NUTRICIÓN CELULAR.pptx
- 2. I. DEFINICIÓN. La nutrición es un proceso mediante el cual la célula adquiere y usa nutrientes para obtener materia y energía; y así realizar sus funciones vitales como: nutrición, relación y reproducción. El proceso comprende una serie de cambios químicos conocidos como metabolismo. 1. METABOLISMO. Es el conjunto de reacciones bioquímicas que se producen en las células, en las cuales se forman y degradan moléculas, almacenando y liberando energía. Se pueden distinguir dos fases que pueden ocurrir simultáneamente: Anabolismo y Catabolismo.
- 4. II. UTILIZACIÓN DE LA ENERGÍA.- El Adenosín trifosfato (ATP). El ATP es una macromolécula energética formada por una base nitrogenada (ADENINA), un carbohidrato (RIBOSA) y tres grupos fosfato. Dos de los enlaces del grupo fosfato son de alta energía. Se les llama así porque ceden fácilmente un alto porcentaje de su energía, más que cualquier otro enlace químico. El ATP se forma por un fenómeno conocido como fosforilación. La fosforilación más común, suele ser la oxidativa, en la mitocondria; donde el paso de NADH2 FADH2 y los electrones por la cadena de citocromos (Cadena Respiratoria) produce la unión del grupo fosfato al ADP, formando así el ATP. (ADP + P ATP). La unión de ADENINA + RIBOSA forman un nucleósido la ADENOSINA.
- 8. NAD: Dinucleótido nicotinamida y Adenina (Coenzima) …… Se encarga de todas nuestras células FAD: Flamina Adenina dinucleótido (Coenzima) ….. actúa como dador o como aceptor de atomos de hidrógeno. Cuando se reduce aparece de forma FADH2 (ACEPTA 2 ATOMOS DE HIDRÓGENO) Esta coenzima interviene en las reacciones metabólicas NADP+: Nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (es el NADP en su forma reducida) …… es una coenzima que interviene en vias anabólicas. Es el análogo de la nicotidamina adenina dinucleótido Representación en su forma oxidada: NADH + H ; NAD + su forma oxidada.
- 10. FUNCIONES DEL ATP ENERGÍA OSMOTICA (Transporte activo) ENERGÍA MECÁNICA (Trabajo muscular) ENERGÍA LUMINOSA (Bioluminiscencia) ENERGÍA ELECTRICA (Impulso nervioso) ENERGÍA QUÍMICA (Biosíntesis de proteínas, grasas, etc) ENERGÍA CALÓRICA (Calor corporal). CARBOHIDRATOS GRASAS. PROTEÍNAS. ÁCIDOS NUCLEICOS. LÍPIDOS. SINTESIS RESPIRACIÓN
- 11. Citoplasmática Glucosa - O2 Etanol /Ac. Láctico por puede ser AUTÓTROFA HETERÓTROFA NUTRICIÓN CELULAR Fotosíntesis Quimiosíntesis Anaeróbica Aeróbica Clorofilianos (Fotosintetizadores) Ej. Plantas, bacterias, cianobacterias, algas. No Clorofilianos (Oxidantes) Ej. Bacterias nitrificantes, hidrógenas, férricas. Mitocondrial Ácido Pirúvico + O2 CO2 + H2O + ATP Ácido Pirúvico
- 13. 1. NUTRICIÓN AUTÓTROFA.- Las células de autótrofos obtienen energía, sintetizando sus propios alimentos (sustancia orgánica) a partir de sustancias inorgánicas simples tales como CO2, agua, sales minerales. A) NUTRICIÓN AUTÓTROFA POR FOTOSÍNTESIS. La fotosíntesis utiliza como fuente de energía la LUZ SOLAR; y es propia de plantas, algas, cianobacterias, bacterias sulfurosas pigmentadas y algunos protistas (algas). La fotosíntesis es un tipo de nutrición autótrofa que consiste en la transformación de la energía luminosa en energía química. Podemos agregar que la fotosíntesis es una reacción anabólica por la transformación de moléculas simples a complejas y endergónica porque almacena energía.
- 15. FASES DE LA FOTOSÍNTESIS. Se consideran dos fases o etapas fundamentales: FASE LUMINOSA. Reacción Fotoquímica, Fase Fotodependiente o Reacción de Hill Se realiza en los tilacoides. Ocurren los siguientes eventos: Captación de energía luminosa por la clorofila. Fotólisis de agua. Fosforilación o síntesis de ATP. Reducción del NADP a NADPH+. Liberación de oxígeno. FASE OSCURA. Reacción Termoquímica o Ciclo de Calvin – Benson. Se lleva a cabo en el estroma y puede resumirse en: Carboxilación o fijación de CO2. Síntesis de gliceraldehido-3-fosfato con utilización de ATP y NADPH+ y posterior síntesis de glucosa. Regeneración de Ribulosa-1,5-di fosfato. (RDP)
- 17. CUADRO COMPARATIVO ENTRE LA FASE LUMINOSA Y LA FASE OSCURA DE LA FOTOSINTESIS DE PLANTAS FASE LUMINOSA FASE OSCURA Fijación de la energía luminosa. Hidrólisis H + OH. Producción de ATP y NADPH2 Se lleva a cabo sólo en presencia de luz Tiene lugar en la membrana del tilacoide Fijación de CO2 Consumo de ATP, NADPH2 Se lleva a cabo en presencia o ausencia de luz Tiene lugar en el estroma del cloroplasto.
- 19. Las cianobacterias realizan la misma fotosíntesis que las plantas verdes Un grupo de bacterias como las PÚRPURAS realizan fotosíntesis anoxigénica, porque utiliza una sustancia diferente al agua –como el H2S- donador de protones y electrones y como consecuencia NO LIBERA OXÍGENO. 6 CO2 + 12 H2S C6H12O6 + 6 H2O + 12S CUADRO COMPARATIVO ENTRE LA FOTOSINTESIS OXIGÉNICA Y ANOXIGÉNICA FOTOSÍNTESIS OXIGÉNICA FOTOSÍNTESIS ANOXIGÉNICA Desprende oxígeno (a partir del agua). Pigmento: Clorofila. El donador de electrones es el agua. En Plantas, algas y cianobacterias. No desprende oxígeno. Libera azufre. Pigmento: Bacterioclorofila El donador de electrones es generalmente un compuesto de azufre. En bacterias púrpuras sulfurosas y no sulfurosas y bacterias verdes.
- 21. B) NUTRICIÓN AUTÓTROFA POR QUIMIOSÍNTESIS. Ciertos organismos obtienen energía de la oxidación de moléculas inorgánicas, donde combinan el oxígeno con moléculas como el azufre, amoníaco o nitritos, liberando por lo tanto, sulfatos y nitratos al ambiente, nutrientes esenciales para las plantas. La principal diferencia con la fotosíntesis es que no se utiliza energía luminosa. Este tipo de nutrición es realizado por bacterias oxidantes. Ej.: a) Bacterias nitrificantes: Nitrosomonas oxida NH4 a nitritos, y Nitrobacter reduce nitritos a nitratos, que sirven para cubrir las necesidades de nitrógeno de las plantas. 2NH4 + 3O2 2NO2 + 4H + 2H2O + Energía 2NO2 + O2 2NO3 + Energía b) Bacterias sulfurosas: Oxidan el ácido sulfhídrico proveniente de la putrefacción de sustancias orgánicas y lo convierten en azufre libre. Ej. Thiobacillus. c) Bacterias férricas: Oxidan sales ferrosas (Fe++) hasta sales férricas (Fe+++). Ej. Ferrobacillus d) Bacterias hidrógenas: Oxidan el hidrógeno molecular hasta obtener agua utilizando la energía de esta oxidación. Ej. Hidrogenomonas.
- 23. NUTRICIÓN HETERÓTROFA.- Las células de heterótrofos obtienen la energía almacenada en los alimentos producidos por los autótrofos; y por lo tanto tienen que realizar catabolismo de las moléculas que los conforman. La principal fuente de energía de la célula es la glucosa, sin embargo puede utilizar otros compuestos intermediarios con el mismo propósito. A. GLUCÓLISIS.- gr. Glycos = dulce, azúcar; lisis = disolución. La degradación de la glucosa se llama glucólisis, esta puede ser anaeróbica (ocurrir en ausencia de oxígeno) o aeróbica (ocurrir en presencia de oxígeno). En la glucólisis, la glucosa se desdobla en dos moléculas de ácido pirúvico, las cuales pueden seguir degradándose en dos vías alternativas: continuar en el citoplasma, donde se producen compuestos como ácido láctico (Fermentación Láctica), etanol y CO2 (Fermentación Alcohólica), etc.; o ingresar en la mitocondria, donde la degradación produce CO2, H2O y energía. (aeróbica).
- 24. FERMENTACIÓN.- Es un tipo de glucólisis anaeróbica en donde una molécula de glucosa se degrada hasta ácido láctico o etanol y bióxido de carbono. a) F. Láctica: En este tipo de reacción catabólica, la molécula de glucosa se convierte en ácido láctico. Interviene la enzima lactato deshidrogenasa o deshidrogenasa láctica, añadida a la oxidación del NADH2. Realizan fermentación láctica: el músculo en trabajo intenso, las bacterias lácticas; importantes en la industria de la producción de yogur, leches ácidas, queso. Etc. b) F. Alcohólica: La glucosa se degrada hasta etanol o alcohol etílico y CO2. En esta reacción el ácido pirúvico desprende CO2 por acción de la enzima piruvato descarboxilasa; el acetaldehido producido se reduce a etanol por acción del NADH2, catalizada por la enzima alcohol deshidrogenasa. Realizan fermentación alcohólica: levaduras de cerveza (Saccharomyces cerevisiae), levaduras de pan y bacterias alcohólicas.
- 25. A. RESPIRACION CELULAR.- Secuencia de reacciones de oxido-reducción en donde la energía química contenida en los nutrientes (carbohidratos, lípidos y proteínas) se convierten finalmente en energía o ATP en el interior de la célula y que es utilizada para los diferentes procesos fisiológicos de la célula. El proceso es catabólico y la denominación de respiración celular se debe a la participación de oxígeno (aceptor de hidrógeno) al final de las reacciones de degradación. a) CATABOLISMO DE CARBOHIDRATOS. Presenta 2 etapas: Una anaeróbica, que se lleva a cabo en el citoplasma con ausencia de oxígeno, donde intervienen enzimas citoplasmáticas y otra aeróbica, que se lleva a cabo en la mitocondria en presencia de oxígeno para producir H2O. Fases: * Citosólica. O Citoplasmática. La glucosa se degrada hasta ácido pirúvico, siguiendo bioquímicamente la misma vía anaeróbica de la glucólisis. * Mitocondrial. El ácido pirúvico, con participación de enzimas mitocondriales, se degrada para producir energía, agua y CO2.
- 26. Etapas: •Formación de acetil coenzima “A” (2C) a partir de ácido pirúvico (3C) y liberación de 2H y CO2. •Ciclo de Krebs o del Ácido Cítrico. Es la secuencia cíclica de reacciones en donde se elaboran compuestos intermedios de 6, 5, y 4 carbonos por hidratación, reducción, liberación de CO2, ATP e hidrógenos (H2). •Fosforilación oxidativa y cadena respiratoria: Son dos procesos simultáneos en los cuales, mientras se transporta electrones en reacciones en cadena (oxidación – reducción) se forma ATP. Cada vez que los aceptores de hidrógeno NAD y FAD participan en la cadena respiratoria, producen 3 y 2 ATP, respectivamente. Finalmente se produce agua.
- 27. CUADRO COMPARATIVO ENTRE LA DEGRADACION ANAEROBICA Y AEROBICA DE LA GLUCOSA GLUCOLISIS ANAERÓBICA GLUCOLISIS AERÓBICA 1. No requiere de oxígeno 2. Se lleva a cabo en el citoplasma 3. Degrada la glucosa hasta etanol + CO2 o ácido láctico + energía. 4. El aceptor final de hidrógenos es el ácido pirúvico. 5. Energía neta = 2 ATP de energía. 1. Requiere de oxígeno. 2. Se lleva a cabo en la mitocondria. 3. Degrada la glucosa hasta CO2 + H2O + energía. 4. El aceptor final de hidrógenos es el oxígeno. 5. Energía neta = 36-38 ATP de energía.
- 28. 2.- CATABOLISMO DE LÍPIDOS. La mayor parte de los lípidos suministrados en la dieta de los animales está en forma de triacilgliceroles, los cuales se digieren en el intestino delgado. Ahí se mezclan con las sales biliares y se hidrolizan a ácidos grasos libres y glicerol. El glicerol (3C) se transforma en ácido pirúvico y se degrada. Por otra parte, los ácidos grasos se descomponen metabólicamente por medio de reacciones enzimáticas (-oxidación) hasta convertirse en unidades de Acetil Coenzima A. Estas ingresan al ciclo de Krebs degradándose y produciendo ATP en la cadena respiratoria. 3. – CATABOLISMO DE PROTEINAS. Las proteínas se degradan hasta aminoácidos. Estos siguen una secuencia de reacciones de transformación a través de dos procesos: a) Desaminación oxidativa. Donde hay liberación del radical amino (-NH2) por acción enzimática y en medio acuoso. Los grupos amino son transformados en urea, ácido úrico o amoníaco; clasificando a los animales en:
- 29. Amoniotélicos Ureotélicos Uricotélicos Excretan amoniaco Excretan urea Excretan ácido úrico Equinodermos Moluscos Anélidos Crustáceos Peces de agua dulce: life. Anfibios jóvenes: renacuajos. Peces de agua salada: óseos y cartilaginosos. Anfibios adultos Reptiles de ambientes húmedos: Cocodrilos Mamíferos Insectos Reptiles de ambientes secos: Lagartijas Aves
- 30. Degradación de los esqueletos de carbono. La otra parte del aminoácido (“esqueleto de carbono”) se degrada por varias secuencias multienzimáticas, todas convergen en vías que conducen al Ciclo de Krebs, ácido pirúvico o acetil coenzima A.