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Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
1.- Introducción al catabolismo
2.- Catabolismo aeróbico. Glucólisis
3.- Respiración celular (I): ciclo de Krebs
4.- Respiración celular (II): cadena respiratoria
5.- Balance energético de la respiración celular
6.- Otras rutas catabólicas
7.- Catabolismo anaeróbico: fermentaciones
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO1.- Introducción al catabolismo
• CATABOLISMO AERÓBICO: tipo de reacción metabólica en la que se produce la degradación oxidativa de moléculas orgánicas
• finalidad: obtención de energía para que la célula realice sus funciones vitales
¿QUÉ SIGNIFICA DEGRADACIÓN OXIDATIVA?
“Las moléculas orgánicas se ‘degradan químicamente’ (rompen) mediante reacciones de oxidación, con el fin de generar energía para que la célula pueda hacer sus funciones vitales”
¿QUÉ SON REACCIONES DE OXIDACIÓN?
“reacciones en las que se transfieren átomos de H o e- de un átomo o molécula (la que se oxida) a otra (que se reduce)”
REACCIONES DE REDUCCIÓN-OXIDACIÓN (REDOX)
REACCIONES DE REDUCCIÓN-OXIDACIÓN (REDOX)
Reacciones de OXIDACIÓN
Reacciones de REDUCCIÓN
Eliminación de H Adición de H
Eliminación de e- Adición de e-
Liberación de energía
Almacenamiento de energía
CARACTERÍSTICAS generales:• Toda oxidación requiere una reducción.• Moléculas que ceden [e-] o [e- + p+] (como átomos de H) : moléculas oxidadas.• Moléculas que reciben [e-] o [e- + p+] (como átomos de H): moléculas reducidas.• La rotura de enlaces para la eliminación del H en las reacciones de oxidación, libera gran cantidad de energía.
Átomo omoléculaOXIDADA
Átomo o moléculaREDUCIDA
H e-
Energía
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
REACCIONES DE REDUCCIÓN-OXIDACIÓN (REDOX)
CARACTERÍSTICAS en los procesos metabólicos de los seres vivos:• En el metabolismo se suceden secuencias de reacciones REDOX en las que se transfieren átomos de H o e- de un compuesto a otro.• Nucleótidos como el NAD+, NADP+ o FAD se llaman TRANSPORTADORES DE HIDRÓGENO:
Captan los átomos de H liberados por las moléculas oxidadas y los transfieren a las moléculas aceptoras para que se reduzcan
MOLÉCULAS DADORAS de H(se oxidan)
MOLÉCULAS ACEPTORAS de H(se reducirán)
NAD+ NADP+ FAD(transportadores de H)
H H
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
REACCIONES DE REDUCCIÓN-OXIDACIÓN (REDOX)
Ejemplos:
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energía
6CO2 + 6H2O + energía C6H12O6 + 6O2
Cl + Na Na+ + Cl-
• ¿Quién se oxida y quien se reduce? Na pierde 1e- se oxida a Na+
Cl gana 1e- se reduce a Cl-
• ¿El e- viaja sólo o en compañía? Viaja sólo, sino lo haría como átomo de H
• ¿Qué compuesto es C6H12O6? glucosa• En la 1ª reacción, ¿Quién se oxida? ¿el e- viaja sólo o en compañía? la glucosa, pierde 12 H (se oxida) y los gana el oxígeno (se reduce)• En la 2ª reacción, ¿qué está ocurriendo? el agua pierde los 12H (se oxida) y los gana el CO2, que se reduce formando glucosa• ¿Qué representan ambas reacciones? 1ª: oxidación de la glucosa; 2ª: fotosíntesis
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
REACCIONES DE REDUCCIÓN-OXIDACIÓN (REDOX)
Si el aceptor de e- es: O2 los seres vivos son AEROBIOS (catabolismo aeróbico)
Etanol, ácido láctico los seres vivos son ANAEROBIOS (catab. anaeróbico)
MOLÉCULAS DADORAS de e-
(se oxidan)
MOLÉCULAS ACEPTORAS de e-
(se reducirán)
e- e-
O2
- Etanol- Ácido láctico
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
2.- Catabolismo AERÓBICO. Glucólisis
CATABOLISMO AERÓBICO:• El aceptor de e- es el O2
• Comprende varias rutas metabólicas que acaban obteniendo ATP
CO2 H2O
ATP
CITOSOL
MITOCONDRIA
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energía
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Aminoácidos
Acido pirúvico
GrasasGlúcidos
Desaminación Beta oxidaciónGlucólisis
Acetil coA
Ciclo de Krebs
Cadena respiratoria
Procesos catabólicos aerobios
- La mayoría de organismos no se alimentan de glucosa
¿Cómo extraen energía de las grasas y de las proteínas?
