CAPACIDADES DE LOS SERES VIVOS
METABOLISMO
Conjunto de reacciones químicas mediante las cuales las células
usan sustancias («materias primas») para producir:
“Ladrillos químicos” constitutivos, tales como polímeros
y todo el material celular (ANABOLISMO, proceso
asimilativo)
 Energía para el funcionamiento celular (CATABOLISMO,
proceso desasimilativo)

que servirán para la supervivencia, el crecimiento y la
reproducción de los seres vivos.
- Reacciones metabólicas: catalizadas por enzimas.
- Rutas «anfibólicas»: son anabólicas y catabólicas. Ej.: Ciclo de
Krebs
Destinos de las moléculas sintetizadas:
Proteínas: membranas, enzimas, ribosomas, histonas, etc
Polisacáridos: reserva, paredes, etc
Ácidos nucleicos: ribosomas, cromosomas, etc.
Lípidos: membranas, reserva, etc
.
Los organismos vivos necesitamos:
1- Una fuente de energía para producir ATP

QUIMIOTROFOS: cuando la energía para la producción de ATP
proviene de reacciones químicas.

FOTOTROFOS: cuando utiliza la luz como fuente de energía
2- Dadores de electrones («poder reductor»)

ORGANOTROFOS: cuando los dadores de electrones son compuestos
orgánicos (coenzimas NADH , NADPH, FADH2)

LITOTROFOS: cuando utiliza compuestos inorgánicos (H2, Fe2+ Fe3+
S2-S0)
3- Una fuente de carbono

