El catabolismo es la fase degradativa del metabolismo. El catabolismo es semejante en organismos autótrofos y heterótrofos.

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1 PROCESOS CATABÓLICOS El catabolismo es la fase degradativa del metabolismo El catabolismo es semejante en organismos autótrofos y heterótrofos. Son reacciones de oxidación y reducción acopladas En estas reacciones intervienen enzimas del grupo de las deshidrogenasas. Existen dos tipos fundamentales de catabolismo: Fermentación y respiración. DADOR ACEPTOR FOSFORILACIÓN Fermentación mol. orgánica mol. orgánica a nivel de sustrato (ans) Respiración mol. orgánica mol. inorgánica ans + cadena respiratoria Respiración aerobia Respiración anaerobia El oxigeno molecular acepta los electrones. Se produce agua La sustancia que se reduce es diferente al oxígeno La glucolisis y las fermentaciones: En el citosol Ciclo de Krebs: En las mitocondrias

2 OBTENCIÓN DE PRECURSORES METABÓLICOS Y DE ENERGIA A partir de Glúcidos La GLUCÓGENOLISIS y la Hidrólisis del almidón: Proporcionan glucosa libre a partir del polisacárido GLUCOLISIS (vía Embden - Meyerhoff) La reacción global será: C 6 H 12 O NAD ADP + 2 P i 2 ac. pirúvico + 2 NADH + 2 ATP Es un proceso compuesto por 9 pasos, catalizados por 9 enzimas diferentes y se pueden diferenciar DOS etapas: Etapa 1: ETAPA DE FOSFORILACIÓN Preparación de las hexosas CON GASTO DE ENERGIA A 1. Fosforilación de la glucosa A 2. Isomerización de la glucosa en fructosa A 3. Fosforilación de la fructosa A 4. Ruptura de la fructosa doblemente fosforilada en dos triosas fosforiladas DHAP y G 3P Etapa 2: ETAPA DE OXIDACIÓN.PROPORCIONA ENERGIA Y PODER REDUCTOR B 1. Oxidación del G3P. Se forma NADH y la energía liberada se emplea en una fosforilación para formar ac. 1,3 DPG B 2. Defosforilación del ac. y fosforilación a nivel de sustrato del ADP B 3. Isomerización del ac., 3PG en ac. 2PG B 4. Deshidratación del ac. 2PG B 5. Defosforilación del PEP asociada a otra fosforilación a nivel de sustrato. El producto final obtenido en el proceso es el ac. pirúvico. Prestar atención a los precursores metabólicos formados CLAVES DE LA GLUCÓLISIS Tiene lugar en citosol Aporta 6 precursores metabólicos Produce ATP por fosforilación a nivel de sustrato. Eficacia energética baja Genera poder reductor No requiere presencia de oxígeno Todas las células la pueden realizar (ruta metabólica antigua desde el punto de vista evolutivo)

3 FERMENTACIÓN 1. FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA Levadura del Gen sacharomyces Transformación de la glucosa en alcohol etílico y CO FERMENTACIÓN LÁCTICA Bac. Gen Lactobacillus, Streptococcus. Transformación de la lactosa de la leche en ac. Láctico RESPIRACIÓN AEROBIA El proceso, que se había iniciado en el citosol con la glucólisis, continúa en la mitocondria DESCARBOXILACION OXIDATIVA DEL PIRUVATO El piruvato penetra en la mitocondria y se descarboxila oxidativamente formando acetil - C o A y CO 2. Es una reacción irreversible que dirige al piruvato hacia su oxidación total en el ciclo de Krebs. Descarboxilación Oxidación Obtención de poder reductor en forma de NADH Proporcionar precursores metabólicos CICLO DE LOS ACIDOS TRICARBOXILICOS O CICLO DE KREBS(1953) Descarboxilacion Obtención de poder reductor FADH2 y HADH Obtención de energia en forma de GTP Obtención de precursores metabólicos: alfa cetoglutarico, succinico y oxalacetato El ciclo de Krebs consta de una serie de ocho reacciones Una vuelta al ciclo produce las siguientes transformaciones químicas: 1. Entra en el ciclo un grupo acetilo de dos átomos de carbono y salen del ciclo dos carbonos en forma de CO Tres moléculas de NAD + son reducidas a NADH + H + 3. Una molécula de FAD es reducida a FADH 2 4. Se genera un enlace fosfato de alta energía de hidrólisis en forma de GTP, que es equivalente a un ATP ECUACIÓN GLOBAL:

4 acetil-coa + 3 NAD + + FAD + GDP + P i + H 2 O 2 CO NADH + 3 H + + FADH 2 + GTP + Co A - SH El ciclo de Krebs funciona como ruta catabólica y como ruta anabólica: ANFIBÓLICO Proporciona PRECURSORES METABÓLICOS para la biosíntesis de diversas sustancias. Tiene lugar en la Matriz mitocondrial CADENA RESPIRATORIA Tiene lugar en las crestas mitocondriales Transporte electrónico desde El NADH y el FADH 2 hasta el O2 Sistema I - Complejo NADH Deshidrogenasa NADH hasta el FADH 2 y desde este a la coenzima Q Sistema II - Complejo b - c 1 Sistema III - complejo citocromo oxidasa Que transfiere los electrones al O 2 El O 2 se une con los H + del medio formando H 2 O HIPÓTESIS QUIMIOSMÓTICA (Mitchell, 1961) BOMBEO DE PROTONES FUERZA PROTON MOTRIZ GÉNESIS DE ATP FORMACION DE ATP VINCULADA A LA FUERZA PROTON MOTRIZ PROVOCADA POR UN GRADIENTE DE CONCENTRACION DE PROTONES SIMILITUD DE LOS PROCESOS QUIMIOSMOTICOS EN PLASTOS, MITOCONDRIAS Y BACTERIAS EFECTO PASTEUR Aerobiosis 1 mol de glucosa Anaerobiosis 19 mol de glucosa Aerobiosis: 1 glucosa + 6 O CO 2 + 6H 2 O + 38 ATP Anaerobiosis: 1 glucosa Ac. láctico + 2 ATP Ventajas adaptativas de la respiración aerobia: Radiación adaptativa

5 A partir de Lípidos: Acil gliceridos El catabolismo de los Acil glicéridos comienza por su hidrólisis, realizada por lipasas, obteniéndose glicerina y acidos grasos La glicerina se convierte fácilmente en gliceraldehido 3 fosfato y continúa en la ruta de la glucólisis. Los ac. Grasos siguen la ruta de la ß-oxidación ß OXIDACIÓN Tiene lugar en la matriz mitocondrial Proporciona precursor metabólico Proporciona poder reductor en forma de NADH y FADH2 Fase previa de activacion : Formación del Acil-CoA Etapa1 Deshidrogenación: Deshidrogenación entre carbonos α y β Formación de un doble enlace Obtención de FADH 2 Etapa 2 Hidratacion: Adicion de una molécula de agua Formación de un grupo hidroxilo en carbono β Etapa 3 Oxidación: Formación de un grupo ceto en carbono β Obtención de NADH Etapa 4 Tiolisis Ruptura enlace entre carbonos α y β Liberación de Acetil-CoA Resto Acilo regresa a etapa 1 del ciclo

6 OTROS ORGÁNULOS VINCULADOS A PROCESOS METABÓLICOS PEROXISOMAS Son vesículas rodeadas de una sola membrana No contienen ni ADN ni ribosomas Se encuentran en TODAS las células Eucarióticas Son tambien lugares de utilización del O 2 en procesos de oxidación Se les considera un resto de orgánulos primitivos adaptados a la presencia de oxígeno Contienen enzimas oxidativas (Oxidasas y Catalasas ) capaces de generar y destruir el peróxido de hidrógeno Funciones: 1. Intervienen en la oxidación de los ácidos grasos, formando acetil CoA. 2. Reacciones de detoxificación. 3. Vinculación con los cloroplastos en los procesos de fotorrespiración GLIOXISOMAS Variedad de peroxisomas EXCLUSIVOS de vegetales Presente en semillas en germinación Transforma ac. grasos en glucidos mediante el ciclo del acido Glioxílico

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8 REACCIONES CATABÓLICAS POLISACÁRIDOS GRASAS PROTEÍNAS REACCIONES ENERGÉTICAS ENERGÍA ATP PRECURSORES METABÓLICOS PODER REDUCTOR

9 FUENTE DE ENERGÍA FUENTE DE CARBONO CATEGORÍA NUTRICIONAL LUZ Fotótrofo compuesto C1 FOTOAUTÓTROFO Compuesto orgánico FOTOHETERÓTROFO compuesto C1 QUIMIOAUTÓTROFO QUÍMICA Quimiótrofo Compuesto orgánico QUIMIOHETERÓTROFO

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