El Ciclo de Krebs es un gran “centro de comunicaciones” para el metabolismo energético.
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Dentro del Catabolismo aeróbico, una ruta importante es la de DEGRADACIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS de la dieta
OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA
ETAPA I : Glucólisis ETAPA II : Respiración
Ciclo de Krebs Cadena Respiratoria
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Glucólisis
• LUGAR : citosol• ORGANISMOS : tanto en procariotas como eucariotas• OBJETIVO : obtener ATP y NADH• ETAPAS : 9• BALANCE (por cada molécula de glucosa) :
2 moléculas de ácido pirúvico 2 moléculas de ATP 2 moléculas de NADH
1 GLUCOSA
2 ÁCIDO PIRÚVICO
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
+ + + H+
+ + + H+
HexoquinasaHexoquinasa
Fosfoglucosa isomerasaFosfoglucosa isomerasa
FosfofructoquinasaFosfofructoquinasa
ETAPA 1- Fosforilación de glucosa- Consumo 1ATP
ETAPA 2- Reorganización del anillo hexagonal de la glucosa en el pentagonal de la fructosa (isomerización)
ETAPA 3- Fosforilación de F-6P- Consumo 1ATP
GlucólisisTema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
+ +
FosfogliceratoquinasaFosfogliceratoquinasa
Gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasaGliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa
AldolasaAldolasa
+ ETAPA 4- Escisión de la F-1,6 biP en 2 triosas- Los productos de los pasos siguientes deben contarse 2 veces
ETAPA 5- Oxidación y fosforilación del Gli-3P- NAD+ se reduce a NADH- Se emplea Pi del citopl.- Es la 1ª reacción donde se obtiene energía
+ + +
ETAPA 6- Desfosforilación del Ác 1,3biPgli- Reacción exergónica, se forman 2ATP/1glucosa- Esta energía impulsa las reacciones precedentes
GlucólisisTema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
+
Piruvato quinasaPiruvato quinasa
Fosfoglicerato mutasaFosfoglicerato mutasa
ETAPA 7- Cambio del grupo P del C3 al C2 (isomerización)
ETAPA 8- Pérdida de 1 mol. de H2O- Formación de 1 =
ETAPA 9-Desfosforilación del Ác P-enolpirúvico- Reacción exergónica, formación 1ATP
+ H2O EnolasaEnolasa
+ + H+
GlucólisisTema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
• Es una serie de 9 reacciones, cada una catalizada por una enzima específica.
• El esqueleto de Carbono de la glucosa de desmiembra y sus átomos se reordenan paso a paso
ETAPAS
1, 2, 3
• Se requiere energía, se utilizan 2 ATP
• El paso 3 es catalizado por la fosfofructoquinasa, una enzima alostérica que puede ser inhibida por el ATP. Es el principal mecanismo regulador de la glucolisis.
Si la [ATP] en la célula es alta, el ATP inhibirá a la enzima y se detendrá la glucólisis
ETAPA
4
• La molécula de 6C (Fructosa 1,6-bisf.) se escinde en 2 moléculas de 3C que son intercambiables por una isomerasa.
