tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016
TRANSCRIPT
![Page 1: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/1.jpg)
Metabolismo y Energética celular
Dra. Mariana LagadariBiología 2016
![Page 2: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/2.jpg)
Energía química y metabolismoLas células necesitan energía para realizar trabajos
plantas
algas
bacterias
ε química
Autótrofos Heterótrofos(95%)
ε solar
alimentosHongos
bacterias
Animales
Uso de energía química para conducir el metabolismo
![Page 3: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/3.jpg)
Donde esta la energía en los alimentos/nutrientes ?
Hidratos de CarbonoProteínasGrasas
C-HC-O
Enlaces químicos de alta energía!
![Page 4: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/4.jpg)
METABOLISMO
Proceso global por el cual los organismo vivientes adquieren y usan la energía libre
para llevar a cabo sus funciones
![Page 5: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/5.jpg)
CaracterísticasSerie ordenadas de pasos: Rutas metabólicas.
Cada vía cumple una función. Hay muchas vías o rutas que involucran pasos comunes.
Todas las reacciones que ocurren dentro de la célula involucran ENZIMAS. Estas afectan la velocidad de esas reacciones
A → B → C → D → E
A es el sustrato inicial, E es el producto finalB, C, D son los metabolitos intermediarios de la ruta metabólica
![Page 6: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/6.jpg)
Reacciones de ruptura
Reacciones de síntesis
![Page 7: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/7.jpg)
Catabolismo
Anabolismo
Degrada biomóleculas Produce ε (almacena ATP) Implica procesos de
oxidación Sus rutas son
convergentes
Ej: Glucolisis, ciclo de Krebs, Fermentación, cadena
respiratoria
Fabrica biomóleculas Consume ε (usa ATP) Implica procesos de reducción Sus rutas son divergentes
Ej: Fotosíntesis, síntesis de proteínas.
![Page 8: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/8.jpg)
Relación entre vías anabólicas y catabólicas en el metabolismo
![Page 9: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/9.jpg)
Metabolismo heterótrofo
Enzimas especificas
Otras enzimas degradan los productos de digestión obteniendo la energía de los en
![Page 10: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/10.jpg)
Metabolismo autótrofo
![Page 11: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/11.jpg)
Finalidades del Metabolismo
1.- Obtener energía química utilizable por la célula que se almacena en forma
de ATPEsta ε se obtiene por degradación de los nutrientes que se toman directamente del exterior o bien por degradación de otros compuestos que se han fabricado con esos nutrientes y que se almacenan como reserva
2.- Fabricar sus propios compuestos Que serán utilizados para crear sus estructuras o para almacenarlos como reserva.
![Page 12: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/12.jpg)
Energía en los alimentos/nutrientes
Hidratos de CarbonoProteínasGrasas
C-HC-O
Enlaces químicos de alta energía
Extracción de ε ocurre en etapasAprovechamiento eficaz
![Page 13: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/13.jpg)
Se ponen los e- a trabajar!
Finalmente, la célula captura esta energía en forma de ATP
Moneda de cambio de la célula
La energía en los enlaces químicos
Los electrones se encuentran formando parte de los enlaces covalentes. Al romperse estos enlaces la ε se libera.
![Page 14: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/14.jpg)
ATP: Adenosin trifosfato
Grupos con fuertes cargas negativas, unidos en forma covalente, que al
romperse (hidrólisis) liberan
ε
![Page 15: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/15.jpg)
ATP: Molécula transportadora de energía
![Page 16: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/16.jpg)
Reacciones acopladas: reacciones que requieren ε se producen gracias s la ε liberada por otras
reacciones
![Page 17: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/17.jpg)
Estos electrones (asociados con H+) finalmente son donados a otra molécula.
Cuando la molécula aceptora de H+ es
O2 Respiración aeróbica
Molécula inorgánica Respiración anaeróbica
Molécula orgánica Fermentación
![Page 18: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/18.jpg)
Como obtienen energía las células?
Oxidación de moléculas biológicas
GlucosaProteínas
CH
O2 CO2 H2O
Reacciones de oxido-reducción +Reacciones enzimáticas
la molécula que cede/pierde e- se OXIDAY la molécula que acepta e- se REDUCE
![Page 19: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/19.jpg)
ATPNADH NADPH
Las moléculas acarreadoras de energía son esenciales para la biosíntesis
La energía liberada por la oxidación de nutrientes se almacena temporalmente para luego ser utilizada en la construcción de las
moléculas que la célula necesite.
![Page 20: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/20.jpg)
![Page 21: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/21.jpg)
CARRIERGRUPO
TRANSPORTADOR CON UNION DE ALTA E
ATP FOSFATONADH, NADPH, FADH2
ELECTRONES E HIDROGENO
ACETIL COA GRUPO ACETILO
![Page 22: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/22.jpg)
Rutas metabólicas pueden ser lineales, ramificadas y cíclicas.
Sucesión de reacciones químicas que conducen de un sustrato inicial a uno o varios productos finales, a través de una serie de metabolitos intermediarios.
![Page 23: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/23.jpg)
Las diferentes reacciones de todas las rutas metabólicas están catalizadas por enzimas y ocurren en el interior de las células.
Muchas de estas rutas son muy complejas e involucran una modificación paso a paso de la sustancia inicial para darle la forma del producto con la estructura química deseada.
Todas las rutas metabólicas están interconectadas y muchas no tienen sentido aisladamente.
![Page 24: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/24.jpg)
Reacciones acopladas catalizadas por
ENZIMAS
Proteínas especializadas para actuar como catalizadores que realizan el
trabajo químico de una célula
![Page 25: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/25.jpg)
Debido a que las enzimas son muy selectivas con sus sustratos, el conjunto de enzimas sintetizadas en una célula determina el tipo de metabolismo que tendrá dicha célula. A su vez, esta síntesis depende de la regulación de la expresión génica.
![Page 26: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/26.jpg)
Enzimas disminuyen energía de activación de las
reacciones
![Page 27: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/27.jpg)
Reacciones enzimáticas
![Page 28: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/28.jpg)
Cómo extraen la energía los heterótrofos para realizar sus actividades?
1)DigestiónGrandes moléculas pequeñas moléculas
2)Catabolismopequeñas moléculas ruptura de uniones
químicas
enzimas
enzimas
![Page 29: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/29.jpg)
Modelo llave-cerraduraModelo ajuste inducido
EnzimasMecanismo de acción enzimática.
Las enzimas son muy específicas. Existe una complementariedad geométrica, la enzima se adapta tridimensionalmente a sus sustrato cuando interaccionan.
La unión enzima sustrato altera la conformación de la enzima induciendo un intimo ajuste entre el sitio activo y el sustrato
Mas actual
![Page 30: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/30.jpg)
Las enzimas acoplan las rutas metabólicas
![Page 31: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/31.jpg)
Cada célula regula la síntesis de sus productos metabólicos en cantidades y velocidades necesarias, evitando el gasto de energía en sobreproducción.
Esta regulación depende a su vez de la regulación de la actividad enzimática
Como?Los sistemas vivos tienen varias formas de
regular - poner en marcha y detener - la actividad enzimática así como de regular
su nivel.
![Page 32: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/32.jpg)
Mecanismos de regulación de la actividad enzimática
cambios en el pH cambios en la temperatura presencia de cofactores las concentraciones del sustrato y de los
productos finales presencia de inhibidoresmodulación alostérica por modificación covalente
![Page 33: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/33.jpg)
Mecanismos de regulación de la actividad enzimática
Regulación alostérica
Las enzimas alostéricas cambian reversiblemente de conformación cuando determinado ligando se une a su
superficie.
![Page 34: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/34.jpg)
Enzimas alostéricas, controlan puntos clave en las rutas metabólicas principales
Ejemplo:Fosfofructoquinasa
clave para la evolución de la glucolisis
![Page 35: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/35.jpg)
La enzima fosforilada es activa
La enzima no fosforilada es
inactivaElementos de la reacción
Mecanismos de regulación de la actividad enzimática
Modificación covalente: fosforilación por kinasas
Enzima inactiva
Grupo fosfato
sustrato
![Page 36: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/36.jpg)
Como obtienen energía las células?
Células animales y vegetales
![Page 37: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/37.jpg)
Las células obtienen la energía por medio de 2 procesos
GlucolisisRespiración celular
Resultado: Oxidación completa de la Glucosa
![Page 38: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/38.jpg)
LAS CELULAS SON CAPACES DE SINTETIZAR ATP POR MEDIO DEL CATABOLISMO DE MOLECULAS
ORGANICAS.
Esto puede ocurrir por 2 procesos diferentes que ocurren de manera combinada
Fosforilación a nivel sustrato
Respiración aerobia
![Page 39: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/39.jpg)
ATP se forma por transferencia de un grupo PO4 de un intermediario fosforilado a un ADP
Fosforilación a nivel sustrato
Es una reacción química que se puede definir como la producción de ATP (o GTP) a partir de ADP (o GDP) combinada a una
transformación enzimática de un sustrato.
Un sustrato de alta energía fosfatado, cede su fosfato de alta energía al ADP
![Page 40: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/40.jpg)
Fosforilación a nivel susbstrato
GLUCOLISIS
Un ejemplo de fosforilación a nivel de sustrato es la conversión de fosfoenolpiruvato a piruvato en la última reacción de la glicólisis, con producción de ATP. La enzima que cataliza esta reacción es la piruvato quinasa
![Page 41: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/41.jpg)
Respiración aerobia
OXIDACIÓN del PIRUVATOCICLO de KREBS
CADENA de TRANSPORTE de e-
Los electrones se ponen a trabajar y son cedidos luego a un aceptor final, ej O2
![Page 42: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/42.jpg)
En los sistemas vivos,la oxidación de la glucosa se da en etapas
GLUCOLISIS + RESPIRACIÓN
CICLO de KREBS + TRANSPORTE de ELECTRONES
CITOPLASMA MITOCONDRIA Eucariotas
![Page 43: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/43.jpg)
La célula lleva a cabo una compleja serie de reacciones catalizadas por enzimas para
extraer energía del azúcar glucosa en presencia de oxigeno para formar ATP
GLUCÓLISIS
![Page 44: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/44.jpg)
GlucolisisObjetivo: Extraer energía de la Glucosa
Camino metabólico de pasos secuenciales, 10 reacciones catalizadas por enzimas especificas, que producen ATP por fosforilación a nivel sustrato.
![Page 45: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/45.jpg)
Glucólisis
Las enzimas especificas que catalizan las reacciones de la glucolisis se encuentran en el citoplasma.
10 reacciones que convierten:
Glucosa (6C) 2 Piruvato (3C)
Se consumen 2 ATP al principio para luego producir 4 ATP
un neto de 2 ATP por glucosa catabolizada.
![Page 46: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/46.jpg)
1.Fosforilación de la Glu (6C). Se consume 1ATP
2-3. 2da fosforilación. Se consume 1ATP
4-5. 6C se divide en 2 Gliceraldehido 3P (3C)
6. Oxidación seguida de fosforilaciónProduce 2 NADH y 2 moleculas de 3C con unión fosfato de alta ε
7. Se remueven los fosfatos de alta ε 2ATP + 2 3PG (fosfoglicerato)
8-9. Formación de 2 Fosfoenolpiruvato (PEP), perdida de H2O. Fosfato de alta ε
10. Se remueven los fosfatos de alta εY se producen 2 ATP y 2 PIRUVATOS (3C)
![Page 47: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/47.jpg)
Glucólisis: 3 cambios
1 Glucosa 6C 2 Piruvato (3C)
2 ADP 2 ATP2 NAD+ 2 NADH
Los piruvatos producidos conservan casi toda la ε de la molécula de Glucosa original
NAD es reducido y acarreara 2 e- y H+
Por fosforilación a nivel sustrato
4e- que producirán ATP a nivel de la respiración
aerobia
![Page 48: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/48.jpg)
Fosfofructoquinasa-1 Enzima principal de la regulación de la
glucólisis (paso 3 de la glucolisis)
Esta enzima es controlada por regulación alostérica
Se activa por niveles energéticos ↑de ADP y AMPSe inhibe en abundancia de ATP y citrato
![Page 49: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/49.jpg)
↑ AMP o ADP implica que hay carencia de ATP, por lo tanto es
necesario realizar Glucolisis
↑ ATP inhibe esta enzima; la célula no necesita generar ε
![Page 50: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/50.jpg)
Con O2 Sin O2
Destino del Piruvato
Respiración Fermentación
![Page 51: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/51.jpg)
Respiración Aerobia
1. Oxidación del Piruvato: el piruvato (3C) es oxidado a Acetil-Coa (2C), liberando un C como CO2
2. Acetil-Coa se inserta en un ciclo de 9 reacciones Ciclo de Krebs donde se produce ATP y un gran numero de e- son removidos por reducción de NAD a NADH.
