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Saúl Gómez Cano
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09/04/2010
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Bioenergética y metabolismoBioenergética y metabolismoReacciones de Oxido Reducción
Bioenergética y metabolismoBioenergética y metabolismoReacciones de Oxido Reducción
Las reacciones de Oxido – Reducción involucran la perdida de electronesde una especie química la cual es oxidada; y la ganancia de electrones de
íotra especie química , la cual es reducida..
Fe2+ + Cu2+ ===== Fe3+ + Cu+Fe + Cu ===== Fe + Cu
Agente reductor Agente Oxidante.
Donador Aceptor
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Bioenergética y metabolismoBioenergética y metabolismoLa deshidrogenación esta involucrada en
Reacciones biológicas de oxidación
Bioenergética y metabolismoBioenergética y metabolismoLa deshidrogenación esta involucrada en
Reacciones biológicas de oxidación
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Bioenergética y metabolismoBioenergética y metabolismoLos electrones son transferidos de una molécula a otra
en una de las cuatro vías
Transferidos directamente como electrones.Fe2+ + Cu2+ ===== Fe3+ + Cu+Fe + Cu ===== Fe + Cu
Transferidos en forma de átomos de Hidrógeno.AH2 ===== A + 2e- + 2H+
Transferidos en forma de donador de electrones a un aceptor.NADH
Transferidos cuando se combinan directamente con un reductanteorgánico en donde el oxigeno es incorporado covalentemente
R-CH3 + ½ O2 ===== R-CH2-OH
Bioenergética y metabolismoBioenergética y metabolismoReacciones de Oxido Reducción
E = E° + RT/nF ln [Aceptor electrónico][Aceptor electrónico]
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Bioenergética y metabolismoBioenergética y metabolismoReacciones de Oxido Reducción
0 5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
-250 mV
nten
sity
(a.
u.)
A
E = E° + RT/nF ln [Aceptor electrónico][Aceptor electrónico]
80
100 Experimental Nesrt equation
(%)
-64 mV
-0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.00.2
0.3
0.4
0.5
Midpoint potential (v)
Sign
al i
-200 -100 0 100 200 300
0
20
40
60
218 mV
170 mV
1 mV
Midpoint potential (mV)
Redu
ced
form
(
Bioenergética y metabolismoBioenergética y metabolismoReacciones de Oxido Reducción
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Bioenergética y metabolismoBioenergética y metabolismoReacciones de Oxido Reducción
Bioenergética y metabolismoBioenergética y metabolismoReacciones de Oxido Reducción
Nicotinamida adenina dinucleotido (NAD+)
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Bioenergética y metabolismoBioenergética y metabolismoReacciones de Oxido Reducción
Bioenergética y metabolismoBioenergética y metabolismoReacciones de Oxido Reducción
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Bioenergética y metabolismoBioenergética y metabolismoReacciones de Oxido Reducción
Bioenergética y metabolismoBioenergética y metabolismoReacciones de Oxido Reducción
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II MITOCONDRIAS Y CLOROPLASTOSII. MITOCONDRIAS Y CLOROPLASTOS.GENERACION Y ALMACENAMIENTO DEENERGIA METABOLICA
ESTRUCTURA QUIMICA Y FUNCION DE LOS CARBOHIDRATOSLOS CARBOHIDRATOS
Estructura de aldosas y cetosas
GLUCIDOSSon las biomoléculas mas abundantes en la naturaleza.
Cada año el proceso de la fotosíntesis realizado por las plantas y algas convierte más de 100000 millones de toneladas de CO2 y H20 g 2 y 2en celulosa y otros productos vegetales.
Ciertos glúcidos son fundamentales en la dieta humana.
Los glúcidos son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas.
Tres clases principales de glúcidos.M á idMonosacáridosOligosacáridosPolisacáridos
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Existencia de dos familias de monosacáridos: aldosas y cetosas
Sólidos incoloros y cristalinos solubles en agua e insolubles en disolventes no polares
Existencia de dos familias de monosacáridos: aldosas y cetosas
Sólidos incoloros y cristalinos solubles en agua e insolubles en disolventes no polares
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Los monosacáridos tienen centros asimétricos
Ejemplos de monosacáridos
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Los monosacáridos tienen centros asimétricos
La aldosa más simple, el gliceraldehído contiene un centro quiral y por lo tanto tiene dos isómeros ópticos diferentes.
Actividad óptica de los glúcidos
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Familia de D-aldosas que tiene entre tres y seis átomos de carbono
Familia de D-cetosas que tiene entre tres y seis átomos de carbono
Las cetosas se nombran insertando la silaba ul en el nombre de la aldosacorrespondiente. Ejemplo la D-ribulosa corresponde a la aldopentosa D-ribosa.
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Los monosacáridos comunes se presentan en forma cíclica
Formación de las dos formas cíclicas de la D-glucopiranosa. Las formas cíclicas de losazúcares se llaman piranosas porque son similares al compuesto cíclico de 6 átomos enel anillo denominado pirano.
Los monosacáridos comunes se presentan en forma cíclica
Formación de las dos formas cíclicas de la D-glucopiranosa. Las formas cíclicas de losazúcares se llaman piranosas porque son similares al compuesto cíclico de 6 átomos enel anillo denominado pirano.
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Algunos derivados de hexosas de importancia biológica
Algunos derivados de hexosas de importancia biológica
Oxidación del carbono anomérico de la glucosa y otros azúcares es la base de la reacción deFehling: el ión cuproso (Cu+) producido en la reacción forma un precipitado rojizo de óxido cuproso
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Algunos derivados de hexosas de importancia biológica
Un disacárido se forma a partir de dos monosacáridos cuando un –OH alcohólico de una molécula(derecha) se condensa con el hemiacetal intramolecular de la otra molécula (izquierda) y se eliminaagua
Formación de disacáridos
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Algunas abreviaturas
Polisacaridos
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Ejemplo de polisacaridos
Micrografía electrónica de gránulos de almidón
Almidón contiene dos tipos de polímeros, la amilosa y la amilopectina
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Amilosa, un polímero lineal de unidades de D-glucosa
La amilosa consiste en cadenas largas y no ramificadas de unidades de glucosaconectadas por enlaces (α1→ 4). Estas cadenas oscilan entre una masamolecular relativa de unos pocos miles y 500,000
Amilopectina, un polímero ramificado de unidades de D-glucosa
Los residuos de ramificación se producen cada 24 a 30 residuos de glucosa pormedio de enlace (α1→ 6)
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Amilopectina, un polímero ramificado de unidades de D-glucosa
Los residuos de ramificación se producen cada 24 a 30 residuos de glucosa pormedio de enlace (α1→ 6)
Micrografía electrónica de gránulos de glucógeno
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La pared bacteriana contiene un heteropolisacarido
El peptido glicano de la pared celular de la bacteria Gram-positivaStaphylococcus aureus.
Resumen: estructura y función de algunos polisacáridos y glucoconjugados
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II MITOCONDRIAS Y CLOROPLASTOSII. MITOCONDRIAS Y CLOROPLASTOS.GENERACION Y ALMACENAMIENTO DEENERGIA METABOLICA
GLICÓLISIS Y FERMENTACIÓNGLICÓLISIS Y FERMENTACIÓN
Bioenergética y metabolismoBioenergética y metabolismoOrganelos de la célula animal donde serealiza algunas actividadesmetabólicas.
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Metabolismo y redes metabólicas celulares
En una célula existen cientos de vías metabólicas.
Cada vía esta constituida por un numero diferente de pasos i átienzimáticos.
El producto de una vía metabólica es el sustrato de otra o mas vías.
El enlace de los metabolitos a las diferentes vías forman en su
conjunto el METABOLISMOMETABOLISMO
Metabólismo
Es la actividad celular altamente coordinada y dirigida; en la cual muchasmultienzimas cooperan para realizar cuatro funciones:
Obtener energía química por medio de la energía solar.
Metabolismo y redes metabólicas celulares
g q p g
Convertir las macromoléculas de los nutrientes en macromoléculasprecursoras.
Polimerizar los precursores monómericos en proteínas, ácidosnucleícos, lípidos y polisacáridos.
Sintetizar y degradar biomoleculas requeridas en funcionesSintetizar y degradar biomoleculas requeridas en funcionesespecializadas de la célula.
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Bioenergética y metabolismoBioenergética y metabolismoRutas metabólicas
Clasificación general del metabolismo
Las tres principales vías catabólicas son:
Glicólisis
Vía de las pentosas
Ciclo de los ácidos tricarboxílicos.
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Red metabólica central y metabolitos precursores
Metabolismo de la glucosa
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Metabolismo de la glucosa
Glucolisis (del griego glykys, que significa “dulce” y lysis, que
significa “romper”) se degrada una molécula de glucosa en una
seria de reacciones catalizadas enzimáticamente, dando lugar a
moléculas de piruvato.
Fritz Lipmann y Herman Kalckar (1941).
Esquema general de la glucólisis
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Fase preparatoria de la glucólisis
Fase terminal de la glucólisis
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Importancia de las reacciones secuenciales de la glucolisis
La degradación del esqueleto carbonado de laglucosa que da piruvato.g q p
La fosforilación del ADP a ATP por compuestosfosfatos de alta energía formados durante laglucolisis.
La transferencia de átomos de hidrógeno oelectrones al NAD+, formando NADH.
Tres posibles vías catabólicas del piruvato
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Formación de ATP acoplada a la glucolisis
Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi2 Piruvato + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H202 Piruvato + 2NADH + 2H + 2ATP + 2H20
Glucosa + 2NAD+ 2 Piruvato + 2NADH + 2H+
2ADP + 2Pi 2ATP + 2H20
ΔG o´1= -146 kJ/mol
2ADP 2Pi 2ATP 2H20ΔG o´2= +61 kJ/mol
ΔG°´s= ΔG°´1 + ΔG°´2 = -146 kJ/mol + 61 kJ/mol= -85 kJ/mol
Importancia de intermediarios fosforilados
Los grupos fosfatos son ionizados a pH 7.0, lo que leda a cada uno de los intermediarios de la glucolisisuna carga negativa neta.
