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Metabolismo celular
Es la suma de todas las transformaciones físicas y químicas que ocurren dentro en una
célula o en un organismo, para formar energía.
Con la energía que libera el metabolismo los seres vivos realizan sus diferentes
actividades
1. EL METABOLISMO CELULAR. ASPECTOS GENERALES
El metabolismo comprende una serie de transformaciones
químicas y procesos energéticos que ocurren en el ser vivo. Para
que sucedan cada una de esas transformaciones se necesitan
enzimas
LAS ENZIMAS SON PROTEÍNAS Las reacciones metabólicas
están reguladas mediante enzimas, que son proteínas que
aumentan el rendimiento y la velocidad de la reacciones.
El metabolismo se divide en: Catabolismo y anabolismo.
El catabolismo es la de degradación de sustancias complejas a
sencillas con perdida de la energía qué es liberada. Y es una
reacción exergónica
El anabolismo es la construcción de sustancias sencillas a
complejas con ganancia de energía que es almacenada en las
moléculas formadas y es una reacción. endergónico
Anabolismo
R. Endergónica
Gana
Almacenándola en los compuestos
que se están formando
Catabolismo
R. Exergónico
Pierde
Liberada por la degradación
de los compuestos
Elementos importantes que
intervienen en el metabolismo:
Enzimas
ATP
Coenzimas o transportadores de electrones:
NADP
FADP
Coenzimas transportadora de carbonos:
Co A
¿Qué es el ATP? y cómo está formado
Se llama “trifosfato de adenosina” (ATP) Qué es la fuente donde
se almacena la energía de los seres vivos, que proviene del
metabolismo. La energía química se almacena en diferentes
moléculas orgánicas: carbohidratos, lípidos y proteínas que
pueden convertirse en energía. Cuando las células degradan la
glucosa, se libera energía en una serie de pasos controlados por
enzimas. La mayor parte de esta energía se almacena en forma
de ATP: trifosfato de adenosina.
ATP
¿CÓMO ESTA FORMADO?
Base nitrogenada: Adenina
Pentosa
Ribosa
3 Fosfatos
Coenzimas transportadoras de electrones
NADP= Adenosina difosfato de nicotinamida
FADP= Adenosina difosfato de flavina
FADP + 2H + 2e
Coenzima Co A.
el ciclo de Krebs
FADPH + H
transportadoras de carbonos en
Rutas metabólicas:
Fase luminosa
Fotosíntesis:
Fase oscura
Glucolisis
Fermentación
Ciclo de Krebs
Cadena respiratoria o fosforilación
oxidativa
FOTOSÍNTESIS es un proceso anabólico que se llevan a cabo
en los organismos autótrofos para sintetizar sustancias
orgánicas a partir de inorgánicas, y forma sus propio alimento
(Glucosa) ...
Ecuación
Luz Solar
6CO2 + 6 H2O ---------C6 H12 O6 + 6O2
Clorofila
La fotosíntesis se realiza en el cloroplasto,
se divide en 2 fases. F. luminosa se
realiza en la membrana de los tilacoides. y
la fase oscura o ciclo de Calvin Benson se
realiza en el estroma del cloroplasto.
