METABOLISMO

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METABOLISMO
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• El metabolismo tiene dos propósitos
  fundamentales la generación de energía para
  poder realizar funciones vitales para el
  organismo y la síntesis de moléculas biológicas
• El metabolismo es el proceso general por el cual
  los sistemas vivos adquieren y utilizan la
  energía libre que necesitan para realizar las
  diversas funciones que ocurren dentro de ellos. Y
  lo consiguen acoplando las reacciones
  exoergónicas de la oxidación de los nutrientes a
  los procesos endoergónicos requeridos para
  mantener los sistemas vivos.

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El metabolismo, por regla general, representa la
suma de todos los cambios químicos que convierten
los nutrientes, los materiales de partida
utilizables por los organismos, en energía y
productos celulares químicamente complejo, es
decir, consiste literalmente en cientos de
reacciones enzimáticas organizadas en rutas
características.

• Obtener energía química a partir de la energía
  solar o degradando nutrientes del medioambiente.
• Convertir nutrientes en moléculas propias de la
  célula.
• Polimerizar moléculas pequeñas en macromoléculas
  (proteínas, ácidos nucleicos y polisacáridos).
• Sintetizar y degradar biomoléculas necesarias
  para funciones especificas de la célula.

RUTAS METABOLICAS
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FORMA DE OBTENCION DE CARBONO

• AUTOTROFOS utilizan la energía solar
  para poder fijar el CO2. atmosférico (fuente de
  carbonos).
• HETEROTROFOS no pueden obtener el
  carbono del CO2 atmosférico. Lo obtienen a partir
  de moléculas orgánicas complejas.

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DEGRADACION
BIOSINTESIS
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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GLUCÓLISIS
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(No Transcript)
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• La glucolisis es la ruta por medio de la cual los
  azucares de seis átomos de carbono (que son
  dulces) se desdoblan, dando lugar a un compuesto
  de tres átomos de carbono, el piruvato.
• Durante este proceso, parte de la energía
  potencial almacenada en la estructura de hexosa
  se libera y se utiliza para la síntesis de ATP a
  partir de ADP
• Está presente en todas las formas de vida
  actuales. Es la primera parte del metabolismo
  energético y en las células eucariotas ocurre en
  el citoplasma.

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Primera fase

• Las cinco primeras reacciones constituyen una
  fase de inversión de energía, en la que se
  sintetizan azúcares-fosfato a costa de la
  conversión de ATP en ADP, y el sustrato de seis
  carbonos se desdobla en dos azúcares-fosfato de
  tres carbonos.

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1. Primera inversión del ATP

• En esta etapa la glucosa es fosforilada mediante
  un ATP, esta reacción es catalizada por la
  hexoquinasa

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ATP
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2. Isomerización de la glucosa-6-fosfato

• Esta reacción es la isomerización reversible de
  la aldosa, la glucosa-6-fosfato, a la
  correspondiente cetosa, la fructosa-6-fosfato,
  mediante la presencia de la enzima
  fosfoglucoisomerasa.
• Es una reacción fácilmente reversible, cuya
  dirección dependerá de la concentración de
  producto y sustrato para regularla.

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3. Segunda inversión de ATP

• La enzima fosfofructoquinasa (PFK1), realiza una
  segunda fosforilación ayudada de un ATP, para
  producir un derivado de hexosa fosforilado en los
  carbonos 1 y 6 llamada fructosa-1,6-bisfosfato.

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4. Fragmentación en dos triosa fosfatos

• La enzima aldolasa, produce el desdoblamiento del
  azúcar, es decir el compuesto de seis carbonos,
  fructosa-1,6-bisfosfato produce dos
  intermediarios de tres carbonos.(GAP) y (DHAP).

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5. Isomerización de la dihidroxiacetona fosfato

• La enzima triosa fosfato isomerasa, convierte uno
  de los productos, la dihidroxiacetona fosfato en
  gliceraldehido-3-fosfato.

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(No Transcript)
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Segunda fase

• Las cinco últimas reacciones corresponden a una
  fase de generación de energía, en esta fase, las
  triosas-fosfato se convierten en compuestos ricos
  en energía, que transfieren fosfato al ADP, dando
  lugar a la síntesis de ATP.

