Existen 2 tipos principales de células: Eucarióticas y Procarióticas.

Las Eucarioticas tienen un núcleo encerrado por una doble membrana, ocupa una cuarta parte del volumen celular, posee mitocondrias, etc.

Las Procarióticas no tienen membrana, en el núcleo su contenido está disperso, en el citoplasma posee organelos y tiene una pared rígida y prominente.

Todos los organismos vivos necesitan energía para mantener su integridad; se clasifican en autótrofos y heterótrofos.

Autótrofos: se autoalimentan y se aplica a las especies que no necesitan de materia orgánica como fuente de energía.

Se dividen en Fotoautótrofos (son los que dependen de la luz, como plantas algas y bacterias) y los Quimioautotrofos(son los que dependen de las reacciones químicas inorgánicas como algunas bacterias que requieren de una reacción o reducción de nitratos.

Heterótrofos: requieren de materia orgánica compleja que degrada en moléculas más simples para proporcionar energía al metabolismo como el hombre, los animales y los hongos.

El material más necesario para su metabolismo son los aminoácidos y vitaminas. La función de los ácidos grasos del suministro externo de materia orgánica tienen dos propósitos: la incorporación de los compuestos orgánicos a la estructura y fuente de energía.

Las células requieren un continuo suministro de energía. Esta es necesaria para la síntesis de moléculas complejas, la ejecución de trabajo mecánico y el transporte de sustancias a través de sus membranas.

Se lleva acabo durante tres procesos principales: 1) La contracción molecular2)Transporte activo a través de membranas 3)Reacciones metabólicas.

La energía la proporcionan compuestos con alta energía que son llamados compuestos de alto potencial de transferencia de grupos.

En los heterótrofos esta síntesis para llevarse acabo para degradación de azucares, de grasas, aminoácidos, etc.

En los autótrofos la obtención de energía se da mediante la luz y reacciones inorgánicas.

El trifosfato de adenosina (ATP) o adenosín trifosfato es una molécula que consta de una purina (adenina), un azúcar (ribosa), y tres grupos fosfato.

Tiene un nucleótido. Junto con la fosfocreatina son degradados

durante la contracción muscular y su síntesis depende del suministro de energía de los procesos oxidativos del músculo y la fórmula del ATP

La Fermentación es un proceso catabólico de oxidación incompleto, totalmente anaeróbico, siendo el producto final un compuesto orgánico y producir energía utilizable, es decir ATP

Son propias de los microorganismos, como algunas bacterias y levaduras. También se produce la fermentación en la mayoría de las células de los animales (incluido el hombre)

Un ejemplo de fermentación es la conversión de la glucosa en ácido láctico, que lo hacen las bacterias y células musculares bajo condiciones de trabajo pesados en la glucólisis.

El organismo obtiene de la alimentación y de las propias reservas corporales la energía que necesita para desarrollar sus funciones vitales (bombeo del corazón, respiración...) y los movimientos musculares.

Las principales reservas corporales son las grasas (en tejido graso y músculo) y el hidrato de carbono (glucógeno en músculo e hígado, y glucosa en sangre), que se agota rápidamente a no ser que se mantenga una alimentación adecuada que compense las pérdidas.

En el cuerpo no hay almacén de proteínas sino a una parte de los tejidos puede utilizarse como propósito energético en especial en la inanición.

El glucógeno del hígado y músculo producen energía de reserva en dos formas:1) Forma de glucosa como fuente de energía para tejido nervioso.2) Forma de glucosa para el mantenimiento del ciclo de krebs.

El glucógeno intracelular es la reserva de energía más importante del MOSS.

Los depósitos de polisacaridos extracelulares como la glucosa y fructuosa son producidos por varias sepas bacterianas.

NOTA: estas proteínas son compuestos importantes de la matriz de la placa dental.

El metabolismo intermedio es una red compleja de reacciones enzimáticas que pueden dividirse en una serie de procesos de degradación (catabolismo) y un proceso de síntesis (anabolismo).

