2. Conjunto de procesos de intercambio de
materia y energía entre los seres vivos y su
entorno para:
3.
4. ETAPAS DE LA NUTRICIÓN
1.- Captura e ingestión de nutrientes.
orgánicos (alimentos) y / o inorgánicos
2.- Transporte y distribución de los mismos.
fuera de las células y / o dentro de ella
3.- Digestión (extracelular o intracelular).
digestión de macromoléculas ( cuando sea necesaria)
4.conjunto de reacciones de utilización de los nutrientes por la célula
5.- La excreción.
eliminación de productos de desecho del metabolismo celular
6. Concepto de
metabolismo
El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que se producen en
el interior de las células y que conducen a la transformación de unas
biomoléculas en otras.
Las distintas reacciones químicas del metabolismo se denominan vías
metabólicas y las moléculas que intervienen se llaman metabolitos.
Todas las reacciones del metabolismo están reguladas por enzimas, que son
específicas para cada metabolito inicial o sustrato y para cada tipo de
transformación.
Las reacciones del metabolismo son procesos de oxidación-reducción o
procesos redox.
Las sustancias finales de una vía metabólica se denominan productos.
Las conexiones existentes entre diferentes vías metabólicas reciben el nombre
de metabolismo intermediario.
7. Ingreso de
NUTRIENTES
en la célula
Biomoléculas
Biomoléculas
Es el metabolismo de
degradación de
moléculas y produce
energía en forma de ATP
Catabolismo
Metabolitos
Metabolitos
Anfibolismo
Mitocondria
ATP, GTP, NADH...
ATP, GTP, NADH...
Funciones vitales
Funciones vitales
(gasto de energía)
(gasto de energía)
Anabolismo
Calor
Procesos en los que
se almacena gran
cantidad de energía
(ATP) para su
posterior utilización.
Son procesos
endergónicos en los que
se realiza síntesis de
moléculas mayores a
partir de más pequeñas..
Los procesos catabólicos y
anfibólicos desprenden
energía libre
8. CATABOLISMO
ANABOLISMO
Degradación de biomoléculas
orgánicas complejas.
Síntesis de biomoléculas
orgánicas complejas.
Liberan E (EXERGÓNICOS)
Gasto de E (ENDERGÓNICOS)
Reacciones de oxidación de
metabolitos:
- Eliminación de H
- Eliminación de electrones
- Liberan E
Reacciones de reducción de
metabolitos:
- Adición de H
- Ganancia de electrones.
- Almacén de E
Rutas convergentes
Rutas divergentes
9.
10. Para crecer y desarrollarse, todos los seres vivos necesitan incorporar materia y
energía y en función de estas clasificamos los distintos tipos de metabolismo de
los seres vivos.
MATERIA.
1.Si la fuente de carbono es el dióxido de carbono (CO2 atmosférico) o carbono
inorgánico, se habla de metabolismo autótrofo
2.Si la fuente es la propia materia orgánica (formas más o menos reducidas del
carbono como metano, glucosa, grasas, etc., es decir, el llamado carbono
orgánico), se habla de metabolismo heterótrofo.
ENERGIA
1.Fotosintéticos si la fuente de energía es la luz.
2.Quimiosíntéticos si es energía desprendida en reacciones químicas.
11. FUENTE DE H (electrones):
1.Litótrofos: proceden de sustancias inorgánicas como agua, ácido
sulfhídrico…
2.Organótrofos: proceden de moléculas más complejas.
ACEPTOR FINAL DE ELECTRONES:
1.Aerobios: si el aceptor final de electrones es el oxígeno.
2.Anaerobios: si el aceptor es otra molécula distinta.
13. FUENTE DE ENERGÍA
FOTÓTROFOS
LITÓTROFOS
(H2O, H2S)
ORGANÓTROFOS
(Moléculas complejas)
QUIMIÓTROFOS
(Luz)
(Energía química)
FOTOLITÓTROFOS
QUIMIOLITÓTROFOS
FOTOORGANÓTROFO
S
QUIMIOORGANÓTROFO
S
AUTÓTROFOS
(CO2)
HETERÓTROFOS
(Materia orgánica)
FUENTE DE
CARBONO
14. CLASES DE ORGANISMOS SEGÚN SU TIPO DE NUTRICIÓN
Tipo
Fotoautótrofos
Fuente Fuente
carbono
CO2
Quimioautotrofos
CO2
Fotoheterótrofos
c.orgánicos
Quimioheterótrofos
c. orgánicos
energía
Luz
reacciones
redox
Luz
reacciones
redox
Fuente
H
Ejemplos
H2O, SH2
vegetales, algas
cianofíceas, bact.
