tema 7 metabolismo
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para
MATERIA
METABOLISMO CELULAR
conjunto de procesos químicos que tienen lugar en una célula para obtener
ENERGÍA
almacén en los enlaces
químicos de sustancias
de reserva
para
crecimiento, desarrollo
renovación celular
transformación en energía
mecánica, calorífica…
METABOLITOS
INTERMEDIOS
vías metabólicas
PRODUCTOSUSTRATO
enzima 1 enzima 2
CATABOLISMO
TIPOS DE VÍAS METABÓLICAS
ANABOLISMO
transformación de
moléculas complejas
en sencillas
síntesis de moléculas
complejas a partir
de sencillas
se libera ATP se necesita ATP
A B C DA
B
C
D
CATABOLISMO
energía
A B C DA
B
C
D
energía
ANABOLISMO
ADP + Pi ATP
A red -H A oxOXIDACIÓN
e-
B ox B red -HREDUCCIÓN
REACCIONES REDOX
la molécula que pierde e- se oxida y la que los gana se reduce
(H+)
El NAD+ /NADH y el NADP+/NADPH intervienen en los procesos de
transferencia de electrones entre una sustancia que se oxida: O, a una que
se reduce, G.
e-
e-
RESPIRACIÓN
CATABOLISMO
FERMENTACIÓN
2 tipos
R. ANAERÓBICA R. AERÓBICA
el aceptor final de e-
es un ión tipo nitrato
el aceptor final de e-
es el O2
los e- de la m.o. se
transfieren a un
compuesto inorgánico
oxidación incompleta
de la m.o.
los e- de la m.o. se
transfieren a un
compuesto orgánico
CATABOLISMO POR RESPIRACIÓN
GLÚCIDOS
de
LÍPIDOS PROTEÍNAS ÁCIDOS NUCLÉICOS
RESPIRACIÓN DE LA GLUCOSA
1º fase: GLUCÓLISIS
2º fase: RESPIRACIÓNCICLO DE KREBS
TRANSPORTE DE e-
1º:
2º:
: ocurre en el citosol
: en matriz
mitocondrial
: en membrana
de crestas
mitocondriales
GLUCOSA ÁCIDO PIRÚVICO2
2 2 ATP
2 NADH + H+
Se consigue la oxidación total de los dos átomos de carbono del resto acetilo, que se eliminan en forma de CO2; los electrones obtenidos en las sucesivas oxidaciones se utilizan para formar NADH Y FADH2, que luego entraránen la cadena respiratoria.
LA CADENA RESPIRATORIA. CONCEPTO Y OBJETIVOS
-Concepto: consiste en un transporte de electrones desde las coenzimas reducidas, NADH + H o FADH2, hasta el oxígeno. Este transporte se realiza en la membrana de las crestas mitocondriales.
-Objetivo: Es en este proceso donde se obtendrá la mayor parte de la energía contenida en la glucosa y otros compuestos orgánicos, que será almacenada en forma de ATP. Al mismo tiempo se recuperarán las coenzimas transportadoras de electrones en su forma oxidada, lo que permitirá la oxidación de nuevas moléculas de glucosa y de otras sustancias orgánicas. Como producto de desecho se obtendrá agua.
TRANSPORTE DE e- EN LA CADENA RESPIRATORIA
CADENA TRANSPORTADORA
DE e-
oxidación de las coenzimas reducidas hasta el O2 para formar ATP
3 procesos
CITOCROMOS: proteínas
en membranas de crestas
mitocondriales
los e- de los 3 NADH y de
1 FADH2 van pasando
de una proteína a la siguiente
el último aceptor de e- es
el O2 y se forma agua como
producto de desecho
QUIMIÓSMOSIS FOSFORILACIÓN
OXIDATIVA
los H+ se bombean al
exterior (espacio
intermembrana)
los H+ vuelven al
interior (matriz) a través
de las ATP-SINTETASAS
la entrada de H+
produce ATP
BALANCE ENERGÉTICO DE LA RESPIRACIÓN DE
UNA MOLÉCULA DE GLUCOSA
1 NADH : 3 ATP 1 FADH2 : 2 ATP
GLUCÓLISIS : 2 ATP, 2 NADH Y 2 PIRUVATO
2 PIRUVATO 2 ACETIL-CoA : 2 NADH
CICLO DE KREBS : 2 ATP, 6 NADH Y 2 FADH2
8 ATP
6 ATP
24 ATP
38 ATP
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6 H2O + 38 ATP
La eficacia de la respiración celular (transformación de la energía
de oxidación en energía de ATP) es superior al 40%; el resto se
disipa en forma de calor, útil en animales homeotermos
CATABOLISMO POR FERMENTACIÓN
de
realizado por organismos
proceso anaeróbicolos e- de la m.o. se
transfieren a un
compuesto orgánico
síntesis de ATP por
fosforilación a nivel
de sustrato
baja producción de
energía: 2 ATP
ANAEROBIOS
FACULTATIVOS
ANAEROBIOS
ESTRICTO
con O2 respiran y
sin O2 fermentan
siempre realizan
la fermentación
Lactobacillus
Strepcoccus
Saccharomyces
varios tipos dependiendo
del producto final
FERMENTACIÓN
ALCOHÓLICA
FERMENTACIÓN
LÁCTICA
etanol y CO2:
lactato :
FERMENTACIÓN
PÚTRIDAproductos malolientes a partir de proteínas :
CATABOLISMO POR RESPIRACIÓN
de
LÍPIDOS PROTEÍNAS ÁCIDOS NUCLÉICOSGLÚCIDOS
se rompen en
aminoácidos
catabolismo con 3 procesos
separación de grupos amino1º fase:
2º fase: transformación del resto en compuestos
del ciclo de Krebs
eliminación de grupos amino en
forma de urea3º fase:
se degradan en
nucleótidos
pentosasbases nitrogenadas ácido fosfórico
vía de degradación
de los glúcidos
se usan para síntesis
de ATP y nucleótidosse usan para síntesis
de nucleótidosse degradan en urea,
ácido úrico o amoniaco
o
A. HETERÓTROFO
ANABOLISMO
2 tipos
A. DE GLÚCIDOS
común a los organismos
autótrofos y heterótrofos
exclusivo de organismos
autótrofos
A. AUTÓTROFO
finalidad: síntesis
de macromoléculas
A. DE LÍPIDOS
A. DE PROTEÍNAS A. DE ÁCIDOS NUCLÉICOS
finalidad: síntesis
de materia orgánica
sencilla a partir de
materia inorgánica
FOTOAUTÓTROFOS QUIMIOAUTÓTROFOS
Fotosíntesis oxigénica
Fotosíntesis anoxigénica
realizan FOTOSÍNTESIS:
convierten E luminosa en
E química
realizan QUIMIOSÍNTESIS:
convierten E redox en
E química
ANABOLISMO AUTÓTROFO
: el dador de e- es el H2S
TIPO DE ORGANISMO FUENTE DE
MATERIA
FUENTE DE ENERGÍA EJEMPLOS
Fotoautótrofos:
realizan
FOTOSÍNTESIS
m.i. (CO2) Luz Plantas, algas,
cianobacterias
(f. oxigénica)
Bacterias purpúreas
sulfúreas
(f. anoxigénica)
Quimioautótrofos
realizan
QUIMIOSÍNTESIS
m.i. (CO2) Reacciones redox b. incoloras del azufre,
b. nitrificantes, b. del
hidrógeno y b. del
hierro.
