12_metabolismo_2bac

IES ABASTOS, VALENCIA

BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO

TEMA 12: EL METABOLISMO 1 El me metabolismo. 1.1 1.1

Conc Concep epto to de de meta metabo boli lism smo o

Metabolismo: Conjunto de reaccione !u"#ica !ue e $roducen en e% interior de %a c&%u%a ' !ue conducen a %a tran(or#aci)n de una *io#o%&cu%a en otra+ Rutas o vías metabólicas: Secuencia de reaccione !u"#ica %iada entre ", de (or#a !ue e% $roducto de una de e%%a contitu'e e% utrato de otra+ Son #u' e#ejante en todo %o ere -i-o+ Metabolitos: .o%&cu%a !ue inter-ienen en %a ruta #eta*)%ica+ Enzimas: $rote"na reu%adora de %a reaccione !u"#ica #eta*)%ica+

enzima Metabolitos iniciales (SUSTAT!S ! "A#T$%!S& 1.2 1.2

Metabolitos finales (P!'U#T!S&

Fase Fases: s: Cata Catabo boli lism smo o y anab anabol olis ismo mo..

1. 1.22.1 atab atabo oli lism smo o /eradaci)n de #o%&cu%a or0nica co#$%eja en otra #0 enci%%a+ Se %i*era AT1 AT1

Biomoléc. orgánicas complejas

Biomoléculas sencillas + ATP

1. 1.22.2 Anab nabolis olismo mo S"ntei de #o%&cu%a or0nica co#$%eja a $artir de otra *io#o%&cu%a enci%%a+ Se neceit nece ita a AT1+ AT1+

Biomoléculas sencillas + ATP

Biomoléc. orgánicas complejas

Caracter"tica de %a do (ae de% #eta*o%i#o: REAC+ CATABLICAS REAC+ ANABLICAS Reaccione de deradaci)n+ Reaccione de "ntei+ Reaccione de o3idaci)n+ Reaccione de reducci)n+ /e$renden ener"a 1recian ener"a+ Genera%#ente con-erente: a $artir de Genera%#ente di-erente: a $artir de utrato di(erente aca*an dando cai uno $oco $roducto $ueden dar %uar a ie#$re %o #i#o $roducto 40cido #uc7a utancia di(erente+ $ir5-ico, etano%, CO 2 ' $oco #06 1.3 1.3

Tipos ipos de meta metabo boli lism smo o

Lo orani#o neceitan $ara u $roceo -ita%e do recuro i#$recindi*%e:



a!bono, neceario $ara (or#ar %o co#$ueto or0nico de !ue et0n 7ec7o, ' ene!"ía, necearia $ara e% #eta*o%i#o+ Lo orani#o o*tienen car*ono de do (uente $rinci$a%e: C inor0nico, en (or#a de CO 2 at#o(&rico, ' C or0nico, en (or#a de co#$ueto or0nico !ue (or#an $arte de otro ere -i-o+ Lo $ri#ero on % o orani#o autót!o#os, ' %o eundo on %o $ete!ót!o#os+ 1or otra $arte, %o orani#o o*tienen ener"a ta#*i&n de do (uente $rinci$a%e: %o #otot!o#os %a o*tienen de %a ener"a acu#u%ada en %a radiaci)n o%ar, ' %o %uimiot!o#os %a o*tienen de %a ener"a acu#u%ada en %o en%ace de cierto co#$ueto !u"#ico+ Aun!ue en %a natura%e8a e da cua%!uier co#*inaci)n entre %a (uente de car*ono ' %a (uente de ener"a, %a #0 co#une on: 

Orani#o #otoautót!o#os: 9ti%i8an C inor0nico $ara (a*ricar u $ro$ia #o%&cu%a or0nica, uti%i8ando %a ener"a !ue $ro$orciona %a %u8 o%ar+ E e% cao de %o -eeta%e, ' e% $roceo e %%a#a (oto"ntei+



Orani#o %uimio$ete!ót!o#os: O*tienen C ' ener"a a $artir de %a deco#$oici)n de #o%&cu%a or0nica+ E e% cao de %o ani#a%e ' %o 7ono+ 1ueto !ue %o 5nico orani#o ca$ace de (a*ricar #ateria or0nica on %o aut)tro(o, en enera% $odr"a#o decir !ue %o 7eter)tro(o on $ar0ito de %o aut)tro(o+

Ti&os 'e o!"anismos se"(n su metabolismo

Ti$o de #eta*o%i#o: O!i"en 'e la O!i"en 'el ene!"ía ca!bono

otoaut)tro(o 4o oto%it)tro(o6

Lu8

CO2

oto7eter)tro(o 4o otooran)tro(o6

Lu8

Or0nico

;ui#ioaut)tro(o 4o ;ui#io%it)tro(o6

Reaccione !u"#ica

CO2

;ui#io7eter)tro(o 4o !ui#iooran)tro(o6

Reaccione !u"#ica

Or0nico

E)em&los 1%anta u$eriore, a%a, ciano*acteria, *acteria $ur$5rea de% a8u(re ' *acteria -erde de% a8u(re+ Bacteria $ur$5rea no u%(5rea Bacteria nitri(icante, *acteria inco%ora de% a8u(re Ani#a%e, 7ono, $roto8oo ' #uc7a *acteria

2 Las !eacciones RE*O+ E% #eta*o%i#o e caracteri8a $or $reentar reaccione de o3idaci)n


(#atabolismo& e Sustancia A (re)uci)a&

2.1

Sustancia A+ + ATP (o*i)a)a&

e (Anabolismo&

Tipos de oxidación

La reaccione de o3idaci)n $ueden er de tre ti$o:

2.1.1 ,o! &-!'i'a 'e elect!ones

A

A+ + e



B + e

B

A, sust. )a)ora )e e (se o*i)a - A+ & B- sust. Aceptora )e e  (se re)uce - B& ,o! 'es$i'!o"enación 1&rdida de 0to#o de H, !ue i#$%ican una $&rdida de e <, 'a !ue H 2.1.2

A0 + B

H= = e<

A+B0

A, sustancia )a)ora )e 0 (se o*i)a/ pier)e e& B, sustancia aceptora )e 0 (se re)uce/ gana e& 2.1. ,o! o/i"enación Incor$oraci)n de 0to#o de O+ E %a #oda%idad de o3idaci)n #eno (recuente: %a adici)n directa de O )%o e da rara -ece ' ie#$re en co#*inaci)n con otro $roceo de o3idaci)n+

A+B!

A! + B

A, sustancia aceptora )e ! (se o*i)a/ gana !& B, sustancia )a)ora )e ! (se re)uce/ pier)e !& En %a o3ienaci)n de*e#o tener en cuenta !ue e% n5#ero de o3"eno incor$orado $or %a utancia ace$tora 7a de er conta*i%i8ado con re$ecto a% n5#ero de C de dic7a #o%&cu%a+ Eje#$%o >: O3idaci)n de% car*ono de% #etano 4(or#a reducida6 7ata e% di)3ido de car*ono 4(or#a o3idada6:



4>6 ' 4?6: o3ienaci)n@ 426 ' 46: de7idroenaci)n+ Re%aci)n OC: #etano :> , di)3ido de car*ono 2:>+ Eje#$%o 2: O3idaci)n de% 0cido $ir5-ico a di)3ido de car*ono 4$or de7idroenaci)n ' o3ienaci)n6:

#01  #!  #!!0 (3ci)o pir45ico&

#!2

elaci6n !7#, áci)o pir45ico 171 (8,8&/ )i6*i)o )e carbono 278 (2,8&  El t!asie"o 'e ene!"ía en el metabolismo. La reaccione cata*)%ica on e/e!"ónicas $or!ue de$renden ener"a ' %a ana*)%ica on en'e!"ónicas $or!ue $recian ener"a+ E% tran$orte de eta ener"a e $uede %%e-ar a ca*o en (or#a de AT,, !ue tran$orta ru$o (o(ato, o en (or#a de coenzimas tran$ortadora de e%ectrone + A#*a on #o%&cu%a ricoener&tica+ 3.1

