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Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

BREVE VISIÓN GENERAL DEL METABOLISMO


METABOLISMO

DEFINICIÓN

Conjunto integrado reacciones químicas que tienen lugar en

una célula u organismo.

Cientos de reacciones organizadas en “rutas metabólicas”.

Una ruta metabólica es una serie de reacciones catalizadas

enzimáticamente. En una ruta, un precursor se convierte en un

producto a través de una serie de intermediarios: los

metabolitos


METABOLISMO

FUNCIONES:

• Obtener energía química (ATP) degradando nutrientes

ricos en energía (o a partir de la energía solar).

• Convertir moléculas nutrientes en moléculas celulares

(fabricar los componentes celulares).

• Polimerizar precursores monoméricos a proteínas, ácidos

nucleicos, polisacáridos, lípidos, etc.

• Sintetizar y degradar biomoléculas requeridas en

funciones celulares especializadas (hormonas,

neurotransmisores, etc.).


METABOLISMO

CARACTERÍSTICAS:

• Las reacciones bioquímicas son muchas, pero las reacciones

importantes son relativamente pocas.

• Las rutas metabólicas centrales son pocas y son similares en

todas las formas vivas.

• Las moléculas importantes del metabolismo no son mas de

100.

• Todas las rutas se regulan de forma similar.


CLASIFICACIÓN:

1. CATABOLISMO

Ruptura o degradación de moléculas complejas ricas en

energía.

Da lugar a la formación de moléculas simples (CO2, H2O,

NH3).

La energía liberada es capturada como ATP y almacenada

para su posterior utilización.

METABOLISMO


CATABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS: GLUCÓLISIS


METABOLISMO OXIDATIVO


METABOLISMO DE LOS LÍPIDOS Y LOS ESTEROIDES


METABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS


METABOLISMO

CLASIFICACIÓN:

2. ANABÓLISMO:

Síntesis de moléculas complejas a partir de otras más simples.

Ejm.:

AAs Proteínas.

Glucosa Glucógeno.

Requiere de Energía que proviene de la hidrólisis del ATP.


ANABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS


FOTOSÍNTESIS


METABOLISMO

CLASIFICACIÓN:

3. ANFIBOLISMO: Mixto (degradación y síntesis en una

misma ruta metabólica).

Ejemplo:

El ciclo del ácido cítrico.


CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO


METABOLISMO

VÍAS CATABÓLICAS

Degradativo, oxidativo.

Genera energía, produce ATP.

Los productos finales e intermedios son materias primas del anabolismo.

Genera desechos que se excretan al entorno CO2, H2O y NH3.

Lisis (glicólisis, proteólisis, lipólisis, glucogenólisis).

VÍAS ANABÓLICAS

Sintético, reductivo.

Utiliza energía, consume ATP.

Los productos finales son materias primas del catabolismo.

Génesis (gluconeogénesis, glucogenogénesis, proteogénesis, lipogénesis



TERMODINÁMICA DE LAS REACCIONES

ENZIMÁTICAS

Células y organismos vivos son sistemas abiertos que intercambian materia y energía con su entorno.

Las actividades celulares requieren energía.

Aprovechan la energía:

- A partir de la energía solar.

- A partir de componentes químicos de su entorno (nutrientes).

Utilizan la energía para la producción de un trabajo biológico.

- Biosíntesis (anabolismo)

- Trabajo mecánico (contracción muscular)

- Gradientes osmóticos (transporte contra gradiente)

- Trabajo eléctrico (transmisión del impulso nervioso)


TERMODINÁMICA DE LAS REACCIONES

ENZIMÁTICAS

BIOENERGÉTICA:

Estudio cuantitativo de la transferencia y utilización de la

energía en los sistemas biológicos.

La única energía que pueden utilizar las células es la energía

libre: Energía libre de Gibbs (G).

Las reacciones metabólicas se rigen por las leyes de la

termodinámica:

- Principio de conservación de la energía

- Aumento natural del desorden


BASES TERMODINÁMICAS DE LAS

REACCIONES BIOQUÍMICAS

Entalpía (H): contenido calórico del sistema

ΔH > 0 Reacción endotérmica (absorbe calor).

ΔH < 0 Reacción exotérmica (libera calor).

Entropía (S): aleatoriedad o desorden del sistema

ΔS > 0 Aumenta entropía en el sistema

ΔS < 0 Disminuye entropía en el sistema.

S estado ordenado < S estado desordenado




ENERGÍA LIBRE DE GIBBS

Cantidad de energía capaz de realizar trabajo durante una

reacción a temperatura y presión constantes.

ΔG = ΔH - T ΔS

Proporciona información sobre:

- La dirección de la reacción química

- Composición en el equilibrio

- La cantidad de trabajo desarrollado.




• Variación de la energía libre:

- Predice si una reacción es factible o no. ΔG = 0 Proceso en equilibrio.

ΔG > 0 Reacción endergónica, consume energía

ΔG < 0 Reacción exergónica, genera energía (espontánea).

- Un proceso es favorable cuando: ΔH (-) ; ΔS (+)

En un sistema biológico, un proceso será

favorable cuando …

∆G = (-) Q.F. FREDY MARTOS RODRÍGUEZ

ENERGÍA LIBRE EN PROCESOS

BIOLÓGICOS

∆G El proceso es …

(-)

Cero

(+)

Favorecido termodinámicamente.

(exergónico)

Reversible, en equilibrio.

Termodinámicamente desfavorecido.

(endergónico)


ENERGÍA DE LAS REACCIONES ACOPLADAS

A B C D ΔG1 ΔG2 ΔG3

• Las ΔG de las reacciones secuenciales son aditivas.

A D ΔG TOTAL = ΔG1+ ΔG2+ΔG3

• Las reacciones exergónicas espontáneas se acoplan a reacciones endergónicas para que éstas tengan lugar.

A EXERGÓNICA B

ΔG1< 0 ΔGTOTAL = ΔG1+ ΔG2

ΔG2 > 0 ΔG T < 0

C ENDERGÓNICA D


ENERGÍA DE LAS REACCIONES ACOPLADAS

Ejemplo de acoplamiento energético

Glucosa + Pi Glucosa-6-P ∆G = 14 KJ/mo

ATP ADP + Pi ∆G = -31 KJ/mol

Glucosa + ATP ADP + Glucosa-6-P ∆G = -17KJ/mol

ΔG T = 14 kJ/mol +(- 31 kJ/mol) = -17 kJ/mol

Reacción global es exergónica


COMPUESTOS RICOS EN ENERGÍA

FOSFATOS:

TRIFOSFATO DE ADENOSINA (ATP)

adenina

adenosina

ATP



FOSFATOS:

REACCIONES DE HIDRÓLISIS DE LA MOLÉCULA DEL ATP:

ATP + H2O ADP + Pi (∆G = -31 KJ/mol)

ADP + H2O AMP + Pi (∆G = -31 KJ/mol)

AMP + H2O Adenosina + Pi (∆G = -14 KJ/mol)



FOSFATOS:

ATP: “moneda de cambio” de Energía Libre:

Glucosa + Pi Glucosa-6-P ∆G = 14 KJ/mol

ATP ADP + Pi ∆G = -31 KJ/mol

Glucosa + ATP ADP + Glucosa-6-P ∆G = -17KJ/mol



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