1º Bachillerato. Biología y Geología

1. Nutrición celular:
Metabolismo 1

2. Características

3. El metabolismo celular
Es el conjunto de procesos que tienen
lugar en la célula.
Mediante ellos, unas moléculas se
transforman en otras.
El objetivo es obtener materia y energía
para llevar a cabo las funciones de
nutrición, relación y reproducción.
Así se mantiene diferente al entorno.
Si pierde la capacidad para realizar estas
reacciones, se iguala al entorno, es decir:
muere.

4. Materia y energía
La materia se utiliza para:
crecer (incluido el desarrollo
embrionario).
renovar las estructuras (renovar
células muertas, tejidos dañados, etc.).
La energía se almacena en los enlaces de
la materia orgánica compleja y se usa:
moverse.
mantener la temperatura.
realizar reacciones endotérmicas (que
requieren energía).

5. Síntesis de materia más compleja
No se realiza de forma espontánea, sino con
gasto de energía.
Son reacciones de síntesis.
Estas reacciones se engloban en la parte del
metabolismo llamada Anabolismo.
Hay dos fases:
– Anabolismo autótrofo. Es el paso de materia
inorgánica a materia orgánica simple
– Anabolismo heterótrofo. Es el paso de Materia
orgánica simple a materia orgánica compleja.
Reacciones metabólicas

6. Degradación de materia orgánica a materia
inorgánica.
Se realizan de forma espontánea.
Son reacciones de degradación
Desprenden energía que se almacena en los
enlaces del ATP.
Estas reacciones se engloban en la parte del
metabolismo llamada Catabolismo.
Reacciones metabólicas

7. Anabolismo
ENERGÍA DISPONIBLE
PARA LAS FUNCIONES
CELULARES
ENERGÍA DEL SOL
FOTOSÍNTESIS
PRODUCCIÓN DE
OXIGENO Y MOS
NECESIDAD DE
AGUA Y CO2
LIBERACIÓN DE
AGUA Y CO2
RESPIRACIÓN
CELULAR
NECESIDAD DE
OXÍGENO Y MOS
CIRCULACIÓN GENERAL DE LA
ENERGÍA EN LOS SERES VIVOS
ENTRADA DE ENERGÍA
SALIDA DE ENERGÍA
PÉRDIDA EN FORMA DE
CALOR
ANABOLISMO AUTÓTROFO
CATABOLISMO
ENERGÍA PARA EL
ANABOLISMO
HTERÓTROFO
EXCRECIÓN
SALIDA DE MATERIA
INDIVIDUO
SALIDA DE MATERIA
ECOSISTEMA
ANAB
HETEROT

8. Diferencias entre células autótrofas y
heterótrofas
Las células autótrofas presentan dos secuencias de
reacciones anabólicas:
en primer lugar, anabolismo autótrofo: paso de
materia inorgánica a materia orgánica simple
(fotosíntesis o quimiosíntesis)
en segundo lugar, anabolismo heterótrofo:
síntesis de moléculas orgánicas complejas a partir
de moléculas orgánicas sencillas.
Las células heterótrofas sólo tienen anabolismo
heterótrofo.
El catabolismo es idéntico en ambos tipos de
células.

9. CARACTERÍSTICAS
DE LAS REACCIONES
METABÓLICAS

10. Características
1- Son reacciones de oxidación-reducción
(redox)
2- Están encadenadas
3- Están compartimentadas
4- Están catalizadas por enzimas

11. 1-OXIDACIÓN
REDUCCIÓN

12. Oxidación-Reducción
Las moléculas se oxidan cuando pierden
electrones.
Los electrones se pueden perder unidos a
protones en forma de H.
Las moléculas se reducen cuando ganan
electrones.
Los pueden ganar en forma de hidrógeno
unidos a protones.

13. Transportadores intermedios
En las reacciones de oxidación se libera energía y
electrones (a veces acompañados de H+,
formando Hidrógeno)
Se precisan moléculas intermedias que
almacenen y lleven los electrones (o el Hidrógeno)
y la energía desde las reacciones catabólicas (que
los desprenden) hasta las anabólicas (donde se
necesitan).
Esto es así porque ambos tipos de reacciones se
dan en distintos lugares de la célula y en
diferentes momentos.

