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UNIDAD VI. Energía, Catálisis yBiosíntesis

Karla Margarita Padilla Olvera

.Flujo continúo de reacciones (millones de reacciones/s)

Célula– fábrica química diminuta

Condiciones (temperaturas) /estímulo y control (enzimas)

Reacciones catalizadas por enzimas (en serie)Trayectoria RUTAS METABÓLICAS

Catabólicas Anabólicas

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Transformacionesenergéticas

BIOENERGÉTICA

Transformacionesenergéticas

BIOENERGÉTICA

.Termodinámica

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La vida no esposible enequilibrio

La vida no esposible enequilibrio

ORDEN BIOLÓGICOORDEN BIOLÓGICO

ENTRÓPIA (S)ENTRÓPIA (S)

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PRODUCCIÓNDE CALOR

OREDENMOLECULAR

Primera ley de laTermodinámica

Primera ley de laTermodinámica

METABOLISMO

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Seres vivos viven de la energíaalmacenada en los enlacesquímicos de las moléculasorgánicas

Los organismos fotosintéticos utilizan la luzdel sol para sintetizar moléculas orgánicas

BALANCE FOTOSÍNTESIS :

Energía luminosa + CO2 + H2O Azúcares + O2 + Energía calórica

Las células obtienen energía por la oxidacíónde moléculas orgánicas

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PROCESOS DE ÓXIDO REDUCCIÓNPROCESOS DE ÓXIDO REDUCCIÓN

HIDROGENACIÓN:Reducciones

DESHIDROGENACIÓN:Oxidaciones

PARA QUE UNA REACCIÓN SE PRODUZCA:

La variación de energía libre (∆G) (aumento del desorden ∆G= - )La concentración de los reactantes influye en la ∆G y en la direcciónConstante de equilibrio

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.

Vía metabólica encargada de oxidar o fermentar la glucosaObtener energía para la célula

1. La generación de moléculas de altaenergía (ATP y NADH)

2. La generación de Piruvato quepasará al Ciclo de krebs.

3. La producción de intermediarios de 6y 3 carbonos, los que pueden serocupados por otros procesoscelulares

GLUCÓLISIS: FUNCIONES

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ABSORCIÓN

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Insulin Receptor SignalingEffects on glucose metabolism

Y1146

Y1151

Y960

Y1316

Y1322

Kinase

Y1150Y1146

Y1151

Y960

Y1316

Y1322

Kin

ase

Y1150

SH2

PTB

PH

pYPH

Insulin

S SSS S

SPP

Prolinerich

GSK3βaPKC

PKB

PDK

GlycogenmetabolismG

LUT4

GLU

T4

GLU

T4

GLU

T4

Cbl

Phosphotyrosine

APS

pY

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Entrada de glucosa a las células

Transporte de glucosa dentro de la célula

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Diabetes tipo 2

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1.- HEXOQUINASAFASE DE GASTO ENERGETICO

• La primera reacción de la glucólisis es lafosforilación de la glucosa, para activarla yasí poder utilizarla en otros procesoscuando sea necesario.Glucosa + ATP Glucosa-6-fosfato + ADP

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2.- Glucosa-6-P isomerasa

• Aquí se define lageometría molecular queafectará los dos pasoscríticos en la glucólisis: Elpróximo paso, queagregará un grupo fosfatoal producto de estareacción, y el paso 4,cuando se creen dosmoléculas degliceraldehido quefinalmente serán lasprecursoras del piruvato. Glucosa-6-fosfato Fructosa-6-fosfato

TAMBIEN LLAMADA: FOSFOHEXOSAISOMERASA

3.- Fosfofructoquinasa

• Implica la adquisición de un segundo fosfato que va aparar al C1 y forma la fructosa-1,6-bisfosfato. Lorealiza la fosfofructoquinasa-1 (PFK-1Fructosa-6-fosfato + ATP Fructosa-1,6-bifosfato + ADP

Punto de control

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4.- Aldolasa

Fructosa-1,6-bifosfato DihidroxiacetonA-fosfatoGliceraldehido-3-fosfato

5.- Triosa fosfato isomerasa

• la otra molécula generada por la reacción anterior(dihidroxiacetona-fosfato) es isomerizada (convertida) engliceraldehído-3-fosfato.Dihidroxiacetona-fosfato Gliceraldehido-3-fosfato

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6.- GLICERALDEHÍDO-3-FOSFATO DESHIDROGENASA

Esta reacción consiste en oxidar el gliceraldehído-3-fosfato utilizando NAD+para añadir un ion fosfato a la molécula, la cual es realizada por la enzimagliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa o bien, GAP deshidrogenasa en 5pasos, y de ésta manera aumentar la energía del compuesto.

FASE DE BENEFICIO ENERGETICO

7.- Fosfoglicerato quinasa

En este paso, la enzima fosfoglicerato quinasa transfiere el grupofosfato de 1,3-bisfosfoglicerato a una molécula de ADP, generando asíla primera molécula de ATP de la vía. Como la glucosa se transformoen 2 moléculas de gliceraldehído, en total se recuperan 2 ATP en estaetapa.

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8.- Fosfoglicerato mutasa

• Esta reacción es también reversible, en la cual se produce la transformación del 3PG,catalizado por el enzima fosfoglicerato mutasa, cuyo mecanismo de acción es: quereacciona con el fosfato del carbono 3 de 3PG y cede su fosfato al carbono 2 delsustrato, originando un intermediario 2,3-bisfosfoglicerato.

9.- Enolasa

• Esta es una reacción reversible, es una deshidratación, con pérdida de una moléculade agua procedente del OH libre (que ya no esta fosforilado) del carbono 3 y el Hdel carbono 2. Esto da lugar a un doble enlace entre el carbono 2 y el 3, dejando elfosfato del carbono 2 unido mediante un enlace rico en energía, para dar lugar alácido fosfoenolpirúvico (PEP).

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10.- Piruvato quinasa

Es la ultima reacción para sintetizar ATP a partir de ADP, para dar lugar al ácidopirúvico. El enlace rico en energía libera 14'8, Kcal/mol suficientes como paraformar el ATP. Esto quiere decir que ya se han sintetizado las dos moléculas de ATP que faltaban. Además, es una reacción irreversible

GLUCOLISIS: VISIÓN GLOBAL

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BALANCE NETO

•glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+---> 2piruvatos + 2 ATP + 2 (NADH + H+)

• En total se utilizan 2 ATP pero se forman 4ATP = 2 ATP de ganancia

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DESTINOS METABÓLICOS DEL PIRUVATO

REGULACIÓNDE LA

GLUCÓLISIS

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.

Energía Ordenbiológico

Enlacesquímicos

Moléculasalimentarias

Combustible

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Tanto azúcares como grasas sedegradan a acetil CoA en lamitocondria

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TRIACILGLICEROL

HÍGADO

GLICEROL

GLICEROL 3FOSFATO

GLUCÓLISIS

GLUCONEOGÉNESIS

DIHIDROXIACETONAFOSFATO

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Es la vía final sobre la que convergen los metabolitosoxidativos de carbohidratos, aminoácidos y ácidos

grasos, con conversión de sus esqueletos en CO2 y H2O.Esta oxidación ofrece energía para la formación de la

mayor parte del ATP en casi todos los animales.

Ocurre en su totalidad dentro de las mitocondrias.

Es una vía aerobia porque requiere O2 como aceptorfinal de electrones.

Participa en diversas reacciones sintéticas deimportancia

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• ENZIMAS COMPONENTES:1. Deshidrogenasa de piruvato (descarboxilasa): E12. Dihidrolipoiltransacetilasa: E23. Dihidrolipoideshidrogenasa: E3

• ENZIMAS REGULADORAS:1. Cinasa de proteínas2. Fosfatasa de fosfoproteínas

• COENZIMAS:1. E1: Pirofosfato de tiamina2. E2: Ácido lipoico, CoA3. E3: FAD y NAD

DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA DEL PIRUVATO

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Sintasa delcitrato

Ca y ADP

ATP, NADHsuccinil CoA

Citrato fosfofrctocinasas

Síntesis deácidosgrasos

Carboxilasade acetil

CoA

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Complejodeshidrogenasa de

α-cetoglutarato

Ca

ATP, NADHsuccinil CoA

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La sintetasa succinil CoA(tiocinasa delsuccinato) segmenta elenlace tioestérico dealta energía de lasuccinil CoA.

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Se hidroliza hastamalato en unareacción reversiblecatalizada por lafumarasa (hidratasadel fumarato).

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Puntos de control alostérica.Puntos de control alostérica.

Regulación HormonalRegulación Hormonal

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Ingresan dos átomos de carbono en forma de acetilCoA y sale como CO2.Cuatro pares de electrones se transfieren durante

una vuelta (3: NAD a NADH y 1: FAD a FADH2).

OBTENCIÓN

DE

ENERGÍA

A PRTIRDE AA

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