Física y Química Biológica

Licenciatura en Enfermería

Clase 8 2012

Metabolismo

• El metabolismo celular está dado por todas las reacciones químicas que ocurren en la célula.

El metabolismo celular incluye distintos tipos de reacciones químicas que tienen una determinada

secuencia que se denomina “vía metabólica”.

• Se produce la degradación de moléculas grandes para originar otras más pequeñas, generalmente producen una cantidad neta de energía

Catabolismo

Anabolismo

• A partir de moléculas pequeñas se originan moléculas mas grandes.

Requieren un aporte de energía.

Enzimas

• Las reacciones químicas a la temperatura normal de un organismo no pueden ocurrir espontáneamente, necesitan de una energía de activación.

Enzimas

• La enzimas reducen la energía de activación y permiten que las reacciones ocurran.

Se las llama “catalizadores biológicos” porque reducen la energía de activación

Enzimas

Enzimas

Enzimas2 Modelos de unión del complejo enzima sustrato

Enzimas• A menudo las enzimas

poseen una parte no proteica denominada “cofactor”.

• Cofactores: Iones inorgánicos, vitaminas

• Coenzimas: Molécula orgánica

Enzimas•Un efector alostérico es un agente físico o químico que activa o inhibe una enzima.

Respiración celular

• Es un proceso por el cual las células degradan glucosa (o un nutriente que se ha convertido en glucosa) para convertirlo en dióxido de carbono y agua. Se trata de un proceso catabólico

• La energía liberada se transfiere al ATP y otra parte se elimina como calor.

Respiración celular• Existen tres vías metabólicas que se interrelacionan químicamente

para constituir la respiración celular:1. Glucólisis2. Ciclo de ácido cítrico3. Sistema de transporte de electrones

Glucólisis

Ocurre en el citosol de la célula. La glucosa por una serie de degradaciones forma 2 moléculas de ácido pirúvico, ATP y NADH,

Glucólisis

• Una vez formado el ácido pirúvico puede seguir dos caminos

1. Si se dispone de oxígeno sigue la vía aeróbica y penetra en el ciclo del ácido cítrico.

2. Si no se dispone de oxígeno sigue la vía anaeróbica y se transforma en ácido láctico.

Ciclo del ácido cítrico o de Krebs

El proceso ocurre en la mitocondriaDurante el ciclo se produce CO2, NADH y FADH2 y electrones activados que pasan al sistema de transporte de electrones

Piruvato

Sistema de transporte de electrones

El NADH y el FADH2 generado en el ciclo del ácido cítrico transfieren sus electrones activados a el sistema de transporte de electrones para producir finalmente ATP.

Sistema de transporte de electrones (STE)

Pares de electrones de alta energía son transportados por las coenzimas NAD y FAD a los componentes del STE incluyéndolos en la membrana interna de la mitocondria.

Sistema de transporte de electrones (STE)

A medida que se transportan los electrones de una molécula a otra su energía se utiliza para bombear protones hacia el espacio intermembranoso

Sistema de transporte de electrones (STE)

Al aumentar el gradiente de protones, el movimiento pasivo de los mismos a través de la membrana aporta la energía necesaria para transformar el ADP en ATP.

Sistema de transporte de electrones (STE)

Los electrones desactivados son aceptados por las moléculas de oxígeno para finalmente reunirse con los protones y formar agua.

Nótese que se requiere de oxígeno como aceptor final de electrones

Resumiendo

En la mayoría de las células, en la respiración aeróbica se transfiere la energía contenida en la glucosa al ATP.Se generan 36 moléculas de ATP, 2 directamente de la glucólisis y 34 del resto de la vía.En total se forman 36 moléculas de ATP

Anabolismo

• A partir de moléculas pequeñas se originan moléculas mas grandes.

Requieren un aporte de energía.

Procesos anabólicos

• La síntesis de proteínas quizás sea el proceso anabólico más importante de las células.

Síntesis de proteínas

• Consta básicamente de dos pasos:

1.TranscripciónOcurre en el núcleo2.TraducciónOcurre en el citoplasma

Transcripción

Ocurre en el núcleo de la célula.ARN POLIMERASA: abre la cadenaSe abre la cadena por medio de una enzimaSe comienza a formar un nuevo ARNSe forma el ARN MENSAJEROSe cierra la hebra de ADNSe separa el ARNp y el ARNm sale al citoplasma

Traducción

Ocurre en el citoplasmaEl 1º paso es la elongación Por medio del ARN de transferencia y del ribosoma que se une al ARNm

El proceso ocurre hasta llegar al codón de finalización

El proceso finaliza con una proteína sintetizada

Se separa el ARNt del ARNm y el ribosoma

En resumen• La sintesís de

proteínas involucra el ADN y el ARN

Ocurre en el núcleo yel citoplasma celular

Este proceso necesita de energía que es

aportada por el ATP

ADN

Human Genome Program, U.S. Department of Energy, Genomics and Its Impact on Medicine and Society: A 2001 Primer, 2001

Funciones de los genes

PRINCIPALES HALLAZGOS EN NÚMEROS

• el genoma humano contiene 3164 millones de bases

• un gen promedio contiene 6000 bases.

• el número total de genes se estima en 30.000

• menos del 2% corresponde a la secuencia que codifica para las proteínas.

• 50% del genoma son secuencias repetitivas (?)

• el 99,9% de la secuencia del DNA es exactamente la misma en todos los individuos.

• se desconoce la función de un 50% de los genes descubiertos.

Proyecto Genoma Humano