tendencia a mantener constante el medio interno a través del control del los cambios.