METABOLISMO

• El metabolismo tiene dos propósitosfundamentales: la generación de energíapara poder realizar funciones vitales para elorganismo y la síntesis de moléculasbiológicas

• El metabolismo es el proceso general por elcual los sistemas vivos adquieren y utilizanla energía libre que necesitan para realizarlas diversas funciones que ocurren dentro deellos. Y lo consiguen acoplando lasreacciones exoergónicas de la oxidación delos nutrientes a los procesos endoergónicosrequeridos para mantener los sistemasvivos.

El metabolismo, por regla general, representa la suma de todoslos cambios químicos que convierten los nutrientes, losmateriales de partida utilizables por los organismos, enenergía y productos celulares químicamente complejo, esdecir, consiste literalmente en cientos de reaccionesenzimáticas organizadas en rutas características.

• Obtener energía química a partir de la energía solar

o degradando nutrientes del medioambiente.

• Convertir nutrientes en moléculas propias de la

célula.

• Polimerizar moléculas pequeñas en

macromoléculas (proteínas, ácidos nucleicos y

polisacáridos).

• Sintetizar y degradar biomoléculas necesarias para

funciones especificas de la célula.

RUTAS

METABOLICAS

FORMA DE OBTENCION DE CARBONO

• AUTOTROFOS utilizan la energía

solar para poder fijar el CO2. atmosférico

(fuente de carbonos).

• HETEROTROFOS no pueden

obtener el carbono del CO2 atmosférico.

Lo obtienen a partir de moléculas

orgánicas complejas.

DEGRADACION

BIOSINTESIS

GLUCÓLISIS

• La glucolisis es la ruta por medio dela cual los azucares de seis átomosde carbono (que son dulces) sedesdoblan, dando lugar a uncompuesto de tres átomos decarbono, el piruvato.

• Durante este proceso, parte de laenergía potencial almacenada en laestructura de hexosa se libera y seutiliza para la síntesis de ATP apartir de ADP

• Está presente en todas las formasde vida actuales. Es la primera partedel metabolismo energético y en lascélulas eucariotas ocurre en elcitoplasma.

Primera fase

• Las cinco primeras reacciones constituyen una fase de

inversión de energía, en la que se sintetizan azúcares-

fosfato a costa de la conversión de ATP en ADP, y el

sustrato de seis carbonos se desdobla en dos azúcares-

fosfato de tres carbonos.

Fosforilación

• Hexoquinasa

Reacción N°1:

ATP :

Isomerización

• fosfoglucoisomerasa.

Reacción N°2:

Fosforilación

• Fosfofructoquinasa (PFK1).

Reacción N°3:

Fragmentación en dos triosa fosfatos

• Aldolasa.

Reacción N°4:

Isomerización

• Triosa fosfato isomerasa.

Reacción N°5:

Segunda fase

• Las cinco últimas reacciones corresponden a una fase

de generación de energía, en esta fase, las triosas-

fosfato se convierten en compuestos ricos en energía,

que transfieren fosfato al ADP, dando lugar a la síntesis

de ATP.

Fosforilación Oxidativa

• Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa.

Reacción N°6:

Fosforilación a nivel de sustrato

• Fosfoglicerato quinasa.

Reacción N°7:

Isomerización

• Fosfoglicerato mutasa.

Reacción N°8:

Deshidratación

• Enolasa.

Reacción N°9:

Fosforilación a nivel de sustrato

• Piruvato quinasa.

Reacción N°10:

El rendimiento total de la glucólisis es de 2 ATP y 2 NADH.

Glucosa + 2ADP + 2Pi + 2 NAD+ 2 Piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O

∆G°’= -73,3 KJ/mol

Consume ATP Hexoquinasa

Fosfofructoquinasa

Produce ATP Fosfoglicerato quinasa

Piruvato quinasa

Produce NADH Gliceraldehido 3 P deshidrogenasa

Regulación de la glucólisis

• La glucólisis se regula enzimáticamente en los

tres puntos irreversibles de esta ruta, esto es, en

la primera reacción (G -- >G-6P), por medio de

la Hexoquinasa; en la tercera reacción (F-6P -->

F-1,6-BP) por medio de la PFK1 y en el último

paso (PEP --> Piruvato) por la Piruvatoquinasa.

1. La hexoquinasa es un punto de regulación pocoimportante, ya que se inhibe cuando hay mucho G-6Pen músculo. Es un punto poco importante ya que el G-6P se utiliza para otras vías.

HQ: Inhibe G-6P

2. La PFK1 es la enzima principal de la regulación de laglucólisis, si está activa cataliza muchas reacciones y seobtiene más Fructosa 1,6 bifosfato, lo que permitirá a lasenzimas siguientes transformar mucho piruvato. Si estáinhibida, se obtienen bajas concentraciones de productoy por lo tanto se obtiene poco piruvato.

Esta enzima es controlada por regulación alostéricamediante: Por un lado se activa gracias a nivelesenergéticos elevados de ADP y AMP, inhibiéndose enabundancia de ATP y citrato, y por otro se activa enpresencia de un metabolito generado por la PFK2 quees la Fructosa-2,6-Bisfosfato (F-2,6-BP)

La lógica de la inhibición y activación son las siguientes:

– ATP: inhibe esta enzima pues si hay una altaconcentración de ATP entonces la célula no necesitagenerar más.

– Citrato: si hay una alta concentración de citratoentonces, se está llevando a cabo el ciclo del ácidocítrico (o ciclo de Krebs) y este ciclo aporta muchaenergía, entonces no se necesita realizar glucólisispara obtener más ATP, ni piruvato.

– AMP, ADP: la baja concentración de estas moléculasimplica que hay una carencia de ATP, por lo que esnecesario realizar glucólisis, para generar piruvato yenergía.

PFK1: Inhibe: ATP - Activa: ADP, AMP y F-2,6-BP.

3. La piruvatoquinasa en el hígado se inhibe en

presencia de ATP y Acetil Coenzima-A (A-CoA), y se

activa gracias de nuevo ante la F-2,6-BP.

PQ: Inhibe: ATP, A-CoA - Activa: F-2,6-BP