14. Transportadores de energía
Para transportar la energía se utiliza el ATP.
El ATP es un nucleótido de Adenina con tres ácidos
fosfóricos.
Los enlaces que unen entre sí los grupos fosfato son
muy energéticos y cuando se rompen [al pasar de
trifosfato (ATP) a difosfato (ADP) y de difosfato a
monofosfato (AMP)], liberan la energía almacenada.
O
HO — P — O — P — O — P — O
H
CH2
OH OH
H
Adenina
H
H
OHOH OH
OO O

15. O
HO — P — O — P — O — P — O
H
CH2
OH OH
H
Adenina
H
H
OHOH OH
OO O
ATP
ATP + H2O → ADP + Pi + energía
ADP + H2O → AMP + Pi + energía
ADP
AMP
O
HO — P — O — P — O
H
CH2
OH OH
H
Adenina
H
H
OH OH
O O
O
HO — P — O
H
CH2
OH OH
H
Adenina
H
H
OH
O
Transportadores de energía

16. Transportadores de electrones
Los electrones y/o hidrógenos que se
desprenden en la oxidación, deben ser llevados
hasta los lugares de la reducción.
Para ello se usan intermediarios que:
se reducen al captar electrones (o
hidrógenos) de la sustancia que se ha
oxidado.
los transportan.
los ceden (se oxidan) reduciendo a otra
sustancia.

17. Transportadores de electrones
Las sustancias que transportan
hidrógeno o electrones más H+ son,
principalmente:
NAD, NADP (NADH, NADPH,
cuando transportan H)
Hay también sustancias que
transportan los electrones separados
de protones, como tales electrones,
pero esas no los vamos a ver.

18. NAD, NADP
Son sustancias que captan los
hidrógenos en las reacciones del
catabolismo, transformándose en NADH y
NADPH respectivamente, y los ceden en
las reacciones del anabolismo, volviendo
a su estado inicial.
El NAD actúa en la respiración celular.
El NADP, que es igual, pero con una
molécula más de ácido fosfórico, actúa en
la fase luminosa de la fotosíntesis.

19. NAD, NADP
Adenina
Nicotinamida
NAD NADP
Lugar de la reducción
Curiosidad

20. NADH NADPH
NADH, NADPH
Cuando captan H, en los lugares indicados, se
transforman en NADH y NADPH
H H
Curiosidad

21. Transportadores de electrones

22. Otras características
2- Están encadenadas:
El producto de una reacción es el sustrato de la
siguiente.
Los productos intermedios se denominan metabolitos.
Las vías pueden ser lineales, ramificadas o cíclicas.
3- Están compartimentadas
Distintas reacciones se llevan a cabo en orgánulos
diferentes.
4- Están catalizadas por enzimas
Las enzimas que actúan son específicas y las
condiciones pueden ser diferentes en los distintos
compartimentos.

23. CATABOLISMO

24. Características
Conjunto de reacciones de
transformación de moléculas
orgánicas en otras moléculas
orgánicas más simples o en
moléculas inorgánicas.
Los productos finales constituyen
los productos de excreción.
Son reacciones de oxidación y
exergónicas.

25. La energía liberada se almacena en los
enlaces del ATP y se utiliza para las
actividades celulares o para fabricar
moléculas más complejas en reacciones
de reducción que requieren energía
(anabolismo heterótrofo).
Los electrones (o H) liberados se
almacenan en sustancias transportadoras
(NAD, etc.) para fabricar moléculas más
complejas en reacciones de reducción
que requieren electrones (anabolismo).
Características

26. Catabolismo y Oxígeno.
En función de su relación con el Oxígeno, las células
pueden clasificarse en
Aerobias: son la mayoría y utilizan el O2 en la
respiración celular obteniendo mucha energía.
Anaerobias facultativas: Levaduras o muchas
células de organismos superiores (musculares de
animales). Normalmente son aerobias, pero si falta
el O2 siguen una vía anaerobia.
Anaerobias estrictas: Tienen que vivir en ausencia
de O2 ya que les es nocivo. Son algunos
microorganismos (bacterias de suelos profundos o
fondos oceánicos).

27. Tipos de catabolismo
Respiración: da lugar a sustancias inorgánicas.
Utiliza el O2 en la oxidación de la materia orgánica.
La realizan las células eucariotas en las mitocondrias y
algunas procariotas.
Fermentación: da lugar a sustancias orgánicas.
No utiliza el O2 en la oxidación de la materia orgánica.
La realizan células procariotas y algunas eucariotas como
levaduras y células musculares de animales.
Los productos finales son sustancias aún orgánicas (aunque
más oxidadas que las iniciales).
Son reacciones anaerobias y liberan poca energía.

