METABOLISMO CELULAR

Blga. Georgina Sucasaca Monzón

DEFINICIÓN Conjunto de reacciones químicas que se

producen en el interior de la célula.

FUNCIONES Obtener energía química del entorno

(bien de los elementos orgánicos nutritivos o de la luz solar), que es almacenada en los enlaces fosfato del ATP.

Transformación de sustancias químicas externas en moléculas utilizables por la célula.

Construcción de los componentes celulares (materia orgánica propia: proteínas, ácidos nucleicos, lípidos, polisacáridos,...)

Destrucción de estas moléculas para obtener la energía que contienen

VÍAS METABÓLICAS

RUTA METABÓLICA Secuencia de reacciones químicas que

relacionan entre sí metabolitos (compuestos). Las rutas metabólicas no son independientes

entre sí. La reacciones metabólicas que ocurren en el

hialoplasma son anaerobias y no degradan por completo los compuestos orgánicos sobre los que actúa. Las moléculas resultantes deben incorporarse después a las mitocondrias, donde se degradan completamente, transformándose en materia inorgánica, y liberando gran cantidad de energía (ATP).

TIPOS DE METABOLISMO Forma de obtención de materiales

Compuestos inorgánicos ~, Compuestos orgánicos

Autótrofos: obtienen las sustancias orgánicas a partir de sustancias inorgánicas, como el CO2, H2O, NO3

-, PO4 -3, etc.

Heterótrofos: son incapaces de elaborar los compuestos orgánicos a partir de compuestos inorgánicos y deben obtenerlos del medio.

Forma de obtener energía: Fotosintético. Cuando la fuente de energía es la luz Quimiosintéticos, la energía la obtienen a partir de

sustancias químicas, tanto orgánicas como inorgánicas.

TIPOS DE METABOLISMO Fotolitótrofos: Obtienen la

energía de la luz y los materiales a partir de sustancias inorgánicas. Se les llama también fotoautótrofos y fotosintéticos. Ejemplo: las plantas verdes.

Fotoorganótrofos: Obtienen la energía de la luz y los materiales de sustancias orgánicas. Este raro tipo de nutrición sólo es propio de ciertas bacterias como las bacterias purpúreas.

TIPOS DE METABOLISMO Quimiolitótrofos: Obtienen la

energía de procesos químicos y los materiales a partir de sustancias inorgánicas. Se les denomina también quimiosintéticos. Ejemplo: las bacterias férricas, las sulfurosas y las nitrificantes y nitrosificantes.

Quimioorganótrofos: Obtienen la energía y los materiales a partir de sustancias orgánicas. Se les llama también quimioheterótrofos. Ejemplo: los animales y los hongos.

CLOROPLASTOS Y FOTOSÍNTESIS

Fotosíntesis es un proceso donde la energía solar es convertida en energía química.

Se lleva a cabo en los cloroplastos de las hojas o tallos jóvenes que absorben energía solar.

Los cloroplastos están formados por granas y tilacoides.

Estos últimos contienen los pigmentos que absorben energía del sol.

CLOROPLASTOS Dos membranas Matriz : Estroma Tilacoides Grana

FASES DE LA FOTOSÍNTESIS:

Fase lumínica : Las reacciones de luz ocurren en los tilacoides. Aquí se absorbe luz solar y se convierte en energía química. El agua se fotodescompone liberando oxígeno O2 y se sintetizan ATP y NADPH2 .

REACCIONES DEPENDIENTES DE LUZ

Ocurren en las granas de los cloroplastos:1. La clorofila y otras moléculas de pigmento

presentes en las granas del cloroplasto absorben la energía de luz.

2. Esto aumenta la energía de ciertos electrones en las moléculas de los pigmentos activándolos. Esto los lleva a un nivel de energía más alto. A medida que los electrones de los pgmentos llegan a un nivel de energía más bajo, liberan energía.

Fase no lumínica : Las reacciones de oscuridad ocurren en el estroma. El CO2 es transformado en carbohidratos usando el ATP y el NADPH2 de los tilacoides.

REACCIÓN DE FOTOSÍNTESIS

Las plantas realizan fotosíntesis cuando hay suficiente luz, de lo contrario consumen oxígeno del exterior llevando a cabo respiración celular.

La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos, mientras la respiración celular ocurre en el mitocondrio.

MITOCONDRIAS Y RESPIRACIÓN - ESTRUCTURA CELULAR Energía química ATP 1000 (hígado) 2-8 m y 0.5 a 1m. Doble membrana Membrana externa – lisa Membrana interna – “apretada “ -

crestas Espacio intermembrana: enzimas

ATP ára fosforilar los nucleótidos. Matriz: enzimas oxida el piruvato

y ácidos grasos y enzimas del ciclo de krebs

OXIDACIÓN DE NUTRIENTES Y PRODUCCIÓN DE ENERGIA Las formas más estables del C y del H son el CO2 y el H2O. La célula puede obtener energía a partir de la glucosa en

presencia de oxígeno los convierte en dióxido de carbono y agua.C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O

La oxidación no implica necesariamente la participación del oxígeno en una reacción, sino que se refiere al concepto más general de transferencia de electrones.

A menudo, cuando una molécula toma un electrón, toma al mismo tiempo un protón (H+) del medio acuoso que conforma el citoplasma, con lo que el efecto neto es la incorporación de un átomo de hidrógeno:

A + e+ H+ AH La hidrogenación son reducciones : la deshidrogenación son

oxidaciones La molécula oxidada libera energía y la reducida recibe energía

RESPIRACIÓN CELULAR La respiración celular es por lo general

aerobia la glucosa : dióxido de carbono y

agua. Las reacciones químicas de la

respiración celular se agrupan en cuatro fases: Glucólisis, Formación de acetil-coenzima A, Ciclo de Krebs y Cadena Respiratoria

GLUCÓLISIS Literalmente "rotura de

glucosa

En el citoplasma La enzima responsable de

fosforilar la glucosa apenas ésta entra a la célula (hexoquinasa) está fijada a la cara externa de la membrana de las mitocondrias, de modo que el ATP fabricado en este organelo pase directamente a ella, sin que tenga posibilidades de diluirse en el citosol.

FORMACION DE ACETIL COENZIMA A Las dos moléculas de ácido pirúvico (C3) se decarboxilan

(pierden el grupo ácido liberando dióxido de carbono) y se transforman en 2 moléculas de dos carbonos (C2, acetilo) que se combinan con la coenzima A para formar dos moléculas de acetilcoenzima A. En el proceso, como se dijo, se liberan las 2 primeras moléculas de CO2 y se producen 2 NADH adicionales (no hay generación de ATP en esta etapa).

CICLO DE KREBS Ciclo del acido cítrico, de los ácidos

tricarboxílicos. El proceso comienza con la oxidación del

piruvato, produciendo un acetil-CoA y un CO2.

El acetil-CoA reacciona con una molécula de oxaloacetato (4 carbonos) para formar citrato (6 carbonos), mediante una reacción de condensación.

A través de una serie de reacciones el citrato se convierte en oxaloacetato. El ciclo consume netamente 1 acetil-CoA y produce 2 CO2. También consume 3 NAD+ y 1 FAD, produciendo 3NADH y 3H+ y 1 FADH+.

El resultado de un ciclo es (por cada molécula de acetil-CoA): 1 ATP, 3 NADH, 1 FADH2, 2CO2

Cada molécula de glucosa produce (vía glucolisis) dos moléculas de piruvato, que a su vez producen dos acetil-CoA, por lo que por cada molécula de glucosa en el ciclo de Krebs se produce: 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2, 4CO2

CADENA RESPIRATORIA

RESPIRACIÓN CELULAR

CUESTIONARIO Mencione 3 ejemplos de organismos:

autótrofos,heterótrofos, fotosintéticos, quimisintéticos, fotolitótrofos y fotoorganótrofos.

Cuales son la moléculas necesarias iniciar las siguientes reacciones, cuales son los productos y donde se realizan : respiración celular, fotosíntesis, fermentación, glucólisis.

Describa y ejemplifique los siguientes términos:metabolismo, anabolismo y catabolismo.

Indique si los siguientes procesos son Anabólicos o catabólicas: fotosíntesis, glucolisis, glucogenólisis, lipolisis, glucogenesis, fermentación.