Hay algunas reacciones que no se degradan ni se sintetizan se les llama anapleróticas.

Hay otras que son comunes para el catabolismo y anabolismo estas reacciones se producen en procesos anfibóticos.

Los químicos Krebs y Karnberg han descrito tres fases catabólicas para la producción de energía en los tejidos: 1) Dentro de los tejidos se lleva acabo una continua degradación y resíntesis de los componentes de la siguiente forma: las proteínas se convierten en aminoácidos, los polisacáridos en aminos dulces y las grasas en ácidos grasos y glicerol dentro de los tejidos.

En estos prcesos no se produce energía utilizable

2)Comprende los procesos de múltiples etapas de la glucolisis, oxidación de ácidos grasos y de reacciones de aminoácidos que sirven como intermediarios en las vías metabólicas. Hay una producción de energía utilizable.

3)Es la vía final y común para los compuestos del carbono de todas las fuentes y consta del ciclo de Krebs (ciclo de ácidos tricarboxilicos) en la cual se efectúa la oxidación completa del carbono o CO2 mientras que en la cadena respiratoria se forma agua

La integración general del metabolismo de los aminoácidos es:Las proteínas de la dieta y la hidrólisis de las proteínas constituyentes del organismo proporciona los componentes para la síntesis de proteínas y de productos metabólicos de aminoácidos como la serotonina, adrenalina, tiroxina y hormonas polipeptidicas.

El papel del catabolismo de los aminoácidos puede ser múltiple: contrarrestar la acumulación de proteínas anormales, luchar contra el envejecimiento celular, colaborar al aporte energético, e incluso la proteólisis constituye un eficaz sistema para controlar la cantidad de proteínas.

El catabolismo incluye la eliminación del grupo amino del esqueleto del carbono. Este grupo amino se convierte en urea, por medio de un ciclo eficaz en el hígado en vez de liberarse como amoniaco el cual es muy toxico para los mamíferos.

Es la degradación de los azucares o glucosa.

Consiste de nueve reacciones enzimáticas que producen dos moléculas de piruvato y dos equivalentes reducidos de NADH (nicotinamida adenina dinucliótido), los que, al introducirse en la cadena respiratoria, producirán cuatro moléculas de ATP.

Es una de las vías metabólicas más importantes.

También es llamada EMBDEN-MAYERHOF.

Esta reacción se lleva acabo en la fracción soluble extra mitocondrial de la célula, es una de las diversas rutas catabólicas mediante los cuales muchos organismos obtienen energía química de varios combustibles orgánicos en ausencia de oxígeno molecular, por lo que también se le llama fermentación anaeróbica.

Es el mecanismo biológico más antiguo destinado a la obtención de energía de moléculas nutrientes.

En la mayor parte de los animales, la glucolisis desempeña un papel de mecanismos de energía capaz de reproducirla durante periodos cortos en los que no se dispone de oxígeno.

En la glucolisis por cada molécula de glucosa que entra, también entra una de ATP y se obtiene una ganancia de recuperación de energía de un 50%.

Los ácidos grasos son los que deben tomarse porque el organismo no es capaz de sintetizarlos, cualquier grupo de ácido graso saturado o insaturado puede ser sintetizado en el interior de la célula gracias a los sistemas de biosíntesis.

La mayor parte de los átomos de carbono de una grasa se encuentra en los residuos de los ácidos grasos.

La mayor parte de estos ácidos son ácidos monocarboxilicos cuya radical alcalino representa estructura de hidrocarburos que son lineales.

Entre los ácidos grasos comunes están el ácido palmítico, esteárico, laúrico, palmitoleico, linoleico, cetilico, etc.

La glucosa ingerida en los animales es un exceso para sus necesidades energéticas inmediatas y su capacidad de almacenaje, por lo que se convierte por la glucólisis en piruvato, después en acetil coenzima.

