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EL CATABOLISMO
Tema 13
El catabolismo
 Metabolismo: Conjunto de reacciones químicas
en un ser vivo.
◦ Anabolismo: Reacciones de síntesis y requieren energía
◦ Catabolismo: Reacciones degradativas y liberan energía.
 Reacciones: Son reacciones oxido-reducción.
Una BMO pierde e-
y H+
que son captados por
otra molécula, la primera se oxida y la segunda
se reduce.
El catabolismo
Dos formas de llevar a cabo los procesos catabólicos
 RESPIRACIÓN: Oxidación completa de la BMO
◦ Aceptor final de e-
es una molécula inorgánica (O2
, R.A, X,
R.AN)
◦ Mitocondrias
◦ Produce energía
 FERMENTACIÓN
◦ Aceptor final de e-
es una molécula orgánica
◦ Citoplasma
◦ Menor rendimiento energético
El catabolismo
 La energía liberada en los procesos de
oxidorreducción se emplea para sintetizar
ATP.
◦ Fosforilación oxidativa (FO)
Los e-
liberados en las oxidaciones se dirigen
hacia un sistema de transporte y se genera E,
que la ATPasa que utiliza para unir un PO4
=
al
ADP
◦ Fosforilación a nivel de sustrato (FNS)
Una molécula con un grupo PO4
=
lo cede al ADP
en una única reacción química
Catabolismo
 Finalidades:
◦ Conseguir energía, que se emplea para formar ATP.
◦ Obtener poder reductor (en forma de coenzimas
NADH y FADH2) para su utilización en procesos
anabólicos.
◦ Producir precursores metabólicos para las
biosíntesis.
◦ Las reacciones catabólicas son de oxidación-
reducción. Según sea completa o incompleta
existe:
 Respiración.
 Fermentación.
Catabolismo de Glúcidos
● RESPIRACIÓN (término confuso)
– R. AEROBIA. Si el último aceptor de electrones
es el oxígeno
– R. ANAEROBIA. Si el último aceptor de
electrones es un compuesto inorgánico distinto
al oxígeno
● FERMENTACIÓN (el aceptor final de electrones
es un compuesto orgánico)
– F. LÁCTICA
– F. ALCOHÓLICA
Catabolismo
 La síntesis de ATP se consigue por dos
métodos diferentes:
◦ Fosforilación oxidativa. Existe un sistema
transportador de electrones.
◦ Fosforilación a nivel de sustrato. Unión
directa de un gripo fosfato cedido por una
molécula al ADP.
Mecanismos de fosforilación del
ADP
FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
Esquema general catabolismo
Glucólisis
 La glucosa es la molécula más utilizada para
obtener energía, mediante la Glucólisis, y
obtener 2 moléculas de piruvato (pyr).
 Más antigua
 Ambientes AN (atm primitiva)
 Universal
 Síntesis de ATP mediante FNS
Piruvato (Pyr)
Respiración
Fermentación
Glucosa (glc)
Glucólisis
Glucólisis
 Tiene lugar en el citoplasma.
 Produce ATP por fosforilación a
nivel de sustrato.
 Su eficacia energética es baja (2
ATP por cada molécula de
glucosa).
 Genera poder reductor.
 Suministra a la célula
precursores metabólicos.
 No requiere la presencia de
oxígeno.
 Es una ruta metabólica muy
antigua.
F. PREPARATORIA
F. OBTENCIÓN ENERGÍA
Glucólisis
 1. Fosforilación de la glucosa: consume
una molécula de ATP y es catalizada por
la enzima hexoquinasa

Glucólisis
 2. Isomerización de la glucosa 6-P para
obtener fructosa 6-P. . Enzima:
fosfoglucosa isomerasa
Glucólisis
 3. Fosforilación de fructosa 6-P con gasto de
una molécula de ATP. Se forma la fructosa 1, 6
di-P Enzima: fosfofructoquinasa
4. Ruptura de la fructosa en dos triosas que
coexisten en equilibrio. Enzima: aldolasa
Glucólisis
5. Oxidación y fosforilación: Se obtiene NADH.
y el ácido 1, 3 difosfoglicérico . Enzima :
Gliceraldehído 3-P deshidrogenasa
6. Defosforilación del ácido 1, 3 difosfoglicérico.
Se forma ATP. Da lugar al ácido 3-fosfoglicérico.