HETERÓTROFOS: Cuando la fuente de carbono son compuestos orgánicos

AUTÓTROFOS: Cuando puede tomar el carbono del CO2, HCO3 - o CO3-2
(También necesitamos H2O, fuente de N, compuestos inorgánicos)
F u e n te d e e n e r g ía
D o n a d o r d e e le c tr o n e s F u e n te d e c a r b o n o
O rg á n ic a
-h e te ró tro fo
D e n o m in a c ió n
F o t o o r g a n o h e t e r ó t r o fo
O rg á n ic o
-o rg a n o D i ó x i d o d e c a rb o n o
F o t o o r g a n o a u t ó tr o fo
-a u tó tro fo
Luz
F o to O rg á n ic a
-h e te ró tro fo
F o t o l i t o h e te r ó t ro fo
In o r g á n i c o
-lito D i ó x i d o d e c a rb o n o
F o t o l i t o a u t ó t r o fo
-a u tó tro fo
O rg á n ic a
-h e te ró tro fo
Q u i m i o o r g a n o h e t e ró t r o fo
O rg á n ic o
-o rg a n o D i ó x i d o d e c a rb o n o
Q u i m i o o r g a n o a u t ó t ro fo
-a u tó tro fo
C o m p u e sto q u ím ic o
Q u im io O rg á n ic a
-h e te ró tro fo
Q u i m i o l i t o h e te r ó t r o fo
In o r g á n i c o
-lito D i ó x i d o d e c a rb o n o
Q u i m i o l i t o a u t ó t r o fo
-a u tó tro fo
Bacterias verdes del azufre : Pequeño grupo de bacterias fotolitoautótrofas
que usan sulfuro de hidrógeno (H2S) o azufre (S) como dadores de electrones
COENZIMAS
Compuestos con enlaces de alta energía :
Adenosina trifosfato ( ATP )
Guanosina trifosfato ( GTP )
Ácido 1,3-difosfoglicérido
Ácido fosfoenolpirúvico ( PEP )
Acetilcoenzima A
Via de EmbdenMeyerhof-Parnas
(EMP)
Se produce
en el
citoplasma
Ácido pirúvico
En la glucólisis EMP, la fructosa 1,6 difosfato que se forma a partir de la glucosa,
se escinde en dos unidades de tres átomos de carbono (dihidroxiacetona fosfato
y gliceraldehído 3-fosfato), que son oxidadas a su vez a ácido pirúvico. En el
paso de oxidación del gliceraldehído 3-fosfato se pierden un par de electrones
(dos átomos de hidrógeno).
En ausencia de oxígeno, este par de electrones puede utilizarse para reducir el
ácido pirúvico a ácido láctico o etanol. En presencia de oxígeno, este par de
electrones puede entrar en la cadena de transporte de electrones.
Por cada molécula de glucosa metabolizada se consumen 2 moléculas de ATP y
se producen 4. El balance, por tanto, es de 2 moléculas de ATP producidas en la
metabolización de una glucosa por glucólisis. La reacción general se puede
esquematizar de la siguiente forma:
C6H12O6 + 2NAD + 2ADP
Glucosa
+ 2 P2CH3—CO—COOH + 2NADH2 + 2ATP
Nicotinamida
Fosfato
adenina
inorgánico
dinucleótido
Ácido pirúvico
Otra ruta
glicolítica:
Entner- Doudoroff
ED: glucosa + ADP +( NAD+) + NADP+ => 2 piruvato + ATP + NADH + NADPH + 2H+
Otra ruta
glicolítica:
ED: Ocurre solo en
procariotas (aeróbicos)
ED vs EMP
*
KDPA=2ceto-3 desoxi 6 Pgluconato
Resultado general de las rutas (ambas ocurren en el citoplasma)
ED: glucosa + ADP +( NAD+) + NADP+ => 2 piruvato + ATP + NADH + NADPH + 2H+
Respiración:
-
CATABOLISMO
Fermentación:
El último aceptor de electrones es externo
- El último aceptor de electrones es un
compuesto orgánico del propio sistema
Degradación completa de la materia orgánica - Degradación incompleta de la mat.org.
Se libera mucha energía
- Se libera poca energía
Se da en la mayoría de los organismos
- Se da ppalmente en algunas bacterias
y levaduras
FERMENTACIONES
de interés comercial
LAB,levaduras
Enterobacterias
Enterobacterias
Levaduras,bacterias
Clostridium
Enterobacterias
Acetobacter(O2)
Cl.acetobutyllicum
Cl. butyricum
Cl.acetobutyllicum
citoplasma
matriz mitocondrial
Acetil-Coenzima A
ENTRANDO EN LA RESPIRACIÓN…
Acetilcoenzima A
Por vuelta de ciclo se producen
3 NADH, 1 FADH2, 1 GTP, 2 CO2/mol de piruvato
Acetil-CoA + 3H2O + 3NAD++ FAD + GDP + Pi→2CO2+ 3NADH + FADH2+ CoA-SH + GTP
Rutas anapleróticas
Rutas metabólicas en las que se sintetizan intermediarios del
Ciclo de Krebs, tales como malato u oxalacetato
- No producen energía
- Son asimilativas (incorporan compuestos orgánicos)
Ciclo del glioxilato
- Vía anabólica asimilativa
- No genera energía
- Contribuye a la producción de H de C
- Contribuye a la gluconeogénesis a partir de ácidos grasos y
acetatos
- Es fuente de compuestos de 2 y 4 C
- Confiere la habilidad de crecer utilizando compuestos de
2 C tales como etanol y ácido acético
- Se puede dar en bacterias, hongos y plantas
El malato puede ser
oxidado a oxalacetato y
seguir el ciclo de Krebs,
o bien ser redirigido
hacia la biosíntesis de
otros compuestos, sobre
todo de azúcares como
la glucosa vía síntesis de
acetil CoA.
Ocurre en bacterias,
hongos,
plantas
e
invertebrados
que
necesitan
un
mayor
aporte de azúcares para
construir su pared.
Evita la pérdida de C
como CO2 .
gluconeogénesis
Flechas rojas enteras : gluconeogénesis
Líneas segmentadas: glucolisis
+ intermediarios de
Krebs
)
6-P-gluconato: para EntnerDoudoroff
NADPH: para reacciones anabólicas
que requieran electrones
Ribulosa- 5-P: para ciclo de CalvinBenson o ciclo de la fijación del