A partir del cual se sintetiza en ácidos grasos.

A su vez se convierten en triglicéridos que poseen un contenido energético superior a los polisacáridos y se almacena en grandes cantidades en tejidos adiposos.

Se lleva acabo en el citosol, que es la porción soluble de citoplasma y oxidación en mitocondrias.

La síntesis a partir de acetil coenzima se realiza por un grupo de encimas diferentes a las que se utilizan para la oxidación de ácidos grasos.

El acetil coenzima que se usa no puede pasar de las mitocondrias al citosol, pero su grupo acetílico se transfiere por las membranas en forma química, después en el citosol el acetil coenzima se regenera a partir del sistema del ATP y por la encima citrotobiza y puede ser usado como indicador para llevar acabo la síntesis de ácidos gruesos.

Hay 3 tipos: -Hormonas Peptidicas; Adrenalina, Glucógeno, Insulina.-Hormonas Esteroides.-Hormonas Tiroideas.

Los tres tipos actúan a través de sus receptores.

NOTA: Tramite su mensaje por vía de segundos mensajeros y tienden a tener efectos a corto plazo como la activación o inhibición de enzimas.

Las hormonas esteroides y tiroides pasan a través de la membrana se une a receptores intracelulares.

a) Entre estas se encuentran la insulina y glucagon, estas hormonas son peptídicas son liberadas por el páncreas es respuesta a cambio de glusemia.NOTA: el principal efecto de la insulina es promover la captación de glucosa y aminoácidos hacia las células musculares y adiposas.

b) Adrenalina esta hormona se libera de la médula suprarrenal y su mensaje es prepararse para la acción.En el músculo la adrenalina estimula la descomposición e inhibe la síntesis del glucógeno.La adrenalina es una hormona relacionada con el estrés que moviliza el glucógeno muscular y así proporciona energía para su actividad.Por otro lado la adrenalina es respuesta a una glucemia baja, libera glucagon y moviliza el glucógeno hepático para reponer la glucosa sanguínea.

c) Hormona de crecimiento; muy importante en la niñez y adolescencia suele actuar junto con la insulina para constituir proteínas corporales.

Ciclo de krebs

Todas las unidades biológicas se alimentan, con la finalidad de proveerse tanto de energía como de materia prima para su crecimiento y desarrollo.

Los alimentos pueden agruparse en tres grandes grupos: Carbohidratos, Proteínas y Grasas.

Estos tres tipos de alimentos al final pueden metabolizarse como energía para el organismo.

Grupo alimenticio Unidad metabolizada Transformación convergente

Carbohidratos Glucosa ENERGÍA en ATP

Grasas (Lípidos) Acidos grasos

Proteínas Aminoácidos

El ATP pertenece al grupo de los nucleótidos, por lo tanto esta compuesto por una base nitrogenada (adenina), una pentosa (ribosa) y un grupo fosfato (tres radicales fosfato con enlaces de alta energía).

ATP significa Adenosina Tri Fosfato, o Trifosfato de Adenosina.

El ATP es una molécula que almacena bastante energía, la misma se almacena en los enlaces fosfato que son dos para cada molécula de ATP.

Liberación de energía del ATP: La energía almacenada en los enlaces de fosfato se

libera a través de un proceso catabólico.

Recuerde que catabolismo es un tipo de metabolismo que consiste en la transformación de una molécula compleja en otras más sencillas con liberación de energía.

Pues este es el caso del ATP, el cual tiende a liberar su grupo fosfato para transformarse en Adenosina Di Fosfato o ADP. Vea el siguiente gráfico:

El lugar donde se sintetiza el ATP radica en las crestas mitocondriales. En los procariotes, este trabajo se realiza en la membrana celular.

