Metabolismo Celular y Bioenergética: Catabolismo, Fotosíntesis y Respiración
Metabolismo: la nutrici d las célula supón una serie d complejs proceso kimico catalizad x enzimas k tien como final la obtenci d material y energi. Ste cnjunto de procesos=metabol. Anabolismo: procesos kimicos k se produc en la célula y tienen como final la obtenci d sustanci organic complej a partir d sustanc mas simples. Fotosin, sintes d prot. Catabolismo: en esto proceso las molec complej son degradad formandos molecu mas simpl. glucólisis. Enzimas: proteínas k actúan catalizando los proc kimicos k se dan en los seres viv. Aceleran las reacción y disminuy la energía d activaci k muchas reacción rekieren. No se transform, recuperand intactas al final del proceso. La rapidez d actuaci y el exo de k se recupe intactas es la razón d k se necesit en peke cantidades. Constitu kimica: son protidos. Algunas poseen una parte proteica(apoenzima) y una part no prot. La cnformaci espacial d la part proteica es la responsabl d la función k realiz la enzim. Las sust k van a reacción y transform se unen a la enzim en una zona k llamamos centro activo y son las interacci kimica entre aminoacid en el centro activ y el substrato respons d la transfor. Estas interacc prod reordenamientos d los electrón k debilitan ciertos enlaces t favorec la formacio d otros. Mecanismo de acción: 1. Se forma un complej: substrato/s. 2.El substrato/s y la coenzim
se unen al centro activ d la enzim. 3. Los rest d los aminoac k cnfigur el centro act cataliz el proceso. Para ello debilit los enlace necesar para k la reacción kimic se lleve a cabo. 4. Los product d la reacci se separa del centro act y la enz se recupera intacta para nuevas catalis. // el apoenzima es la k determin la especifi d la enzim.// las coenzim son sust org mas complej, imprescindib para k la enzim actúe. ATP: en proces metabolic k se dan en la cel, alguna reacción son endergonicas, necesit energ para producirse. Otras son exergonicas k produc energía. El ATP actúa transport energía dsd los proces exergonic a los endergonic. Se puede transf en ADP y P al hidrolizarse el ultimo d sus enlac ester-fosfato desprendiéndose mas d 7kcl x mol d ATP. Coenzimas transport d electrones: mucho proc kimicos d gran import como fotosint, respir celular, son proces d oxidación-reducción. En la respir, la glucos se oxid mientras k el oxigen los capta reduciéndose. Actúan como transport d electrones. Factores k cndicionan la activ enzimatic: -temperatura: al ser proteínas, se desnaturalizan. X cada 10ºC d aumento d temperatura la veloci d la reacci se duplica. La temp optima coincide cn la normal dl organismo. -pH: al influir sobre las cargas electric, podrá alterar la estruct dl centro act. -inhibidores: determinad sust van a poder actúa sobre las
enzim disminuy o impidiend su actuaci. Son molec k se unen a la enzima. Fotosíntesis: proceso esencia para toda la biosfer. Supón el 99,9% dl carb fijado en la biosfera. Cnsiste en la cnversion d energía lumin en energ kimica gracias a los pigment fotosinteticos(molec d naturalez lipídica unidas a prot. Están empotra en las memb d los tilacoides) k son capaces d reacción y excitarse cuando recib luz, asta tal punto k modifica su estad d oxidación. Si esos electrón los obtien d una molec d h2o se abla d fotosin oxigenica. Si los electr proced d otra sust h2s ablamo d fotosint anoxigenica. Fase luminosa: la luz al llega a los pigment en el PSII (P-680) pierd 2 electr y pasan a un aceptor Q. El PS-II vuelve a recup sus dos electr al realiz la fotolisi d una molec d agua y arrancándole así 2 electr. Los electr captados x el aceptor Q pasan a la PQ k a la vez capta dos protón dl estroma y los introduc en el lumen. La PQ transfiere los 2 electr obtenido dl PS-II a un citocromo-f. a partir d ahí los dos elect pasan a una plastocianina. D ahí los electr pasan al PS-I recuperando este así los 2 electr perdidos al ceder anterior 2elect a la Fd k obtuvo mediant el mismo procedimient k el PS-II obtuvo sus 2 elect a partir d la luz. Los 2 elect acen k NADP+ se transform en NADPH+ y hay una acumulac d H+ k pasan x la ATP sintetasa y este proc ace k la ADP+Pi se cnvierta en ATP.
Así se pued decir k se a obtenid poder reduct y ATP. Fase oscura(ciclo de calvin): en esta etap se utiliz el ATP y el NADPH abtenid en la fas lumin. Tiene lug en el estrom dl cloroplast. Se sintetiza materi organic a partí d carbón inorganic. Es un proces cíclico en el cada vuelta d ciclo regenera la sust de partid la ribulosa. Pasos: 1. Fijaci dl CO2 atmosferic: se form dos molec d ácido 3-fosfoglicerid (PGA) cada una cn 3 carb (6 total). 2. Reducción dl PGA: se cnsume d form consecutiv el ATP y NADPH obtenid en la fas luminos. 3. Regenerac d la ribulos 1,5 difosfat: en este proc se cnsume 1 ATP. Por cada CO2 k se incorpora al ciclo se cnsumen 2 NADPH y 3 ATP. Se recup las 6 Ri-1,5 DP. Exceden 2 PGA (6 carbono). El G3P se usa para la sint d glucos. Por cada gluco fijada se necesit 18 ATP y 12 NADPH. Factores k influyen el la foto: cncentraci d CO2, cncentraci d O2, disponibili d agua, temperatura(aumenta la veloci d todas las reacción), intensid luminosa. Quimiosintesis: dos fases: a) fase de oxidac en la k se obtien ATP y NADH. B) fijación d carbón: sigue misma vía k calvin. Vías del catabolismo: glucólisis, respirac, fermentaci. Glucólisis: cnjunto d reacciones k degradan la glucosaen dos molec de acid piruvico. Se realiza en el hialoplasma. Es anaerobio. Por cada molec de glucos se obtien 2 ATP y 2 NADH + H. Fases: 1) fosforilaci d la glucos por el ATP
formandos glucosa-6-fosfato. 2)la glucos-6-fosf se isomeriza a fructosa-6-fosfat. 3)nueva fosforilaci x el ATP d la fruc-6-fosfat k pasa a fruct 1,6-difosfat. 4)la fruct 1,6 difosf se rompe para dar luga al aldehído 3 fosofoglicerico y la dihidroxiacetona -fosfato. 5)el aldehído 3 fosfoglicerico se oxid x el NAD+ y se fosforila x el acid fosforic para dar el acid 1,3 difosfoglicerico. 6) el ácido 1,3 difosfoglicerico reacciona cn el ADP para dar ATP y acid 3- fosfoglicerico. 7) el ácido 3 fosfoglicerico reacción cn el ADP para dar ATP y acid piruvico. Características d glucoli: se realiz en proc y eucario. Se realiz en el hialoplasm, se trata de la degradac parcial de la glucosa, proceso anaeróbico k permit la obtenci d energía en ausencia d oxige, la cant d energía obtenid es 2 ATP. Vías del catabolis del piruvico: para evitar k la glucolisi se deteng x un exceso d acid piruv y NADH+H o x falta d NAD+ se necesit otras vías k eliminen los product obtenid. Dos maneras: 1) respiraci aerobica: cuando hay oxig, el piruv es degrad completament obteniendos CO2. Se realiza en las mitocondrias. 2)fermentación: cuando no hay oxigeno el acid piruvic se transform sin degradarse x complet a CO2 y h2o. Tiene como objetiv la recuperaci dl NAD+. Se realiz en el hialoplasma. CICLO DE KREBS: ruta metabolic a través d la cual el acid acético unido a la coenzima-A va a complet su
oxidaci en la matriz mitocondri. Fases: 1)cndensaci d la acetil-CoA cn el acid oxalcetico para form el acid cítrico. Se recuper la CoA-SH. 2) transform dl acid cítrico en su isómero, el acid isocitrico. 3) descarboxilaci oxidativ dl ácido isocitrico k se transform en a-cetoglutarico cn la formaci d CO2 y NADH. 4) descarboxilaci oxidativ dl ácido a-cetoglutarico formando CO2, NADH+H y 1 ATP. El a-cetoglutarico se transform en ácido succinico. 5) oxidaci dl acid succinico a ácido fumarico. Sta oxidaci se realiz x la formac d un doble enlac. Los electr son transferid al FAD k pasa a FADH2. 6) adición d agua al doble enlace formando el ácido malico. 7) oxidaci x el NAD dl alcohol dl ácido malico, k se transform en acid oxalcetico completándose el ciclo. Fosforilacion oxidativa: cnsiste en un transport d elect dsd NADH+H o FADH2 asta el oxigen. Se realiz en la membr d las crest mitocondrial. Objetivo: obtener energi cntenid en la glucos k sera almacenad en form d ATP. Se recuper las coenzimas transportadoras de form oxidada lo k permite la oxid d nuev molec de gluc. Como prod d desecho se obtien agua. Mecanismo: en la membran d las crest mitocondrial se va a realiz un transport d electr dsd el NADH o el FADH2 asta el oxigen. Este trans d elect va a gener un trasport d prot por part d los complejos 1,2 y 3 dsd la matriz hacia el espacio intermembrana. Cada complej
sera capaz d bombear dos protones. La salid d estos prot a través de las ATPasas servirá para sintetiz ATP, 1 ATP x cada dos prot. El NADH es capaz d reducir al complej I por lo k se obtendrán 3 ATP por cada molec de NADH. El FADH2 no pued reducí al complej I y cede sus dos electrón a la Co-Q. Esta es la razón por la l el FADH2 solo genera 2 ATP. FERMENTACIONES ANAEROBICAS: la oxidacio dl NADH+H y dl FADH2 en la caden respiratori tiene como aceptor final d los electrón al oxigeno. El NAD se recuper y la glucolisi y el ciclo de Kreb pueden manteners. Si no hay oxigen el NADH+H y el FADH2 se acumul y los proc d obtencio d energi se interrump. En estas condición ciertos microorganis recuper las coenzimas oxidadas x diversas vías metabólicas. En las ferment la glucosa no se degrad totalmnte a CO2 y h2o. Fermentaci láctica: el ácido piruvico es reducid a ácido láctico. D esta manera el NAD+ se recup y pueden ser degradadas nuevas molec de glucosa en la glucólisis. Ferment alcohólica: el acid piruvico es tranform en alcohol etílico. Las levaduras x ejempl. Dependiend dl tipo d levadir dará lugar a una gran variedad d bebid alcohólicas. En la fabric dl pan se le añad a la masa una cantid d levadur, la ferment dl almidón ace k el pan sea mas esponjoso x las burbujas de CO2. El alcohol desaparece en la cocción.
Respiración OXIDATIVA
C6H12O6+6O2-->6CO2+6H2O (36 ATP)
Fermentación Láctica
C6H12O6-->2C3H6O3 (2 ATP)
Fermentación Alcohólica
C6H12O6-->2C2H5OH+2CO2 (2 ATP)
Glucólisis: sust inici: glucosa, sust final: 2 acid piruvic, coenzim reducid y ATP: 2 NADH, 2 ATP, moles de ATP total: 4 ATP, 2 ATP
Descarboxila dl acid piruvic: sust ini: 2 acid piruvic, sust final: 2 acetil-Co A, 2 CO2, coenzim reducid y ATP: 2 NADH, moles ATP tot: 6 ATP
ciclo de Krebs: sust ini: 2 acetil-Co A, sust fin: 4 CO2, coenz reducid y ATP: 6 NADH, 2 FADH2, 2 ATP, moles ATP total: 18 ATP, 4 ATP, 2 ATP
balance glob: sust ini: glucos, 6 O2, sust fin: 6 CO2, 6 H2O moles tot: 36 ATP