carbono de la fotosíntesis
Ribosa-5-P: para síntesis de
nucleótiodos y ác. nucleicos
Gliceraldehìdo-3-P: para Glicolisis
Fructosa-6-P: puede pasar a glu-6-P
para reingresar al ciclo o para
glicólisis
Eritrosa-4-P: para síntesis de
aminoácidos
FOTOSÍNTESIS
Hemo - proteina (citocromo)
Ubiquinona o
coenzima Q10
CO se combina directamente con la
citocromo oxidasa terminal (3er complejo), y
bloque la entrada de oxígeno a la misma.
Cianuro (CN-) se pega al hierro de los
citocromos e impide la transferencia de
electrones.
Dinitrofenol: desacopla la cadena
a H+
Notas
El desacoplamiento del transporte de electrones y la fosforilación pueden ser causados por la
presencia de DNP (2-4dinitrofenol) y algunos otros compuestos aromáticos. Estas sustancias
transportan protones a través de la membrana interna de la mitocondria. En presencia de estos
desacoplantes, la cadena de transporte se produce con normalidad, pero deja de funcionar la
ATPasa.
El gradiente de protones puede ser desacoplado para producir calor. Este desacoplamiento
entre la fosforilación oxidativa y el transporte de electrones en la cadena respiratoria puede ser
biológicamente útil. Es un medio de generar calor que mantiene la temperatura corporal en los
animales durante la hibernación, en algunos animales recién nacidos (incluso en los seres humanos)
y a los mamíferos adaptados al frío.
https://www.youtube.com/watch?v=TYWcLYNrDdw
Puede haber miles de millones de moléculas de ATP
en una célula animal. Todas ellas se usan y pueden
reponerse en 2 minutos.
matriz MC
giro
e.interM
Oligomicina
DNP
EN EUCARIOTAS:
Los e- provenientes del NADH o del FADH entran a la cadena de transporte, pasando sucesivamente a
través de 3 complejos proteicos embebidos en la membrana interna de la mitocondria. Según la Hipótesis
Quimiosmótica propuesta por Peter Mitchell en 1961, a medida que los e- fluyen por la cadena de
transporte , los H+ son bombeados al exterior de la membrana interna de la mitocondria hacia el espacio
intermembrana. Esto produce un gradiente de H+ , dado que las cargas + son retiradas del interior
mientras que las -, permanecen en el interior (en gran parte como iones OH- ), generando un Δ pH de
aprox. 3 unidades entre el espacio intermembrana y la matriz mitocondrial. En el 3º complejo, los e- son
cedidos al O2 , que se constituye en el último aceptor de e- : 1/2 O2 reducido toma dos iones H+ y
forma H2O. La energía potencial acumulada como gradiente de H+ constituye la fuerza motriz
protónica. La membrana es básicamente impermeable al reingreso de los protones, y el complejo
enzimático ATP sintetasa es el único canal que permite la entrada de los H+. Esta entrada se acopla a
la síntesis de ATP a partir de ADP y Fosfato (Pi)
ADP + Pi ---> ATP
reacción conocida como fosforilación oxidativa.
Los ATP producidos salen luego de la mitocondria hacia el citoplasma celular.
* En el catabolismo, “dador de electrones”= fuente de
energía
• Lo que da energía es la oxidación del compuesto que
cede electrones.
• A mayor diferencia entre los Eo del dador primario y el
aceptor final de electrones, más energía se produce,
independientemente de los transportadores intermedios.
• Transportadores de electrones: - libres
- asociados a membranas
• ATP transporta la energía (“moneda”), acoplándose a las
reacciones que requieren energía.
• CoA también conserva energía, en un enlace tioéster. Esta
energía se dirige a formar ATP.
• Quimiotrofos: usan compuestos químicos como dadores
de electrones. El catabolismo del dador de electrones
permite la síntesis de ATP
LA RESPIRACIÓN EN BACTERIAS
LAS LANZADERAS EN EUCARIOTAS
Las moléculas de NAD+ y NADH no pueden atravesar la
membrana mitocondrial interna, que es una barrera selectiva. Por
ello, el NADH generado durante la glicólisis y por otras
deshidrogenasas del citoplasma, no puede atravesar dicha
membrana para llegar a la matriz mitocondrial y dar su par de
electrones al complejo I de la cadena transportadora.
Para poder transferir ese " poder reductor " generado en el
citoplasma hasta la cadena transportadora de electrones existen en
las células eucariotas sistemas de lanzadera de solutos que
permiten la transferencia de pares de electrones y protones ( pares
de átomos de hidrógeno ) directamente hasta la cadena
transportadora, o hasta la matriz mitocondrial, y que consumen
ATP.
LA GRAN OXIDACION: hace 2400 millones de años
*diversificación 1500 millones de años después
*pasaje de la vida de océanos a tierra
(no S! x org).
Sintesis de aminoacidos
*La noción de xenobiótico
se forma a partir de dos
vocablos griegos: xeno (que
puede traducirse como
“extraño”) y bio (vinculado
a la “vida”). El concepto,
de este modo, alude a
aquellos compuestos que
disponen de una
estructura química que
no existe en la naturaleza
sino que ha sido
desarrollada por el hombre
en un laboratorio.