Objetivos de Aprendizaje:

Resultados de Aprendizaje:

METABOLISMO El metabolismo es el

conjunto de reacciones yprocesos físico-químicos queocurren en una célula,necesarios para susupervivencia.

Estos complejos procesosinterrelacionados son labase de la vida a nivelmolecular, y permiten lasdiversas actividades de lascélulas.

METABOLISMOEl metabolismo celular cumple

las siguientes funciones:• Obtencion de energia del

medio ambiente• Conversion de nutrientes en

sustancias reconocibles yasimilables

• Proporcionar las moleculasnecesarias para el organismo(polimeros / unidadesbasicas)

El metabolismo de un organismodetermina qué sustancias encontraránutritivas y cuáles encontrará tóxicas.

Por ejemplo, algunasprocariotas utilizansulfuro dehidrógeno comonutriente, pero estegas es venenosopara los animales.

El Metabolismo se divide en dos procesos conjugados:

1. Catabolismo

2. Anabolismo

El Catabolismo (Degradación)

Consiste en latransformación debiomoléculas complejas enmoléculas sencillas mediantela liberacion de grancantidad de energía en losenlaces covalentes que laforman, en reaccionesquímicas exotérmicas.

Las reacciones catabólicas liberan energía; unejemplo es la glucólisis, un proceso dedegradación de compuestos como la glucosa, cuyareacción resulta en la liberación de la energíaretenida en sus enlaces químicos.

Las reacciones catabólicas son generalmenteCONVERGENTES: A partir decompuestos diferentes se origina una via finalcomun:

Glucosa

ATPTrigliceridos

El Anabolismo(Biosíntesis)

Es el procesoresponsabñe de la síntesisde moléculas orgánicas máscomplejas a partir de otrasmás sencillas o de losnutrientes, para lo que serequiere de energía, alcontrario que elcatabolismo.

Las reacciones anabólicas, utilizan la energíaliberada para recomponer enlaces químicos yconstruir componentes de las células como lo sonlas proteínas y los ácidos nucleicos.

Proteína

El Anabolismo es el responsable de:

•La formación de los componentes celulares ytejidos corporales y por tanto del crecimiento.

•El almacenamiento de energía medianteenlaces químicos en moléculas orgánicas.

Las vias anabolicas son

DIVERGENTES: a partir de un mismo compuesto se originan por distintas vias, moleculas muy diferentes.

Acidos grasos

AcetilCoA Glucosa

Aminoacidos

Una característica del metabolismo es lasimilitud de las rutas metabólicas básicasincluso entre especies muy diferentes.Por ejemplo:La secuencia de pasos químicos en el ciclode Krebs es universal entre células vivientestan diversas como la bacteria unicelularEscherichia coli y organismos pluricelularescomo el elefante.

Las reacciones del catabolismo y anabolismoocurren en secuencia, no aisladamente, por loque el producto de una reaccion se convierteen el sustrato de la siguiente.

Las reacciones metabolicas se encuentranreguladas con absoluta precision por laactividad de las diferentes enzimats celulares.

Las células obtienen la energía del medio ambientemediante tres tipos distintos de fuente de energíaque son:

•La luz solar, mediante la fotosíntesis en las plantas(autotrofos).•Otros compuestos orgánicos como ocurre en losorganismos heterótrofos.•Compuestos inorgánicos como las bacteriasquimiolitotróficas que pueden ser autótrofas o heterótrofas.

Energía

El término energía, es la habilidad o capacidad derealizar trabajos físicos. Pero esto equivale a tenerque explicar todo sobre las diferentes funcionesbiológicas que dependen de la producción yliberación de energía.

La energía que nuestrocuerpo necesita seobtiene casi por un igualde la descomposición dehidratos de carbono y degrasas.Las proteínas seasemejan a los ladrilloscon los que se construyenuestro cuerpo,proporcionandogeneralmente pocaenergía para la funcióncelular.

Energía para la Actividad Celular

La energía se almacena en los alimentosen forma de hidratos de carbono,grasas y proteínas.Estos componentes alimenticiosbásicos se descomponen en nuestrascélulas para liberar la energíaacumulada.Puesto que toda la energía se degradafinalmente en calor, la cantidad deenergía liberada en una reacciónbiológica se calcula a partir de lacantidad de calor producido.

