Introducción al Metabolismo y Bioenergética

Introducción al Metabolismo y Bioenergética

• La bioenergética es una rama de la bioquímica que se centra en el estudio de la transferencia y utilización de la energía en los sistemas biológicos
• Todos los organismos necesitan energía y materia (carbono) para sobrevivir
• Los organismos se clasifican según su fuente de energía y origen del carbono:
  • Quimioheterótrofos: Utilizan compuestos orgánicos como fuente de energía y carbono.
  • Fotoautótrofos: Utilizan la luz solar como fuente de energía y CO2 como fuente de carbono.

El Metabolismo

• El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que ocurren en las células para:
  • Degradar sustancias exógenas (nutrientes) a sus productos constituyentes (intermediarios metabólicos)
  • Obtener energía química a partir de las moléculas combustibles
  • Ensamblar productos de degradación (intermediarios metabólicos) para formar moléculas propias
  • Sintetizar y degradar moléculas especializadas
• Las reacciones celulares forman parte de las rutas metabólicas, una serie de reacciones encadenadas e interdependientes.

Catabolismo: Etapas

• Degradación de grandes moléculas hasta unidades más pequeñas.
  • Digestión
  • Otros ejemplos: Glucogenólisis
• Degradación de moléculas más pequeñas hasta intermediarios metabólicos.
  • Importante: Acetil CoA
• Producción de ATP a partir de la oxidación completa del fragmento acetilo del Acetil-CoA y NADH, FADH2.

Anabolismo: Etapas

• Transformación de metabolitos intermediarios a moléculas sillares
  • Síntesis de ácidos grasos, gluconeogénesis, síntesis de aminoácidos
• Biosíntesis de macromoléculas a partir de moléculas sillares.
  • Biosíntesis de proteínas, glucógeno, etc.
• El ciclo de Krebs actúa como nexo de unión entre catabolismo y anabolismo: es anfibólico.

Aspectos Termodinámicos de las Reacciones Bioquímicas

• La termodinámica describe las leyes fundamentales que rigen las transformaciones energéticas de la materia.
• Aplicables a los sistemas biológicos, permiten comprender:
  • Viabilidad de una reacción bioquímica
  • Dirección de una reacción
  • Cantidad de energía emitida o absorbida en una reacción

Obtención de ATP

• Las células utilizan la energía liberada en la ruptura del ATP para llevar a cabo funciones esenciales
• Transforman la energía química en otros tipos de energía (mecánica, eléctrica, de transporte).
• Existen dos vías principales para producir ATP a partir de ADP y Pi:
  • Fosforilación a nivel de sustrato
  • Fosforilación oxidativa

Fosforilación a Nivel de Sustrato

• La energía de una transformación química se usa para transferir un grupo fosfato (Pi) al ADP para formar ATP.

Fosforilación Oxidativa

• La energía de la oxidación se utiliza para generar poder reductor (NADH, FADH2)
• Se utiliza para reducir al oxígeno a agua
• Esta energía se utiliza indirectamente para producir ATP.

Introducción al Metabolismo. Bioenergética

• La bioenergética es la rama de la bioquímica que estudia la transferencia y utilización de la energía en los sistemas biológicos.
• Los organismos necesitan energía y materia (carbono) para funcionar.
• Se clasifican según su fuente de energía y el origen de la forma química del carbono.
• Los organismos quimioheterótrofos obtienen energía de la degradación de compuestos orgánicos y el carbono de moléculas orgánicas.

Procesos Metabólicos en Organismos Quimioheterótrofos

• El catabolismo es la degradación de nutrientes a productos de degradación, metabolitos intermediarios y moléculas precursoras.
• El anabolismo es la síntesis de macromoléculas a partir de moléculas precursoras.
• Existe una estrecha relación entre catabolismo y anabolismo, donde las rutas metabólicas se interconectan.

El Metabolismo

• Es el conjunto de todas las reacciones que ocurren en las células para:
  • Degradar sustancias exógenas (nutrientes).
  • Obtener energía química.
  • Ensamblar moléculas propias.
  • Sintetizar y degradar moléculas especializadas.
• Las reacciones celulares forman parte de las rutas metabólicas, una serie de reacciones encadenadas e interdependientes.

Etapas del Catabolismo

• Las grandes moléculas se degradan hasta unidades más pequeñas (digestión).
• Estas moléculas más pequeñas se degradan hasta intermediarios metabólicos, siendo el acetil-CoA un compuesto clave.
• Se produce ATP a partir de la oxidación completa del fragmento acetilo del acetil-CoA y NADH, FADH2.

Etapas del Anabolismo

• Transformación de los metabolitos intermediarios a moléculas sillares (precursoras).
• Biosíntesis de macromoléculas a partir de moléculas sillares.
• El ciclo de Krebs es un nexo de unión entre catabolismo y anabolismo (anfibólico).

Aspectos Termodinámicos de las Reacciones Bioquímicas

• La termodinámica es el conjunto de leyes fundamentales que rigen las transformaciones de la energía de la materia, incluyendo los seres vivos.
• El primer principio de la termodinámica (conservación de la energía) establece que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.
• El segundo principio de la termodinámica establece que un proceso tiene lugar espontáneamente si aumenta la suma de las entropías del sistema y de su entorno.

Obtención de ATP

• Las células intercambian la energía liberada en la ruptura del ATP para llevar a cabo funciones esenciales, convirtiendo la energía química en otros tipos de energía.
• Existen dos vías para producir ATP a partir de ADP y Pi:
  • Fosforilación a nivel de sustrato: la energía de una transformación química se utiliza directamente para transferir el grupo fosfato (Pi) al ADP, obteniendo ATP.
  • Fosforilación oxidativa: la energía de la oxidación se utiliza para generar poder reductor (equivalentes de reducción: NADH, FADH2), que luego se oxida en la mitocondria, generando ATP.

Fosforilación a Nivel de Sustrato

• La ruptura de un compuesto de alto contenido energético impulsa la síntesis de ATP a partir de ADP y Pi.

Este cuestionario explora los conceptos básicos de la bioenergética y el metabolismo. Aprenderás sobre cómo los organismos obtienen y utilizan energía, así como las diferentes clasificaciones según su fuente de carbono y energía. Profundiza en las reacciones químicas esenciales que sustentan la vida.