Resumen del Resumen del metabolismometabolismo

AvisoAviso

Un resumen como este no es más que una guía Un resumen como este no es más que una guía para estudiar. Cualquier pregunta sobre el para estudiar. Cualquier pregunta sobre el metabolismo tendrá, necesariamente, mayor metabolismo tendrá, necesariamente, mayor nivel de detalle.nivel de detalle.

Esto no es, por lo tanto, más que un simple Esto no es, por lo tanto, más que un simple esquemaesquema

Contenidos PAUContenidos PAU

Introducción al metabolismo; catabolismo y anabolismo. Introducción al metabolismo; catabolismo y anabolismo. Finalidades de ambos. Comprensión de los aspectos Finalidades de ambos. Comprensión de los aspectos

fundamentales, energéticos y de regulación que presentan las fundamentales, energéticos y de regulación que presentan las reacciones metabólicas. Papel del ATP y de las enzimas. reacciones metabólicas. Papel del ATP y de las enzimas.

La respiración celular, su significado biológico; diferencias La respiración celular, su significado biológico; diferencias entre las vías aerobia y anaerobia. Orgánulos celulares entre las vías aerobia y anaerobia. Orgánulos celulares implicados en el proceso. implicados en el proceso.

La fotosíntesis como proceso de aprovechamiento energético y La fotosíntesis como proceso de aprovechamiento energético y de síntesis de micromoléculas. Estructuras celulares en las que de síntesis de micromoléculas. Estructuras celulares en las que se produce el proceso. se produce el proceso.

Introducción al metabolismo; Introducción al metabolismo; catabolismo y anabolismo.catabolismo y anabolismo.

Procesos de nutriciónProcesos de nutrición

Adquisición de Adquisición de nutrientesnutrientes

Utilización de los Utilización de los nutrientesnutrientes Obtención de energíaObtención de energía Elaboración de las Elaboración de las

sustancias que necesitansustancias que necesitan Eliminación de Eliminación de

desechosdesechos

Del medio extracelular, a través de la membrana

Al medio extracelular, a través de la membrana

Metabolismo

ConceptoConcepto

Conjunto de reacciones químicas y procesos Conjunto de reacciones químicas y procesos fisico-químicos que tienen lugar en el interior fisico-químicos que tienen lugar en el interior de un ser vivode un ser vivo La célula contiene una gran variedad de moléculas, La célula contiene una gran variedad de moléculas,

en cantidades diversasen cantidades diversas La mayor parte de esas moléculas se transforman La mayor parte de esas moléculas se transforman

en otras mediante diferentes reacciones químicasen otras mediante diferentes reacciones químicas Esas reacciones ocurren de forma coordinada, Esas reacciones ocurren de forma coordinada,

formando rutas metabólicasformando rutas metabólicas

Elementos del metabolismoElementos del metabolismo

Las rutas metabólicas pueden clasificarse en Las rutas metabólicas pueden clasificarse en dos categoríasdos categorías CatabolismoCatabolismo: conjunto de rutas metabólicas que : conjunto de rutas metabólicas que

degradan moléculas complejasdegradan moléculas complejas AnabolismoAnabolismo: conjunto de rutas metabólicas que : conjunto de rutas metabólicas que

dan como resultado moléculas más complejas que dan como resultado moléculas más complejas que las inicialeslas iniciales

Las rutas metabólicas se producen Las rutas metabólicas se producen en tres nivelesen tres niveles

1.1. Interconversión entre moléculas complejas y Interconversión entre moléculas complejas y sus monómerossus monómeros

2.2. Interconversión de los monómeros y Interconversión de los monómeros y moléculas orgánicas sencillasmoléculas orgánicas sencillas

3.3. Utilización de las moléculas sencillas para la Utilización de las moléculas sencillas para la síntesis de biomoléculas o degradación de los síntesis de biomoléculas o degradación de los intermediarios a compuestos inorgánicosintermediarios a compuestos inorgánicos

CatabolismoCatabolismo

Productos genéricos del catabolismoProductos genéricos del catabolismo

Energía, en forma de ATPEnergía, en forma de ATP Sobre todo, en reacciones de degradación Sobre todo, en reacciones de degradación

oxidativaoxidativa Poder reductor, en forma de NADHPoder reductor, en forma de NADH Precursores metabólicosPrecursores metabólicos

Moléculas de pequeño tamaño que intervienen en Moléculas de pequeño tamaño que intervienen en otras reacciones, fundamentalmente anabólicasotras reacciones, fundamentalmente anabólicas

Aspectos generales del anabolismoAspectos generales del anabolismo Conjunto de reacciones biosintéticas que tienen lugar Conjunto de reacciones biosintéticas que tienen lugar

en las célulasen las células1.1. Formación de los monómerosFormación de los monómeros2.2. Formación de los polímeros a partir de los monómerosFormación de los polímeros a partir de los monómeros3.3. Formación de estructuras celulares (reacciones de Formación de estructuras celulares (reacciones de

ensamblaje)ensamblaje) En general, requieren un aporte deEn general, requieren un aporte de

Energía, que procede de la hidrólisis de ATPEnergía, que procede de la hidrólisis de ATP Poder reductor, que procede del NADH+HPoder reductor, que procede del NADH+H++

Los electrones proceden de…Los electrones proceden de… Agua o compuestos inorgánicos reducidos: FotoautótrofosAgua o compuestos inorgánicos reducidos: Fotoautótrofos Compuestos orgánicos: FotoheterótrofosCompuestos orgánicos: Fotoheterótrofos Compuestos inorgánicos reducidos: QuimioautótrofosCompuestos inorgánicos reducidos: Quimioautótrofos Compuestos orgánicos: QuimioheterótrofosCompuestos orgánicos: Quimioheterótrofos

Reacciones de degradación oxidativaReacciones de degradación oxidativa

Consisten en la transferencia de electrones de un Consisten en la transferencia de electrones de un compuesto oxidado a otro reducidocompuesto oxidado a otro reducido

En este paso, los electrones pierden parte de su En este paso, los electrones pierden parte de su energíaenergía

Se producen siempre simultáneamente a Se producen siempre simultáneamente a reacciones de reducciónreacciones de reducción En los seres vivos, el compuesto que se oxida En los seres vivos, el compuesto que se oxida cede cede

hidrógeno y/o electroneshidrógeno y/o electrones a otro compuesto que los a otro compuesto que los capta, reduciéndosecapta, reduciéndose

Reacciones de degradación oxidativa Reacciones de degradación oxidativa (2)(2)

Los compuestos biológicos que se oxidan…Los compuestos biológicos que se oxidan… Ganan átomos de oxígenoGanan átomos de oxígeno Pierden electronesPierden electrones Pierden átomos de hidrógenoPierden átomos de hidrógeno

Son captados por Son captados por coenzimas de oxidación reduccióncoenzimas de oxidación reducción: : NADNAD++, NADP, NADP++ o FAD. o FAD.

Finalidades de ambos. Comprensión de los Finalidades de ambos. Comprensión de los aspectos fundamentales, energéticos y de aspectos fundamentales, energéticos y de regulación que presentan las reacciones regulación que presentan las reacciones

metabólicas. Papel del ATP y de las enzimas. metabólicas. Papel del ATP y de las enzimas.

Tipos de organismos según su Tipos de organismos según su metabolismometabolismo

Los seres vivos necesitan tomar del exterior Los seres vivos necesitan tomar del exterior materia y energíamateria y energía Adquisición de materiaAdquisición de materia

El Carbono y el Nitrógeno son esenciales para el metabolismoEl Carbono y el Nitrógeno son esenciales para el metabolismo Según su modo de obtener carbono, los organismos se Según su modo de obtener carbono, los organismos se

clasifican en:clasifican en: Autótrofos: Obtienen el carbono a partir de dióxido de carbonoAutótrofos: Obtienen el carbono a partir de dióxido de carbono Heterótrofos: Obtienen el carbono de moléculas orgánicasHeterótrofos: Obtienen el carbono de moléculas orgánicas

Adquisición de energíaAdquisición de energía Según su modo de obtener energía, los organismos se Según su modo de obtener energía, los organismos se

clasifican en:clasifican en: Fotótrofos: pueden producir ATP a partir de energía luminosaFotótrofos: pueden producir ATP a partir de energía luminosa Quimiotrofos: producen ATP exclusivamente a partir de energía Quimiotrofos: producen ATP exclusivamente a partir de energía

química procedente de la rotura de enlacesquímica procedente de la rotura de enlaces

