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EL METABOLISMO

Todos los seres vivos llevan a cabo el procesamiento de los nutrientes que los mantienen vivos a esconjunto de procesos, se le conoce como metabolismo de un gran número de reacciones químicasdestinadas a trasformar las moléculas nutritivas en elementos que posteriormente serán utilizadaspara la síntesis de los componentes estructurales como pueden ser las proteínas.

NECESIDADES METABOLICAS:

NUTRICIÓN

Es el proceso por el que los seres vivos toman el medio donde habitan las sustancias químicas quenecesitan para crecer dichas sustancias se denominan nutrientes se requiere para los dos objetivoque requiere el metabolismo.

TIPOS NUTRIENTES:

Es importante tener claro desde el principio una serie de conceptos nomenclaturas relacionas colos tipos de nutrici!n del punto de vista biocinética se dividen en"

#ut!trofas" son los que crecen sintetizando sus materiales a partir de sustancias inorgánicas sencillel concepto de autotr!$a se limita a la capacidad de utilizar fuente inorgánica de carbono etas

mismo obtienen su energía de la fototrofos que utilizan energía de la luz quimiotrofos utilizenergía liberadas de las reacciones químicas.

%eter!trofas" se efectúa cuando la célula consume materia orgánica a conformada !sea en estipo de nutrici!n u a diferencia de aut!trofa, no e&iste una transformaci!n de la materia inorgánien orgánica esta es su característica saliente fundamental.

'a sean aut!trofas heter!trofas todas las bacterias necesitan captar una serie de elementosquímicos que se pueden clasi$car según la cantidad en que son requeridas como son "

(acronutrientes"

•

%idratos de carbono• )roteínas• *ípidos• #gua• +osfato• ulfato• ' cationes -,/,%,01

(icronutrientes"

• ofactores enzimáticos• obalto ,cobre , zinc

*as bacterias se clasi$can de dos maneras de dos maneras de acuerdo de sus capacidades pasobrevivir con o sin o&ígeno"

Bacterias aerobias: forman parte de tipo de organismo que necesita un ambiente que contengo&ígeno para poder e&istir desarrollarse. # u vez dentro de las bacterias aerobias se dividen diferentes tipos de organismos aerobios"

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Aerobios obligados" estos requieren para la respiraci!n celular aerobia, que utilizan el o&ígeno pao&idar sustrato tal como grasas azucares 2para obtener energía.

#lgunos ejemplos de bacterias aerobias son"

• 3acilos• (cobacterium tuberculosis• 4ocardia• taphlococcus

• *actobacilos

Bacterias anaerobias: #l contrario de las bacterias aerobias, son aquellas que utilizan o&igemolecular en su actividad bil!gica .la obtenci!n de energía la realizan a través del catabolismfermentativo se pueden distinguir en tres grupos dentro de ellas"

Microaerolos: 5tilizan /6 a niveles mu bajos.

7Anaerobias estrictas" *as que no emplean o&ígeno para su metabolismo, sino que obtienenergía de reacciones fermentativas.

!Anaerobias Aero tolerantes: )ueden crecer en presencia o ausencia de o&ígeno, pero la energla obtienen por fermentaci!n.

7Anaerobios "ac#ltati$os: 3acterias que proliferan mediante su proceso o&idativo.

METABOLISMO % ENER&'A

lases de energía transformaciones energéticas

*a energía se mani$esta de diferentes formas -eléctrica, radiante, química, nuclear1 que pueden seinterconvertidas casi sin restricciones. *a termodinámica estudia la conversi!n de una forma deenergía en otra.

En los seres vivos, las conversiones energéticas están gobernadas por las lees de la termodinámic

)rincipio de conservaci!n de la energía" primera le de la termodinámica

*a primera le de la termodinámica dice que 8*a energía del 5niverso permanece constante8. Estosigni$ca que la energía no se crea ni se destrue, pero puede ser transformada.