En el citoplasma también se produce ATP, pero en proporciones considerablemente menores o muy poco significativas.

la energía de los alimentos y su transformación en ATP

Todos los grupos alimenticios (carbohidratos, lípidos y proteínas) pueden transformarse en ATP. Sin embargo los procesos que atraviesan son diferentes. Vea el siguiente esquema que acontece en el citoplasma celular:

En un segundo paso, que ocurre en las mitocondrias, el acetil CoA es utilizado en un proceso denominado "Ciclo de Krebs" (en honor a Hans Krebs su descubridor), del cual resultan principalmente dos tipos de compuestos denominados NADH y FADH (Nicotinamida adenina dinucleotido y Flavin adenin dinucleotido) , los cuales son "vehículos biológicos de transferencia de electrones".

Es pues durante este ciclo de Krebs que se libera bastante energía en procesos de oxido-reducción, de la cual concluyen estos "transportadores de electrones".

Posteriormente el NADH y FADH ingresan a un proceso denominado "cadena respiratoria" del cual ya resulta la síntesis de ATP.

Isomerización , vendría a ser la transformación de un compuesto químico en su isómero, para el ejemplo anterior, la transformación de glucosa en fructosa o viceversa.

Se dice que un compuesto se oxida cuando libera electrones y que se reduce cuando los captura. Vea el siguiente esquema.

Conceptualmente podemos definirla como "la conversión metabólica de los azúcares en compuestos más sencillos", para este caso en ácido pirúvico o piruvato.

El proceso de la glucólisis no termina en el piruvato, sino que continua bajo dos modalidades, una vía aerobia (o sea con presencia de oxigeno) y una vía anaerobia (en ausencia de oxigeno). Dependiendo de esta condicional, se obtendrá un producto específico.

Para el caso de la formación de ATP como producto final de la serie de proceso de la cual la glucólisis forma parte, nos interesa la "vía aerobia".

coenzimas reducidas por el ciclo de Krebs (FADH y NADH) son las que irán a participar del último eslabón de la cadena del metabolismo energético: el transporte de electrones.

Posteriormente estas "unidades menores" o simplificadas sufren transformaciones para convertirse en piruvato (o ácido pirúvico) para el caso de los carbohidratos y en acetoacetato para el caso de los lípidos y las proteínas.

Al final de este proceso que ocurre en el citoplasma celular, tanto el piruvato como el acetoacetato se transforman en acetil CoA, compuesto que ingresa a las mitocondrias para

participar en la síntesis de ATP.

El oxigeno cumple la función de "reductor final" de los procesos bioquímicos, principalmente reduciendo el NADH y el FADH que se forman, para habilitarlos nuevamente en su presentación oxidada de NAD y FAD.

Durante la vía aerobia, el piruvato que contiene un grupo carboxilo (-COOH) libera carbono y oxigeno para formar CO2. De esta forma el piruvato se transforma en acetaldehido, el cual sufre un proceso de oxidación al liberar electrones y se junta con el grupo HS-CoA (Coenzima A) para formar la Acetil CoA.

Y este Acetil CoA es el que ingresa a las crestas mitocondriales para iniciar el Ciclo de Krebs.

Nótese la importancia que tiene el oxigeno como aceptor de electrones para formar agua y volver a habilitar al NAD para continuar los procesos.

El ciclo de krebs es una cadena de oxidaciones.

El ciclo de Krebs, debe su nombre a Sir Hans Krebs, quien fue su descubridor.

Este proceso también es conocido como el "ciclo del ácido cítrico" o el "ciclo de los ácidos tricarboxílicos".

El ciclo de Krebs consiste en una serie de reacciones en la cual confluyen todas las reacciones catabólicas de la respiración aerobia.

También se lo podría definir como una "cadena de oxidaciones", debido a que recibe AcetilCoA para "impulsar" una serie de cuatro oxidaciones cuyo producto final son las coenzimas NADH y FADH reducidas al ser cargadas de electrones.