Enzima: fosfoglicerato quinasa
Glucólisis
 7. Isomerización del ácido3- fosfoglicérico: Catalizado por
la fosfoglicerato mutasa se obtiene el ácido 2- fosfoglicérico
8. Formación de un doble enlace por deshidratación ,
catalizado por la enzima enolasa da lugar al fosfoenolpirúvico
9. Defosforilación del ácido obteniendose ácido pirúvico y ATP
catalizado por la enzima piruvato quinasa
Esquema Glucólisis
Glucólisis: Rendimiento energético
GLUCOSA + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ 2 PIRUVATO + 2 ATP + 2 H2O + 2 NADH + 2 H+
FERMENTACIONES RESPIRACIÓN CELULAR
Sin O2 Con O2
destino del piruvato
Respiración aerobia
 El pyr se oxida completamente a CO2
 Participan numerosas reacciones encadenadas
 Los e-
de la glc se transfieren a coenzimas (CoE)
(NAD+
, FAD).
 Las CoE los ceden a una cadena transportadora
de e-
.(CTe-
)
 Su destino final es el O2
 Organismos eucariotas y muchos procariotas
 Etapas:
◦ Formación de acetil CoA : Descarboxilación oxidativa
◦ Ciclo de Kbres (CAT)
◦ Fosforilación oxidativa
Respiración aerobia
Formación Acetil CoA
 Es una reacción de descarboxilación oxidativa
necesaria como paso previo a la incorporación al
ciclo de Krebs.
 Está catalizada por un complejo multienzimático
(piruvato deshidrogenasa).
 Se produce una molécula de NADH.
 Se realiza en la matriz mitocondrial.
Formación Acetil CoA
Ciclo de Krebs
Ciclo de Krebs
 Es un ciclo de reacciones donde se produce la
oxidación completa del acetil-CoA hasta CO2.
 Los electrones cedidos en esta oxidación son
captados por las coenzimas NAD+ y FAD,
liberándose las correspondientes moléculas
reducidas, NADH y FADH2.
 Se lleva a cabo en la matriz mitocondrial.
 En el transcurso de estas reacciones se obtiene:
◦ Poder reductor: 3 NADH y 1 FADH2
◦ Precursores metabólicos.
◦ Energía en forma de GTP.
1.- Formación del ácido cítrico
por reacción del ácido
oxalacético con el acetil-CoA
2.- Isomerización del ácido
cítrico en ácido isocítrico
3.- Oxidación del ácido
isocítrico con pérdida de una
molécula de CO2 y obtención
de una molécula de NADH. Se
forma el ácido α-
cetoglutárico
4.- Oxidación con liberación
de CO2 y formación de NADH.
Se forma el succinil-CoA
5.- Se rompe el enlace con
la coenzima liberándose
energía en forma de GTP (
equivale a una de ATP) Se
forma el ácido succínico
CIC JULIO SÁNCHEZ
6.- Oxidación del ácido
succínico a fumárico con
obtención de FADH2
7.- Hidratación del ácido
fumárico para formar ácido
málico
8.- Oxidación del ácido
málico para forma ácido
oxalacético. Se forma NADH
CIC JULIO SÁNCHEZ
Balance del ciclo de Krebs (después de 2vueltas):
2x1 = 2 ATP
2x3 = 6 (NADH + H+)
2X1 = 2 FADH2
2X2 = 4 CO2
Balance energético global al finalizar el ciclo de
Krebs:
4 ATP
10 (NADH + H+)
2 FADH2
Balance energético hasta el CAT
Balance energético global
Fosforilación oxidativa
 Es el mecanismo de síntesis de ATP en la respiración.
 Se realiza por la unión de un grupo fosfato al ADP
mediante un enlace de alta energía.
 La energía necesaria se consigue gracias a la formación de
un gradiente de protones en la membrana mitocondrial
interna. Este, a su vez, se crea mediante el transporte de
los electrones liberados en las oxidaciones que han tenido
lugar previamente.
 Tiene lugar en la membrana interna de las mitocondrias.
Fosforilación oxidativa:
Transporte electrónico
 Los electrones presentes en las moléculas de
NADH y FADH2 son cedidos a las moléculas
transportadoras, y pasan de unas a otras a favor
de un gradiente de potenciales de
oxidorreducción hasta un compuesto aceptor
final (el O2).
 En su descenso a niveles energéticos más bajos
liberan energía, se establece un gradiente
quimiosmótico.
 En la membrana mitocondrial interna se
encuentran situadas las enzimas ATPasas o ATP
sintetasas. El paso de los protones permite que
las ATP-sintetasas sinteticen ATP.
Fosforilación oxidativa:
Transporte electrónico
Fosforilación oxidativa:
Transporte electrónico
Fosforilación oxidativa:
Formación del gradiente quimiostático
El sobrante de E del transporte de e-
por la cadena, se emplea para bombear
protones (H+), desde la matriz al
espacio intermembranoso. Los H+
regresan a al matriz afavor de
gradiente a través delcomplejo ATP-
sintetasa, liberando E que se usa para
sintetizar ATP.
Fosforilación oxidativa:
Síntesis de ATP
Respiración aerobia.
Resumen
Respiración aerobia.
Rendimiento energético
Las fermentaciones
 Es la oxidación incompleta de una molécula
orgánica que se cataboliza.
 Se caracteriza por:
◦ El aceptor final de electrones es una molécula
orgánica.
◦ Se lleva a cabo en el citoplasma.
◦ Tiene un menor rendimiento energético.
◦ La síntesis de ATP tiene lugar exclusivamente por
fosforilación a nivel de sustrato.
 El proceso completo tiene lugar en dos
etapas:
◦ Etapa de oxidación de la glucosa hasta piruvato.
Se consume NAD+y se producen NADH y ATP.
◦ Etapa de reducción del piruvato para dar los
productos finales. Se regenera el NAD+.
Fermentación láctica
 Es el propio piruvato la molécula aceptora
de los electrones y H+ contenidos en el
NADH.
 El piruvato queda reducido para originar
lactato y el NAD se regenera.
 La reacción está catalizada por la enzima
lactato deshidrogenasa.
 El único rendimiento energético son los
dos ATP producidos en la glucólisis.
Fermentación láctica
Fermentación láctica
 Se produce en condiciones aerobias. Con el
ejercicio intenso, se hidroliza el glucógeno
 de los músculos, obteniéndose mucha
glucosa que se convierte en ácido pirúvico
 mediante la glucolisis. Pero el aporte de O2
al músculo en insuficiente para oxidar el
 exceso de pirúvico en el ciclo de Krebs, con
lo que se trabaja en condiciones anaerobias
 y se produce ácido láctico, cuya
acumulación provoca fatiga muscular.
Fermentación alcohólica
 La molécula aceptora de los electrones y
H+ es el acetaldehído, obtenido por
descarboxilación del piruvato.
 Como producto final se obtiene etanol.
 La reacción está catalizada por la enzima
alcohol deshidrogenasa.
 El único rendimiento energético son los
dos ATP producidos en la glucólisis.
Fermentación alcohólica
Fermentación alcohólica
El etanol del vino procede de la
fermentación de la glucosa de
uva.
Sus características
organolépticas dependen del tipo
de uva, terreno,
clima, variedad de levadura,
temperatura,…, que influyen en
las
transformaciones metabólicas de
otros compuestos de la uva.
El etanol de la cerveza procede de
la glucosa de la cebada. Pero
como la glucosa se encuentra en
forma de almidón, antes se la
hace
germinar, para transformar el
almidón en maltosa; su tueste da
la
malta, que es el sustrato sobre el
que actúa la levadura de la
cerveza (Saccaromyces
cerivisiae).
 En la fabricación del pan, se le añade
a la masa de harina una cierta
 cantidad de levadura. La
fermentación del almidón hace que el
pan
 sea más esponjoso por las burbujas
de CO2.
Fermentaciones
Rendimiento energético
Fermentación butírica
 Es la fermentación del almidón o de la
celulosa en ácido butírico, CO2
 (y otras sustancias malolientes). Ello
contribuye a la descomposición
 de los restos veg. La realizan
bacterias anaerobias (Bacillus
 amiybacter, Clostridium
butiricum,…).
Fermentación pútrida
 Fermentan sustratos de
 naturaleza proteica, y suelen
 obtenerse sustancias orgánicas
 malolientes, como el indol, la
 cadaverina o el escatol (éste
 es que produce el olor de los
 cadáver o semillas en
 descomposición).
