metabolismo para biología de acceso universidad mayores 25 años

1. TEMA 5:
1. Concepto de nutrición. Nutrición autótrofa y
heterótrofa.
2. Concepto de metabolismo, catabolismo y
anabolismo.
3. Respiración y fermentación.
3.1. Catabolismo de la glucosa: ruta aerobia
anaerobia.
4. Fotosíntesis.
4.1. Concepto e importancia
4.2. Etapas
y

2. NUTRICIÓN
• CONCEPTO: Puede definirse la nutrición como
el conjunto de reacciones químicas que
permiten a los seres vivos intercambiar
materia y energía con el entorno.
• Los seres vivos son sistemas abiertos:
Intercambian materia y energía con el
entorno.

3. NUTRICIÓN. TIPOS.
• Todas las células obtienen los nutrientes necesarios a
partir del ambiente en el que viven. Considerando la
fuente de materia utilizada, los organismos pueden
ser:
AUTÓTROFOS: son los que pueden utilizar moléculas
inorgánicas procedentes del exterior (ej. dióxido de
carbono), para construir sus propias biomoléculas
orgánicas
 HETERÓTROFOS: los cuales dependen de moléculas
orgánicas externas para obtener energía y fabricar
sus moléculas estructurales.

4. TIPOS de nutrición autótrofa
• Dependiendo de la FUENTE de energía, la
nutrición autótrofa puede ser:
 FOTOSINTÉTICA: energía luminosa (luz solar).
 QUIMIOSINTÉTICA: energía de reacciones
químicas.

5. NUTRICIÓN. TIPOS.
Nutrición fotosintética
- vegetales con clorofila
 Nutrición quimiosintética:
- algunas bacterias
 Nutrición heterótrofa:
– Animales, vegetales sin clorofila y
Mayoría de bacterias

6. METABOLISMO. Definiciones
 Conjunto de reacciones químicas que permiten a
los seres vivos intercambiar materia y energía con el
entorno.
 El metabolismo puede definirse como el conjunto
de todas las reacciones enzimáticas que tienen lugar
en la célula.
 Conjunto de reacciones químicas que se llevan a
cabo en el interior de las células.

7. METABOLISMO. Funciones
1. Obtener energía química del entorno para:
-Transporte de sustancias
- Movimientos
- Transformar la materia para adecuarla a su estructura
2. Transformar los componentes nutritivos exógenos en
precursores sencillos de los componentes celulares.
3. Sintetizar a partir de dichos precursores las proteínas,
ácidos nucleicos, lípidos y otros componentes celulares.
4. Sintetizar y degradar las biomoléculas necesarias para
funciones celulares específicas.

8. METABOLISMO.
En el metabolismo podemos distinguir
dos tipos de procesos:
• CATABOLISMO
• ANABOLISMO

9. Catabolismo y anabolismo
 CATABOLISMO.
Incluye los procesos de degradación
enzimática, en los cuales moléculas nutritivas relativamente
grandes (carbohidratos, lípidos y proteínas), van a sufrir una serie
de reacciones de oxidación, hasta su transformación en
moléculas más pequeñas y sencillas (CO2, ácido láctico, ácido
acético, amoniaco o etanol).
El catabolismo va acompañado de la liberación de energía libre,
parte de la cual se conserva en forma de energía de enlace (ATP)
y transportadores electrónicos reducidos (NADH y NADPH).
 ANABOLISMO. También denominado biosíntesis, comprende la
síntesis enzimática de moléculas celulares complejas
(polisacáridos, ácidos nucleicos, proteínas y lípidos), a partir de
moléculas precursoras sencillas.
Las reacciones anabólicas requieren aporte de energía,
proporcionada por el ATP y el poder reductor de NADH y NADPH.

10. CATABOLISMO
-Parte destructiva del
metabolismo.
- Forma moléculas
sencillas a partir de
moléculas más
complejas.
- Más oxidadas: menos
H o más O.
- Pueden producir
energía en forma de
ATP

11. ANABOLISMO
-Parte constructiva
del metabolismo.
- Se forman
moléculas
complejas a partir
de moléculas más
sencillas.
- Requiere aporte
de energía en
forma de ATP

12. Metabolismo:
catabolismo y
anabolismo

13. METABOLISMO
• El catabolismo y el anabolismo son dos
procesos, simultáneos e interdependientes,
que ocurren en las células de manera
concurrente. En los procesos metabólicos
intervienen numerosos intermediarios
(metabolitos).
• Muchas rutas metabólicas parten de bases
comunes que van bifurcándose.

