Ser vivo: Es un organismo de alta complejidad formado por una gran cantidad de átomos y de moléculas que constituyen un sistema en constante relación con el entorno.

Los seres vivos nacen, están dotados de sistemas que cuentan con una organización (a partir de las células, que son sus entidades primordiales),capaces de mantener la homeostasis (el equilibrio que existe en su interior), el metabolismo (la conversión de energía en nutrientes), experimentar irritabilidad (respuesta ante estímulos exteriores), sufrir adaptación (las especies vivas evolucionan para adaptarse al ambiente), crecer y desarrollarse (incremento de tamaño) reproducirse (la capacidad de generar copias parecidas del mismo organismo, ya sea sexualmente o asexualmente) y finalmente mueren.

Panorámica del Funcionamiento celular : La célula es la unidad estructural y funcional de todo ser vivo. El funcionamiento de una célula lo garantiza su estructura y organización, ya que esta la que permite llevar a cabo los intercambios y procesos específicos a los que está destinada la célula; por lo tanto, son las organelas las que permiten su funcionamiento. Entre algunas de ellas tenemos:*RER: se encarga de sintetizar y transportar proteínas.*REL: participa en el transporte celular y la síntesis de lípidos, reservorio de calcio e imprescindible para mantener niveles de glucosa en sangre.*Aparato de Golgi: completa la fabricación de algunas proteínas y distribuye los lisosomas.*Mitocondrias: son las centrales energéticas de las células y sintetizan ATP.

Enfoque de la Célula como un Sistema Abierto: La célula como bien se dijo es la unidad estructural o principal de todo ser, lo que le permite interactuar con el medio que lo rodea a través de las diferentes estructuras que posee dentro de ella, es decir, que la célula será la base de un sistema, Se recuerda que un sistema es : un conjunto de elementos interdependientes e interactuantes; un grupo de unidades combinadas que forman un todo organizado y cuyo resultado es mayor que el resultado que las unidades podrían tener si funcionaran independientemente, es decir, que la célula funciona como sistema o se considera un sistema por el hecho de unirse a otras unidades para interactuar y permitir un mejor rendimiento de alguna función en específico.

Los sistemas se pueden clasificar en abiertos y cerrados dependiendo de su interacción con el medio, es decir dependiendo de si intercambian compuestos o no con el ambiente que los rodea:

Cerrados: Son los sistemas que no presentan intercambio con el medio ambiente que los rodea, pues son herméticos a cualquier influencia ambiental. Así, los sistemas cerrados no reciben ninguna influencia del ambiente, y por otro lado tampoco influencian al ambiente.No reciben ningún recurso externo y nada producen la acepción exacta del término. Los autores han dado el nombre de sistema cerrado a aquellos

sistemas cuyo comportamiento es totalmente determinantico y programado y que operan con muy pequeño intercambio de materia y energía con el medio ambiente.

Sistemas abiertos : son los sistemas que presentan relaciones de intercambio con el ambiente, a través de entradas y salidas. Los sistemas abiertos intercambian materia y energía regularmente con el medio ambiente. Son eminentemente adaptativos, esto es, para sobrevivir deben reajustarse constantemente a las condiciones del medio.

Fuentes de Energía : La mayoría de los organismos obtienen la materia prima y la energía para la biosíntesis a partir de moléculas de combustible inorgánico como la glucosa (fuente de Carbono). Por ello los diferentes organismos pueden clasificarse de acuerdo a la fuente de energía que utilizan:

*Autótrofos: del griego autoalimentados: sintetizan la glucosa y todos sus demás compuestos orgánicos a partir de carbono inorgánico (CO2).*Heterótrofos del griego “alimentados a partir de otros” sintetizan sus metabolitos inorgánicos únicamente a partir de compuestos orgánicos, que por tanto han de consumir.

En función del origen de la fuente de energía o carbono de la que se sirven, se pueden diferenciar los siguientes tipos de organismos:

*Fotòtrofos: obtienen la energía directamente de la luz del sol.

*Quimiototrofos: consiguen la energía a partir del compuesto químico. Los quimiotrofos suelen subdividirse en dos grupos dependiendo de si obtienen la energía de reacciones orgánicas (quimioorgano-) o inorgánicas (quimiolito-).

Combinando los dos criterios de clasificación se pueden sistematizar con mayor detalle los diferentes organismos de distintos grupos: Fotoautotrofos, Fotoheterotrofos, Quimiolitoautotrofo, Quimioorganoautotrofos, Quimioorganoheterotrofos, Quimiolitoheterotrofos.

Un tercer criterio de clasificación toma en cuenta la relación de los seres vivos con el oxigeno molecular (O2):

*Aerobios o Aerobios Estrictos: solo pueden vivir en presencia de oxigeno.

*Anaerobios Estrictos: Viven en ausencia total de oxigeno.

*Anaerobios Facultativos: viven en ausencia como en presencia de oxigeno. Estos utilizan el oxigeno como agente oxidante en la degradación de los nutrientes.

