NTERRELACIÓN DE METABOLIZACIÓN DE LAS BIOMOLECULAS

I

Glucosa - forma

dextrógira

Fructosa - forma

dextrógira

Ribosa - forma furanosa

COLEGIO DE EDUCACION PROFECIONAL TECNICA DEL

ESTADO DE MEXICO

CONALEP EL ORO

INTERPRETACION DE LA RELACION DE REACCIONES

METABOLICAS EN LOS ORGANISMOS

(INTERRELACION DEL METABOLISMOS DE LAS

BIOMOLECULAS)

P.SP. HUGO VICTORIA ROMERO

P.T.B: ADRIANA CASTILLO SANCHEZ

CARINA REYES MARTINEZ

CESAR MAYA MORA

LIZBETH GUZMAN HERNANDEZ

IRENE MARTINEZ MARTINEZ

VICTOR MANUEL OCADIZ HERNANDEZ

CARACTERES GENERALES

-Concepto de metabolismo: conjunto de todas las reacciones bioquímicas

que se producen en la célula.

-Funciones:

1) Obtener energía del entorno: de la luz solar (fotosíntesis), de

reacciones exergónicas y de sustancias orgánicas (a través de su

oxidación).

2) Convertir los nutrientes exógenos en precursores de las macromoléculas

celulares.

3) Elaborar tales macromoléculas a partir de los precursores

4) Formar y degradar las biomoléculas necesarias para permitir la

actividad fisiológica o funcional de las células.

-En relación a las reacciones metabólicas:

a) Están ligadas en una trama de secuencias llamadas rutas metabólicas.

b) Las rutas metabólicas están interconectadas de tal forma que una

misma molécula puede seguir varias vías.

c) Se producen en un orden determinado que está controlado mediante:

-la acción de enzimas específicas.

-el acoplamiento de reacciones que aportan la energía necesaria.

-la síntesis de vectores (transportadores) energéticos que atrapan la

energía de las reacciones exergónicas y la transportan a las endergónicas.

d) Se distinguen dos grandes tipos de rutas metabólicas:

-Catabólicas:

Degradación enzimática de moléculas orgánicas complejas a moléculas

sencillas.

Se produce, generalmente, mediante reacciones de oxidación en las que se

libera energía (exergónicas), parte de la cual se conserva en el ATP.

-Anabólicas:

Formación enzimática de moléculas orgánicas complejas a partir de

moléculas

precursoras sencilla

Estos procesos necesitan un aporte energético (endergónicos), que lo

suministra el ATP.

-El catabolismo sucede en tres fases:

a)FaseI:

Las macromoléculas se degradan a sus monómeros (sucede fuera de la

célula: digestión).

b)FaseII:

Los distintos monómeros son transformados en acetil-CoA, con

desprendimiento de

cierta cantidad de ATP y NADH2.

c)FaseIII:

Tiene lugar la oxidación del acetil-CoA a H2O y CO2, produciéndose

NADH2, que proporciona mucho ATP a través de la cadena de transporte

electrónico.

-El anabolismo también sucede en tres fases, en orden inverso al

catabolismo. Ambos procesos suceden simultáneamente y son

interdependientes, aunque las rutas catabólicas y anabólicas pueden estar

localizadas en distintos orgánulos o compartimentos celulares.

El metabolismo es el conjunto de reacciones bioquímicas y procesos físico-

químicos que ocurren en una célula y en el organismo. Éstos complejos procesos

interrelacionados son la base de la vida a escala molecular, y permiten las

diversas actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener sus

estructuras, responder a estímulos, etc.

El metabolismo se divide en dos procesos conjugados: catabolismo y

anabolismo. Las reacciones catabólicas liberan energía; un ejemplo es la

glucólisis, un proceso de degradación de compuestos como la glucosa, cuya

reacción resulta en la liberación de la energía retenida en sus enlaces químicos.

Las reacciones anabólicas, en cambio, utilizan esta energía liberada para

recomponer enlaces químicos y construir componentes de las células como lo

son las proteínas y los ácidos nucleicos. El catabolismo y el anabolismo son

procesos acoplados que hacen al metabolismo en conjunto, puesto que cada uno

depende del otro.

