introducción al metabolismo - uba · en los seres vivos cátedra de bioquímica - fouba cátedra...

12/04/2012

1

Introducción al

metabolismo

Cátedra de Bioquímica - FOUBA

H2O

Para mantener su organización los sistemas vivos

requieren suministro energía

El Sol es la fuente original de esta energía.

Al oxidar los nutrientes, convierten la energía

almacenada en los enlaces químicos en otras formas

de energía. Cátedra de Bioquímica - FOUBA

Cátedra de Bioquímica -

FOUBA

12/04/2012

2

METABOLISMO

Bioenergética

Visión general metabolismo intermedio

Cátedra de Bioquímica - FOUBA Cátedra de Bioquímica -

FOUBA

Los organismos no se encuentran nunca en equilibrio con el entorno

La composición molecular es un reflejo de un estado estacionario dinámico.

Los organismos intercambian materia y energía con el entorno.


FOUBA

12/04/2012

3



FOUBA

Desorden Entropía = S

Orden Entalpia = H

Energía Energía Libre = G

ΔS

ΔG ΔH

S

G H

Sustrato

Enzima

Producto


FOUBA

12/04/2012

4


FOUBA


FOUBA

12/04/2012

5

El ATP es el transportador

de energía libre

en los seres vivos


FOUBA

ATP: 2 enlaces

de alta energía


FOUBA

12/04/2012

6


FOUBA

COMO HACEN LOS SERES

VIVOS PARA LLEVAR A

CABO REACCIONES

NO ESPONTÁNEAS, DG >0

Y PROCESOS QUE

REQUIEREN ENERGÍA

A TRAVES DE REACCIONES ACOPLADAS

Elementos 1 Una reacción que libera energía

2 Una reacción que requiera energía

3 Un intermediario común Cátedra de Bioquímica - FOUBA

12/04/2012

7

REACCIONES ACOPLADAS

REACCIONES

EXERGÓNICAS

(Liberan energía

libre)

REACCIONES

ENDERGÓNICAS

(Requieren

energía libre) ATP

TRANSPORTADOR DE ENERGÍA

DESDE LOS PROCESOS CELULARES

PRODUCTORES DE ENERGÍA A LOS PROCESOS QUE

REQUIEREN ENERGÍA Cátedra de Bioquímica -

FOUBA

REACCIONES ACOPLADAS

PARA QUE DOS REACCIONES PUEDAN ACOPLARSE ES

NECESARIO QUE TENGAN UN INTERMEDIARIO COMUN

A + B C + D

D + E F + G Cátedra de Bioquímica - FOUBA Cátedra de Bioquímica -

FOUBA

12/04/2012

8


FOUBA

EJEMPLO Fosforilación de la glucosa acoplada a la

hidrólisis del ATP

ATP + H2O ADP + fosfato

Glucosa + fosfato Glucosa-6-P + H2O

Elementos Una reacción que libere energía ( DG<O)

Una reacción que requiera energía (DG>O)

Un intermediario común

REACCION 1

REACCION 1

REACCION 2

DGº´(kJ mol-1)

- 30,9

+ 16,7

ATP + glucosa - 14,2

REACCION 2

fosfato

Glucosa-6-P + ADP


12/04/2012

9


FOUBA


FOUBA

12/04/2012

10

ENERGIA COMO PODER REDUCTOR

Cuando los grupos fosfatos se transfieren al ADP para formar ATP, se almacena energía como enlaces de alta energía.

Otra forma de transferir energía: transferir electrones (e-), poder reductor.


FOUBA

Analogía entre seres vivos y otras máquinas


FOUBA

12/04/2012

11


FOUBA

Si una molécula se reduce, tiene que haber otra que se oxide

1. Oxido-reductasas

( Reacciones de oxido-reducción)


FOUBA

12/04/2012

12

ENZIMAS QUE INTERVIENEN EN

PROCESOS REDOX

OXIDASAS

DESHIDROGENASAS

HIDROPEROXIDASA

OXIGENASAS


FOUBA

OXIDASAS: Catalizan la eliminación de hidrógeno de un sustrato usando al oxígeno como aceptor de hidrógeno