Los grupos fosfatos son componentes esenciales enla conservación de la energía metabólica. La energíaliberada se conserva parcialmente en la formación deesteres de fosfato
Los grupos fosfatos se unen a los sitios activos de lasenzimas, lo que proporciona energía de fijación quecontribuye a disminuir la energía de activación.
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Fase preparatoria de la glucólisis
Fosforilación de la glucosa
Reacción 1
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Fosforilación de la glucosa
Reacción 1
Conversión de glucosa-6-fosfato a fructuosa-6-fosfato
Reacción 2
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Fosforilación de fructuosa-6-fosfato a fructuosa 1,6-bifosfato
PFK-1
Reacción 3
PFK-1ADP + AMP ATP o ácidos grasos
Ruptura de fructuosa 1,6-bifosfato
Reacción 4
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Interconversión de triosa fosfato
Reacción 5
Destino de los átomos de glucosa
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Destino de los átomos de glucosa
Glucólisis
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Lo que sigue…
Glucólisis
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Oxidación de Gliceraldehído 3-fosfato a 1,3-Bifosfoglicerato
Reacción 6
Oxidación de Gliceraldehído 3-fosfato a 1,3-Bifosfoglicerato
Reacción 6
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Mecanismo detallado de la Oxidación de Gliceraldehído 3-fosfato a 1,3-Bifosfoglicerato
Reacción 6
Inhibidor de la Gliceraldehído 3-fosfato
Reacción 6
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Transferencia del fosfato de 1,3-Bifosfoglicerato a ATP
Reacción 7
Conversión de 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato
Reacción 8
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Conversión de 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato
Reacción 8
Deshidrogenación de 2-fosfoglicerato a Fosfoenolpiruvato
Reacción 9
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Transferencia del grupo fosfato del fosfoenolpiruvato a ADP
Reacción 10
Tautomerización del piruvato
Reacción 6
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Glucólisis
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Glucólisis
Complejos multi-enzimáticos en la célula
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Unión de los intermediarios en la glicolisis
Tres posibles vías catabólicas del piruvato
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Fermentación láctica
Proceso en equilibrio, se producen y se gastan dos NADH+
Fermentación alcohólica
TPP: Tiamina pirofosfato
CO2 responsable de la CO2, responsable de la gasificación del Champán.
En la panificación cuando la masa sube.
Glucosa + 2ADP + 2Pi Glucosa + 2ADP + 2Pi 2Etanol + 2CO2 + 2ATP + 2H2O2Etanol + 2CO2 + 2ATP + 2H2O
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Fermentación alcohólica
TPP: Tiamina pirofosfato proviene de la vitamina B1. La ausencia de la B1 produce la enfermedad conocida como el Beriberi.
Fermentación alcohólica
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Fermentación alcohólica
Fermentación alcohólica
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Productos finales de la fermentación alcohólica
Clostridium acetobutyricumClostridium acetobutyricumButanol y acetona.Butanol y acetona.
Fermentación microbianaFermentación microbianaMetanolMetanolÁcido fórmicoÁcido fórmicoÁcido acético.Ácido acético.ButanolButanol
Vías de alimentación de la glucólisis
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Vías de alimentación de la glucólisis
Glucógeno
Vías de alimentación de la glucólisis
Glucógeno
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Otros monosacáridos entran en la vía de la glucólisis
Fructuosa
Otros monosacáridos entran en la vía de la glucólisis
Lactosa
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Otros monosacáridos entran en la vía de la glucólisis
Lactosa
Otros monosacáridos entran en la vía de la glucólisis
Lactosa
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Regulación del metabolismo de carbohidratos
La glucólisis en el músculo y el hígado
Glucogeno fosforilasaGlucogeno fosforilasa
HexocinasaHexocinasa
FosfofructocinasaFosfofructocinasa--11
Piruvato cinasaPiruvato cinasa
Regulación del metabolismo de carbohidratos
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Regulación del metabolismo de carbohidratos
Regulación del metabolismo de carbohidratos
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Regulación del metabolismo de carbohidratos
Regulación del metabolismo de carbohidratos
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Vías de alimentación de la glucólisis
Glicógeno
Regulación del metabolismo de carbohidratos
Músculo:Epinefrina
Hígado:Glucagon
Músculo:GlucosaGlucolisis
Hígado:GlucosaPlasma
ATPATP cAMP + PPi cAMP + PPi Adenilato ciclasa
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Vía de las pentosas fosfatos
Reacciones oxidativas de las pentosas fosfatos
Vía de las pentosas fosfatos
Reacciones no oxidativas de las pentosas fosfatos
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Siguiente clase:Siguiente clase:
Ciclo de KrebsCiclo de Krebs