rojas del S
NH3,H2,SH2
Bacterias
desnitrificantes, del
S, Fe,
c. orgánicos
bacterias purpúreas nosulfúreas
c. orgánicos
animales, hongos,
protozoos, resto de
bacterias
15. Fuente
primaria
de energía
Aceptor de H
oxidado
Último
aceptor de
H
Fuente
de
hidrógen
o
Aceptor de H
reducido
Energía
química
Fuente de
carbono
Síntesis de
biomoléculas
16. Productos
Reactivos
∆G < 0
∆G > 0
Reactivos
Productos
La reacción es espontánea.
La reacción no es espontánea.
Cuando se desprende energía libre,
las reacciones se denominan
exergónicas.
Cuando se absorbe energía libre, las
reacciones se denominan endergónicas.
El sistema puede realizar trabajo y
se produce aumento de desorden.
Para que se produzcan deben estar
asociadas a otras donde ∆G sea lo
suficientemente negativo.
17. 1. Síntetizar biomoléculas y macromoléculas a partir de
precursores simples.
2. Transportar activamente iones y moléculas a través
de su membrana.
3. Realizar trabajo mecánico en la contracción muscular
y en otros movimientos celulares.
4. Producir calor para mejorar las reacciones
18. Acoplamiento energético entre reacciones
La energía desprendida en una reacción exergónica, puede aprovecharse
para que se produzcan reacciones energéticamente desfavorables.
FOSFORILACIÓN DE LA GLUCOSA MEDIANTE ATP
ATP
Glucosa + Pi → Glucosa-6-P
ATP + H2O →
Glucosa-6~P
ADP + Pi
Glucosa +ATP + H2O → Glucosa-6-P + ADP
∆G= -7,3kcal/mol
∆G= +3 kcal/mol
∆G= -7,3 kcal/mol
∆G= -4,3 kcal/mol
∆G= +3kcal/mol
La hidrólisis del ATP (proceso exergónico)
se acopla a la fosforilación de la glucosa
(proceso endergónico).
Glucosa
ADP
Hexoquinasa
El proceso global es favorable energéticamente.
19. Balance energético
Permite medir la cantidad de energía intercambiada en un proceso metabólico.
Se define como el número de moléculas con enlaces ricos en energía que se
producen por cada metabolito oxidado.
Dos fosforilaciones (glucosa y fructosa)
BALANCE ENERGÉTICO
POSITIVO:
GLUCÓLISIS
-2ATP
Dos oxidaciones (gliceraldehido-3-fosfato)
+2ATP
Dos oxidaciones (gliceraldehido-1,3 difosfato) +2ATP
Balance energético
BALANCE ENERGÉTICO
NEGATIVO:
Síntesis de un polipéptido
de 10 aminoácidos
+2 ATP
Unión de 10 aminoácidos a 10 ARN t
-20 ATP
Acoplamiento de 9 aminoácil-ARN t
-9 ATP
Desplazamiento del ribosoma
-9 ATP
Balance energético
-38 ATP
20. Reacciones redox
COMPUESTO COMPUESTO
OXIDADO
REDUCIDO
REACCIONES REDOX
A + BO
AO + B
A + B
e-
B
A + BH
AH + B
AO
A
BH
A+ + B-
A+
B-
CARACTERÍSTICAS DE LAS REACCIONES REDOX
HIDRÓGENO
ELECTRONES
ENERGÍA
OXIDACIÓN
ELIMINACIÓN
ELIMINACIÓN
LIBERACIÓN
REDUCCIÓN
ADICIÓN
ADICIÓN
ALMACENAMIENTO
22. Puede actuar como molécula energética, al ser capaz de almacenar o ceder
energía gracias a sus dos enlaces éster-fosfóricos que son capaces de almacenar
cada uno de ellos, 7,3 kcal/mol.
ATP + H2O ADP + Pi + energía (7,3 kcal/mol)
ADP + H2O AMP + Pi + energía (7,3 kcal/mol)
También se pueden dar las reacciones inversas (almacén de energía)
Se dice que el ATP es la moneda energética de la célula, pues representa
la manera de tener almacenado un tipo de energía de pronto uso.
En ocasiones son utilizados para el mismo fin otros nucleótidos como el GTP
el UTP o el CTP.
23. 1) Energía del hidrógeno y enlaces de los nutrientes orgánicos
(energía basta, no se puede utilizar en el mismo lugar que se obtiene ni usar
de inmediato) se debe transformar en:
2) Nucleótidos con restos fosfato con enlaces ricos en energía".
Son 24:
1) ATP, ADP, AMP
2) GTP, GDP, GMP
3) CTP, CDP, CMP
4) d-ATP, d-ADP, d-AMP
5) d-GTP, d-GDP, d-GMP
6) d-CTP, d-CDP, d-CMP
7) UTP, UDP, UMP
8) d-TTP, d-TDP, d-TMP
3) Nucleótidos que son coenzimas
NADP+ + H2 --------------------> NADPH + H+
NAD+ + H2 --------------------> NADH + H+
FAD+ + H2 --------------------> FADH2
CoQ + H2
--------------------> CoQH2
24. La síntesis de ATP puede realizarse por 2 vías:
Fosforilación a nivel de sustrato. Síntesis de ATP gracias a la energía que se libera de
una biomolécula al romperse uno de sus enlaces ricos en energía, (ocurre en algunas
reacciones de la glucólisis y del ciclo de Krebs). Las enzimas que regulan estos procesos se
denominan quinasas.
ADP
Fosforilación
Desfosforilación
del sustrato
Desfosforilación
Fosforilación del
sustrato
ATP
Fosforilación acoplada al transporte de electrones.
Mediante enzimas del grupo de las ATP-sintasas existentes en las crestas de las
mitocondrias (fosforilación oxidativa) o en los tilacoides de los cloroplastos
(fotofosforilación), cuando dichas enzimas son atravesadas por un flujo de protones
(H+ ).
25.
26.
27.
28.
29. Número de moléculas con enlaces ricos en energía (ATP),
que se producen por cada metabolito oxidado.
En general:
Rutas catabólicas: Balance positivo
Rutas anabólicas: Balance negativo
En las reacciones metabólicas, la energía generada se transforma, parte en ATP
que sí puede ser utilizado por la célula, y otra parte, se transfiere al entorno en
forma de calor:
Por ejemplo:
Un mol de glucosa por combustión genera 680 Kcal. Mediante reacciones
metabólicas da 36 ATP (262,8 Kcal) y 417 Kcal se pierden en forma de calor
31. Catabolismo
A) Catabolismo de glúcidos:
Glucólisis (citosol)
Respiración celular aerobia: (mitocondria)
Descarboxilación oxidativa
Ciclo de Krebs
Transporte de electrones y FO
Fermentaciones (citosol): vía anaerobia
Láctica
Alcohólica/etílica
B) Catabolismo de lípidos:
β – oxidación de ácidos grasos(mitocondria)
Anabolismo
Fotosíntesis
Quimiosíntesis
Gluconeogénesis
32. Moléculas orgánicas
complejas
Moléculas sencillas
Síntesis de biomoléculas.
Trabajo mecánico: contracción
muscular, movimientos celulares.
ATP
Transporte activo: de sustancias a
través de la membrana.
Creación de potenciales de
membrana: transmisión del impulso
nervioso.
Producción de calor: y de otras
formas de energía
Este proceso es semejante en organismos autótrofos y heterótrofos
34. La molécula más ampliamente utilizada como combustible es la glucosa, que procede de la
digestión de los alimentos (seres heterótrofos) o de las reservas almacenadas por las células
o de la fotosíntesis (seres autótrofos).
A)
GLUCÓLISIS glucosa se escinde en dos de piruvato, en una serie de reacciones en las
La molécula de
que se produce ATP .
Tiene lugar en el citosol o hialoplasma.
Es una fase anaerobia
B) RESPIRACIÓN CELULAR
1 FORMACIÓN DEL ACETIL-COA: descarboxilación oxidativa a partir del ácido pirúvico.
Ocurre en la matriz.
2 CICLO DE KREBS: degradación oxidativa del Acetil-CoA , con producción de CO2 y átomos
de H para formar NADH y FADH2. Ocurre en la matriz mitocondrial.
3 CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES: acoplada a la síntesis de ATP
(fosforilación oxidativa). Ocurre en las crestas de la membrana interna de la mitocondria.
35.
36.
37. ES una reacción catabólica.
DÓNDE: citosol (eucariotas y procariotas).
CONDICIONES: tanto aerobias como anaerobias.
SIGNIFCADO BIOLÓGICO: obtener energía a partir de monosacáridos.
MOLÉCULA DE INICIO: glucosa (será glucosa-1-P si proviene de gluconeogénesis.)
MOLÉCULA FINAL: piruvato (ác. pirúvico)
CONSUMO: 2 ATP
PRODUCTOS COLATERALES: 4 ATP, 2 NADH+H+
BALANCE: 2 ATP y 2 NADH+H+ por glucosa
Glucosa + 2 ADP + 2Pi + 2 NAD+
2 Ácido Pirúvico + 2 ATP + 2 NADH+H+ + 2 H2O
40. Etapas de la glucólisis (I o preparatoria)
ETAPA 1
Hexoquinasa
preparatoria
+
+
+ H+
+
+ H+
Fosfoglucosa
isomerasa
ETAPA 2
preparatoria
Fosfofructoquinasa
ETAPA 3
preparatoria
+
41. Etapas de la glucólisis (I preparatoria y II de beneficio)
Aldolasa
+
ETAPA 4
preparatoria
Gliceraldehído 3-fosfato
deshidrogenasa
ETAPA 5 de
beneficio
ETAPA 6 de
beneficio
2
+
2
+
Fosfoglicerato
quinasa
2
+
+
Se recupera el ATP
gastado de la fase anterior
2
+
42. Etapas de la glucólisis (II final, de beneficio)
Fosfoglicerato
mutasa
ETAPA 7 de
beneficio
2
2
ETAPA 8 de
beneficio
ETAPA 9 de
beneficio
Enolasa
2
2
2
+ H 2O
Piruvato quinasa
+
+ H+
Se ganan 2 ATP netos
2
+
43. Resumen de la glucólisis
ENERGÍA CONSUMIDA
BALANCE PARCIAL : - 2 ATP
ENERGÍA PRODUCIDA
BALANCE PARCIAL : 4 ATP + 2 NADH
BALANCE TOTAL : 2 ATP y 2 NADH
44.
45. CONTINUACIÓN:
??Piruvato: transformación a AcCoA que
irá al Ciclo de Krebs (si las
condiciones son anaerobias: vía fermentativa)
??NADH+H+ :
o Condiciones aerobias: a cadena
transportadora de electrones de
la mitocondria.
o Condiciones anaerobias:
fermentación.
ESPECIAL ATENCIÓN:
-Hexoquinasa: enzima cuya actuación
regula el ciclo.
- Escisión por ALDOLASA: a partir de
aquí las moléculas que intervienen
son dos por cada molécula de glucosa.
46. 1) EN CÉLULAS ANAEROBIAS ESTRICTAS
Realizan "fermentaciones" o respiraciones incompletas: sólo les aportan el 5% de la
energía (2 ATP por molécula de glucosa)
Ejemplo: en la fermentación láctica (Lactobacillus acidofilus y Sreptococcus lactis)
pasa a ácido láctico (ácido 2-hidroxi-propanoico) (CH3-CHOH-CH2OH):
2) EN CÉLULAS ANAEROBIAS FACULTATIVAS
Realizan excepcionalmente “fermentaciones”
Ej. levaduras del genero Sacharomyces (eucariotas) realizan la fermentación
alcohólica por la que la glucosa pasa a etanol y dióxido de carbono. Sólo produce 2
ATP.
Ej. células musculatura esquelética ante ejercicios intensos y anaerobios realizan una
fermentación láctica. Cuando le llega el suficiente oxígeno el pirúvico es degradado
por completo a CO2 y H2O. Este incremento de ácido láctico dispara el consumo de
oxígeno al 90% lo que explica el "jadeo" después de un ejercicio muscular intenso.
Corresponde a la oxidación total o parcial del exceso de láctico formado durante el
ejercicio.
3) EN CÉLULAS AEROBIAS
El pirúvico pasa al interior mitocondrial y en su matriz es degradado aún más.
48. • Comprende:
1) Descarboxilación oxidativa (matriz mitocondrial)
2) Ciclo de Krebs (matriz mitocondrial)
3) Transporte de electrones y Fosforilación oxidativa
(membrana mitocondrial interna: crestas)
49.
50. PASO PREVIO oxidación piruvato a Ac. CoA
ES: reacción catabólica
DONDE: matriz mitocondrial (eucariotas). Citosol (procariotas)
CONDICIONES: aerobias
SIGNIFICADO BIOLÓGICO: obtener energía a partir de AcCoA
MOLÉCULA de INICIO: AcCoA. Reacciona con el oxalacetato (ác. oxalacético)
MOLÉCULA FINAL: no hay. Es una ruta cíclica.
MOLÉCULAS COLATERALES: 2 CO2 , GTP (ATP), 3 NADH+H+, FADH2.
CONTINUACIÓN:
CO2: eliminación por respiración.
NADH+H+ y FADH2: a cadena respiratoria.
GTP (ATP): consumo.
RUTA COMÚN: para el catabolismo de ácidos
grasos y de glucosa.
51. Oxidación del ácido pirúvico
2
Coa - SH
2
CO2
COMPLEJO DE LA
Piruvato deshidrogenasa
2 CH
3
CO
2 CH
COOH
Ácido pirúvico
3
CO
SCoA
Acetil - CoA
2
NAD +
2
NADH
+ 2 H+
52. Reacción Global:
Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + ADP + Pi => CoA-SH + 3 NADH + H+ + FADH2 + GTP + 2 CO2
PROCESO:
1. Unión del acetil-S-CoA (2C) con el ácido oxalacético (4C) para formar el ácido cítrico (6C).
2. El ácido cítrico se isomeriza a ácido isocítrico.
3. El ácido isocítrico se descarboxila y se oxida perdiendo hidrógenos, con lo que se forma el
ácido α-cetoglutárico (5 C).
4. El ácido α-cetoglutárico se descarboxila y deshidrogena, formándose succinil-CoA (4 C) y
necesitándose para la reacción la ayuda del CoA.
5. El succinil-CoA pierde el CoA y se transforma en ácido succínico, liberándose una energía
que es suficiente para fosforilar una molécula de GDP y formar una de GTP.
6. El ácido succínico se oxida a ácido fumárico.
7. El ácido fumárico se hidrata y se transforma en ácido málico.
8. El ácido málico se oxida y se transforma en ácido oxalacético, con lo que se cierra el ciclo.
53. Carácter anfibólico del ciclo de Krebs: Aunque el ciclo de Krebs es
eminentemente catabólico, de él parten también importantes rutas
anabólicas.
o Por ejemplo, el ácido a cetoglutárico puede servir, previa transformación, en
glutámico para sintetizar los aminoácidos no esenciales.
o Por otra parte, el ácido cítrico, una vez transformado en acetil-CoA, será utilizado
para fabricar ácidos grasos, y el ácido oxalacético puede transformarse en glucosa
si se incorpora a la vía de la gluconeogénesis
Anfibólico.- Dos tipos de funciones metabólicas:
Degradación de glucosa (Catabolismo)
Fuente de precursores para biosíntesis (Anabolismo) de
aminoácidos, ácidos grasos y glucosa.
La biosíntesis tiene lugar en el hialoplasma.
Los precursores salen de la matriz al hialoplasma.
60. ES un conjunto de proteínas que van cediendo y donando electrones
hasta un aceptor final.
DÓNDE: membrana interna de la mitocondria.
CONDICIONES: Dependiendo del aceptor final.
Aerobios: último aceptor el oxígeno.
Anaerobios: otro aceptor (se da en procariotas).
SIGNIFICADO BIOLÓGICO: obtener ATP.
MOLÉCULA DE INICIO: Nucleótidos reducidos (NADH+H+ y FADH 2)
MOLÉCULA FINAL: H2O.
CONSUMO: Oxígeno (u otro aceptor final de electrones en
condiciones anaerobias)
PRODUCTOS COLATERALES: ATP
61. SECUENCIA:
1.Complejo I: NADH deshidrogenasa. Complejo multienzimático que cede los electrones al
Coenzima Q.
El primer aceptor del complejo es el FMN. Después proteínas de hierro y azufre. Hay bombeo
de protones.
2. Complejo II: Succinato deshidrogenasa. Es el enzima del Ciclo de Krebs en el que se
produce el FADH2. Cede estos electrones al coenzima Q o Ubiquinona.
3. Complejo III: Citocromo bc1. Transfiere electrones al citocromo C. Hay bombeo de
protones.
4. Complejo IV: Citocromo oxidasa. Cede los electrones al oxígeno. Hay bombeo de
protones.
A TENER EN CUENTA:
??Se genera una acumulación de protones H+ en el espacio intermembranoso que provoca un
gradiente electroquímico.
??(En algunos textos el Complejo II se obvia y hay desplazamiento de la numeración)
ESPECIAL ATENCIÓN:
-No confundir la fermentación con la respiración anaerobia.
Fosforilación oxidativa: la ATPasa (partículas F) utiliza el gradiente electroquímico para producir ATP
a partir de ADP + Pi.
- Orden de sistemas según su potencial REDOX. De más negativo a menos negativo.
66. - 0,4
NADH
NAD + + H+
2e- + 2H+
FMN
2e + 2H+
FMN
-
0
CoQ
2e + 2H+
FADH2
-
2H+
CoQ
FAD
Cit b
2e
-
Cit b
Cit c
2e+ 0,4
Cit c
Cit c
2eCit c
a3
2e
-
2H+ + 1/2 O2
a3
+ 0,8
Voltios
2e-
2e-
H2O
67. Espacio intermembrana
FADH2
FAD+
Matriz mitocondrial
1º) El NADH es oxidado por el complejo I y libera 2 H+ y 2 electrones. (El FADH2 se incorpora
en el CII)
2º) Los electrones son trasportados a lo largo del resto de complejos de la cadena
transportadora hasta llegar al oxígeno. Éste se unirá a dos protones para formar H2O.
3º) Los H+ quedan libres en la matriz mitocondrial. La energía liberada en el transporte de
electrones es utilizada por los CI, III y IV para bombear protones al espacio intermembrana
(debido a la impermeabilidad de la membrana mitocondrial interna, se acumulan allí).
Se crea así un GRADIENTE ELECTROQUÍMICO DE PROTONES que da lugar a una
FUERZA PROTÓN MOTRIZ.
68. Proceso acoplado quimiosmóticamente al transporte de electrones.
Es llevado a cabo por el complejo de la ATP-sintasa. Este enzima utiliza la
fuerza H+-motriz para realizar la síntesis de ATP. Así, la energía liberada
por el flujo de H+ en la ATP-asa, es aprovechado por ésta para fosforilar
ADP y generar moléculas de ATP.
A partir de un NADH+H+ que ingresa en la cadena respiratoria se obtienen
3ATP.
A partir de un FADH2 sólo se obtienen 2ATP, ya que el FADH2 se incorpora
a la cadena respiratoria en el complejo II.
75. Glucólisis
Glucosa
2 ác. pirúvico
2 NADH
2 ATP
Descarboxilación oxidativa
2 Acidos
Pirúvicos
2 Acetil CoA
2 NADH
Como se obtienen 2 piruvatos por cada molécula de glucosa:
Balance del ciclo de Krebs
2 Acidos
Pirúvicos
2 Acetil CoA
TOTAL = 36 ó 38
ATP
6 NADH
2 FADH2
2 GTP
76. •
Los 2 NADH obtenidos en la glucólisis están en el citosol y deben ser
transportadas al interior de la mitocondria. Para ello existen dos lanzaderas
mitocondriales:
– Lanzadera malato: incorpora el NADH citosólico en forma de NADH.
– Lanzadera glicerol-fosfato: lo incorpora en forma de FADH2
Dependiendo de la lanzadera mitocondrial, el balance total de la oxidación
completa de una molécula de glucosa será de 36 o 38 ATP.
En el hígado y en el corazón actúa la lanzadera malato y cada NADH se
multiplica por 3 ATP. Se forman 38 ATP.
En el cerebro y el musculo actúa la lanzadera del glicerofosfato y se
multiplica por dos formándose 36 ATP.
77.
78.
79.
80.
81.
82.
83. El Ácido pirúvico obtenido en la glucólisis puede seguir una vía de degradación
anaerobia mediante las FERMENTACIONES.
En ellas, el último aceptor de electrones no es el oxígeno, sino una molécula
orgánica (de ahí, que se les denomine procesos anaerobios).
La finalidad de las fermentaciones es reponer de forma rápida los transportadores
electrónicos en su forma oxidada.
Se realizan en el citosol.
Hay dos tipos principales:
Alcohólica/etílica
Láctica
Balance energético de las fermentaciones: 2 ATP (PROCEDENTES DE LA
GLUCÓLISIS)
84.
85. C6H12O6 + 2 Pi + 2 ADP → 2 CH3-CH2OH + 2 CO2 + 2 ATP
Dihidroxiacetona
fosfato
Glucosa
Glucosa
G3P
Ácido 1,3bifosfoglicérico
NAD +
CH3 - CH2OH
3
2
Etanol
NADH
2
ATP
CH3 - CO - COOH
3
Ácido pirúvico
CH3 - CHO
3
Acetaldehído
CO2
Organismos que la realizan:
-Levaduras: Saccharomyces cerevesiae.
Es un proceso esencial en la elaboración de cerveza, pan y vino.
87. Dependiendo de la especie de
levadura se puede llegar a obtener
cerveza, ron (S. cerevisiae), vino (S.
ellypsoideus), sidra (S. apiculatus) y
pan (variedad purificada de S.
cerevisiae)
88.
89. C6H12O6 + 2 Pi + 2 ADP → 2 CH3-CHOH-COOH + 2 ATP
Dihidroxiacetona
fosfato
Glucosa
Glucosa
G6P
Ácido 1,3bifosfoglicérico
G3P
NAD +
CH3 - CHOH - COOH
3
Ácido láctico
NADH
Láctico deshidrogenasa
2
ATP
CH3 - CO - COOH
3
Ácido pirúvico
Organismos que la realizan
•Bacterias (Lactobacilos) que se utiliza para la elaboración de yogur y el queso.
•Las células musculares animales en condiciones anaeróbicas realizan este proceso para
obtener energía produciendo ácido láctico que produce fatiga muscular.
91. Los microorganismos que realizan esta
fermentación son las bacterias de las
especies Lactobacillus casei, L. bulgaricus,
Streptococcus luctis y Leuconostoc
citrovorum, obteniéndose de ello productos
derivados de la leche como el queso, el
yogur y el kéfir.
94. El proceso anaeróbico es un proceso biológico de oxidorreducción de monosacáridos y otros
compuestos en el que el aceptor terminal de electrones es una molécula inorgánica distinta del
oxígeno, y más raramente una molécula orgánica. La realizan exclusivamente algunos grupos de
bacterias y para ello utilizan una cadena transportadora de electrones análoga a la de la mitocondria
en la respiración aeróbica. No debe confundirse con la fermentación, que es un proceso también
anaeróbico, pero en el que no participa nada parecido a una cadena transportadora de electrones y el
aceptor final de electrones es siempre una molécula orgánica.
En el proceso anaeróbico no se utiliza oxígeno, sino que para la misma función se emplea otra
sustancia oxidante distinta, como el sulfato o el nitrato. En las bacterias con respiración anaeróbica
interviene también una cadena transportadora de electrones en la que se reoxidan las coenzimas
reducidas durante la oxidación de los substratos nutrientes; es análoga a la de la respiración aeróbica,
ya que se compone de los mismos elementos (citocromos, quinonas, proteínas ferrosulfúricas, etc.). La
única diferencia, por tanto radica, en que el aceptor último de electrones no es el oxígeno.
Todos los posibles aceptores en la respiración anaerobia tienen un potencial de reducción menor que
el O2, por lo que, partiendo de los mismos sustratos (glucosa, aminoácidos, triglicéridos), se genera
menos energía en este metabolismo que en la respiración aerobia convencional.
No hay que confundir la respiración anaeróbica con la fermentación, en la que no existe en absoluto
cadena de transporte de electrones, y el aceptor final de electrones es una molécula orgánica; estos
dos tipos de metabolismo tienen solo en común el no ser dependientes del oxígeno.
98. ES un conjunto de reacciones repetitivas que oxidan los ácidos grasos activados
(acilo)
DÓNDE: mitocondrias (también en peroxisomas)
SIGNIFCADO BIOLÓGICO: obtención de ATP a partir de ácidos grasos
PASOS PREVIOS:
1. Movilización de ácidos grasos
2. Activación
3. Transporte al interior de la mitocondria (carnitina)
MOLÉCULA DE INICIO: Acil CoA
MOLÉCULA FINAL: Acetil CoA (n/2)
PRODUCTOS COLATERALES: NADH+H+ y FADH2
Nº de veces que se repite: [(n/2) - 1]
CONTINUACIÓN:
Acetil CoA: al ciclo de Krebs
NADH+H+ y FADH2: a cadena transportadora de electrones de la
mitocondria
99. TRIGLECÉRIDOS (LIPASA) → Glicerol + 3 AG
El Glicerol se incorpora a la Glucolisis en forma de DHAP.
Los AG son degradados en un proceso catabólico denominado
β – oxidación (matriz mitocondrial).
DEGRADACIÓN DE Ácidos Grasos:
1º) ACTIVACIÓN DEL AG: Para incorporarse a la β – oxidación, los AG
tienen que activarse. Esta activación se realiza en el citosol y consiste en
la unión de una molécula de CoA-SH al AG, formándose un Acil-CoA. En
esta activación se gasta 1 ATP.
2º) TRANSPORTE DEL ACETIL-COA al interior de la
mitocondria (a través de la carnitina)
100. 1º) ACTIVACIÓN DEL ACIDOS GRASOS
PREVIA A SU BETA-OXIDACIÓN
Carbono beta
SH-CoA
Carbono alfa
CH3-CH2-CH2 ........ CH2-COOH CH3-CH2.....CH2-CH2-CO-S-CoA
(ácido graso hipotético)
H2O
ATP AMP+PPi
ACETIL-S-CoA
101. 2º) TRANSPORTE DEL ACETIL-COA
Acetil - CoA
Carnitina
HSCoA
Acil-carnitina
Carnitina
Citosol
Transportador
de carnitina
Espacio intermembrana
Matriz mitocondrial
Acil-carnitina
Carnitina
HSCoA
Acil-CoA
β - oxidación
Acetil - CoA
Ciclo de
Krebs
102. 3º) Β
–
OXIDACIÓN / HÉLICE DE LYNEN: secuencia de 4
reacciones (oxidación, hidratación, oxidación y fragmentación). En cada
secuencia se libera un acetil-CoA (2C).Se repite hasta que el AG graso se
degrada por completo.
Por cada vuelta:
-1 Acetil-CoA
-1 FADH2
-1 NADH + H+
103. β – oxidación: si la secuencia se repite «n» veces, se obtendrán:
n + 1 Acetil-CoA → Se incorporan al Ciclo de Krebs
n FADH2
n NADH + H+
Cadena transportadora de electrones y
fosforilación oxidativa
A la hora de realizar el balance, habrá que tener en cuenta si el ácido
graso ya está dentro de la mitocondria (y por tanto activado) o no.
104.
105. IDEAS CLAVE
1. Los aminoácidos no pueden almacenarse ni excretarse.
2. Por lo tanto, el excedente debe metabolizarse.
3. El proceso contempla dos grupos de reacciones:
a. Las del grupo amino
b. Las del esqueleto carbonado
REACCIÓN PREVIA: separación grupo amino del esqueleto carbonado.
VITAMINA: las transaminasas requieren para su funcionamiento la vitamina B6 como
coenzima.
DÓNDE: en el hígado.
DESTINO:
a) Para producir energía: ciclo de Krebs o intermediarios que pueden ir al Ciclo de Krebs.
b) Para su metabolización: formación de glucosa o cuerpos cetónicos.
MOLÉCULAS RESULTANTES: ácido pirúvico, acetil CoA, Succinil CoA, ácido alfacetoglutárico, acetoacetil-CoA, ácido fumárico y ácido oxalacético.
CLASIFICACIÓN SEGÚN PRODUCTO ESQUELETO CARBONADO
??Aminoácido cetogénicos: generan Acetil CoA o Acetoacetil CoA. En el hígado pueden
transformarse en cuerpos cetónicos.
??Aminoácidos glucogénicos: originan compuestos a partir de los cuales se puede formar
glucosa (vía gluconeogénesis)
??Aminoácidos mixtos: ambas vías.
106. Aminoácido
Transaminasa
Intermediario metabólico
asp
asn
α -cetoglutárico
Ácido glutámico
Oxalacético
Acetil
CoA
NADH + H+ + NH3
Hígado
ile
Isocítrico
fen
tir
ile
Ciclo
de la
urea
Pirúvico
ala, tre
gli, ser
cis
Fumárico
NAD+
Cítrico
leu
lis
Málico
Glutamato
deshidrogenasa
α -cetoglutárico
arg, his
pro, gln
glu
fen
tir
Succínico
Succinil
CoA
ile
met
val