 Algunas putrefacciones dan
 productos que aumentan la
 intensidad del sabor de
 algunos alimentos, como
 quesos y vinos.
Catabolismo
Respiración
Aerobia
Aceptor final el O2
Anaerobia
Aceptor final molécula
inorgánica distinta del
O2
Oxidación total de la materia
orgánica.
Los productos de reacción no
contienen energía.
Se libera toda la energía.
Fermentación
Láctica
Alcohólica
Oxidación parcial de la materia
orgánica.
Los productos de reacción contienen
todavía energía.
Se libera poca energía
El aceptor final de electrones es una
molécula orgánica.
Catabolismo de lípidos
TRIACILGLICÉRIDOS
(GRASAS)
GLICERINA
ÁCIDOS GRASOS
GLICERALDEHIDO 3 P
GLUCÓLISIS
β-OXIDACIÓN ÁCIDOS GRASOS
LIPASAS
β-Oxidación ácidos grasos
● Tiene lugar en la matriz mitocondrial
● Los ácidos grasos atraviesan las membranas
ayudados por la carnitina
● El ácido graso se debe activar por reacción
con el CoA dando un acil-CoA y consumiendo
ATP
● Se va escindiendo en moléculas de dos
átomos de carbono en forma de acetil CoA
● El acetil CoA formado pasará al ciclo de
Krebs
Catabolismo de lípidos
1.- Oxidación del acil-CoA
para formar un enoil-CoA. Se
forma una molécula de
FADH2
2.- Hidratación del doble
enlace para formar β-
hidroxiacil-CoA
3. Oxidación para formar un
β-cetoacil-CoA con liberación
de NADH
4.- Escisión o tiolisis que da
lugar aun acetil-CoA y un
acil-CoA con dos carbonos
menos
Hélice de Lyenn
Balance energético
● El número de vueltas dependerá del número de
átomos de C del ácido graso
● Por cada vuelta se produce:
– 1 FADH2 y 1 NADH
– 1 molécula de Acetil CoA (en la última vuelta
2)
¿Cuántos ATP se obtendrán de la oxidación
del ácido palmítico?¿Y de la tripalmitina?
Por cada vuelta: 1 FADH2 (2 ATP) y 1 NADH+H+ (3 ATP) = 5 ATP
Hay 8 vueltas: 8 x 5 = 40
Por cada AcCoA = 12 ATP ; Se forman 9 AcCoA = 108
108 + 40 = 148 ATP (- 2 enlaces de ATP a AMP ) = 146 ATP
El acetil-CoA se incorpora directamente al ciclo de
Krebs, mientras que el resto acil-Coa de dos
carbonos menos experimenta un nuevo ciclo de
oxidación
Catabolismo de proteínas
AMINOÁCIDOS
No se excretan
No se
almacenan
Producción de
energía
α-amino
Excreción
Urea
Esqueleto
carbonado
Intermediarios del
ciclo de Krebs
AA Mixtos
AA Glucogénicos
AA
Cetogénicos
Desaminación de los aminoácidos
● Transaminación
– Los aa ceden su grupo amino a un aceptor,
normalmente α-cetoglutarato convirtiéndose
en glutamato
– Catalizado por las transaminasas (req.vit B6)
en el hígado
● Desaminación oxidativa
– El glutamato cede el grupo amino
convirtiéndose en α-cetoglutarato (ciclo
Krebs)
– El NH3 se eliminará en forma de amoniaco o
urea
Desaminación
α- aminoácido α- cetoácido
α- cetoglutarato
Glutamato
H2O, NAD
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+, NADH
UREA
transaminasas
Glutamato deshidrogenasas
TRANSAMINACIÓN
DESAMINACIÓN OXIDATIVA
Degradación de la cadena
carbonada (cetoácido)
● Los cetoácidos se incorporan a rutas metabólicas
tanto catabólicas como anabólicas.