Se puede hablar asid de procesos aerobios y anaerobios.

(ver cuadro Feduchi).

Diferencias entre maquinas manufacturadas por el hombre y una célula: Aunque podría considerarse paradójico o absurdo compararlos tienen más relación de la que uno podría pensar, una maquina manufacturada por el hombre no es más que un aparato o estructura con una función específica que son por supuesto por mas automatizada que sean, siempre serán manejadas por un hombre; entonces, ¿existirá similitudes entre una célula que es tan diminuta y una maquina de una empresa que generalmente son tres o 10 veces más grandes, altas, y anchas que nosotros mismos?. Pues sí, he aquí algunas de ellas:

En la maquina existen generadores de energía, que consumen energía y suministran calor para el mantenimiento de las plantas.

En las células hay generadores- Mitocondrias. En la maquina esta energía suele ser transportada por el calor, en la célula es

transportada por el ATP. La maquina posee un borde que lo delimita, aparte de estar formado por una

estructura solida que le permite su resistencia a diversas condiciones, la célula posee la membrana celular y la pared celular, sin embargo la maquina no se auto repara al ser atravesado por compuestos ni mucho menos tiene la capacidad de seleccionar que la atravesará.

Por lo general las maquinas poseen ganchos que les sirven de depósitos del material con el que estén trabajando en el momento, en el caso de la célula esta posee las vacuolas que actúan como depósitos también, sin embargo los ganchos o brazos que tiene la maquina son duras y rígidas, por el contrario las vacuolas son flexibles, móviles y pueden cambiar de tamaño.

Se pueden considerar máquinas porque cuentan con elementos que permiten realizar tareas específicas (como el ingreso de materiales, su procesamiento y la salida de desechos). Se pueden ver también como sistemas codificadores ya que cuentan con el conjunto de instrucciones para que funcione la maquinaria celular y su ejecución se realiza a través del despliegue de información que se encuentra "codificada" en su interior.

Uso de la energía química por parte de las células: Así como la energía se almacena y se utiliza, Cada célula desarrolla miles de reacciones químicas que pueden ser exergónicas (con liberación de energía) o endergónicas (con consumo de energía), que en su conjunto constituyen el METABOLISMO CELULAR. Si las reacciones químicas dentro de una célula están regidas por las mismas leyes  termodinámicas... entonces cómo se desarrollan las vías metabólicas?

1. Las células asocian las reacciones: las reacciones endergónicas se llevan a cabo con la energía liberada por las reacciones exergónicas.

2.  Las células sintetizan moléculas portadoras de energía que son capaces de capturar la energía de las reacciones exergónicas y las llevan a las reacciones endergónicas.

3. Las células regulan las reacciones químicas por medio de catalizadores biológicos: ENZIMAS:

Reacciones acopladas: Los procesos vitales, como las reacciones sintéticas, contracción muscular, conducción de impulsos nerviosos, etc., obtienen energía mediante un enlace químico a reacciones oxidativas que esto se conoce como ACOPLAMIENTO. Es decir son aquellas reacciones que al generarse liberan energía que será utilizada por una reacción que la necesita y está ocurriendo simultáneamente o la necesita para que termine de ocurrir, en pocas palabras, dos reacciones se unifican o se COMPLEMENTAN para resultar en la eficacia de la conversión de un metabolito en otro. Como bien se dijo antes existen reacciones endergónicas y exergónicas haciendo referencia a la pérdida o ganancia de energía libre de cualquier forma no siempre de calor. Un proceso endergónicas no puede existir de manera independiente sino que debe acompañarse de un sistema ENDERGONICO-EXERGONICO para contrarrestar la energía libre que “queda suelta por allí”. Si la reacción va de izquierda a derecha el proceso general debe acompañarse de pérdida de energía libre como calor, un mecanismo posible de acoplamiento podría imaginarse si un intermediario obligatorio (I) tomo parte en ambas reacciones: A+C→I→B+D.

Sin embargo existe otra manera de acoplamiento de un proceso exergónicas a uno endergónicas, que es sintetizar un compuesto de alta energía potencial en la reacción exergónicas e incorporar este nuevo compuesto en la reacción endergónicas , este compuesto de energía alta ~E no necesita estar relacionado de modo estructural con A, B, C, D lo que permite que este sirva como transductor de energía desde una amplia gama de reacciones exergónicas hacia una gama igual de amplia de endergónicas, en la célula viva este intermediario es el ADENOSIN TRIFOSFATO.

Introducción al Metabolismo : El conocimiento hasta aquí expuesto sobre la composición y la estructura de las diferentes biomoleculas, es de mucha utilidad, pero no resulta suficiente para comprender el funcionamiento de una célula, especialmente si se quiere entender cómo se forman esta biomoleculas antes mencionadas y como se obtiene la energía necesaria para el desarrollo de las funciones que desempeña una célula u organismo vivo. Para entender todo esto hay que centrarse en el estudio del metabolismo. Los aminoácidos generados por la digestión de proteína de la dieta y la glucosa producida por la digestión de carbohidratos, se absorben por medio de la vena porta hepática. El hígado tiene la función de regular la concentración sanguínea de metabolitos hidrosolubles. En el caso de la glucosa, esto se logra al captar la que excede los requerimientos inmediatos y convertirla en glucógeno (glucogénesis) o en ácidos grasos (lipogenesis). Entre las comidas, el hígado actúa para mantener las cifras de glucosa al degradar glucógeno (Glucogenolisis), y junto con los riñones, al convertir metabolitos no carbohidrato, como lactato, glicerol y aminoácidos, en glucosa (Gluconeogenesis). El mantenimiento de una concentración adecuada de glucosa en la sangre es vital para los tejidos en los cuales es el principal combustible (el cerebro) o el único combustible (eritrocitos).

El musculo esquelético utiliza la glucosa como combustible, de modo tanto aeróbico, formando CO2, como anaeróbico, formando lactato. Almacena glucógeno como un combustible para uso en la contracción muscular.

Fuente de energía de los seres vivos: La formación de los hidratos de carbono en la fotosíntesis y la oxidación en el metabolismo constituyen juntos el principal ciclo energético de la vida.

El principal ciclo energético de la biosfera depende en gran parte del metabolismo de los hidratos de carbono. En la fotosíntesis, las plantas captan CO2 de la atmosfera y lo fijan en Hidratos de carbono. La reacción básica puede describirse (de una manera enormemente simplificada) como la reducción de CO2y H2O a hidratos de carbono, en este caso representados por la glucosa, con liberación de O2, producida por la luz. Gran parte de estos carbohidratos se almacenan en las plantas en forma de almidón o celulosa. Los animales como el hombre obtienen los hidratos de carbono ingiriendo las plantas o los animales herbívoros. Así pues, los hidratos de carbono sintetizados por las plantas pasan a ser en última instancia la principal fuente de carbono de todos los tejidos animales. En la otra mitad del ciclo, tanto las plantas como los animales realizan, a través del metabolismo oxidativo, una reacción que es esencialmente inversa a la fotosíntesis, mediante la cual producen de nuevo CO2 y H2O. Esta oxidación de los hidratos de carbono es el principal proceso de generación de energía del metabolismo. La oxidación de glúcidos es la principal ruta de obtención de energía en la mayoría de las células no fotosintéticas. El principal combustible metabólico en mamíferos (excepto rumiantes) es la GLUCOSA, casi todo el carbohidrato de la dieta se absorbe hacia el torrente sanguíneo como glucosa mediante hidrólisis del almidón y los disacáridos de la dieta, y otros azucares se convierten en glucosa en el hígado.

Metabolismo: es el termino que se usa para describir el conjunto de reacciones bioquímicas catalizadas mediante enzimas, que tienen lugar en un organismo vivo, las cuales involucran la interconversion de compuestos químicos en el cuerpo, las vías que siguen molecular individuales, sus interrelaciones, y los mecanismos que regulan el flujo de metabolitos a través de las vías.

Funciones

Degradación de compuestos para producir energía Generación de intermediarios que se utilizan en los procesos de biosíntesis. Obtención de las moléculas precursoras o monómeros que son necesarias para

la obtención de macromoléculas endógenas a partir de la degradación de moléculas exógenas que se ingieren con los nutrientes.

Síntesis y degradación de biomoleculas con funciones especializadas, como pueden ser vitaminas y hormonas.

Metabolismo Intermediario: Comprende todas las reacciones relacionadas con el almacenamiento y la generación de energía metabólica y con el empleo de esa energía en la biosíntesis de compuestos de bajo peso molecular y compuestos de

almacenamiento d energía. Las reacciones de el metabolismo intermediario pueden interpretarse como aquellas que no implican un molde de acido nucleído, puesto que la información necesaria para especificar cada reacción está incluida en la estructura de la enzima que cataliza esa reacción.

Metabolismo Energético: es la parte del metabolismo intermediario formada por las rutas que almacenan o generan energía metabólica.

Rutas Metabólicas: Una vía metabólica es un conjunto de reacciones consecutivas cuyos componentes se conocen como intermediarios, las cuales nunca se producen aisladamente, ya que el producto de una reacción se convierte en el sustrato de la siguiente. Cada reacción esta catalizada por una enzima diferente, por lo que se conocen más de 2000. Cuatro características principales de las vías metabólicas derivan de su función, que es la obtención de productos para ser utilizados por las células:

1. Las vías metabólicas son irreversibles : Son muy Exergonica de manera que sus reacciones son completas, esta característica le confiere la dirección a la reacción metabólica; por consiguiente si dos metabolitos son interconvertibles metabólicamente, la vía que conduce del primero al segundo no será la misma que conduzca del segundo al primero.

2. Cada vía metabólica tiene una etapa obligada : aunque son irreversibles, la mayoría de las reacciones funcionan próximas a un equilibrio. Sin embargo al principio de cada vía por lo general hay una reacción Exergonica que obliga al intermediario a seguir el resto de la ruta.

3. Todas las vías están reguladas: es necesario regular el paso limitante de la velocidad, con objeto de ejercer control sobre el flujo de los metabolitos a través de una vía metabólica. La primera etapa siempre es irreversible y será la limitante de la velocidad, ya que será demasiado lenta como para permitir que sus productos y sustratos se equilibren.

4. En las células eucariotas las vías metabólicas ocurren en sitios específicos de las células: Las membranas biológicas son muy permeables a los metabolitos por la presencia de proteínas transportadoras específicas, el ATP se crea o forma en la mitocondria pero se utiliza en el citosol.

Sistemas Multienzimaticos: son asociaciones covalentes y no covalentes de enzimas en una ruta metabólica para trabajar en forma ordenada de modo tal que, el producto de la primera sea el sustrato de la segunda y así sucesivamente. Por lo menos una de las enzimas del sistema es reguladora y es la encargada de regular el flujo de toda la ruta. Existen tres tipos de sistemas multienzimaticos:

1) sistema disperso en el citosol: las enzimas están dispersas en el citosol y los sustratos deben ser polares para difundir de una enzima a otra. Ejemplo: Glucolisis.2) Sistema Covalente Citosolico: Las enzimas están unidas covalentemente para que el sustrato no tenga que difundir por el citosol. Se usa para sustratos no polares. Si se

separa una sola enzima del sistema, todas pierden actividad catalítica. Ejemplo: Complejo de la sintetaza de acidos grasos.3) Sistema unido a membrana: las enzimas son proteínas periféricas o integrales de la membrana y solo pierden actividad catalítica si la membrana conserva intacta su estructura. ejemplo: Cadena Respiratoria.

Metabolito: Es cualquier sustancia producida durante el metabolismo (digestión u otros procesos químicos corporales).

El término metabolito también se puede referir al producto que queda después de la descomposición (metabolismo) de un fármaco por parte del cuerpo.

Un metabolito es cualquier molécula utilizada, capaz o producida durante el metabolismo.1 Así, dada la ruta metabólica:

A     →     B     →    C     →     D     →    E

A, B, C, D, E son los metabolitos; el primer metabolito de la ruta (A) suele denominarse sustrato, el último (E) producto y el resto (B, C, D) metabolitos intermediarios.

Si se toma como ejemplo la fermentación láctica, una de las rutas metabólicas evolutivamente más antiguas, la glucosa es el primer metabolito (sustrato), el punto de partida de una serie de reacciones que conducirá hasta el lactato, el último metabolito o producto final; entre la glucosa y el lactato hay 10 metabolitos intermediarios. El sustrato inicial se toma del medio o de las reservas de la célula y debe suministrarse continuamente para que la ruta se lleve a cabo; el producto final se acumula en la célula y debe expulsarse como producto de excreción; los metabolitos intermediarios se hallan usualmente en concentraciones muy bajas, dado que en cuanto se producen son transformados en el siguiente.

Dado que las reacciones metabólicas son catalizadas por enzimas y éstas están determinadas genéticamente, cualquier alteración del ADN supondrá una disfunción del enzima, un bloqueo de la ruta metabólica y la acumulación de un metabolito intermediario en la célula.

A     →     B     →    C    →     //

En este caso la disfunción del enzima que cataliza el paso de C a D origina la acumulación del metabolito C en la célula (y la no producción de E), lo que puede originar trastornos en los individuos, conocidos genéricamente como enfermedades metabólicas (que, además, son hereditarias).

Metabolito secundario

Los metabolitos secundarios son aquellos compuestos orgánicos sintetizados por el organismo que no tienen un rol directo en el crecimiento o reproducción del mismo. A diferencia de lo que sucede con los metabolitos primarios, la ausencia de algún metabolito secundario no le impide la supervivencia, si bien se verá afectado por ella, a veces gravemente.

VALORES NORMALES DE LOS principales Metabolitos

Glucosa en sangre70 y 105 mg por decilitro(en niños 40 a 100 mg/dl)

Ácido úricohombres adultos: 4 y 8,5 mg/dlmujeres adultas: 2,5 a 7,5 mg/dl(niños: 2,5 a 5 mg/dl)

Urea7 y 20 mg por decilitro(niños: 5 a 18 mg/dl)

Creatinina hombres adultos: 0,7 y 1,3 mg/dlmujeres adultas: 0,5 y 1,2 mg/dl(niños 0,2 y 1 mg/dl)

Colesterol100 a 200 mg/100mlHDLHombres: mayor de 45 mg/100mlMujeres: mayor de 55 mg/100mlLDL60 y 180 mg/100m

proteínas totales6,4 a 8,3 gr/dl

triglicéridos : Normal: menos de 150 mg/dL Limítrofe alto: 150 a 199 mg/dL Alto: 200 a 499 mg/dL Muy alto: 500 mg/dL o superior

INTEGRACION EN LAS RUTAS METABOLICAS : Además de estudios, la localización e integración de vías metabólicas se revela mediante estudios a varios niveles de organización

1) en el nivel de tejido y órganos, se define la naturaleza de los sustratos que entra a ellos, y de los metabólitos que salen de los mismos. 2) en el Nivel Subcelular cada organelo (por ejemplo: la mitocondria) o comportamiento (por ejemplo: el citosol) celular tiene funciones especificas que forman parte de un patron subcelular de vías metabólicas. En el nivel de tejido y organo, la circulacion de la sangre integra el metabolismo. En el nivel subceluar, la glucolisis ocurre en el citosol, y el ciclo del acido citrico en las mitocondrias.

