MetabolismoCIBI 3031Dra. Omayra Hernández Vale

Objetivos

• Reconocer la importancia del metabolismo aeróbico en la producción de energía

• Reconocer el papel de las enzimas en la célula

• Ver de forma general las etapas de la producción de ATP

EnergíaØCapacidad de hacer trabajo

Øcambio en el:Ø estado o posición /movimiento de la materia

vEnergía potencial Energía cinética? energía química? energía eléctrica en una batería? nadadores aun sin sambullirse? ciclista en carrera? luz, calor, electricidad

POTENCIAL Energía de posición

CINÉTICAEnergía de movimiento

es la fuerza sobre un objeto para que se mueva

EnergíaØCapacidad de hacer trabajo

Øcambio en el:Ø estado o posición /movimiento de la materia

vEnergía potencial Energía cinética

? energía química? energía eléctrica en una batería? nadadores aun sin sambullirse? ciclista en carrera? luz, calor, electricidad

POTENCIAL Energía de posición

CINÉTICAEnergía de movimiento

es la fuerza sobre un objeto para que se mueva

Energía almacenada / Energía en movimiento

Energía

Energía potencial Energía cinética

• Energía química almacenada en los enlaces químicos de macromoléculas se convierte en energía mecánica en cadacontracción muscular

• Durante la fotosíntesis la energía en movimiento de fotones se convierte energía que se almacena en enlaces químicos

ATP ATPATPATPATPATPATPATPATPATP

Leyes de termodinámica1ra ley: La energía no puede ser creada ni destruída, se puede transformar o transferir.• La energía de un sistema (abierto) puede absorber energía de sus alrededores o darla,

pero el total de energía del sistema + su alrededor se mantiene igual

2da leyCuando la energía se transforma, la cantidad de energía util es menor. • Una porción se convierte en calor que se dispersa

Ø [no se pierde, pero no puede usarse para hacer trabajo]

• Con cada transferencia de energíase pierde energía util en forma de calorvCon cada transferencia se pasa cada

vez ménos energía util

ØEsta energía en forma de calor àmayor entropíaØAdquiere aleatoriedad y desorden

Entropía

Energía y Metabolismo

Reacciones químicas: Proceso que lleva a una sustancia (reactivo) a transformarse en otrasustancia (producto) • Reorganización atómica y formación de nuevos enlaces• Cambio de propiedades

Energía y Metabolismo

Metabolismo -? • Anabolismo - síntesis de moléculas grandes a partir de moléculas más

pequeñas– Unión de aminoácidos à proteínas

• Catabolismo – rompe moléculas grandes en moléculas más pequeñas– Proteínas à en sus aminoácidos / carbohidratos à monosácaridos

**No solo se altera el arreglo de átomos, ocurre transformación de energía(enlaces)

Los enlaces químicos se forman y se rompen• c/enlace tiene cierta cantidad de energía à Energía de enlace

à(Energía para romperlo (energía potencial)

v Todas las reacciones químicas liberan o requieren energía de trabajo (energía de enlace)v Rx en que se libera/ Rx en que se requiere…

Reacciones Químicas / MetabolismoReactivos à productosvTodas desprenden o requieren energía

Reacción exergónica:• Reacción en la que se libera energía

ØLos productos tienen menos energía (libre)

Reacción endergónica:• Requiere un aporte de energía

ØLos productos tienen más energía

Reacciones Químicas / MetabolismoReactivos à productosvTodas desprenden o requieren energía

Reacción exergónica: (catabolismo)• Reacción en la que se libera energía

ØLos productos tienen menos energía (libre)

Reacción endergónica: (anabolismo)• Requiere un aporte de energía

ØLos productos tienen más energía

Reacción exergónica (Catabolismo)

Reacción endergónica (Anabolismo)

Reacciones Químicas

Reacciones acopladas

• Rx exergónicas proveen la energía necesaria para que se den rx endergónicasEj: Degradación de glucosa à ensamblaje y síntesis de proteínas

• Ocurren en diferentes partes de la célulaØTransferencia de energía por moléculas transportadoras

(intermediarios)• Moléculas energéticas e inestables sintetizadas en sitio de rx

exergónicas, captan energía liberada y la almacenan

ATP: principal portador de energía

Adenosina trifosfatada• Capta energía liberada de una rx exergónica

para formarseØUnión de un ADP y un grupo fosfato (HPO4

2-) ØSu formación es un proceso endergónico

ATP: principal portador de energía

Reacciones acopladas:ATP-principal portador de energía

Enlaces covalentes: Rx REDOX-Transferencia de Átomos

Enlaces covalentes: más comunes, compartir de e- (enlaces fuertes)vMás fácil remover átomo completo

ØRx REDOX en las células envuelven la transferencia del átomo de H*®Se lleva consigo parte de la energía almacenada en el enlace químico*

vEste átomo junto con su energía son transferidos a una molécula aceptadora(ADP, NAD+, NADP+, FAD)

XH2 + NAD+ X + NADH + H

¿Qué son las enzimas?

Catalizadores biológicosØaumentan velocidad de una reacción química sin ser

consumidos por la mismaØLuego de terminar el proceso lista para hacerlo nuevamente

ØProteínas (en su inmensa mayoría) y algunas moléculas de ARNØCondiciones específicas de pH y temperaturaØSon específicas para sus sustratos (reactivos)

Enzimas - Energía de Activación

Aumentan velocidad de reacción (disminuyen tiempo de rx) reduciendo la energía de activación!!!

Solo moléculas con una energía cinética relativamente alta tienen probabilidadde rx y formar algún producto (choque de sus átomos)

vEl resto necesita ayuda!!

Energía necesaria para comenzar la rx química

Enzimas - Energía de Activación

Enzimas: ¿Cómo lo hacen?

Enzimas: ¿Cómo lo hacen?

Energía

de activación

reactivo

Reduciendo la energía de activación necesaria para comenzar la reacción!!!

®Hace el proceso más rápido

v No se involucra o se consumev No altera o afecta la cantidad de

energía libre

*Si no fuese catalizada dependería de los choques aleatorios entre sus reactivos

EnzimasComplejo Enzima-Sustrato (organización)

• El sustrato o reactivo se enlaza al sitio activo de la enzimavCierta especificidad

• Sufijos– (-asa (lipasa, hidrolasa sucrasa)

– -zima (lisozima)– -sina (pepsina, tripsina)

Enzima + molécula de reactivo (sustrato) à enzima + productoComplejo Enzima-Sustrato

Complejo Enzima-Sustrato

Enzimas• Temperatura y pH óptimo– Enzimas humana (35-40°C) y pH de 6-8– Menor temperatura disminuye actividad enzimática– Mayor temperatura aumenta, pero altas à ?

Rx REDOX