• El gliceraldehido-3P (G3P) se consume en las reacciones siguientes por lo que la otra molécula (dihidroxiacetona-P) se convierte en G3P.
• Finaliza aquí la FASE PREPARATORIA.
ETAPAS
5, 6
• Primeras reacciones en las que se obtiene energía: 1 ATP y 1 NADH por cada molécula de G3P
• Se requiere NAD+ constantemente para evitar que se detenga el proceso.
ETAPA
9
• Se forma 1 ATP
• El ácido pirúvico obtenido todavía contiene gran cantidad de energía y podrá seguir una vía anaerobia (fermentación) o aerobia (respiración celular).
ETAPAS
7, 8 • Etapas transitorias
GlucólisisTema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
BALANCE PARCIAL : - 2 ATP
ENERGÍA CONSUMIDA ENERGÍA PRODUCIDA
BALANCE PARCIAL : 4 ATP + 2 NADH
BALANCE TOTAL : 2 ATP y 2 NADH + 2 ÁCIDO PIRÚVICO
Glucólisis - ResumenTema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
3.- Ciclo de Krebs
OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA(C6H12O6)
ETAPA I : Glucólisis ETAPA II : Respiración
Ciclo de Krebs(matriz mitocondrial)
Cadena Respiratoria(crestas mitocondriales)
2 ácido pirúvico2 ATP2 NADH
CO2 H2O
ATP
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Ciclo de Krebs (Etapa incial)
2 ÁCIDO PIRÚVICO
1.- El ácido pirúvico pasa a la matriz mitocondrial2.- Ácido pirúvico oxidación Acetil coenzima A (acetil CoA)BALANCE: 2 ácido pirúvico 2 NADH + 2 acetil CoA(la acetil CoA conecta la Glucólisis con el Ciclo de Krebs)
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Ciclo de Krebs(ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo del ácido cítrico)
• LUGAR : matriz de la mitocondria (no se requiere O2)• OBJETIVO : obtener energía y poder reductor• ETAPAS : cadena cíclica de 8 reacciones• BALANCE (por cada molécula de glucosa) :
2 moléculas de ATP 6 moléculas de NADH 2 moléculas de FADH2
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Ciclo de Krebs
1.- Acetilo + Ácido oxalacético Ácido cítrico2.- El Ácido cítrico comienza el ciclo que se cierra cuando se vuelve a regenerar el Ácido oxalacético
Acetil CoA Coenzima A
ÁCIDO OXALACÉTICO
Acetilo+
ÁCIDO CÍTRICO
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Ácido cítrico
Ácido isocítrico
Ácido -cetoglutárico
Succinil-CoA
Ácido succínico
Ácido fumárico
Ácido málico
Glucosa
Ácidos grasos
Ácido oxalacéticoH2O
Coenzima A
Coenzima A
FAD
FADH2
NADHNAD +
NADH
NAD +
Coenzima AAcetil-CoA
NAD + NADH
GDP
GTP
ATP
ADP
CO2
CO2
Ciclo de Krebs
BALANCE: Por cada vuelta del ciclo de Krebs SE CONSUME:
- 1 acetilo- 1 ácido oxalacético (que se regenera)
• Por cada vuelta del ciclo SE GENERA:- 3 NADH- 1 FADH2
- 1 GTP ( 1ATP)
(se necesitan 2 vueltas para oxidar 1 molécula de glucosa)• Por cada molécula de glucosa SE FORMAN:
- 2 GTP ( 2ATP)- 6 NADH- 2 FADH2
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
RESUMIENDO LO QUE SABEMOS HASTA EL MOMENTO DE LA OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA …
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
4.- Cadena Respiratoria
La C6H12O6 que inició la glucólisis ya está oxidada
La energía de sus enlaces se ha utilizado para producir:
ATP2 de la glucólisis + 2 del Ciclo de Krebs
En los transportadores de e-
NAD+ y FAD
LA MAYORÍA
• OBJETIVO de la CADENA RESPIRATORIA : liberar la energía de los transportadores de e- para fabricar ATP
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Cadena de transporte de e-
¿Cómo se libera la energía almacenada en el NADH y FADH2?