3. Estos e- son acarreados por el NADH son utilizados para producir grandes cantidades de ATP en lo que se denomina Cadena de Transporte de e-
![Page 52: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/52.jpg)
GLUCOLISIS + RESPIRACIÓN
CICLO de KREBS + TRANSPORTE de ELECTRONES
CITOPLASMA MITOCONDRIA Eucariotas
2da etapa de degradación de la Glucosa
![Page 53: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/53.jpg)
O2 disponible
La degradación de la Glu implica la oxidación progresiva del piruvato a CO2 y H2O, completando la degradación
de la molécula de glucosa
RESPIRACIÓN
Es la oxidación de moléculas de alimento por parte de la célula con la utilización de O2 como el aceptor final de los electrones
![Page 54: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/54.jpg)
Destino del PiruvatoLa ruta de la Respiración aerobia comienza con la
oxidación del piruvato a una molecula llamada ACETIL-COA, que luego será oxidada en el Ciclo
de Krebs
El ácido pirúvico se encuentra en el citoplasma y es transportado en forma selectiva a la matriz mitocondrial
![Page 55: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/55.jpg)
Se decarboxila, se libera un CO2 dando 1 grupo acetilo de 2C y se generan NADH. Cada grupo acetilo se combina con la Coenzima A (CoA) para dar Acetil-CoA, nexo entre glucolisis y Krebs
Oxidación del Piruvato
Piruvato+ NAD+ + CoA Acetil-CoA+ NADH+CO2
Piruvato deshidrogenasa
![Page 56: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/56.jpg)
Acetil-Coa es muy importante porque es generado por
diferentes procesos metabólicos.
Todas las moléculas que son catabolizadas para obtener ε son convertidas a Acetil-CoA.
La degradación de proteínas, grasas y otros lípidos generan
Acetil-CoA
![Page 57: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/57.jpg)
Luego, el Acetil-CoA puede mediar la síntesis de grasas (reserva energética) o bien
la producción de ATP.
↓ ATP la ruta de oxidación se estimula y se produce ε a través de la oxidación en el ciclo de Krebs
Esto explica porque desarrollamos las reservas de grasa cuando consumimos mas comida que la que
nuestro cuerpo necesita
↑ATP la ruta de oxidación se inhibe y se dirige a la síntesis de grasas
Esto depende del requerimiento
energético de la célula.
![Page 58: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/58.jpg)
La extracción de ε adicional del piruvato ocurre : 1ro oxidando el piruvato a acetil-CoA, 2do oxidando el Acetil-CoA en el ciclo de Krebs
Estas etapas de oxidación tienen lugar en la MITOCONDRIA
![Page 59: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/59.jpg)
3ra etapa de extracción de ε de la glucosa:
Oxidación del Acetil Coa: Ciclo de Krebs
En este ciclo los C donados por el acetil se oxidan a CO2 y los e- pasan a la cadena de transporte de e-
(Ciclo tricarboxilico o ciclo del acido citrico)
![Page 60: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/60.jpg)
Camino metabólico de 9 reacciones que ocurren en la matriz mitocondrial.
EL acetilo de 2C se combina con una molécula de 4C para dar una molécula de 6C, el oxalacetato (este es luego reciclado para ser combinado con un nuevo acetilo)
En cada ciclo Un nuevo grupo acetilo reemplaza los 2 CO2 que son liberados y nuevos e- son extraídos y acarreados como NADH y FADH2
Ciclo de Krebs
![Page 61: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/61.jpg)
ACETIL-COA Membrana mitocondrial
![Page 62: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/62.jpg)
Entonces, cada ciclo genera 2 ATP por molécula de glucosa y almacena e- energizados que son dirigidos a la cadena de electrones para la producción de ATP.
Para completar la oxidación de una molécula de glucosa, cada uno de los 2 Acetil-CoA producidos por la glucolisis y oxidacion del piruvato, darán una vuelta al
ciclo de Krebs
![Page 63: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/63.jpg)
A este nivel, la molécula de glucosa se ha oxidado completamente.
Parte de su energía se uso en la formación de ATP a partir de ADP (fosforilación a nivel sustrato).
El resto se encuentra en los e- que se separaron de los átomos de C y son acarreados por el NADH y FADH2.
Estos e- aun se encuentran en un nivel energético alto.
