1) El documento presenta información sobre rutas metabólicas centrales como la gluconeogénesis, fermentaciones, y biosíntesis de proteínas, glúcidos y lípidos. 2) Describe procesos como la glucólisis, ciclo de Krebs, cadena de transporte de electrones y fermentación, y cómo las células captan y liberan energía a través de estas rutas. 3) Explica que en presencia de oxígeno se produce respiración aerobia que genera más ATP, mientras que en ausencia de oxígeno

1. Pregrado
SESIÓN 06:
• Gluconeogénesis.
• Rutas metabólicas (catabólicas y anabólicas) centrales
• Fermentaciones
• Biosíntesis de proteínas, glúcidos y lípidos
• Respiraciónanaeróbica y aeróbica con microorganismos aplicando
biorreactores.

2. Los seres vivos utilizan la molécula de ATP como medio principal para
almacenar energía potencial proveniente de la degradación de los
alimentos.
3 grupos fosfato
Ribosa
Adenina
ATP:La molécula energética de la célula

3. Fases en las vías o rutas metabólicas (= degradación de metabolitos)

4. Todos los procesos exergónicos producidos en la célula, por medio de los
cuales las sustancias se oxidan y se libera la E° química.
Para descomponer una molécula orgánica las células emplean, principalmente
deshidrogenaciones que pueden realizarse en presencia o ausencia del O2
atmosférico:
- Respiraciónaerobia
- Respiración anaerobia= fermentación.

5. Una reacción química es un proceso que forma o rompe los enlaces químicos que mantienen unidos
a los átomos.
Las reacciones químicas convierten unas sustancias químicas (reactantes) en otras (productos).
Reacción exergónica libera energía
Reacción endergónica requieren energía
de una fuente externa
CUESTIONES PREVIAS

6. Una misma molécula puede
seguir diferentes rutas
metabólicas; por consiguiente,
varias de las rutas metabólicas
de una célula están
interconectadas, ya sea de
manera directa o indirecta
Es la suma de todas las reacciones
químicas que se realizan en la célula.
Muchas de estas reacciones están
enlazadas secuencialmente.
Anabolismo
Catabolismo

7. a. Se capta energía cuando el adenosín
difosfato (ADP) agrega un grupo fosfato
(P) para sintetizar adenosín trifosfato ATP)
b. Cuando el ATP se rompe en ADP y P, se
produce la liberación de energía.
ATP: Adenosín trifosfato
ADP: Adenosín difosfato
NAD: Nicotínamida adenina dinucleótido (vacío)
NADH: Nicotínamida adenína dinucleótido energizado
FAD: Flavin adenin dinucleótido
FADH: Flavin adenin dinucleótido energizado
G3P: Gliceraldehido 3 fosfato
NADPH: Nicotinamida adenina dinucleótido fosfato energizado.

8. La glucosa se degrada en etapas
Glucólisis
Respiración
celular
Fermentación
aeróbic
a
anaeróbica
➢ 6 O2
➢ 6CO2
➢ 6H2O
➢ ATP
➢ Lactato
➢ Etanol+6CO
2
Piruvato
RESPIRACIÓN AEROBIA Y ANAEROBIA

9. 38
AT
P
La respiración es
la degradación
completa de la
glucosa a sustancias
Inorgánicas
La fermentación:
es una modalidad
de catabolismo que
se caracteriza por la
degradación incom
pleta de la glucosa
a moléculas
orgánicas

10. ¿Dónde se realiza?
En células eucariotas: en la mitocondria de todos los animales, plantas
superiores y en la mayoría de las bacterias.
En procariotas: en el citoplasma, específicamente en el citosol.
Esta serie de reacciones representan la vía común por la que se encausa la
degradación final de los tres tipos principales de metabolitos: glúcidos,
lípidos y prótidos que se divide en etapas, una de las cuales es el ciclo de
Krebs
Durante el ciclo de Krebs se produce:
- la mayor parte del CO2,
- el agua resultante del catabolismo de cadenas carbonadas,
- la mayor porción de la E° necesaria para facilitar los procesos
endergónicos vitales.

11. Respiración anaerobia = Fermentación
Rxs exergónicas por medio de las cuales se puede degradar moléculas
complejas sin participación de oxígeno molecular.
Glucólisis anaerobia, proceso la degradación de la glucosa mejor conocido
como Fermentación, término más usado para microorganismos y vegetales.
La cadena de 6 C de la glucosa puede ser degradada en diferentes moléculas
más pequeñas. Por ejemplo, en el músculo: c/molécula de glucosa puede ser
convertida en 2 moléculas de ácido láctico.
Cuando se utiliza la levadura los principales productos son el etanol y el CO2,
tal como se observa en la fermentación alcohólica.

12. En otros microorganismos los productos resultantes de la
fermentación pueden ser: butanol, acetona, ácido acético, etc.
Pasteur, 1861: la levadura puede producir alcohol en ausencia
completa de O2.
El producto más importante de la glucosa es el ácido pirúvico,
que puede convertirse en ácido láctico o puede entrar en el ciclo
aeróbico de la respiración.
Las células vivientes pueden derivar E°, ya sea empleando O2
(aerobiosis) o x mecanismo de fermentación (anaerobiosis)

13. Vía Glicolítica Vía de las pentosas
Vía Entner-Doudoroff
Diferentes vías que pueden funcionar en simultáneo
que convierten la glucosa en piruvato
INGENIERÍA
AMBIENTAL

14. Glucólisis
La vía de la glucólisis (Embden-
Meyerhof-Parnas EMP), se
encuentra en todos los eucariotes
y en muchas especies de bacterias.
En la primera etapa hay
gasto de 2 moléculas de ATP por
molécula de glucosa.
En la segunda parte se
forman 4 moléculas de ATP
por fosforilación a nivel de
sustrato y 2 de NADH.

15. Vía Entner-Doudoroff
Muchos tipos de bacterias
no poseen la enzima
fosfofructocinasa-1 y no
pueden convertir la glucosa-
6P a Fructosa 1,6-bifosfato.
Una vía alterna es Entner-
Duodoroff, en la cual la glucosa 6P es
convertida a piruvato y Gliceraldehído-3-
fosfato por la desidratación
poco usual del
6-fosfogluconato para formar
2-ceto-3-desoxi-6- fosfogluconato
(KDPG).

16. Ciclo de las pentosas fosfato
Produce los precursores de ribosa,
desoxirribosa en los ácidos
nucleicos y provee de eritrosa
fosfato como precursor de
aminoácidos aromáticos.
Se produce en está vía, NADPH, la
mayor fuente de electrones de la
biosíntesis y varias de sus
reacciones las comparte con el
ciclo de Calvin.

17. La degradación total de la glucosa incluye:
1.Glucólisis
2.Formación de Acetil Co A
3. Ciclo de Krebs
4. Cadena transportadora de electrones.

18. • Ruta por medio de la cual las
hexosas (azúcares de 6 C) se
desdoblan, dando lugar a un
compuesto de tres átomos de
carbono, el piruvato.
• Durante este proceso, parte de la E°
potencial almacenada en la estructura
de hexosa se libera y se utiliza para la
síntesis de ATP a partir de ADP.
Glucólisis

19. Glucólisis
• Ocurre en el citoplasma de la célula
• Consiste en una serie de reacciones de óxido-
reducción (redox) y de fosforilación que degradan
una molécula de glucosa
• Estas reacciones producen una ganancia neta de
dos moléculas de ATP
• Cada molécula de glucosa se degrada en dos
moléculas de piruvato.

20. ❶ Activación de la glucosa: se
aprovecha la energía de dos moléculas de
ATP para convertir glucosa en la muy
reactiva fructosa bifosfato, que se degrada
en dos
moléculas reactivas de G3P.
❷ Cosecha de energía: las dos moléculas
de G3P sufren una serie de reacciones que
generan cuatro moléculas de ATP.
La glucólisis da por resultado una
producción neta de dos moléculas de ATP
por cada una de glucosa.
GLUCÓLISIS

21. glucólisis
2 ADP
2 ATP
glucólisis
2 ADP
2 ATP

22. En presencia de oxígeno:
Ciclo de Krebs
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AMBIENTAL

23. CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES
1. NADH y FADH2 donan sus electrones energizados y
iones H a la CTE. A medida que los electrones
pasan por la cadena.
2. Esto genera un gradiente de iones que impulsa la
síntesis de ATP.
3. Al final de la cadena de transporte de electrones, los
que no tienen energía se combinan con los iones
hidrógeno y el oxígeno de la matriz y forman agua.
4. Los iones hidrógeno pasan por su gradiente de
concentración del espacio intermembranoso a la
matriz a través de los canales de ATP sintetasa y
producen ATP a partir del ADP y el fosfato.
La cadena de transporte de electrones está insertada en la membrana interna de la
mitocondria

24. Producción total de ATP por molécula de glucosa

25. BALANCE DE LOS PROCESOS DE LA RESPIRACIÓN CELULAR EN
EUCARIOTAS
Proceso
Sustancia
inicial
Sustanci
a
final
Coenzimas
reducidas yATP
ATP(moles
totales)
Glucólisis Glucosa 2 ácido pirúvico
2ATP
2 NADH
2ATP
4 ATP*
Descarboxilación
del ácido
pirúvico
2 ácido
pirúvic
o
2 acetil-CoA
2 CO2
2 NADH 6ATP
Ciclo de Krebs 2
acetil-CoA
4 CO2
2 ATP
6 NADH
2 FADH2
2 ATP
18ATP
4 ATP
Balance global
glucos
a 6 O2
6 CO2
6 H2O 36ATP**

26. En ausencia de oxígeno:
Fermentación
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AMBIENTAL

27. FERMENTACIÓN
➢Ruta metabólica anaerobia
➢La fermentación no degrada
completamente la glucosa
➢No produce ATP
➢El Producto oxidado final es un
compuesto orgánico.
Convertir el NADH
producido durante
la glucólisis en
NAD+
Para que la glucólisis continúe

28. + ácido
pirúvico
-CO2
+2H Acido
-acetoláctico
-CO2
Fermentación Streptococcus
Lactobacillus
Staphylococcus
ATP
• Se realiza en
condiciones
anaeróbicas.
• Emplea como
aceptor de
electrones a una
molécula orgánica.
• Utiliza el NADH
producido en la
glucólisis.
• Se conserva la
energía de la
fosforilación a nivel
de sustrato (FNS)
ADP
+CO2
+2H
2
Acido oxaloacético
+2H
Shigella Klebsiella
Enterobacter
Bacillus
Acido málico Acetil-S-CoA
-H2O
+2H
Acido succinico
+4H
-CoA-SH
-CoA-SH
-CO2
+Acetil S-CoA
-CoA-SH
E. coli
Salmonella
Clostridium
Bifidobacterium
Propionibacterium
-CO2
-CoA-SH
+4H Butiril-S-CoA
+4H
+2H -CoA-SH
Butanol
Ácido Butirico
Isopropanol
Acetona
Acetoacetil-S-CoA
Acido propionico
Acido
Acético
H2
CO2
Etanol
Ácido fórmico
2,3-butanediol
CO
Acetoina
H2
Ácido pirúvico
Acido láctico

29. FERMENTACIÓN : TIPOS
PIRUVATO
Fermentación alcohólica
Fermentación láctica
FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA:
• Se produce cuando ciertas enzimas descarboxilan el piruvato y
se genera CO2 y acetaldehído
• El acetaldehído se reduce por la ganancia de moléculas de
hidrógeno que provienen del NADH sintetizándose alcohol
etílico.
C6H12O6 + 2ADP + 2Pi --------- 2 C2H5OH + 2CO2 + 2ATP

30. ➢Durante la fermentación alcohólica, el H y los electrones del NADH
se usan para convertir el piruvato en etanol y CO2
➢Se libera NAD, que luego queda listo para aceptar más electrones
energizados en la glucólisis
Las levaduras y
otros
microorganismos
generan etanol y
CO2.

31. FERMENTACIÓN LÁCTICA:
• Ocurre cuando la molécula de NADH producida en la
glucólisis cede átomos de hidrógeno al piruvato; en
consecuencia, este se reduce a lactato
C6H12O6 + 2ADP + 2Pi ------- 2C3H6O3 + 2ATP
• Bacterias productoras de yogurt
• En algunos casos en los animales, especialmente en
sus células musculares

32. ➢ Para regenerar el NAD, las células musculares fermentan moléculas
de piruvato en lactato usando electrones del NADH y iones
hidrógeno
Los seres humanos y otros
animales producen lactato.
Ej.
➢ Células musculares e hígado.
Diversos microorganismos se
valen de la fermentación láctica
Ej.
➢ Bacterias que convierten la
leche en yogurt, crema ácida
y queso.

34. INGENIERÍA
AMBIENTAL

35. Catabolismo de lípidos
INGENIERÍA
AMBIENTAL

36. Catabolismo de proteinas
INGENIERÍA
AMBIENTAL

37. Regulación del metabolismo
✓ Regulación de la actividad enzimática
Enzimas alostéricas
Fosforilación
✓ Regulación de la síntesis enzimática:
Represión por genes
Inducción por genes
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AMBIENTAL