BIOLOGÍA - METABOLISMO

Presentación

BIOLOGÍA MOLECULAR

Ing. Tania Calle Y. Enlace para visualizar las actualizaciones de esta presentación: https://view.genial.ly/63e3f4558e86980019b5671d/presentation-biologia-metabolismo

Comencemos

• ¿Qué está sucediendo en tu cuerpo ahora mismo?
• ¿Cuáles de tus actividades diarias consideras que son indispensables para poder vivir?
• ¿Cuáles son las principales fuentes de energía que utilizamos para realizar nuestras actividades diarias?
• ¿Cómo crees que se transforman en energía los alimentos que consumimos para poder realizar nuestras actividades?

Índice

PROTEÍNAS

METABOLISMO

CÉLULAS AUTÓTROFAS

LÍPIDOS

CATABOLISMO

ÁCIDOS NUCLÉICOS

BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

Replicación

Transcripción

CARBOHIDRATOS

Traducción

Catabolismo

• El catabolismo es la fase degradativa del metabolismo en la cual moléculas orgánicas complejas y relativamente grandes como los polisacáridos o las proteínas, se degradan para dar lugar a moléculas de estructura más simple y menor tamaño como el ácido láctico, CO2, agua, amoníaco o urea.

Metabolismo

Se conoce con el nombre de metabolismo a las diferentes transformaciones químicas que sufren los nutrientes en nuestros tejidos una vez superados los procesos de digestión y absorción correspondientes.

Anabolismo

• En contrapartida, el anabolismo es la fase constructiva del metabolismo, en la cual tiene lugar la síntesis de los componentes moleculares de las células tales como los ácidos nucleicos, las proteínas, los polisacáridos y los lípidos a partir de moléculas precursoras de estructura más sencilla y menor tamaño. Este proceso biosintético requiere de energía química para poder ser llevado a cabo, es decir, es un proceso endergónico.

Las reacciones catabólicas liberan energía; un ejemplo es la glucólisis, un proceso de degradación de compuestos como la glucosa, cuya reacción resulta en la liberación de la energía retenida en sus enlaces químicos. Las reacciones anabólicas, en cambio, utilizan esta energía liberada para recomponer enlaces químicos y construir componentes de las células como lo son las proteínas y los ácidos nucleicos. El catabolismo y el anabolismo son procesos acoplados que hacen al metabolismo en conjunto, puesto que cada uno depende del otro.

A más detalle

Características

1. Las reacciones bioquímicas son muchas, pero las reacciones importantes son relativamente pocas 2. Las rutas metabólicas centrales son pocas y son similares en todas las formas vivas. 3. Las moléculas importantes del metabolismo no son más de 100 -Todas las rutas se regulan de forma similar.

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Funciones

1. Obtener energía química (ATP) degradando nutrientes ricos en energía (o a partir de la energía solar) 2. Convertir moléculas nutrientes en moléculas celulares (fabricar los componentes celulares) 3. Polimerizar precursores monoméricos a proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos, etc. -Sintetizar y degradar biomoléculas requeridas en funciones celulares especializadas (hormonas, neurotransmisores, etc.)

Células autótrofas

Las células autótrofas tienen dos tipos de anabolismo: uno autótrofo y otro heterótrofo. En el primero se parte de sustancias inorgánicas (CO2 y H2O) para obtener sustancias orgánicas sencillas (por ejemplo, glucosa) utilizando la energía libre (luminosa o producida en reacciones químicas). En el segundo, se parte ya de sustancias orgánicas sencillas, como la glucosa, para obtener otras más complejas como el almidón.

Células Heterótrofas

Las células heterótrofas sólo tienen un anabolismo heterótrofo, similar al de las autótrofas, con la diferencia de que incorporan las moléculas orgánicas del exterior (alimentos). El catabolismo se puede considerar idéntico en tanto en células autótrofas como en heterótrofas.

Diferencia entre:Anabolismo y Catabolismo

La fase anabólica implica procesos de síntesis de compuestos, involucran principalmente reacciones de reducción que consumen energía y a partir de unos cuantos sustratos se pueden formar una gran variedad de compuestos. Hay divergencia en los productos. La fase catabólica implica procesos de degradación de compuestos, involucran principalmente reacciones de oxidación acompañadas de liberación de energía y a partir de una gran variedad de compuestos se generan casi siempre los mismos productos. Hay convergencia en los productos (CO2, piruvato, alcohol etílico, agua y unos pocos mas).