14. ALGUNOS CONCEPTOS PREVIOS
ATP: es el intermediario químico
que conecta los procesos que liberan
energía (catabolismo) con los que
requieren un aporte
energético(anabolismo).

15. El ATP

16. ATP

17. OXIDACIÓN-REDUCCIÓN EN EL
METABOLISMO

Las transferencias de energía en la célula llevan
aparejadas una transferencia o flujo de electrones
de una molécula a otra. Las reacciones que implican
este flujo se denominan reacciones de oxidaciónreducción (redox).

OXIDACIÓN: cuando una molécula pierde
electrones. La sustancia queda oxidada; se
denomina dador de electrones o agente reductor.
 REDUCCIÓN: cuando una molécula gana
electrones. Esta se reduce y se denomina aceptor de
electrones o agente oxidante.

18. REACCIONES RE-DOX en células
• OXIDACIÓN en el metabolismo celular
transforma grande moléculas orgánicas, como
la glucosa, en moléculas más sencillas o en
molécula inorgánicas (CO2 y H2O).
Se liberan: -energía (reacciones exergónicas)
- electrones y H+
• REDUCCIÓN son reacciones de síntesis y
endergónicas, necesitan electrones y H+

19. OTRAS MOLÉCULAS DEL METABOLISMO ENERGÉTICO
• Coenzimas transportadoras de electrones:
- Formas oxidadas: NAD+ (nicotinamidaadeníndinucleótido) , NADP+ (nicotinamidaadenín-dinucleótido-3’-fosfato) y FAD+ (flavín
adenín dinucleótido)
– Sus formas reducidas son: NADH , NADPH y FADH
• Coenzimas transportadoras de otros grupos:
- AcetilCoA (coenzima A)

20. TRANSPORTADORES DE ELECTRONES

21. RESPIRACIÓN Y FERMENTACIÓN
Catabolismo de glúcidos
 En la célula existen diversas vías catabólicas que conducen a la degradación oxidativa de
glúcidos, lípidos y proteínas, utilizándose parte de la energía liberada en formar enlaces
fosfato, convirtiendo el ADP en ATP.
 Considerando el catabolismo de los glúcidos, la oxidación total de la glucosa en
presencia de oxígeno, se produce en dos fases principales:
1ª FASE:
Glucólisis, tiene lugar en el citosol, conduciendo a la rotura de la glucosa en dos
moléculas de ácido pirúvico.
2ª FASE:
A.
Respiración, se desarrolla en el interior de las mitocondrias, distinguiéndose dos
etapas: el ciclo de Krebs y el transporte de electrones en la cadena respiratoria,
siendo el oxígeno el último aceptor de los mismos.
B.
FERMENTACIÓN. En un ambiente anaeróbico, a partir del ácido pirúvico, se siguen las
vías fermentativas, de bajo rendimiento energético, aunque fundamentales para la
existencia de numerosos microorganismos.

23. 1ª FASE: GLUCÓLISIS
• La glucólisis es el proceso por el que una molécula de
glucosa (seis C) se degrada a dos de ácido pirúvico (tres
C), liberando en el proceso una pequeña parte de la
energía que contiene y que se conserva en dos
moléculas de ATP y dos de NADH + H+. La glucólisis es
un proceso continuo, que se inicia con la glucosa,
desarrollándose en una cadena de reacciones, cada
una catalizada por una enzima específica.
• DOS FASES:
– Fase de consumo de energía: se consumen 2 ATP y se
forman 2 gliceralhedído-3-fosfato.
– Fase de producción de energía: de cada gliceraldehído-3fosfato se forman 2 ATP y ácido pirúvico. En total: 4 ATP y 2
de ácido pirúvico.