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6. Generación del primer compuesto de alta energía

• Esta reacción la cataliza la gliceraldehído-3-fosf
  ato deshidrogenasa, para producir
  1,3-Bifosfoglicerato y una molécula de NADH
  (dinucleótido de nicotinamida y adenina) y H.
• El fosfato se ha introducido sin utilizar ATP,
  sino aprovechando la energía producida por la
  reacción redox.

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7. Primera fosforilación a nivel de sustrato

• En esta etapa el 1,3-bisfosfoglicerato transfiere
  su grupo acil-fosfato al ADP produciéndose la
  formación de ATP. La reacción es catalizada por
  la fosfoglicerato quinasa.

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8. Preparación para la síntesis del siguiente
compuesto de alta energía

• El 3-fosfoglicerato se isomeriza a través de la
  enzima fosfoglicerato mutasa, transformándose en
  el 2-fosfoglicerato

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9. Síntesis del segundo compuesto de alta energía

• En esta reacción ocurre una deshidratación simple
  del 3-fosfoglicerato para dar el
  fosfoenolpiruvato bajo la acción de la enzima
  enolasa.

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10. Segunda fosforilación a nivel de sustrato

• Desfosforilación del Fosfoenolpiruvato,
  obteniéndose piruvato y ATP. Reacción
  irreversible mediada por la Piruvato quinasa.

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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• El rendimiento total de la glucólisis es de 2 ATP
  y 2 NADH.
• Glucosa 2ADP 2Pi 2 NAD ? 2 Piruvato
  2ATP 2NADH 2H 2H2O
• ?G -73,3 KJ/mol

Consume ATP Hexoquinasa Fosfofructoquin
asa Produce ATP Fosfoglicerato
quinasa Piruvato
quinasa Produce NADH Gliceraldehido 3 P
deshidrogenasa
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Regulación de la glucólisis

• La glucólisis se regula enzimáticamente en los
  tres puntos irreversibles de esta ruta, esto es,
  en la primera reacción (G -- gtG-6P), por medio de
  la Hexoquinasa en la tercera reacción (F-6P --gt
  F-1,6-BP) por medio de la PFK1 y en el último
  paso (PEP --gt Piruvato) por la Piruvatoquinasa.

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(No Transcript)
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• 1. La hexoquinasa es un punto de regulación poco
  importante, ya que se inhibe cuando hay mucho
  G-6P en músculo. Es un punto poco importante ya
  que el G-6P se utiliza para otras vías.

HQ Inhibe G-6P
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• 2. La PFK1 es la enzima principal de la
  regulación de la glucólisis, si está activa
  cataliza muchas reacciones y se obtiene más
  Fructosa 1,6 bifosfato, lo que permitirá a las
  enzimas siguientes transformar mucho piruvato. Si
  está inhibida, se obtienen bajas concentraciones
  de producto y por lo tanto se obtiene poco
  piruvato.
• Esta enzima es controlada por regulación
  alostérica mediante Por un lado se activa
  gracias a niveles energéticos elevados de ADP y
  AMP, inhibiéndose en abundancia de ATP y citrato,
  y por otro se activa en presencia de un
  metabolito generado por la PFK2 que es la
  Fructosa-2,6-Bisfosfato (F-2,6-BP)

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• La lógica de la inhibición y activación son las
  siguientes
• ATP inhibe esta enzima pues si hay una alta
  concentración de ATP entonces la célula no
  necesita generar más.
• Citrato si hay una alta concentración de citrato
  entonces, se está llevando a cabo el ciclo del
  ácido cítrico (o ciclo de Krebs) y este ciclo
  aporta mucha energía, entonces no se necesita
  realizar glucólisis para obtener más ATP, ni
  piruvato.
• AMP, ADP la baja concentración de estas
  moléculas implica que hay una carencia de ATP,
  por lo que es necesario realizar glucólisis, para
  generar piruvato y energía.

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• PFK1 Inhibe ATP - Activa ADP, AMP y
  F-2,6-BP.

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• 3. La piruvatoquinasa en el hígado se inhibe en
  presencia de ATP y Acetil Coenzima-A (A-CoA), y
  se activa gracias de nuevo ante la F-2,6-BP.

PQ Inhibe ATP, A-CoA - Activa F-2,6-BP