Quimioheterótrofos m.o. Reacciones redox Animales, hongos,
protozoos y bacterias
saprófitas, simbióticas y
patógenas
Fotoheterótrofos
realizan
FOTOSÍNTESIS
m.o. Luz Bacterias purpúreas no
sulfúreas
FOTOSÍNTESIS I
PIGMENTOS
CLOROFILAS: a y b
CAROTENOIDES: carotenos
y xantofilas
FOTOSISTEMAS
complejo con proteínas
transmembranosas +
pigmentos
ANTENA CENTRO DE REACCIÓN
clorofila a + b + carotenoides
que captan la luz, se excitan
y transmiten los e-
al centro de reacción
pigmento diana (clorofila a)
que transmiten los e- al PRIMER
ACEPTOR DE e- y los repone
del PRIMER DADOR DE e-
PS I: clorofila P700
PS II: clorofila P680CLOROFILAS: a y b
FOTOSÍNTESIS II
FASE LUMINOSA FASE OSCURA
dependiente de la luz
ocurre en membrana
tilacoidal
se genera ATP y
NADPH
independiente de la luz
ocurre en estroma
se genera m.o.
FASE LUMINOSA DE LA FOTOSÍNTESIS I
FASE LUMINOSA ACÍCLICA FASE LUMINOSA CÍCLICA
FOTÓLISIS DEL
AGUA
FOTOFOSFORILACIÓN
DEL ADP
FOTORREDUCCIÓN
DEL NADP
-La luz incide sobre el PS II
-La clorofila P680 se excita y cede 2 e- al primer aceptor de e-
-Hidrólisis del H20 para reponer los e- a la P680 y se libera O2
-El primer aceptor cede los e- a una cadena de transporte electrónico hasta
cederlos a la clorofila P700 del PSI
-La P700 se excita y cede 2 e- al primer aceptor de e-
-El primer aceptor cede los e- a una cadena de transporte electrónico hasta
cederlos al NADP+ que se reduce hasta NADPH + H+
-El proceso introduce H+ al interior del tilacoide estableciéndose un gradiente
electroquímico
-Los H+ salen del tilacoide por la ATP-sintetasa y se produce ATP
FASE LUMINOSA DE LA FOTOSÍNTESIS II
FASE LUMINOSA ACÍCLICA FASE LUMINOSA CÍCLICA
FOTOFOSFORILACIÓN
DEL ADP
-La luz incide sobre el PS I
-La clorofila P700 se excita y cede 2 e- al primer aceptor de e-
-El primer aceptor cede los e- a una cadena de transporte electrónico hasta
cederlos a la clorofila P700 para reponer los e- que ha perdido
-El proceso introduce H+ al interior del tilacoide estableciéndose un gradiente
electroquímico
-Los H+ salen del tilacoide por la ATP-sintetasa y se produce ATP
FASE OSCURA DE LA FOTOSÍNTESIS O CICLO DE CALVIN
FIJACIÓN DEL CO2
-El CO2 (m.i.) es fijado sobre un compuesto de 5C (RIBULOSA 1,5-DIFOSFATO
(m.o.)) gracias a Ia enzima RUBISCO
-Se forma un compuesto de 6C muy inestable
-El compuesto de 6C se rompe en 2 moléculas de 3C
REDUCCIÓN
3 etapas
-Se usa el ATP y el NADPH de la fase luminosa para reducir el compuesto de 3C
y formar GLICERALDEHÍDO-3-FOSFATO (G3P)
FORMACIÓN DE GLUCOSA
Y REGENERACIÓN
- De cada 6 G3P que se forman
1 se usa para sintetizar glucosa y otras moléculas
5 se emplean en la regeneración de la RIBULOSA
1,5-DIFOSFATO y se cierra el ciclo
Para obtener 1 GLUCOSA (producto final de la fotosíntesis), el ciclo de Calvin ha
de dar 6 vueltas, fijando 6 CO2 y consumiendo 18 ATP y 12 NADPH
6CO2 + 12 NADPH + 12 H+ + 18 ATP C6H12O6 + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pi
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FOTOSÍNTESIS
INTENSIDAD
LUMINOSA
aumenta con la intensidad
luminosa hasta un máximo
por fotooxidación de
pigmentos
aumenta con la tª
hasta un máximo por
desnaturalización de las
enzimas
TEMPERATURA CONCENTRACIÓN
DE CO2
aumenta con la
[CO2] hasta
que se estabiliza
CONCENTRACIÓN
DE O2
disminuye pues se produce
FOTORRESPIRACIÓN
ESCASEZ DE
AGUA
disminuye pues se cierran
los estomas y no entra
CO2
FOTORRESPIRACIÓN: cuando la hoja cierra los estomas, aumenta la [O2]
en el interior y el O2 y el CO2 compiten por la enzima rubisco, por lo que se
oxida la ribulosa 1,5 difosfato, se eliminan algunos compuestos del ciclo de
Calvin y disminuye la eficacia de la fotosíntesis
QUIMIOSÍNTESIS
BACTERIAS
QUIMIOAUTÓTROFAS
FUENTE DE ENERGÍA
tipo de anabolismo autótrofo por el que se sintetiza m.o. a partir de m.i.
