INTRODUCCI

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INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO

• ATP Y ENZIMAS

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1. CONCEPTO DE METABOLISMO

• Se denomina metabolismo al conjunto de reacciones
  químicas que se producen en el interior de la
  célula.
• Este conjunto de reacciones proporcionan. a los
  seres vivos la materia y la energía que necesitan
  para realizar sus funciones vitales

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1.1. RUTAS METABÓLICAS

• En el metabolismo las reacciones químicas están
  encadenadas, de forma que el producto de una
  reacción es el sustrato o metabolito de la
  siguiente. Cada uno de los conjuntos de
  reacciones encadenadas que constituyen el
  metabolismo se denomina ruta o vía metabólica.

Mapa de rutas metabólicas celulares y sus
conexiones.Fuente Molecular Biology of the
Cell. Alberts, et al. Fourth edition
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1.2. ANABOLISMO Y CATABOLISMO

• Anabolismo Parte constructiva del metabolismo.
  Se forman moléculas complejas a partir de
  moléculas más sencillas. Requiere aporte de
  energía en forma de ATP.
• Catabolismo Parte destructiva del metabolismo.
  Forma moléculas sencillas a partir de moléculas
  más complejas. Pueden producir energía en forma
  de ATP

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2. TIPOS DE ORGANISMOS SEGÚN SU NUTRICIÓN

• ? Fotolitotrofos Obtienen la energía de la luz
  y los materiales a partir de sustancias
  inorgánicas. Se les llama también fotoautotrofos
  y fotosintéticos. Ejemplo las plantas verdes.
• ? Fotoorganotrofos 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.
• ? Quimiolitotrofos 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 quimioheterotrofos. Ejemplo
  los animales y los hongos.

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3. LAS ENZIMAS

• Las enzimas son, en general, proteínas globulares
  que actúan catalizando los procesos químicos que
  se dan en los seres vivos. Esto es, actúan
  facilitando las transformaciones químicas
  acelerando considerablemente las reacciones y
  disminuyendo la energía de activación que muchas
  reacciones requieren.

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3.1. TIPOS DE ENZIMAS

• Proteínas simples
• Holoenzimas que poseen
• una parte proteica (apoenzima) y
• una parte no proteica, (cofactor) que puede estar
  formada por
• iones (cationes de hierro, calcio, etc), o
• moléculas orgánicas (coenzima)
• HOLOENZIMA APOENZIMA COFACTOR

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3.2. CENTRO ACTIVO

• Es una concavidad de la enzima formada por unos
  determinados segmentos de la cadena de
  aminoácidos de la enzima (E) que determina una
  superficie complementaria a la molécula del
  reactivo o sustrato (S).
• El centro activo se une al sustrato mediante
  interacciones débiles, formándose así el complejo
  enzima-sustrato (ES). Esta unión cambia el
  sustrato y el complejo ES se transforma en el
  complejo enzima-producto (EP). A continuación se
  separan enzima y producto

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FUNCIONES DEL CENTRO ACTIVO

• El centro activo están presentes dos grupo de
  aminoácidos
• Aminoácidos encargados de unir el sustrato.
• Aminoácidos encargados de transformar
  químicamente el sustrato para dar los productos.

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3.3. PROPIEDADES

• a) Especificidad una enzima actúa sólo sobre un
  sustrato o un grupo de substratos relacionados, y
  solo efectúa un tipo de reacción. La
  especificidad por el tipo de sustrato y por el
  tipo de reacción catalizada son la base de los
  criterios de clasificación de las enzimas. Así,
  las enzimas se nombran añadiendo la terminación
  asa, bien al nombre del substrato sobre el que
  actúan (sacarasa), al tipo de actuación que
  realizan (hidrolasas), o ambos (ADN polimerasa).

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CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS
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Enzimas. Clasificación
Denominación Función
1. Oxidorreductasas Reacciones de oxidación-reducción
2. Transferasas Transferencia de un grupo funcional.
3. Hidrolasas Ruptura de una molécula mediante adicción de H2O
4. Liasas Ruptura no hidrolítica de enlaces
5. Isomerasas Transformación en su isómero
6. Ligasas Formación de enlaces. Requiere energía (ATP)
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3.3. PROPIEDADES

• b) Localización muchas enzimas se encuentran en
  orgánulos específicos, lo que permite un ambiente
  favorable para cada tipo de reacción metabólica y
  evitando interferencias de moléculas con
  estructuras similares.
• c) Las enzimas presentan saturación por el
  sustrato la velocidad de una reacción enzimática
  crece con la concentración de sustrato de forma
  asintótica hasta un límite denominado velocidad
  máxima

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3.3. PROPIEDADES

• La actividad enzimática depende de factores como
  el pH y la temperatura. Las enzimas tienen una
  temperatura óptima y un pH óptimo. Al aumentar la
  temperatura, la actividad enzimática también
  aumenta, pero hasta un límite, ya que los
  enzimas, como proteínas que son, se
  desnaturalizan a elevadas temperaturas. Por otra
  parte, el pH, al influir sobre las cargas
  eléctricas, podrá alterar la estructura del
  centro activo y por lo tanto también influirá
  sobre la actividad enzimática.

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3.4. INHIBIDORES

• Son compuestos químicos que se unen al enzima,
  en distintos puntos del mismo y disminuyen o
  incluso impiden su actividad. A la acción que
  realizan se la denomina inhibición, que puede
  ser
• Inhibición irreversible Cuando el inhibidor
  impide permanentemente la actividad enzimática,
  bien porque se une de forma permanente con grupos
  funcionales importantes del centro activo o bien
  porque altera su estructura. Ej. La penicilina
  que inhibe las enzimas que sintetizan la pared
  bacteriana.
• Inhibición reversible El inhibidor se une al
  enzima de forma temporal mediante enlaces débiles
  e impide el normal funcionamiento del mismo, pero
  no la inutiliza permanentemente.