Rutas centrales: Son básicamente las mismas en muchos organismos muy distintos, y explican las cantidades relativamente grandes de transferencia de masas y generación d energía, que se producen en el interior de un célula; son las rutas principales desde el punto de vista cuantitativo, comprenden la oxidación de las moléculas de combustible y la síntesis de biomoleculas pequeñas a partir de los fragmentos resultantes; estas rutas se encuentran en todos los organismos aerobios.

Catabolismo: Procesos relacionados con la degradación de sustancias complejas con el fin de formar productos más simples y generar ATP. También se obtienen precursores que luego se usan para sintetizar componentes celulares.

Anabolismo: Procesos relativos fundamentalmente a la síntesis de moléculas orgánicas complejas, requiere de ATP obtenido en el catabolismo, son procesos demandantes de energía.

Las reacciones del catabolismo se caracterizan porque todas las rutas son convergentes se va reduciendo el número de intermediarios y al final si lo oxidamos todo obtendremos CO2. El anabolismo es divergente, a partir de unos pocos intermediarios se sintetizan todos los componentes de las células.

Fases: tanto las rutas catabólicas como las anabólicas se producen en tres niveles de complejidad.

*Nivel 1: interconversion de polímeros y lípidos complejos con los intermediarios monomericos.

*Nivel 2: interconversion de los azucares monomericos, aminoácidos y lípidos con los compuestos orgánicos aun más sencillos.

*Nivel 3: degradación final hasta compuestos inorgánicos, como CO2, H2O y NH3, o la síntesis a partir de los mismos.

DIFERENCIAS:

El catabolismo produce energía y el anabolismo lo necesita. El catabolismo degrada compuestos y el anabolismo los sintetiza o los forma. El catabolismo va De compuestos organicos complejos a simples, y el

anabolismo va de compuestos simples a complejos. El catabolismo es una reacción exergonica, y el anabolismo es una reacción

endergonica.

a)vías anabólicas: son las implicadas en la síntesis de compuestos de mayor tamaño y más complejos a partir de precursores de menor tamaño, por ejemplo, la síntesis de proteínas  a partir de aminoácidos, y la síntesis de reservas de triacilglicerol y glucógeno. la vías anabólicas son endotérmicas.

b) vías catabólicas : están involucradas en la degradación de moléculas de mayor tamaño; por lo general implican reacciones oxidativas; son exotérmicas; dan por resultados equivalentes reductores y, principalmente por medio de la cadena respiratoia, ATP.

c) Vías Anfibolicas: se presentan en las "encrucijadas" del metabolismo, y actúan como enlaces entre las vías anabólicas y catabólicas, por ejemplo, el ciclo del acido cítrico o el ciclo de Krebs.

El ciclo del acido cítrico (Ciclo de Krebs, ciclo del acido tricarboxilico ) es una secuencia de reacciones en las mitocondrias que oxidan la porción acetilo del Acetil-CoA, y reducen coenzimas que se re oxidan por medio de la cadena de transporte de electrones, enlazada a la formación de ATP.Este proceso es aerobio; requiere oxigeno como el oxidante final de las coenzimas reducidas. El ciclo del acido cítrico es la vía común final para la oxidación de carbohidratos, lípidos y proteínas porque la glucosa, los ácidos grasos y casi todos los aminoácidos se metabolizan hacia acetil-CoA o intermediarios del ciclo. También tiene una función fundamental en la gluconeogenesis, lipogenesis e interconversion de aminoácidos. Como resultado de oxidaciones catalizadas por las deshidrogenasas del ciclo del acido cítrico, en cada vuelta se producen 3 moléculas de NADH y una de FADH2, por cada molécula de acetil-CoA catabolizada en una vuelta del ciclo. estos equivalentes reductores se transfieren hacia la cadena respiratoria, donde la re oxigenación de cada NADH origina la formación de ~2.5 ATP y de FADH2 ~1,5 ATP. A esto se le suma el ATP (o GTP) que se produce a nivel del sustrato con la desacilacion del Succinil-CoA y obtenemos un total de 10ATP por vuelta. Uniendo al ciclo de Krebs con la cadena respiratoria, se calcula que cada vuelta libera 216 Kcal/mol (191 corresponden a la cadena respiratoria). De esa cantidad de energía utilizamos 73 Kcal/mol para formar los 10 ATP y el resto se libera como calor. Solo aprovechamos el 33% de la energía del ciclo de Krebs.

