1. Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
1.- Introducción al catabolismo
2.- Catabolismo aeróbico. Glucólisis
3.- Respiración celular (I): ciclo de Krebs
4.- Respiración celular (II): cadena respiratoria
5.- Balance energético de la respiración celular
6.- Otras rutas catabólicas
7.- Catabolismo anaeróbico: fermentaciones

2. 1.- Introducción al catabolismo
Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
• CATABOLISMO AERÓBICO: tipo de reacción metabólica en la que se produce la degradación
oxidativa de moléculas orgánicas
• finalidad: obtención de energía para que la célula realice sus funciones vitales
¿QUÉ SIGNIFICA DEGRADACIÓN OXIDATIVA?
“Las moléculas orgánicas se ‘degradan químicamente’ (rompen) mediante reacciones de
oxidación, con el fin de generar energía para que la célula pueda hacer sus funciones vitales”
¿QUÉ SON REACCIONES DE OXIDACIÓN?
“reacciones en las que se transfieren átomos de H o e- de un átomo o molécula (la que se
oxida) a otra (que se reduce)”
REACCIONES DE REDUCCIÓN-OXIDACIÓN (REDOX)

3. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
REACCIONES DE REDUCCIÓN-OXIDACIÓN (REDOX)
 CARACTERÍSTICAS generales:
• Toda oxidación requiere una reducción.
• Moléculas que ceden [e-] o [e- + p+] (como átomos de H) : moléculas oxidadas.
• Moléculas que reciben [e-] o [e- + p+] (como átomos de H): moléculas reducidas.
• La rotura de enlaces para la eliminación del H en las reacciones de oxidación,
libera gran cantidad de energía.
H
Átomo o
molécula
OXIDADA
e-
Energía
Reacciones de
REDUCCIÓN
Eliminación de H
Adición de H
Eliminación de e-
Adición de e-
Liberación de
energía
Átomo o
molécula
REDUCIDA
Reacciones de
OXIDACIÓN
Almacenamiento de
energía

4. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
REACCIONES DE REDUCCIÓN-OXIDACIÓN (REDOX)
 CARACTERÍSTICAS en los procesos metabólicos de los seres vivos:
• En el metabolismo se suceden secuencias de reacciones REDOX en las que se
transfieren átomos de H o e- de un compuesto a otro.
• Nucleótidos como el NAD+, NADP+ o FAD se llaman TRANSPORTADORES DE
HIDRÓGENO:
 Captan los átomos de H liberados por las moléculas oxidadas y los transfieren a las
moléculas aceptoras para que se reduzcan
MOLÉCULAS
DADORAS de H
(se oxidan)
MOLÉCULAS
ACEPTORAS de H
(se reducirán)
H
H
NAD+ NADP+ FAD
(transportadores de H)

5. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
REACCIONES DE REDUCCIÓN-OXIDACIÓN (REDOX)
Ejemplos:
Cl + Na  Na+ + Cl-
• ¿Quién se oxida y quien se reduce?
Na pierde 1e-  se oxida a Na+
Cl gana 1e-  se reduce a Cl-
• ¿El e- viaja sólo o en compañía?
Viaja sólo, sino lo haría como átomo de H
C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + energía
6CO2 + 6H2O + energía  C6H12O6 + 6O2
• ¿Qué compuesto es C6H12O6?
glucosa
• En la 1ª reacción, ¿Quién se oxida? ¿el e- viaja sólo o en compañía?
la glucosa, pierde 12 H (se oxida) y los gana el oxígeno (se reduce)
• En la 2ª reacción, ¿qué está ocurriendo?
el agua pierde los 12H (se oxida) y los gana el CO2, que se reduce formando glucosa
• ¿Qué representan ambas reacciones?
1ª: oxidación de la glucosa; 2ª: fotosíntesis

6. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
REACCIONES DE REDUCCIÓN-OXIDACIÓN (REDOX)
MOLÉCULAS DADORAS
de e(se oxidan)
e-
O2
MOLÉCULAS ACEPTORAS
de e(se reducirán)
e-
- Etanol
- Ácido láctico
 Si el aceptor de e- es:
 O2  los seres vivos son AEROBIOS (catabolismo aeróbico)
 Etanol, ácido láctico  los seres vivos son ANAEROBIOS (catab. anaeróbico)

7. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
2.- Catabolismo AERÓBICO. Glucólisis
 CATABOLISMO AERÓBICO:
• El aceptor de e- es el O2
• Comprende varias rutas metabólicas que acaban obteniendo ATP
CITOSOL
MITOCONDRIA
C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + energía
CO2
H2O
ATP

8. Procesos catabólicos aerobios
Aminoácidos
Desaminación
Glúcidos
Glucólisis
Grasas
Beta
oxidación
Acido pirúvico
Acetil coA
Ciclo de
Krebs
Cadena respiratoria

9. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
- La mayoría de organismos
no se alimentan de glucosa
¿Cómo extraen energía de
las grasas y de las
proteínas?
El Ciclo de Krebs es un
gran “centro de
comunicaciones” para el
metabolismo energético.

10. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Dentro del Catabolismo aeróbico, una ruta importante es la de DEGRADACIÓN DE LOS
CARBOHIDRATOS de la dieta
OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA
ETAPA I : Glucólisis
ETAPA II : Respiración
Ciclo de Krebs
Cadena Respiratoria

11. Glucólisis
Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
1 GLUCOSA
2 ÁCIDO PIRÚVICO
• LUGAR : citosol
• ORGANISMOS : tanto en procariotas como eucariotas
• OBJETIVO : obtener ATP y NADH
• ETAPAS : 9
• BALANCE (por cada molécula de glucosa) :
 2 moléculas de ácido pirúvico
 2 moléculas de ATP
 2 moléculas de NADH

12. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Glucólisis
Hexoquinasa
Hexoquinasa
ETAPA 1
- Fosforilación de
glucosa
- Consumo 1ATP
ETAPA 2
- Reorganización del
anillo hexagonal de la
glucosa en el
pentagonal de la
fructosa
(isomerización)
+ H+
+
+
Fosfoglucosa
Fosfoglucosa
isomerasa
isomerasa
Fosfofructoquinasa
Fosfofructoquinasa
ETAPA 3
- Fosforilación de F-6P
- Consumo 1ATP
+
+
+ H+

13. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Glucólisis
Aldolasa
Aldolasa
+
ETAPA 4
- Escisión de la F-1,6 biP
en 2 triosas
- Los productos de los
pasos siguientes deben
contarse 2 veces
Gliceraldehído 3-fosfato
Gliceraldehído 3-fosfato
deshidrogenasa
deshidrogenasa
ETAPA 5
- Oxidación y fosforilación
del Gli-3P
- NAD+ se reduce a NADH
- Se emplea Pi del citopl.
- Es la 1ª reacción donde
se obtiene energía
+
ETAPA 6
- Desfosforilación del Ác 1,3biPgli
- Reacción exergónica, se forman
2ATP/1glucosa
- Esta energía impulsa las reacciones
precedentes
+
+
Fosfoglicerato
Fosfoglicerato
quinasa
quinasa
+
+

14. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Glucólisis
Fosfoglicerato
Fosfoglicerato
mutasa
mutasa
ETAPA 7
- Cambio del grupo P del C3 al C2
(isomerización)
Enolasa
Enolasa
ETAPA 8
+ H 2O
- Pérdida de 1 mol. de H2O
- Formación de 1 =
Piruvato quinasa
Piruvato quinasa
ETAPA 9
-Desfosforilación del Ác P-enolpirúvico
- Reacción exergónica, formación 1ATP
+
+ H+
+

15. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Glucólisis
• Es una serie de 9 reacciones, cada una catalizada por una enzima específica.
• El esqueleto de Carbono de la glucosa de desmiembra y sus átomos se reordenan paso a paso
• Se requiere energía, se utilizan 2 ATP
ETAPAS
1, 2, 3
• El paso 3 es catalizado por la fosfofructoquinasa, una enzima alostérica que
puede ser inhibida por el ATP. Es el principal mecanismo regulador de la
glucolisis.
Si la [ATP] en la célula es alta, el ATP inhibirá a la enzima y se detendrá la glucólisis
ETAPA
4
• La molécula de 6C (Fructosa 1,6-bisf.) se escinde en 2 moléculas de 3C que
son intercambiables por una isomerasa.
• El gliceraldehido-3P (G3P) se consume en las reacciones siguientes por lo
que la otra molécula (dihidroxiacetona-P) se convierte en G3P.
• Finaliza aquí la FASE PREPARATORIA.
ETAPAS
5, 6
ETAPAS
7, 8
ETAP
A
9
• Primeras reacciones en las que se obtiene energía: 1 ATP y 1 NADH por cada
molécula de G3P
• Se requiere NAD+ constantemente para evitar que se detenga el proceso.
• Etapas transitorias
• Se forma 1 ATP
• El ácido pirúvico obtenido todavía contiene gran cantidad de energía y podrá
seguir una vía anaerobia (fermentación) o aerobia (respiración celular).

16. Glucólisis - Resumen
ENERGÍA CONSUMIDA
BALANCE PARCIAL : - 2 ATP
Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
ENERGÍA PRODUCIDA
BALANCE PARCIAL : 4 ATP + 2 NADH
BALANCE TOTAL : 2 ATP y 2 NADH + 2 ÁCIDO PIRÚVICO

17. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
3.- Ciclo de Krebs
OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA
(C6H12O6)
ETAPA I : Glucólisis
2 ácido pirúvico
2 ATP
2 NADH
ETAPA II : Respiración
Ciclo de Krebs
(matriz mitocondrial)
Cadena Respiratoria
(crestas mitocondriales)
CO2
H2O
ATP