Este documento resume los principales procesos catabólicos y de obtención de energía en las células, incluyendo la glucólisis, la respiración celular a través del ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones, y los tipos de fermentaciones. Explica que la degradación de moléculas orgánicas a través de reacciones redox produce energía en forma de ATP que se utiliza para las funciones celulares.

1. CATABOLISMO Y OBTENCIÓN DE ENERGÍA Patricia Bravo 2º Bach A

2. ÍNDICE Información general Glucólisis Respiración celular Cadena respiratoria Balance energético global Fermentaciones Rutas catabólicas

3. INFORMACIÓN GENERAL Catabolismo: Comprende el metabolismo de degradación oxidativa de moléculas orgánicas. Su finalidad es a obtención de energía necesaria para que la célula realice sus funciones. Según la naturaleza de aceptor de electrones, los seres vivos se pueden clasificar en aerobios o anaeróbicos. Está compuesto por reacciones oxidativas que desprenden energía. Estas reacciones también se denominan procesos redox porque requieren una reducción. La transferencia de electrones se realiza por cada par redox, es decir, cuando una molécula se reduce otra se oxida. Los átomos de hidrógeno liberados van acompañados de gran cantidad de energía que se almacena en los transportadores de hidrógeno (NAD, NADH, FAD) Está formado por varias rutas metabólicas que conducen a la obtención de energía en forma de ATP. La energía obtenida no se almacena, se disipa en forma de calor.

4. GLUCÓLISIS Ocurre en el citosol sin necesidad de oxígeno y es una secuencia de reacciones en la cual una molécula de glucosa se transforma a dos moléculas de ácido pirúvico. Consta de 10 fases, que se pueden dividir en dos partes: - Preparación . Se consume energía en forma de ATP, 5 primeras fases. - Beneficiosa . Se obtiene ATP y poder reductor en forma de NADH, 5 últimas fases. Se necesitan dos moléculas de ATP para comenzar el proceso. El balance total es: Glucosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD +  2Ac. Pirúvico + 2ATP + 2NADH + 2H + + 2H2O Si el NADH, producido en la fase 5, no se vuelve a oxidar la ruta se detendrá. La forma de oxidarse dependerá de la disponibilidad del oxigeno.

6. RESPIRACIÓN CELULAR Este proceso se produce en la mitocondria Está compuesta por el ciclo de krebs y la cadena transportadora de electrones. Cadena cíclica de reacciones en las cuales interviene una enzima específica. OBTENCION DE ACETIL-CoA El ácido pirúvico obtenido en la glucólisis necesita transformare, mediante una oxidación, en acetil-CoA para ser utilizado en el ciclo de Krebs. Por medio del enzima piruvato deshidrogenasa, el ácido pirúvico es oxídado, y junto a la unión del CoA-SH se origina Acetil-CoA. Como producto de la reacción se obtiene: Acetil-CoA, CO2 y energía en forma de NADH + H (poder reductor).

7. Ciclo de krebs Ciclo compuesto por una serie de reacciones en el que se obtiene energía (poder reductor, ATP) a partir de acetil-CoA y ác. Oxalacetico En cada vuelta de ciclo se consume acilo y regenera un ác. Oxalacético, que puede volver a iniciar otro nuevo ciclo. En cada vuelta se genera 1 GTP, 3 NADH y 1 FADH Para oxidar completamente una glucosa se necesita dar dos vueltas de ciclo. (para oxidar los dos pirúvicos) El GTP transfiere su grupo fosfato al ADP y se crea ATP

8. CADENA RESPIRATORIA - Para conseguir la mayor energía posible, en la cadena respiratoria se pasa la energía producida anteriormente en forma de NADH o FADH a ATP - El ATP final es el que se utiliza para el funcionamiento del organismo. - Si se parte de NADH, el proceso comienza desde el principio, pasando sus electrones (obtenidos mediante la oxidación del NADH) al FMN. - Si se parte de FADH, el proceso comienza pasando sus electrones al CoQ. Se trata de una cadena en la que se trasportan electrones por el método oxidación-reducción. Cuando pasan los electrones los aceptores se encuentran oxidados para aceptarlos, y una vez que los acepta se reduce. Al final de la cadena se liberan los dos electrones transportados y se unen a dos protones y ½ O 2 . Dando lugar a la formación de agua.

9. Los protones liberados de los sucesivos procesos redox en la cadena de electrones, pasan al espacio intermembrana de la mitocondria a través de los diversos sistemas. Los electrones se quedan en la matriz para formar finalmente agua mediante la unión con los dos protones de hidrógeno y ½ de O 2 . Al pasar los protones al interior de la matriz se produce gran cantidad de energía potencial. La cual es utilizada por el enzima del sistema F 0 y F 1 para sintetizar ATP a partir de ADP, (mientras son transportados los protones).

10. BALANCE ENERGÉTICO GLOBAL 36 ATP Ciclo de Krebs Ac. Pirúvico a acetil-CoA 2 ATP 18 ATP 4 ATP 6x(3ATP) 2x(2ATP) 2X(1ATP) 2X(3NADH) 2X(1FADH2) 2ATP 4ATP 2 x (2ATP) 2ATP 2NADH Glucólisis Citoplasma Balance energético global( por cada molécula de glucosa) 6 ATP 2x(3ATP) 2 x (1NADH) Respiración Transporte electrónico Matriz mitocondrial Proceso

11. FERMENTACIONES FERMENTACIÓN ETÍLICA: - Vinculado a células vegetales, hongos y bacterias. - Consiste en la inhibición del proceso fermentativo en presencia molecular. Si se encuentra disponible el oxígeno molecular, degrada el pirúvico hasta CO2 y agua, y se oxida para dar etanol. Se parte de ácido pirúvico (producto de la glucólisis) y se obtiene como producto 2 ATP, CO2 y Etanol. FERMENTACIÓN LÁCTICA - Se origina ácido láctico a partir de la oxidación del ácido pirúvico procedente de la glucólisis. Según se va desarrollándose el proceso el NAD+ se regenera para proseguir la glucólisis. Las células u organismos encargados suelen vivir en medios de cultivo ricos en biomoléculas ya formadas, puesto que son heterótrofos.

12. RUTAS CANTABÓLICAS Catabolismo de lípidos Los ácidos grasos son moléculas que suponen importantes depósitos de energía metabólica. Comienza con la hidrólisis en el citoplasma de triacilglicerol por acción de lipasas, originándose glicerol y los correspondientes ác.grasos. El glicerol es transformado y es utilizado en la glucólisis. Y el ác. Graso se une a la carnitina y al Co-A para comenzar la beta oxidación. Catabolismo de proteínas El aminoácido pasa a ser un intermediario metabólico por medio de la transaminasa. Este intermediario comienza el ciclo de transformaciones. Mientras tanto la transaminasa hace que el alfa cetoglutarico pase a ac. Glutamico. A su vez este vuelve a transformarse en alfa cetoglutarato por medio del glutamato deshidrogenasa y el NAD se reduce para dar lugar a NADH. Este último se une a una molécula de amoniaco, pudiendo pasar al hígado y comenzar el proceso del ciclo de Krebs.