La economía que la actividad celular impone sobre sus recursos obliga a

organizar estrictamente las reacciones químicas del metabolismo en vías o

rutas metabólicas, donde un compuesto químico (sustrato) es transformado en

otro (producto), y este a su vez funciona como sustrato para generar otro

producto, siguiendo una secuencia de reacciones bajo la intervención de

diferentes enzimas (generalmente una para cada sustrato-reacción). Las

enzimas son cruciales en el metabolismo porque agilizan las reacciones físico-

químicas, pues hacen que posibles reacciones termodinámicas deseadas pero

"desfavorables", mediante un acoplamiento, resulten en reacciones favorables.

Las enzimas también se comportan como factores reguladores de las vías

metabólicas, modificando su funcionalidad –y por ende, la actividad completa

de la vía metabólica– en respuesta al ambiente y necesidades de la célula, o

según señales de otras células.

El metabolismo de un organismo determina qué sustancias encontrará

nutritivas y cuáles encontrará tóxicas. Por ejemplo, algunas procariotas utilizan

sulfuro de hidrógeno como nutriente, pero este gas es venenoso para los

animales.2 La velocidad del metabolismo, el rango metabólico, también influye

en cuánto alimento va a requerir un organismo.

Una característica del metabolismo es la similitud de las rutas metabólicas

básicas incluso entre especies muy diferentes. Por ejemplo: la secuencia de

pasos químicos en una vía metabólica como el ciclo de Krebs es universal entre

células vivientes tan diversas como la bacteriaunicelularEscherichiacoli y

organismos pluricelulares como el elefante.3 Esta estructura metabólica

compartida es probablemente el resultado de la alta eficiencia de estas rutas,

y de su temprana aparición en la historia evolutiva.

CLASIFICACIÓN DE LAS BIOMOLÉCULAS

Esquema del adenosíntrifosfato,

una coenzima intermediaria

principal en el metabolismo

energético.

Biomoléculas inorgánicas

Son biomoléculas no formadas por los seres vivos, pero imprescindibles para

ellos, como el agua, la biomolécula más abundante, los gases (oxígeno, etc) y las

sales inorgánicas: aniones como fosfato (HPO4−), bicarbonato (HCO3

−) y

cationes como el amonio (NH4+).

Biomoléculas orgánicas o principios inmediatos

Son sintetizadas solamente por los seres vivos y tienen una estructura a base

de carbono. Están constituidas principalmente por carbono, hidrógeno y

oxígeno, y con frecuencia están también presentes nitrógeno, fósforo y

azufre; otros elementos son a veces incorporados pero en mucha menor

proporción.

Glúcidos

Los glúcidos (impropiamente llamados hidratos de carbono o carbohidratos) son

la fuente de energía primaria que utilizan los seres vivos para realizar sus

funciones vitales; la glucosa está al principio de una de las rutas metabólicas

productoras de energía más antigua, la glucólisis, usada en todos los niveles

evolutivos, desde las bacterias a los vertebrados. Muchos organismos,

Glucosa - forma dextrógira Fructosa - forma dextrógira

Ribosa - forma furanosa

especialmente los de estirpe vegetal (algas, plantas) almacenan sus reservas en

forma de almidón. Algunos glúcidos forman importantes estructuras

esqueléticas, como la celulosa, constituyente de la pared celular vegetal, o la

quitina, que forma la cutícula de los artrópodos.

Lípidos

Fosfolípidos organizados en liposomas,

micelas y bicapa lipídica.

Los lípidos saponificables cumplen dos funciones primordiales para las células;

por una parte, los fosfolípidos forman el esqueleto de las membranas celulares

(bicapa lipídica); por otra, los triglicéridos son el principal almacén de energía

de los animales. Los lípidos insaponificables, como los isoprenoides y los

esteroides, desempeñan funciones reguladoras, como: (colesterol, hormonas

sexuales, prostaglandinas).

Proteínas

Estructura tridimensional de la

hemoglobina. La animación corresponde a la transición conformacional entre las

formas oxigenada y desoxigenada.