• Los electrones son conducidos a través de una cadena de aceptores de e-
(Cadena de Transporte de Electrones)
• Cada aceptor recibe e- del aceptor precedente y los cede al aceptor siguiente
• Los e- van de aceptor a aceptor bajando a niveles energéticos inferiores
ACEPTOR
ACEPTOR
ACEPTOR
ACEPTOR
e-NIVEL ENERGÉTICO ALTO[< Potencial Reducción]
NIVEL ENERGÉTICO BAJO[> Potencial Reducción]
ACEPTOR FINAL, O2 ENERGÍA
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
POTENCIAL DE REDUCCIÓN:- Medida de la tendencia del agente reductor a perder electrones- Los electrones tienden a fluir espontáneamente de valores más negativos a más positivos
2e-
a3
a3
Cit a
H2O
Cit c
Cit a
Cit c
Cit b
Cit b
Voltios
- 0,4
0
+ 0,4
+ 0,8
FAD
FADH2
NAD+
2e- + 2H+
2e- + 2H+
2e- + 2H+
2e-
2e-
2e-
2e-
CoQ
CoQ
FMN
FMN
2H+
2e-
2H+ + 1/2 O2
NADH + H+
La molécula de glucosa está completamente oxidada y se ha obtenido:- 2 ATP y 2 NADH en la glucólisis- 2 NADH en la descarboxilación oxidativa- 2 ATP, 6 NADH y 2 FADH2 en el Ciclo de Krebs
La mayor parte de la energía está almacenada en los electrones almacenados por el NADH y el FADH2.
En esta cadena los e- son transportados poco a poco desde aceptores con un potencial más negativo hacia otros con potencial menos negativo.• COMPONENTES PRINCIPALES DE LA CADENA: los citocromos (prot+grupo hemo con 1 átomo de Fe). El átomo de Fe acepta y libera alternadamente 1e-, transfiriéndolo al siguiente citocromo del nivel energético inferior
Potencial más negativo-0,32 V
Potencial menos negativo+0,82 V
Los e- llegan hasta el O2 que se combina con dos H+ y forma H2O.El O2 es imprescindible para que no se bloquee el proceso.
También puede iniciarse la cadena a partir de los e- cedidos por el FADH2 en un nivel energético menor: -0,219 V.
Cadena de transporte de e-Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Cadena de transporte de e-Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Fosforilación oxidativa
La energía liberada en la cadena transportadora se emplea para fabricar ATP en un proceso llamado FOSFORILACIÓN OXIDATIVA según la teoría del ACOPLAMIENTO QUIMIOSMÓTICO
POR UN LADO…• Los componentes de la cadena transportadora de e- forman 3 complejos enzimáticos que atraviesan la membrana mitocondrial interna.• La energía que se libera cuando los e- pasan a niveles energéticos inferiores, los complejos enzimáticos la emplean en bombear protones desde la matriz mitocondrial al espacio intermembrana (por cada 2e- que van desde el NADH hasta el O2, se bombean 10 protones)• Los protones no pueden volver a la matriz ya que la membrana mitocondrial interna es impermeable a ellos se crea un GRADIENTE ELECTROQUÍMICO matriz/espacio intermembrana este gradiente genera una FUERZA PROTOMOTRIZFUERZA PROTOMOTRIZ
POR OTRO LADO…• En la membrana mitocondrial interna también hay un complejo enzimático llamado ATP-SINTETASA, a través del cuál SÍ pueden fluir los protones de nuevo a la matriz.• La FUERZA PROTOMOTRIZ impulsa a los protones a la matriz a través del ATP-SINTETASA, catalizándose ATP en la matriz mitocondrial. • Por cada 3 protones que fluyen a través del ATP-SINTETASA 1 ATP ADP + Pi ATP
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
CoQ
FADH2
NADH
NAD + FAD
H+
H+
H+
2 H+ + 1/2 O2
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
ATPADP
H2O
2e-
2e-
_ __
_
F1
F0
Sistema I Sistema IISistema III
Matriz mitocondrial
Espacio intermembrana
Matriz mitocondrial
Espacio intermembrana
Cit c
A medida que los e- van descendiendo a niveles energéticos menores, liberan energía que sirve para transportar H+ creando un gradiente electroquímico. Esta acumulación de H+ genera una fuerza protomotriz que impulsa los H+ a través de las ATP-sintetasa permitiendo sintetizar el ATP.
