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UNIDAD VI. Energía, Catálisis yBiosíntesis
Karla Margarita Padilla Olvera
.Flujo continúo de reacciones (millones de reacciones/s)
Célula– fábrica química diminuta
Condiciones (temperaturas) /estímulo y control (enzimas)
Reacciones catalizadas por enzimas (en serie)Trayectoria RUTAS METABÓLICAS
Catabólicas Anabólicas
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Transformacionesenergéticas
BIOENERGÉTICA
Transformacionesenergéticas
BIOENERGÉTICA
.Termodinámica
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La vida no esposible enequilibrio
La vida no esposible enequilibrio
ORDEN BIOLÓGICOORDEN BIOLÓGICO
ENTRÓPIA (S)ENTRÓPIA (S)
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PRODUCCIÓNDE CALOR
OREDENMOLECULAR
Primera ley de laTermodinámica
Primera ley de laTermodinámica
METABOLISMO
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Seres vivos viven de la energíaalmacenada en los enlacesquímicos de las moléculasorgánicas
Los organismos fotosintéticos utilizan la luzdel sol para sintetizar moléculas orgánicas
BALANCE FOTOSÍNTESIS :
Energía luminosa + CO2 + H2O Azúcares + O2 + Energía calórica
Las células obtienen energía por la oxidacíónde moléculas orgánicas
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PROCESOS DE ÓXIDO REDUCCIÓNPROCESOS DE ÓXIDO REDUCCIÓN
HIDROGENACIÓN:Reducciones
DESHIDROGENACIÓN:Oxidaciones
PARA QUE UNA REACCIÓN SE PRODUZCA:
La variación de energía libre (∆G) (aumento del desorden ∆G= - )La concentración de los reactantes influye en la ∆G y en la direcciónConstante de equilibrio
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Vía metabólica encargada de oxidar o fermentar la glucosaObtener energía para la célula
1. La generación de moléculas de altaenergía (ATP y NADH)
2. La generación de Piruvato quepasará al Ciclo de krebs.
3. La producción de intermediarios de 6y 3 carbonos, los que pueden serocupados por otros procesoscelulares
GLUCÓLISIS: FUNCIONES
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ABSORCIÓN
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Insulin Receptor SignalingEffects on glucose metabolism
Y1146
Y1151
Y960
Y1316
Y1322
Kinase
Y1150Y1146
Y1151
Y960
Y1316
Y1322
Kin
ase
Y1150
SH2
PTB
PH
pYPH
Insulin
S SSS S
SPP
Prolinerich
GSK3βaPKC
PKB
PDK
GlycogenmetabolismG
LUT4
GLU
T4
GLU
T4
GLU
T4
Cbl
Phosphotyrosine
APS
pY
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Entrada de glucosa a las células
Transporte de glucosa dentro de la célula
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Diabetes tipo 2
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1.- HEXOQUINASAFASE DE GASTO ENERGETICO
• La primera reacción de la glucólisis es lafosforilación de la glucosa, para activarla yasí poder utilizarla en otros procesoscuando sea necesario.Glucosa + ATP Glucosa-6-fosfato + ADP
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2.- Glucosa-6-P isomerasa
• Aquí se define lageometría molecular queafectará los dos pasoscríticos en la glucólisis: Elpróximo paso, queagregará un grupo fosfatoal producto de estareacción, y el paso 4,cuando se creen dosmoléculas degliceraldehido quefinalmente serán lasprecursoras del piruvato. Glucosa-6-fosfato Fructosa-6-fosfato
TAMBIEN LLAMADA: FOSFOHEXOSAISOMERASA
3.- Fosfofructoquinasa
• Implica la adquisición de un segundo fosfato que va aparar al C1 y forma la fructosa-1,6-bisfosfato. Lorealiza la fosfofructoquinasa-1 (PFK-1Fructosa-6-fosfato + ATP Fructosa-1,6-bifosfato + ADP
Punto de control
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4.- Aldolasa
Fructosa-1,6-bifosfato DihidroxiacetonA-fosfatoGliceraldehido-3-fosfato
5.- Triosa fosfato isomerasa
• la otra molécula generada por la reacción anterior(dihidroxiacetona-fosfato) es isomerizada (convertida) engliceraldehído-3-fosfato.Dihidroxiacetona-fosfato Gliceraldehido-3-fosfato
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6.- GLICERALDEHÍDO-3-FOSFATO DESHIDROGENASA
Esta reacción consiste en oxidar el gliceraldehído-3-fosfato utilizando NAD+para añadir un ion fosfato a la molécula, la cual es realizada por la enzimagliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa o bien, GAP deshidrogenasa en 5pasos, y de ésta manera aumentar la energía del compuesto.
