UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE CIENCIASESCUELA ACADÉMICA DE CIENCIAS BIOLÓGICAS

Metabolismo Celular

Blga. Claudia Mabel Palacios Zapata, M.Sc.

Las variadas reacciones químicas y cambios energéticos que se efectúan en las células vivientes reciben el nombre de METABOLISMO :

a) CATABOLISMO: El cual se refiere al desdoblamiento o degradación de las moléculas grandes en más pequeñas (a menudo acompañado de la liberación de energía).

b) ANABOLISMO: Que incluye la síntesis o elaboración de moléculas grandes a partir de las más pequeñas (requiriendo aporte de energía).

El término respiración se aplica a una fase particular del metabolismo que se refiere a una serie de reacciones químicas que efectúa la célula viva a partir de materias alimenticias o sea nutrientes para obtener energía, la cual es necesaria para llevar a cabo las diversas funciones vitales.Se puede distinguir dos tipos de respiración en la materia viviente: aeróbica y anaeróbica.

La respiración aeróbica incluye la ruptura de la glucosa a través del elemento oxigeno. El oxígeno no reacciona directamente con las partes importantes de la reacción total de la ruptura.

Moléculas de Combustible Fragmentos de combustible + H2O + Energía

La respiración anaeróbica ocurre en ausencia de oxígeno y es típica de muchos microorganismos. Sin embargo las células de organismos superiores también son capaces de llevar a cabo respiración anaeróbica cuando la cantidad de oxígeno es limitada.

Moléculas de combustible Fragmentos de combustible + Energía

Ácido láctico (C3H6OH3) ( fatiga muscular, bacterias: producen ácido láctico); o alcohol etílico (C2H3OH) y anhídrido carbónico (levaduras), dependiendo del tipo de célula donde ocurre el proceso.

Glucólisis o Glicólisis o fermentación : La glucólisis tiene lugar en el citoplasma celular. Consiste en una serie de diez reacciones, cada una catalizada por una enzima determinada, que permite transformar una molécula de glucosa en dos moléculas de un compuesto de tres carbonos, el ácido pirúvico.

En la primera parte se necesita energía, que es suministrada por dos moléculas de ATP, que servirán para fosforilar la glucosa y la fructosa. Al final de esta fase se obtienen, en la práctica dos moléculas de PGAL, ya que la molécula de DHAP (dihidroxiacetona-fosfato), se transforma en PGAL (3-fosfogliceraldehido o gliceraldehido-3-fosfato).

En la segunda fase, que afecta a las dos moléculas de PGAL, se forman cuatro moléculas de ATP y dos moléculas de NADH. Se produce una ganancia neta de dos moléculas de ATP.

Al final del proceso la molécula de glucosa queda transformada en dos moléculas de ácido pirúvico, es en estas moléculas donde se encuentra en estos momentos la mayor parte de la energía contenida en la glucosa.* ácido fosfoenolpirúvico (PEP).

Bajo condiciones anaeróbicas, sin participación del oxígeno molecular, el ácido pirúvico se transforma en alcohol etílico, mediante la fermentación alcohólica:

C6H 12O6 2 CH3 – CO - COOH glucosa                     ácido pirúvico.  

 

Muchos organismos pueden fermentar el ácido pirúvico en ácido láctico (fermentación láctica).

OXIDACIÓN DEL PIRUVATO -El ác. pirúvico, mediante la piruvato-deshidrogenasa, el NAD y la CoA (transportador energético), se descarboxila y origina acetil-CoA.

-Esta reacción se inhibe cuando la cantidad de ATP en la célula es alta. Esto ocurre porque su función es proporcionar combustible al ciclo de Krebs para obtener energía.

-La acetil-CoA es el punto de entrada a la respiración aerobia. Mediante ella se extrae la mayor cantidad de energía de la glucosa cuando se oxida totalmente a CO2 y H2O.  

CICLO DE KREBS (Ciclo del ác. cítrico o de los ác.tricarboxílicos – matriz mitocondrial) -Características diferenciales: a)Es la vía común en todas las células aerobias para la oxidación completa de los glúcidos, grasas y proteínas. b)También puede ser el punto de partida de reacciones de biosíntesis. Esto ocurre porque se producen metabolitos intermediarios (ác. oxalacético y ác. alfa-cetoglutárico), que pueden salir al citosol y actuar como precursores anabólicos. c)El proceso consiste en la oxidación total del acetil-CoA, que se elimina en forma de CO2. Los e-/H+ obtenidos en las sucesivas oxidaciones se utilizan para formar moléculas de poder reductor y energía química en forma de GTP. A esta formación de energía se la conoce como fosforilación a nivel de sustrato (como la que tiene lugar en la glucólisis).

-En resumen, en el ciclo de Krebs, acontece lo siguiente: a) el acetil-CoA se une (condensación) con el oxalacetato para formar citrato, quedando liberada la CoA. b)a continuación se producen una serie de reacciones que van a dar finalmente oxalacetato otra vez; en este secuencia de reacciones lo más importante es:

-tienen lugar dos descarboxilaciones (producción de CO2) -se producen cuatro deshidrogenaciones (oxidaciones): una con NADP, dos con NAD y otra con FAD. -se libera energía en forma de GTP.

-En la cadena respiratoria podemos observar que: a)por cada NAD.H2 se generan 3 ATP. b)por cada FAD.H2 se producen 2 ATP. c)al final, siempre se produce agua.   RENDIMIENTO ENERGÉTICO -El balance neto de la degradación de la glucosa, en condiciones aerobias es el siguiente: 1.- En la glucólisis y oxidación del piruvato: 1 glucosa 2 acetil-CoA + 2 ATP + 4 NAD.H2 con lo cual: 2 ATP + 12 NAD.H2 = 14 ATP

2) En el ciclo de Krebs:

2 acetil-CoA 4 NAD.H2 + 2 NADP.H2 + 2 FAD.H2 + 2 GTP con lo cual: 24 ATP En definitiva, 38 ATP.

-En condiciones anaerobias (fermentaciones) el balance neto de la degradación de la glucosa equivale a 2 ATP.

TRANSPORTE ELECTRÓNICO – CITOCROMO (CADENA RESPIRATORIA - crestas mitocondriales ) -Características diferenciales: a)conjunto de reacciones redox encadenadas en serie. b)estas reacciones están catalizadas por determinados complejos enzimáticos. c)los complejos enzimáticos hacen posible el flujo de e-/H+ de unos transportadores a otros hasta alcanzar el O2 molecular. d)el O2 molecular como último aceptor de e-/H+ se reduce y forma agua.

Gracias!!!