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T11 – METABOLISMO CELULAR Y DEL SER VIVO.
1. Célula y ser vivo: sistemas abiertos.2. Las enzimas.3. La reacción enzimática.4. Vitaminas y metabolismo.5. Energética celular.6. Consideraciones generales sobre
metabolismo.
T11. Metabolismo celular y del ser vivo.
1 – Célula y ser vivo: sistemas abiertos.
Estudio de la célulay el ser vivo
Se consideran ambosSISTEMAS ABIERTOSSISTEMAS ABIERTOS
Están en EQUILIBRIO DINÁMICOEQUILIBRIO DINÁMICO
Realizando TRABAJOTRABAJO
Un organismo capta materia y energía, las transforma y, almacenando energía, realiza actividades biológicas.
La célula intercambia sustancias a través de su membrana plasmática o mediante procesos asociados a ella.
T11. Metabolismo celular y del ser vivo.
1 – Célula y ser vivo: sistemas abiertos.
La molécula de ATP (adenosín trifosfato) es la fuente de energía química útil, ya que posee dos enlaces fosfato ricos en energía.
Otros nucleótidos de citosina (CTP), de guanina (GTP) o de uracilo (UTP) intervienen en procesos metabólicos realizando la misma función energética.
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Las enzimas son proteínasson proteínas con una función catalíticacatalítica, es decir, proteínas que regulan las reacciones regulan las reacciones químicas en los seres vivosquímicas en los seres vivos.
AcelerandoAcelerando las reaccioneslas reacciones y disminuyendodisminuyendo la energía la energía de activaciónde activación.
Intervienen en pequeñas concentraciones, ya que ni se ni se consumen ni se alteranconsumen ni se alteran durante la reacción y pueden, por lo tanto, actuar sucesivas veces.
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2 – Las enzimas.
Concepto de enzimaConcepto de enzima
Disminuyen la energía de activación.
No cambian el signo ni la cuantía de la variación de energía libre.
No modifican el equilibrio de la reacción.
Aceleran la llegada del equilibrio.
Al finalizar la reacción quedan libres y pueden reutilizarse.
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Comportamiento de un enzimaComportamiento de un enzima
Las enzimas actúan como un catalizador:
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2 – Las enzimas.
1. Especificidad. Cada enzima cataliza un solo tipo de reacción, y casi siempre actúa sobre un único sustrato o sobre un grupo muy reducido de ellos.
2. No forman nunca parte del producto o productos.3. No se consumen.4. Son necesarios, por tanto, sólo en una pequeña
cantidad.
Carácterísticas de las enzimas.Carácterísticas de las enzimas.
Cada enzima actúa a un pH óptimo.
Los cambios de pH alteran la estructura terciaria y por tanto, la actividad de la enzima.
Cada enzima tiene una temperatura óptima para actuar.
Las variaciones de temperatura provocan cambios en la estructura terciaria o cuaternaria, alterando la actividad de la enzima.
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2 – Las enzimas.
Influencia del pH y la temperatura en la actividad enzimática.Influencia del pH y la temperatura en la actividad enzimática.
Algunas reacciones son catalizadas por holoenzimasholoenzimas, moléculas formadas por una apoenzimaapoenzima (parte proteica) y un cofactorcofactor (no proteico).
holoenzima = cofactor + apoenzimaholoenzima = cofactor + apoenzima Los cofactores tienen diversa naturaleza, y pueden ser:
Cationes metálicosCationes metálicos, como Zn2+, Ca2+, Fe2+ o Mg2+, que se unen al apoenzima o regulan su activación.
Moléculas orgánicasMoléculas orgánicas. Cuando se unen fuertemente a la apoenzima se denomina grupo grupo
prostéticoprostético. Se denominan coenzimascoenzimas cuando se unen débilmente a la apoenzima
(NAD+, FAD, NADP+,…). Aquí se puede señalar, que muchas vitaminas funcionan como coenzimas.
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2 – Las enzimas.
Cofactores enzimáticos.Cofactores enzimáticos.
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2 – Las enzimas.
Clasificación de las enzimas.Clasificación de las enzimas.
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3 – La reacción enzimática.
Esquema de una reacción enzimática.Esquema de una reacción enzimática.
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3 – La reacción enzimática.
Especificidad enzimática.Especificidad enzimática.
T11. Metabolismo celular y del ser vivo.
3 – La reacción enzimática.
Inhibición de la actividad enzimática.Inhibición de la actividad enzimática.
T11. Metabolismo celular y del ser vivo.
3 – La reacción enzimática.
Es un mecanismo de regulación enzimática. Las enzimas que son reguladas por el sustrato y el producto de la
reacción se denominan enzimas alostéricasenzimas alostéricas.Los sustratossustratos suelen comportarse como activadoresactivadores.Los productosproductos suelen comportarse como inhibidoresinhibidores, impidiendo la
reacción.
Inhibición de la actividad enzimática.Inhibición de la actividad enzimática.
T11. Metabolismo celular y del ser vivo.
3 – La reacción enzimática.
Existe un límite en cuanto a la cantidad de sustrato que la enzima es capaz de transformar en el tiempo.
La velocidad de la reacción aumenta de forma lineal hasta alcanzar un máximo en el que se produce la saturación de la enzima. En ese momento la velocidad solo dependerá de la rapidez con la que esta sea capaz de procesar el sustrato.
