1 10 El metabolismo. Catabolismo NOTICIA INICIAL ESQUEMA RECURSOS
2 Noticia inicial La creación de enzimas artificiales ya es una realidadDiario de la Ciencia La creación de enzimas artificiales ya es una realidad Un grupo internacional de investigación ha puesto en marcha el «Proyecto Artizymes», un intento de desarrollar nuevas enzimas artificiales que permitan crear productos químicos de forma limpia y sin residuos. El proyecto, en el que participan investigadores de la Universidad de Santiago de Compostela (USC), se ha iniciado en febrero de 2006 y tiene como objetivo la obtención de «artizimas», unas enzimas modificadas artificialmente que, en palabras de los investigadores, «deberían catalizar reacciones químicas nuevas para las que ahora no existe una alternativa natural». Asimismo, a finales de 2007, investigadores de esta universidad han anunciado que en sus laboratorios han sintetizado la enzima quimiosina, un coagulante destinado a la elaboración de quesos que, hasta el momento, solo se podía obtener del estómago de ciertos Rumiantes, como el búfalo. Desde 1998 ya se fabrican y comercializan quimiosinas como las que se encuentran en los estómagos de camellos, cabras o terneros, sin embargo, es la primera vez que se ha creado esta enzima de forma artificial. Tal y como ha explicado Tomás González Villa, catedrático y coordinador de la iniciativa, la quimiosina sintetizada se diferencia de los otros tipos en que esta coagula mejor la leche y mediante ella se obtiene un queso, particularmente el tipo mozarella, de mejor sabor. Los investigadores siguen trabajando en la mejora de su productividad para aplicaciones industriales.
3 El metabolismo celular Control del metabolismoEsquema El metabolismo celular Adenosín-trifosfato (ATP) El catabolismo Control del metabolismo Catalizadores Enzimas Producción de energía en el catabolismo Actividad enzimática El catabolismo por respiración. Células eucariotas Especificidad de las enzimas El catabolismo por fermentación Cinética de la actividad enzimática El catabolismo de los lípidos Inhibidores de la actividad enzimática
4 Recursos para la explicación de la unidadEl metabolismo celular Adenosín-trifosfato (ATP) Catalizadores Actividad enzimática Especificidad de las enzimas Cinética de la actividad enzimática Inhibidores de la actividad enzimática Producción de energía en el catabolismo El catabolismo por respiración. Células eucariotas El catabolismo por fermentación Catabolismo de los lípidos
5 El metabolismo celularCATABOLISMO ANABOLISMO Son reacciones de degradación. Son reacciones de síntesis. Son reacciones de oxidación. Son reacciones de reducción. Desprenden energía. Precisan energía. A partir de muchos sustratos diferentes se forman casi siempre los mismos productos, principalmente dióxido de carbono, ácido pirúvico y etanol. A partir de unos pocos sustratos se pueden formar muchos productos, diferentes. Es un conjunto de vías metabólicas divergentes. Es un conjunto de vías metabólicas convergentes.
6 Adenosín-trifosfato (ATP)HO — P — O — P — O — P — O — H CH2 OH Adenina ATP ATP + H2O → ADP + Pi + energía (7,3 kcal/mol) O HO — P — O — P — O — H CH2 OH Adenina ADP ADP + H2O → AMP + Pi + energía (7,3 kcal/mol) O HO — P — O — H CH2 OH Adenina AMP
7 Catalizadores Gráfica de la energía de activaciónPara lanzar en poco tiempo muchos objetos por la ventana se puede aumentar el número de trabajadores o rebajar el dintel de la ventana. De igual forma, para acelerar una reacción química se pueden calentar los reactivos o añadir un catalizador, es decir, una sustancia que disminuya la energía de activación necesaria para llegar al estado de transición. CONSTRUCCIÓN DE LA GRÁFICA
8 Catalizadores Energía libre de activación de la reacción sin catalizador VOLVER Estado de transición Energía libre Energía libre de activación de la reacción catalizada Estado inicial Variación global de energía libre en la reacción Estado final Avance de la reacción
9 Actividad enzimática A + E → AE → C + E’// B + E’→ D + EReacción con un sustrato Reacción con dos sustratos sucesivos Centro activo Sustrato A Sustrato Reacción con dos sustratos a la vez Enzima + Sustrato Enzima Sustrato A Sustrato B Enzima Sustrato B Enzima + Productos Complejo activado Producto C Enzima Complejo activado Enzima + Producto Producto A Producto B Producto D A + E → AE → C + E’// B + E’→ D + E S + E → ES → E + P Producto C Producto D A + B + E → ABE → CDE → C + D + E
10 Especificidad de las enzimasModelo de complementariedad Modelo de ajuste inducido Modelo de apretón de manos
11 Efecto de la temperaturaCinética de la actividad enzimática Velocidad de reacción Temperatura ºC Temperatura óptima Velocidad de reacción Concentración del sustrato [S] Vmáx ½ Vmáx KM Efecto de la temperatura Velocidad de reacción pH óptimo pH Efecto del pH
12 Inhibidores de la actividad enzimáticaIRREVERSIBLE IRREVERSIBLE COMPETITIVA Inhibidor Centro activo IRREVERSIBLE NO COMPETITIVA BLOQUEO COMPLEJO ENZIMA-SUSTRATO
13 + + + + + A B + C Energía G1 G2 ΔG = G2 – G1 < 0 A + B C + DProducción de energía en el catabolismo A B + C + + Energía G1 G2 ΔG = G2 – G1 < 0 A + B C + D + + + Energía ΔG = G2 – G1 < 0
14 e- y H+ transportados por NADH e- y H+ transportados por NADH y FADH2El catabolismo por respiración. Células eucariotas e- y H+ transportados por NADH e- y H+ transportados por NADH y FADH2 Transporte de e- Quimiósmosis Fosforilación oxidativa Glucólisis Glucosa Ácido pirúvico Ciclo de Krebs PARA SABER MÁS PULSA SOBRE EL TEXTO
15 El catabolismo por respiración. Células eucariotasCICLO DE KREBS VOLVER
16 TRANSPORTE DE ELECTRONESEl catabolismo por respiración. Células eucariotas TRANSPORTE DE ELECTRONES VOLVER
17 Fosforilación a nivel de sustratoEl catabolismo por respiración. Células eucariotas Fosforilación a nivel de sustrato GLUCÓLISIS VOLVER
18 FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA FERMENTACIÓN BUTÍRICAEl catabolismo por fermentación FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA FERMENTACIÓN LÁCTICA FERMENTACIÓN BUTÍRICA FERMENTACIÓN PÚTRIDA
19 CICLO DE OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOSCatabolismo de los lípidos CICLO DE OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS