Catabolismo y Anabolismo 2015

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    07-Nov-2015
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explicacion de catabolismo y anabolismo

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  • METABOLISMO ENERGETICO

  • METABOLISMO ENERGETICO

    Conjunto de reacciones qumicas que se dan en un organismo, catalizadas por un sistema enzimtico cuya finalidad es el intercambio de materia y energa entre la clula y el entorno.

    Finalidad del metabolismo:

    1. Obtencin de energa qumica de molculas combustibles o de la luz solar.

    2. Conversin de los nutrientes exgenos en precursores de los componentes macromoleculares.

    3. Ensamble de esto s materiales para formar protenas, cidos nucleicos y otros componentes celulares.

    4. Formacin y degradacin de las biomolculas necesarias para las funciones especializadas de la clula.

  • METABOLISMO MICROBIANO

  • METABOLISMO ENERGETICO

    CATABOLISMO (Conservacin

    de energa: ATP)

    ANABOLISMO (biosntesis: gasto ATP)

    FERMENTACION

    RESPIRACION

    RESPIRACION ANAEROBIA

    QUIMIOLITOTROFIA

    FOTOTROFIA

    POLISACARIDOS

    AMINOACIDOS Y NUCLEOTIDOS

    ACODOS GRASOS Y LIPIDOS

  • CATABOLISMO: degradativo, oxidativo, produce ATP, los productos finales e intermedios son materia prima del anabolismo, generan

    desechos = entorno.

    FERMENTACION RESPIRACION

    Proceso ocurre sin aceptores terminales de electrones.:

    limitante del rendimiento E.

    ATP se produce fosforilacin.

    El Oxigeno es el aceptor terminal de e.

    ATP se produce por la fuerza motriz de los

    protones.

    SINTESIS DE ATP, LIBERACION DE

    ENERGIA, PROCESOS DE

    REDOX

  • En bacterias, al igual que en eucariotas, la conservacin intracelular de energa ocurre principalmente por medio de la sntesis de ATP:

    ADP3- + H+ + PO4H2- --------> ATP4- + H2O

    La hidrlisis de ATP hasta ADP y P genera una variacin de energa libre Go'= -31 kJ (= -7,3 kcal).

    La sntesis de ATP a partir de ADP y P requiere una de

    Go= +31 kJ (Kilojulio) 1Kcal=5000 Kj.

    Los mtodos usados por las bacterias para generar este ATP son principalmente:

    fosforilacin a nivel de sustrato (fermentaciones);

    fosforilacin oxidativa (en la respiracion);

    fotofosforilacin (durante la fotosntesis).

  • Embder Myerhof-Parnas:

    Ruta comn: glucolisis

    Hexosa Monofosfato:

    En todos.

    Entner- Doudoroff: muy limitada.

    ATP: Energa Vas Reducen Co enzimas

    Acido pirvico

    Acetil CoA

    C. Kebs

    Agua- CO2

  • RUTA ENTNER DUODOROFF (ET)

    Se produce solo una molcula de ATP (x una Glucosa)

    Productos finales: Ac. pirvico y Gliceraldehido-3-P

    Es menos utilizada por los microorganismos

    Es mas rpida que la glucolisis: menos reacciones.

    La glucosa-6-P sufre en primer lugar una deshidrogenacin y se convierte en 6-fosfoglucnico. Por accin de la 6-fosfogluconatodeshidrogenasa se pierde una molcula de agua y se forma acido 2-ceto-3-desoxi-6-fosfogluconico (KDPG), el cual se divide por accin de una aldosa especifica, en acido pirvico y 3 fosfogliceraldehido.

  • RUTA HEXOSA MONOFOSFATO (PENTOSAS FOSFATO)

    Es la principal fuente de NADP reducido y un ATP.

    Sus reacciones estn estrechamente unidas a las de la glucolisis, formando intermediarios comunes.

    Se divide en dos fases:

    1. La glucosa 6-P sufre dos oxidaciones por deshidrogenacin y una descarboxilacin que la transforma en una pentosa fosfato. Se forma la ribulosa-5-fosfato y se libera CO2 (fin del proceso oxidativo).

    2. La ribulosa -5-fosfato da lugar a dos ismeros:

    Esta con la xilosa-5-fosfato se combina para formar una triosa-fosfato (gliceraldehido 3-fosfato) y una heptosa-fosfato (Fructosa 6-fosfato).

    Al unirse a la Ribosa 5-fosfato forma gliceraldehido 3-fosfato (intermediario) y finalmente: Fructosa 6-fosfato.

  • Es un ciclo que permite la oxidacin completa de los carbohidratos, no parece operar de manera completa en los mo anaerobios.

    En esta ruta se forman pentosas y luego en molculas de 3 y 2 Carbonos: lactato y etanol.

    Es la nica va o fuente de la D-ribosa para la sntesis de nucletidos.

    Se desarrolla en el citoplasma y las enzimas que intervienen son solubles.

    Es una va energtica para mo aerobios facultativos.

  • FUNCIONES DE LA VIA HMP: Va alternativa de degradacin de la glucosa para obtener ATP

    (fosforilacin oxidativa)

    Es la nica fuente de NADPH citoplasmtico en clulas eucariotas como poder reductor, necesario para:

    o Biosntesis de cidos grasos.

    o Reduccin del glutatin

    o Biosntesis de esteroides

    o Reacciones de hidroxilacion.

    Es la va que proporciona pentosas fosfato para la sntesis de ribosa y desoxirribosa = sntesis de cidos nucleicos.

    Es la ruta de degradacin de la ribosa y desoxirribosa a partir de los cidos nucleicos y nucletidos.

    Conecta el metabolismo de las hexosas con el de otros azucares como arabinosa, xilosa (Glucoprotenas, celulosa, etc).

    Es fuente de la eritrosa 4-fosfato, precursor de la sntesis de compuestos aromticos en bacterias y plantas.

  • FERMENTACION: GLUCOLISIS.

    La sustancia fermentada acta como donador y aceptor de e.

    No todas las sustancias pueden ser fermentadas (ac. grasos).

    Azucares= glucosa= GLUCOLISIS Embden Meyerhof (EMP).

    Proceso Anaerbico: tres etapas:

    1. NO redox = no ATP, se prod. 2 Gliceraldehido 3 fosfato.

    Se gastan dos ATP.

    2. Redox= 2 ATP (energa) se prod. 2 ac. Pirivico.

    Se reducen 2 NAD= 2NADH (pasan a la 3 etapa).

    3. Productos de la fermentacin: Oxida 2 NADH,

    prod: lactato, acetaldehdo, CO2, Ac. Frmico, Etanol.

    Ejemplo: levaduras

    2 glucosas= 2 etanol+ 2 CO2 energa libre: -238, 8 Kj/mol de glucosa fermentada.

  • En cada paso se necesita una enzima. El NAD es solo un transportador de electrones NO un aceptor

    final: primero se reduce luego se oxida (ENZIMAS)

    La reoxidacin del NAD es un paso que equilibra la gluclisis en otro paso.

  • Para los mo. El producto importante es el ATP (funciones

    vitales)los otros productos d la fermentacin son DESECHOS.

    Estos desechos son de utilidad para el hombre: INDUSTRIAS DE LA FERMENTACIN.

  • Hay una gran variedad de fermentaciones microbianas, y cada tipo libera uno o varios

    productos de fermentacin caractersticos. Algunos ejemplos:

    Tipo de fermentacin Producto(s)

    Fermentacin lctica Lactato

    Fermentacin alcohlica etanol, CO2

    Fermentacin cida-mixta etanol, succinato, acetato, formiato, lactato, CO2,

    H2

    Fermentacin

    butilngliclica

    butilnglicol, CO2

    Fermentacin aceto-butrica acetato, acetona, butirato, butanol, etanol, CO2, H2

  • RESPIRACION. En presencia de O2 u otro aceptor terminal la fermentacin es

    innecesaria y la glucosa se oxida por completo hasta CO2.

    El rendimiento de ATP es alto (38).

    SISTEMA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES

    Estn asociados a membranas.

    Aceptan electrones de un donador y lo llevan a un aceptor final.

    Estos sistemas conservan parte de la energa liberada durante el transporte de electrones y la usan en la sntesis de ATP.

    Enzimas que intervienen: NADH deshidrogenasas, flavoprotenas, protenas con Hierro-azufre y citocromos.

    Si el aceptor final es el O2, hablamos de respiracin aerobia;

    Si el aceptor final es distinto del O2 (nitrato, sulfato, etc.), respiracin anaerobia.

  • La Cadena de Transporte Electrnico est formada por una serie ordenada de molculas transportadoras situadas (en bacterias) en la membrana citoplsmica (y en sus repliegues: mesosomas), molculas que sufren oxidaciones y reducciones reversibles.

    Los donadores de electrones inmediatos son el FADH2 y el NADH+H+, que se generan, p.ej., en la glucolisis o en el ciclo de Krebs.

  • NADH deshidrogenasas, unidas a la cara interna de la membrana. Aceptan tomos de H a

    partir del NADH, y se los ceden a las flavoprotenas

    Flavoprotenas (Fp, un tipo de riboflainas), dotadas de grupos FAD o FMN. Pueden

    acepar tomos de H, pero a su vez ceden electrones.

    Protenas no hmicas de Fe-S (Fe/S protenas). Algunas poseen agrupamientos de Fe2S2

    (como la ferredoxina) y otras Fe4S4. Transportan solamente electrones.

    Quinonas. Son molculas muy hidrofbicas, inmersas en la membrana, capaces de

    moverse dentro de ella. Sirven como aceptores de tomos de H, pero slo ceden electrones.

    En bacterias podemos encontrar dos principales tipos de quinonas:

    ubiquinona (UQ) menaquinona (MQ), ms frecuente en bacterias Gram-positivas.

    Citocromos (protenas hmicas con Fe quelado). Sufren oxidacin y reduccin por prdida

    y ganancia de un electrn cada vez, a travs del Fe del centro de la molcula. Los

    citocromos son de varias clases, segn el tipo de grupo hemo (ej. tipo a, b, c, etc), y a veces

    forman complejos fuertes con otros citocromos (ej., cit bc1) o con Fe/S-protenas.

  • FUERZA MOTRIZ DE PROTONES Los electrones fluyen desde los transportadores con potencial

    de reduccin ms negativo hacia los de potencial ms positivo,

    hasta reducir un aceptor final de electrones (A) obtenido del ambiente.

    Estos transportadores transportan tomos de H (o sea, protones y electrones), mientras que otros transportan nicamente electrones.

    La situacin de los transportadores dentro de la membrana es asimtrica, lo que condiciona que el transporte sea un proceso vectorial (es decir, tiene un s