– AA. GLUCOGÉNICOS
● Dan lugar a piruvato o intermediarios del
ciclo de Krebs
● Gluconeogénesis
– AA. CETOGÉNICOS
● Dan lugar a moléculas de acetil-CoA
● Se incorpora al ciclo de Krebs para dar ATP
o síntesis de ácidos grasos
Catabolismo de Ácidos nucleicos
8.-Catabolismo de los ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos se degradan a mononucleótidos por acción
de las nucleasas. Los mononucleótidos son degradados
posteriormente para utilizar los componentes:
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El catabolismo

  • 2. El catabolismo  Metabolismo: Conjunto de reacciones químicas en un ser vivo. ◦ Anabolismo: Reacciones de síntesis y requieren energía ◦ Catabolismo: Reacciones degradativas y liberan energía.  Reacciones: Son reacciones oxido-reducción. Una BMO pierde e- y H+ que son captados por otra molécula, la primera se oxida y la segunda se reduce.
  • 3. El catabolismo Dos formas de llevar a cabo los procesos catabólicos  RESPIRACIÓN: Oxidación completa de la BMO ◦ Aceptor final de e- es una molécula inorgánica (O2 , R.A, X, R.AN) ◦ Mitocondrias ◦ Produce energía  FERMENTACIÓN ◦ Aceptor final de e- es una molécula orgánica ◦ Citoplasma ◦ Menor rendimiento energético
  • 4. El catabolismo  La energía liberada en los procesos de oxidorreducción se emplea para sintetizar ATP. ◦ Fosforilación oxidativa (FO) Los e- liberados en las oxidaciones se dirigen hacia un sistema de transporte y se genera E, que la ATPasa que utiliza para unir un PO4 = al ADP ◦ Fosforilación a nivel de sustrato (FNS) Una molécula con un grupo PO4 = lo cede al ADP en una única reacción química
  • 5. Catabolismo  Finalidades: ◦ Conseguir energía, que se emplea para formar ATP. ◦ Obtener poder reductor (en forma de coenzimas NADH y FADH2) para su utilización en procesos anabólicos. ◦ Producir precursores metabólicos para las biosíntesis. ◦ Las reacciones catabólicas son de oxidación- reducción. Según sea completa o incompleta existe:  Respiración.  Fermentación.
  • 6. Catabolismo de Glúcidos ● RESPIRACIÓN (término confuso) – R. AEROBIA. Si el último aceptor de electrones es el oxígeno – R. ANAEROBIA. Si el último aceptor de electrones es un compuesto inorgánico distinto al oxígeno ● FERMENTACIÓN (el aceptor final de electrones es un compuesto orgánico) – F. LÁCTICA – F. ALCOHÓLICA
  • 7. Catabolismo  La síntesis de ATP se consigue por dos métodos diferentes: ◦ Fosforilación oxidativa. Existe un sistema transportador de electrones. ◦ Fosforilación a nivel de sustrato. Unión directa de un gripo fosfato cedido por una molécula al ADP.
  • 8. Mecanismos de fosforilación del ADP FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
  • 10.
  • 11.
  • 12. Glucólisis  La glucosa es la molécula más utilizada para obtener energía, mediante la Glucólisis, y obtener 2 moléculas de piruvato (pyr).  Más antigua  Ambientes AN (atm primitiva)  Universal  Síntesis de ATP mediante FNS Piruvato (Pyr) Respiración Fermentación Glucosa (glc) Glucólisis
  • 13.
  • 14.
  • 15. Glucólisis  Tiene lugar en el citoplasma.  Produce ATP por fosforilación a nivel de sustrato.  Su eficacia energética es baja (2 ATP por cada molécula de glucosa).  Genera poder reductor.  Suministra a la célula precursores metabólicos.  No requiere la presencia de oxígeno.  Es una ruta metabólica muy antigua.
  • 16.
  • 18. Glucólisis  1. Fosforilación de la glucosa: consume una molécula de ATP y es catalizada por la enzima hexoquinasa 
  • 19. Glucólisis  2. Isomerización de la glucosa 6-P para obtener fructosa 6-P. . Enzima: fosfoglucosa isomerasa
  • 20. Glucólisis  3. Fosforilación de fructosa 6-P con gasto de una molécula de ATP. Se forma la fructosa 1, 6 di-P Enzima: fosfofructoquinasa 4. Ruptura de la fructosa en dos triosas que coexisten en equilibrio. Enzima: aldolasa
  • 21. Glucólisis 5. Oxidación y fosforilación: Se obtiene NADH. y el ácido 1, 3 difosfoglicérico . Enzima : Gliceraldehído 3-P deshidrogenasa 6. Defosforilación del ácido 1, 3 difosfoglicérico. Se forma ATP. Da lugar al ácido 3-fosfoglicérico. Enzima: fosfoglicerato quinasa
  • 22. Glucólisis  7. Isomerización del ácido3- fosfoglicérico: Catalizado por la fosfoglicerato mutasa se obtiene el ácido 2- fosfoglicérico 8. Formación de un doble enlace por deshidratación , catalizado por la enzima enolasa da lugar al fosfoenolpirúvico 9. Defosforilación del ácido obteniendose ácido pirúvico y ATP catalizado por la enzima piruvato quinasa
  • 23.
