presentación 12

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 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



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



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



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


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


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.


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


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


+ + + 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


+

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+


• 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


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


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