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Introducción al
metabolismo
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H2O
Para mantener su organización los sistemas vivos
requieren suministro energía
El Sol es la fuente original de esta energía.
Al oxidar los nutrientes, convierten la energía
almacenada en los enlaces químicos en otras formas
de energía. Cátedra de Bioquímica - FOUBA
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METABOLISMO
Bioenergética
Visión general metabolismo intermedio
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Los organismos no se encuentran nunca en equilibrio con el entorno
La composición molecular es un reflejo de un estado estacionario dinámico.
Los organismos intercambian materia y energía con el entorno.
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Desorden Entropía = S
Orden Entalpia = H
Energía Energía Libre = G
ΔS
ΔG ΔH
S
G H
Sustrato
Enzima
Producto
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El ATP es el transportador
de energía libre
en los seres vivos
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ATP: 2 enlaces
de alta energía
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COMO HACEN LOS SERES
VIVOS PARA LLEVAR A
CABO REACCIONES
NO ESPONTÁNEAS, DG >0
Y PROCESOS QUE
REQUIEREN ENERGÍA
A TRAVES DE REACCIONES ACOPLADAS
Elementos 1 Una reacción que libera energía
2 Una reacción que requiera energía
3 Un intermediario común Cátedra de Bioquímica - FOUBA
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REACCIONES ACOPLADAS
REACCIONES
EXERGÓNICAS
(Liberan energía
libre)
REACCIONES
ENDERGÓNICAS
(Requieren
energía libre) ATP
TRANSPORTADOR DE ENERGÍA
DESDE LOS PROCESOS CELULARES
PRODUCTORES DE ENERGÍA A LOS PROCESOS QUE
REQUIEREN ENERGÍA Cátedra de Bioquímica -
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REACCIONES ACOPLADAS
PARA QUE DOS REACCIONES PUEDAN ACOPLARSE ES
NECESARIO QUE TENGAN UN INTERMEDIARIO COMUN
A + B C + D
D + E F + G Cátedra de Bioquímica - FOUBA Cátedra de Bioquímica -
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EJEMPLO Fosforilación de la glucosa acoplada a la
hidrólisis del ATP
ATP + H2O ADP + fosfato
Glucosa + fosfato Glucosa-6-P + H2O
Elementos Una reacción que libere energía ( DG<O)
Una reacción que requiera energía (DG>O)
Un intermediario común
REACCION 1
REACCION 1
REACCION 2
DGº´(kJ mol-1)
- 30,9
+ 16,7
ATP + glucosa - 14,2
REACCION 2
fosfato
Glucosa-6-P + ADP
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ENERGIA COMO PODER REDUCTOR
Cuando los grupos fosfatos se transfieren al ADP para formar ATP, se almacena energía como enlaces de alta energía.
Otra forma de transferir energía: transferir electrones (e-), poder reductor.
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Analogía entre seres vivos y otras máquinas
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Si una molécula se reduce, tiene que haber otra que se oxide
1. Oxido-reductasas
( Reacciones de oxido-reducción)
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ENZIMAS QUE INTERVIENEN EN
PROCESOS REDOX
OXIDASAS
DESHIDROGENASAS
HIDROPEROXIDASA
OXIGENASAS
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OXIDASAS: Catalizan la eliminación de hidrógeno de un sustrato usando al oxígeno como aceptor de hidrógeno
O 2 - + O 2 - + 2H + → H 2 O 2 + O 2
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Hidroperoxidasas
Utilizan peróxido de hidrógeno u otro peróxido orgánico como sustrato
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Oxigenasas
Catalizan la incorporación del oxígeno a una molécula de sustrato
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Deshidrogenasas
C O O -
C O
C H 3
C O O -
C H O H
C H 3
N A D H + H +
N A D +
P i r u v a t o L - L a c t a t o
L D H
•Transfieren un hidrógeno de un sustrato a otro en una reacción de oxido reducción acoplada
•Como componentes en una cadena respiratoria de transporte de e- del sustrato al oxígeno
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Las coenzimas transportadoras de H en el metabolismo (NAD/FAD)
Siendo la mayor parte de las reacciones metabólicas procesos de oxidación-reducción, se liberan o captan electrones/hidrógenos.
Las coenzimas transportadoras de H movilizan estos e-
A-B A + B
C + DC-D
A-B A + B
C + DC-D
CATABOLISMO
ANABOLISMO
NAD+/FAD NADH + H+/FADH2
reducido
reducido
oxidado
oxidado
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NAD+ y FAD: principales transportadores de e- en la oxidación de moléculas de combustibles
Se denominan cofactores redox: alternativamente se reducen y luego se oxidan.
Su concentración en la célula es pequeña ( deben reciclarse continuamente de la forma oxidada a la reducida
y viceversa).
NAD+ + 2H + + 2e- N ADH + H+
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NAD+
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NADP+ y NADPH+ son idénticos a NAD+ y NADH,
excepto que los primeros tienen un grupo fosfato
adicional esterificado.
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El NADPH es el dador electrónico por
excelencia en las biosíntesis reductoras
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FAD
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Otros transportadores de grupos
activados…
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La coenzima A es el transportador universal de grupos
acilo
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Más transportadores de grupos activados…
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NADH, NADPH FADH2 y ATP son bastante
estables
¿Qué ocurre entonces con la velocidad de
la reacción?
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Analogía
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Las enzimas controlan el flujo de energía
libre y poder reductor…
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METABOLISMO
Bioenergética
Visión general metabolismo intermedio
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Anabolismo Catabolismo
Fabrica biomoléculas Degrada biomoléculas
Consume energía (ATP) Produce energía (ATP)
Es un proceso
energéticamente “cuesta
arriba”
Es un proceso
energéticamente “cuesta
abajo”
Supone procesos de
reducción
Supone procesos de
oxidación
Supone rutas divergentes Implica rutas
convergentes
Ejemplos: síntesis de
proteínas, fotosíntesis
Ejemplos: glucólisis, ciclo
de Krebs, cadena
respiratoria Cátedra de Bioquímica - FOUBA
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El metabolismo es una red de rutas con reacciones acopladas
que deben ser finamente reguladas
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¿Cómo se produce la regulación para
conseguir equilibrio y economía?
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MECANISMOS FRECUENTES DE REGULACION METABOLICA
Interacciones alostéricas
Modificación covalente
Niveles enzimáticos
Compartimentalización
Especializaciones metabólicas de algunos órganos
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RESUMEN METABOLISMO
El ATP se genera en la oxidación de moléculas combustibles
El NADPH es el dador principal de e- en las biosíntesis reductoras
Las biomoléculas se construyen a partir de una serie relativamente pequeña de precursores
El ATP es la “moneda universal de energía”
Las vías biosintéticas y degradativas son casi siempre diferentes.
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