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introduccion al metabolismo y enzimas, Resúmenes de Biología

describe los conceptos generales de metabolismo y enzimas

Tipo: Resúmenes

2023/2024

Subido el 20/06/2025

jere-chamorro
jere-chamorro 🇦🇷

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Resumen Completo de Metabolismo y Enzimas
1. Introducción al Metabolismo
El metabolismo se define como la totalidad de los procesos químicos que
ocurren en un organismo. 1 Funciona como un "mapa de rutas" de miles de
reacciones que suceden dentro de la célula, permitiendo, por ejemplo, la
conversión de azúcares en aminoácidos y viceversa. 2222 En esencia, el
metabolismo gestiona los recursos de materia y energía de la célula. 3
El metabolismo se divide en dos procesos principales:
Catabolismo (Vías Catabólicas): Son procesos de degradación que
liberan energía al romper los enlaces de moléculas complejas para
convertirlas en compuestos más simples. 4 Estas reacciones se
conocen como exergónicas. 5 Un ejemplo es la hidrólisis de
polímeros como el glucógeno cuando la célula necesita glucosa. 6
Anabolismo (Vías Anabólicas): Son procesos de construcción que
consumen energía para sintetizar moléculas complejas a partir de
moléculas más simples. 7 Estas reacciones se conocen como
endergónicas. 8 Un ejemplo es la síntesis de proteínas a partir de
aminoácidos. 9
La transferencia de energía desde las reacciones catabólicas (que liberan
energía) hacia las anabólicas (que la consumen) se denomina
acoplamiento energético. 10
2. Los Organismos como Transformadores de Energía y Termodinámica
La energía es la capacidad de realizar trabajo. 11 Se presenta en dos formas
principales:
Energía Potencial: Energía almacenada debido a la posición o
estado de una particula. La energía química de los alimentos es un
tipo de energía potencial. Los organismos aprovechan esta energía
al romper los enlaces químicos de carbohidratos, lípidos y proteínas.
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Energía Cinética: Energía asociada al movimiento. 14 La energía
potencial de los alimentos se transforma en energía cinética para
realizar trabajo o se disipa como calor.ej de energía cinética:
calor,movimiento.
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Resumen Completo de Metabolismo y Enzimas

1. Introducción al Metabolismo El metabolismo se define como la totalidad de los procesos químicos que ocurren en un organismo. 1 Funciona como un "mapa de rutas" de miles de reacciones que suceden dentro de la célula, permitiendo, por ejemplo, la conversión de azúcares en aminoácidos y viceversa. 2222 En esencia, el metabolismo gestiona los recursos de materia y energía de la célula. 3 El metabolismo se divide en dos procesos principales:  Catabolismo (Vías Catabólicas): Son procesos de degradación que liberan energía al romper los enlaces de moléculas complejas para convertirlas en compuestos más simples. 4 Estas reacciones se conocen como exergónicas. 5 Un ejemplo es la hidrólisis de polímeros como el glucógeno cuando la célula necesita glucosa. 6  Anabolismo (Vías Anabólicas): Son procesos de construcción que consumen energía para sintetizar moléculas complejas a partir de moléculas más simples. 7 Estas reacciones se conocen como endergónicas. 8 Un ejemplo es la síntesis de proteínas a partir de aminoácidos. 9 La transferencia de energía desde las reacciones catabólicas (que liberan energía) hacia las anabólicas (que la consumen) se denomina acoplamiento energético. 10 2. Los Organismos como Transformadores de Energía y Termodinámica La energía es la capacidad de realizar trabajo. 11 Se presenta en dos formas principales:  Energía Potencial: Energía almacenada debido a la posición o estado de una particula. La energía química de los alimentos es un tipo de energía potencial. Los organismos aprovechan esta energía al romper los enlaces químicos de carbohidratos, lípidos y proteínas. 13  Energía Cinética: Energía asociada al movimiento. 14 La energía potencial de los alimentos se transforma en energía cinética para realizar trabajo o se disipa como calor.ej de energía cinética: calor,movimiento.

El estudio de estas transformaciones de energía se llama termodinámica. 16 Los organismos son sistemas abiertos , ya que intercambian materia y energía con su entorno. 17 Leyes de la Termodinámica:

  1. Primera Ley (Ley de la Conservación de la Energía): La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. 18 La energía total de un sistema y su entorno es constante. 19
  2. Segunda Ley: En cualquier conversión de energía, la energía potencial del estado final siempre será menor que la del estado inicial, y el desorden (o entropía ) del sistema tiende a aumentar. (^20202020) Los sistemas vivos mantienen un bajo nivel de entropía (alto orden) a expensas de la energía que obtienen de su entorno. 21212121 Energía Libre (G): La energía libre (G) es la porción de la energía de un sistema que está disponible para realizar trabajo. Se calcula con la ecuación: G=H −TS Donde:  G: Energía libre.  H: Energía total del sistema (entalpía).  T: Temperatura absoluta (en Kelvin).  S: Entropía (desorden). 23 Un proceso ocurre espontáneamente solo si el cambio en la energía libre (δG) es negativo.  Reacciones Exergónicas: Liberan energía neta (δG es negativo) y ocurren espontáneamente.  Reacciones Endergónicas: Consumen energía de su entorno (δG es positivo) y no son espontáneas. Una célula viva se mantiene en un desequilibrio metabólico constante, ya que los productos de una reacción son inmediatamente utilizados como

Tipos de trabajo celular que utilizan ATP Molécula de ATP y su hidrólisis El ciclo del ATP

4. Reacciones de Óxido-Reducción (REDOX) Muchas reacciones metabólicas implican la transferencia de electrones, conocidas como reacciones de óxido-reducción (REDOX). 39  Oxidación: Es la pérdida de electrones (o átomos de hidrógeno).  Reducción: Es la ganancia de electrones (o átomos de hidrógeno). Estas reacciones siempre ocurren simultáneamente. 42 En las células, la energía de los alimentos se libera de forma gradual a través de una serie de reacciones de oxidación. 43 Existen coenzimas especializadas en transportar electrones (y protones), como:

NAD+ (Nicotinamida adenina dinucleótido)  NADP+ (Nicotinamida adenina dinucleótido fosfato)  FAD (Flavina adenina dinucleótido) 44 Sus formas reducidas son NADH, NADPH y FADH₂. Oxido-reducción de la coenzima NAD Enzimas: Catalizadores Biológicos Las enzimas son catalizadores biológicos, en su mayoría proteínas, que aceleran las reacciones metabólicas sin ser consumidas en el proceso. Lo logran disminuyendo la energía de activación necesaria para que una reacción comience. Perfil de energía de una reacción exergónica. La curva punteada indica el curso de la reacción sin enzima. La curva continua, el curso de la reacción en presencia de la enzima Características de las Enzimas (Catalizadores biológicos vs. Catalizadores Químicos):Alta especificidad: Actúan sobre un sustrato o reacción específica.  Alta eficacia: Funcionan en bajas concentraciones.  Regulables: Su actividad puede ser controlada.

Mecanismo de Acción:

  1. Sitio Activo: Es una región específica de la enzima donde se une el sustrato. 59
  2. Modelo de Ajuste Inducido: El sitio activo no es rígido, sino que cambia su forma para ajustarse al sustrato, como un guante se ajusta a una mano. 60
  1. Ciclo Catalítico: o La enzima y el sustrato están libres. o El sustrato se une al sitio activo, formando el complejo enzima-sustrato. 61 o La enzima facilita la conversión del sustrato en producto, formando el complejo enzima-producto. 62 o Los productos son liberados, y la enzima queda libre para catalizar otra reacción. Ciclo catalítico de una enzima 6. Factores que Afectan la Velocidad Enzimática Una determinada reacción química ocurre sólo en condiciones termodinámicas favorables, esto es cuando la energía de los reactivos o sustratos es mayor que la energía de los productosConcentración de Sustrato: Al aumentar la concentración de sustrato, la velocidad de la reacción aumenta hasta que todos los sitios activos de las enzimas están ocupados. En este punto, la enzima está saturada y la velocidad alcanza su máximo ( Vmax )

ç Perfil de una reacción en presencia de inhibidor COMPETITIVO o Inhibidor No Competitivo: Se une a un sitio diferente del sitio activo (sitio alostérico). No puede ser revertido por un aumento en la concentración de sustrato, por lo que la Vmax disminuye. Perfil de una reacción en presencia de inhibidor NO COMPETITIVO Regulación de la Actividad Enzimática La célula debe controlar sus rutas metabólicas de forma precisa. Esto se logra a través de varios mecanismos:

  1. Inhibición por Producto Final (Retroalimentación Negativa): En una ruta metabólica de varias reacciones, el producto final de la ruta inhibe a una de las primeras enzimas, deteniendo la producción cuando el producto se acumula. Retroalimentación negativa (feedback negativo) en una ruta metabólica
  2. Regulación Alostérica: Ocurre en enzimas con estructura cuaternaria que poseen, además del sitio activo, un sitio alostérico. La unión de moléculas (efectores) a este sitio puede:

o Activar la enzima (efector positivo o activador). o Inhibir la enzima (efector negativo o inhibidor). 4 Estas enzimas a menudo muestran cooperatividad , donde la unión de un sustrato a un sitio activo facilita la unión de más sustratos a otros sitios activos. Fig. 3.13 Regulación alostérica; Fig. 3.14 Curva de saturación de una enzima alostérica

  1. Regulación por Modificación Covalente: La actividad enzimática se modifica por la adición o eliminación de un grupo químico, comúnmente un grupo fosfato (fosforilación/desfosforilación).
  2. Regulación Genética: La célula controla la síntesis de la propia enzima a nivel de la transcripción del ADN, regulando así la cantidad de enzima disponible.