Este documento describe las principales vías metabólicas de producción de ATP y NADH, incluyendo la glucólisis, oxidación de ácidos grasos, ciclo del ácido cítrico y cadena de transporte de electrones. Explica detalladamente cada una de las etapas de la glucólisis y del ciclo del ácido cítrico, así como los coenzimas involucrados. También menciona que estas vías sirven para degradar carbohidratos, lípidos y aminoácidos con fines energéticos y sintéticos.

1. José V. Aguilar V.
Docente Auxiliar
viravas@hotmail.com
UNIVERSIDAD NACIONAL DE
LA AMAZONÍA PERUANA

2. José V. Aguilar V.
Docente Auxiliar
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3. Las vías metabólicas que contribuyen a la
producción de ATP y de NADH, son la
glucólisis, la oxidación de los ácidos grasos, el
ciclo del ácido cítrico y la cadena de
transporte de electrones.
José V. Aguilar V.
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4. Glucosa
Fructosa
Galactosa
GLUCÓLISIS
Piruvato
Acetil CoA
Ácidos grasos
β–OXIDACIÓN
FOSFORILACIÓN
OXIDATIVA
ATP
NADH
NADH
NADH
FADH2
GTP
Aminoácidos
NADH
FADH2
ATP
O2
H2O
1
2
3
5
4
CICLO DE
KREBS
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5. GLUCÓLISIS
La Glucólisis o vía de Embden – Meyerhof,
convierte la glucosa a piruvato.
Las enzimas de la vía, se encuentran en el
citoplasma. Las reacciones de la glucólisis tienen
lugar, tanto en presencia, como en ausencia de
oxígeno.
La glucólisis es una vía principal para la
producción de ATP.José V. Aguilar V.
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6.  El primer paso es la fosforilación de la glucosa
a glucosa 6 – fosfato, por la enzima
hexoquinasa.
GLUCOSA
GLUCOSA 6 – FOSFATO
ATP
ADP
Hexoquinasa ó
glucosinasa
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7.  El segundo paso es la isomerización de la
glucosa 6 – fosfato a fructosa 6 – fosfato
por la fosfogluco-isomerasa.
GLUCOSA 6 – FOSFATO
FRUCTOSA 6 – FOSFATO
Glucosa 6-fosfato
isomerasa
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8.  El tercer paso es la fosforilación de la fructosa
6 – fosfato a fructosa 1,6 – difosfato, por la
enzima fosfofructoquinasa. La fructosa 1,6
difosfato es escindida en: gliceraldehido 3 –
fosfato y fosfato dihidroxiacetona.
FRUTOSA 6 – FOSFATO
FRUCTOSA 1,6 – DIFOSFATO
ATP
ADP
Fosfofructoquinasa
(PFK-1 )
-
+
+
ATP, citrato
AMP
Fructosa 2,6
difosfato
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9. FRUTOSA 1,6 – DIFOSFATO
AldolasaC6
C3
Dihidroxiacetona
fosfato
Gliceraldehido
3 – fosfatoIsomerasa del
fosfato de
triosa
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10. Dihidroxiacetona
fosfato
Gliceraldehido
3 – fosfato
La reacción siguiente es la oxidación y
fosforilación del gliceraldehido 3 – fosfato a
1,3 – difosfoglicerato por la gliceraldehido
3 – fosfato deshidrogenasa.
1,3 – difosfoglicerato
NAD + Pi+
NADH + H+
Gliceraldehido
3 – fosfato deshidrogenasa
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11.  La fosfogliceratocinasa transfiere el fosfato
de alta energía del 1,3 difosfoglicerato al
ADP, produciendo 3 fosfoglicerato y ATP.
1,3 - difosfoglicerato
3 - Fosfoglicerato
Fosfogliceratocinasa
ADP
ATP
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12.  La fosfogliceratomutasa transfiere el
fosfato de la posición 3 a la 2.
3 – Fosfoglicerato
2 – Fosfoglicerato
Fosfogliceratomutasa
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13.  La enolasa cataliza la deshidratación del 2 –
fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato, un
compuesto de alta energía.
2 – Fosfoglicerato
Fosfoenolpiruvato
Enolasa
H2O
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14. Fosfoenolpiruvato
PIRUVATO
Piruvatocinasa
ADP
ATP
 El fosfoenolpiruvato transfiere fosfato al
ADP con producción de ATP. La enzima que
cataliza la reacción es la piruvatocinasa.
