Catabolismo de los glúcidos

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María Ángeles Ojeda Velázquez
hace 7 años
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1 atabolismo de los glúcidos (un ejemplo del uso de LYX/L A TEX en Biología) Luque Resumen Práctica final del curso Software Libre y Educación: Guadalinex (Thales-ica ). Estudio de la degradación total de la glucosa en la respiración aerobia y balance energético del proceso. Para un nivel de 2 o de bachillerato. Introducción Los disacáridos o polisacáridos ingeridos por los seres vivos deben ser hidrolizados hasta monosacáridos para poder ser utilizados por las células. Esta hidrólisis se lleva a cabo en el interior del tubo digestivo mediante enzimas hidrolíticas. Una vez hidrolizados, los monosacáridos obtenidos serán degradados para obtener la energía acumulada en sus enlaces. El principal monosacárido es la glucosa, por lo que vamos a ver la energía que se obtiene en la degradación total de una molécula de glucosa. El catabolismo de la glucosa puede llevarse a cabo mediante fermentación o respiración (que a su vez puede ser aerobia o anaerobia). Vamos a ver las fases de la degradación en la respiración aerobia: glucólisis, ciclo de Krebs y cadena respiratoria. 1. Glucólisis (ruta de Embden-Meyerhof) En esta fase la glucosa se degrada en dos moléculas de ácido pirúvico. Es una fase totalmente anaerobia y transcurre en el citoplasma celular. 2 O 2 O P O O O O ATP exoquinasa O O O O + ADP O O Glucosa Glucosa-6-P P O 2 Glucosa-Pisomerasa O O O ADP O 2 O P O 2 ATP O 2 O P O O Fructosa-6-P O Fructosa-1,6-diP 1

2 2 iclo de Krebs 2 O 2 O P Aldolasa O 2 O P + O 2 O Gliceraldehído-3-P Dihidroxiacetona-P Al llegar a este punto la Dihidroxiacetona-P (6) se transforma en Gliceraldehído-3-P (5) con la intervención de la Triosa-fosfato-isomerasa, y será este último el que continue la transformación en pirúvico. O O 2 O P Gliceraldehído-3-P OO P O 2 O P Ác. 1,3-difosfoglicérico Gliceraldeh-3Pdesh. ADP +NAD+ + Fosfogliceratoquinasa O 2 O P +ATP Fosfogliceromutasa O P 2 O Enolasa Ác. 3-fosfoglicérico Ác. 2-fosfoglicérico ADP O P + 2 O Piruvatoquinasa 2 PEP Balance final de la glucólisis: O 3 Ác. pirúvico +ATP 1glucosa ADP + 2P 2ácpirúvico ATP (1) 2. iclo de Krebs El ácido pirúvico obtenido en la glucólisis atraviesa la membrana mitocondrial y, en la matriz mitocondrial, se transforma en Acetil-S-oA. En este proceso se requiere la participación de un complejo enzimico, el sistema de la piruvato deshidrogenasa. El Acetil-S-oA se incorpora al ciclo de Krebs 1 donde, mediante una serie de reacciones sucesivas, se degrada completamente. A través del ciclo de Krebs se produce la oxidació total de los distintos metabolitos obtenidos por la célula. El esquema es el siguiente: 1 En el ciclo de Krebs no sólo se degradan los monosacáridos, sino que se pueden incorporar otras moléculas producto de la degradación de los aminoácidos o los ácidos grasos.

3 2 iclo de Krebs 3 Ác. Pirúvico oa-s itoplasma NAD+ + O 2 Acetil-S-oA Matriz mit. 1 oa-s NAD+ + Ác. Oxalacético Ác. ítrico 8 2 O 2 Ác. Málico Ác. Isocítrico O O NAD+ + Ác. Fumárico Ác. αcetoglutárico oa-s FAD 2 FAD 6 Ác. Succínico oa-s O 2 Succinil-oA 4 NAD+ + GTP 5 GDP+P 1. ondensación del acetil-s-oa (2) con el ác. oxalacético (4) para formar una molécula de 6 (ác. cítrico). Interviene la citrato sintetasa. 2. Isomerización del ác. cítrico en isocítrico mediante la aconitasa. 3. Descarboxilación y deshidrogenación del ác. isocítrico formándose ác. α-cetoglutárico (5). El enzima que interviene es la isocitrato deshidrogenasa. 4. Se produce una nueva descarboxilación y deshidrogenación, formándose succinil-oa (4). Actua la cetoglutarato deshidrogenasa. 5. Eliminación del oa para dar lugar al ác. succínico, en presencia de la succinil-oa sintetasa.