  • 24.
  • 25.
  • 27.
  • 28. Glucólisis: Rendimiento energético GLUCOSA + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ 2 PIRUVATO + 2 ATP + 2 H2O + 2 NADH + 2 H+ FERMENTACIONES RESPIRACIÓN CELULAR Sin O2 Con O2 destino del piruvato
  • 29. Respiración aerobia  El pyr se oxida completamente a CO2  Participan numerosas reacciones encadenadas  Los e- de la glc se transfieren a coenzimas (CoE) (NAD+ , FAD).  Las CoE los ceden a una cadena transportadora de e- .(CTe- )  Su destino final es el O2  Organismos eucariotas y muchos procariotas  Etapas: ◦ Formación de acetil CoA : Descarboxilación oxidativa ◦ Ciclo de Kbres (CAT) ◦ Fosforilación oxidativa
  • 31. Formación Acetil CoA  Es una reacción de descarboxilación oxidativa necesaria como paso previo a la incorporación al ciclo de Krebs.  Está catalizada por un complejo multienzimático (piruvato deshidrogenasa).  Se produce una molécula de NADH.  Se realiza en la matriz mitocondrial.
  • 34.
  • 35. Ciclo de Krebs  Es un ciclo de reacciones donde se produce la oxidación completa del acetil-CoA hasta CO2.  Los electrones cedidos en esta oxidación son captados por las coenzimas NAD+ y FAD, liberándose las correspondientes moléculas reducidas, NADH y FADH2.  Se lleva a cabo en la matriz mitocondrial.  En el transcurso de estas reacciones se obtiene: ◦ Poder reductor: 3 NADH y 1 FADH2 ◦ Precursores metabólicos. ◦ Energía en forma de GTP.
  • 36. 1.- Formación del ácido cítrico por reacción del ácido oxalacético con el acetil-CoA
  • 37.
  • 38. 2.- Isomerización del ácido cítrico en ácido isocítrico
  • 39.
  • 40. 3.- Oxidación del ácido isocítrico con pérdida de una molécula de CO2 y obtención de una molécula de NADH. Se forma el ácido α- cetoglutárico
  • 41.
  • 42. 4.- Oxidación con liberación de CO2 y formación de NADH. Se forma el succinil-CoA
  • 43.
  • 44. 5.- Se rompe el enlace con la coenzima liberándose energía en forma de GTP ( equivale a una de ATP) Se forma el ácido succínico CIC JULIO SÁNCHEZ
  • 45.
  • 46. 6.- Oxidación del ácido succínico a fumárico con obtención de FADH2
  • 47.
  • 48. 7.- Hidratación del ácido fumárico para formar ácido málico
  • 49.
  • 50. 8.- Oxidación del ácido málico para forma ácido oxalacético. Se forma NADH CIC JULIO SÁNCHEZ
  • 51.
  • 52.
  • 53.
  • 54. Balance del ciclo de Krebs (después de 2vueltas): 2x1 = 2 ATP 2x3 = 6 (NADH + H+) 2X1 = 2 FADH2 2X2 = 4 CO2 Balance energético global al finalizar el ciclo de Krebs: 4 ATP 10 (NADH + H+) 2 FADH2 Balance energético hasta el CAT
  • 56. Fosforilación oxidativa  Es el mecanismo de síntesis de ATP en la respiración.  Se realiza por la unión de un grupo fosfato al ADP mediante un enlace de alta energía.  La energía necesaria se consigue gracias a la formación de un gradiente de protones en la membrana mitocondrial interna. Este, a su vez, se crea mediante el transporte de los electrones liberados en las oxidaciones que han tenido lugar previamente.  Tiene lugar en la membrana interna de las mitocondrias.