Fase luminosa
Fase oscura
Las plantas por las raíces absorben agua y minerales, transportándolos
por unos conductos llamados: Xilema transporta savia bruta (agua y
minerales) a las hojas donde se encuentra los cloroplastos. El bióxido de
carbono que es indispensable para la fotosíntesis es atrapado por las
hojas por sus poros llamados estomas. Después que la planta fabrica su
propio alimento (glucosa), es transportada de las hojas a toda la planta
por un conducto llamado: Floema que transporta savia elaborada
(glucosa)
FOTOSÍNTESIS Fase luminosa
Objetivo: El alumno aprenderá los diferentes eventos que pasan en la
membrana del tilacoide durante fase luminosa de la fotosíntesis, y cómo
se genera la energía en forma de (ATP y NADPH) con liberación de
oxigeno
La membrana del tilacoide está formada por clorofila que a su vez forma los fotosistemas,
transportadores de electrones( Plastoquinonas, citocromos y ATP sintetaza) donde se realizara la
formación de energía y liberación de oxigeno gracias al agua. Inicia cuando las moléculas de
clorofila que se encuentran en el fotosistema II atraen la energía solar en forma de fotones, los
cuales rompe los enlaces del agua está reacción se le conoce cómo: (fotolisis): Esto produce la
liberación del H y O2. El H2 pasa por los transportadores de electrones transportan al
fotosistema1, durante su trayecto libera energía en forma de fosfato inorgánico (Pi) que es
atrapado por un generador llamado ATP sintetaza, donde se realiza la fotofosforilacion que es
unión del ADP + Pi formando = ATP y el electrón es atrapado por el Fotosistema I donde se une al
NADP formando NADP+ H2. Al final de la fase luminosa sus productos finales fueron energía en
forma (ATP, NADPH2) y formación de O2
Fase luminosa de la Fotosíntesis
H
NADP
H
H 2O
Fotólisis
NADP H
ADP
ATP
ADP+P
Fase luminosa = Energía ATP NADPH + O
2
Liberación de O2
NADPH
Síntesis de
ATP
+
Pi
+
Fotofosforilación = formación de ATP
Fotolisis: Cuando el fotón de luz rompe los enlaces de agua
FOTOSÍNTESIS Fase Oscura o Ciclo de Calvin Benson
La fase oscura de la fotosíntesis o ciclo de Calvin Benson se realiza en el
estroma del cloroplasto en el siguiente orden: 1. Fijación de Co2, 2 Síntesis de
Gliceraldehído 3 bifosfato y 3 formación de glucosa. Cómo sucede: En el
estroma del cloroplasto encontramos 6 moléculas de Ribulosa 1,5 difosfato se
unen con 6 moléculas Co2 (fijación de Co2) para formar 12 moléculas de ácido 3
fosfoglicerico que al reaccionar con una enzima y energía (ATP y NADPH)
formando 12 moléculas de Gliceraldehído 3 bifosfato. El cual sede dos
moléculas que salen al citoplasma para formar Glucosa. Mientras las 10
moléculas restantes de gliceraldeido 3 bifosfato formaran la ribulosa 1,5
difosfato para volver iniciar el ciclo.
Resultado final de la fase oscura formación de Glucosa
Fase oscura o Ciclo de Calvin Benson
6
6
Glucosa
Fructosa 6 P
2 Gliceradehído 3
bifosfato
12
12
Respiración
anaerobia
RESPIRACIÓN CÉLULAR
La respiración celular es el conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales
determinados compuestos orgánicos son degradados completamente, por
oxidación, hasta convertirse en sustancias inorgánicas, proceso que rinde
energía aprovechable por la célula. Su ecuación general es la siguiente:
C6 H12 O6 + 6O2 = 6 H2O + 6 CO2 + 36 a 38 ATP
La respiración celular Aerobia se realiza en la mitocondria con la presencia de
oxígeno que ocupa para transformar los carbohidratos, proteínas y lípidos en
energía en forma de ATP para poder realizar las diferentes actividades de los
seres vivos con liberación de CO2 y vapor de H2O todo esto se realiza por
medio del ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa o cadena respiratoria.
La respiración celular Anaerobia es característico de las células procariotas o
bacterias. Con este tipo de proceso comienza la Glucolisis que se realiza en el
citoplasma. Que uno de sus productos finales es el ácido pirúvico, que puede
seguir 2 vías una anaeróbica que es la fermentación y la otra el ciclo de Krebs
qué es una vía aeróbica
Productos iniciales respiración celular: inicia con la degradación de la glucosa que la
realizan los organismos heterótrofos: Obteniendo de está reacción metabólica energía
en forma de ATP más liberación de vapor de agua y bióxido de carbono
GLUCOLISIS o proceso de Embden Meyerhoff
Es un proceso catabólico que se realiza en
el citoplasma o citosol en condiciones
anaeróbicas.