4 3 adena respiratoria 4 6. Interviene la succinato deshidrogenasa y el ác. succínico se oxida a fumárico. 7. idratación del ác. fumárico. Actua la fumarasa. 8. Mediante la malato deshidrogenasa el ác. málico se transforma en ác. oxalacético, que vuelve a iniciar el ciclo. Balance final del ciclo de Krebs: 1pirúvico O FAD + GDP + P 3O FAD 2 + GTP (2) En el ciclo de Krebs penetra un compuesto de 2 (acetil-s-oa) que queda totalmente degradado con las dos descarboxilaciones que se producen en los pasos 3 y 4. omo en la glucólisis se obtienen dos moléculas de ác. pirúvico, son necesarias dos vueltas del ciclo para degradar una molécula de glucosa. 3. adena respiratoria En las membranas de las crestas mitocondriales se encuentran una serie de moléculas que se encargan del transporte de protones y electrones mediante una serie de reacciones acopladas de oxidación y reducción. Los protones y electrones se transfieren desde el sustrato (NAD+ + y FAD 2 ) hasta el oxígeno, que se reduce formándose agua. omo el aceptor final es el oxígeno, hablamos de respiración aerobia Esp. interm. M. interna NAD-desh Fe-S oq c 1 c a ATPsint NAD+ + + Matriz b + O 2 a 3 O ADP+P ATP 2 O La transferencia de electrones provoca, en tres puntos de la cadena respiratoria (llamados lugares de acoplamiento), la salida de protones desde la matriz mitocondrial al espacio intermembranal, induciendo la formación de gradientes electroquímicos a través de la membrana interna. La vuelta a la matriz de los protones debido al gradiente produce, a nivel de los oxisomas, la activación de la

5 A Estructura de los compuestos químicos 5 ATP-sintetasa formándose ATP y 2 O. A la formación de moléculas de ATP mediante la energía de óxidorreducción se le llama fosforilación oxidativa. Balance: 1 + 3ATP (3) 1FAD 2 2ATP (4) 4. Balance energético de la respiración aerobia En la glucólisis, por cada molécula de glucosa que se degrada, obtenemos (véase 1): 2ác. pirúvico ATP Por cada molécula de ác. pirúvico que se incorpora al ciclo de Krebs (véase 2): 3O 2 + 4NAD FAD 2 + GTP Luego por las dos moléculas de ác. pirúvico tendremos: 6O 2 + 8NAD FAD 2 + 2GTP Las coenzimas reducidas penetran en la cadena respiratoria originando ATP (ver 3 y 4). El balance final de la degradación total de una molécula de glucosa será: Glucólisis 2 ATP iclo Krebs 2 GTP = 2 ATP 10 NAD 30 ATP 2 FAD 2 4 ATP Total 38 ATP A. Estructura de los compuestos químicos A.1. Glucólisis 2 O P O 2 O O 2 O O fructosa O O O O O glucosa-6-fosfato P O 2 O 2 O O O O fructosa-6-fosfato P O 2 O 2 O P O O O fructosa-1,6-difosfato OO P O O 2 O P Gliceraldehído-3-fosfato 2 O P O 2 O Dihidroxiacetona-fosfato O O O P 2 O P Ácido 1,3-difosfoglicérico 2 O P Ácido 3-fosfoglicérico 2 O Ácido 2-fosfoglicérico

6 A Estructura de los compuestos químicos 6 O P O 2 PEP 3 Ácido pirúvico A.2. iclo de Krebs O Figura 1: Ác. cítrico 2 Figura 5: Ác. succínico 2 2 O Figura 2: Ác. isocítrico 2 2 O Figura 3: Ác. alfa-cetoglutárico Figura 6: Ác. fumárico O 2 Figura 7: Ác. málico 2 O 2 2 O-S-oA Figura 4: Succinil-oA Figura 8: Ác. oxalacético

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