Para entenderlo mejor en forma global vea el siguiente gráfico:

DEL OXALACETATO HASTA LA PRIMERA OXIDACIÓN El oxalacetato es un compuesto de 4 carbonos, este se

combina con el acetilCoA de 2 carbonos (el cual libera su grupo coenzima A) para formar el citrato o ácido cítrico que tiene 6 carbonos.

Recuerde que la principal función del ciclo de Krebs es producir oxidaciones. Sin embargo, el citrato no puede oxidarse, debido a que carece de la configuración molecular para hacerlo, por tal motivo sufre una etapa de "preparación" al combinarse y separarse con una molécula de agua formando un isómero de citrato denominado isocitrato (6 carbonos).

Este compuesto si cuenta con la configuración adecuada para oxidarse y por lo tanto se oxida (reduciendo al NAD en NADH) para formar oxalosuccinato (6 carbonos).

Succinil CoA libera el grupo coenzima A que anteriormente se adicionó, liberando también la energía necesaria para combinar un GDP (guanina di fosfato) con un Pi (fósforo inorgánico) formando así GTP (guanina tri fosfato). Este "primo hermano" del ATP produce una segunda reacción para transformar un ADP en ATP al transferirle su grupo fosfato.

El producto de la reacción del succinil CoA es el succinato (4 carbonos) el cual cuenta con la configuración molecular adecuada para oxidarse formando así fumarato (4 carbonos).

Finalmente el fumarato (4 carbonos) que no cuenta con la configuración molecular adecuada para oxidarse.

sufre un proceso de "preparación", durante el cual es adicionada una molécula de agua, entonces el fumarato se transforma en malato (4 carbonos) el cual si está listo para oxidarse transformándose en oxalacetato (4 carbonos), el cual fue el compuesto con el cual comenzamos esta descripción.

Recuerde que por cada glucosa que entra al metabolismo energético salen dos Acetil CoA, por lo tanto se concluye que por cada glucosa se obtienen dos Ciclos de Krebs.

Metabolismo energético: Transporte de electrones, el paso final.

De esta forma es que el ATP, libera energía transformándose en ADP + P + E°.

Esta reacción es reversible, o sea el ATP del organismo se reconstituye a partir de ADP para almacenar la energía presente en los alimentos que consumimos.

Usualmente el ATP se transforma en ADP para liberar energía, y el ADP en ATP para almacenar energía.

Para empezar el ciclo: Acetil-CoA (2-C) + oxalacetato (4-C) -------> + ácido cítrico (6-C, tres grupos ácidos )

Etapas siguientes: Isomerización del citrato a isocitrato (6-C, tres

grupos ácidos ) Oxidación -------> alfa-cetoglutárico (5-C) + CO2 +

NADH Oxidación -------> succinil-CoA (4-C) + CO2 + NADH Fosforilación a nivel de sustrato succinil-CoA (4-

C) + GDP -------> succinato (4-C) + GTP (Note: GTP con ADP se puede interconvertir en ATP)

La oxidación -------> fumarato (4-C) + FADH2 convierte el fumarato en maleato, una nueva

oxidación -------> oxalacetato (4-C) + NADH

Mecanismos de regulación de las vías metabólicas

La célula debe ser capaz de regular sus vías metabólicas, esta regulación es muy compleja porque hay muchos excesos de mecánica de control disponible para la célula, éstos pueden operar en combinaciones y en varios sitios de una vía.

Los principales mecanismos de una regulación son dos:

Regulación enzimática o regulación alostèrica.

Regulación hormonal.

Regulación alostèrica: depende con frecuencia de la actividad de una sola enzima, éstas enzimas poseen un sitio regulador específico que está separado especialmente del sitio catalítico o activo de la célula.

Éste sitio regulador puede unir una molécula efectos que cambia la estructura tridimensional de la enzima dental.

Forma que altera la cinética de la reacción.

Los factores positivos que son activadores aumentan la negatividad que son los inhibidores y disminuyen la actividad de la enzima, cada una normalmente con su sitio de acción propia.

