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Física y Química Biológica
Licenciatura en Enfermería
Clase 8 2012
Metabolismo
• El metabolismo celular está dado por todas las reacciones químicas que ocurren en la célula.
El metabolismo celular incluye distintos tipos de reacciones químicas que tienen una determinada
secuencia que se denomina “vía metabólica”.
• Se produce la degradación de moléculas grandes para originar otras más pequeñas, generalmente producen una cantidad neta de energía
Catabolismo
Anabolismo
• A partir de moléculas pequeñas se originan moléculas mas grandes.
Requieren un aporte de energía.
Enzimas
• Las reacciones químicas a la temperatura normal de un organismo no pueden ocurrir espontáneamente, necesitan de una energía de activación.
Enzimas
• La enzimas reducen la energía de activación y permiten que las reacciones ocurran.
Se las llama “catalizadores biológicos” porque reducen la energía de activación
Enzimas
Enzimas
Enzimas2 Modelos de unión del complejo enzima sustrato
Enzimas• A menudo las enzimas
poseen una parte no proteica denominada “cofactor”.
• Cofactores: Iones inorgánicos, vitaminas
• Coenzimas: Molécula orgánica
Enzimas•Un efector alostérico es un agente físico o químico que activa o inhibe una enzima.
Respiración celular
• Es un proceso por el cual las células degradan glucosa (o un nutriente que se ha convertido en glucosa) para convertirlo en dióxido de carbono y agua. Se trata de un proceso catabólico
• La energía liberada se transfiere al ATP y otra parte se elimina como calor.
Respiración celular• Existen tres vías metabólicas que se interrelacionan químicamente
para constituir la respiración celular:1. Glucólisis2. Ciclo de ácido cítrico3. Sistema de transporte de electrones
Glucólisis
Ocurre en el citosol de la célula. La glucosa por una serie de degradaciones forma 2 moléculas de ácido pirúvico, ATP y NADH,
Glucólisis
• Una vez formado el ácido pirúvico puede seguir dos caminos
1. Si se dispone de oxígeno sigue la vía aeróbica y penetra en el ciclo del ácido cítrico.
2. Si no se dispone de oxígeno sigue la vía anaeróbica y se transforma en ácido láctico.
Ciclo del ácido cítrico o de Krebs
El proceso ocurre en la mitocondriaDurante el ciclo se produce CO2, NADH y FADH2 y electrones activados que pasan al sistema de transporte de electrones
Piruvato
Sistema de transporte de electrones
El NADH y el FADH2 generado en el ciclo del ácido cítrico transfieren sus electrones activados a el sistema de transporte de electrones para producir finalmente ATP.
Sistema de transporte de electrones (STE)
Pares de electrones de alta energía son transportados por las coenzimas NAD y FAD a los componentes del STE incluyéndolos en la membrana interna de la mitocondria.
Sistema de transporte de electrones (STE)
A medida que se transportan los electrones de una molécula a otra su energía se utiliza para bombear protones hacia el espacio intermembranoso
Sistema de transporte de electrones (STE)
Al aumentar el gradiente de protones, el movimiento pasivo de los mismos a través de la membrana aporta la energía necesaria para transformar el ADP en ATP.
Sistema de transporte de electrones (STE)
Los electrones desactivados son aceptados por las moléculas de oxígeno para finalmente reunirse con los protones y formar agua.
Nótese que se requiere de oxígeno como aceptor final de electrones
Resumiendo
En la mayoría de las células, en la respiración aeróbica se transfiere la energía contenida en la glucosa al ATP.Se generan 36 moléculas de ATP, 2 directamente de la glucólisis y 34 del resto de la vía.En total se forman 36 moléculas de ATP
Anabolismo
• A partir de moléculas pequeñas se originan moléculas mas grandes.
Requieren un aporte de energía.
Procesos anabólicos
• La síntesis de proteínas quizás sea el proceso anabólico más importante de las células.
Síntesis de proteínas
• Consta básicamente de dos pasos:
1.TranscripciónOcurre en el núcleo2.TraducciónOcurre en el citoplasma
Transcripción
Ocurre en el núcleo de la célula.ARN POLIMERASA: abre la cadenaSe abre la cadena por medio de una enzimaSe comienza a formar un nuevo ARNSe forma el ARN MENSAJEROSe cierra la hebra de ADNSe separa el ARNp y el ARNm sale al citoplasma
Traducción
Ocurre en el citoplasmaEl 1º paso es la elongación Por medio del ARN de transferencia y del ribosoma que se une al ARNm
El proceso ocurre hasta llegar al codón de finalización
El proceso finaliza con una proteína sintetizada
Se separa el ARNt del ARNm y el ribosoma
En resumen• La sintesís de
proteínas involucra el ADN y el ARN
Ocurre en el núcleo yel citoplasma celular
Este proceso necesita de energía que es
aportada por el ATP
ADN
Human Genome Program, U.S. Department of Energy, Genomics and Its Impact on Medicine and Society: A 2001 Primer, 2001
Funciones de los genes
PRINCIPALES HALLAZGOS EN NÚMEROS
• el genoma humano contiene 3164 millones de bases
• un gen promedio contiene 6000 bases.
• el número total de genes se estima en 30.000
• menos del 2% corresponde a la secuencia que codifica para las proteínas.
• 50% del genoma son secuencias repetitivas (?)
• el 99,9% de la secuencia del DNA es exactamente la misma en todos los individuos.
• se desconoce la función de un 50% de los genes descubiertos.
Proyecto Genoma Humano