Las proteínas son las biomoléculas que realizan más diversidad de funciones en

los seres vivos; prácticamente todos los procesos biológicos dependen de su

presencia y/o actividad. Son proteínas casi todas las enzimas, catalizadores de

reacciones metabólicas de las células; muchas hormonas, reguladores de

actividades celulares; la hemoglobina y otras moléculas con funciones de

transporte en la sangre; anticuerpos, encargados de acciones de defensa

natural contra infecciones o agentes extraños; los receptores de las células, a

los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta

determinada; la actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del

músculo durante la contracción; el colágeno, integrante de fibras altamente

resistentes en tejidos de sostén.

Ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos, ADN y ARN, desempeñan, tal vez, la función más

importante para la vida: contener, de manera codificada, las instrucciones

necesarias para el desarrollo y funcionamiento de la célula. El ADN tienen la

capacidad de replicarse, transmitiendo así dichas instrucciones a las células

hijas que heredarán la información.

Algunas, como ciertos metabolitos (ácido pirúvico, ácido láctico, ácido cítrico,

etc.) no encajan en ninguna de las anteriores categorías citadas.

CATABOLISMO DE LOS GLÚCIDOS

CARACTERES GENERALES

-La molécula glucídica utilizada por las células como combustible es la glucosa,

que puede proceder de:

a) la digestión de los nutrientes.

b) las reservas almacenadas por las célula.

c) la fotosíntesis (caso de fotoautótrofos).

-La degradación de la glucosa tiene por objeto:

a) la obtención de energía (ATP) para la célula.

b) la obtención de metabolitos sencillos (precursores metabólicos) a partir de

los cuales se forman macromoléculas celulares.

CICLO DE KREBS (Ciclo del ác. cítrico o de los ác.tricarboxílicos)

-Características diferenciales:

a) Es la vía común en todas las células aerobias para la oxidación completa

de los glúcidos, grasas y proteínas.

b) También puede ser el punto de partida de reacciones de biosíntesis.

Esto ocurre porque se producen metabolitos intermediarios (ác.

oxalacético y ác. alfa-cetoglutárico), que pueden salir al citosol y actuar

como precursores anabólicos. En este sentido, se dice que el ciclo de

Krebs tiene naturaleza anfibólica.

c) El proceso consiste en la oxidación total del acetil-CoA, que se elimina

en forma de CO2. Los e-/H+ obtenidos en las sucesivas oxidaciones se

utilizan para formar moléculas de poder reductor y energía química en

forma de GTP. A esta formación de energía se la conoce como

fosforilación a nivel de sustrato (como la que tiene lugar en la glucólisis).

-En resumen, en el ciclo de Krebs, acontece lo siguiente:

a) el acetil-CoA se une (condensación) con el oxalacetato para formar citrato,

quedando liberada la CoA.

b) a continuación se producen una serie de reacciones que van a dar finalmente

oxalacetato otra vez; en este secuencia de reacciones lo más importante es:

- tienen lugar dos descarboxilaciones (producción de CO2)

- se producen cuatro deshidrogenaciones: (oxidaciones) una con NADP, dos con

NAD y otra con FAD.

- seliberaenergía en forma de GTP.

GLOSARIO

1. ÁCIDO CÍTRICO: El ácido cítrico es un ácido orgánico tricarboxílico que está

presente en la mayoría de las frutas, sobre todo en cítricos como el limón y la

naranja. Su fórmula química es C6H8O7.

2. ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO: El ácido desoxirribonucleico

frecuentemente abreviado como ADN, es un tipo de ácido nucleico, una

macromolécula que forma parte de todas las células.

3. ÁCIDO LÁCTICO: El ácido láctico, o su forma ionizada, el lactato también

conocido por su nomenclatura oficial ácido 2-hidroxi-propanoico es un compuesto

químico que desempeña importantes roles en diversos procesos bioquímicos,

como la fermentación láctica.

4. ÁCIDO PIRÚVICO: El ácido pirúvico es un ácido alfa ceto que tiene un papel

importante en los procesos bioquímicos. El anión carboxilato del ácido pirúvico se

conoce como piruvato.