AdvertenciaAdvertencia

Comprender los aspectos fundamentales, Comprender los aspectos fundamentales, energéticos y de regulación que presentan las energéticos y de regulación que presentan las reacciones metabólicas supone tener una reacciones metabólicas supone tener una visión más o menos global del metabolismo, visión más o menos global del metabolismo, en todo caso, puede servir lo siguiente…en todo caso, puede servir lo siguiente…

Aspectos energéticos de las Aspectos energéticos de las reacciones metabólicasreacciones metabólicas

Las reacciones químicas que ocurren en la célula Las reacciones químicas que ocurren en la célula suponen el intercambio de energía entre sustratos y suponen el intercambio de energía entre sustratos y productosproductos

Aunque las reacciones sean exotérmicas, para que Aunque las reacciones sean exotérmicas, para que ocurran es necesario alcanzar la energía de activaciónocurran es necesario alcanzar la energía de activación Las enzimas reducen la energía de activación del complejo Las enzimas reducen la energía de activación del complejo

enzima-sustrato, haciendo posible la reacciónenzima-sustrato, haciendo posible la reacción La energía que se produce en una reacción La energía que se produce en una reacción

exotérmica puede ser utilizada en otraexotérmica puede ser utilizada en otra Se dice que ambas reacciones están acopladasSe dice que ambas reacciones están acopladas

Regulación de las reacciones Regulación de las reacciones metabólicasmetabólicas

La célula necesita mantener en cada momento la La célula necesita mantener en cada momento la concentración precisa de cada tipo de sustancia que concentración precisa de cada tipo de sustancia que forma parte de su metabolismoforma parte de su metabolismo

Para conseguirlo, las reacciones químicas deben Para conseguirlo, las reacciones químicas deben poder activarse, detenerse o cambiar su velocidadpoder activarse, detenerse o cambiar su velocidad

El control de las reacciones metabólicas se produce…El control de las reacciones metabólicas se produce… A través de la inhibición enzimáticaA través de la inhibición enzimática Por acción de proteínas reguladoras que modifican la Por acción de proteínas reguladoras que modifican la

actividad de las enzimas de la ruta metabólicaactividad de las enzimas de la ruta metabólica

Papel del ATP y las enzimasPapel del ATP y las enzimas

Papel de las enzimasPapel de las enzimas Hacen posible que se produzcan las reacciones de cada ruta Hacen posible que se produzcan las reacciones de cada ruta

metabólicametabólica La posibilidad de que su actividad esté regulada permite La posibilidad de que su actividad esté regulada permite

que el metabolismo sea un proceso controlado, ajustado a que el metabolismo sea un proceso controlado, ajustado a las necesidades de la célulalas necesidades de la célula

Papel del ATPPapel del ATP Juega el papel de “moneda” energética en la célulaJuega el papel de “moneda” energética en la célula Es un intermediario metabólico que permite proporcionar Es un intermediario metabólico que permite proporcionar

energía generada en unas reacciones a otras que no están energía generada en unas reacciones a otras que no están acopladas con ellasacopladas con ellas

La respiración celular, su significado La respiración celular, su significado biológico; diferencias entre las vías aerobia biológico; diferencias entre las vías aerobia

y anaerobia. Orgánulos celulares y anaerobia. Orgánulos celulares implicados en el proceso. implicados en el proceso.

ConceptoConcepto

Concepto:Concepto: Oxidación completa de monosacáridos que Oxidación completa de monosacáridos que

produce energía y poder reductorproduce energía y poder reductor En realidad, comprende dos fases bien En realidad, comprende dos fases bien

diferenciadas:diferenciadas: Glucolisis (ruta anaerobia)Glucolisis (ruta anaerobia) Respiración celular propiamente dicha (ruta aerobia)Respiración celular propiamente dicha (ruta aerobia)

GlucolisisGlucolisis

Posiblemente, la ruta metabólica más antiguaPosiblemente, la ruta metabólica más antigua Se desarrolla en el Se desarrolla en el citoplasmacitoplasma de todas las células de todas las células Consiste en la Consiste en la degradación oxidativadegradación oxidativa de la glucosa de la glucosa

para producir piruvato y energía en forma de ATPpara producir piruvato y energía en forma de ATP Etapas:Etapas:

FosforilaciónFosforilación Rotura de la fructosa 1,6 difosfatoRotura de la fructosa 1,6 difosfato Oxidación y fosforilación a nivel de sustratoOxidación y fosforilación a nivel de sustrato Restitución del ATP consumidoRestitución del ATP consumido

ConceptoConcepto

Tiene lugar en el interior de la mitocondriaTiene lugar en el interior de la mitocondria Etapas:Etapas:

1.1. Formación de acetil-CoAFormación de acetil-CoA

2.2. Ciclo de KrebsCiclo de Krebs

3.3. Fosforilación oxidativaFosforilación oxidativa1.1. Transporte electrónicoTransporte electrónico

2.2. Formación del gradiente quimiosmóticoFormación del gradiente quimiosmótico

3.3. Síntesis de ATPSíntesis de ATP

Diferencias entre ambos procesosDiferencias entre ambos procesos

Localización celularLocalización celular Citoplasma (anaerobia) y mitocondria (aerobia)Citoplasma (anaerobia) y mitocondria (aerobia)

Mecanismo de síntesis de ATPMecanismo de síntesis de ATP Fosforilación a nivel de sustrato (glucolisis), Fosforilación a nivel de sustrato (glucolisis),

fosforilación a nivel de sustrato y síntesis fosforilación a nivel de sustrato y síntesis quimiosmótica (aerobia)quimiosmótica (aerobia)

Rendimiento energéticoRendimiento energético

La fotosíntesis como proceso de La fotosíntesis como proceso de aprovechamiento energético y de síntesis aprovechamiento energético y de síntesis de macromoléculas. Estructuras celulares de macromoléculas. Estructuras celulares

en las que se produce el proceso.en las que se produce el proceso.

FotosíntesisFotosíntesis

Fase luminosaFase luminosa

Localización celularLocalización celular

La fase luminosa de la fotosíntesis ocurre La fase luminosa de la fotosíntesis ocurre asociada aasociada a La membrana interna del cloroplastoLa membrana interna del cloroplasto Las membranas de los tilacoidesLas membranas de los tilacoides

Fundamento básicoFundamento básico Efecto fotoeléctricoEfecto fotoeléctrico

La luz puede provocar la excitación y emisión de electrones La luz puede provocar la excitación y emisión de electrones por parte de algunas sustanciaspor parte de algunas sustancias

Los electrones pueden Los electrones pueden ser transferidos a una ser transferidos a una cadena de transportecadena de transporte

El flujo de electrones El flujo de electrones puede acoplarse a puede acoplarse a obtención de energía o obtención de energía o poder reductorpoder reductor

Elementos necesarios (en general)Elementos necesarios (en general)

Energía luminosa, procedente del SolEnergía luminosa, procedente del Sol Una sustancia excitable, que ceda electronesUna sustancia excitable, que ceda electrones Una sustancia que done sus electrones a la Una sustancia que done sus electrones a la

anterioranterior Una cadena de transporte electrónicoUna cadena de transporte electrónico Un aceptor final de electronesUn aceptor final de electrones Un sistema para producir energía acoplado al Un sistema para producir energía acoplado al

transporte electrónicotransporte electrónico

Productos de la fotosíntesisProductos de la fotosíntesis

Fase luminosaFase luminosa NADPH, que proporciona poder reductor a la NADPH, que proporciona poder reductor a la

célulacélula ATP, que proporciona energía químicaATP, que proporciona energía química

Fase oscuraFase oscura Se utilizan los productos de la fase luminosaSe utilizan los productos de la fase luminosa Se producen monosacáridos que pueden ser Se producen monosacáridos que pueden ser

utilizados en otras rutas metabólicasutilizados en otras rutas metabólicas

PlastosPlastos

Orgánulos exclusivos de las células vegetalesOrgánulos exclusivos de las células vegetales Forma ovalada y gran tamañoForma ovalada y gran tamaño

Presentan dos membranas separadas entre sí Presentan dos membranas separadas entre sí por un espaciopor un espacio En su interior aparece un gran número de vesículas En su interior aparece un gran número de vesículas

de membrana aplanadas, ADN circular y cerrado y de membrana aplanadas, ADN circular y cerrado y ribosomas 70Sribosomas 70S

Estructura de los plastosEstructura de los plastosMembrana plasmídica

externa

Membrana plasmídica

interna

Espacio intermembranoso

EstromaADN

Ribosomas 70S

Tilacoide

Granum (pl = grana)