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INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO

Conceptos básicos:
- Funciones llevadas a cabo por los seres vivos:
· Obtener energía química a partir de moléculas combustibles o de la energía solar.
· Convertir los nutrientes en los precursores de los componentes celulares.
· Ensamblar los precursores para formar proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y polisacáridos.
· Formar las biomoléculas necesariaspara llevar a cabo las funciones celulares especializadas.
Para poder realizar estas funciones en todas las células tienen lugar numerosas transformaciones químicas.

[Metabolismo]: Conjunto de transformaciones químicas que tienen lugar en una célula u organismo.
[Ruta metabólica]: Serie de reacciones que transforman un precursor en un producto.
[Metabolitos]: Intermediarios de las rutasmetabólicas.
[Metabolismo intermediario]: Metabolismo de compuestos de baja masa molecular. No incluye metabolismo de macromoléculas.

- Catabolismo o degradación:
Transformación del combustible metabólico en compuestos sencillos: las rutas catabólicas son convergentes. Durante el catabolismo:
· Tiene lugar la oxidación del combustible metabólico.
· Se libera energía.
· Se sintetiza ATPdirectamente mediante fosforilación a nivel de sustrato.
· Se forman coenzimas reducidos (NADH y FADH2) a partir de cuales se obtiene ATP mediante fosforilación oxidativa.
· Se forman precursores necesarios para la síntesis de biomoléculas.
- Anabolismo o biosíntesis:
Transformación de precursores sencillos en moléculas más complejas: las rutas anabólicas son divergentes. Durante el anabolismo:· Puede tener lugar la reducción de precursores.
· Se requiere energía (ATP, GTP).
· Se requiere poder reductor (NADPH) en las reacciones de reducción.

Energía libre y constante de equilibrio:
- Variación de energía libre (ΔG):
La ΔG nos permite conocer la dirección en la que ocurre una reacción y si se produce de forma espontánea, pero no indica a la velocidad a la que sedesarrolla.
ΔG < 0 → Reacción exergónica (se produce espontáneamente en la dirección señalada)
ΔG = 0 → Reacción en equilibrio (la reacción es reversible)
ΔG > 0 → Reacción endergónica (no puede producirse en la dirección propuesta y sí en la dirección opuesta)
ΔG se refiere al cambio de energía libre que ocurre en una reacción a presión y temperatura constante. Indica la diferencia entre la cantidadde energía libre de los productos y la de los sustratos de una reacción. Si una reacción no está en equilibrio, ΔG indica la fuerza motriz que le lleva a alcanzar el equilibrio. ΔG depende de la naturaleza de los sustratos y productos de la reacción y de su concentración. También depende únicamente del estado inicial y final.
A + B ↔ C + D



ΔG’ = Variación de energía libre (KJ/mol; Kcal/mol)ΔG’º = Variación de energía libre en condiciones estándar (KJ/mol; Kcal/mol)
Concentraciones de sustratos y productos en condiciones estándar = 1M o 1 atm si es gas.
T en condiciones estándar = 25ºC
T = Absoluta (K)
R = Constante de los gases (8’315 J/K·mol; 1’987 cal/K·mol)

En sistemas vivos, nuestro estado estándar se define a pH =7 y siempre que protones, agua o iones Mg2+ aparezcan enuna reacción se les da el valor de 1.
ΔG’ depende de ΔG’º y de las concentraciones de sustratos y productos.

- Relación entre la variación de energía libre de una reacción y la constante de equilibrio:
ΔG’º puede determinarse a partir de la constante de equilibrio:





En el equilibrio, K’eq = 1. Una reacción con una K’eq de 10-5 es endergónica, no tienelugar hasta que no se alcance el equilibrio; una reacción en la que K’eq vale 105 es exergónica, tiene lugar hasta que se alcance el equilibrio.

El ATP y otras fuentes de energía:
- Estructura del ATP:
Está formado por una base nitrogenada de A, azúcar ribosa en un enlace N-glicosídico con la base y una unidad trifosfato, unida al azúcar mediante un enlace éster. Los grupos fosforilo están...