Se calcula que se sintetizan:- 3 ATP por cada NADH- 2 ATP por cada FADH2
Fosforilación oxidativaTema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Proceso anaerobio en el que la glucosa (6C) se escinde en 2 moléculas de ácido pirúvico (3C), de manera similar a como hacen los organismos fermentadores.Se eliminan 4 H (4e- y 4 H+) que son aceptados por 2 moléculas de NAD+, sobrando 2 H+ que quedan libres en el citoplasma.
ETAPA 1
ETAPA 2
GLUCOLISIS (en el citoplasma)
RESPIRACIÓN CELULAR (en la mitocondria)
Glucosa (6C) 2 Piruvato (3C) + 2NADH + 2H+ + 2ATP
2 Acetil-CoA (2C) 4 CO2 (1C) + 2 (3NADH + FADH2)
Sigue oxidándose el ácido pirúvico: los átomos de C se oxidan a CO2. Los átomos de H (H+ y e- se utilizan para reducir: 3 NAD+ 3 NADH y 1 FAD 1 FADH2
Etapa 2b: Transferencia electrónica y fosforilación oxidativa (en la membrana mitocondrial interna
Cadena respiratoria: La oxidación de NADH y FADH2 obtenidos previamentelibera e- que pasan por la cadena respiratoria hasta llegar al O2 y formar H2O.
Fosforilación oxidativa: asociadas a cadena anterior hay una serie de proteínas transportadoras que crean un gradiente de H+ que permitirá a las ATPasa fabricar ATP.
2 Piruvato (3C) 2 Acetil-CoA (2C) + 2 (NADH + CO2)
Etapa 2a: DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA Y CICLO DE KREBS (en la matriz)
RESUMEN – Oxidación de la glucosaTema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Ciclo deKrebs
Ácidos grasos
ß-Oxidación
Acetil CoA
NADPH
Cadena respiratoria
Fosforilación oxidativa
Ácido pirúvico
Glucólisis
RESUMEN – Oxidación de la glucosaTema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
ATP32
CiclodeKrebs
NADH2
NADH2
Acetil-CoAAcetil-CoA
GlucosaGlucosa
Ácido pirúvicoÁcido pirúvico
FADH22
NADH6
Cadena respiratoriaCadena respiratoria
ATP2
ATP2
GlucólisisGlucólisis
36 ATP
C6H12O6 (glucosa) + 6O2 + 36ADP + 36Pi 6CO2 + 6H2O + 36ATP (energía útil) + calor
5.- Balance energético de la respiración celular
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
RENDIMIENTO ENERGÉTICO DE LA OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA
El 40% de la energía desprendida por la oxidación de la glucosa se conserva en forma
de ATP.
Es un rendimiento elevado, por ejemplo, en los coches sólo aprovechamos el 25% de la
energía contenida en el combustible.
