16 de junio de 2011

Biol. María de Lourdes Roque Hernández

Escuela Nacional Preparatoria Plantel No. 2 “Erasmo Castellanos Quinto”

Conjunto de reacciones químicas que permiten a los seres vivos intercambiar materia y energía con el entorno.

Lo que les posibilita construirse a sí mismos

Interacción metabólica total de los organismos en la biosfera.

Divide a los organismos en dos grupos de acuerdo con la forma química que toman el carbono de su entorno: autótrofos y heterótrofos.

Además precisan de un aporte de nitrógeno necesario para la biosíntesis de aminoácidos y bases nitrogenadas.

H2O

Fuente de energía

Luz solar Fuente de energía

degradación de compuestos

orgánicos

Metabolismo macroscópico y Ciclos biogeoquímicos

Intervienen todos los organismos, existe un equilibrio entre los productores y los consumidores de la biosfera.

Se presenta un flujo de energía: los autótrofos la emplean en la producción de carbohidratos ricos en energía y de otros nutrientes orgánicos que después emplean como fuente de energía los heterótrofos.

Se registra una pérdida de energía libre (útil) y un incremento de energía degradada (inútil) que se disipa en forma de calor y ya no se puede disponer de ella.

Nivel célular Presentan necesidades de carbono, oxígeno, nitrógeno y energía.

Actividad celular coordinada y con propósitos definidos en el que colaboran sistemas enzimáticos relacionados con transformaciones de materia y energía, llevadas a cabo en las rutas metabólicas.

Obtención de energía química a partir de la degradación de elementos nutritivos ricos en energía capturados del entorno, o de captura de energía.

Convertir las moléculas nutrientes en precursores de los sillares de las macromoléculas de la célula.

Reunir estos sillares para sintetizar proteínas, ácidos nucleicos, lípidos, polisacáridos y componentes celulares.

Formar y degradar las biomoléculas que se necesitan en la función especializada de las células.

Las enzimas son unidades sencillas de la actividad metabólica, catalizan una reacción química específica.Constituyen una cadena o sistema a través de intermediarios comunes, que hacen posible la transferencia eficaz de energía química llamadas secuencias multienzimáticas.

lllllllllllllllllllllllPrecursor

Producto Final

Sustratoproducto

Intervienen en una ruta metabólica determinada.Comprenden de 2 hasta 20 enzimas que actúan de forma consecutiva y de modo coordinado.Los productos de transformación sucesiva de una ruta se conocen como intermediarios metabólicos o metabolitos.En cada etapa se lleva a cabo un cambio químico específico (transferencia, separación, adición de un átomo, molécula o grupo funcional específico).A través de estos cambios la biomolécula captada se va transformando en un producto final metabólico.

METABO

LICA

RUTA

Lineal

Circular o cíclicas

Secuencias multienzimáticas

Ramificada

Fase degradativa de biomoléculas que provienen del entorno o de las propias reservas de la célula se degradan a monómeros o sillares (convergente). Liberación de energía libre.La energía se conserva mediante reacciones enzimáticas en forma de ATP, o como átomos de H ricos en energía en el NADH (fosfato de dinucleótido de adenina y de nicotina en su forma reducida).

Macromoléculas o Polímeros

Sillares o monómeros

Liberación y conservación de energía

Fase de biosíntetica o constructora, se elaboran moléculas precursoras pequeñas o sillares que se incorporan para construir los componentes biomoleculares de las células (divergente).Requiere consumo de energía libre, debido a que la biosíntesis ocasiona un incremento de tamaño y complejidad de estructura.Se libera energía de la ruptura de ATP a ADP y Pi y en ocasiones se precisa átomos de H de alta energía que son cedidos por el NADH.

Pocas moléculas

precursoras

Nutrientes productores de energía

Productos finales

pobres en energía

Ambas rutas suceden de forma simultánea y sus velocidades están reguladas de modo independiente

Las rutas catabólicas convergen hacia unos pocos productos finales.Degradación enzimática que se realiza de forma escalonada través de cierto número de reacciones enzimáticas consecutivas:

Fase I. Degradación de macromoléculas hasta sillares principales.

Fase II. Recolección y transformación de los diversos sillares a un número menor de moléculas todavía más sencillas hasta un producto final común (Acetil CoA).

Fase III. El acetil CoA se incorpora al ciclo de Krebs ruta común en la que se oxida en último término la mayor parte de los nutrientes que rinden energía y lo transforman en dióxico de carbono. El H2O , el amoniaco son otros productos finales.

Proteinas Hidratos de carbono

Lípidos

Aminoácidos Glucosa (6C)

Glicerina ácidos grasos

Pentosa Hexosa

Priruvato3C

Acetil CoA2C

Ciclo del ácido citrico

NH3 H2O CO2

I

II

III

Fase I.

Fase II

Fase III

Las rutas centrales del metabolismo, poseen muchas ramificaciones que conducen a centenares de componentes diferentes

El catabolismo comienza con muchos componentes celulares diversos pero acaba en una ruta final común, con solamente unos pocos productos finales

El anabolismo se inicia con las moléculas precursoras sencillas hasta sintetizar una gran cantidad de macromoléculas.

Fase Anfibólica

Doble función

Completa la degradaciónAporta precursores

Son procesos de dirección “inversa“, que conducen desde un precursor determinado a un producto dado.Pueden emplear intermediarios de reacción diferentes o reacciones enzimáticas diferentes en etapas intermedias.Ambas rutas son catalizadas por sistemas multienzimáticos.El catabolismo implica pérdida de energía mientras que el anabolismo precisa consumo de energía.Son reguladas de forma independiente Los cambios químicos secuenciales que tienen lugar en cada una de las rutas centrales del metabolismo son virtualmente idénticas en todas las formas de vida.

Productos

ProductosPrecursores

Precursores

El metabolismo celular se basa el principio de economía máxima.La velocidad del metabolismo está controlada por las necesidades energéticas de la célula, en forma de ATP y de NADH y no por la concentración de los combustibles celulares (se consume la cantidad de nutrientes para atender a la velocidad de empleo de la energía en un instante determinado).Las rutas catabólicas son sensibles y reaccionan frente a las variaciones en las necesidades energéticas.Los mecanismos reguladores de las rutas metabólicas centrales en lo que respecta al ATP son capaces de responder rápidamente a las necesidades metabólicas y con gran sensibilidad.

Enzimas Reguladoras o alostéricasPrimera forma de respuesta para la

regulación de las rutas metabólicas (estimuladoras o inhibidoras).

Regulación hormonal. Mensajeros químicos que estimulan

o inhiben alguna actividad metabólica.

Control de la concentración de un enzima.

Es el resultado de un balance entre su velocidad de síntesis y su velocidad de degradación.

Procariontes

Poseen un sistema de membranas simples que rodean a la células.

Existe cierto grado de segregación de algunos sistemas de enzimas en las bacterias.

Las enzimas que participan en la síntesis de proteínas se localizan en los ribosomas.

La biosíntesis de fosfolípidos se realizan en la membrana celular.

Eucariontes

Poseen gránulos internos dotados de membrana.

Las enzimas que catalizan las rutas metabólicas se localizan en compartimentos específicos:

Todas las reacciones del metabolismo están ligadas entre sí debido a que el producto de una reacción se convierte en el sustrato de la siguiente en las secuencias consecutivas

El metabolismo consiste en una red de reacciones catalizadas por las enzimas.

Si disminuye el flujo de elementos nutritivos a través de una parte de esa red o se perturba, toda la red puede experimentar cambios para contrarrestar o compensar el cambio.

Cada una de las rutas centrales del metabolismo ya sea catabólicas o anabólicas pueden ajustar su ritmo de acuerdo con las necesidades del momento en la economía celular.

Las reacciones catabólicas y anabólicas se ajustan para que tenga lugar del modo más económico posible, a fin de que las pérdidas de materia y de energía sea lo más pequeña posible

MET

ABOL

ICAM

ENTE

GRAC

IAS