Al final de la degradación de la de glucosa
tenemos que los productos finales de la
glucolisis son:
GLUCOSA
2 ATP
E
2 ADP
FRUCTUOSA
6 FOSFATO
2 moléculas de ácido pirúvico
E
2 moléculas de ATP
2 GLICERALDEHIDO
.
3 FOSFATO
2 NADPH.
Pi Pi Pi Pi
HH
E
2 NADP H2
Al terminar la formación de ácido pirúvico 4 ATP
sigue 2 vías:
2 Á PIRUVICO
Anaeróbica que es la fermentación
Aeróbica que es el ciclo de Krebs.
FERMENTACIÓN
. Vía anaeróbica
CICLO DE KREBS
. Vía aeróbica
Glucolisis o Proceso de Embden Meyerhoff
ruta anaeróbica que se realiza en el citoplasma
Glucosa
2 ATP
Piru
Vato
2 ADP
BP Fructuosa
2. M BP Gliceraldehído
2HH
2 NAPDP H
Gliceral
4 ADP + Pi Pi Pi Pi
4 ATP
2 Ácido Piruvico
hido
Glucolisis o Proceso de Embden Meyerhoff
Resultado final
2 Ácido Pirúvico
=
C6 H12 O6
2 ATP
2 NADP H
Ácido Pirúvico
Anaeróbica
Si no requiere energía
Fermentación
Aeróbica
Si requiere energía el organismo
Ciclo de
Krebs
FERMENTACION Y SUS APLICACIONES
Fermentación: Es un proceso catabólico de oxidación incompleta,
totalmente anaeróbico, siendo su producto final un compuesto
orgánico se realiza en el citoplasma. Tipos de fermetación:
Fermentación alcohólica
Fermentación láctica
Fermentación alcohólica: Es un proceso biológico ausencia de oxigeno
(anaerobio), en el que las levaduras de algunas bacterias descarboxilan el
piruvato dando acetaldehído, y este se reduce a etanol por la acción del
NADPH2 Productos finales: Etanol, CO2 y ATP
El etanol resultante se emplea en la elaboración de algunas
bebidas alcohólicas, tales como el vino, la cerveza, la sidra etc
La fermentación láctica es una ruta metabólica anaeróbica que
ocurre en el citosol de la célula, en la cual oxida parcialmente la
glucosa para obtener energía y donde el producto de desecho es
el ácido láctico. La fermentación láctica es causada por algunos
hongos y bacterias.
Formación de acetil Co A
Para que se realice la formación de acetil Co A a partir del ácido
pirúvico se requiere una descarboxilación donde intervienen la Co A,
NADP y O2 . El Á. Pirúvico reacciona con una enzima y el O2 la Co A
y el NADP donde se produce una oxidación. Con la liberación de una
carbono que pierde el Á. pirúvico que se une al O2 formando CO2 y
la Co. A se une a los dos carbonos restantes de Á. pirúvico formando
Acetil Co A. además esta reacción libera energía en forma de H que
es atrapado por el transportador de electrones formando NADPH2
Todo esto sucede en el espacio intermembranoso de la mitocondria
Ciclo de Krebs
o Ciclo del Ácido cítrico
Ciclo tricarboxilico
El ciclo de Krebs también llamado ciclo del ácido cítrico o
ciclo del ácido tricarboxílico se realiza en la matriz
mitocondrial. Este ciclo es una secuencia de reacciones
químicas que convierten la glucosa, proteínas y grasas en
energía en forma de NADPH, FDPH y ATP.