Probablemente las formas más comunes de inhibición alostèrica es la inhibición por retroalimentación el cual el producto de una vía es un factor negativo por una enzima alustèrica de ser de su inicio.

Las hormonas suelen regular el metabolismo por dos mecanismos:

Modificación covalente de enzimas claves: Es un cambio en la actividad de la vía metabólica.

Inducción o represión de la síntesis de enzimas específicas.

Otros medios de regulación

Afinidad enzimática: cuando en una reacción es catalizada por una serie de isoenzimas que difieren de su afinidad y activada hacia el sustrato es cuando se lleva a cabo una afinidad enzimática.

La velocidad de una reacción acetilitica por enzimas es fácilmente afectada por cambios en la concentración cuando se produce una no afinidad enzimática.

La gráfica que se muestra a continuación representa la modificación de la actividad de una enzima alostèrica.

La fosfofructoquinasa es una enzima alostèrica como se deduce del comportamiento de su velocidad al variar la concentración de sustrato. La presencia de ATP desplaza la curva hacia la derecha y por tanto actúa como un inhibidor. La concentración de ADP desplaza la curva hacia la izquierda, actuando como un activador.

Suministro de sustrato y cofactor

En muchas reacciones son controladas simplemente por la disponibilidad del sustrato por lo tanto los cambios en las proporciones de concentraciones del sustrato también puede afectar de manera notable el flujo de una vía.

Glicólisis Anaerobia: Partiendo de la glucosa que se integran en

la vía, una serie de enzimas glicolíticas citoplásmicas, mediante intermedios fosforilizados, en condiciones anaerobias, producen piruvato acompañado de la obtención de una cantidad limitada de ATP a partir de ADP y fosfato.

Este en todas las células vivas. Durante el parto es muy importantete la

glicólisis anaerobia en los bebés ya que en esta situación la circulación sanguínea y el acceso de oxígeno son pequeños, exepto en el cerebro.

En los adultos la ruta anaerobia funciona en células con pocas mitocondrias, como las del músculo blanco, testículos, médula renal o eritrocitos

Glicólisis aerobia: En las células eucarióticas, el piruvato

producido de forma anaerobia se introduce en las mitocondrias y a travéz de su conversión en acetil CoA y su entrada al ciclo de los ácidos tricarboxílicos, el oxígeno molecular puede facilitar su oxidación hasta dióxido de carbono, con una importante producción de ATP, por medio de la fosforilización oxidativa.

En algunas céluas, esta vía metabólica no existe o es poco relevante

Neoglucogénesis: Tiene lugar en los hepatocitos y con

menor intensidad y en circunstancia concretas, en células renales. La ruta consiste en la obtención de glucosa a partir de derivados no glúcidicos, y su características principal radica en su papel controlador del nivel de la glucosa en sangre sistémica.

El proceso, globalmente opuesto al dela glicólisis , necesita enzimas específicas mitocondriales y citoplasmáticas. Así como del adecuado suministro energético en forma de ATP y GTP.

Glucogenosíntesis y Glucogenólisis: Ambos procdimientos citoplasmáticos

son contrapuestos entre sí, pero utilizan rutas enzimáticos diferentes partiendo o conduciendo, respectivamente, de los o a los derivados fosforilados de la glucosa.

Glucogénesis: El almacenamiento de glucosa puede

alterarse por defectos genéticos hereditarios, que afectan a las enzimas relacionadas directamente con su metabolismo, o a las que intervienen íntimamente ligadas a las entradas o salidas metabólicas del mismo, modificando a los depósitos de glucógeno hepáticos, musculares o generales, con consecuencias patológicas de diferente gravedad.

Entre las enzimas cuyo déficit puede provocar glucogenosis, se encuentran las más relacionadas con su metabolismo (fosforilaza, cintaza)y otras como la glucosa-6- fosfatasa hepática, glucosidasa. Y otras.