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(No Transcript)
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La inhibición reversible puede ser

• Competitiva El inhibidor es similar al sustrato
  y se puede unir al centro activo del enzima
  impidiendo que lo haga el sustrato. Es decir
  ambos, inhibidor y sustrato compiten por unirse
  al centro activo del enzima.
• No competitiva El inhibidor no compite con el
  sustrato, puede actuar de 2 formas
• Sobre el enzima, uniéndose a el en un lugar
  diferente al centro activo y modificando su
  estructura lo que dificulta que el enzima se
  pueda unir con el sustrato.
• Sobre el complejo E-S, uniéndose a él y
  dificultando su desintegración y por lo tanto la
  formación de los productos.

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INHIBICIÓN COMPETITIVA
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Inhibición competitiva
sustrato
inhibidor
Enzima
Enzima
Sin inhibidor
con inhibidor
Los inhibidores competitivos son sustancias,
muchas veces similares químicamente a los
sustratos, que se unen al centro activo
impidiendo con ello que se una el sustrato. El
proceso es reversible y depende de la cantidad de
sustrato y de inhibidor, pues ambos compiten por
la enzima.
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3.5. ENZIMAS REGULADORAS o alostéricas

• Estas enzimas poseen además del centro activo,
  otro centro llamado centro regulador  o
  alostérico donde se puede unir un modulador o
  regulador alostérico que, puede ser un activador
  o un inhibidor de la enzima
• Si el centro regulador esta vacío la enzima actúa
  a velocidad normal
• Si está ocupado por el regulador se producen
  cambios en la conformación y dependiendo de que
  sea activador o inhibidor adoptara una forma más
  o menos activa.

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3.5. ENZIMAS REGULADORAS o alostéricas
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3.5. ENZIMAS REGULADORAS o alostéricas

• Los enzimas alostéricos desempeñan un papel muy
  importante en la regulación de las reacciones
  metabólicas, suelen actuar en puntos estratégicos
  de las rutas metabólicas como son la primera
  reacción de una ruta metabólica o los puntos de
  ramificación de una ruta metabólica.
• El propio sustrato de la primera reacción es el
  que actúa como activador  alostérico, al unirse
  con el enzima produce el cambio que da lugar a la
  conformación activa.
• También el producto final de la ruta metabólica
  puede actuar como inhibidor alostérico,
  produciendo la aparición de la conformación
  inactiva.

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3.5. ENZIMAS REGULADORAS o alostéricas

• http//highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120070/bio1
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4. EL ATP

• El Adenosín Trifosfato (ATP) es un nucleótido que
  actúa almacenando y transportando energía libre
  en los procesos metabólicos de todas las células.
  Es la moneda de intercambio energético que
  permite todas las funciones celulares.

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4. EL ATP

• La energía liberada en las reacciones catabólicas
  se usa para fosforilar ADP, generando ATP. La
  energía almacenada en el ATP se utiliza en la
  mayoría de los trabajos celulares. Por lo tanto,
  el ATP acopla los procesos productores de energía
  de la célula a los consumidores de energía.

Trabajo Mecánico batido de cilios y flagelos,
lcontracción de las células musculares, el
movimiento de los cromosomas durante la división
celular. Trabajo de Transporte activo,
endocitosis y exocitosis. Trabajo Químico
impulso de reacciones endergónicos (anabólicas)
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5. COENZIMAS DE ÓXIDO-REDUCCIÓN

• En general la oxidación consiste en la perdida de
  electrones y la reducción en la ganancia de
  electrones
• oxidación Fe2 ???? Fe3 e
• reducción Cl e- ????? Cl- .
• Para que un compuesto se oxide es necesario que
  otro se reduzca, es decir la oxidación de un
  compuesto siempre va acoplada a la reducción de
  otro.

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5. COENZIMAS DE ÓXIDO-REDUCCIÓN

• Los procesos de oxido-reducción tienen gran
  importancia en el metabolismo, porque muchas de
  las reacciones del catabolismo son oxidaciones en
  las que se liberan electrones mientras que
  muchas de las reacciones anabólicas son
  reducciones en las que se requieren electrones.
  Los electrones son transportados desde las
  reacciones catabólicas de oxidación en las que se
  libera, hasta las reacciones anabólicas de
  reducción en las que se necesitan.

Este transporte lo realizan principalmente 3
coenzimas NAD (dinucleótido de nicotidamina y
de adenina), NADP (fosfato del dinucleótido de
nicotidamina y de adenina)y FAD (mononucleótido
de flavina).
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5.1. LAS VITAMINAS

• Las vitaminas son un conjunto de moléculas
  esenciales que intervienen en numerosas funciones
  celulares específicas y que no pueden ser
  sintetizadas por ningún proceso metabólico en
  nuestro cuerpo, por lo que deben formar parte de
  nuestra dieta.
• No son necesarias en altas concentracions, pero
  tanto su defecto como su exceso pueden ser
  patológicos.
• Según su solubilidad en agua o en sustancias
  lipídicas, las vitaminas se clasifican en
• Hidrosolubles
• Liposolubles

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5.1. LAS VITAMINAS

• Las vitaminas hidrosolubles actúan como coenzimas
  y grupos prostéticos de las enzimas.

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FIN