28. CATABOLISMO
DE LA GLUCOSA

29. Catabolismo de la Glucosa
La glucosa es el principal combustible de las células
por lo que se estudia su catabolismo como ejemplo.
Los organismos heterótrofos la incorporan tras
convertir los alimentos en nutrientes (polisacáridos en
monosacárido glucosa)
Los autótrofos la sintetizan en la fotosíntesis a partir
de materia inorgánica.
La reacción global sería:
C6H12O6 (glucosa) + 6O2 6CO2 + 6H2O + energía
(38 ATP)
Esta reacción no se lleva a cabo directamente, sino en
varias etapas

30. Destino de la glucosa
glucosa
Piruvato
Glucógeno, almidón,
Almacenamiento
(anabolismo
heterótrofo)
(catabolismo)
Glucolisis
CO2, NADH, ATP
Ciclo de Krebs
NADH
Cadena
respiratoria
H2O, ATP
ATP

31. Glucolisis:
La glucosa (6 C) se oxida en una serie de reacciones
en una ruta metabólica llamada glucolisis de la que
se desprende ATP y dos moléculas de ácido pirúvico
(3 C).
Catabolismo de la Glucosa
C1
C6
C2C3
C4
C5 O
Glucosa 2 piruvatos + 2 ATP +2 NADH
2 ATP
2 NADH

32. Glucolisis: balance
Curiosidad

33. Piruvato: con
oxígeno

34. glucosa
2 piruvatos
2 acetil-CoA
4 CO2 + 4 H2O
2 CO2
Aerobias
glucólisis
Ciclo de
Krebs
Células animales,
vegetales y
microorganismos
independiente de O2

35. Respiración celular
La respiración celular o aerobia es el proceso que
sigue el ácido pirúvico en presencia de oxígeno.
Por este proceso, cada glucosa se oxida
totalmente hasta CO2 y H2O.
En este proceso, el piruvato de la glucolisis (dos,
en realidad) sigue la siguiente vía:
Pierde un CO2 para dar acetil Co A.
El ácido acético entra al Ciclo de Krebs
Transporte de los electrones (H) hasta llegar al
O2 para dar H2O

36. Descarboxilación oxidativa del
piruvato
Consiste en la
transformación del
piruvato en Acetil Co-A
Para que esto suceda, el
piruvato debe ingresar
en la matriz mitocondrial.
ácido pirúvico (3C)
NAD
CoA-SH NADH2
CO2
Piruvato
deshidrogenasa
acetil CoA (2C)

37. El ciclo de Krebs

38. El Acetil Co A entra en el Ciclo de Krebs que consiste
en una serie de reacciones cíclicas que reinician el
ciclo al entrar otro Acetil-CoA.
A lo largo de esas reacciones:
Se desprenden 2 de CO2 por ciclo (4 por glucosa +
2 de antes, los seis de la glucosa)
Se desprenden moléculas de NADH que
transportan los Hidrógenos desprendidos en la
oxidación.
Se desprende 1 ATP (2 por glucosa)
El ciclo de Krebs

39. El ciclo de Krebs
Curiosidad

40. Cadena transportadora de e-
Se realiza con todas las moléculas reducidas de
NADH desprendidas en los procesos anteriores.
Estas moléculas se oxidan al ceder los e- a una
serie de sustancias (la cadena de transporte) que
se los van cediendo unas a otras, en una cadena
redox hasta cedérselos (junto a H+) al O2 para
reducirlo y convertirlo en H2O.
Todas las sustancias de la cadena están formando
parte de la membrana de las crestas
mitocondriales.

41. Cadena transportadora de e-
Al pasar los electrones de una sustancia a otra,
lo hacen a orbitales de menor energía por lo
que se desprende la energía sobrante.
Esa energía es suficiente para fabricar 3
moléculas de ATP por cada NADH.
Con los que habíamos obtenidos en etapas
anteriores, hacen un total de 38 por cada
glucosa.

42. TRANSPORTE DE
ELECTRONES
Fosforilación oxidativa:
Teoría quimiosmótica
Curiosidad

43. Piruvato: sin
oxígeno

44. Fermentación del piruvato
Las células no utlizan O2 por lo que no se
puede oxidad totalmente a CO2 y H2O.
La sustancia final es una molécula orgánica,
aunque más oxidada de que el piruvato.
Es un catabolismo parcial.
Tiene lugar en el citosol.
Se obtienen solo los dos ATP de la glucolisis

45. Fermentación del piruvato
Según cuál sea la sustancia obtenida al final, tenemos
dos tipos de fermentación:
Alcohólica:
las sustancias obtenidas al final son etanol y
CO2.
La realizan levaduras y la utilizamos para
obtener pan y bebidas alcohólicas fermentadas
(vino, cerveza y sidra)
Láctica:
Obtenemos al final ácido láctico.
La realizan bacterias de la leche y nuestras
células musculares.

46. Fermentación alcohólica
Importancia:
Bebidas fermentadas (vino, cerveza, sidra), en
contraposición a las destiladas (con más alcohol y muy
tóxicas)
Pan.
Glucolisis

47. La fermentacion láctica
Importancia:
Productos lácteos: mantequilla, queso, yogur,
Células musculares: cuando se necesita mucha energía y
el O2 no es suficiente, las células obtienen un poco más
de energía mediante este proceso. La acumulación de
cristales de ácido láctico produce las “agujetas”
Glucolisis

48. Fin