PODER REDUCTOR. CATABOLISMO: conjunto de reacciones de. moléculas complejas a moléculas más sencillas. PRODUCTOS ENERGÍA (ATP) PRECURSORES METABÓLICOS

Transcripción

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2 CATABOLISMO: conjunto de reacciones de degradación (OXIDACIONES) con paso de moléculas complejas a moléculas más sencillas. PRODUCTOS ENERGÍA (ATP) PODER REDUCTOR NADH NADPH FADH2 PRECURSORES METABÓLICOS

3 En una oxidación pueden producirse los siguientes procesos: Ganancia de oxígeno. Pérdida de hídrógeno. Pérdida de electrones.

4 Cede H y/o electrones Transportadores (Ej.NAD + ) Capta H y/o electrones A B Se oxida Se reduce

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6 Los principales procesos implicados son los siguientes: 2.1 La glucólisis: transformación de GLUCOSA A PIRUVATO con formación de ATP. 2.2 Respiración Aerobia: - Formación de Acetil-CoA - Ciclo de Krebs - Fosforilación oxidativa 2.3 Otros tipos de respiración. 2.4 La fermentación.

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8 Ruta antigua (probablemente usada por organismos anaerobios). Ruta UNIVERSAL la realizan casi todos los seres vivos. ETAPA 1 DE LA GLUCÓLISIS: FOSFORILACIÓN. -Requiere aporte energético. -Se produce: la molécula de glucosa (6C) se escinde en dos de gliceraldehido 3 fosfato (3C cada una). -Aunque se consumen dos ATP, uno para cada fosforilación, el resultado neto será que las fosforilaciones aportarán después más energía que la invertida.

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10 ETAPA 2 DE LA GLUCÓLISIS: OXIDACIÓN GENERANDO ENERGÍA Y PODER REDUCTOR. -Esta reacción se produce oxidación y fosforilación y como resultado se genera poder reductor NADH y la primera síntesis de ATP (2 moléculas). -Se han formado dos moléculas de 3-fosfoglicerato. ETAPA 3 DE LA GLUCÓLISIS: FORMACIÓN DE PIRUVATO Y ATP NETO -En esta reacción el 3-fosfoglicerato cede los P al ADP para formar ATP, originando Piruvato. -Se han formado dos moléculas de 3-fosfoglicerato.

11 BALANCE FINAL DE LA GLUCÓLISIS 1. Se han formado 2 moléculas de PIRUVATO. 2. Se han formado 4 moléculas de ATP pero como se habían gastado 2 previamente el balance final es 2 MOLÉCULAS DE ATP por molécula de glucosa (rendimiento bajo). 3. Se ha formado poder reductor NADH (2 MOLÉCULAS) IMPORTANTE: 1. NO NECESITA OXÍGENO 2. SE PRODUCE EN EL CITOPLASMA CELULAR

12 SE PRODUCE LA TRANSFERENCIA DE LOS ELECTRONES PROCEDENTES DE LA GLUCOSA AL OXÍGENO. Lo realizan eucariotas y una gran parte de procariotas.

13 1.Formación de acetil-coa Todas las moléculas que sirven de combustible a la célula (glúcidos, a. grasos y algunos aa) tienen que convertir sus esqueletos carbonados en grupos acetilo, en forma de acetil-coa. 1. El piruvato pasa del citoplasma al interior de la mitocondria. 2. Enzima: Piruvato-deshidrogenasa. 3. Formación de NADH y enlace de alta energía C-S

14 2.Ciclo de Krebs

15 El ciclo de Krebs (conocido también como ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo del ácido cítrico) es un ciclo metabólico de importancia fundamental en todas las células que utilizan oxígeno durante el proceso de respiración celular. En estos organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es el anillo de conjunción de las rutas metabólicas responsables de la degradación de los glúcidos, los lípidos y las proteínas en dióxido de carbono y agua, con la formación de energía química en forma de ATP, GTP y PODER REDUCTOR. A modo de síntesis: Se realiza en la matriz mitocondrial. El acetil Co-A se oxida hasta CO2. Los electrones liberados son captados por las coenzimas NAD+ y FAD, liberándose NADH y FADH2. Otros productos son: 1 GTP convertible a ATP. 3 NADH y 1 FADH2 (poder reductor para formar luego ATP). 2 CO2 procedentes del acetil CoA oxidados.

16 Vía anfibólica: clave en procesos catabólicos y anabólicos. El ciclo de Krebs es una ruta metabólica anfibólica, ya que participa tanto en procesos catabólicos como anabólicos. Este ciclo proporciona muchos precursores para la producción de algunos aminoácidos, como por ejemplo el cetoglutarato y el oxalacetato, así como otras moléculas fundamentales para la célula.

17 3.Fosforilación oxidativa Definición: es el mecanismo de síntesis de ATP en la respiración celular que se produce en la membrana interna de la mitocondria gracias a la presencia de la enzima ATP sintetasa o ATPasa translocadora de protones. Para formar este ATP es necesario el aporte de una gran cantidad de energía. Esta procede el flujo de electrones procedentes de las oxidaciones previas y la formación de un gradiente de protones en la membrana mitocondrial interna.

18 Las moléculas transportadoras están situadas según un gradiente de potenciales de óxidoreducción, de modo que los electrones descienden sucesivamente a niveles energéticos inferiores. Hay 4 grandes complejos insertos en la membrana mitocondrial interna. IMPORTANTE. El oxígeno es el ACEPTOR FINAL de electrones ya que recoge todos los electrones que se han liberado en las diferentes reacciones (e.j. ox. Glucosa).

19 Se forma un potencial eléctrico de membrana (separación de cargas): formación de gradiente electroquímico de protones La transferencia de 2 electrones desde el NADH hasta el O2 supone el bombeo de 10 protones.

20 Cada par de electrones cedidos desde el NADH hasta el O2 proporciona energía para dar 3 ATP. (1 NADH=3ATP) Si los electrones proceden del FADH2 se obtienen 2 ATP. (1 FADH2=2 ATP) 4 ATP proceden de fosforilación a nivel de sustrato. El resto de fosforilación oxidativa.

21 Las bacterias presentan otros dos tipos de respiración: - ANAEROBIA: SIN O2. El aceptor de electrones es otra molécula diferente (ej. Ión nitrato, Fe ). Se forma ATP por fosforilación oxidativa. - RESPIRACIÓN QUIMIOLITOTROFA: se oxidan compuestos inorgánicos (ej. NH3) que ceden electrones a una cadena de transporte. El aceptor final normalmente es el O2. Se produce ATP por fosforilación oxidativa.

22 Se produce en ausencia de oxígeno. Las fermentaciones son procesos de oxidación INCOMPLETA de compuestos orgánicos ya que se libera una cantidad muy reducida de la energía química que contienen. La síntesis de ATP se hace sólo por fosforilación a nivel de sustrato. Los sustratos que se fermentan son glucosa, proteínas y aa. Nuevamente lo que se produce es poder reductor (NADH) y energía (ATP).

23 Las fermentaciones comienzan con la glucólisis pero como se agota el NAD + se interrumpe rápidamente. Citoplasma. Para regenerar el NAD +, se produce una etapa de reducción, en la cual el piruvato se reduce oxidándose el NADH. La reducción del piruvato da como productos finales compuestos como: Ácido láctico Fermentación láctica. Etanol y CO2.Fermentación alcohólica. Otros productos: ácido butírico, acético, fórmico, propiónico. También las células eucariotas pueden realizar la férmentación.

24 La enzima que cataliza la reacción se llama lactato-deshidrogenasa. Hay dos tipos de fermentaciones: Homoláctica. Heteroláctica. La realizan bacterias aerotolerantes como Lactobacillus (ver foto) o Lactococcus. Como productos se obtiene yogurt o queso. Método de conservación.

25 La realizan principalmente levaduras. Más usada Saccharomyces cerevisae (aerobia que fermenta sólo si no tiene oxígeno, efecto Pasteur) Otros géneros: Sarcina y Zymomonas.

26 Budding yeast Saccharomyces cerevisiae. Scars yellow can be seen on the surface. It is used in the production of beer, wine and bread.

27 RESPIRACIÓN FERMENTACIÓN Oxidación completa (se necesita oxígeno) Oxidación incompleta (en ausencia de oxígeno) 1 Glucosa da 36 ATP (sobre todo por fosforilación oxidativa) 1 Glucosa da 2 ATP (por fosforilación a nivel de sustrato) 1 Glucosa da 11 NADH y 3 FADH2 1 Glucosa da 2 NADH

28 Metabolismo de triglicéridos. En ausencia de glúcidos se degradan las grasas. La Beta oxidación genera Acetil-CoA (al ciclo de Krebs). Se realiza en la matriz mitocondrial. Lo 1º que se produce es que los triglicéridos pasan del citoplasma a la matriz por unas proteínas transportadoras específicas. Se realiza uniéndose a una molécula transportadora llamada carnitina.

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30 La degradación de los ácidos grasos produce: 1. ENERGÍA: 1. Procedente del acetil CoA y su incorporación al ciclo de Krebs. 1. Procedente de los electrones producidos por el FADH2 y un NADH. 2. PODER REDUCTOR (FADH2 y un NADH) 3. ACETIL CO-A (como precursor metabólico)

31 Las proteínas y aa sólo se degradan cuando no hay posibilidad de degradar grasas o glucosa. Se forma glucosa a partir de aa. Enzimas proteolíticas: peptidasas y proteasas. Cuándo se produce el catabolismo de los aminoácidos? El catabolismo de los aa se produce en situaciones especiales: -Dietas ricas en proteínas. -Diabetes mellitus y condiciones de ayuno.

32 A. Eliminación del grupo amino: 1. Transaminación: se transfiere un grupo amino formándose glutamato (el cual es un reservorio para formar nuevos aa). Las enzimas se llaman transaminasas, que llevan B6 como coenzima, y tienen lugar sobre todo en el hígado. 2. Desaminación oxidativa: Se elimina el grupo amino del glutamato en forma de amoniaco o amonio. Se realiza en el hígado y riñones y la enzima se llama glutamato-deshidrogenasa. El amonio es tóxico. O bien se excreta (amoniotélicos) o bien se transforma en urea (ureotélicos). La urea se forma en el hígado incorporándose dos grupos NH4 y un CO2 por molécula de urea. Posteriormente la urea pasa a la sangre y de ahí a los riñones.

33 El amonio es tóxico. O bien se excreta (amoniotélicos) o bien se transforma en urea (ureotélicos). La urea se forma en el hígado incorporándose dos grupos NH4 y un CO2 por molécula de urea. Posteriormente la urea pasa a la sangre y de ahí a los riñones. Aunque el ser humano fabrica ácido úrico este procede del metabolismo de las bases nitrogenadas púricas. B. Oxidación de la cadena carbonada. El alfa-cetoácido formado tras eliminarse el grupo amino, sigue unos procesos de transformación metabólica. Dos rutas: Aminoácidos glucogénicos: se transforman en piruvato o intermediarios del ciclo de Krebs. Aminoácidos cetogénicos: forman acetil-coa.