FASE DE BENEFICIO ENERGETICO
7.- Fosfoglicerato quinasa
En este paso, la enzima fosfoglicerato quinasa transfiere el grupofosfato de 1,3-bisfosfoglicerato a una molécula de ADP, generando asíla primera molécula de ATP de la vía. Como la glucosa se transformoen 2 moléculas de gliceraldehído, en total se recuperan 2 ATP en estaetapa.
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8.- Fosfoglicerato mutasa
• Esta reacción es también reversible, en la cual se produce la transformación del 3PG,catalizado por el enzima fosfoglicerato mutasa, cuyo mecanismo de acción es: quereacciona con el fosfato del carbono 3 de 3PG y cede su fosfato al carbono 2 delsustrato, originando un intermediario 2,3-bisfosfoglicerato.
9.- Enolasa
• Esta es una reacción reversible, es una deshidratación, con pérdida de una moléculade agua procedente del OH libre (que ya no esta fosforilado) del carbono 3 y el Hdel carbono 2. Esto da lugar a un doble enlace entre el carbono 2 y el 3, dejando elfosfato del carbono 2 unido mediante un enlace rico en energía, para dar lugar alácido fosfoenolpirúvico (PEP).
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10.- Piruvato quinasa
Es la ultima reacción para sintetizar ATP a partir de ADP, para dar lugar al ácidopirúvico. El enlace rico en energía libera 14'8, Kcal/mol suficientes como paraformar el ATP. Esto quiere decir que ya se han sintetizado las dos moléculas de ATP que faltaban. Además, es una reacción irreversible
GLUCOLISIS: VISIÓN GLOBAL
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BALANCE NETO
•glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+---> 2piruvatos + 2 ATP + 2 (NADH + H+)
• En total se utilizan 2 ATP pero se forman 4ATP = 2 ATP de ganancia
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DESTINOS METABÓLICOS DEL PIRUVATO
REGULACIÓNDE LA
GLUCÓLISIS
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Energía Ordenbiológico
Enlacesquímicos
Moléculasalimentarias
Combustible
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Tanto azúcares como grasas sedegradan a acetil CoA en lamitocondria
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TRIACILGLICEROL
HÍGADO
GLICEROL
GLICEROL 3FOSFATO
GLUCÓLISIS
GLUCONEOGÉNESIS
DIHIDROXIACETONAFOSFATO
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Es la vía final sobre la que convergen los metabolitosoxidativos de carbohidratos, aminoácidos y ácidos
grasos, con conversión de sus esqueletos en CO2 y H2O.Esta oxidación ofrece energía para la formación de la
mayor parte del ATP en casi todos los animales.
Ocurre en su totalidad dentro de las mitocondrias.
Es una vía aerobia porque requiere O2 como aceptorfinal de electrones.
Participa en diversas reacciones sintéticas deimportancia
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• ENZIMAS COMPONENTES:1. Deshidrogenasa de piruvato (descarboxilasa): E12. Dihidrolipoiltransacetilasa: E23. Dihidrolipoideshidrogenasa: E3
• ENZIMAS REGULADORAS:1. Cinasa de proteínas2. Fosfatasa de fosfoproteínas
• COENZIMAS:1. E1: Pirofosfato de tiamina2. E2: Ácido lipoico, CoA3. E3: FAD y NAD
DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA DEL PIRUVATO
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Sintasa delcitrato
Ca y ADP
ATP, NADHsuccinil CoA
Citrato fosfofrctocinasas
Síntesis deácidosgrasos
Carboxilasade acetil
CoA
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Complejodeshidrogenasa de
α-cetoglutarato
Ca
ATP, NADHsuccinil CoA
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La sintetasa succinil CoA(tiocinasa delsuccinato) segmenta elenlace tioestérico dealta energía de lasuccinil CoA.
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Se hidroliza hastamalato en unareacción reversiblecatalizada por lafumarasa (hidratasadel fumarato).
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Puntos de control alostérica.Puntos de control alostérica.
Regulación HormonalRegulación Hormonal
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Ingresan dos átomos de carbono en forma de acetilCoA y sale como CO2.Cuatro pares de electrones se transfieren durante
una vuelta (3: NAD a NADH y 1: FAD a FADH2).
OBTENCIÓN
DE
ENERGÍA
A PRTIRDE AA
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