![Page 64: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/64.jpg)
GLUCOLISIS + CICLO de KREBS + TRANSPORTE de ELECTRONES
H+ de la Glu
COENZIMASTransportadores de e-
NAD+ puede captar 1H+, 2e- NADHFAD puede captar 2H+, 2e- FADH2
Se reducen
NADH y FADH2 ceden sus e- a la CADENA TRASNPORTADORA DE e-
Crestas mitocondriales
![Page 65: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/65.jpg)
La energía contenida en el NADH y FADH2 es pasada a través de la cadena de transporte de e- si el O2 esta presente
Las coenzimas entregan un H+y e- a los aceptor de la cadena y luego de descender gradualmente se encuentra el O2 para recibirlos.
En cada paso de la cadena los e- se mueven hacia aceptores mas electronegativos y su energía va disminuyendo.Esta cadena permite que la energía sea extraída gradualmente
y que el NAD+ se recicla.
CADENA TRASNPORTADORA DE e-serie de mecanismos de electrones que se encuentran en la membrana en la membrana interna mitocondrial que
mediante reacciones bioquímicas producen ATP
![Page 66: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/66.jpg)
La cadena de transporte de e- esta constituida por una serie de aceptores de
e-
Cada uno capaz de aceptar e- a un nivel electrónico ligeramente inferior al
precedente.
![Page 67: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/67.jpg)
Electrones de la Glucosa o nutrientes
Formación de agua
Descienden por una pendiente
energética
ATP
Energía para la síntesis de
Cuando los e- alcanzan el nivel energético mas bajo se combinan
con H2 y O2 para formar H2O
![Page 68: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/68.jpg)
NADH y FADH2 ceden sus e- a la CADENA TRASNPORTADORA DE e-
Estos e- pasan a través de diferentes moléculas transportadoras en la membrana interna de la mitocondria (crestas) y van liberando ε con la que se genera ATP a partir de ADP.
Cuando los e- alcanzan el nivel de ε mas bajo se combinan con O2 para
formar H2O
Cresta mitocondria
l1
![Page 69: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/69.jpg)
Complejos de proteínas inmersos en la membrana mitocondrial interna que contienen a los transportadores
de e- y las enzimas necesarias para catalizar la transferencia de e- de un transportador a otro
5 complejos enzimáticos
NADH deshidrogenasa complejo enzimático que recibe los e- en primera instancia del NADH. Bombea H+ Ubiquinona o Coenzima Q. Acepta e- del FADH2Citocromo bc1 acopla la transferencia de e- desde CoQ a
Citocromo C. Bombea H+ Citocromo C transporta e- de uno en unoCitocromo C oxidasa transporta e- desde el Cit C al O2 . Bombea H+ cataliza la síntesis de ATP
![Page 70: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/70.jpg)
Cadena de transporte de electronesCitocromos componente principales de la cadena
Citocromos son proteínas respiratorias que contienen grupos hemo (Fe-S)
![Page 71: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/71.jpg)
La cadena actúa como una bomba utilizando la ε de los e- para transportar H+ de un lado a otro de la membrana: desde la matriz al espacio intermembrana.
El bombeo genera un gradiente de H+ a través de la membrana (m. interna impermeable) que es utilizado por la mitocondria para sintetizar ATP.
![Page 72: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/72.jpg)
![Page 73: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/73.jpg)
La diferencia de concentración y diferencia de carga a ambos lados de la membrana mitocondria: Fuerza protón-motriz
Esta fuerza impulsa de nuevo a los H+ al interior de la matriz a través de un canal proteico especifico ATP sintetasa: esta acopla el movimiento de los H+ a la síntesis de ATP
¿Cómo se genera ATP?
![Page 74: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/74.jpg)
Transporte de e- y síntesis de ATP están acoplados
Acoplamiento quimiosmótico
![Page 75: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/75.jpg)
Alta complejidad
![Page 76: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/76.jpg)
MitocondriasOrganela responsable de la respiración
celular
![Page 77: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/77.jpg)
La matriz mitocondrial contiene enzimas, coenzimas, y otras moléculas implicadas en la respiración.