Anabolismo - proceso endergónico - Absorbe energía para formar macromoléculas - Macromoléculas: Carbohidratos, Lípidos, Proteínas, enzimas, vitaminas, ácidos nucléicos (ADN-ARN). Catabolismo - proceso exergónico - Expulsa energía (Moneda energética: ATP)

Catabolismo en organismos aeróbicos

1. Fase inicial o preparatoria Donde las grandes moléculas (nutrientes) presentes en los alimentos se degradan hasta liberar sus principales componentes (los polisacáridos se desdoblan en monosacáridos; los lípidos a ácidos grasos y glicerol y las proteínas en sus aminoácidos constituyentes). 2. Fase intermedia En esta etapa, los diversos productos formados en la fase I, son convertidos en una misma molécula, más sencilla la Acetil-coenzima A (acetil-CoA). La degradación de los monosacáridos y el glicerol, así como las reacciones de desaminación y transaminación de los aminoácidos se realizan en el hialoplasma, mientras que la degradación de los ácidos grasos (ȕ-oxidación) ocurre en la matriz mitocondrial. 3. Fase final En la que las moléculas de acetil-CoA se incorporan al proceso de respiración (ciclo de Krebs, transporte de electrones y fosforilación oxidativa) para dar lugar a moléculas elementales CO2 y H2O.

Metabolismo en el cuerpo

Cada persona tiene un metabolismo distinto, y sus particularidades vienen inscritas en los genes. SIn embargo, el metabolismo no es algo inmutable, y puede sufrir medificaciones. El ejercicio por ejempo, hace aumentar el metabolismo, así como todo lo que comporte una libración de adrnalina, como el esfuerzo, estreés, miedo o ansiedad. EL sueño, hace más lento el metabolismo.

La edad también incluye en el metabolismo; por ejemplo, un recién nacido tiene un metabolismo dos veces más activo que un adulto. Vivir en zonas frías también aumenta el metabolismo, mientras uqe la desnutrición o una dieta extrema, reducen el metabolismo en un 25%.

El metabolismo se produce en las células, sin embargo, los principales protagonistas de este proceso son: La glándula tiroides y el hígado.

Catabolismo

La respiración celular aerobia y las fermentaciones alcohólica y láctica son las principales vías catabólicas para la obtención de la energía contenida en las sustancias orgánicas.

¡Gracias!

BIOMOLÉCULAS

La síntesis (o construcción) de una biomolécula requiere de reacciones químicas. Estas reacciones necesitan sus propios ingredientes, es decir, los reactantes para arrojar un producto.Los monómeros de las biomoléculas se unen para formar un polímero medianteuna reacción de condensación o síntesis por deshidratación, cuyo residuo es una molécula de agua. El proceso inverso al de síntesis es el de ruptura de estas moléculas y ocurre mediante una reacción de hidrólisis, en la cual siempre intervendrá el agua.

CARBOHIDRATOS

LOS CARBOHIDRATOS DE FORMAN POR MEDIO DE ENLACES GLUCOSÍDICOS

Los carbohidratos son moléculas formadas por carbono, oxígeno e hidrógeno. Los más simples (monómeros) son los monosacáridos, que literalmente significa una molécula de azúcar, y pueden estar formados por tres a siete carbonos junto con átomos de hidrógeno y oxígeno, unidos entre sí por enlaces covalentes. Los mismos enlaces glucosídicos pueden formar cadenas más grandes (polímeros) de carbohidratos, que dan origen a los polisacáridos (muchos azúcares), como el almidón, la celulosa y el glucógeno.