1 mol deglucosa1 mol deglucosa 680 kcal680 kcal
36 ATP36 ATP Almacenan en sus enlaces 266 kcalAlmacenan en sus enlaces 266 kcal
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
6.- Catabolismo anaerobio: fermentaciones
CATABOLISMO ANAERÓBICO:• El aceptor final de e- es una MOLÉCULA ORGÁNICA SENCILLA
ETANOL(alcohol etílico)
ÁCIDO LÁCTICO
• Las rutas de degradación de la glucosa se llaman FERMENTACIONES
• Son propias de bacterias y levaduras
• También se producen en animales cuando el O2 escasea (exc. Neuronas que mueren)
•Energéticamente son poco rentables (2 ATP por cada molécula de C6H12O6)
Fermentación
ETÍLICA Fermentació
nLÁCTICA
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
CH3 - CH2OHEtanol
CH3 - CH2OHEtanol
G3PG3P
GlucosaGlucosa DihidroxiacetonafosfatoDihidroxiacetonafosfato
Ácido 1,3-bifosfoglicéricoÁcido 1,3-bifosfoglicérico ATP2
NADH
CO2
CH3 - CHOAcetaldehído
CH3 - CHOAcetaldehído
NAD + CH3 - CO - COOHÁcido pirúvico
CH3 - CO - COOHÁcido pirúvico
Fermentación ETÍLICA
• Pasos por los que el ÁCIDO PIRÚVICO (glucólisis) ETANOL
1. Ácido pirúvico Acetaldehído (se desprende CO2)
2. Acetaldehído Etanol (alcohol deshidrogenasa: oxida el NADH, reduce el acetaldehído)• ORGANISMOS: células vegetales, hongos, bacterias
• Saccharomyces cerevisae o levadura (hongo) :
• Utilizada industrialmente para la fabricación de vino o cerveza
• Aerobios facultativos
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Dependiendo de la especie de levadura se puede llegar a obtener cerveza, ron (S. cerevisiae), vino (S. ellypsoideus), sidra (S. apiculatus) y pan (variedad purificada de S. cerevisiae)
CH3 - CHOH - COOHÁcido láctico
CH3 - CHOH - COOHÁcido láctico
GlucosaGlucosa
DihidroxiacetonafosfatoDihidroxiacetonafosfato
ATP2NADHNAD +
G6PG6P G3PG3P Ácido 1,3-bifosfoglicéricoÁcido 1,3-bifosfoglicérico
CH3 - CO - COOHÁcido pirúvico
CH3 - CO - COOHÁcido pirúvicoLáctico deshidrogenasa
Fermentación LÁCTICA
• Pasos por los que el ÁCIDO PIRÚVICO (glucólisis) ÁCIDO LÁCTICO
1. Ácido pirúvico Ácido Láctico (láctico deshidrogenasa: oxida el NADH, reduce ac. pirúvico)
• ORGANISMOS:
• Bacterias: yogur, queso, leche fermentada
• Células musculares de vertebrados durante ejercicios intensos
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Los microorganismos que realizan esta fermentación son las bacterias de las especies Lactobacillus casei, L. bulgaricus, Streptococcus luctis y Leuconostoc citrovorum, obteniéndose de ello productos derivados de la leche como el queso, el yogur y el kéfir.
