“METABOLISMO CENTRAL”

“NOMBRE DEL ALUMNO: FELIX AMADO CAB PECH”

“ENTREGA: JUEVES 14 DE NARZO DEL 2024”

“MAESTRA: FANNY EVANGELINA CEN CHUC”

“SEMESTRE: 2”
 METABOLISMO
El metabolismo se define como el conjunto de procesos fisico-químico-
fisiológicos que ocurren en los organismos capaces de intercambiar sus
componentes y energía con el entorno, lo cual les permite su autoconservación
y autorreproducción. Representa la actividad celular altamente integrada y
plagada de propósitos, en la que participan muchos sistemas multienzimáticos
con la finalidad de intercambiar sustancias y energía con el entorno, y propiciar,
por tanto, el desarrollo y la vida celular.

Las funciones específicas del metabolismo son:

1. Obtener energía química del entorno, de los elementos orgánicos nutritivos o
de la luz solar.
2. Convertir los elementos nutritivos exógenos en los sillares de construcción o
precursores de los componentes macromoleculares de las células.
3. Reunir los sillares moleculares para formar proteínas, ácidos nucleicos,
lípidos y otros componentes celulares.
4. Formar y degradar aquellas biomoléculas necesarias para las funciones
vitales.

El metabolismo como proceso presenta dos fases antagónicas, mutuamente

excluyentes, que reciben el nombre de catabolismo y anabolismo, las cuales
representan una manifestación, a nivel biológico, de la categoría filosófica de
unidad y lucha de contrarios.
El metabolismo puede dividirse también, para su mejor estudio en tres
aspectos diferentes pero íntimamente ligados:

Catabolismo: Que es la suma de reacciones exergónicas que permiten liberar

la energía en los nutrientes o sustratos y ser acumulada en forma de
Adenosíntrifosfato (ATP) u otros compuestos. Las reacciones en esta fase son
esencialmente degradantes: grandes moléculas orgánicas se transforman en
constituyentes más simples. En el proceso degradante ocurren reacciones
oxidativas, en las que se desprende energía químicamente utilizable (ATP);
energía necesaria para: sostenimiento, multiplicación, crecimiento y desarrollo
del organismo, para el trabajo osmótico, mecánico, generación de impulsos
nerviosos, etcétera.

Anfibolismo o metabolismo intermediario: Que es el conjunto de reacciones

en que los productos de hidrólisis del catabolismo y algunos nutrientes son
transformados en ácidos orgánicos, esteres fosfóricos y otros compuestos
como aminoácidos.

Anabolismo o metabolismo biosintético: Que es la parte del metabolismo

implicado en la síntesis de macromoléculas, tales como: ácidos nucleicos,
proteínas, sustancias de reserva y otros, estas son todas reacciones
endergónicas (que consumen energía). Representa la fase constructiva del
metabolismo. Se caracteriza por presentar reacciones biosintéticas con la
formación de estructuras moleculares complejas a partir de estructuras más
simples. El anabolismo suele tener etapas reductoras y consume energía
potencial (ATP, NADH +H+ y otros).
 CATEGORIAS DEL METABOLISMO, ANABOLISMO, CATABOLISMO

En el anabolismo, moléculas pequeñas se transforman en moléculas más

grandes y complejas de hidratos de carbono, proteínas y grasas. El
catabolismo, o metabolismo destructivo, es el proceso que produce la energía
necesaria para toda la actividad que tiene lugar en las células.

metabolismo: producen la energía y los materiales que las células y los

organismos necesitan para crecer, reproducirse y mantenerse sanos
Catabolismo: produce la energía necesaria para toda la actividad que tiene
lugar en las células
Anabolismo: Contribuye al crecimiento de células nuevas, el mantenimiento de
los tejidos corporales y el almacenamiento de energía para utilizarla más
adelante

PRINCIPALES PASOS METABOLICOS

GLUCOLISIS
Es la ruta metabólica, formada por diez reacciones enzimáticas, mediante la
que se degrada una molécula de glucosa hasta dos moléculas de piruvato,
además de producir energía en forma de ATP y de NADH. Es una ruta
metabólica universalmente distribuida en todos los organismos y células. Su
función es la degradación de glucosa y otros monosacáridos para la obtención
de energía. se emplea para describir una secuencia de reacciones que tiene
lugar en una gran variedad de organismos y tejidos. Constituye una cadena
metabólica, que partiendo de una hexosa, generalmente la D-glucosa, conduce
a la producción de dos moléculas de triosa, el ácido pirúvico y de este al ácido
láctico
Importancia: es la vía principal del metabolismo de la glucosa (y de otros
carbohidratos). Ocurre en el citosol de todas las células, y puede funcionar
tanto de forma aerobia como anaerobia, según la disponibilidad de oxígeno y
de la cadena de transporte de electrones y, por tanto, de la presencia de
mitocondrias.
Funcion espesifica: La glucólisis ocurre en el citosol de una célula y se puede
dividir en dos fases principales: la fase en que se requiere energía, sobre la
línea punteada en la siguiente imagen, y la fase en que se libera energía,
debajo de la línea punteada.
Fase en que se requiere energía. En esta fase, la molécula inicial de glucosa se
reordena y se le añaden dos grupos fosfato. Los dos grupos fosfato causan inestabilidad
en la molécula modificada —ahora llamada fructosa-1,6-bifosfato—, lo que permite que
se divida en dos mitades y forme dos azúcares fosfatados de tres carbonos. Puesto que
los fosfatos utilizados en estos pasos provienen de ATP, se deben utilizar dos moléculas
de ATP.
Fase en que se libera energía. En esta fase, cada azúcar de tres carbonos se convierte
en otra molécula de tres carbonos, piruvato, mediante una serie de reacciones. Estas
reacciones producen dos moléculas de y una de NADH Dado que esta fase ocurre dos
veces, una por cada dos azúcares de tres carbonos, resultan cuatro moléculas de ATP y
dos de NADH en total.
 Organulo donde sucede la glucolisis
La glucolisis tiene lugar en el citoplasma celular. Consiste en una serie de diez
reacciones, cada una catalizada por una enzima determinada, que permite
transformar una molécula de glucosa en dos moléculas de un compuesto de
tres carbonos, el ácido pirúvico.

Reacciones del ciclo (sutrato-producto)

El PEP es el sustrato para el paso final de la glucólisis. Con la ayuda de la
enzima piruvato quinasa, el paso final produce dos ATP y dos moléculas de
piruvato. Queda suficiente energía para casi producir dos ATP más, pero como
se queda corta, esta energía se emite en forma de calor.
En esta fase participan las siguientes enzimas: hexoquinasa, fosfohexosa
isomerasa, fosfofruc-toquinasa-1, aldolasa, y triosa fosfato isomerasa2.

Regulacion enzimatica de cada proceso

La glucólisis se regula enzimáticamente en los tres puntos irreversibles de esta
ruta, esto es, en la primera reacción (G → G-6P), por medio de la hexoquinasa;
en la tercera reacción (F-6P → F-1,6-BP) por medio de la PFK1 y en el último
paso (PEP → Piruvato) por la piruvato quinasa.

Ciclo de krebs

El ciclo de krebs es una serie de reacciones que se efectúan en las

mitocondrias, que lleva acabo el catabolismo de los residuos de acetilo,
liberando equivalentes de hidrogeno, los cuales, durante la oxidación permite la
liberación de la mayor parte de la energía libre de los combustibles tisulares.los
residuos de acetilo están en forma de acetil coenzima A. Este ciclo proporciona
la mayor parte de las enzimas reducidas, NADH (niacin dinuclotido reducido)y
FADH2(flavin adenin dinucleotido reducido). Que transportadora de electrones
impulsa la cadena por consiguiente la fosforilacion oxidativa Este ciclo puede
considerarse como un intermediario en la conversión de moléculas simples
derivadas de carbohidratos, grasas o proteínas en energía en forma de AΤΡ.
Productos finales del ciclo de krebs:
- 6 NADH(niacin dinucleotido reducido)
- 2FADH2(flavin adenin dinucleotido reducido)
- 2GTP(trifosfato de guanina )
- 4(CO2)
 Funciones del ciclo de Krebs:

- Es la fuente de la mayoría de coenzimas reducidas que hacen posible

que la cadena respiratoria produzca ΑΤΡ.