El ATP

En %o ere -i-o e3ite una #o%&cu%a !ue act5a co#o D#oneda ener&tica ' et0 $reente en todo %o $roceo de interca#*io ener&tico: e% adeno"n tri(o(ato o AT1+ E un nuc%e)tido (or#ado $or adenina, ri*oa ' tre (o(ato@ %o en%ace !ue unen a eto ru$o (o(ato entre " neceitan #uc7a ener"a $ara (or#are, $or %o !ue a% inteti8ar AT1 a $artir de A/1 = 1 4adeno"n di(o(ato6 e ca$a8 de a%#acenar eta ener"a, ' de %i*erar%a de nue-o a% deco#$oner e% AT1 en A/1 = 1+ E% aco$%a#iento de eta reaccione con otra de "ntei o ru$tura de otra #o%&cu%a $er#ite a$ro-ec7ar %a ener"a de$rendida de una reaccione en otra en !ue e necearia+ En %a reaccione ender)nica 4ana*)%ica6 e% AT1 e 7idro%i8a en AT1 ' (o(ato inor0nico 41i6, %i*erando una F ca%#o%+ E3ite una ruta a%ternati-a $ara %a 7idr)%ii de% AT1 !ue $ro$orciona e% do*%e de ener"a !ue e% anterior+ En ete cao e ro#$en %o do en%ace de a%ta ener"a ' e% AT1 de ecinde en A.1 4adeno"n #ono(o(ato6 ' $iro(o(ato 41i  1i6+ Ete 5%ti#o e 7idro%i8a $oterior#ente %i*erando do #o%&cu%a de 1i+ En ete $roceo e de$renden una > ca%#o%+ La ener"a %i*erada e %a !ue e uti%i8a $ara %a "ntei de *io#o%&cu%a, e% tran$orte acti-o a tra-& de %a #e#*rana ' %a eneraci)n de (uer8a ' #o-i#iento+ En %a reaccione e3er)nica 4cata*)%ica6, $roductora de ener"a, e% A/1 e une a un ru$o (o(ato 41i6 ' (or#a AT1+

.1.1 Síntesis 'e AT, 1uede rea%i8are a tra-& de tre -"a:



?+>+>+> o(ori%aci)n a ni-e% de utrato S"ntei de AT1 racia a %a ener"a !ue e %i*era de una *io#o%&cu%a 4utrato6 a% 7idro%i8are a%uno de u en%ace rico en E, co#o ocurre en cierta reaccione de %a %uc)%ii ' de% cic%o de re*+ La en8i#a !ue reu%an eto $roceo e deno#inan !uinaa+ Eje#$%o >: En %a %uc)%ii: Ac (o(oeno%$ir5-ico = A/1

Ac+ 1ir5-ico = AT1

Eje#$%o 2: En e% cic%o de re*: Succini% CoA = H2O = G/1 = 1i GT1

G/1 = 1i

uccinato = CoA
AT1

?+>+>+2 o(ori%aci)n o3idati-a S"ntei de AT1 a $artir de %a E %i*erada $or %o e%ectrone !ue $aan a tra-& de %a cadena re$iratoria de %a creta #itocondria%e+ E% reu%tado de% tran$orte de e < da %uar a un *o#*eo continuo de $rotone 4H=6 dede %a #atri8 #itocondria% 7ata e% e$acio inter#e#*ranoo, enerando un radiente e%ectro!u"#ico !ue i#$u%a %o H = de rereo a %a #atri8, atra-eando %a AT1<intetaa o $art"cu%a  4teor"a !ui#io#)tica de .itc7e%%, >JK>6+ La E %i*erada $or e% (%ujo de H = a (a-or de radiente $er#ite %a uni)n de A/1 ' 1i, (or#0ndoe AT1+ ?+>+>+? oto(o(ori%aci)n S"ntei de AT1 de (or#a i#i%ar a% $roceo anterior, $ero %%e-ada a ca*o en %a #e#*rana ti%acoida% de% c%oro$%ato+ Co#o conecuencia de %a (ot)%ii de% aua, e %i*eran e< !ue on ca$tado $or %a cadena tran$ortadora de %o (otoite#a I ' II 4(ae %u#inoa de %a (oto"ntei6, ' %o H = on *o#*eado 7acia e% e$acio ti%acoida%+ Eto H = eneran un radiente e%ectro!u"#ico co#o en %a #itocondria, iendo i#$u%ado 7ata e% etro#a a tra-& de %a AT1<intetaa, %i*erando %a ener"a necearia $ara %a uni)n de A/1 ' 1i, (or#0ndoe AT1+ 3.2

Los transportadores de electrones.

En cierta reaccione e3er)nica, co#o a%una de% #eta*o%i#o de %a %ucoa o de %a (oto"ntei, %a E e tran$ortada #ediante e%ectrone 4%i*re o (or#ando $arte de 0to#o de H6, !ue on ca$tado $or #o%&cu%a tran$ortadora $ara donar%o, junto con u E, a otra #o%&cu%a 4ace$tora6+ 1ode#o ditinuir do ti$o:

.2.1 T!ans&o!ta'o!es 'e 0 .o%&cu%a ca$tadora de 0to#o de H de$rendido en %a reaccione de o3idaci)n, !ue (ina%#ente on tran(erido a #o%&cu%a ace$tora, %a cua%e e reducen+ Lo #0 (recuente on 4(or#a o3idada6: NA/= 4nicotina#ida
Se $reentan en: G%uc)%ii, cic%o de re*, (er#entacione ae %u#inoa ' ocura de %a (oto"ntei Cic%o de re*, 


.2.2 T!ans&o!ta'o!es 'e e .o%&cu%a ca$tadora de e< de$rendido en %a reaccione de o3idaci)n+ Son %o citocro#o+ E% $ao de %o e< de un citocro#o a otro con%%e-a una di#inuci)n de% ni-e% ener&tico de% e< ' %a %i*eraci)n de ener"a, !ue e uti%i8ada $ara (o(ori%ar e% A/1 ' (or#ar AT1+ Lo citocro#o e $reentan en %a (o(ori%aci)n o3idati-a ' en %a (ae %u#inoa de %a (oto"ntei 4cadena de tran$orte e%ectr)nico6+ E% coen8i#a A 4CoA6 e otro tran$ortador de e%ectrone !ue inter-iene en %a tran(erencia de un ru$o aceti%o unido a un ru$o SH+ Su i#$ortancia etri*a en !ue u (or#a o3idada, e% aceti% CoA, e %a #o%&cu%a de $artida de% cic%o de re*+

 Los biocataliza'o!es: Las enzimas. 4.1

iocatali!adores

Sutancia !ue reu%an %a reaccione !u"#ica de %o ere -i-o+ 1ro$iedade:  /i#inu'en %a ener"a de acti-aci)n+, ener"a inicia% re!uerida $ara !ue tena %uar cua%!uier ti$o de reacci)n+  Au#entan %a -e%ocidad de %a reacci)n !ue cata%i8an+  Se co#*inan con %o reacti-o $ara $roducir un etado de tranici)n con #enor ener"a %i*re !ue en e% cao de %a reaccione no cata%i8ada+  No e conu#en durante e% $roceo+ Lo *iocata%i8adore #0 (recuente on %a en8i#a, $ero ta#*i&n act5an co#o ta%e %a 7or#ona, %a -ita#ina ' %o o%ioe%e#ento+ 4.2

En!imas.

La ener"a !ue e %i*era en %a reaccione e3er)nica no $uede er %i*erada de o%$e, $or!ue no er"a a$ro-ec7a*%e, ' ade#0 %a te#$eratura a%can8ada er"an inco#$ati*%e con %a -ida 4recorde#o !ue %a $rote"na e denatura%i8an a uno F ºC6+ 1ara e%%o, %a reaccione ocurren en eta$a ucei-a, ' cada una de e%%a et0 contro%ada $or en8i#a+ Aun!ue en una reacci)n e% *a%ance ener&tico ea de de$rendi#iento neto de &ta, e necearia una cierta ener"a %%a#ada ener"a de acti-aci)n, in %a cua% no e $oi*%e !ue e $rodu8ca+ A #enudo eta ener"a de acti-aci)n e tan e%e-ada !ue en %a $r0ctica i#$ide !ue %a reacci)n e $rodu8ca en %a condicione !ue e dan en %a c&%u%a@ %o en8i#a e encaran de #ini#i8ar eta ener"a de acti-aci)n $er#itiendo !ue e $rodu8ca, ' reu%ando a" %a -e%ocidad de %a reacci)n+ Lo en8i#a on *iocata%i8adore: #o%&cu%a $roteica !ue reaccionan e$ec"(ica#ente con uno o #0 reacti-o 4%%a#ado utrato6, e unen a &te a tra-& de una 8ona %%a#ada centro acti-o, (or#ando un co#$ueto te#$ora% %%a#ado co#$%ejo en8i#a < utrato, (aci%itan %a reacci)n de% utrato ' de$u& e e$aran !uedando %i*re $ara cata%i8ar %a reacci)n con una nue-a #o%&cu%a de utrato+ AB = ENI.A

A = B = ENI.A

Co#o -e#o, e% en8i#a no e conu#e en %a reacci)n, $or %o !ue e neceitan #u' $e!ueMa cantidade de &to+ 1or otra $arte, $ueto !ue e% A/N contro%a %a "ntei de $rote"na de %a c&%u%a, indirecta#ente e ca$a8 de contro%ar #ediante %a (a*ricaci)n o no de en8i#a todo e% #eta*o%i#o ce%u%ar+ E3iten #ecani#o ca$ace de deacti-ar %o en8i#a cuando 'a no e neceario !ue e $rodu8ca %a reacci)n !u"#ica 4o cadena de reaccione6@ $or eje#$%o, e% $roducto (ina% de una cadena de reaccione $uede in7i*ir %a "ntei de un en8i#a !ue cata%i8a una de %a $ri#era eta$a de %a cadena+



.2.1 a!acte!ísticas %uímicas.  Biocata%i8adore de natura%e8a $roteica, $redo#inando %a %o*u%are+ K  1eo #o%ecu%ar entre >2 ' > da%ton+  Se5n u co#$oici)n !u"#ica $ueden er:  1rote"na i#$%e: cadena de aa+ 1rote"na conjuada o 7etero$rote"na: HOLOENI.AS+ or#ada $or:   A1OENI.A: $arte $roteica  COACTOR $arte no $roteica 4ru$o $rot&tico6 indi$ena*%e $ara %a reacci)n+ Si e de natura%e8a or0nica e %%a#a COENI.A+ .2.2 ,!o&ie'a'es. Ade#0 de %a $ro$iedade co#une a% reto de *iocata%i8adore, $reentan otra e3c%ui-a:  E$eci(icidad en cuanto a %o utrato o*re %o !ue act5a ' reaccione a %a !ue cata%i8a+  Acti-idad e$ecia%#ente e%e-ada Reu%aci)n de u acti-idad, !ue de$ende de:  actore e3terno: concentraci)n de utrato, $H, te#$eratura+  actore intr"neco a u etructura ' caracter"tica !u"#ica+  1reencia o auencia de #o%&cu%a in7i*idora+  Contro% &nico : #ediante %a trancri$ci)n de %o ARN#+  .2. Est!uctu!a 3 mecanismo 'e actuación. La en8i#a et0n contituida $or aa etructura%e ' aa (unciona%e+ Eto 5%ti#o (or#an e% centro acti-o, ca-idad ai#&trica cu'a con(or#aci)n ' co#$oici)n !u"#ica deter#inan %a e$eci(icidad de %a en8i#a con re$ecto a% utrato o utrato 4#o%&cu%a o*re %a !ue act5a6+ La uni)n de% en8i#a con %o utrato e deno#ina com&le)o enzima
In#luencia 'e la concent!ación sust!ato: 1ara #uc7o en8i#a, %a -e%ocidad de reacci)n 4V6 -ar"a e5n %a S + To#ando co#o contante %a concentraci)n en8i#0tica, reu%ta !ue %a -e%ocidad e $ro$orciona% a %a S cuando &ta e *aja+ Si S e a%ta, V e cai inde$endiente de %a S , de*ido a !ue %a en8i#a e encuentra satu!a'a $or %a e%e-ada cantidad de S+ Ete $roceo !ueda re(%ejado en %a ecuaci)n de Mic$aelis
S

S   K

M



/onde 5ma/ e %a -e%ocidad #03i#a de %a reacci)n@ ' 6M 4constante 'e MM6 e %a S a %a cua% %a - de reacci)n e %a #itad de u -a%or #03i#o+ Lo -a%ore de  . indican %a a(inidad de %a en8i#a $or e% utrato: una . a%ta i#$%ica una a(inidad *aja ' -ice-era+ 

In#luencia 'e la T7

E% au#ento de %a tP $ro-oca un incre#ento de %a -e%ocidad de %a reaccione cata%i8ada $or en8i#a, $ero )%o 7ata cierto -a%ore, entre Q  KºC, a $artir de %o cua%e %a #a'or"a de e%%a e denatura%i8a, 'a !ue e ro#$en %o en%ace !ue #antienen u etructura terciaria+ Sin e#*aro, 7a' orani#o !ue -i-en a e%e-ada te#$eratura 4QºC6, co#o %a *acteria ter#)(i%a ' %a ciano*acteria de aua ter#a%e+ Eto e de*e a !ue $oeen en8i#a !ue to%eran a%ta te#$eratura+ 

In#luencia 'el &0

La acci)n de %a en8i#a trancurre entre %o %"#ite #"ni#o ' #03i#o de $H, (uera de %o cua%e %a acti-idad e nu%a+ La ra8)n etri*a en %a denatura%i8aci)n !ue $roducen %o -a%ore de $H e3tre#o o*re %a $rote"na+ E% $H )$ti#o ue%e etar $r)3i#o a% (iio%)ico 4K,Q a 2,+ 

In#luencia 'e in$ibi'o!es

9na utancia ca$a8 de di#inuir o anu%ar %a -e%ocidad de una reacci)n en8i#0tica e un in$ibi'o! + E3iten -ario ti$o de in7i*ici)n:  

Irre-eri*%e: e% in7i*idor e (ija a% centro acti-o ' %o inuti%i8a $or!ue a%tera u etructura+ Re-eri*%e: e% in7i*idor no inuti%i8a e% centro acti-o+ En ete cao encontra#o do $roceo:  In7i*ici)n co#$etiti-a, i e% in7i*idor e une a% centro acti-o ' *%o!uea e% acceo de% utrato a% #i#o+ Se de*e a !ue e% I ' en S on #u' $arecido+ Se rea%i8an i#u%t0nea#ente %a iuiente reaccione: 8& " + S 

"S

"+P

2& " + $

"$

In7i*ici)n no co#$etiti-a@ i e% in7i*idor no e (ija a% centro acti-o, ino a una 8ona $r)3i#a, %o !ue di(icu%ta e% acceo de% S a% centro+

.2.8 lasi#icación  9/i'o!e'uctasas: cata%i8an reaccione de )3ido

12_metabolismo_2bac

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