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F A C U L T A D C I E N C I A S Q U I M I C O B I O L O G I C A S
2014
Descripción general del
metabolismo DULCE CAROLINA ROJAS HERRERA 2-4
BIOQUIMICA II Dr. EDUARDO ARMIENTA ALDANA
U N I V E R S I D A D A U T Ó N O M A D E
S I N A L O A
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍIMICO - BIOLÓGICAS
QUÍMICO FARMACEUTICO BIOLOGO
El metabolismo celular es el conjunto de reacciones químicas que se producen
en el interior de las células de un organismo, mediante las cuales los nutrientes
que llegan a ellas desde el exterior se transforman. Estas reacciones están
catalizadas por enzimas específicas.
El metabolismo tiene principalmente dos finalidades:
Obtener energía química utilizable por la célula, que se almacena en forma
de ATP.Esta energía se obtiene por degradación de los nutrientes que se
toman directamente del exterior o bien por degradación de otros
compuestos que se han fabricado con esos nutrientes y que se almacenan
como reserva.
Fabricar sus propios compuestos a partir de los nutrientes, que serán
utilizados para crear sus estructuras o para almacenarlos como reserva.
En las células se producen una gran cantidad de reacciones metabólicas, estás no
son independientes sino que están asociadas formando las denominadas rutas
metabólicas. Por consiguiente una ruta o vía metabólica es una secuencia
ordenada de reacciones en las que el producto final de una reacción es el sustrato
inicial de la siguiente.
Todas las rutas metabólicas están interconectadas y muchas no tienen sentido
aisladamente; no obstante, dada la enorme complejidad del metabolismo, su
subdivisión en series relativamente cortas de reacciones facilita mucho su
comprensión. Muchas rutas metabólicas se entrecruzan y existen algunos
metabolitos que son importantes encrucijadas metabólicas, como el acetil
coenzima-A.
En una ruta un sustrato inicial se transforma mediante las distintas reacciones que
constituyen la ruta en un producto final, los compuestos intermedios de la ruta se
denomina metabolitos.
Cada una de las reacciones de una ruta metabólica esta catalizada por un enzima
específico. Para aumentar la eficacia de las rutas, las enzimas que participan se
asocian y forman complejos multienzimáticos o se sitúan en un mismo
compartimento celular.
Algunas rutas metabólicas son lineales y otras ramificadas, dando varios
productos finales a partir de un solo precursor. En general, las rutas catabólicas
son convergentes y las anabólicas son divergentes. Algunas rutas son cíclicas,
uno de lo componentes iniciales de la ruta se regenera en una serie de reacciones
que convierten otro material de partida en un producto.
El término metabolismo intermediario se aplica a las actividades combinadas de
todas las rutas metabólicas que interconvierten precursores, metabolitos y
productos de baja masa molecular (generalmente Mr <1.000)
El catabolismo es la fase degradativa del metabolismo en el que moléculas
nutrientes orgánicas (glúcidos, grasas y proteínas) se convierten en productos
más pequeño y sencillos (ácido láctico, CO2, NH3).Las rutas catabólicas liberan
energía, parte de la cual se conserva en la formación de ATP y transportadores
electrónicos reducidos (NADH, NADPH y FAD2); el resto se pierde en forma de
calor. Por ejemplo, la glucólisis y la beta-oxidación. En conjunto forman el
catabolismo.
Glucolisis. es la via por la cual la glucosa se transforma en dos moles de ATP/mol
de glucosa. Esta glucolisis es una ruta central, casi universal, del catabolismo de
la glucosa, no solamente en los animales y en las plantas sino también muchos
microorganismos. La secuencia de las reacciones glucoliticas se diferencia de una
Tres tipos de rutas metabólicas no lineales: (a) convergente, catabólica; (b) divergente,
anabólica y (c) Cíclica, en la que uno de los materiales de partida (en este caso oxalacetato)se
regenera y vuelve a entrar en la ruta. El acetato, intermedio metabólico clave, en el producto de
degradación de diversas combustibles (a), sirve como precursor para un conjunto de productos
(b) y se consume en la ruta catabólica conocida como ciclo del ácido cítrico
especie a otras solamente en
como se regula su velocidad y
en el destino metabólico que
sigue el Piruvato formado.
La glucolisis no solo es la ruta
principal para el metabolismo de
la glucosa que conduce a la
producción de acetil-CoA y su
oxidación en el Ciclo del ácido
cítrico(Ciclo de Krebs), sino que
también proporciona una vía
importante para metabolizar la
fructosa y galactosa derivadas
de los alimentos. Una característica de la glucolisis es que puede generar un
número limitado de moléculas de ATP incluso en ausencia de oxígeno. Ni la
fosforilación al nivel de sustrato ADP por 1,3-bisfosfoglicerato, ni una reacción
posterior por fosfoenolpiruvato requieren cadena transportadora de electrones y
oxígeno. Por lo tanto, la glucolisis se puede considerar una vía anaerobia para
producir ATP.
Beta oxidación (β-oxidación) es un proceso catabólico
de los ácidos grasos en el cual sufren remoción,
mediante la oxidación, de un par de átomos de carbono
sucesivamente en cada ciclo del proceso, hasta que el
ácido graso se descompone por completo en forma de
moléculas acetil-CoA, que serán posteriormente
oxidados en la mitocondria para generar energía
química en forma de (ATP). La β-oxidación de ácidos
grasos consta de cuatro reacciones recurrentes. El
resultado de dichas reacciones son unidades de dos
carbonos en forma de acetil-CoA, molécula que pueden
ingresar en el ciclo de Krebs, y coenzimas reducidos
(NADH y FADH2) que pueden ingresar en la cadena
respiratoria.
En el anabolismo, o biosíntesis, precursores pequeños y sencillos se integran en
moléculas mucho mayores y complejas como lípidos, polisacáridos, proteínas y
ácidos nucleicos. Las reacciones anabólicas requieren un aporte de energía,
generalmente en forma del potencial de transferencia del fosforilo del ATP y el
poder reductor del NADH, NADPH y FADH2 . Por ejemplo:
Gluconeogésis: Es la síntesis de la glucosa a partir de
precursores diferentes de los hidratos de carbono. La
gluconeogénesis incluye todos los mecanismos y vías
responsables de convertir otras sustancias diferentes
de los carbohidratos a glucosa o glucógeno. El
principal punto de entrada en esta via es el Piruvato
que, en la mitocondria, se descarboxila a oxalacetato.
Los sustratos principales para la gluconeogénesis son
los aminoácidos glucogénicos, lactato, glicerol y (en los
rumiantes) propionato. El hígado y el riñón son los
tejidos donde se realiza principalmente el proceso, ya
que contiene el conjunto completo de enzimas
necesarias.
Otras rutas como el ciclo de Calvin, síntesis de lípidos y fotosíntesis . En conjunto
forman el anabolismo.
Las relaciones energéticas entre rutas catabólicas y anabólicas. Las rutas
catabólicas sumistran energía química en forma de ATP, NADH,NADPH y FADH2.
Estos transportadores de energía se utilizan en las rutas anabólicas para
convertir moléculas precursoras pequeñas en macromoléculas celulares.
[Lehninger]
Tanto las rutas catabólicas como las
anabólicas se producen en tres niveles de
complejidad, el nivel 1, la interconversion
de los polímeros y lípidos complejos son
los intermediarios monoméricos; en el nivel
2, la interconversion de los azúcares
monoméricos, aminoácidos y lípidos con
los compuestos orgánicos aún más
sencillos, y el nivel 3, la degradación final
hasta compuestos inorgánicos, como CO2,
H2O y NH3, o la síntesis a partir de los
mismos. Las rutas de producción de
energía generan también intermediarios
que se utilizan en procesos de
biosíntesis.
En las células de los organismos superiores las rutas metabólicas se realizan en
orgánulos o compartimientos, lo que facilita el desarrollo de las mismas y su
regulación. Esta conclusión se ha obtenido de trabajos de investigación en los
que se han separado los orgánulos o subfracciones y, a partir de ellos aislado y
purificado las enzimas correspondientes. Una visión más amplia de la localización
de las enzimas en una célula hepática se puede observar en la siguiente figura.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICOS.
Melo Virginia, Cuamatzi Oscar. BIOQUIMICA DE LOS PROCESOS
METABOLICOS. Editorial Reverté, S.A. 2007 .2da edición
Rivera Teijón José et al.FUNDAMENTOS DE BIOQUIMICA METABÓLICA.
Editorial Tébar. Madrid 2006. 2da edición.
NELSON L. DAVID, COX M. MICHAEL. PRINCIPIOS DE BIOQUIMICA (4TA ED)
LEHNINGER.OMEGA. 2005.