  • 57. Fosforilación oxidativa: Transporte electrónico  Los electrones presentes en las moléculas de NADH y FADH2 son cedidos a las moléculas transportadoras, y pasan de unas a otras a favor de un gradiente de potenciales de oxidorreducción hasta un compuesto aceptor final (el O2).  En su descenso a niveles energéticos más bajos liberan energía, se establece un gradiente quimiosmótico.  En la membrana mitocondrial interna se encuentran situadas las enzimas ATPasas o ATP sintetasas. El paso de los protones permite que las ATP-sintetasas sinteticen ATP.
  • 60.
  • 61. Fosforilación oxidativa: Formación del gradiente quimiostático
  • 62.
  • 63. El sobrante de E del transporte de e- por la cadena, se emplea para bombear protones (H+), desde la matriz al espacio intermembranoso. Los H+ regresan a al matriz afavor de gradiente a través delcomplejo ATP- sintetasa, liberando E que se usa para sintetizar ATP.
  • 65.
  • 67.
  • 68.
  • 69.
  • 70.
  • 72. Las fermentaciones  Es la oxidación incompleta de una molécula orgánica que se cataboliza.  Se caracteriza por: ◦ El aceptor final de electrones es una molécula orgánica. ◦ Se lleva a cabo en el citoplasma. ◦ Tiene un menor rendimiento energético. ◦ La síntesis de ATP tiene lugar exclusivamente por fosforilación a nivel de sustrato.  El proceso completo tiene lugar en dos etapas: ◦ Etapa de oxidación de la glucosa hasta piruvato. Se consume NAD+y se producen NADH y ATP. ◦ Etapa de reducción del piruvato para dar los productos finales. Se regenera el NAD+.
  • 73.
  • 74.
  • 75. Fermentación láctica  Es el propio piruvato la molécula aceptora de los electrones y H+ contenidos en el NADH.  El piruvato queda reducido para originar lactato y el NAD se regenera.  La reacción está catalizada por la enzima lactato deshidrogenasa.  El único rendimiento energético son los dos ATP producidos en la glucólisis.
  • 78.  Se produce en condiciones aerobias. Con el ejercicio intenso, se hidroliza el glucógeno  de los músculos, obteniéndose mucha glucosa que se convierte en ácido pirúvico  mediante la glucolisis. Pero el aporte de O2 al músculo en insuficiente para oxidar el  exceso de pirúvico en el ciclo de Krebs, con lo que se trabaja en condiciones anaerobias  y se produce ácido láctico, cuya acumulación provoca fatiga muscular.
  • 79. Fermentación alcohólica  La molécula aceptora de los electrones y H+ es el acetaldehído, obtenido por descarboxilación del piruvato.  Como producto final se obtiene etanol.  La reacción está catalizada por la enzima alcohol deshidrogenasa.  El único rendimiento energético son los dos ATP producidos en la glucólisis.
  • 82.
  • 83. El etanol del vino procede de la fermentación de la glucosa de uva. Sus características organolépticas dependen del tipo de uva, terreno, clima, variedad de levadura, temperatura,…, que influyen en las transformaciones metabólicas de otros compuestos de la uva.
  • 84. El etanol de la cerveza procede de la glucosa de la cebada. Pero como la glucosa se encuentra en forma de almidón, antes se la hace germinar, para transformar el almidón en maltosa; su tueste da la malta, que es el sustrato sobre el que actúa la levadura de la cerveza (Saccaromyces cerivisiae).
  • 85.  En la fabricación del pan, se le añade a la masa de harina una cierta  cantidad de levadura. La fermentación del almidón hace que el pan  sea más esponjoso por las burbujas de CO2.
  • 86.
  • 87.
  • 89. Fermentación butírica  Es la fermentación del almidón o de la celulosa en ácido butírico, CO2  (y otras sustancias malolientes). Ello contribuye a la descomposición  de los restos veg. La realizan bacterias anaerobias (Bacillus  amiybacter, Clostridium butiricum,…).
  • 90. Fermentación pútrida  Fermentan sustratos de  naturaleza proteica, y suelen  obtenerse sustancias orgánicas  malolientes, como el indol, la  cadaverina o el escatol (éste  es que produce el olor de los  cadáver o semillas en  descomposición).  Algunas putrefacciones dan  productos que aumentan la  intensidad del sabor de  algunos alimentos, como  quesos y vinos.