*el ciclo del acido cítrico es la vía final para la oxidacion de carbohidratos, lipidos y preotinas. su metabolismo terminal comun, la acetil-CoA, reacciona con el oxaloacetato para formar citrato. mediante una serie de deshidrogenaciones y descarboxilaciones, el citrato es degradado, lo que reduce coenzimas, libers 2CO2 y regenera oxaloacetato.* las coenzimas reducidas se oxidan mediante la cadena respiratoria enlazada a la formacion de ATP. de este modo, el ciclo es la principal via para la formacion de ATP, y esta ubicado en la matriz de mitocondrias adyacente a la enzima de la cadena respiratoria y la fosforilacion oxidativa.*el ciclo del acido citrico es anfibolico; puesto que ademas de oxidacion, es importante en el suministro de esqueletos de carbono para la gluconeogenesis, la sisntesis de acidos grasos y la interconversion de aminoacidos.

Trisfosfato de Adenosina( ATP): El ATP es una molécula compuesta por un anillo de adenina unido al C1 de un azúcar, que es la Ribosa. Al C5 de la Ribosa esta unida una cola de tres grupos Fosfatos. Los dos enlaces fosfoanhidridos son los responsables de la elevada energía química contenida en la molécula. Estos enlaces requieren de mucha energía para formarse y, cuando se rompen se libera igualmente mucha energía. Esta se libera por la hidrólisis de los enlaces fosfoanhidridos. El ATP

nunca se almacena; continuamente se almacena y se re sintetiza. Así pues, se produce un ciclo entre el ATP y el producto hidrolizado, ADP. (Adenosin Di fosfato). La columna vertebral de la estructura del ATP es un compuesto de carbono ordenado, pero la parte que es realmente crítica es la parte del fósforo -el trifosfato-. Tres grupos de fósforo están unidos por átomos de oxígeno entre sí, y también hay oxígenos laterales conectados a los átomos de fósforo. En las condiciones normales en el cuerpo, cada uno de estos átomos de oxígeno tiene una carga negativa, y como se sabe, los electrones quieren estar con los protones - las cargas negativas se repelen entre sí -. Estos cargas negativas amontonadas quieren escapar - para alejarse unas de otras -, así que hay una gran cantidad de energía potencial.

Funciones:

Es esencial para que casi todas las formas de vida conocidas a nivel molecular funcionen. Aporta la energía directa o indirecta para la inmensa mayoría de actividades celulares.

Participa en numerosas reacciones como donante de fosfato y fuente de energía esenciales.

Funciones importantes en la señalización intracelular. Necesario para la síntesis de nucleótidos de adenina imprescindibles en la

formación de ADN y ARN..

HIDRÓLISIS: es una reacción química entre una molécula de agua y otra molécula, en la cual la molécula de agua se divide y sus átomos pasan a formar parte de otra especie química. Esta reacción es importante por el gran número de contextos en los que el agua actúa como disolvente. El ATP debe hidrolizarse para descomponerse a ADP y Pi para poder liberar energía, he aquí el por que se debe considerar este proceso y relacionarlo con la molécula de ATP

G DE LA HIDRÓLISIS: todos los organismos para mantener los procesos vivos deben consumir o usar la energía libre de su ambiente. Los organismos AUTOTROFICOS utilizan procesos exergonicos simples como la energía de la luz solar, por otra parte los organismos HETEROTROFICOS obtienen energía libre al acoplar su metabolismo a la desintegración de moléculas organicas complejas de su ambiente, sea como sea el caso el ATP siempre actuara de forma importante en la transferencia de energía libre desde los procesos exergonicos hasta los endergonicos; los G para la hidrólisis de los compuestos fosforilados son muy dependientes del pH de la concentración de iones divalentes como el Mg por los que tienen afinidad por el fosfato. Los cálculos de los valores intracelulares de estas variables, asi como las concentraciones de ATP, ADP, Pi que son generalmente en el orden milimolar, indican que la hidrólisis de delta G es aproximadamente -50kj.mol -1 y no -30 kj.mol-1; este valor es el de su variación de energía libre estándar, se debe acotar que en una célula determinada la concentración de la mayoría de las sustancias varia tanto con su localización de la célula y el tiempo. S in embargo suele ser difícil obtener medidas exactas de la concentración de una especia química por lo que los valores de DELTA GE siempre serán estimaciones.

Si se elimina uno de los grupos fosfato que conforman la molécula de ATP, de un extremo quedando sólo dos grupos fosfatos, la molécula es mucho más estable. Esta conversión del ATP en ADP es una reacción extremadamente crucial para el suministro de energía en los procesos vitales. Sólo el corte de un enlace con su consiguiente reordenamiento, es suficiente para liberar alrededor de 7,3 kilocalorías por mol = 30,6 kJ/mol.

ATP como molécula de alta energía : Los enlaces cuya hidrólisis transcurre con valores muy negativos de DELTA G PRIMA se denominan enlaces de alta energía o enlaces ricos en energía y se representan por una línea sinuosa (). El ATP se uede representa como ARPPP; donde A representa el grupo adenosilo, la R representa el grupo Ribosilo y la P el grupo fosforilo. El enlace α-fosforilo no debe diferir en importancia los enlaces β y γ, de hecho ninguno de los tres pareciera tener alguna peculiaridad pero entonces ¿Qué hace que sean tan exergonicas las reacciones de transferencia de los gruos fosforilos del ATP?, es visible en la estabilidad de los productos y los reactantes de estas reacciones. Esto se debe a distintos factores:

1. Los requerimientos fosfoanhidridos son menos satisfechos que en os productos de hidrólisis del ATP, esto se debe a que los dos grupos fosforilos fuertemente electrofilicos deben competir por los electrones del Oxigeno queπ esta siendo compartido entre ellos, mientras que dicha competencia no se da en los productos de hidrólisis.

2. En el intervalo de pH fisiológico el ATP, posee 3 o 4 cargas negativas y las repulsiones electrostáticas entre ellas se ven reducidas tras su hidrólisis.

3. Menor energía de solvatación en el ATP con respecto a sus productos de hidrólisis.

Ejemplos de reacciones de transferencia de grupos fosfatos, analizando sus variaciones de energía libre: El ATP puede actuar como donador de fosfato de alta energía para formar compuestos, de igual modo con los enzimas necesarios, el ADP puede formar ATP, en efecto un ciclo ADP/ATP conectan los procesos que generan potencial de transferencia de grupo o enlace de alta energía () con los procesos que lo utilizan, lo que consume y regenera ATP de manera continua.

Los FOSFAGENOS actúan como forma de almacenamiento de fosfato de alta energía, e incluyen creatina fosfato, que se encuentra en el musculo estriado, cardiaco, espermatozoides y cerebro de invertebrados, y arginina fosfato, que existe en el musculo invertebrado. Cuando se utiliza ATP con rapidez como una fuente de energía para la contracción muscular, los fosfagenos permiten que sus concentraciones se mantengan, pero cuando la proporción ATP/ADP es alta, su concentración puede incrementarse para actuar como una reserva de fosfato de alta energía. Ejemplos:

1. La Fosforilacion de glucosa hacia glucosa-6-fosfato, es una reacción endergonica por lo que no puede proceder en situaciones endergonicas; teniendo un valor de variación de energía libre de +13,8kj.mol, por lo tanto para que tenga lugar, la reacción debe acomplarse con otra reacción mas Exergonica como la hidrólisis de un grupo fosfato del ATP: ATPADP+Pi(Delta G=-30.5kj.mol).

2. Cuando el ATP forma AMP se produce Pirofosfato Inorganico(PPi): el ATP también puede hidrolizarse de manera directa hacia AMP con la liberación de PPi, acompaña de perdida de energía libre como calo, lo que asegura que la reacción de activación ira a la derecha y se auxilia mas por la división hidrolitica del PPi catalizada por PIROFOSFATASA INORGANICA una reacción que tiene como DELTA G a -19,2kj.mol.

CICLO DEL ATP: El ATP (Adenosin-tri-fosfato) se metaboliza y transforma en ADP

(Adenosin-difosfato) y fosfato (P) libre. Se libera la energía que les mantenía unidos.

En cuanto a la creatina, el rol más importante en el sistema energético del cuerpo es

que transporta o “regala” un fosfato que se requiere para la reconversión de ADP en

ATP. La creatina ya está presente en el propio cuerpo, en cantidades limitadas

también, como el ATP. Pero, el consumo de ciertos alimentos ayuda a que se comience

a sintetizar en mayor volumen. De este modo se logra un aumento de la masa

muscular a través de ejercicios. Algunos alimentos ricos en creatina: Los pescados en

general, pero sobre todo aquellos como el salmón, el arenque o atún. También las

carnes rojas, sobre todo las magras y el hígado. Además, los huevos y los lácteos.

CONCENTRACION DEL ATP EN LA CELULA: El ATP no se puede almacenar en su estado natural, sino sólo como intermediarios de la cadena de producción de ATP. Por ejemplo, el glucógeno puede ser convertido en glucosa y aportar combustible a la glucolisis si el organismo necesita más ATP. El equivalente vegetal del glucógeno es el almidón. La energía puede también ser almacenada como grasa, mediante neo-síntesis de ácidos grasos.

Ortofosforolisis: es la ruptura del enlace fosfoanhidrido que forma el ATP, Orto significa correcto asi que es la ruptura correcta del segundo enlace fosfoanhidrido :

ATP ADP+ Pi (FOSFATO INORGANICO)

Pirofosforolisis . Es la ruptura del primer enlace fosfoanhidrido del ATP, El anión se abrevia PPi y se forma por la hidrólisis de ATP para formar AMP en la célula. Esta hidrólisis se conoce como pirofosforolisis.

ATP → AMP + PPi

Es inestable en disolución acuosa y se hidroliza rápidamente formando fosfato inorgánico:

Desde el punto de vista del enlace entre fosfatos, se requieren dos reacciones de Fosforilacion para obtener la hidrólisis del ATP a AMP y PPi.

Reacciones de Oxido- Reducción:

Desde el punto de vista químico, la oxidación se define como la eliminación de electrones, en tanto que la reducción es la ganancia de electrones. De este modo la oxidación siempre se acompaña de reducción de un aceptor de electrón.

Agente Reductor: es aquel elemento reducido (AH2) que cede sus equivalentes reductores a otro elemento al vual reduce mientras el queda oxidado.

Agente Oxidante: Es aquel elemento oxidado (A), que acepta equivalentes reductores de otro elemento al cual oxida mientras él se reduce.

Par Redox: Forma conjugada oxidada y reducida de un mismo elemento que es capaz de aceptar o ceder electrones o hidrógenos. Es una reacción de óxido-reducción (redox), hay transferencia de equivalentes reductores entre dos pares redox.

En las reacciones que conllevan oxidación y reducción, el cambio de energía libre es proporcional a la tendencia de los reactivos a donar electrones o aceptarlos. De esta manera, además de expresar cambio de energía libre en cuanto G°’, es posible de un Δmodo análogo expresarlos de manera numérica como un potencial de óxido reducción o redox(E’o).

El potencial de óxido reducción Estandar (E°’): Es la fuerza electromotriz expresada en voltaje de un semielemento o par redox en el que el redcuctor y el oxidante se encuentran en [1 M] a 25C (298K) y a pH 7.0 en equilibrio con un electrodo que puede aceptar o ceder electrones en forma reversible con las especies reducidas u oxidadas.

Las enzimas comprendidas en oxidación y reducción reciben el nombre de oxidorreductasas y se clasifican en cuatro grupos: oxidasas, deshidrogenasas, hidroperoxidasas y oxigenasas.

Dentro de las deshidrogenasas tenemos las aerobias y las anaerobias. Las anaerobias son enzimas que remueven hidrógenos de un sustrato y no utilizan oxigeno como aceptor pudiendo formar parte de un sistema respiratorio o sistema de transporte de

electrones. Las deshidrogenasas anaerobias pueden ser flavoproteinas o piridinoproteinas.

Las piridinoproteinas tienen coenzimas NAD O NADP.

NAD: Dinucleotido de nicotinamida y adenina, funciona como transportador de electrones porque acepta y dona fácilmente electrones en su interacción con otras moléculas. Participa en reacciones de oxidación catabólicas, una vez reducido transfiere un par de electrones a los complejos de cadena de transporte de electrones dentro de las mitocondrias. En el catabolismo aerobio, el NADH cede sus electrones al complejo NADH-deshidrogenasa (el primer elemento de la cadena respiratoria) situado en la membrana interna de la mitocondria; en el catabolismo anaerobio, como en la fermentación láctica, el NADH cede sus electrones al ácido pirúvico que se reduce a ácido láctico

NADP: Dinucleotido fosfato de nicotinamida y adenina, comparte su estructura con el NAD pero posee un grupo fosfato adicional en el C2 de la ribosa, actúa en las reacciones reductoras de la biosíntesis, La principal función del NADP+ es la oxidación de la glucosa-6-fosfato a 6-fosfato-gluconato en la Vía de las pentosas.

DIFERENCIAS ENTRE NAD Y NADP: el NAD actúa en reacciones oxidativas como la glucolisis, ciclo del acido cítrico y cadena respiratoria de mitocondrias..

El NADP actúa en síntesis reductivas como la vía extramitocondrial de la síntesis de acido graso, síntesis de esteroides, y vía de la pentosa fosfato.

En el metabolismo, el compuesto acepta o dona electrones en las reacciones redox. Estas reacciones (que se resumen en la fórmula mostrada a continuación) implican la eliminación de dos átomos de hidrógeno del reactivo (R), en forma de ion hidruro, y un protón (H+). El protón se libera en solución, mientras que el RH2 se oxida y el NAD+ se reduce a NADH mediante la transferencia del hidruro al anillo de nicotinamida.

RH2 + NAD+ → NADH + H+ + R 

Del par de electrones del hidruro, un electrón es transferido al nitrógeno cargado positivamente del anillo nicotinamida del NAD+, y el segundo átomo de hidrógeno es transferido al átomo de carbono C4 opuesto a este nitrógeno. El punto medio potencial del para redox NAD+ / NADH es -0,32 voltios, lo que hace al NADH un fuerte agente reductor. La reacción es fácilmente reversible, cuando el NADH reduce otra molécula y es re-oxidado a NAD+. Esto significa que la coenzima puede ciclar de forma continua entre las formas NAD+ y NADH sin que se consuman.

EL NAD puede convertirse en NADP mediante la enzima NAD quinasa o NADK su grupo 2-hidroxi de un anillo de ribosa puede ser fosforilado por una molécula de ATP, transformando asi la molécula de NAD en NADP.