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Metabolismo y Energía
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METABOLISMO Y ENERGÍA 
CLASES DE ENERGÍAS Y TRANSFORMACIONES ENERGÉTICAS 
La energía se manifiesta de diferentes formas 
 
Eléctrica Radiante Química Nuclear 
La Termodinámica estudia la conversión de una forma de energía 
en otra 
En los seres vivos las conversiones energéticas están gobernadas 
por las leyes de la termodinámica 
PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA 
Primera Ley de la Termodinámica 
 
“La energía del 
universo permanece 
constante” 
 
Esto significa que 
la energía no se 
crea ni se destruye, 
pero puede ser 
transformada 
Los seres vivos son sistemas abiertos que intercambian materia 
y energía con el ambiente, cuando en un ser vivo ocurre un 
proceso determinado, la energía que se pierda o se dispersa es 
igual a la que gana el ambiente 
La vida es un proceso de combustión 
Los organismos oxidan carbohidratos y convierten la energía 
almacenada en los enlaces químicos en otras formas de energía, 
según la siguiente reacción global, que expresa la oxidación de 
la glucosa: 
 
La energía total liberada durante la oxidación de la glucosa está 
compuesta por una fracción "útil" y una fracción que se disipa en 
forma de calor. 
 
DIRECCIÓN DE LOS PROCESOS NATURALES 
Segunda Ley de la Termodinámica 
 En los procesos naturales tendremos: una cantidad de energía 
"útil" que será igual a la energía total puesta en juego durante 
el proceso, menos cierta cantidad de energía que se disipa. 
 
La energía disipada 
puede expresarse como 
el producto entre la 
temperatura y un factor 
llamado entropía (H). 
La segunda ley de la 
termodinámica dice que 
"La entropía del Universo 
tiende a un máximo". Esto 
significa que los procesos 
naturales espontáneos 
ocurren siempre en una 
misma dirección: la que 
conduce a un aumento de 
la entropía. 
 
Segunda Ley 
 Los sistemas biológicos deben considerarse juntamente con 
su entorno. 
 Los organismos ganan orden interno a expensas de generar 
desorden en su ambiente. 
 De esta manera, la entropía del conjunto siempre aumenta. 
 El sistema se mantiene estacionario porque existen procesos 
balanceados. 
 
 
PRIMERA Y SEGUNDA LEY 
 1º Ley: en un sistema aislado la energía no se crea ni se 
destruye, puede ser transformada de una forma en otra. 
 2º Ley: no toda la energía puede ser usada y el desorden 
tiende a aumentar, lo que se conoce como entropía. 
 
REACCIONES QUÍMICAS EN LOS SERES VIVOS 
 Las reacciones químicas de oxido - reducción son 
aquellas que implican el movimiento de electrones de 
un átomo a otro. 
 El átomo (o la molécula) que cede un electrón se oxida; 
el que lo recibe, se reduce. 
 
 
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http://www.curtisbiologia.com/glossary/term/363
http://www.curtisbiologia.com/glossary/term/108
http://www.curtisbiologia.com/glossary/term/336
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONCEPTOS 
 La entalpía (S) es la cantidad de energía puesta en juego 
durante una reacción química en condiciones de presión 
constante. Esta energía es igual al calor cedido o ganado al 
ocurrir la reacción. 
 Si al producirse la reacción se libera energía, la entalpía de 
los productos disminuye. Este tipo de reacción se denomina 
exotérmica. 
 Si absorbe energía, se denomina endotérmica. 
 
 METABOLISMO - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 
 Cada célula desarrolla miles de reacciones químicas que 
pueden ser exergónicas (con liberación de energía) 
o endergónicas (con consumo de energía), 
 ESTAS REACCIONES EN SU CONJUNTO constituyen 
→ METABOLISMO CELULAR. 
 
 
Si las reacciones químicas 
dentro de una célula están 
regidas por las mismas leyes 
termodinámicas entonces… 
¿Cómo se desarrollan las 
vías metabólicas? 
 
 
LAS CÉLULAS ASOCIAN LAS REACCIONES: 
 
 Las reacciones endergónicas se llevan a 
cabo con la energía liberada por las 
reacciones exergónicas. 
  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. 
  Además, Las células regulan las reacciones químicas por 
medio de catalizadores biológicos: ENZIMAS. 
 ¿Quiénes son los participantes celulares en la 
transformación energética? 
Las enzimas recordemos que son proteínas globulares formadas 
por una o más cadenas polipeptídicas. 
Estas enzimas Aceleran la velocidad de las reacciones 
químicas, participando en su mecanismo, pero sin sufrir un cambio 
químico permanente. 
 También influyen sobre el rendimiento de la reacción, ya que 
aseguran que todo el reactivo se transforme en producto y que no 
aparezcan productos secundarios. 
El metabolismo es la suma de las reacciones químicas que 
ocurren en los seres vivos. 
Las células son el "recipiente" donde se llevan a cabo estas 
reacciones y las enzimas son sus piezas más importantes. 
A TRAVÉS DEL METABOLISMO, LA CÉLULA SE 
CONSTRUYE A SÍ MISMA. 
 
 
 
REACCIONES ANABOLICAS 
Están destinadas a formar moléculas propias, por lo 
general son reacciones de síntesis de moléculas complejas 
a partir de moléculas simples y Esta reacción requiere 
energía: 
 
 
 
 
 REACCIONES CATABOLICAS 
Implican la disgregación y oxidación de las biomoléculas, 
con su consecuente destrucción, obteniéndose energía en 
forma de ATP en el proceso. Esta energía es la usada en las 
reacciones anabólicas. 
 
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http://www.curtisbiologia.com/glossary/term/359
http://www.curtisbiologia.com/glossary/term/901
http://www.biologia.edu.ar/metabolismo/metaglosario.htm
http://www.biologia.edu.ar/metabolismo/metaglosario.htm
http://www.biologia.edu.ar/energia.htm
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Entonces, a partir de estas biomoléculas en 
las reacciones catabólicas se obtiene 
energía en forma de ATP y esta energía es 
usada en las reacciones anabólicas. 
 
 Entonces las reacciones anabólicas están destinadas a formar 
moléculas propias, por lo general son reacciones de síntesis de 
moléculas complejas a partir de moléculas simples y esta reacción 
requiere energía. 
 
 
¿Que es el ATP? 
 
 Las células acostumbran a guardar la energía necesaria para sus 
reacciones en ciertas moléculas, la principal es el: ATP, trifosfato 
de adenosina. 
Las células lo usan para capturar, transferir y almacenar energía 
libre necesaria para realizar el trabajo químico. Funciona como una 
MONEDA ENERGÉTICA. 
La función del ATP es suministrar energía hidrolizándose a 
ADP y Pi. (Pi :fosfatos inorgánicos) 
Esta energía puede usarse para obtener energía química: por 
ejemplo, para la síntesis de macromoléculas; transporte a través de 
las membranas, trabajo mecánico: por ejemplo, la contracción 
muscular, movimiento de cilios y flagelos, movimiento de los 
cromosomas, etc. 
Estructura del ATP: es un nucleótido compuesto por adenina 
(base nitrogenada), un azúcar (ribosa) y tres grupos fosfato. 
 
La sigla ATP hace referencia a la adenosina trifosfato, compuesto 
que está formado por una pentosa: la ribosa, una base nitrogenada: 
la adenina y tres grupos fosfatos. 
Esta molécula tiene la particularidad de poder perder de a uno los 
grupos fosfatos e ir liberando energía. De este modo se transforma 
en ADP, compuesto que luego puede tomar nuevamente grupos 
fosfatos con la energía correspondiente 
 
 
 
ADP - ATP 
La hidrólisis del ATP: ATP + H2O ---> ADP + Pi 
Para sintetizar ATP (adenosín-trifosfato) a partir de ADP 
(adenosín-difosfato)se debe suministrar por lo menos una 
energía superior a 7,3 Kcal. 
Las reacciones que, típicamente suministran dicha energía 
son las reacciones de oxidación. 
ADP + Pi + energía libre --> ATP + H2O 
 
EN LA GLUCOLISIS, LA GLUCOSA PRODUCE DOS 
PIRUVATOS 
Glucólisis proviene de las palabras griegas que significan 
“división o rompimiento de azúcar”, que se refiere al hecho 
de que el azúcar glucosa se metaboliza. La glucólisis no 
requiere oxígeno y ocurre bajo condiciones aeróbicas o 
anaeróbicas. 
En la que una molécula de glucosa que consiste en seis 
carbonos se convierte en dos moléculas de piruvato, de 
tres carbonos. Parte de la energía de la glucosa se captura, 
hay una producción neta de dos moléculas de ATP y dos 
moléculas de NADH. 
Las reacciones de la glucólisis tienen lugar en el citosol, 
donde los reactivos necesarios, tales como ADP, NAD+, y 
el fosfato inorgánico, flotan libremente y se usan cuando se 
necesitan. 
La ruta de la glucólisis consiste en una serie de reacciones, 
cada una de las cuales se cataliza por una enzima 
específica. Se divide en dos grandes fases: la primera 
incluye las reacciones endergónicas que requieren ATP, y 
la segunda las reacciones exergónicas que producen ATP 
y NADH. Descargado por Chelito Zamorano(chelitozamorano7@gmail.com)
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http://www.biologia.edu.ar/figeta/atp.gif
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Visión simplificada de 
la glucolisis 
 
Resumen de la respiración aeróbica 
PRIMERA FASE DE LA GLUCÓLISIS 
La glucosa es una molécula relativamente estable y no se 
descompone con facilidad. En dos reacciones de 
fosforilación independientes, un grupo fosfato se transfiere 
del ATP al azúcar. El azúcar que resulta fosforilado 
(fructosa-1,6-bifosfato) es menos estable y se rompe 
enzimáticamente en dos moléculas de tres carbonos, la 
dihidroxiacetona fosfato y el gliceraldehído-3-fosfato (G3P). 
La dihidroxiacetona fosfato se convierte enzimáticamente a 
G3P, por lo que los productos en este punto de la glucólisis 
son dos moléculas de G3P por glucosa. Se puede resumir 
esta parte de la glucólisis de la siguiente manera: 
 
SEGUNDA FASE DE LA GLUCOLISIS 
Cada G3P se convierte en piruvato. En el primer paso de 
este proceso, cada G3P se oxida por la eliminación de 2 
electrones (como parte de dos átomos de hidrógeno). 
Éstos inmediatamente se combinan con la molécula 
portadora de hidrógeno, NAD+: 
 
Debido a que hay dos moléculas de G3P por cada 
glucosa, se forman dos NADH. La energía de los 
electrones transportados por NADH se usa después para 
formar ATP. Este proceso se analiza en conjunto con la 
cadena de transporte de electrones. En dos de las 
reacciones que conducen a la formación del piruvato, el 
ATP se forma cuando un grupo fosfato se transfiere al 
ADP de un intermediario fosforilado. Este proceso se 
llama fosforilación a nivel del sustrato. 
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En la fase de inversión de energía de la glucolisis se 
consumen dos moléculas de ATP, pero en la fase de 
captura de energía se producen cuatro moléculas de ATP. 
Por lo tanto, la glucolisis produce una ganancia de energía 
neta de dos ATP por glucosa. 
Podemos resumir la fase de captura de energía de la 
glucolisis de la siguiente manera: 
 
 
 
EL PIRUVATO SE CONVIERTE EN ACETIL COA 
En las eucariotas, las moléculas de piruvato formadas en la 
glucólisis entran en la mitocondria, donde se convierten en 
acetil coenzima A (acetil CoA). Estas reacciones se 
producen en el citosol de las procariotas aerobias. En esta 
serie de reacciones, el piruvato sufre un proceso conocido 
como descarboxilación oxidativa. Primero, un grupo 
carboxilo se elimina como dióxido de carbono, que se 
difunde fuera de la célula. Después el fragmento restante de 
dos carbonos se oxida, y la NAD+ acepta los electrones 
eliminados durante la oxidación. Por último, el fragmento de 
dos carbonos oxidados, un grupo acetilo, se une a la 
coenzima A, produciendo acetil CoA. El piruvato 
deshidrogenasa es la enzima que cataliza estas reacciones, 
es un complejo multienzimático enorme ¡qué consiste en 72 
cadenas de polipéptidos. En este caso, la coenzima A 
transfiere un grupo acetilo, que está relacionado con el ácido 
acético. La coenzima A se fabrica en la célula a partir de una 
de las vitaminas B, el ácido pantoténico. La reacción total 
para la formación del acetil coenzima A es: 
 
La molécula de glucosa original ha sido parcialmente 
oxidada, produciendo dos grupos acetilo y dos moléculas de 
CO2. Los electrones eliminados han reducido las moléculas 
de NAD+ a NADH. En este punto de la respiración aeróbica, 
se han formado cuatro moléculas de NADH como resultado 
del catabolismo de una sola molécula de glucosa: dos 
durante la glucólisis y dos durante la formación de acetil CoA 
a partir del piruvato. 
CICLO DE KREBS 
También se conoce como el ciclo de ácido tricarboxílico 
(TCA) o ciclo del ácido cítrico, en honor del bioquímico 
alemán Hans Krebs, quien reunió las contribuciones 
acumuladas de muchos científicos y detallo el ciclo en la 
década de 1930. Recibió por esta contribución el Premio 
Nobel de Fisiología o Medicina en 1953. 
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La primera reacción del ciclo se produce cuando el 
acetil CoA transfiere su grupo acetilo de dos 
carbonos al compuesto aceptor oxaloacetato de 
cuatro carbonos, formando el citrato, un compuesto 
de seis carbonos. 
 
El citrato entonces pasa por una serie de 
transformaciones químicas, perdiendo primero uno 
y después un segundo grupo carboxilo en forma de 
CO2. Un ATP se forma (por un grupo acetilo) por 
fosforilación a nivel del sustrato. La mayor parte de 
la energía proporcionada por los pasos oxidativos 
del ciclo se transfiere como electrones ricos en 
energía al NAD+, formando NADH. Por cada grupo 
acetilo que entra en el ciclo del ácido cítrico, se 
producen tres moléculas de NADH (pasos 3, 4 y 8). 
Los electrones se transfieren también al receptor de 
electrones FAD, formando FADH2. 
En el avance del ciclo del ácido cítrico, dos 
moléculas de CO2 y el equivalente de ocho átomos 
de hidrógeno (8 protones y 8 electrones) se 
eliminan, formando tres NADH y un FADH2. Puede 
preguntarse por qué se generan más equivalentes 
de hidrógeno por estas reacciones que las que 
ingresaron al ciclo con la molécula de acetil CoA. 
Estos átomos de hidrógeno provienen de las 
moléculas de agua que se agregaron durante las 
reacciones del ciclo. Las cantidades de CO2 
producidas por los dos átomos de carbono del 
grupo acetilo que entraron al ciclo del ácido cítrico. 
Al final de cada ciclo, el oxaloacetato de cuatro 
carbonos ha sido regenerado, y continúa el ciclo. 
Dado que dos moléculas de acetil CoA son producidas a partir de 
cada molécula de glucosa, se requieren dos ciclos por molécula de 
glucosa. Después de dos vueltas del ciclo, la glucosa original ha 
perdido todos sus átomos de carbono y se puede considerar que 
ha sido consumida completamente. En resumen, el ciclo del ácido 
cítrico produce cuatro CO2, seis NADH, dos FADH2 y dos ATP por 
molécula de glucosa. 
En este punto de la respiración aeróbica, sólo cuatro moléculas de 
ATP se han formado por glucosa mediante fosforilación a nivel del 
sustrato: dos durante la glucólisis y dos durante el ciclo del ácido 
cítrico. 
La mayor parte de la energía de la molécula de glucosa original 
está en forma de electrones de alta energía en el NADH y el 
FADH2. Su energía se utilizará para sintetizar ATP adicional a 
través de la cadena transportadorade electrones y quimiosmosis. 
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