+Fructosa 1,6
difosfato
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15. GLUCOSA
GLUCOSA 6 – FOSFATO
ATP
ADP Hexoquinasa ó glucosinasa
FRUCTOSA 6 – FOSFATO
Glucosa 6-fosfato isomerasa
AldolasaC6
C3
Dihidroxiacetona fosfato Gliceraldehido
3 – fosfato
1,3 – difosfoglicerato
NAD + Pi
NADH + H
+
+
Gliceraldehido
3 – fosfato deshidrogenasa
3 - Fosfoglicerato
Fosfogliceratocinasa
ADP
ATP
2 – Fosfoglicerato
Fosfogliceratomutasa
Fosfoenolpiruvato
Enolasa
H2O
PIRUVATO
Piruvatocinasa
ADP
ATP
FRUCTOSA 1,6 – DIFOSFATO
ATP
ADP
Fosfofructocinasa
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16. DEGRADACIÓN POSTERIOR DEL
PIRUVATO
El piruvato producido por la glucólisis y otras vías
metabólicas puede ser transformado en
oxalacetato por acción de la enzima piruvato
carboxilasa.
También puede ser transformado en Acetil-CoA
por un proceso oxidativo que implica la presencia
de Coenzima A y NAD+ y la acción de la piruvato
deshidrogenasa.
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17. CO2
ATP
ADP + Pi
Piruvato carboxilasa
CoA
NAD+
NADH + H+
CO2
Piruvato deshidrogenasa (PDH)
PIRUVATO
CH3
C=O
COO–
OXALACETATO
COO–
CH2
C=O
COO–
ACETIL-CoA
CH3
C=O
S
CoA
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18. El PDH necesita cinco coenzimas:
La deshidrogenación y descarboxilación combinadas del
piruvato hasta el grupo acetilo del acetil-CoA requiere la
acción secuencial de tres enzimas diferentes, así como de
cinco coenzimas o grupos prostéticos diferentes:
Pirofosfato de tiamina (TPP)
Dinucleótido de flavina y adenina (FAD)
Coenzima A (CoA)
Dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD)
Acido lipoico (LIPOATO)José V. Aguilar V.
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20. Coenzimas que participan en la PDH y su relación con
las vitaminas del complejo B:
TPP. La tiamina es la vitamina B1. Su falta ocasiona el beriberi
(perdida de peso, disfunción neurológica, temblores).
CoenzimaA. El ácido pantoténico es la Vitamina B5. Su falta causa
hipertensión.
NAD. El ácido nicotínico (nicotinamida es su derivado) es la
vitamina B3. Su falta ocasiona la pelagra (dermatitis, depresión,
diarrea)
FAD. La riboflavina es la vitamina B2. Su falta ocasiona lesiones
bucales, dermatitis
Lipoato: no es vitamina. El envenenamiento por arsenito (AsO3
3-) se
debe a la unión del mismo a los grupos sulfhidrilos próximos del ac.
lipoico. Los síntomas son parecidos al beriberi.
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21. PIRUVATO LACTATO+ NADH + NAD+
Lactato
deshidrogenasa
El piruvato producido por la glucólisis puede
transformarse en etanol en medio carente de
oxígeno.
PIRUVATO Acetaldehido ETANOLNADH
Piruvato
descarboxilasa
Alcohol
deshidrogenasa
NAD+
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22. La fructosa
Ingresa a la glucólisis
transformándose
primero en fructosa-
1-fosfato que al
recibir la acción de
una aldolasa se
escinde en fosfato
de dihidroxiacetona
(C3) y gliceraldehido
(C3).José V. Aguilar V.
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23. La galactosa
Ingresa a la glucólisis
bajo la forma de
glucosa 6-fosfato.
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24. CICLO DE KREBS
El ciclo de Krebs, se conoce también como ciclo del
ácido cítrico o de los ácidos tricarboxílicos.
Las enzimas de este ciclo son mitocondriales. Las
reacciones del ciclo sirven como vía oxidativa tanto
de carbohidratos, aminoácidos y de ácidos grasos.
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25. ACETIL-CoA 2 CO2
3 NAD+
1 FAD
3 NADH + 3 H+
1 FADH2
GDP
+
Pi
GTP CoA
REACCIÓN GLOBAL DEL CICLO DE KREBS
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26. El ciclo de Krebs es una ruta anfibólica: catabólica y
anabólica a la vez, que requiere reacciones anapleróticas.
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27. Para iniciar el ciclo el Acetil-CoA (C2) es
condensado con oxalacetato (C4), para formar de
citrato (C6) por acción de la citrato sintasa o enzima
condensante.
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28. El citrato (C6) es isomerizado por deshidratación y
rehidratación en isocitrato (C6), el cis-aconitato es
un intermediario de esta reacción temporal,
catalizada por la aconitasa.
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29. El isocitrato (C6) es deshidrogenado y
descarboxilado a α-cetoglutarato (C5) por la enzima
isocitrato deshidrogenasa. El NAD acepta los
hidrógenos en esta reacción, lo que produce NADH + H+.
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30. El α-cetoglutarato (C5) es descarboxilado y
deshidrogenado para formar succinil – CoA (C4) por
la enzima α-cetoglutarato deshidrogenasa.
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31. La reacción siguiente, es la única en que se produce
un fosfato rico en energía, en donde el succinil –
CoA (C4) se convierte en succinato (C4) por la enzima
succinil – CoA sintetasa.
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32. El succinato (C4) es deshidrogenado a fumarato (C4)
por la enzima succinato deshidrogenasa.
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33. El fumarato (C4) es hidratado para forma malato (C4)
por acción de la fumarasa.
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34. En la reacción final se regenera el oxalacetato (C4)
por acción de la malato deshidrogenasa que utiliza
NAD como agente oxidante.
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35. En cada vuelta se utiliza una molécula de oxalacetato
para formar citrato que se regenera después de una
serie de reacciones para comenzar el ciclo de nuevo.
En cada giro del ciclo se produce energía.
Cuatro de los ocho pasos del ciclo son oxidaciones en
las que la energía de oxidación se conserva, con
elevada eficiencia, mediante la formación de
coenzimas reducidos: NADH y FADH2.
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36. José V. Aguilar V.
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Reacciones del
Ciclo del Ácido
Tricarboxílico
(ATC)

37. José V. Aguilar V.
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38. La función del ciclo del ácido cítrico no sólo se
limita a la conservación de la energía, sino
también a la formación de intermediarios de
cuatro y cinco átomos de carbono que actúan
como precursores de una amplia gama de
productos o como materiales de construcción para
la síntesis de aminoácidos, hidratos de carbono y
otros productos celulares.
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39. CICLO DE KREBS
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40. Inhibidores y
activadores
del ciclo
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41. PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
La oxidación completa de la glucosa, a CO2 y agua,
utilizando la vía de la glucólisis, el ciclo de Krebs y la
fosforilación oxidativa, produce 36 moléculas de ATP
por el sistema de lanzadera del fosfato de glicerol y
38 ATP mediante la lanzadera del malato y aspartato.
Para el cálculo de la cantidad de energía que rinde un
mol de glucosa se toma en cuenta el rendimiento
energético de la glucólisis, de la descarboxilación
oxidativa del piruvato y del ciclo de Krebs.José V. Aguilar V.
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42. La glucólisis produce dos ATP por fosforilación a nivel de
substrato y dos NADH + H+ citoplasmáticos, si estos dos
equivalentes reductores entran a la mitocondria por la
lanzadera del fosfato de glicerol, rinden dos ATP cada uno
dando un total de 4 ATP. Si dichos equivalentes lo hacen
por la lanzadera del malato dan tres ATP cada uno dando
un total de 6 ATP.
GLUCOSA (C6)
2 PIRUVATO (C3)
2 ATP
+ 2 NADH + H+Glucólisis6 u 8 ATP
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43. El músculo esquelético y el encéfalo usan otra lanzadera alterna, la lanzadera del glicerol
fosfato.
Transporte de compuestos hacia el interior de la
mitocondria
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44. José V. Aguilar V.
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viravas@hotmail.com En corazón, riñones e hígado los equivalentes reductores son transportados a la
mitocondria por la lanzadera del malato aspartato.

45. Cuando los cofactores reducidos NADH + H+ y FADH2 se
reoxidan entregan sus hidrógenos a la cadena de
transporte de electrones:
• Cada NADH + H+ que se reoxida a NAD produce 3 ATP.
• Cada FADH2 que se reoxida a FAD produce 2 ATP.
2 PIRUVATO (C3)
2 Acetil CoA (C2)
2 NADH + H+Descarboxilación
oxidativa del piruvato6 ATP
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46. Cuando dos piruvatos se descarboxilan dando 2 acetil
CoA producen dos equivalentes reductores NADH + H+
que rinden en total 6 ATP.
2 Acetil CoA (C2)
Ciclo de
Krebs
12 ATP x
2 vueltas
24 ATP
2 NADH + H+
2 NADH + H+
2 NADH + H+
2 FADH2
CO2
CO2
1 GTP
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47. GLUCOSA (C6)
2 PIRUVATO (C3)
2 ATP
+ 2 NADH + H+
Glucólisis6 u 8 ATP
2 Acetil CoA (C2)
2 NADH + H+Descarboxilación
oxidativa del piruvato
6 ATP
Ciclo de
Krebs
12 ATP x
2 vueltas
24 ATP
2 NADH + H+
2 NADH + H+
2 NADH + H+
2 FADH2
CO2
CO2
1 GTP
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48. Una vuelta del ciclo de Krebs rinde tres NADH + H+,
un FADH2 y un GTP.
Dado que hay dos residuos de acetil-CoA por glucosa,
el rendimiento neto del ciclo de Krebs por dos vueltas
es de 24 ATP, 22 de los cuales provienen de la
fosforilación oxidativa.
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49. Vía productora
ATP producido/mol
Con lanzadera
del fosfato de
glicerol
Con lanzadera
del malato y
aspartato
A NIVEL DE SUBSTRATO
Glucólisis
Ciclo de Krebs
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
Glucólisis: 2 NADH + H+
introducidos a la mitocondria
Síntesis de acetil-CoA: 2
NADH + H+
Ciclo de Krebs:
6 NADH + H+
2 FADH2
TOTAL
2
2
4
6
18
4
36
2
2
6
6
18
4
38
José V. Aguilar V.
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50. La cadena respiratoria acontece en las crestas
mitocondriales, donde se encuentran las enzimas
necesarias y específicas que permiten el
acoplamiento energético y la transferencia de
electrones.
Para este proceso se necesita oxígeno en la célula.
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51. José V. Aguilar V.
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52. En la glucólisis y en el Ciclo de Krebs la célula ha
ganado ATPs y ha capturado electrones energéticos
en NADH y FADH2.
Estos transportadores depositan sus electrones en:
Sistema de transporte de electrones o
Cadena transportadora de electrones.
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53. CADENA TRANSPORTADORA DE
ELECTRONES (CTE)
Es un sistema multienzimático ligado a
membrana que transfiere electrones desde
moléculas orgánicas al oxígeno.
La CTE comprende dos procesos:
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54. 1. Los electrones son transportados a lo largo de la
membrana, de un complejo de proteínas
transportador ("carrier") a otro.
2. Los protones son translocados a través de la
membrana, esto significa que son pasados desde
el interior o matriz hacia el espacio
intermembrana.
Esto construye una gradiente de protones. El
oxígeno es el aceptor terminal del electrón,
combinándose con electrones e iones H+ para
producir agua.
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55. Los tres componentes de la cadena respiratoria son:
Tres grandes complejos proteicos con moléculas
transportadoras y sus enzimas correspondientes;
Un componente no proteico: UBIQUINONA (Q)
que está embebida en la membrana, y;
Una pequeña proteína llamada CITOCROMO C
que es periférica y se ubica en el espacio
intermembrana, pero adosado laxamente a la
membrana interna.
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56. En esta animación se muestra como el NADH transfiere iones H+
y electrones dentro de la cadena transportadora de electrones.
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57. José V. Aguilar V.
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58. La secuencia de eventos es como sigue:
1º. Pasan los electrones a través del primer
complejo (NADH-Q reductasa) hasta la
ubiquinona (Q), los iones H+ traspasan la
membrana hacia el espacio intermembrana.
2º. El segundo complejo (citocromo C reductasa)
transfiere electrones desde la Q al citocromo c,
generando un nuevo bombeo de protones al
exterior.José V. Aguilar V.
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59. 3º. El tercer complejo es una citocromo c oxidasa,
pasan los e- del citocromo c al oxígeno, el oxígeno
reducido (1/2 O2) toma dos iones H+ y forma H2O.
Balance neto: los electrones entran a la CTE desde
portadores tales como el NADH o el FADH2, llegan a
la "oxidasa terminal" y se "pegan" al oxígeno.
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60. GRADIENTE DE PROTONES Y
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
Hipótesis Quimiosmótica (Peter Mitchell, 1961): a
medida que los electrones fluyen por la CTE, a
ciertas etapas los protones (H+) son transferidos
desde el interior al exterior de la membrana.
Esto construye una gradiente de protones.
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61. Gradiente de protones: las cargas + son retiradas
del interior mientras que las – permanecen en el
interior (en gran parte como iones OH- ).
[El pH en la cara externa de la membrana puede
llegar a un pH 5.5, mientras que el pH justo en la
cara interna de la misma puede llegar a 8,5. ]
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62. Teniendo en cuenta que, la membrana es
impermeable a los protones, es la ATP sintetasa la
que contiene el único canal para la entrada del
protón, por lo tanto, a medida que los protones
pasan por el canal, se produce la siguiente reacción:
ADP + Pi ---> ATP
A este proceso se llama fosforilación quimiosmótica
o fosforilación oxidativa.José V. Aguilar V.
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63. Fosforilación oxidativa: formación del ATP
José V. Aguilar V.
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64. José V. Aguilar V.
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65. Inhibidores de la fosforilación oxidativa:
Numerosos productos químicos pueden bloquear la
transferencia de electrones en la cadena
respiratoria, o la transferencia de electrones al
oxígeno. Todos ellos son potentes venenos, entre
ellos:
Monóxido de Carbono: se combina directamente
con la citocromo oxidasa terminal, y bloquea la
entrada de oxígeno a la misma.
Cianuro (CN-): se pega al hierro del citocromo e
impide la transferencia de electrones.
José V. Aguilar V.
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66. Inhibidores de la fosforilación oxidativa:
José V. Aguilar V.
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