Cinética de la reacción enzimática.Cinética de la reacción enzimática.
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4 – Vitaminas y metabolismo.
Las vitaminas perteneces a varias clases de principios inmediatos.
Las vitaminas son indispensables en la dieta, dado que no pueden ser sintetizadas por los organismos animales.
Avitaminosis o ausencia total de una o varias vitaminas.Hipovitaminosis o insuficiencia de una determinada
vitamina en la dieta.Hipervitaminosis o exceso de vitaminas.
Hidrosolubles. Son solubles en agua y generalmente actúan como coenzimas o precursores de coenzimas. A este grupo pertenecen las vitaminas del complejo B y la vitamina C.
Liposolubles. Son insolubles en agua y solubles en disolventes no polares. Son lípidos insaponificables y generalmente no son cofactores o precursores. En este grupo se encuentran las vitaminas A, D, E y K.
T11. Metabolismo celular y del ser vivo.
4 – Vitaminas y metabolismo.
T11. Metabolismo celular y del ser vivo.
4 – Vitaminas y metabolismo.
T11. Metabolismo celular y del ser vivo.
6 – Consideraciones generales sobre el metabolismo.
Conjunto de reacciones químicas que se producen en el interior de la célula.
Estas reacciones en su mayoría tienen lugar en el hialoplasma celular o parte del citoplasma que no contiene orgánulos, aunque suelen empezar o terminar en algún orgánulo especializado.
Ejemplos de metabolismo.Duplicación del ADN.Biosíntesis de proteínas.La hidrólisis de grasas dan ácidos grasos y glicerina.Los polisacáridos dan monosacáridos.
La reacción se produce gracias a la presencia de una enzima que cataliza esa reacción determinada.
Metabolismo.Metabolismo.
T11. Metabolismo celular y del ser vivo.
6 – Consideraciones generales sobre el metabolismo.
1. Obtener energía química del entorno, que es almacenada en los enlaces fosfato del ATP.
2. Transformación de sustancias químicas externas en moléculas utilizables por la célula.
3. Construcción de los componentes celulares (materia orgánica propia: proteínas, ácidos nucleicos, lípidos, polisacáridos,…).
4. Destrucción de estas moléculas para obtener la energía que contienen.
Funciones del metabolismo.Funciones del metabolismo.
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6 – Consideraciones generales sobre el metabolismo.
Anabolismo. Obtención de sustancias orgánicas complejas a partir de sustancias más simples con un consumo de energía (endergónicas o endotérmicas). Ejemplo: la fotosíntesis, la síntesis de proteínas o la replicación del ADN.
Catabolismo. Reacciones de degradación de moléculas complejas que pasan a convertirse en moléculas sencillas. Son procesos destructivos generadores de energía (exergónicas o exotérmicas) que posteriormente se usa en el anabolismo. Ejemplo: la glucolisis, la beta-oxidación de los ácidos grasos, el ciclo de Krebs, la fermentación láctica, la fermentación acética.
Tipos de metabolismo.Tipos de metabolismo.
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6 – Consideraciones generales sobre el metabolismo.El problema de la obtención de la energía por
parte de los seres vivos.Metabolismo
Catabolismo Anabolismo
exergónico endergónico
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6 – Consideraciones generales sobre el metabolismo.
Esquema global del metabolismo celular.Esquema global del metabolismo celular.
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6 – Consideraciones generales sobre el metabolismo.
Secuencia de reacciones químicas que se relacionan.Las rutas metabólicas no son independientes.Ocurren en el hialoplasma y en los orgánulos.El metabolismo tiene lugar en gran medida en el
hialoplasma aunque muchas rutas se inician o acaban en algún orgánulo.
Las reacciones metabólicas anaerobias que ocurren en el hialoplasma no degradan por completo los compuestos orgánicos.
Las moléculas resultantes deben incorporarse después a las mitocondrias, donde se degradan completamente, transformándose en materia inorgánica, y liberando gran cantidad de energía.
Ruta metabólica.Ruta metabólica.
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6 – Consideraciones generales sobre el metabolismo.
Se necesitan numerosas enzimas específicas y moléculas para su desarrollo:
Metabolitos. Son degradados o participan en la síntesis de otras sustancias.Ej.: glucosa, ácidos grasos, aminoácidos,…
Nucleótidos. Permiten la oxidación y reducción de los metabolitos.e.. NAD+, NADP+, FAD.
Moléculas energéticas. Como ATP y GTP o la Coenzima A.
Moléculas ambientales. Se encuentran al comienzo o final de algunos procesos (oxígeno, agua, dióxico de carbono, agua,…)
Moléculas que intervienen en el metabolismo.Moléculas que intervienen en el metabolismo.
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En conjunto, el proceso catabólico global debe ser exergónico para que la energía obtenida le permita a la célula vivir y realizar los procesos anabólicos.
El balance energético permite medir la cantidad de energía intercambiada en un proceso metabólico y se define como el número de moléculas con enlaces ricos en energía (ATP) que se han producido por cada metabolito oxidado.
Si la ruta es estrictamente anabólica el balance será negativo.
Si es catabólica el balance será positivo.El rendimiento energético indica el porcentaje de energía
almacenada respecto a la cantidad total desprendida en un proceso catabólico. El resto se transfiere al entorno en forma de calor.
Rendimiento y balance energético del metabolismo.Rendimiento y balance energético del metabolismo.