MONOSACÁRIDOS PROYECCIÓN DE FISHER ALDOSAS

STEP 05

STEP 01

REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE LAS ALDOSAS

STEP 05

STEP 01

CILACIÓN DE ALDOSAS PROYECCIÓN DE HAWORTH

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MONOSACÁRIDOS PROYECCIÓN DE FISHER CETOSAS

STEP 05

STEP 01

REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE LAS CETOSAS

STEP 05

STEP 01

CILACIÓN DE CETOSAS PROYECCIÓN DE HAWORTH

STEP 05

STEP 01

TIPOS DE CARBOHIDRATOS

3. glucógeno

4. quitina

2. celulosa

1. Almidón

Es un polisacárido presente en los animales, cumple el mismo papel que el almidón en las plantas: actúa como un elemento de reserva y almacenamientode energía en los tejidos animales. En los seres humanos, el glucógeno se encuentra principalmente en el hígado y en los músculos esqueléticos.

Es un polisacárido estructural de las plantas. La pared de las células vegetales está formada principalmente por celulosa. La celulosa tiene una estructura muy parecida al almidón, la diferencia radica solamente en la orientación de los monómeros de glucosa y en el tipo de enlace glucosídico, lo cual hace que tenga una estructura más rígida.

SIrve como estructura y protección en insectos

Es un polisacárido de almacenamiento de energía en las plantas, proviene de la polimerización de la glucosa. Este se puede encontrar en varios alimentos como en los cereales, en raíces engrosadas como la yuca, en semillas como el maíz y en tubérculos como la papa.

PROTEÍNAS

LAS PROTEÍNAS SE FORMAN POR MEDIO DE ENLACES PEPTÍDICOS

La diversidad de formas tridimensionales que poseen las proteínas les permite desempeñar funciones muy variadas e importantes en el organismo, por ejemplo, participan en la producción de hormonas, enzimas y neurotransmisores; actúan como transportadoras de moléculas, por ejemplo, la proteína hemoglobina que transporta oxígeno en las células sanguineas conocidas como glóbulos rojos; son receptoras de mensajes en las membranas celulares; y forman anticuerpos en los glóbulos blancos (células sanguíneas encargadas de la respuesta inmunológica).

PROTEÍNAS

Las proteínas que son enzimas encajan como piezas de rompecabezas en un sustrato y lo transforman mediante una reacción química. Por ejemplo, el sustrato sacarosa (azúcar de mesa) por acción de la enzima sacarasa se descompone en glucosa y fructosa; y el sustrato lactosa (disacárido) por acción de la enzima lactasa se degrada en galactosa y glucosa.

ESTRUCTURA DE UN amonoácido

La estructura básica de todo aminoácido consta de un grupo amino (NH2), un carbono central alfa , un grupo carboxilo (COOH) y una cadena lateral o grupo R (radical). El grupo R tiene veinte variaciones y determina el tipo aminoácido que se forma.

AMINOÁCIDOS

formación de péptidos

LÍPIDOS

LOS LÍPIDOS SE FORMAN POR MEDIO DE ENLACES ÉSTER

Los lípidos son biomoléculas que tienen poca o ninguna solubilidad al agua y son hidrofóbicos, es decir, no se mezclan con el agua. Son compuestos muy diversos, pero es posible distinguir tres grupos principales: Grasas, aceites y ceras: Contienen carbono, hidrógeno y oxígeno, y no forman estructuras circulares o en anillocomo los carbohidratos, sino que mantienen un ensamble lineal de átomos.

lípidos

Las grasas y los aceites almacenan gran cantidad de energía química, están compuestos por tres ácidos grasos unidos a una molécula de tres carbonos llamada glicerol. Esta estructura les da su nombre químico de triglicéridos.Las moléculas de glicerol y de ácido graso se unen mediante un enlace covalente llamado éster, con la eliminación de tres moléculas de agua.

lípidos

El ácido graso consiste en una cadena de átomos de hidrógeno y carbono con un grupo carboxilo (—COOH) en un extremo. Puede ser saturado o insaturado.Los ácidos grasos saturados son cadenas de enlaces simples, se denominan así porque los carbonos están completos o saturados con átomos de hidrógeno. Tienden a ser sólidos a temperatura ambiente y se los conoce como grasas. Los ácidos grasos insaturados tienen dobles enlaces entre algunos carbonos. Tienden a ser líquidos a temperatura ambiente y se los llama aceites.

lípidos

lípidos

lípidos - Energía de reserva

La absorción de los lípidos, así como de los otros nutrientes, ocurre en el intestino delgado, donde la enzima lipasa producida por el páncreas y la bilis producida por el hígado y almacenada en la vesícula biliar facilitan este proceso.La lipasarompe la grasa en monoglicéridos y ácidos grasos; y la bilis facilita la absorción de esos ácidos grasos.La facilidad de digestión de los lípidos está determinada por el tipo de ácidos grasos que los forma. Las grasas saturadas son más difíciles de digerir que las no saturadas. Las grasas como la mantequilla, la manteca y la de las carnes son altamente saturadas, y los aceites vegetales y de pescado son bajos en ácidos grasos saturados, por lo tanto, son más fáciles de digerir.

Ácidos Nucléicos

LOS ÁCIDOS NUCLÉICOS SE FORMAN POR MEDIO DE ENLACES FOSFODIÉSTER

Son polímeros formados por la unión de unas unidades llamadas nucleótidos. Los nucleótidos están formados a su vez por la unión de un glúcido (pentosa) una base nitrogenada y ácido fosfórico. Al compuesto formado por la pentosa y la base nitrogenada lo conocemos como nucleósido y, al unirle a este el ácido fosfórico, se obtiene el nucleótido.

áCIDOS NUCLÉICOS

La pentosa que forma los ácidos nucleicos puede ser ribosa o desoxirribosa. La ribosa formará el ARN (ácido ribonucleico) mientras que la desoxirribosa origina el ADN (ácido desoxirribonucleico). La base nitrogenada es un compuesto cíclico formado por cadenas de carbono y grupos amina o amida y los clasificamos en purinas y pirimidinas. Las purinas son la adenina (A) y la guanina (G), mientras que las pirimidinas son la timina (T), citosina (C) y uracilo (U).

áCIDOS NUCLÉICOS

áCIDOS NUCLÉICOS

FUNCIÓN BIOLÓGICA DEL aDN

• Almacenar la infromación genética de un individuo.
• Realizar copias de sí mismo o replicarse.
• Recombinar material genético.
• Utilizar sus mecanismos de reparación para mantener la información genética intacta.
• Transmitir informacikón.

La cantidad de ADN presente en un organimo es el genoma. La replicación del ADN es compleja. Cada vez que una célula se divide, duplica su ADN, esto ocurre en la fase S del ciclo celular.

• La ADN helicasa que abre la dole hélice.
• Las proteínas desestabilizadoras que se unen a la cadena individual y mantienen separadas a las dos cadenas.
• La ARN primasa fabrica la cadena cebadora necesaria para iniciar la replicación.
• La ADN polimerasa agrega nucleótidos complementarios en base a la cadena molde, siempre en el sentido 5' - 3'; hace la lectura y corrección del ADN y además lo repara.
• La ADN ligasa, sella las roturas en el esqueleto de azúcar-fosfato.

Se necesita una fuente de energía química para impulsar esta reacción de síntesis.

Replicación del ADN

• Es de carácter conservativo
• Realización simultánea en ambas hebras
• Es secuencial
• Es bidireccional
• De orígen monofocal: un punto de orígen (Procariontes)
• Multifocal: muchos puntos de orígen (Eucariontes)
• Es semidiscontínua

Se requiere de un complejo proteínico con acción catalítica, enzimas cmo:

REPLICACIÓN DEL aDN

El primer paso para la replicación es la separación de los puentes de hidrógeno entre las dos cadenas complementarias de ADN. Esta separaciónes posible gracias a la acción de la enzima helicasa, que desenrolla y abra las doscadenas (paresde bases) en varios puntos de la molécula a la vez. Los lugares donde comienza simultáneamente a ocurrir la síntesis deADN se llaman burbujas de replicación.

En los extremos de estasburbujas hay una horquilla de replicación en forma de Y,donde están creciendo nuevas cadenas gracias a la acción de otra enzima, la ADN polimerasa. La ADN polimerasa une una base suelta en la cadena parental con una base complementaria de un nucleótido nuevo.

REPLICACIÓN DEL aDN

Como las cadenas complemen- tarias de ADN están en sentido antiparalelo, la síntesis de las nuevas cadenas también avanza en sentido opuesto. En una de las cadenas la replicación es continua, mientras que en la otra cadena es discontinua y avanza en pequeños fragmentos, que después serán unidos por la enzima ADN ligasa.

