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Metabolismo y Función Celular

La oxidación metabólica y las enzimas oxidorreductasas son fundamentales en la producción de energía celular y la defensa antioxidante. Estos procesos incluyen la cadena respiratoria, fosforilación oxidativa y la síntesis de ATP, esenciales para la vida. La termodinámica rige estas reacciones, asegurando la transformación y transferencia de energía. Además, el metabolismo de nutrientes como carbohidratos, lípidos y proteínas es vital para la biosíntesis y la energía celular, con una regulación precisa que permite la adaptación a diferentes estados fisiológicos como el ayuno.

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1

Función de las oxidasas y deshidrogenasas

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Catalizan reacciones en la cadena respiratoria, esenciales para la producción de energía celular.

2

Rol de las peroxidasas y catalasas

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Descomponen peróxidos, protegiendo a la célula de daños oxidativos.

3

Importancia de la enzima superóxido dismutasa

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Convierte el radical superóxido en moléculas menos reactivas, crucial para la defensa antioxidante.

4

La principal molécula de ______ en la célula se produce a través de procesos que ocurren dentro de las mitocondrias.

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almacenamiento de energía

5

Los ______ se transfieren por complejos proteicos en la membrana ______, reduciendo el oxígeno a ______.

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electrones mitocondrial interna agua

6

La ______ liberada al transferir electrones se usa para bombear ______ y generar un gradiente ______.

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energía protones electroquímico

7

La ______ aprovecha el gradiente electroquímico para convertir ADP y fosfato inorgánico en ______.

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ATP sintasa ATP

8

El ajuste de la actividad de la cadena respiratoria según la demanda energética celular se conoce como ______.

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control respiratorio

9

Permeabilidad selectiva de la membrana mitocondrial interna

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Permite intercambio de metabolitos/iones específicos, esencial para mantener gradiente electroquímico.

10

Rutas de síntesis de ATP

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Fosforilación oxidativa principal ruta; glucólisis y ciclo del ácido cítrico también contribuyen.

11

Función del ATP en la célula

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Actúa como moneda energética, suministra energía para reacciones bioquímicas y procesos celulares.

12

Los sistemas ______ están regidos por las normas de la ______.

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biológicos termodinámica

13

La ______ Ley de la termodinámica dice que la energía no se ______ ni se ______, solo cambia de forma.

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Primera crea destruye

14

La ______ Ley de la termodinámica señala que la ______ del universo tiende a incrementarse con los procesos ______.

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Segunda entropía espontáneos

15

Las reacciones que liberan energía se denominan ______ y pueden ser ______ sin ayuda externa.

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exergónicas espontáneas

16

Para que ocurran las reacciones ______, es necesario un aporte externo de ______.

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endergónicas energía

17

Función del acetil-CoA en el metabolismo

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Acetil-CoA es clave en el ciclo del ácido cítrico y precursor de ácidos grasos y esteroides.

18

Regulación hepática de nutrientes

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El hígado mantiene la homeostasis de glucosa y aminoácidos en la sangre.

19

Compartimentalización de vías metabólicas

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Metabolismo organizado en citosol, mitocondrias y retículo endoplásmico con procesos específicos.

20

Las vías metabólicas se ajustan mediante cambios en la ______ enzimática y la ______ génica.

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actividad expresión

21

Para mantener la energía en otros tejidos, se estimula la ______ y la ______ cuando hay escasez de alimentos.

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lipólisis cetogénesis

22

Los ______ y el ______ sirven como substratos para la ______ en situaciones de ayuno.

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aminoácidos glicerol gluconeogénesis

23

Los ______ grasos y los ______ cetónicos no se pueden transformar en glucosa a través de la gluconeogénesis.

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ácidos cuerpos

Preguntas y respuestas

Aquí tienes una lista de las preguntas más frecuentes sobre este tema

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Oxidación Metabólica y Función de las Enzimas Oxidorreductasas

La oxidación metabólica es un proceso clave en el que las moléculas pierden electrones, un fenómeno siempre acoplado a la reducción de un aceptor de electrones. Las enzimas que catalizan estas reacciones son las oxidorreductasas, que incluyen una variedad de tipos, cada uno con funciones específicas en el metabolismo. Las oxidasas y deshidrogenasas son fundamentales en la cadena respiratoria, las peroxidasas y catalasas descomponen peróxidos para proteger a la célula de daños oxidativos, y las oxigenasas participan en la incorporación de oxígeno en sustratos orgánicos, como en la hidroxilación de fármacos y esteroides. La enzima superóxido dismutasa es esencial para la defensa antioxidante, convirtiendo el radical superóxido en moléculas menos reactivas.
Vista microscópica de células humanas con mitocondria central y orgánulos circundantes en tejido, destacando la complejidad celular.

La Cadena Respiratoria y la Fosforilación Oxidativa

La cadena respiratoria y la fosforilación oxidativa son procesos intramitocondriales vitales para la producción de ATP, la principal molécula de almacenamiento de energía en la célula. Los electrones derivados de la oxidación de nutrientes se transfieren a través de una serie de complejos proteicos en la membrana mitocondrial interna, finalmente reduciendo el oxígeno a agua. La energía liberada durante este flujo electrónico se utiliza para bombear protones fuera de la matriz mitocondrial, generando un gradiente electroquímico. La ATP sintasa utiliza este gradiente para sintetizar ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico. La producción de ATP se regula mediante el control respiratorio, que ajusta la actividad de la cadena respiratoria en función de la demanda energética de la célula.

Transporte de Metabolitos y Síntesis de ATP

La membrana mitocondrial interna es selectivamente permeable, requiriendo transportadores específicos para el intercambio de metabolitos y iones, como el ATP y ADP, manteniendo así el gradiente electroquímico. Aunque la fosforilación oxidativa es la principal ruta de síntesis de ATP, la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico también contribuyen a la generación de ATP, aunque en menor medida. El ATP es la moneda energética de la célula, proporcionando la energía necesaria para impulsar reacciones bioquímicas y procesos celulares.

Termodinámica en Biología

Los sistemas biológicos están sujetos a las leyes de la termodinámica. La Primera Ley establece que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma, y la Segunda Ley indica que los procesos espontáneos tienden a aumentar la entropía del universo. Las reacciones exergónicas liberan energía y pueden ocurrir espontáneamente, mientras que las reacciones endergónicas requieren un aporte de energía y deben estar acopladas a reacciones exergónicas para proceder. El ATP es crucial en este acoplamiento, sirviendo como intermediario para la transferencia de energía entre reacciones.

Metabolismo y Aporte de Combustibles Metabólicos

Los nutrientes proporcionan los componentes esenciales para la biosíntesis y la energía para los procesos celulares. Los carbohidratos, lípidos y proteínas se metabolizan para formar acetil-CoA, que es central en el ciclo del ácido cítrico y es precursor de moléculas complejas como ácidos grasos y esteroides. La glucosa también es fuente de carbono para la síntesis de glicerol y aminoácidos no esenciales. El hígado regula la homeostasis de glucosa y aminoácidos en la sangre, y las vías metabólicas están organizadas en compartimentos celulares, con procesos específicos en el citosol, las mitocondrias y el retículo endoplásmico.

Regulación y Adaptación del Metabolismo

Las vías metabólicas están sujetas a una regulación precisa, que incluye cambios en la actividad enzimática y la expresión génica, respondiendo a señales alostéricas, modificaciones covalentes y hormonales. Durante el ayuno o la inanición, el metabolismo se adapta para suministrar glucosa al cerebro y a los eritrocitos, utilizando las reservas de glucógeno y estimulando la lipólisis y la cetogénesis para otros tejidos. Los aminoácidos y el glicerol pueden ser substratos para la gluconeogénesis, mientras que los ácidos grasos y los cuerpos cetónicos no pueden convertirse en glucosa por esta vía.