energía que se
desprende en la oxidación
de compuestos inorgánicos
sencillos
FASES
1º FASE: se obtiene ATP y NADH a partir de
la oxidación de compuestos inorgánicos sencillos
2º FASE: se utilizan el ATP y NADH para reducir
compuestos inorgánicos y obtener m.o.
REALIZADO POR
importantes por cerrar los CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
BACTERIAS
INCOLORAS DEL AZUFRE
oxidan compuestos del S
de las aguas residuales
BACTERIAS
DEL NITRÓGENO
oxidan el amoniaco a
nitritos
oxidan el nitrito a
nitratos (fuente de N
para las plantas)
BACTERIAS
DEL HIERRO
oxidan compuestos
ferrosos a férricos
de vertidos mineros
BACTERIAS
DEL HIDRÓGENO
utilizan el H molecular
BACTERIAS
QUIMIOAUTÓTROFAS
ANABOLISMO HETERÓTROFO
A. DE GLÚCIDOS
común a los organismos
autótrofos y heterótrofos
síntesis de
macromoléculas a
partir de moléculas
PRECURSORAS
A. DE LÍPIDOS
A. DE PROTEÍNAS
A. DE ÁCIDOS NUCLÉICOS
proceso de reducción: se
obtienen macromoléculas
reducidas
la energía procede
del ATP
se realiza en 2 fases
biosíntesis de MONÓMEROS
a partir de precursores
biosíntesis de POLÍMEROS
a partir de monómeros
GLUCONEOGÉNESIS
formación de
glucosa
ÁCIDO LÁCTICO AMINOÁCIDOS
PIRÚVICO
ÁCIDOS GRASOS
(vegetales)
ocurre en hígado
(90%) y riñón
GLUCOGENOGÉNESIS
formación de
glucógeno
ocurre en hígado
y músculos
GLUCOSA
SÍNTESIS DE
ALMIDÓN
ocurre en plastos
vegetales
ANABOLISMO DE GLÚCIDOS
SÍNTESIS DE ÁCIDOS GRASOS : a partir de Acetil-CoA
SÍNTESIS DE GLICERINA
SÍNTESIS DE TRIGLICÉRIDOS : se esterifican 3 ácidos grasos con una glicerina
1º:
2º:
3º:
ANABOLISMO DE LÍPIDOS
ocurre especialmente
en células hepáticas
y adiposas
EN ANIMALES
ANABOLISMO DE AMINOÁCIDOS
cada aa posee su propia
vía de síntesis
EN PLANTAS Y MICRO-
ORGANISMOS
aa esenciales aa no esenciales
debemos ingerirlos
con la dieta
los podemos
sintetizar
aa no esenciales
en común: ESQUELETO
CARBONADO + GRUPO
AMINO
ANABOLISMO DE ÁCIDOS NUCLÉICOS
EN ANIMALES
a partir de pentosas + ácido
fosfórico + bases nitrogenadas
existentes
a partir de la nueva síntesis
de sus componentes