INTRODUCCIÓN

IMPORTANCIA DE LOS PROCESOS

CATABÓLICOS Y ANABÓLICOS EN

BIOTECNOLOGÍA

• Muchos procesos catabólicos son fundamentales para la

elaboración de productos por parte de microorganismos

• Industria del pan. La levadura (Saccharomyces cerevisiae) utiliza

el almidón (polímero de glucosa) como fuente de energía. En el

proceso catabólico genera CO2, que le da al pan su característico

aspecto esponjoso, y el almidón se convierte en azúcares más

simples.

• Elaboración del vino. Es un proceso anaerobio (fermentación). La

levadura utiliza glucosa y fructosa de la uva, y mediante el

catabolismo de estos azúcares se genera piruvato en la glucólisis,

y posteriormente etanol mediante un proceso de fermentación.

• Productos lácteos. Las bacterias lácteas utilizan lactosa, son

anaerobias. En la glucólisis se generará piruvato, y a continuación

ácido láctico en un proceso de fermentación.

EJEMPLOS EN INGENIERÍA DE ALIMENTOS

EJEMPLOS EN INGENIERÍA BIOQUÍMICA INDUSTRIAL

• En procesos de biorremediación, las reacciones catabólicas

son fundamentales, pues los microorganisos degradan los

compuestos contaminantes (p. ej, hidrocarburos) utilizándolos

como fuente de carbono y energía a través de rutas

catabólicas.

• En la producción industrial de ciertos compuestos, p. ej. el

etanol, intervienen vías catabólicas.

• En la producción industrial de muchos compuestos intervienen

vías anabólicas

• Aminoácidos, Vitaminas

• Metabolitos secundarios (antibióticos, diferentes fármacos)

• Enzimas, Hormonas peptídicas (insulina)

PANORAMA GENERAL DEL

METABOLISMO CELULAR

RUTAS

METABÓLICAS

DE LA CÉLULA

Metabolic intermediates

OVERALL

VIEW OF THE

METABOLISM

La energía en la célula se almacena en forma de ATP (GTP)

Existen tres formas de biosíntesis de ATP en la célula

- Fosforilación a nivel de sustrato

- Fosforilación oxidativa

- Fotofosforilación

Fosforilación oxidativa:

NADH

FADH2

ATP

NADPH: no se utiliza para obtener energía sino como donador de

electrones en las vías anabólicas

CONCEPTO DE ENERGÍA LIBRE Y

SU IMPORTANCIA EN EL

METABOLISMO

Toda reacción química se acompaña de un cambio de

energía: calor, DG

DG’°: Variación de energía libre estándar (pH 7,

25°C, 1 atm, concentraciones iniciales de los

reactivos 1 M)

DG’º: variación de energía libre estándar (kJ/mol)

R: 8.29 J/mol °K (0.00829 kJ/mol ºK)

T: temperatura absoluta (298°K)

A B

[B]

Keq =

[A]

aA bB

[B]b

Keq =

[A]a

A + B C + D

[C] [D]

Keq =

[A] [B]

MOLÉCULAS CON ENLACES DE

ALTA ENERGÍA

El ATP como reservorio químico de energía en las células

Glucose + Pi Glucose 6-phosphate + H2O DG’º = +13.8 kJ/mol (endergonic)

ATP + H2O ADP + Pi DG’º = - 30.5 kJ/mol (exergonic)

Glucose + ATP Glucose 6-phosphate + ADP DG’º = - 16.7 kJ/mol (exergonic)

PAPEL DE LAS ENZIMAS EN EL

METABOLISMO

REGULACIÓN ENZIMÁTICA

ENERGÍA DE

ACTIVACIÓN

ENERGÍA DE ACTIVACIÓN

Las enzimas disminuyen la energía de activación de las

reacciones químicas

Las enzimas disminuyen la energía de activación de las

reacciones químicas

Las enzimas aumentan la velocidad de reacción

REGULACIÓN ENZIMÁTICA

CINÉTICA ENZIMÁTICA

REGULACIÓN ALOSTÉRICA