Para entrar al ciclo de Krebs el ácido pirúvico debe perder
un carbono, por lo cual es necesario la CoA, que reacciona
con el piruvato originando una descarboxilación, el carbono
se une al O2 formando CO2 y la CoA atrapa los 2 carbonos
formando Acetil CoA, que entrara al ciclo de Krebs. La
Acetil CoA cede los carbonos al Á. Oxalacetico, y se forma
el Á. cítrico, que sufre un reordenamiento, para formar el ä.
Isocitrico. El cual sufre una descarboxilación, liberando “H”
que es atrapado por el NADP para formar NADPH y el Á α
cetaglutarico el cual vuelve a sufrir otra descarboxilación
liberando “H y Pi” que son atrapados por un NADP y ADP
para formar NADPH y ATP de está reacción se forma el
compuesto Á succínico. Este compuesto reacciona con una
enzima y libera “H” que será transportado por un FADP,
formando FADPH y el Á fumarico el cual sufre un
reordenamiento para formar el Á. maleico. Por último el Á
maleico reacciona con una enzima liberando “H” que es
atrapado por un NADP, para formar NADPH y el Ácido
Oxalacetico y terminar el ciclo esperando a l Acetil CoA,
para dar inicio. El resultado en la descarboxilación de Ácido
pirúvico se gano en el ciclo de Krebs: 1 ATP, 1 FADPH y 3
NADPH y 2 Co2 al degradar una molécula de ácido
pirúvico pero cómo la glucolisis libero 2 ácidos pirúvicos, la
ganancia neta será: 2 ATP 2 FADPH y 6 NADPH y 4 Co2
Ciclo de
Krebs
Resultado final del Ciclo de Krebs al Consumirse 2 moléculas
de ácido pirúvico:
2 ATP
2 FADPH
6 NADPH
4 Co2
La transformación de 2 moléculas ácido pirúvico a Acetil Co
A dio por ganancia:
2 NADPH
La glucolisis sus productos finales energéticos fueron:
2 ATP
2 NADPH
Cadena respiratoria o Fosforilación oxidativa
Esta ruta metabólica: sucede en la membrana interna de la mitocondria
Los transportadores de electrones que se
ganaron en la Glucolisis
( 2 NADP H)
Descarboxilación ácido pirúvico ( 2 NADP H)
Ciclo de Krebs
( 6 NADP H)
( 2 FADP H)
Todo esto son transportados a la membrana interna de
la mitocondria ( Espacio intermembranoso) para
generar energía en forma de ATP
Cadena respiratoria o Fosforilación oxidativa
Por cada NADPH que pasa por la membrana interna de la mitocondria son
liberados los H, que a su vez libera los protones en el espacio
intermembranoso y sucede una oxido reducción liberándose 3 ATP por cada
protón que libero el H en total pasan 10 NADPH libertándose 10 protones que
formaran 30 ATP
Cadena respiratoria o Fosforilación oxidativa
Por cada FADPH que pasa por la membrana interna de la mitocondria son
liberados los H, que a su vez libran protones en el espacio intermembranoso y
sucede una oxido reducción liberándose 2 ATP por cada protón que libero el
H en total pasan 2 FADPH libertándose 2 protones que formaran 4 ATP
Cadena respiratoria o Fosforilación oxidativa
Los H a liberar sus protones que reaccionaran con el oxigeno
para liberar su energía, se unen al oxigeno para formar vapor
de agua y el resultado final de la fosforilación oxidativa es la
formación de 34 moléculas de ATP + vapor de H2O y CO2
Haciendo un resumen general al degradarse una molécula
De glucosa se gano en las diferentes rutas metabólicas:
Glucolisis
2 ATP
Ciclo de Krebs
2 ATP
Fosforilación oxidativa
34 ATP
Ganancia total
38 ATP
¿Cómo entran los lípidos y
proteínas al ciclo de Krebs?
Grasas
Carbohidratos
Glucosa
Ácidos
Grasos
Glicerol
Glucólisis
Ácido pirúvico
Acetil Co A
Ciclo de Krebs
Proteínas
Aminoácidos