Catabolismo de la glucosa: respiración celular

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1 El Catabolismo 1

2 Catabolismo Obje/vo: obtención de energía (y almacenamiento en forma de ATP) Fuentes principales de E: glúcidos y lípidos Energía ATP para llevar a cabo ac/vidad celular o para sinte/zar compuestos orgánicos complejos (anabolismo) Catabolismo igual en autótrofos y heterótrofos 2

3 Glúcidos 3

4 Lípidos 4

5 Catabolismo de la glucosa: respiración celular Agente reductor (se oxida) Agente oxidante (se reduce) Transferencia de e - : oxidación- reducción 5

6 La liberación de energía en el catabolismo se realiza de manera gradual y en forma de energía química (ATP) porque: Hay sucesivas reacciones químicas cada una catalizada por un enzima Los e - de la glucosa no pasan directamente al O 2 sino que son transportados por el coenzima NAD + consntuyendo átomos de hidrógeno El coenzima NADH no pasa directamente sus e - al O 2 sino que los pasa a una cadena transportadora de e - (consntuída por citocromos) 6

7 7

8 Tipos de catabolismo Según intervenga o no la cadena transportadora de electrones: Respiración Aeróbica: cuando el O 2 molecular (compuesto inorgánico) es el aceptor final de e -. Se forma H 2 O. Anaeróbica: cuando el aceptor final de e - no es el O 2 molecular, sino el ión nitrato (NO 3- ), ión sulfato (SO 4-2 ). Se forma NO 2 - o SO 3-2. Fermentación: no interviene la cadena transportadora de e -, lo que impide transferir los e - de la materia orgánica inicial a un compuesto inorgánico por lo que al final siempre queda un compuesto orgánico. 8

9 Catabolismo respiratorio de glúcidos Degradación de la glucosa (2 fases): (en célula eucariota) 1. Glicólisis (en citosol) 2. Respiración (en mitocondrias) (2 procesos): Ciclo de Krebs (en matriz mitocondrial) Transporte de e - en la cadena respiratoria (en membrana de crestas mitocondriales) 9

10 10

11 11

12 GLICÓLISIS 1ª fase: Consumo de E hexokinasa isomerasa kinasa Regeneración isomerasa 2ª fase: Producción de E Balance global: 2 ATP 12

13 Balance glicólisis Glucosa 2 ác. Pirúvico + 2 H 2 O 4 ATP formados 2 ATP gastados 2 ATP 2 NAD e H + 2 (NADH + H + ) 2 NAD + 2 NADH + 2 H + C 6 H 12 O 6 2 (CH 3 - CO- COOH) 2 ADP + 2 Pi 2 ATP + 2 H 2 O 13

14 CICLO DE KREBS Previo citosol mitocondria 2.deshidrogenación Sistema piruvatodeshidrogenasa 1.descarboxilación 3.Unión ión acetato + CoA Proteína de transporte Piruvato se transforma en Ace/lCoA para poder incorporarse al ciclo de Krebs 14

15 (Degradación del AceNlCoA) NAD + NAD + NAD + FAD GDP + Pi Interdependencia con la cadena respiratoria (regeneración y liberación de E) La degradación total de 1 molécula de glucosa implica 2 vueltas del ciclo de Krebs 15

16 Transporte de e - en la cadena respiratoria Quimioósmosis I e - II III IV FADH 2 FAD Cadena transportadora de e - Fosforilación oxidanva 16

17 Rendimiento energénco de la oxidación completa de una molécula de glucosa Eficiencia catabolismo por respiración de glucosa = 40% 17

18 18

19 Catabolismo de lípidos (Oxidación de ácidos grasos) Ácidos grasos proceden de: Hidrólisis de triacilglicéridos (mayoritariamente). Catalizado por lipasas Hidrólisis de fosfolípidos de membrana. Fosfolipasas Se obnene: 1. glicerina que se transforma en dihidroxiacetona- 3- fosfato: A glicolisis Síntesis de glucosa 2. Ácidos grasos β- oxidación (asociada a la respiración) 19

20 β- Oxidación de ácidos grasos Citoplasma Matriz mitocondrial AcNvación Transporte Al ciclo de Krebs A la cadena respiratoria A la cadena respiratoria 20

21 Balance energénco 21

22 22

23 Catabolismo de proteínas Degradación de aminoácidos como fuente de E 3 procesos: 1. Separación de los grupos amino Transaminación transaminasa Tanto en citosol como en mitocondrias de todas las células, especialmente en las hepáncas Grupos amino se excretan (urea) Piruvato a síntesis de compuestos orgánicos 23

24 Desaminación oxida/va regeneración excreción 24

25 2. Transformación de los productos resultantes en ácido pirúvico, acenlcoa o algún compuesto del ciclo de Krebs (dependiendo del Npo de aminoácido) 3. Eliminación grupos amino: - NH 2 NH 3 + H 2 O NH OH - NH 4 + eliminación o transformación en otras sustancias: En animales ureotélicos (peces H 2 O salada y mamíferos) NH 3 urea (menos tóxico) en hígado- En amoniotélicos (invertebrados y peces H 2 O dulce) [NH 4+ ] debido a la ósmosis En uricotélicos (insectos, repnles y pájaros) N excretado como ácido úrico 25

26 Catabolismo de ácidos nucleicos Degradación por nucleasas en tubo digesnvo a nucleóndos NucleóNdos degradados a pentosas, bases nitrogenadas y ácido fosfórico Pentosas a la vía de glúcidos Ác. Fosfórico a ión fosfato y síntesis de ATP y nucleóndos Bases nitrogenadas a sintenzar nucleóndos o degradación a ác. Úrico, urea o NH 3 excreción 26

27 27

28 Proceso anaeróbico Fermentación No interviene la cadena respiratoria Compuestos orgánicos como producto final - - > caracterizan el Npo de fermentación No intervienen ATP- sintetasas bajo rendimiento E (cuadro pág. 45) Fermentación alcohólica Gracias a enzimas de Saccharomyces 28

29 Fermentación lác/ca Lactobacillus, Streptococcus, Leuconostoc 29

30 Fermentación bu`rica Descomposición de restos vegetales en suelo Almidón y celulosa degradados a ác. Bumrico, hidrógeno, CO 2 y otras substancias Bacillus amilobacter y Clostridium bu8ricum Fermentación pútrida (putrefacción) Degradación de proteínas y aminoácidos a productos orgánicos con hedor 30

31 Evolución del catabolismo Atmósfera primigenia sin O 2 (hace ma) Primeras bacterias fermentadoras (3.800 ma) Cianobacterias (2.600 ma) Primeros organismos unicelulares eucariotas (1.600 ma) 31

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