En las células se usa alguna energía libre parael crecimiento y la reparación a lo largo delcuerpo.Tales procesos, aumentan la masa muscular(entrenamiento) y reparan los daños musculares.También se necesita energía para el transporteactivo de muchas sustancias, tales como laglucosa y los carbohidratos, a través de lasmembranas celulares.

Almacenamiento de Energía ATP

Una molécula de ATP se compone de adenosina (unamolécula de adenina unida a una molécula de ribosa) combinadacon tres grupos de fosfatos (Pi) inorgánicos.

Cuando la enzima ATPasaactúa sobre ellos, el último grupofosfato se separa de la moléculaATP, liberando rápidamente unagran cantidad de energía (7.6kcal/mol) esto reduce el ATP aADP (difosfato de adenosina) yPi .

¿Cómo se acumuló originalmente esta energía?El proceso de almacenaje de energía formando ATP apartir de otras fuentes químicas recibe el nombre defosforilación. Mediante varias reacciones químicas, ungrupo fosfato se añade al ADP, convirtiéndose entrifosfato de adenosina (ATP).

Tipos de Metabolismo Celular

Cuando estas reacciones seproducen sin oxígeno, el procesorecibe el nombre demetabolismo anaeróbico.

Cuando estas reacciones tienenlugar con la ayuda de oxígeno, elproceso global se denominametabolismo aeróbico, y laconversión aeróbica de ADP aATP es la fosforolizaciónoxidativa.

Bacilo Aeróbico

Anaerobio

Las células generan ATP mediante tres métodos:

Acido Láctico

• El sistema ATP-PC

• El sistema del Acido Láctico

• El sistema Oxidativo

Metabolismo de Carbohidratos

Son las funciones implicadas en el proceso por elcual los carbohidratos de la dieta se almacenan ydegradan en glucosa y posteriormente en dióxidode carbono y agua.

El catabolismo de carbohidratos

Es la degradación de los hidratos de carbono enunidades menores.Los carbohidratos son usualmente tomados por lacélula una vez que fueron digeridos en monosacáridos.

Una vez dentro de la célula, la ruta dedegradación es la glucólisis, donde losazúcares como la glucosa y lafructosa son transformados enpiruvato y algunas moléculas de ATP son generadas

El piruvato es un intermediario en varias rutasmetabólicas, pero la mayoría es convertido en acetilCoA y cedido al ciclo de Krebs.

Aunque más ATP es generado en el ciclo, elproducto más importante es el NADH, sintetizado a

partir del NAD+ por laoxidación del acetil-CoA.La oxidación liberadióxido de carbonocomo producto dedesecho.

Glucólisis

Se denomina glucolisis a un conjunto de reaccionesenzimáticas en las se metabolizan glucosa y otrosazúcares, liberando energía en forma de ATP.

La glucolisis aeróbica, que es la realizada en presenciade oxígeno, produce ácido pirúvico, y la glucolisisanaeróbica, en ausencia de oxígeno, ácido láctico.

Importancia de la Glucolisis:

La glucolisis es la principalvía para la utilización de :• Glucosa• Fructosa•Galactosa

importantes fuentes energéticas de las dietas que contienen carbohidratos.

Aunque son muchas las reacciones catalizadas pordiferentes enzimas, la glucolisis está regulada,principalmente, por tres enzimas:

• Hexocinasa

Hosfofructocinasa

Piruvatocinasa

Glicogenolisis

Es la vía mediante la cual el glucógeno almacenado en el hígado y en el tejido muscular, es fosforilado, para formar finalmente la glucosa 6-fosfato,

la cual tiene varios posibles destinos metabólicos.

Anabolismo de Carbohidratos

Se pueden sintetizar ácidosorgánicos simples desdemonosacáridos como la glucosay luego sintetizar polisacáridoscomo el almidón.

GluconeogénesisSe refiere a que la glucosa puede ser formada en el hígado y en los riñones a partir de moléculas que no son carbohidratos:

•Lactato•Glicerol •Aminoácidos.

