CATABOLISMO Y ANABOLISMO El metabolismo se produce en dos fases principales: catabolismo y anabolismo.

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1 Colegio Jesús-María Fernando el Católico Valencia METABOLISMO CELULAR Se conoce como metabolismo al conjunto de reacciones altamente organizadas que ocurren en el interior de las células, mediante las cuales la célula: - Obtiene energía a partir de los materiales captados del medio. - Fabrica moléculas de recambio para sustituir las gastadas. - Sintetiza otras moléculas necesarias para el crecimiento o para realizar cualquier otra función celular CATABOLISMO Y ANABOLISMO El metabolismo se produce en dos fases principales: catabolismo y anabolismo. 1. El catabolismo es la fase degradativa del metabolismo, en la cual moléculas nutritivas complejas y relativamente grandes (glúcidos, lípidos y proteínas) que provienen o bien del entorno o bien de sus propios depósitos de reserva, se degradan para producir moléculas más sencillas como el ácido láctico, ácido acético, CO 2, amoniaco o urea. El catabolismo va acompañado de la liberación de energía química inherente a la estructura de las moléculas orgánicas nutritivas y a su conservación en forma de moléculas de adenosín trifosfato (ATP). 2. El anabolismo constituye la fase constructiva o biosintética del metabolismo, en la cual tiene lugar la biosíntesis enzimática de los componentes moleculares de las células tales como los ácidos nucleicos, las proteínas, los polisacáridos y los lípidos a partir de sus precursores sencillos. La biosíntesis de las moléculas orgánicas a partir de éstos, precisa el consumo de energía química aportada por el ATP generado durante el catabolismo. El catabolismo y el anabolismo se desarrollan simultáneamente y de modo concurrente en las células, pero son regulados independientemente. Catabolismo de los glúcidos: En los seres heterótrofos, por el proceso de la digestión, los glúcidos se transforman en monosacáridos. En los seres autótrofos los monosacáridos se forman en la fotosíntesis. De los monosacáridos el más abundante es la glucosa (C 6 H 12 O 6 ). Por ese motivo vamos a estudiar el catabolismo de la glucosa que es el principal carburante metabólico. Reacción Global: C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + E Calor ATP 1) Glucolisis: El catabolismo de la glucosa comienza con la glicolisis que es un proceso anaerobio que ocurre en el citosol de la célula y consiste en una secuencia de diez reacciones catalizadas enzimáticamente que podemos agrupar en dos etapas: - La glucosa (6C) es fosforilada y fragmentada en dos moléculas de gliceraldehído-3p (3C) consumiéndose dos moléculas de ATP. - Las dos moléculas de gliceraldehído-3p (3C) son oxidadas por el NAD + y convertidas a piruvato (3C) produciéndose 4 ATP. Al final de las mismas se obtienen: Dos moléculas de piruvato, dos moléculas de ATP y dos moléculas de NADH. El piruvato puede seguir dos vías metabólicas: a) Vía anaerobia, en la que no interviene el oxígeno. FERMENTACIONES b) Vía aerobia, en la que el último aceptor de electrones es el oxígeno. RESPIRACIÓN CELULAR El que el piruvato siga una u otra ruta dependerá de la cantidad de oxígeno en las células. BIOLOGÍA 2º BAC

2 Fermentaciones 2 NAD + 2NADH (Citosol) Glucosa Glicolisis 2 Piruvato (6 átomos de C) (3 átomos de C) 2 ADP + Pi 2 ATP Vía aerobia Ciclo de Krebs (Mitocondria) Vamos a estudiar a continuación la vía aerobia. Vía anaerobia 2) Descarboxilación oxidativa del piruvato (Formación del acetil-coa a partir del piruvato) El piruvato obtenido de la glicolisis, que penetra en la mitocondria, se descarboxila para formar acetil- CoA. Se realiza en la matriz de la mitocondria. COO - NAD + NADH + H + S-CoA C=O + CoA SH CO 2 + C=O Piruvato Deshidrogenasa CH 3 CH 3 Piruvato Coenzima A Acetil CoA Esta reacción es irreversible y dirige al piruvato hacia su oxidación total en el ciclo de KREBS. 3) Ciclo de Krebs: En este ciclo se oxida el grupo acetilo del acetil-coa a CO 2, al mismo tiempo que se reducen las enzimas FAD y NAD + a FADH 2 y NADH. El ciclo consta de una serie de reacciones catalizadas enzimáticamente que se realizan en la matriz mitocondrial. En cada ciclo de Krebs se libera: -CoA Se forman: - 2 moléculas de CO 2-3 moléculas de NADH - 1 molécula de FADH 2-1 molécula de GTP A continuación el NADH y el FADH2 se oxidan mediante la cadena de transporte electrónico mitocondrial produciéndose ATP.

3 4) Cadena Transporte de electrones(cte o ETC): Aunque el ciclo de Krebs es característico de la vía aerobia, en ninguna de las reacciones que ocurren en este ciclo interviene el oxígeno molecular. La utilización del oxígeno es exclusiva de esta fase. El oxígeno es el último aceptor de los electrones que proceden de la oxidación de la coenzimas NADH y FADH 2 formadas en las etapas anteriores. En este transporte se libera energía que se utiliza para formar ATP en un proceso llamado fosforilación oxidativa. El transporte de electrones se inicia cuando una molécula de NADH y FADH 2 se oxida y cede los electrones a un complejo (un complejo está formado por proteínas) de la cadena respiratoria llamada también cadena del transporte de electrones, que está situada en la membrana mitocondrial interna. Existen cuatro complejos, el NADH cede los electrones al Complejo I mientras que FADH 2 los cede al Complejo II. Los electrones descienden en cascada desde el NADH o el FADH 2 a otros complejos situados en niveles energéticos cada vez menores (recuerda que a menor potencial redox, mayor energía poseen los electrones) hasta que finalmente son transferidos al oxígeno, reduciéndolo y formando agua. ½ O 2 + 2e - + 2H + H 2 O 5) Fosforilación oxidativa: La energía que liberan los electrones al pasar de un complejo a otro se utilizara para bombear los protones desde la matriz hasta el espacio intermembranas, creándose un gradiente electroquímico de protones entre la matriz y el espacio intermembranas. Los protones, tienden a pasar de nuevo a la matriz pero, debido a la impermeabilidad de la membrana interna, el retorno de protones a la matriz solo puede hacerse a través de la enzima ATP-sintetasa, que utiliza la energía liberada en el paso de los protones para formar ATP a partir de ADP + Pi. Este proceso se llama fosforilación oxidativa y se explica mediante la teoría quimiosmótica. La teoría quimiosmótica relaciona los tres procesos: Transporte de electrones- bombeo de protones- síntesis de ATP Por cada NADH que cede los electrones a la cadena de transporte electrónico se obtienen 3 ATP, mientras que por cada molécula de FADH 2 se obtienen 2 moléculas de ATP BIOLOGÍA 2º BAC

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