O 2 - + O 2 - + 2H + → H 2 O 2 + O 2


FOUBA

12/04/2012

13

Hidroperoxidasas

Utilizan peróxido de hidrógeno u otro peróxido orgánico como sustrato


FOUBA

Oxigenasas

Catalizan la incorporación del oxígeno a una molécula de sustrato


12/04/2012

14

Deshidrogenasas

C O O -

C O

C H 3

C O O -

C H O H

C H 3

N A D H + H +

N A D +

P i r u v a t o L - L a c t a t o

L D H

•Transfieren un hidrógeno de un sustrato a otro en una reacción de oxido reducción acoplada

•Como componentes en una cadena respiratoria de transporte de e- del sustrato al oxígeno


FOUBA

Las coenzimas transportadoras de H en el metabolismo (NAD/FAD)

Siendo la mayor parte de las reacciones metabólicas procesos de oxidación-reducción, se liberan o captan electrones/hidrógenos.

Las coenzimas transportadoras de H movilizan estos e-

A-B A + B

C + DC-D

A-B A + B

C + DC-D

CATABOLISMO

ANABOLISMO

NAD+/FAD NADH + H+/FADH2

reducido

reducido

oxidado

oxidado


FOUBA

12/04/2012

15


FOUBA

NAD+ y FAD: principales transportadores de e- en la oxidación de moléculas de combustibles

Se denominan cofactores redox: alternativamente se reducen y luego se oxidan.

Su concentración en la célula es pequeña ( deben reciclarse continuamente de la forma oxidada a la reducida

y viceversa).

NAD+ + 2H + + 2e- N ADH + H+


FOUBA

12/04/2012

16

NAD+


FOUBA

NADP+ y NADPH+ son idénticos a NAD+ y NADH,

excepto que los primeros tienen un grupo fosfato

adicional esterificado.


FOUBA

12/04/2012

17

El NADPH es el dador electrónico por

excelencia en las biosíntesis reductoras


FOUBA

FAD


FOUBA

12/04/2012

18

Otros transportadores de grupos

activados…


FOUBA

La coenzima A es el transportador universal de grupos

acilo


FOUBA

12/04/2012

19

Más transportadores de grupos activados…


FOUBA


FOUBA

12/04/2012

20

NADH, NADPH FADH2 y ATP son bastante

estables

¿Qué ocurre entonces con la velocidad de

la reacción?


FOUBA


FOUBA

12/04/2012

21

Analogía


FOUBA

Las enzimas controlan el flujo de energía

libre y poder reductor…


FOUBA

12/04/2012

22

METABOLISMO

Bioenergética

Visión general metabolismo intermedio


FOUBA


FOUBA

12/04/2012

23


FOUBA


FOUBA

12/04/2012

24

Anabolismo Catabolismo

Fabrica biomoléculas Degrada biomoléculas

Consume energía (ATP) Produce energía (ATP)

Es un proceso

energéticamente “cuesta

arriba”

Es un proceso

energéticamente “cuesta

abajo”

Supone procesos de

reducción

Supone procesos de

oxidación

Supone rutas divergentes Implica rutas

convergentes

Ejemplos: síntesis de

proteínas, fotosíntesis

Ejemplos: glucólisis, ciclo

de Krebs, cadena

respiratoria Cátedra de Bioquímica - FOUBA


FOUBA


FOUBA

12/04/2012

25

El metabolismo es una red de rutas con reacciones acopladas

que deben ser finamente reguladas


FOUBA

¿Cómo se produce la regulación para

conseguir equilibrio y economía?


FOUBA

12/04/2012

26

MECANISMOS FRECUENTES DE REGULACION METABOLICA

Interacciones alostéricas

Modificación covalente

Niveles enzimáticos

Compartimentalización

Especializaciones metabólicas de algunos órganos


FOUBA

RESUMEN METABOLISMO

El ATP se genera en la oxidación de moléculas combustibles

El NADPH es el dador principal de e- en las biosíntesis reductoras

Las biomoléculas se construyen a partir de una serie relativamente pequeña de precursores

El ATP es la “moneda universal de energía”

Las vías biosintéticas y degradativas son casi siempre diferentes.


FOUBA

12/04/2012

27


FOUBA

introducción al metabolismo - uba · en los seres vivos cátedra de bioquímica - fouba cátedra...

Documents