metabolismo
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METABOLISMO. El metabolismo tiene dos propósitos fundamentales: la generación de energía para poder realizar funciones vitales para el organismo y la síntesis de moléculas biológicas - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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METABOLISMO
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• El metabolismo tiene dos propósitos fundamentales: la generación de energía para poder realizar funciones vitales para el organismo y la síntesis de moléculas biológicas
• El metabolismo es el proceso general por el cual los sistemas vivos adquieren y utilizan la energía libre que necesitan para realizar las diversas funciones que ocurren dentro de ellos. Y lo consiguen acoplando las reacciones exoergónicas de la oxidación de los nutrientes a los procesos endoergónicos requeridos para mantener los sistemas vivos.
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El metabolismo, por regla general, representa la suma de todos los cambios químicos que convierten los nutrientes, los materiales de partida utilizables por los organismos, en energía y productos celulares químicamente complejo, es decir, consiste literalmente en cientos de reacciones enzimáticas organizadas en rutas características.
• Obtener energía química a partir de la energía solar o degradando nutrientes del medioambiente.
• Convertir nutrientes en moléculas propias de la célula.
• Polimerizar moléculas pequeñas en macromoléculas (proteínas, ácidos nucleicos y polisacáridos).
• Sintetizar y degradar biomoléculas necesarias para funciones especificas de la célula.
RUTAS
METABOLICAS
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FORMA DE OBTENCION DE CARBONO
• AUTOTROFOS utilizan la energía solar para poder fijar el CO2. atmosférico (fuente de carbonos).
• HETEROTROFOS no pueden obtener el carbono del CO2 atmosférico. Lo obtienen a partir de moléculas orgánicas complejas.
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DEGRADACION
BIOSINTESIS
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GLUCÓLISIS
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• La glucolisis es la ruta por medio de
la cual los azucares de seis átomos de carbono (que son dulces) se desdoblan, dando lugar a un compuesto de tres átomos de carbono, el piruvato.
• Durante este proceso, parte de la energía potencial almacenada en la estructura de hexosa se libera y se utiliza para la síntesis de ATP a partir de ADP
• Está presente en todas las formas de vida actuales. Es la primera parte del metabolismo energético y en las células eucariotas ocurre en el citoplasma.
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Primera fase
• Las cinco primeras reacciones constituyen una fase de inversión de energía, en la que se sintetizan azúcares-fosfato a costa de la conversión de ATP en ADP, y el sustrato de seis carbonos se desdobla en dos azúcares-
fosfato de tres carbonos.
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1. Primera inversión del ATP
• En esta etapa la glucosa es fosforilada mediante un
ATP, esta reacción es catalizada por la hexoquinasa
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ATP :
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2. Isomerización de la glucosa-6-fosfato
• Esta reacción es la isomerización reversible de la aldosa, la glucosa-6-fosfato, a la correspondiente cetosa, la fructosa-6-fosfato, mediante la presencia de la enzima fosfoglucoisomerasa.
• Es una reacción fácilmente reversible, cuya dirección dependerá de la concentración de producto y sustrato para regularla.
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3. Segunda inversión de ATP
• La enzima fosfofructoquinasa (PFK1), realiza una segunda fosforilación ayudada de un ATP, para producir un derivado de hexosa fosforilado en los carbonos 1 y 6 llamada fructosa-1,6-bisfosfato.
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4. Fragmentación en dos triosa fosfatos
• La enzima aldolasa, produce el desdoblamiento del azúcar, es decir el compuesto de seis carbonos, fructosa-1,6-bisfosfato produce dos intermediarios de tres carbonos.(GAP) y (DHAP).
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5. Isomerización de la dihidroxiacetona fosfato
• La enzima triosa fosfato isomerasa, convierte uno de los productos, la dihidroxiacetona fosfato en gliceraldehido-3-fosfato.
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Segunda fase
• Las cinco últimas reacciones corresponden a una fase de generación de energía, en esta fase, las triosas-fosfato se convierten en compuestos ricos en energía, que transfieren fosfato al ADP, dando lugar a la síntesis
de ATP.
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6. Generación del primer compuesto de alta energía
• Esta reacción la cataliza la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa, para producir 1,3-Bifosfoglicerato y una molécula de NADH (dinucleótido de nicotinamida y adenina) y H+.
• El fosfato se ha introducido sin utilizar ATP, sino aprovechando la energía producida por la reacción redox.
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7. Primera fosforilación a nivel de sustrato
• En esta etapa el 1,3-bisfosfoglicerato transfiere su grupo acil-fosfato al ADP produciéndose la formación de ATP.
La reacción es catalizada por la fosfoglicerato quinasa.
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8. Preparación para la síntesis del siguiente compuesto de alta energía
• El 3-fosfoglicerato se isomeriza a través de la enzima fosfoglicerato mutasa, transformándose en el 2-fosfoglicerato
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9. Síntesis del segundo compuesto de alta energía
• En esta reacción ocurre una deshidratación simple del 3-fosfoglicerato para dar el fosfoenolpiruvato bajo la
acción de la enzima enolasa.
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10. Segunda fosforilación a nivel de sustrato
• Desfosforilación del Fosfoenolpiruvato, obteniéndose piruvato y ATP. Reacción irreversible mediada por la Piruvato quinasa.
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El rendimiento total de la glucólisis es de 2 ATP y 2 NADH.
Glucosa + 2ADP + 2Pi + 2 NAD+ 2 Piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O
∆G°’= -73,3 KJ/mol
Consume ATP HexoquinasaFosfofructoquinasa
Produce ATP Fosfoglicerato quinasa Piruvato quinasa
Produce NADH Gliceraldehido 3 P deshidrogenasa
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Regulación de la glucólisis
• La glucólisis se regula enzimáticamente en los tres puntos irreversibles de esta ruta, esto es, en la primera reacción (G -- >G-6P), por medio de la Hexoquinasa; en la tercera reacción (F-6P --> F-1,6-BP) por medio de la PFK1 y en el último paso (PEP --> Piruvato) por la Piruvatoquinasa.
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1. La hexoquinasa es un punto de regulación poco importante, ya que se inhibe cuando hay mucho G-6P en músculo. Es un punto poco importante ya que el G-6P se utiliza para otras vías.
HQ: Inhibe G-6P
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2. La PFK1 es la enzima principal de la regulación de la glucólisis, si está activa cataliza muchas reacciones y se obtiene más Fructosa 1,6 bifosfato, lo que permitirá a las enzimas siguientes transformar mucho piruvato. Si está inhibida, se obtienen bajas concentraciones de producto y por lo tanto se obtiene poco piruvato.
Esta enzima es controlada por regulación alostérica mediante: Por un lado se activa gracias a niveles energéticos elevados de ADP y AMP, inhibiéndose en abundancia de ATP y citrato, y por otro se activa en presencia de un metabolito generado por la PFK2 que es la Fructosa-2,6-Bisfosfato (F-2,6-BP)
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La lógica de la inhibición y activación son las siguientes:– ATP: inhibe esta enzima pues si hay una alta
concentración de ATP entonces la célula no necesita generar más.
– Citrato: si hay una alta concentración de citrato entonces, se está llevando a cabo el ciclo del ácido cítrico (o ciclo de Krebs) y este ciclo aporta mucha energía, entonces no se necesita realizar glucólisis para obtener más ATP, ni piruvato.
– AMP, ADP: la baja concentración de estas moléculas implica que hay una carencia de ATP, por lo que es necesario realizar glucólisis, para generar piruvato y energía.
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PFK1: Inhibe: ATP - Activa: ADP, AMP y F-2,6-BP.
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3. La piruvatoquinasa en el hígado se inhibe en presencia de ATP y Acetil Coenzima-A (A-CoA), y se
activa gracias de nuevo ante la F-2,6-BP.
PQ: Inhibe: ATP, A-CoA - Activa: F-2,6-BP