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*os seres vivos son sistemas abiertos que intercambian materia energía con el ambiente. uandoen un ser vivo ocurre un proceso determinado, la energía que se pierde o se disipa es igual a la quegana el ambiente.

*a vida es un proceso de combusti!n. *os organismos o&idan carbohidratos convierten la energíaalmacenada en los enlaces químicos en otras formas de energía, según la siguiente reacci!n globalque e&presa la o&idaci!n de laglucosa" 9%:6/9 ; 9/6 < 9/6 ; 9%6/ ; Energía.

*a energía total liberada durante la o&idaci!n de la glucosa está compuesta por una fracci!n 8útil8

una fracci!n que se disipa en forma de calor.

=irecci!n de los procesos naturales" segunda le de la termodinámica

*os procesos naturales espontáneos tienden a disipar los gradientes hasta alcanzar un estado deequilibrio. En este sentido, los desequilibrios heterogeneidades pueden considerarse almacenes denergía 8útil8 que permiten que los procesos ocurran. *a cantidad de energía 8útil8 será igual a laenergía total puesta en juego durante el proceso, menos cierta cantidad de energía que,inevitablemente, se disipará.

*a energía disipada puede e&presarse como el producto entre la temperatura un factor

llamado entropía -%1. *a segunda le de la termodinámica dice que 8*a entropía del 5niverso tiendeun má&imo8. Esto signi$ca que los procesos naturales espontáneos ocurren siempre en una mismadirecci!n" la que conduce a un aumento de la entropía.

En un sistema aislado, la energía 8útil8 es usada para convertir las heterogeneidades enhomogeneidades. uando esta energía se agota, el sistema alcanza el equilibrio, la entropía esmá&ima a no puede ocurrir ningún otro proceso. En estos sistemas, la entropía permite predecir direcci!n de los procesos espontáneos.

*os seres vivos son estructuras complejas, e&tremadamente ordenadas, claramente diferenciadas dsu entorno, dotadas de informaci!n alejadas por completo del estado de equilibrio. )ara mantene

su organizaci!n, requieren un suministro constante de energía.En los seres vivos conviven dos procesos esenciales" la generaci!n de orden a partir de orden-producen réplicas de sí mismos1 la generaci!n de orden a partir de desorden -se mantienenalejados del equilibrio1.

*os sistemas biol!gicos deben considerarse juntamente con su entorno. *os organismos ganan ordeinterno a e&pensas de generar desorden en su ambiente. =e esta manera, la entropía del conjuntosiempre aumenta. El sistema se mantiene estacionario porque e&isten procesos balanceados.

Reacciones (#)*icas en los seres $i$os

*as reacciones químicas de o&idoreducci!n son aquellas que implican el movimiento de electronesde un átomo -o molécula1 a otro. El átomo -o la molécula1 que cede un electr!n se o&ida> el que lorecibe, se reduce.

*a entalpía -1 es la cantidad de energía puesta en juego durante una reacci!n química encondiciones de presi!n constante. Esta energía es igual al calor cedido o ganado al ocurrir lareacci!n. *a entalpía global de una reacci!n es siempre igual a la diferencia de entalpía entre losproductos los sustratos. i al producirse la reacci!n se libera energía, la entalpía de los productosdisminue. Este tipo de reacci!n se denomina e&otérmica. i absorbe energía, se denominaendotérmica.

http://www.curtisbiologia.com/glossary/term/789
















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*a funci!n termodinámica más utilizada en bioquímica es la energía libre de ?ibbs -?1, cuavariaci!n en una reacci!n química se e&presa como @? A @% 7 T@. *a direcci!n natural de todareacci!n es aquella en la que disminue su energía libre> por lo tanto, cuando el valor de su @? esnegativo, se puede predecir que la reacci!n ocurrirá en forma espontánea. Este hecho e&plica porqué aun las reacciones endotérmicas pueden ser espontáneas.

*os participantes celulares en la transformaci!n energética

*as enzimas son proteínas globulares formadas por una o más cadenas polipeptídicas. #celeran la

velocidad de las reacciones químicas, participando en su mecanismo pero sin sufrir un cambioquímico permanente. También inBuen sobre el rendimiento, a que aseguran que todo el reactivo transforme en producto que no aparezcan productos secundarios.

Todas las enzimas presentan un sitio activo en el que se acomodan los sustratos. *as enzimas quecatalizan los procesos metab!licos básicos son altamente especí$cas. Esta especi$cidad se basa enel reconocimiento de formas entre las super$cies del sitio activo del sustrato.

)revio a la interacci!n con el sustrato, el sitio activo de la enzima se encuentra en una forma relajadpero capaz de reconocer especí$camente a su sustrato. #l producirse la interacci!n, el sustrato

induce un íntimo ajuste con el sitio activo. Esta reacomodaci!n del sitio activo provoca una tensi!nen la molécula del sustrato que facilita la reacci!n. +inalmente, los productos se liberan.

*a energía de activaci!n es la diferencia entre la energía libre de los reactivos sus estadosintermedios. )ara que una reacci!n química ocurra, los reactivos deben alcanzar la energía deactivaci!n. #sí, la velocidad de una reacci!n química es proporcional a la cantidad de átomos omoléculas que estén alcanzando la energía de activaci!n en un tiempo dado. )or esta raz!n, lasvelocidades de reacci!n dependen de la temperatura de la concentraci!n de los reactivos.

*as enzimas forman asociaciones temporales con las moléculas reactivas así disminue la energíde activaci!n. Estas asociaciones acercan debilitan los enlaces químicos e&istentes, lo cual facilita

la formaci!n de otros nuevos.(uchas enzimas s!lo funcionan en presencia de cofactores o coenzimas. *os cofactores son iones omoléculas orgánicas no proteicas de bajo peso molecular. *as coenzimas suelen recibir transferelectrones.

Metabolis*o: red de redes

El metabolismo es la suma de las reacciones químicas que ocurren en los seres vivos. *as célulasson el 8recipiente8 donde se llevan a cabo estas reacciones las enzimas son sus piezas másimportantes.















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El anabolismo abarca las reacciones de biosíntesis de las partes estructurales funcionales de lascélulas> el catabolismo, las de degradaci!n, que proveen la energía los materiales necesarios parala biosíntesis.

*as vías metab!licas son los pasos ordenados en que se agrupan las reacciones metab!licas.#lgunas vías metab!licas, como la gluc!lisis larespiraci!n, ocurren en casi todos los seres vivos.

*a ciencia concibe el metabolismo como una red de redes. En los nodos están las enzimas lasproteínas relacionadas, las cone&iones son establecidas por los metabolitos o productos

intermediarios.

Reg#laci+n de la acti$idad en,i*-tica

*as enzimas alostéricas pueden activarse o desactivarse temporalmente. Esto ocurre cuando unasegunda molécula -efector alostérico1 se une a un sitio de la enzima distinto del sitio activo. #lproducirse la uni!n, la conformaci!n de la enzima cambia su sitio activo se modi$ca.

5n efector alostérico es una molécula pequeCa que puede interactuar con enzimas en regionesdiferentes del sitio activo. Esta uni!n tiene un impacto drástico sobre la estructura terciaria ocuaternaria de las enzimas, que en consecuencia altera su actividad. *os efectores alostéricos

pueden actuar como activadores o, como se muestra en la $gura, inhibidores.

En otros casos, la regulaci!n consiste en sintetizar las enzimas s!lo cuando son necesarias.

*a regulaci!n postraduccional abarca cualquier modi$caci!n producida en la estructura de lasenzimas una vez que han sido sintetizadas. #lgunas enzimas son polipéptidos inactivos que seactivan cuando otra enzima los corta. /tra forma de activar o inactivar una enzima es mediante launi!n covalente de grupos fosfato a los residuos de aminoácidos.