- Produce la mayor parte de dióxido de carbono fabricado en los tejidos

humanos

- Convierte los intermediarios en precursores de ácidos grasos.

El ciclo de Krebs inicia con la formación del Acido oxalacetico por la

acción de la acetli-CoA Y Termina con la formación del acido oxalacetico
por la acción de la enzima deshidrogenasa málica.
Este ciclo consta de nueve metabolitos que por la acción de ciertas
enzimas específicas contribuyen al catabolismo e los metabolitos, los
nueve metabolitos, los nueve son:

Acido oxalacetico

Acido -cetoglutarico

Acido cítrico

Acido Succinico

Acido cis-aconitico

Acido Fumarico

Acido isocitrico

Acido malico

Acido oxalacetino
Organulo donde sucedió
El ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz mitocondrial en eucariotas y en
el citoplasma de procariotas.
 Reacciones del ciclo(sustrato-producto)
El ciclo de Krebs consta de una serie de reacciones enzimáticas
interconectadas que descomponen la glucosa y otros sustratos
metabólicos en dióxido de carbono (CO2), liberando electrones y
protones en el proceso.
Los dos carbonos del acetil-CoA son oxidados a CO2, y la energía que
tenía acumulada es liberada en forma de energía química: GTP y poder
reductor (electrones de alto potencial): NADH y FADH2.

Otros sitios para la regulación del ciclo de Krebs incluyen aconitasa (ACN),
isocitrato deshidrogenasa-2 (IDH2), succinil-CoA sintetasa (SCS) y malato
deshidrogenasa (MDH)
Regulación. Muchas de las enzimas del ciclo de Krebs son reguladas
por retroalimentación negativa (feedback), por unión alostérica del ATP, que es
un producto de la vía y un indicador del nivel energético de la célula.
 Conservacion del piruvato acetil coA

Durante la glucólisis aeróbica, la glucosa u otros monosacáridos se convierten en

piruvato por lo que en presencia de oxígeno el piruvato es el producto final per se
de esta vía citosólica. También la degradación de aminoácidos como la alanina,
serina y cisteína da lugar a la producción de piruvato.
El piruvato tiene una serie de destinos metabólicos según el tejido y el
estado metabólico de dicho tejido. Los principales tipos de reacciones en los que
participa el piruvato se indican en la figura:
Glucosa

Glucólisis

Piruvato
Transaminación Reducción

Alani Lactat
Carboxilación Descarboxilación
oxidativa

Oxalaceta Acetil-

El piruvato se convierte en acetil-CoA mediante el complejo multienzimático de la

piruvato deshidrogenasa.

Piruvato + NAD+ + CoASH  Acetil-CoA + CO2 + NADH + H+

Este enzima está localizado exclusivamente en el compartimento mitocondrial y

se encuentra a altas concentraciones en tejidos como el músculo cardíaco y el
riñón. La reacción de la piruvato deshidrogenasa es esencialmente irreversible
siendo este hecho la razón principal por la que no existe una conversión neta de
carbono de ácido graso a carbono glucídico.
Acetil-CoA X piruvato
Se han encontrado dos tipos de regulación del complejo de la piruvato
deshidrogenasa:
 Los dos productos de la reacción, el acetil-CoA y el NADH, inhiben el
complejo de forma competitiva.
 El complejo existe en dos formas: a) un complejo enzimático activo y b)
un complejo fosforilado inactivo. La inactivación del complejo se consigue
por una proteína quinasa dependiente de Mg2+-ATP unida estrechamente
al complejo multienzimático. La reactivación del complejo se logra
mediante una fosfoproteína fosfatasa que desfosforila el complejo en una
reacción que es dependiente de Mg2+ y Ca2+.
Destinos metabólicos del Acetil-CoA

Los diferentes destinos del acetil-CoA generado en el compartimento

mitocondrial incluyen:
1. Oxidación completa del grupo acetilo en el ciclo de los ácidos
tricarboxílicos para la generación de energía
2. En el hígado la conversión de un exceso de acetil-CoA en los cuerpos
cetónicos acatoacetato y -hidroxibutirato y
3. Transferencia de las unidades acetilo al citosol y posterior biosíntesis
de moléculas complejas tales como los esteroles y ácidos grasos de
cadena larga.

Piruvato Aminoácid Ácidos grasos

Acetil-CoA

Ciclo de los Esteroles

Cuerpos
ácidos Ácidos
cetónicos
tricarboxílicos grasos

El destino principal del acetil CoA producido en las diversas vías catabólicas
generadoras de energía es su oxidación completa en un serie de reacciones
oxidativas denominadas ciclo de los ácidos tricarboxílicos.
Aunque algunos enzimas del ciclo se encuentran en el citosol, la localización
primaria de los enzimas del ciclo de los ácidos tricarboxílicos es la mitocondria.
Este tipo de distribución es apropiada ya que el complejo multienzimático de la
piruvato deshidrogenasa y la secuencia de la -oxidación de los ácidos grasos,
las dos fuentes principales para la generación de acetil CoA, están localizadas en
el compartimento mitocondrial.
 Es la etapa final del catabolismo aeróbico de los hidratos de carbono, los
aminoácidos y los ácidos grasos.

 Serie de reacciones -que tienen lugar en las mitocondrias- que llevan a

cabo el catabolismo de los residuos acetilos, liberando equivalentes
reductores, cuya oxidación, libera la mayor parte de la energía libre de
los combustibles tisulares.
 Principal función: ruta final común de la oxidación de hidratos de
carbono, lípidos y proteínas, puesto que la glucosa, los ácidos grasos y
muchos aminoácidos son metabolizados a acetil-CoA o a
intermediarios del ciclo.
 Ruta anfibólica, es decir, que actúa no sólo en el catabolismo sino
también en la generación de precursores para las rutas biosintéticas
(anabólicas). De los intermediarios del ciclo del ácido cítrico se derivan
muchos compuestos, incluyendo aminoácidos, porfirinas y nucleótidos
de pirimidina.
 También juega un papel destacado en la gluconeogénesis, la
transaminación, la desaminación y en la lipogénesis.

Sistema piruvato deshidrogenasa

Una vez formado el piruvato, este se transloca hacia el interior de la
mitocondria (matriz mitocondrial), en donde, por acción del Complejo
Enzimático Piruvato Deshidrogenasa (piruvato dehisrogenasa, dihidrolipoil
deshidrogenasa y dihidrolipoll transacetilasa), será transformado en Acetil CoA,
por una reacción de descarboxilación oxidativa.

Piruvato + CoA+NAD Acetil-CoA + CO2 + NADH + H

Las coenzimas y grupos prostéticos requeridos en esta reacción son pirofosfato

de tiamina (TPP), dinucleótido de flavina y adenina (FAD), dinculeótido de
nicotinamida Y adenina (NAD) y lipoamida (ácido lipóico). La descarboxilación
oxidativa del piruvato, dirige a los átomos de carbono a su liberación como CO₂
en el ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico) y por consiguiente, la producción de
energía.
El complejo multienzimático Piruvato Deshidrogenasa ( PDH ) es un complejo
mitocondrial formado por tres enzimas ( E1, E2, y E3 ) en una relación
estequiométrica. Además de estas tres enzimas responsables de la actividad
catalítica existen otras 3 enzimas responsables de la regulación de su
actividad.
Ubicación : Existen numerosas evidencias experimentales que permiten afirmar
que el complejo PDH se encuentra en la membrana mitocondrial interna. Para
una mejor comprensión de las formas de entrada del Piruvato a la matriz
mitocondrial y de salida desde la matriz mitocondrial se podrá ver
próximamente una sección dedicada al Piruvato y que se encuentra en proceso
de elaboración ( el Piruvato en la encrucijada ).
 Cadena transportadora de electrones

La cadena de transporte de electrones envía electrones a través de una serie

de proteínas, que generan un gradiente electroquímico de protones que
producen energía en forma de adenosin trifosfato (ATP, por sus siglas en
inglés). Las proteínas generan energía a través de reacciones redox que crean
el gradiente de protones. El catabolismo aeróbico completo de 1 molécula de
glucosa produce entre 36 y 38 ATP, principalmente a través de la energía
obtenida a medida que las coenzimas reducidas nicotinamida adenina
dinucleótido hidruro (NADH, por sus siglas en inglés) y flavín adenín
dinucleótido hidruro 2 (FADH2, por sus siglas en inglés) se transportan a través
del sistema de transporte de electrones. Tres de los 4 complejos respiratorios
que componen la cadena respiratoria mitocondrial, así como la ATP sintasa,
están incrustados en la membrana mitocondrial interna. La coenzima Q y el
citocromo c transfieren electrones entre los complejos, que finalmente se
encontrarán con el oxígeno y generarán H2O.
La misión de la cadena transportadora de electrones es la de crear
un gradiente electroquimico que se utiliza para la síntesis de ATP. Dicho
gradiente electroquímico se constituye mediante el flujo de electrones entre
diversas sustancias de esta cadena que favorecen en último caso la
translocación de protones que generan el gradiente anteriormente mencionado.
De esta forma podemos deducir la existencia de tres procesos totalmente
dependientes:

- un flujo de electrones desde sustancias individuales;

- un uso de la energía desprendida de ese flujo de electrones que se
utiliza para la translocación de protones en contra de gradiente, por lo
que energéticamente estamos hablando de un proceso desfavorable;
- un uso de ese gradiente electroquímico para la formación de ATP
mediante un proceso favorable desde un punto de vista energético.
 Se encuentran en la membrana interna de las mitocondrias de las células
eucariotas y en la membrana plasmática de las células procarióticas.La cadena
de transporte de electrones tiene dos funciones principales:
Regenera los acarreadores de electrones. El NADH y el FADH donan sus
electrones a la cadena de transporte de electrones y se convierten otra vez en
NAD y FAD. Esto es importante porque las formas oxidadas de los
acarreadores de electrones se utilizan en la glucólisis y en el ciclo del ácido
cítrico, así que deben estar disponibles para mantener estos procesos en
funcionamiento.
Forma un gradiente de protones. La cadena de transporte genera un
gradiente de protones a través de la membrana interna de la mitocondria: en el
espacio intermembranal hay una concentración más alta de H y en la matriz
hay una concentración más baja. Este gradiente es una forma de energía
almacenada que, como veremos, se puede utilizar para generar ATP.

Generalmente, las moléculas de la cadena de transporte de electrones se

organizan en cuatro complejos (I-IV). Las moléculas pasan electrones entre sí a
través de múltiples reacciones redox, moviendo electrones de niveles de
energía más altos a otros más bajos a través de la cadena de transporte. Estas
reacciones liberan una energía que los complejos utilizan para bombear H + a
través de la membrana interna (desde la matriz hasta el espacio
intermembrana). Esto forma un gradiente de protones a través de la membrana
interna.
 Fotosintesis

La fotosíntesis es la fuente principal de toda la energía química y moléculas

orgánicas disponibles para las fotoautótrofas, como plantas, y también
prácticamente a todos los otros organismos. Además, también constantemente
repone el abastecimiento de oxígeno en la atmósfera, vital a todos los
organismos aerobios.

Durante la fotosíntesis, una célula utiliza energía luminosa capturada por la

clorofila para realizar la síntesis de carbohidratos. La reacción general de la
fotosíntesis puede resumirse como sigue:

La fotosíntesis es un proceso de anabolismo autótrofo. Constituye no sólo la

forma de nutrición del reino vegetal sino por la base de la alimentación de todas
las cadenas tróficas. Consta de dos fases: una luminosa y otra oscura. En ellas
se produce la transformación no sólo de materia inorgánica en orgánica, sino
también de energía luminosa en energía química de enlace.

Para que se lleve a cabo la fotosíntesis se necesitan los siguientes elementos:

Sol (energía solar), gas carbónico (CO2) que entrara por los estomas de las
hojas, Clorofila, Agua y Sales minerales (absorbidas por las raíces).

Las plantas son autótrofas por que tienen la capacidad para captar la energía
del sol y fijarla en los enlaces de los compuestos orgánicos que elaboran la
energía del sol y fijarla en los enlaces de los compuestos orgánicos que
elaboran mediante la fotosíntesis.

La fotosíntesis se realiza en los cloroplastos, donde se encuentran los

pigmentos capaces de captar y absorber la energía luminosa procedente del
sol. Estos pigmentos son: clorofila (verde), xantofila (amarillo) y carotenoides
(anaranjados). Se trata de uno de los procesos anabólicos más importantes de
la naturaleza, ya que la materia orgánica sintetizada en su transcurso permite
la realización del mismo.
La fotosíntesis es la fuente de la vida para la mayor parte de los seres vivos, ya
que proporciona la energía indispensable para los distintos procesos vitales, a
demás la fotosíntesis produce la mayor parte del oxigeno de la atmosfera, esta
se realiza en dos etapas:

Fase luminosa. Fase en donde se transforma la energía luminosa en química:

que es usada por todos los seres vivos. Los vegetales son el primer y único
eslabón productor de la cadena trófica. Esta fase depende de la luz que reciben
los cloroplastos de la células vegetales que son captados por medio de la
clorofila, esta energía lumínica descompone el agua en Oxigeno e Hidrogeno,
liberándose el Oxigeno y generándose 2 moléculas por medio del movimiento
de sus electrones de un nivel a otro liberando energía para producir la molécula
ATP y el poder reductor que es la molécula NADPH2 que aportaran a la fase
siguiente energía química para la transformación de CO2 en Hidratos de
carbono.

Fase oscura en la que ya no interviene la luz y las moléculas formadas en la

fase luminosa (ATP y NADPH2) participan en la reducción del bióxido de
carbono (CO2) mediante una serie de reacciones el “Ciclo de Calvin” en donde
se combina Se combina CO2 con RDP (difosfato de ribulosa) para formar PGA
(ác. Fosfoglicérido) Se combina PGA con NADPH2 y ATP por lo que se libera
agua, se forma PGAL para la nutrición de la planta, se produce glucosa a partir
de PGAL, este azúcar se disuelve en agua y recorre toda la planta
proporcionándole la energía necesaria para crecer.

Reaccines del ciclo (sustrato-producto)

La fotosíntesis generalmente se representa con la ecuación 6 CO2 + 6 H2O +
light --> C6H12O6 + 6 O2. Durante este proceso, los organismos como las
plantas realizan las reacciones luz dependientes y las luz independientes para
convertir el dióxido de carbono y el agua en azúcares y oxigeno.

La RuBP oxigenasa-carboxilasa (RUBisCO), una enzima clave en la

fotosíntesis, es el equivalente molecular de un buen amigo con un mal hábito.
En el proceso llamado fijación de carbono, la RUBisCO incorpora dióxido de
carbono a una molécula orgánica durante la primera etapa del ciclo de Calvin.

BIBLIOGRAFIA
INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LA BIOQUÍMICA

3Ciencias
https://3ciencias.com › LIBRO-BIOQUIMICA

Fisiología vegetal

Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y Agrimensura

https://exa.unne.edu.ar › fisiologiavegetalbidwell

+30 Libros de Bioquímica ¡Gratis! [PDF]

InfoLibros.org
https://infolibros.org › Libros Gratis › Química

Biología. 9a. Ed. Eldra Solomon, Linda Berg y Diana W. ...

Issuu
https://issuu.com › cengagelatam › docs