Duplicar el ADN en el sentido contrario es posible, pero es similara escribir al revés:se lohacemás lento y palabra por palabra; por eso es discontinua, lleva retraso y es fragmentada..

Resúmen

La información genética de todos los seres vivos está almacenada en la molécula de ADN. Su estructura consiste en dos cadenas de nucleótidos complementarios y antiparalelos que se juntan mediante puentes de hidrógeno y forman una doble hélice. Los enlaces se dan entre citosina y guanina, y adenina y timina. Cuando el ADN debe replicarse durante la subfase S de la interfase, primero se separan las cadenas complementarias por la acción de la enzima helicasa. Luego se forman nuevos pares de bases en cada cadena complementaria por acción de la enzima polimerasa y el resultado final es una replicación semiconservadora que consta de dos cadenas de ADN, mitad nuevas y mitad antiguas. El ADN se organiza en segmentos enrollados por proteínas llamados cromosomas y todo el material genético de un organismo se denomina genoma.

Transcripción del ADN

• Puesto que elADN no puede salir del núcleo hacia los ribosomas, la secuencia se debe copiar en una molécula de ARN para que lleve el mensaje. La secuencia se comienza a transcribir en un punto específico de inicio llamado promotor, la enzima ARN polimerasa recorre la cadena molde de ADN enganchando los nucleótidos deARN con las bases complementarias de ADN.
• Los nucleótidos del ARN son ligeramente diferentes de los del ADN, en ellos el azúcar desoxirribosa cambia por ribosa y se sustituye la base pirimidínica timina por uracilo, el resto de bases son las mismas.
• La ARN polimerasa avanza a lo largo de la cadena molde hasta que se separa de ella en un punto final, conocido como señal de terminación, lo cual permite que las dos cadenas de ADN se enrollen de nuevo formando la doble hélice.

• Consiste en copiar (transcribir) un segmento de ADN que codifica para una proteína. Esto ocurre en el núcleo de la célula y comienza cuando la enzima helicasa desenrolla la molécula deADN en puntos específicos y separa los puentes de hidrógeno formando burbujas de replicación.A diferencia de la replicación delADN, la transcripción se concentra solo en un fragmento deADN, que puede ser un gen o una secuencia corta que contenga las instrucciones para algún producto específico.

transcripción del ADN

La nueva cadena deARN es complementaria a la cadena molde deADN y se convierte en el mensajero (ARNm) que puede sacar la información delADN a través de los poros de la membrana nuclear hacia el citoplasma, donde se une a los ribosomas.

• Al ARN de transferencia (ARNt) se encarga de llevar los aminoácidos hacia los ribosomas. El ARNt tiene la forma de un trinche o tenedor: en la parte ancha tiene una secuencia de tres bases, conocidas como anticodón, que se emparejan con las tres bases complementarias de la cadena del ARNm (codón); y en el extremo superior lleva una molécula del aminoácido que corresponde a ese código.
• El ARNt y el ARNm no forman una cadena complementaria porque una vez que el primero llega al ribosoma, el aminoácido que transporta se une al último aminoácido de la cadena peptídica en crecimiento y con ello el ARNt cumple su trabajo de entrega o transferencia y queda disponible para repetir el ciclo.
• El proceso de traducción siempre inicia con la secuencia AUG que se convierte en metionina. Después le siguen varios codones que se traducen en diferentes aminoácidos. Hay tres codones que indican la terminación del proceso de traducción (alto) y son el final de una cadena peptídica.

Traducción del ADN

• Una vez que el ácido ribonucleico mensajero (ARNm) llega con la secuencia transcrita a los ribosomas comienza el proceso de traducción o síntesis de proteínas.
• El mensaje del ARNm se lee en pequeñas secuencias de tres bases nitrogenadas. Es como si todas las palabras escritas en la cadena de ARNm tuvieran tres letras. Cada grupo de tres letras se llama codón y la traducción de estas tres letras es un aminoácido específico. Este lenguaje es el código genético o código de la vida.

trADUCCión del ADN

codones - aminoácidos

¡Muchas gracias!