•El piruvato es la molécula inicial de esta vía.

Glucogénesis

Es el proceso inverso al deglucogenolisis. La vía del glucógenotiene lugar en el citosol celular

La glucosa que entra continuamente en lascélulas cuando no se necesita de inmediatopara energía se almacena como glucógeno.

La glucosa se deposita como glucógeno;Cuando las células hepáticas y muscularesestán saturadas de glucógeno, la glucosaentonces se convierte en grasa en el hígado.

RESPIRACION CELULAR

La respiración celular es elconjunto de reaccionesbioquímicas que ocurre en lamayoría de las células, en las queel ácido pirúvico producido por laglucólisis se desdobla a dióxidode carbono (CO2) y agua(H2O) y se producen 36moléculas de ATP.

La respiración celular es una parte delmetabolismo, concretamente del catabolismo, enla cual la energía contenida en distintasbiomoléculas, como los glúcidos, es liberada demanera controlada.

En las células eucariotasla respiración se realiza enlas mitocondrias

Ocurre en tres etapas que son:

Oxidación del piruvato. Ciclo de los ácidos tricarboxílicos (ciclo de

Krebs) Cadena respiratoria y fosforilación

oxidativa del ADP a ATP.

Metabolismo de Lípidos

Estructura de un lípido, el triglicérido.

METABOLISMO DE ÁCIDOS GRASOS

Los ácidos grasos tienen 3 funciones en la célula:

• Estructural: (ácidos grasos que forman las membranas: fosfolípidos, glucolípidos...)

• Mensajeros secundarios (1,2-DAG tiene características de señalización celular).

• Energética (son la mayor reserva de energía en los animales).

La degradación de los ácidosgrasos es la degradación de lostriglicéridos porque es así comose almacenan. Implica 3 pasosdiferentes:

•Movilización de triglicéridos.

•Introducción de los ácidos grasosen el orgánulo donde se degradarán(sólo en la mitocondria).

•Degradación de la molécula deácidos grasos (b-oxidación de losácidos grasos).

oLa movilización de los ácidosgrasos es por hidrólisis de lostriglicéridos mediante lipasas.

oSe produce glicerol y los 3 ácidosgrasos correspondientes.

oEl glicerol no es un componentegrande de los ácidos grasos. Es elúnico componente del Triglicéridoque puede convertirse en glucosa.

oLos ácidos grasos, en los animales,no pueden convertirse en glucosa.

Metabolismo de aminoácidos.

Procedencia.•De proteínas de la dieta que se absorben y dan aminoácidos.•De proteínas funcionales de la célula que se recambian.

Muchos aminoácidos se reutilizan para sintetizar proteínas.También pueden degradarse para obtener energía en lossiguientes casos:•Cuando se ingieren muchas proteínas.•Cuando hay déficit de glucosa y hace falta energía.

Metabolismo de los AminoácidosEl organismo no almacena el exceso deaminoácidos que provienen de la dieta, lo queocurre es que los transforma en intermediariosmetabólicos comunes como son el piruvato,oxalacetato y a-cetoglutaratoEs decir, que losaminoácidos van a serprecursores de laglucosa, ácidos grasos y cuerpos cetónicos,pueden actuar como precursores metabólicos yen algunos casos como combustible.

Degradación

Hay 2 etapas:

• Desaminación, el grupo amino aparece en forma deNH4

+y queda el esqueleto carbonado.

• Eliminación del grupo amino : conversión del NH4+

en urea.

El NH4+ es muy tóxico y los vertebrados terrestres lo

eliminan transformándolo en urea que se excreta.

El Ciclo de la UreaFue estudiado por Krebs y

Henseleit y consta de 5 reaccionescatalizadas enzimáticamente que sedesarrollan las dos primeras en lasmitocondrias y las tres restantes enel citoplasma.El ión amonio es un compuesto muytóxico que se convierte en el hígadoy el riñón en urea, en el llamado ciclode la urea. Ésta pasa al torrentesanguíneo y es eliminada por el riñónen la orina.