BIOLOGA

I.E.P. PERUANO CANADIENSEBIOLOGA

METABOLISMO CELULAR

I. METABOLISMO:

A. Definicin: Es la suma de todas las reacciones bioqumicas por las cuales la clula obtiene y utiliza energa para realizar sus funciones y para mantenerse.

B. Fases:1. Catabolismo: Es el metabolismo degradativo y consiste en la degradacin de la materia orgnica para la obtencin de energa.

Ejemplo: Gluclisis, Glucogenlisis, etc.

2. Anabolismo: Es el metabolismo de sntesis y consiste en la sntesis de molculas orgnicas complejas a partir de molculas ms simples, utilizando energa.

Ejemplo: Gluconeognesis, glucognesis, fotosntesis, etc.

C. Herramientas:1. Enzimas: a) Definicin: Son biocatalizadores de naturaleza proteica. Se les considera catalizadores porque:

Actan en pequeas concentraciones.

Aceleran las velocidades de reaccin.

No sufren modificaciones en su estructura o funcin durante la reaccin metablica.

Disminuyen la energa de activacin.

No afectan el equilibrio de la reaccin.

b) Naturaleza Qumica: Son protenas ya sea simples o conjugadas.

Algunas enzimas tienen dos componentes, una proteica llamada apoenzima y otro componente qumico llamado cofactor El cofactor puede ser orgnico y se le llama coenzima (cosustrato o grupo prosttico) o in indispensable (in activador o in metlico).Las coenzimas derivan de las vitaminas.

c) Clasificacin: La IUPAC las clasifica en seis grupos:

Oxidoreductasas: Catalizan las reacciones de oxidacin y reduccin biolgicas como las oxidasas, deshidrogenadas, hidroperoxidasas y las oxigenasas.

Transferasas: Catalizan la transferencia de grupos qumicos como la acil-CoA transferasa, la carnitina acilcarnitina translocasa, etc.

Hidrolasas: Catalizan la ruptura de enlaces covalentes con agua como las peptidasas y las proteasas.

Liasas: Tambin llamadas sintasas, catalizan la formacin de enlaces covalentes dobles como la HMG-CoA liasa y la enolasa.

Isomerasas: Catalizan la interconversin de ismeros como la fosfohexosa isomerasa y la fosfotriosa isomerasa.

Ligasas: Tambin llamadas sintetasas, catalizan la formacin de enlaces covalentes con gasto de energa.2. Adenosin Trifosfato (ATP): Es un ribonucletido considerado la ergomolcula universal y es la fuente inmediata de energa en los seres vivos. Est formada por Adenina (base nitrogenada), Ribosa (pentosa) y tres grupos fosfato que contienen los enlaces de alta energa.

D. Respiracin celular:1. Definicin: Es un proceso intracelular catablico en el cual las molculas orgnicas se oxidan hasta CO2 liberando energa en forma de ATP.

2. Tipos: Existen dos tipos:

a) Respiracin aerbica: Requiere oxgeno molecular, los electrones provenientes de la oxidacin de la materia orgnica son finalmente cedidos al oxgeno para formar agua.

b) Respiracin anaerbica: Se realiza en ausencia de oxgeno, los electrones provenientes de la oxidacin de la materia orgnica son cedidos a diferentes aceptores como NO-3, SO2-4, CO2, que se reducirn a NO-2 (in nitrito), S2- (in sulfuro) o CH4 (metano).3. Respiracin aerbica: Casi todas las clulas de plantas, animales, algas, protozoos, hongos y bacterias emplean la respiracin aerbica para obtener energa a partir de la glucosa. La cual ocurre en cuatro etapas: Gluclisis, Descarboxilacin del piruvato, Ciclo de Krebs y Fosforilacin oxidativa.

a) Gluclisis: Esta etapa se produce en el citosol. Una molcula de glucosa se oxida hasta dos molculas de piruvato. Hay una produccin neta de 2 ATP producidas por fosforilacin a nivel de sustrato. Los tomos de hidrgeno disociados de la glucosa se utilizan para producir NADH + H. Esta etapa es independiente de la presencia de oxgeno.

b) Descarboxilacin del Piruvato: Cada molcula de piruvato entra en una mitocondria y se oxida descarboxilndose para convertirse en una molcula de dos carbonos que en combinacin con la coenzima A, forman la acetilcoenzima A. Tambin se produce NADH + H.c) Ciclo de Krebs: Tambin conocido como ciclo del cido ctrico o ciclo de los cidos tricarboxlicos. El grupo acetato de la acetil CoA se combina con una molcula de cuatro carbonos (oxalacetato), y se forma una molcula de seis carbonos (citrato). En el transcurso del ciclo sta se oxida hasta oxalacetato nuevamente, liberando dixido de carbono. Los electrones provenientes de la oxidacin, son transferidos a las coenzimas formando NADH y FADH2. El proceso ocurre en la matriz mitocondrial.

d) Fosforilacin oxidativa: Las coenzimas reducidas (NADH y FADH2) transfieren los electrones a una cadena de compuestos aceptores de electrones (Cadena Respiratoria) dispuestos en la membrana mitocondrial interna. El paso de electrones a travs de esta cadena genera energa suficiente para la sntesis de ATP a cargo de la enzima ATPasa. El oxgeno molecular es el ltimo aceptor de electrones y se reduce formando agua.

La oxidacin completa de Glucosa genera 38 ATP.4. Respiracin anaerbica: Es la oxidacin de la materia orgnica hasta dixido de carbono en ausencia de oxgeno. Ocurre tambin en cuatro etapas: Gluclisis, Descarboxilacin del piruvato, Ciclo de Krebs y Fosforilacin oxidativa.

5. Fermentacin: Es un proceso catablico en el que una molcula orgnica se oxida parcialmente, ocurre en ausencia de oxgeno y no est asociado a una cadena transportadora de electrones a nivel de la membrana mitocondrial. En la fermentacin la molcula orgnica acta a la vez como donadora y aceptora de electrones. Las fermentaciones son propias de los microorganismos que pueden crecer en ausencia de oxgeno. A nivel de las neuronas y en los tejidos musculares de los animales tambin puede realizarse fermentacin lctica cuando no llega suficiente oxgeno.

Este proceso ocurre en el citosol y a travs de la gluclisis. Existen varios tipos de fermentaciones: Fermentacin lctica, alcohlica, butrica, propinica, ptrida, etc.

E. Fotosntesis:1. Definicin: Es un proceso bioqumico mediante el cual, los organismos auttrofos fotolitotrofos sintetizan materia orgnica a partir de CO2 y H2O empleando energa luminosa y molculas de clorofila.

La energa luminosa es transformada en energa qumica. La ecuacin general es:

6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2Casi todas las plantas realizan fotosntesis, al igual que las algas y algunas bacterias, siendo en los ambientes marinos donde ocurre el mayor porcentaje de ella, alrededor del 85% del oxgeno producido se realiza en estos medios.

Se realiza en el cloroplasto y comprende la fase luminosa o fotoqumica y la fase oscura o biosinttica.2. Fases: a) Fase luminosa o fotoqumica: Se le denomina as porque requiere de la luz. Se lleva a cabo en los tilacoides, en cuyas membranas se encuentran las molculas de clorofila (agrupadas en los fotosistemas I y II) y los elementos de la cadena transportadora de electrones. Intervienen la luz, clorofila y agua; se obtiene como producto al ATP, NADPH y oxgeno. Comprende los siguientes fenmenos: Fotoexcitacin de la clorofila: Las molculas de clorofila absorben la energa luminosa y liberan dos electrones.

Fotlisis del agua: La luz activa la disociacin del agua producindose protones y oxgeno que se libera hacia la atmsfera.

Fotofosforilacin: El paso del par electrnico libera energa para fosforilar ADP y sintetizar ATP. Fotorreduccin: El par de electrones y protones son utilizados para reducir a la coenzima NADP.

b) Fase oscura o biosinttica: Ocurre en el estroma del cloroplasto. Uno de los eventos ms importantes es el ciclo de Calvin. La fase oscura incorpora carbono (en forma de CO2) y con el ATP y NADPH provenientes de la fase luminosa, se sintetizan molculas de nutrientes orgnicos (azcares).

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