5. ADENOSÍN TRIFOSFATO: El trifosfato de adenosina o adenosín trifosfato

(ATP, del inglés Adenosine TriPhosphate) es un nucleótido fundamental en la

obtención de ENERGÍA CELULAR.

6. CARBONO: El carbono es un elemento químico de número atómico 6 y

símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente.

7. CATÁLISIS: La catálisis es el proceso por el cual se aumenta o disminuye la

velocidad de una reacción química, debido a la participación de una sustancia

llamada catalizador.

8. CÉLULA: Es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la

célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo.

9. GAS: Se denomina gas al estado de agregación de la materia en el que las

sustancias no tienen forma ni volumen propio, adoptando el de los recipientes que

las contienen. Las moléculas que constituyen un gas casi no son atraídas unas por

otras, por lo que se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas unas de

otras, explicando así las propiedades.

10. GLÚCIDOS: Los glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos (del

griego σάκχαρον que significa "azúcar") son moléculas orgánicas compuestas por

carbono, hidrógeno y oxígeno. Son solubles en agua y se clasifican de acuerdo a

la cantidad de carbonos o por el grupo funcional aldehído. Son la forma biológica

primaria de almacenamiento y consumo de energía. Otras biomoléculas

energéticas son las grasas y, en menor medida, las proteínas.

11. GLUCOSA: La glucosa es un monosacárido con fórmula molecular C6H12O6, la

misma que la fructosa pero con diferente posición relativa de los grupos -OH y O=.

12. HEMOGLOBINA: La hemoglobina (a menudo abreviada como Hb) es una

heteroproteína de la sangre, de masa molecular 64.000 (64 kDa), de color rojo

característico, que transporta el oxígeno desde los órganos respiratorios hasta los

tejidos, en vertebrados y algunos invertebrados.

13. HIDRÓGENO: El hidrógeno es un elemento químico representado por el

símbolo H y con un número atómico de 1. En condiciones normales de presión y

temperatura, es un gas diatómico (H2) incoloro, inodoro, insípido, no metálico y

altamente inflamable.

14. LÍPIDOS: Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría son

biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor

medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno,

tienen como característica principal el ser hidrofóbicas o insolubles en agua y sí en

solventes orgánicos como la bencina, el benceno y el cloroformo. 15. MOLÉCULAS: al conjunto estable y eléctricamente neutro de al menos dos

átomos enlazados covalentemente.

16. NITRÓGENO: El nitrógeno es un elemento químico, de número atómico 7,

símbolo N y que en condiciones normales forma un gas diatómico (nitrógeno

diatómico o molecular) que constituye del orden del 78% del aire atmosférico. En

ocasiones es llamado ázoe —antiguamente se usó también Az como símbolo del

nitrógeno.

17. OXÍGENO: El oxígeno es un elemento químico de número atómico 8 y símbolo

O. En su forma molecular más frecuente, O2, es un gas a temperatura ambiente.

Representa aproximadamente el 20,9% en volumen de la composición de la

atmósfera terrestre. 18. QUITINA: La quitina es uno de los componentes principales de las paredes

celulares de los hongos, del resistente exoesqueleto de los artrópodos:

19. SER VIVO: es un conjunto de átomos y moléculas, que forman una estructura

material muy organizada y compleja, en la que intervienen sistemas de

comunicación molecular, que se relaciona con el ambiente con un intercambio de

materia y energía de una forma ordenada y que tiene la capacidad de desempeñar

las funciones básicas de la vida que son la nutrición, la relación y la reproducción,

de tal manera que los seres vivos actúan y funcionan por sí mismos sin perder su

nivel estructural hasta su muerte.

BIBLIOGRÁFICAS

PRINCIPAL:

http://es.wikipedia.org/wiki/Biomol%C3%A9cula

1) Principal información:

7227-biomoleculas-metabolismo-cuestiones-resueltas

QUE SON LAS BIOMOLECULAS:

http://es.wikipedia.org/wiki/Biomol%C3%A9cula

SIGNIFICADO DE ALGUNAS PALABRAS:

http://es.wikipedia.org/wiki/Glucosa