M. externa es permeable a la mayoría de las moléculas pequeñas.
M. interna solo permite el pasaje de ciertas moléculas como el ácido piruvico y el ATP.
La permeabilidad selectiva de la membrana interna es fundamental en la capacidad de las mitocondrias para aprovechar la energía de la
respiración para producir ATP
![Page 78: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/78.jpg)
e- acarreados hacia el sistema de transporte
e- proveen ε para bombear H+ a través de la memb
O2 se une con H+ para dar H2O
H+ difunden hacia la matriz, conduciendo la síntesis de ATP
1
2
3
4
5
![Page 79: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/79.jpg)
Rendimiento energético a partir de una molécula de Glucosa
-2 ATP necesarios para trasladar NADH hacia mitocondria
4
36 ATPRendimiento teórico
NADH activa 3 bombas en cadena de e-: 1 NADH, 3 ATP. El FADH2 solo 2
![Page 80: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/80.jpg)
FERMENTACIÓN
Las células pueden también metabolizar comida sin O2
![Page 81: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/81.jpg)
En ausencia de O2 el metabolismo aeróbico no puede ocurrir y las células dependen exclusivamente de la Glucolisis para producir ATP.
En estas condiciones, los átomos de H generados en la glucolisis son donados a moléculas orgánicas.
A este proceso se lo denomina FERMENTACIÓN
![Page 82: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/82.jpg)
Con O2 Sin O2
Destino del Piruvato
FermentaciónLáctica Alcohólica
![Page 83: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/83.jpg)
Fermentación
• Proceso anaeróbico que ocurre en el citosol, sin intervención de mitocondria ni cadena respiratoria.
• Los electrones que resultan de la degradación de glucosa son donados a moléculas orgánicas, regenerando NAD+.
Molécula orgánica+ NADH
Molécula orgánica reducida+ NAD+
Acido orgánico o
alcohol
Compuesto orgánico que se reducirá para poder reoxidar el
NADH a NAD+
(Acepta el H del NADH)
![Page 84: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/84.jpg)
• Propias de los microrganismos, como bacterias y levaduras. Proceso involucrado en la producción de vinos, cervezas, yogures.
• También se produce la fermentación en la mayoría de las células animales, excepto en neuronas.
• En músculo se realiza fermentación láctica cuando el aporte de oxigeno no es suficiente.
Donde y cuando ocurren las fermentaciones?
![Page 85: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/85.jpg)
Si bien las bacterias llevan a cabo muchos tipos de fermentación (ac. Acético, ac. Butírico, ac. Propionico,
alcoholes) las células eucariotas son capaces de realizar solo alguna de ellas.
Ejemplo:
La conversión de piruvato a etanol ocurre naturalmente en las uvas.
![Page 86: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/86.jpg)
• Producto de la fermentación: Fuente de etanol • CO2 liberado en la decarboxilación produce que se leve
la masa• En toxico para las levaduras en si misma: al acercarse a
12%
Fermentación alcohólica: en levaduras
Enzima de levaduras
Se reduce
![Page 87: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/87.jpg)
El almidón de la cebada proporciona la mayoría de los azúcares que las levaduras Saccharomyces cerevisiae convertirán en etanol y dióxido de carbono.
Producción cerveza
![Page 88: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/88.jpg)
Fermentación láctica: en células musculares
El Piruvato se convierte en acido láctico y se regenera NAD+
La sangre circulante remueve el exceso de ac. láctico de los músculos, pero cuando la producción es muy elevada, se acumula generando la fatiga muscular
Lactato deshidrogenasa
transfiere un H+ desde el NADH hacia el piruvato
![Page 89: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/89.jpg)
Fermentación 1 molécula de glucosa : 2 moléculas de ATP
Respiración 1 molécula de glucosa : 38 moléculas de ATP
Esto se debe a la oxidación del NADH que en lugar de entrar en la cadena respiratoria cede
sus electrones a compuestos orgánicos con poco poder oxidante.
Desde el punto de vista energético, las fermentaciones son muy poco rentables.
![Page 90: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/90.jpg)
Otras vías catabólicas Otras fuentes de energía
Los alimentos suelen contener una mezcla de compuestos químicos como hidratos de carbono,
proteínas, grasas…
Como extraen los seres vivos energía de las grasas o de las proteínas ?
![Page 91: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/91.jpg)
Son degradados en sus monosacáridos
constituyentes y fosforilados a Glucosa-6P
de manera tal que se incorporan a
GLUCOLISIS. Ej: Almidón
Polisácaridos
![Page 92: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/92.jpg)
Son degradadas a sus aa constituyentes. Estos se desaminan (eliminan los
grupos amino) y el esqueleto de C se convierte en grupo
acetilo o bien en compuestos que se incorporan a Glucolisis o Krebs.
Ej: Alanina es convertida en piruvato y asparatato en
oxalacetato.
Proteínas
![Page 93: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/93.jpg)
Primero se escinden en sus componentes: glicerol y ácidos grasos.
Los ácidos grasos de largas cadenas son fuente de gran ε.
Son cortados en fragmentos de 2C como acetilos en la matriz mitocondrial, y entran a ciclo de Krebs como Acetil-CoA: Proceso llamado ϐ oxidación.
Cada ronda de ϐ oxidación consume 1 ATP y genera un FADH2 y NADH extra
Grasas
![Page 94: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/94.jpg)
La mitocondria es el lugar donde se produce Acetil-CoA a partir de las
moléculas de alimentos mas comunes: Azucares y grasas.
![Page 95: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/95.jpg)
Acetil CoaH d CProteínasGrasasLípidos
Síntesis de grasas o
Producción ATPDe acuerdo a las necesidades
energéticas del organismo
↑ATP : se inhibe la ruta de oxidación: AcetilCoa síntesis de ac. grasos, reserva grasas
↓ATP: la ruta oxidativa se prioriza : Krebs para producir ATP
![Page 96: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/96.jpg)
Cuando se consumen hidratos de carbono mas allá de los requerimientos del cuerpo, se almacenan temporariamente en glucógeno o bien de manera permanente en grasas
Cuando los requisitos energéticos del cuerpo no son satisfechos por la ingestión de alimentos, se degrada inmediatamente el glucógeno y luego las grasas.
Un humano adulto reserva suficiente glucógeno para un día de actividad normal pero grasa para aprox. un mes.
Glucógeno “ocupa mas lugar” que grasas porque contiene agua. 6 veces mas que la misma cantidad de grasa.
Cuantitativamente, las grasas son mas importantes que el glucógeno en términos de reserva energética.
![Page 97: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/97.jpg)
La oxidación de un gramo de grasa libera casi el doble de energía que la oxidación de un
gramo de glucógeno
Gotas de grasa teñidas de rojo
![Page 98: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/98.jpg)
Luego de las comidas la ε que se necesita deriva de los azucares incorporado en la comida.
El exceso de azúcar se utiliza para rellenar reserva de glucógeno o para sintetizar grasas.Luego, las reservas de grasa del tejido adiposo son consumidas. Por ejemplo en la mañana la rápida oxidación de grasas genera la mayor cantidad de ATP que necesitamos.
Entre comidas: la ε proviene de los ácidos grasos.
![Page 99: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/99.jpg)
Bajo niveles de glucosa en sangre estimulan la degradación de grasas para la obtención de ε
AdipocitosReserva de grasas
• Triglicéridos se hidrolizan a ácidos grasos y glicerol• Ácidos grasos son transferidos a través del torrente sanguíneo.• Los animales no pueden convertir ácidos grasos en azucares
entonces estos son oxidados directamente (a Acetil CoA)
![Page 100: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/100.jpg)
Glucolisis y ciclo de KrebsProveen de los
precursores para la síntesis de las
moléculas biológicas mas importantes
Muchas de estas moléculas producidas por catabolismo son
transferidas de la mitocondria al citosol donde se utilizan en
reacciones anabólicas como precursores de síntesis de moléculas esenciales como aa.
![Page 101: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/101.jpg)
Para la próxima clase
Reacción neta de la GlucolisisReacción neta de Fermentación
![Page 102: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/102.jpg)
Bibliografía
•Alberts, B., Bray, D., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. y Walter, P. Introducción a la Biología Celular. traducción al español de la 3 ed - Omega, Barcelona.
•Curtis H., Barnes S., Schnek A., Flores G. Invitación a la Biología. 6 ed. Editorial Panamericana. 2006.
•Raven and Jhonson. Biology. 6th Edition. McGraw- Hill. 2001
Recomiendo para los que entienden ingles
![Page 103: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/103.jpg)
El metabolismo es una red de rutas con reacciones acopladas de degradación (catabolismo) y síntesis (anabolismo)
![Page 104: Tema 8 y 9 energetica celular metabolismo 2016](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062522/58cf1f921a28abc05f8b5d09/html5/thumbnails/104.jpg)
Se basa en el carácter reductor de los monosacáridos.
Si un azúcar es reductor, el azúcar reduce el licor de Fehling a óxido de cobre rojo,.
Los azúcares reductores son aquellos azúcares que poseen su grupo funcional carbonilo intacto, y que a través del mismo pueden reaccionar como reductores con otras moléculas.
Todos los monosacáridos son reductores