Fermentación LÁCTICA
• SENTIDO DE LA FERMENTACIÓN LÁCTICA EN CÉLULAS MUSCULARES DE VERTEBRADOS:
• En ejercicios intensos, la frecuencia respiratoria aumenta para aumentar el suministro de O2
• Este incremento de O2 puede no ser suficiente para satisfacer los requerimientos de céls. musculares
• La glucólisis continúa y el ácido pirúvico ácido láctico que:
• ↓ pH del músculo
• reduce capacidad contracción de fibras musculares fatiga y cansancio muscular
• NADH NAD+, sin el cual la glucólisis no podría continuar
• Cuando el O2 es más abundante y disminuye la demanda de ATP: ácido láctico ácido pirúvico
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
7.- Otras rutas catabólicas
CO2 H2O
ATP
TRANSPORTE yβ-OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOSOXIDACIÓN DE AMINOÁCIDOS
GRASASGRASAS
Glicerol + Ácido Graso
• Se cortan en fragmentos de 2 Carbonos• En mitocondrias y peroxisomas• Entran en Ciclo Krebs como Acetil-CoA
PROTEÍNASPROTEÍNAS
Aminoácidos
• Se desaminan (eliminación grupo amino)• El grupo amino se excreta como urea
• El esqueleto de Carbono se convierte:• Grupo Acetilo• Compuesto que entra en la glucólisis• Compuesto que entra en Ciclo Krebs
Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Ciclo de Krebs
Transportadorde carnitina
Acil-carnitina
Carnitina HSCoA
Acil-CoA - oxidación
Acetil - CoA
Acil-carnitina
Carnitina
Carnitina
Espacio intermembrana
Citosol
Matriz mitocondrial
Acil - CoA
HSCoA
Los ácidos grasos son importantes depósitos de energía metabólica. Para iniciar su metabolización primero es necesario separarlos del resto de la molécula lipídica. Para ello, las lipasas en el citoplasma:
▪ Los acilglicéridos se rompen obteniendo una molécula de glicerina y los ácidos grasos correspondientes▪ Los fosfolípidos se hidrolizan obteniendo glicerina y ácido fosfórico.
▪ La glicerina se fosforila y oxida en dihidroxicetona-P que puede isomerizarse en G3P, entrando a la glucólisis.
▪ Entrada en la mitocondria: los ácidos grasos se activan uniéndose a un acetil-CoA y la carnitina los transporta al interior de la matriz.
La L-carnitina en nuestro organismo es sintetizada en el hígado y el riñón a partir de la lisina con ayuda de la metionina, tres vitaminas (C, B3 y B6) y el Fe.Facilita la metabolización de las grasas. A las mujeres embarazadas se les suministra porque se produce un fuerte descenso en sangre por la demanda del feto.
Transporte y β-Oxidación de ácidos grasosTema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Acil -CoAcon doscarbonosmenos
NADH + H+
NAD+
Oxidación
FADH2
FAD
Oxidación
R - CH2 - CH2 - CO~S-CoA
Acil-CoA
Acetil-CoA
HS-Coa
Tiólisis
R - CO - CH2 - CO~S-CoA - cetoacil-CoA
R - CH - CH2 - CO~S-CoA
OH|
- hidroxiacil-CoA
R - CH = CH - CO~S-CoAEnoil-CoA
- hidroxiacill-CoAdeshidrogenasa
Acil-CoAdeshidrogenasa
Tiolasa
Enoil-CoAhidratasa H2O
Los Acil-CoA que son largas cadenas hidrocarbonadas de ácidos grasos unidas a un coenzima A (HS-CoA) son fragmentadas mediante la hidrólisis y oxidación obteniendo:
▪ un Acetil-CoA (pequeña molécula de 2 carbonos con un CoA) que pasa al ciclo de Krebs▪ un nuevo acil-CoA con 2 carbonos menos que vuelve a empezar el ciclo hasta romperse completamente
La -oxidación consigue que de un ácido graso saturado se liberen tantas unidades de Acetil-CoA como permita su número par de átomos de carbono.
Peroxisomas
Transporte y β-Oxidación de ácidos grasosTema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
El esqueleto carbonatado da lugar a otros metabolitos que se oxidaran en el ciclo de Krebs
NAD+NADH
H+ + NH3
Ciclode laurea
Hígado
El grupo amino se desamina y forma amonio
Aminoácido
Los animales ureotélicos, como los mamíferos, expulsan urea disuelta en agua
Los aminoácidos no pueden almacenarse y tampoco pueden excretarse, por ello se utilizan como combustible metabólico para obtener energía.
Oxidación de aminoácidosTema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO