Fundamentos del metabolismo celular, clase de bioquímica PDF

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Es un resumen que engloba el tema de fundamentos del metabolismo, desde que es el metabolismo hasta sus tipos, fases, ejemplos y su regulación...

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Fundamentos del metabolismo celular Metabolismo: Es el conjunto de reacciones químicas que se dan dentro de las células. Los alimentos ingeridos se transforman en el “combustible “para realizar las funciones vitales. 

Consta de dos procesos principales: catabolismo y anabolismo.

Reacciones químicas: Es un cambio producido cuando las sustancias participantes se transforman en otras distintas. A las primeras se les llama reactivos y a las segundas productos. Su masa se conserva. 

Se lleva a cabo un reordenamiento entre los átomos de los reactivos, que se rompen y forman nuevos enlaces.

Tipos: Lineal: Reacciones químicas catalizadas por enzimas, donde el producto de una reacción se vuelve el sustrato de la siguiente. 

Se obtiene un producto final diferente.

Cíclica: Secuencia de reacciones catalizadas por las enzimas, pero en forma de ciclo cerrado. El producto de la última reacción se vuelve el sustrato de la transformación inicial.

Ramificada: Cada tipo de ruta puede tener puntos de ramificación, es decir, de donde puedan surgir más reacciones. Entran y salen metabolitos.

Escalonada: En este tipo de reacciones se obtiene una ampliación progresiva de la respuesta.

Vía Metabólica:

Secuencia de reacciones químicas en un orden específico.  

La reacción es catalizada por una enzima específica. El sustrato de una reacción se transforma en un producto y este se convierte en el sustrato de la siguiente reacción y así sucesivamente.

Mapa Metabólico: Son diagramas en los que se representan esquemáticamente las vías metabólicas.

Fases del metabolismo: Catabolismo: Reacción de descomposición (destructiva) y oxidativa. Proceso degradativo. Tiene un tipo de reacción Exergónica. 

Degradar, destruir, separar, dividir, etc.

FasesDegrativa: Moléculas grandes a más simples. Liberadora de Energía: Moléculas simples a más simples, liberando energía durante el proceso. Ejemplos   

Digestión. Cuando las proteínas se convierten en aminoácidos. Cuando el glucógeno se convierte en glucosa. Cuando los triglicéridos se convierten en ácidos grasos.

Anabolismo: Fase Constructiva. Se producen moléculas complejas a partir de moléculas simples, que son almacenadas para luego ser utilizadas o formar parte de la célula.  

Consume energía (ATP). Endergónica, de síntesis o construcción.

Ejemplos  

Fotosíntesis: Materia inorgánica a orgánica por medio de la energía del sol. Quimiosíntesis: Moléculas de carbono y nutrientes a orgánica. No sol. Ciclo de Calvin: Moléculas de dióxido de carbono - molécula de glucosa.

Anfibolismo: Proceso mixto. Por ejemplo, el ciclo de Krebs.

Mecanismos de regulación: Comunicación intercelular y extracelular: 

Intercelular- Transferencia de información por medio de la membrana plasmática. Las células se comunican entre sí mediante señales directas entre ellas o mediante la emisión de una sustancia recibida por la otra célula.



Extracelular- Se necesita contar con un receptor especifico. Estas señales químicas, son proteínas o moléculas producidas por una célula emisora, con frecuencia son secretadas por la célula y liberadas en el espacio extracelular. Ahí pueden flotar, hacia las células vecinas, como mensajes en una botella.

Segundos Mensajeros: Permiten amplificar a nivel intracelular la señal recibida, la especificidad y diversidad de respuestas. Deben producirse muy rápidamente frente a la interacción ligando-receptor y luego destruirse o inactivarse también de forma muy veloz. 

Para que una molécula funcione como concentración debe estar finamente regulada.

segundo

mensajero

su

Inducción y Represión de Enzimas: 

Inducción- Las enzimas que están ante la presencia de una sustancia (sustrato) la célula aumenta enormemente su cantidad de enzimas. Solo ocurre cuando el sustrato es el apropiado para la enzima presente.



Represión- Desconexión rápida de la ruta biosintética de un determinado compuesto, cuando éste aparece aportado en el medio de la bacteria.

Moléculas Reguladoras: Las células de la mucosa del tubo digestivo secretan dicho polipéptido, glucagon y somatostatina. 

La insulina y glucagón: metabolismo de carbohidratos, proteínas y grasas.

 

Somatostatina (hormona de crecimiento), interviene en la regulación de la secreción de las células insulares. El polipéptido pancreático, regulación de transporte iónico en el intestino.

Inhibición por retroalimentación: Es un fenómeno en el cual un metabolito, generalmente el metabolito final de una secuencia metabólica inhibe la acción de una enzima anterior que, generalmente, es el primero de la secuencia.

Modificación Covalente:    

Reacción catalizadora por otra enzima. La adición o separación de un grupo funcional de enzimas. Cambia su estado y actividad. Se lleva a cabo en las reacciones finales.

La enzima puede ser activada o desactivada cuando otra enzima le agrega o le quita un grupo químico.

Moléculas energéticas: ATP: El adenosín trifosfato es una molécula requerida para el intercambio de energía de los seres vivos. Está formado por la molécula adenina, por una ribosa y tres grupos fosfatos, estos contienen enlaces de alta energía entre ellos y al romperse dichos enlaces se libera la energía almacenada.   

Establece la regulación de vías metabólicas. Actúa como un mensajero intra y extracelular. Moneda de intercambio energético.

Acetil- COA: Compuesto intermedio formado en la degradación de la mayoría de los combustibles metabólicos.  

Constituye un paso obligado para la entrada en el ciclo de Krebs. Sirve como precursor para la síntesis de ácidos grasos y esteroides.

Estructura: Un grupo β-mercaptoetilamina unido por un enlace a la vitamina B5. También, está unida a un nucleótico ADP 3fosforilado. Un grupo acetilo (COCH3) está unido a esta estructura. Peso molecular de 809,5 g/mol

NAD, NADH: Nicotinamida Adenina Dinucleótido (NAD)- en forma oxidada sirve como un aceptor de electrones. Es un "asistente" importante que ayuda a las enzimas en el trabajo que realizan en todo el cuerpo. NADH- Su forma reducida, dona electrones y juega un papel en la producción de energía.  

Participa en la producción de L-dopa, que el cuerpo convierte en el importante neurotransmisor dopamina. Se compone de dos nucleótidos, adenina y nicotinamida, conectados a través de sus grupos fosfato.

NADP, NADPH: Nicotiamida-Adenina Dinucleotido fosfato- Es una coenzima que recibe hidrógenos para convertiste, se utilizada en la fase de fijación del dióxido de carbono de la fotosíntesis (ciclo de Calvin). Se encarga de reducir el CO2 a carbón orgánico.

NADPH- Compuesto reductor que junto con el ATP se encargan de transformar el agua y el dióxido de carbono en compuestos orgánicos reducidos (glucosa p. ej.), liberando oxígeno. 

Está formada por dos nucleótidos, unidos a través de grupos fosfatos: uno de ellos es una base de Adenina y una de nicotinamide.

FAD, FADH: Dinucleótido de flavina y adenina. Interviene en la reacción de deshidrogenación del succinato para producir fumarato, en el ciclo de Krebs.  

Es cofactor de algunas deshidrogenasas. Cuando interviene en una reacción, pasa de la forma oxidada, FAD, a la reducida, FADH2 Cuenta con 5 carbonos, 4 de los cuales se encuentran unidos a un OH, es decir, es un derivado de la ribosa (pentosa). Cuenta con un nucleótido de adenina, uno con base nitrogenada (vitamina B2).

Sistemas Aerobios y Anaerobios: Sistema Aerobio: Se llevan a cabo utilizando el oxígeno como aceptor terminal de los electrones extraídos de las moléculas de alimento. 

Produce una cantidad de energía mucho mayor.

Ejemplo: 

Respiración Celular: Es una degradación oxidativa y liberación de energía a partir de las moléculas de nutrientes mediante la reacción del oxígeno.

Sistema Anaerobio: Consiste en que la célula obtiene energía de una sustancia sin utilizar oxígeno, logran obtener energía libre y sintetizar todos sus componentes sin su ayuda.  

Posee un menor rendimiento energético. También se le llama fermentación.

Ejemplos: 

La fermentación: Es una ruta metabólica productora de energía sin un cambio en su estado de oxidación es decir es anaerobia. Levadura de la cerveza.

Ejemplos de Metabolismo: Cerebral: Su metabolismo está basado en la participación de dos sustratos: la glucosa y el oxígeno. Utiliza el 25% del total de la glucosa utilizada en el cuerpo y casi del 20% del consumo de O2 de todo el organismo Su metabolismo se lleva a cabo a través de la glucolisis acoplada al ciclo de los ácidos tricarboxílicos y al ciclo de las pentosas fosfato. 

Si la glucosa no lleva su proceso normal, pueden dar convulsiones, desmayos, un coma, o en el peor de los casos muerte neuronal.

Adipocitos: Responden a los estímulos de la insulina (hormona reguladora de todos sus procesos metabólicos). La insulina y los glucocorticoides representan el principal estimulante fisiológico de la actividad de la LPL. 

Promueve el almacenamiento de los triacilgliceroles en los adipocitos por varios mecanismos.

Su metabolismo es mediante dos procesos importantes como lo son la acumulación del tejido adiposo (lipogénesis) y su utilización y gasto (lipolisis). 

Estos efectos dependen en gran medida de la actividad de la lipoproteína lipasa (LPL, es una enzima que participa en el metabolismo y transporte de las lipoproteínas, a través de la hidrolisis) y lipasa hormona sensible (HSL).

Musculo esquelético: Juega un rol central en la regulación del metabolismo de la glucosa de todo el cuerpo. Sus rutas dependen del tipo y función de las fibras del músculo que contienen enzimas necesarias para la síntesis de glucógeno, la glucólisis y la oxidación de la glucosa. Blanco (fibras tipo IIB)- Se contrae muy rápido, pero puede sostener contracciones repetitivas por corto tiempo. Este tipo de músculo depende de la glucólisis como fuente principal de ATP Ay su transporte de insulina es bajo. 

Puede tener la capacidad de sintetizar glucosa a partir del lactato.

Rojo (fibras tipo I y IIA)- Deriva la mayoría de sus moléculas de ATP a partir del metabolismo oxidativo, y tiene una velocidad alta de captación de glucosa. 

Bajo ciertas condiciones metabólicas puede remover el lactato de la sangre y oxidarlo para la producción de energía.

En reposo- Contiene el equivalente de un 1 % de su peso en forma de glucógeno.

Hepatocitos: Los nutrientes absorbidos se acumulan en forma de glucógeno y lípidos, para ello el hígado actúa de dos modos. 1. Los hepatocitos absorben con gran velocidad la glucosa y los ácidos grasos, estos penetran en el hepatocito por difusión o por proteínas transportadoras no dependientes de insulina. 2. El aumento de insulina/glucagón que ocurre durante la digestión actúa sobre los hepatocitos al dirigir la glucosa absorbida hacia la

gluconeogénesis, e incrementar la glucólisis para sintetizar ácidos grasos a partir de la acetil-coenzima A resultante.  El hígado se comporta como un neutralizador de la hiperglucemia resultante de la absorción....