24. 1ª FASE : GLUCÓLISIS
Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi
2 Ácido pirúvico + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O

25. DESPUES DE LA GLUCÓLISIS
• El ÁCIDO PIRÚVICO seguirá distintos caminos,
respiración o fermentaciones, en función del
tipo celular y de las circunstancias metabólicas.
Respiración aeróbica
• ÁCIDO PIRÚVICO
Fermentaciones

26. 2ª FASE: A. RESPIRACIÓN AEROBIA
• Consta de dos procesos consecutivos e
interrelacionados:
1.- CICLO DE KREBS
2.- TRANSPORTE DE ELECTRONES EN LA
CADENA RESPIRATORIA.

27. CICLO DE KREBS-1
• Tiene lugar en la matriz de las mitocondrias.
• También se denomina ciclo del ácido cítrico o de los ácidos
tricarboxílicos.
• CONSISTE EN: El ácido pirúvico se mueve desde el citosol
hacia la matriz mitocondrial. En la matriz, el ácido pirúvico
sufre una descarboxilación oxidativa, dando lugar a una
molécula de CO2y NADH + H+, quedando un grupo acetilo,
el cual se une con un coenzima A, formando acetil -CoA.
Ácido pirúvico + NAD++ Coenzima A
CO2 + NADH + H+ + Acetil-CoA

28. CICLO DE KREBS-2
 El acetil-CoA entra en el ciclo de Krebs transfiriendo su grupo acetilo
a un ácido oxalacético, dando ácido cítrico. La coenzima A se libera.
 Con el ácido cítrico comienza una serie de reacciones en las que
unos ácidos orgánicos van transformándose en otros, hasta volver a
regenerarse el ácido oxalacético.
 En cada vuelta, a lo largo de estas reacciones parte de la
energía liberada en la oxidación de los átomos de carbono se
utiliza para producir poder reductor (tres moléculas de NADH y una
de FADH2), y otra parte se usa para fosforilar una molécula de GDP
en GTP, que posteriormente convertirá el ADP en ATP.
 Aparentemente, el ciclo de Krebs produce poca energía (solo genera
1 ATP), sin embargo, el resto se invierte en producir esas
3moléculas de NADH Y 1 de FADH2 , que en la cadena respiratoria
liberarán mucha energía (ATP)

30. TRANSPORTE ELECTRÓNICO EN LA CADENA
RESPIRATORIA
→Los electrones procedentes de la glucólisis, de la
oxidación del ácido pirúvico y del ciclo de Krebs,
que se encuentran en un alto nivel energético
(NADH y FADH2), son conducidos por sucesivas
moléculas hasta alcanzar el nivel energético
inferior del oxígeno.
→ Este movimiento se realiza a través de la cadena
transportadora de electrones o cadena
respiratoria, localizada en la membrana interna de
la mitocondria.

31. TRANSPORTE ELECTRÓNICO EN LA CADENA
RESPIRATORIA
 La cadena transportadora está integrada por una
secuencia de aceptores electrónicos
(principalmente citocromos), cada uno de los
cuales acepta electrones a un nivel electrónico
ligeramente inferior al precedente.
 Al moverse los electrones por la cadena, se libera
energía, parte de la cual es recuperada para
regenera ATP por fosforilación del ADP, en el
proceso conocido como fosforilación oxidativa.

32. TRANSPORTE ELECTRÓNICO .

33. TRANSPORTE ELECTRÓNICO . Balance energético

34. TRANSPORTE ELECTRÓNICO . Balance energético

35. 2ª FASE. B. FERMENTACIÓN
• Proceso catabólico en el que no interviene la
cadena respiratoria.
• Consiste en la descomposición de la materia
orgánica provocada por organismo
saprógenos, principalmente anaerobios.
• Es consecuencia de la respiración anaerobia
de los microorganismos que la producen.

36. FERMENTACIÓN- Características
• Proceso anaeróbico: no usa el oxígeno como aceptor de
electrones.
• El aceptor final es un compuesto orgánico.
• Baja producción energética (en vez de 38 ATP por glucosa
degradada, produce solo 2 ATP).
• Ocurre en microorganismos (levaduras, ciertas bacterias),
pero puede realizarse en tejido muscular de animales si no
llega suficiente oxígeno a sus células.
• Según sea la naturaleza del producto final, se distinguen:
– Fermentación alcohólica.
– Fermentación láctica.
– Etc.

37. FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA

38. FERMENTACIÓN LÁCTICA