*a temperatura regula en forma más general la actividad enzimática. En la maoría de los casos, la

velocidad de una reacci!n se duplica por cada :D que aumenta la temperatura decaerápidamente por encima de los FD .

*os inhibidores enzimáticos pueden unirse al sitio activo de una enzima -inhibici!n competitiva1 o aun sitio diferente del activo -inhibici!n no competitiva1. i el inhibidor desnaturaliza a la enzima o seune en forma permanente al sitio activo, la inhibici!n es irreversible.

#T)" la moneda energética de la célula

El trifosfato de adenosina -#T)1 está formado por la base nitrogenadaadenina, el azúcar de cincocarbonos ribosa tres grupos fosfato. *os enlaces covalentes entre los tres grupos fosfato son de al



























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energía. *a energía que se libera cuando estos enlaces son hidrolizados es su$ciente para poner enmarcha muchas reacciones celulares.

e presume que la interconversi!n entre #T) #=) es una de las reacciones maoritarias en losorganismos vivos. e ha estimado que un ser humano utiliza FD Gg de #T) podía. Esto implicaría que cada molécula de #=) es fosforilada a #T) posteriormente desfosforilada unas :.DDD veces por día.

*a fosforilaci!n es la transferencia del grupo fosfato terminal del #T) a otra molécula. *adesfosforilaci!n es la eliminaci!n de los grupos fosfato. #mbas reacciones son catalizadas porenzimas cumplen un papel importante en la regulaci!n de muchas actividades de la célula.

CATABOLISMO

El catabolismo es la fase degradativa del metabolismo en que moléculas orgánicas más o menoscomplejas son transformadas en otras moléculas orgánicas o inorgánicas más simples

En estas reacciones intervienen principalmente enzimas del grupo de las deshidrogenasas queutilizan como coenzimas el 4#=1, el +#=.

E&isten dos modalidades básicas de catabolismo"

• *a respiraci!n

)or respiraci!n, en sentido amplio o macrosc!pico, se entiende, la captaci!n de /6 del ambiente poparte de un organismo multicelular la consiguiente liberaci!n de /6, pero los bioquímicos bi!logos celulares utilizan el término en sentido microsc!pico para referirse a los procesosmoleculares involucrados en el consumo de /6 en la producci!n de /6 por parte de las células.)ara ser más precisos, este último proceso puede denominarse respiraci!n celular.

RESPIRACION CELULAR

*a respiraci!n celular se entiende como un proceso degradativo del catabolismo en el que moléculorgánicas se o&idan de modo que el último aceptor de electrones de las moléculas que se o&idan, euna molécula inorgánica que a su vez se reduce. uando esta molécula es el /6 se habla de



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respiraci!n aerobia> en este caso el /6 se reduce al captar los electrones de las sustancias que seo&idan, se une a los %; se produce agua. uando el último aceptor de electrones no es el o&ígeno-pueden ser otras moléculas inorgánicas" 4/H I , /F 6I , /6, que se reducen respectivamente a-4/6 I 1 nitrito, -6I 1 sulfuro, o -%F1 metano1, se habla de respiraci!n anaerobia.

• *a fermentaci!n

Es una modalidad de catabolismo que se caracteriza por que la degradaci!n de moléculas también lleva a cabo por un proceso de o&idaci!n, pero se diferencia de la respiraci!n celular en que tanto e

dador como el aceptor $nal de electrones son moléculas orgánicas.

Es un proceso de degradaci!n anaerobia de la glucosa u otros nutrientes orgánicos a diversosproductos -característicos de los distintos organismo, lactato, alcohol etílico, etc.1 para obtenerenergía en forma de #T).

in embargo se ha conservado hasta nuestros días, que numerosos organismos procariotas-bacterias anaerobias1 muchas células eucariotas -células musculares, eritrocitos, etc.1 encondiciones anaerobias realizan procesos fermentativos.