  • 91. Catabolismo Respiración Aerobia Aceptor final el O2 Anaerobia Aceptor final molécula inorgánica distinta del O2 Oxidación total de la materia orgánica. Los productos de reacción no contienen energía. Se libera toda la energía. Fermentación Láctica Alcohólica Oxidación parcial de la materia orgánica. Los productos de reacción contienen todavía energía. Se libera poca energía El aceptor final de electrones es una molécula orgánica.
  • 92. Catabolismo de lípidos TRIACILGLICÉRIDOS (GRASAS) GLICERINA ÁCIDOS GRASOS GLICERALDEHIDO 3 P GLUCÓLISIS β-OXIDACIÓN ÁCIDOS GRASOS LIPASAS
  • 93. β-Oxidación ácidos grasos ● Tiene lugar en la matriz mitocondrial ● Los ácidos grasos atraviesan las membranas ayudados por la carnitina ● El ácido graso se debe activar por reacción con el CoA dando un acil-CoA y consumiendo ATP ● Se va escindiendo en moléculas de dos átomos de carbono en forma de acetil CoA ● El acetil CoA formado pasará al ciclo de Krebs
  • 94. Catabolismo de lípidos 1.- Oxidación del acil-CoA para formar un enoil-CoA. Se forma una molécula de FADH2 2.- Hidratación del doble enlace para formar β- hidroxiacil-CoA 3. Oxidación para formar un β-cetoacil-CoA con liberación de NADH 4.- Escisión o tiolisis que da lugar aun acetil-CoA y un acil-CoA con dos carbonos menos
  • 96.
  • 97. Balance energético ● El número de vueltas dependerá del número de átomos de C del ácido graso ● Por cada vuelta se produce: – 1 FADH2 y 1 NADH – 1 molécula de Acetil CoA (en la última vuelta 2) ¿Cuántos ATP se obtendrán de la oxidación del ácido palmítico?¿Y de la tripalmitina?
  • 98. Por cada vuelta: 1 FADH2 (2 ATP) y 1 NADH+H+ (3 ATP) = 5 ATP Hay 8 vueltas: 8 x 5 = 40 Por cada AcCoA = 12 ATP ; Se forman 9 AcCoA = 108 108 + 40 = 148 ATP (- 2 enlaces de ATP a AMP ) = 146 ATP El acetil-CoA se incorpora directamente al ciclo de Krebs, mientras que el resto acil-Coa de dos carbonos menos experimenta un nuevo ciclo de oxidación
  • 99.
  • 100.
  • 102. AMINOÁCIDOS No se excretan No se almacenan Producción de energía α-amino Excreción Urea Esqueleto carbonado Intermediarios del ciclo de Krebs AA Mixtos AA Glucogénicos AA Cetogénicos
  • 103. Desaminación de los aminoácidos ● Transaminación – Los aa ceden su grupo amino a un aceptor, normalmente α-cetoglutarato convirtiéndose en glutamato – Catalizado por las transaminasas (req.vit B6) en el hígado ● Desaminación oxidativa – El glutamato cede el grupo amino convirtiéndose en α-cetoglutarato (ciclo Krebs) – El NH3 se eliminará en forma de amoniaco o urea
  • 104. Desaminación α- aminoácido α- cetoácido α- cetoglutarato Glutamato H2O, NAD NH4 +, NADH UREA transaminasas Glutamato deshidrogenasas TRANSAMINACIÓN DESAMINACIÓN OXIDATIVA
  • 105. Degradación de la cadena carbonada (cetoácido) ● Los cetoácidos se incorporan a rutas metabólicas tanto catabólicas como anabólicas. – AA. GLUCOGÉNICOS ● Dan lugar a piruvato o intermediarios del ciclo de Krebs ● Gluconeogénesis – AA. CETOGÉNICOS ● Dan lugar a moléculas de acetil-CoA ● Se incorpora al ciclo de Krebs para dar ATP o síntesis de ácidos grasos
  • 106.
  • 107.
  • 108.
  • 110.
  • 111. 8.-Catabolismo de los ácidos nucleicos Los ácidos nucleicos se degradan a mononucleótidos por acción de las nucleasas. Los mononucleótidos son degradados posteriormente para utilizar los componentes: Nucleótidos ácido fosfórico síntesis de ATP pentosas metabolismo de los glúcidos bases nitrogenadas síntesis de ácidos nucleicos o degradación Hidrólisis