CLASE 12.CLASE 12. Bioenergética y MetabolismoBioenergética y Metabolismo

Diversas formas de uso de la energía desde el ambiente.

Leyes de la termodinámica.

Primera Ley: Principio de Conservación de la energía.

“La energía del universo se mantiene constante, puede ser usada o desplazada de un lugar a otro, pero no se crea ni se destruye”

Segunda Ley: Entropía

“En toda la naturaleza y sus procesos, estos tienden al desorden (aumento de entropía”

Sin embargo, la célula y sus procesos son altamente ordenados… La vida se escapa de la segunda ley??

Para mantener el orden de los procesos internos de la célula, durante estos procesos, se libera calor al sistema externo, aumentando el desorden

total del universo.

Acoplamiento de reacciones en la célula.

Se puede acoplar la ocurrencia de una reacción espontánea y exergónica para potenciar otra reacción no espontánea y que requiere energía, de modo de

favorecer su ocurrencia

ATP: moneda de cambio energético.

-El ATP o Adenosin trifosfato es un nucleótido que posee tres enlaces entre los grupo fosfato y la ribosa.

La ruptura o hidrólisis de los enlaces entre fosfatos es muy favorable y espontánea en el citoplasma.

¡¡¡Se puede acoplar esta energía liberada espontáneamente para facilitar que otras reacciones no tan favorables se produzcan!!!

Las reacciones entre moléculas requieren energía

Las moléculas permanecen bastante estables en el tiempo, por para que una reacción bioquímica ocurra en el tiempo útil para un ser vivo, debe superar un umbral energético, llamado energía de activación.

Quienes aceleran este proceso son las enzimas.

Energía de activación y enzimas

Una molécula puede tener muchas opciones de reacciones, las enzimas determinan que camino o opción de reacción procederá, disminuyendo la energía de activación de

esa reacción.

Metabolismo

Para que pueda ser incorporada la energía del medio externo, los seres vivos evolucionaron sistemas enzimáticos que facilitaron el proceso. El conjunto de estas reacciones es el metabolismo.

Las reacciones catabólicas liberan energía que es utilizada por las reacciones anabólicas que requieren utilizar energía para crear nuevas moléculas.

Existen tres tipos de vías metabólicas

AguaCarbono OxigenoNitrógenoFosforoAzufre

Construcción de Biomoléculas como

Lípidos y carbohidratos

Toda la energía de los sistemas proviene del sol.

A través del uso de energía en los seres vivos se contribuye al ciclo de los nutrientes en la tierra

Biomoléculas Nitrogenadas

ProteínasNucleótidos

La atmósfera terrestre contiene un 80% de nitrógeno, el cual no está disponible para ser incorporado en las biomoléculas directamente. La incorporación es gracias a bacterias.

Obtención de Energía desde la Glucosa:Glicolisis, Ciclo Krebs y Fosforilación Oxidativa

Obtención de energía desde la Glucosa: Glicólisis o Glucólisis

Es la primera etapa de la obtención de energía desde la glucosa. Tiene dos fases: Preparatoria (se gasta ATP) y Pago (ganancia neta de ATP).

Ocurre en el citoplasma, en 10 pasos enzimáticos de transferencia de Fosfato y ruptura de enlaces

Primera Etapa de la Glicólisis: Preparatoria.

Primera Etapa de la Glicólisis: Pago

¿Qué hacemos con 2 Piruvatos y 2 ATP?

El piruvato es utilizado en la mitocondria para producir Acetyl Coenzima A a través del ciclo del acido citrico o ciclo de Krebs o Ciclo de los Acidos Tricarboxilicos.

Seguir rompiendo enlaces de carbono

El complejo enzimático Piruvato deshidrogenasa cataliza la conversión de Piruvato a AcetilCoA.

Acetil CoA al Ciclo de Krebs

La energía de la oxidación del Acetil CoA se guarda en NADH y produce 2 ATP, 6NADH y 2FADH.

La energía almacenada en NADH y FADH es utilizada para sintetizar ATP en a través de la fosforilación oxidativa, en la mitocondria

Fosforilación oxidativa: Acoplamiento Quimiosmotico.

Fosforilación oxidativa

Transferencia de electrones desde el NADH y FADH a través de una serie de proteínas de la cadena transportadora de electrones en la membrana interna de la mitocondria, los Complejos del I al IV. Esto genera la salida de electrones al espacio inter-membrana favoreciendo la síntesis de ATP en la ATP sintasa: Acoplamiento quimiosmotico

Balance Final: Hasta 32 ATP por cada Glucosa

Obtención de Energía desde Grasas:Movilización y Oxidación de Ácidos Grasos

Movilización de grasas.

1.- Sales biliares “emulsionan” las grasas: formación de micelas

2.- Degradación por Lipasas en Acidos grasos y Glicerol

3.- Entran a las Mucosas y son convertidos en Triacilgliceroles. 4.- Se juntan con el Colesterol

y proteínas especiales formando los Quilomicrones.

5.- Movimiento por el sistema linfatico y la sangre hacia los órganos. Ruptura a acidos grasos y glicerol

6.- Entrada a la Célula

7.- Oxidación de Acidos Grasos.

Obtención de Energía desde Grasas:Movilización y Oxidación de Ácidos Grasos

Quilomicrones:

Estructuras micelares repletas de grasas y colesterol unidas a Apolipoproteínas para facilitar el transporte de lípidos por la sangre.

Los lípidos son la principal reserva energética de la Célula. Sólo si es requerido, se oxidan para obtener energía.

Movilización de lípidos de reserva: Adipositos.

Obtención de energía desde Ácidos grasos

Entran a la mitocondria para ser usados en la síntesis de ATP en tres etapas:

1.- Beta Oxidación: Formación de Acetil CoA desde la “cola” de el Acido Graso y NADH y FADH

2.- Entrada de Acetil CoA al Ciclo del Ácido Citrico o Krebs.

3.- Entrada de NADH y FADH a la cadena transportadora de electrones.

Balance Final: Mucho más ATP!!!