*a respiraci!n como proceso de catabolismo se puede resumir en tres etapas"

J +ase : de producci!n del #cetil7o#

*as moléculas de combustible orgánico -glucosa, ácidos grasos, algunos aminoácidos1 se o&idanpara dar lugar a fragmentos de dos átomos de carbono en forma de grupo acetilo del #cetil7o#.

J +ase 6, o&idaci!n del #cetil7o#

Estos grupos acetilo se incorporan al ciclo del ácido cítrico -ciclo de 0rebs1 donde son o&idadosenzimáticamente hasta /6. *a energía liberada en esta o&idaci!n se conserva en los portadores delectrones reducidos 4#=% +#=%.

J +ase H, Transferencia electr!nica fosforilacion o&idativa*os coenzimas reducidos, se o&idan a su vez liberando electrones protones -%; 1. # continuaci!n sproduce la transferencia de electrones liberados a lo largo de una cadena de moléculastransportadoras, conocida como cadena respiratoria, hacia el /6, que al reducirse se une a protonepara formar agua. =urante este proceso de transferencia electr!nica se libera una gran cantidad deenergía que se conserva en forma de #T) gracias al proceso de fosforilacion o&idativa.

RUTA METABOLICAS

• ?lucolisisEs la ruta metab!lica en la que mediante una serie de reacciones catalizadas enzimáticamenuna molécula de glucosa se transforma en 6 moléculas de piruvato -ácido pirúvico1. =urante secuencia de reacciones, parte de la energía libre cedida por la glucosa se conserva en formade #T).El objetivo $nal del proceso es la obtenci!n de energía . *a glucolisis es una ruta central casiuniversal del metabolismo de la glucosa.En ciertos tejidos de mamíferos tipos celulares -eritrocitos, médula renal, cerebro espermpor ejemplo1 la glucosa es la única fuente de energía a través de la glucolisis, esto mismoocurre en diversos tejidos vegetales, muchos tipos de microorganismos anaerobios sontotalmente dependientes de esta ruta metab!lica.

.er*entaci+n l-ctica

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uando en los tejidos animales no se puede suministrar o&ígeno su$ciente para que se produzcao&idaci!n aer!bica del piruvato -Kcido pirúvico1 del 4#=% producidos en la glucolisis, se puedeproducir la fermentaci!n láctica.

*as grasas, triacilgliceroles, como a sabemos, al igual que los glúcidos, también actúan comoreserva energética, sobre todo debido a sus constituentes, los ácidos grasos de cadena larga. *asgrasas acumuladas en los tejidos adiposos, cuando las hormonas seCalan que e&iste necesidadenergética metab!lica se movilizan las reservas de tracilgliceroles almacenadas en estos tejidossiendo transportadas -los ácidos grasos constitutivos1 a los tejidos que precisan de energía -tejido

muscular, etc.1 en los que los ácidos grasos son o&idados para producir energía.

*os ácidos grasos sufren un proceso de degradaci!n que consiste en su o&idaci!n hasta #cetil7o# eun proceso que es mu similar en diferentes seres vivos, se produce en cuatro pasos recibe elnombre de L7 o&idaci!n.

*a segunda etapa de la o&idaci!n de los ácidos grasos se producirá con la o&idaci!n total de lasmoléculas de #cetilo# en el ciclo de 0rebs

iclo de Grebs. -ciclo del ácido cítrico o de los ácidos tricarbo&ílicos1

El ciclo de 0rebs consiste en un conjunto de reacciones que se repiten cíclicamente, quebásicamente son de o&idaci!n -cuatro de los pasos son o&idaciones1 en las que los grupos acetilose o&idan totalmente, la energía liberada en estas o&idaciones se conserva con gran e$cacia enforma de cofactores reducidos -4#=% +#=%61. #demás se liberan en cada vuelta del ciclo dosmoléculas de /6 -en procesos de descarbo&ilaci!n o&idativa1 por lo que los grupos acetilo -6carbonos1 se degradan totalmente. #demás, en uno de los pasos se produce ?T) -#T)1 en unproceso de fosforilacion a nivel de sustrato.

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