BIO2 - T2b - Catabolisme de Glúcids i Lípids

1. Segona part del tema de Metabolisme

5. • La Glucòlisi
• El cicle de Krebs
• La Fosforilació Oxidativa
• Les Fermentacions
http://www.johnkyrk.com/glycolysis.esp.html

6.  És una via en la què es parteix d’una
molècula de glucosa (6C) i s’acaba en
dues de piruvat (3C)
 Durant el procés s’obté energia i la
glucosa s’oxida en part, recollint-ne els
electrons el NAD+, que els transferirà a la
cadena respiratòria.
 La producció d’energia (ATP) és molt
baixa, sobretot si es fa en absència
d’oxigen.
 per cada molècula de glucosa (GLU)
s'obtenen 2 ATP i 2 NADH + H+
 L’oxigen no hi intervé directament i no es
forma CO2

7. 1.- Fosforilació de la glucosa (GLU) gràcies a l’ATP,
formant glucosa-6-fosfat (G-6-P)
2.- La glucosa-6-fosfat (G-6-P) s’isomeritza a
fructosa-6-fosfat (F-6-P).
3.- Nova fosforilació de la fructosa-6-fosfat (F-6-P)
(gràcies a l’ATP) que passa a
fructosa 1,6-difosfat (F-1,6-P).
4.- Trencament de la molècula de F-1,6-P en dues
molècules: el gliceraldehid-3-fosfat (PGAL) i la
dihidroxiacetona fosfat (DHA).
Les dues substàncies són isòmeres i es transformen
espontàniament l’una en l’altra (l'equilibri s'aconsegueix
quan hi ha un 95% d' DHA i un 5% PGAL).

8. Molècules consumides Molècules formades

9. 5.- El gliceraldehid-3-fosfat (PGAL) s'oxida pel NAD+, i al
mateix temps es produeix una fosforilació en què intervé
el fosfat inorgànic (Pi), formant-se
l’àcid 1,3-difosfoglicéric (1,3-DPGA). Cada molècula
de glucosa (GLU) donarà dues molècules de 1,3-DPGA i
dos NADH + H+ .
6.- Fosforilació de l’ADP pel 1,3-DPGA, formant ATP i àcid
3-fosfoglicèric (3-PGA).
És el primer ATP format, dos (2), si tenim en compte el
trencament de la glucosa en dues cadenes de tres àtoms
de carboni. Fins aquest moment el balanç energètic és
nul: dos ATP consumits, dos ATP obtinguts.
7.- L’àcid 3-fosfoglicèric (3-PGA) es transforma en àcid
pirúvic (PYR), sintetitzant una nova molècula d' ATP (dos
per cada molècula de glucosa).

10. Molècules consumides Molècules formades

11. http://highered.mcgraw-how_glycolysis_wor
ks.html
http://www.science.
smith.edu/departme
nts/Biology/Bio231/
glycolysis.html

14.  Es realitza tant en procariotes com en eucariotes.
 En els eucariotes es realitza al hialoplasma.
 Es tracta d'una degradació parcial de la glucosa.
 És un procés anaeròbic que permet l'obtenció d'energia
a partir dels compostos orgànics en absència d'oxigen.
 La quantitat d'energia obtinguda és escassa (2 ATP).
 La glucòlisi va ser, probablement, un dels primers
mecanismes per a l'obtenció d'energia a partir de
substàncies orgàniques en la atmosfera primitiva de la
Terra (que recordem era anaeròbia = sense oxigen).

15.  Per evitar que la glucòlisi s'aturi per un excés
d'àcid pirúvic (PYR) i NADH + H+ o per manca
de NAD+, calen altres vies que eliminin els
productes obtinguts i recuperin els substrats
imprescindibles. Això es pot fer de dues
maneres:
 RESPIRACIÓ AERÒBIA (catabolisme aerobi). Quan
hi ha oxigen, el PYR és degradat completament
obtenint diòxid de carboni (CO2). El NADH + H+ i
altres coenzims obtinguts són oxidats i els electrons
son transportats cap a l’oxigen (O2), recuperant-se
el NAD+ i obtenint H2O. Aquest procés es realitza als
mitocondris (eucariotes).
 FERMENTACIÓ (catabolisme anaeròbic). Quan no
hi ha oxigen l’àcid pirúvic es transforma de
diferents maneres (sense degradar-se
completament) a CO2 i H2O. Aquest procés té com a
objectiu la recuperació del NAD+. En els eucariotes
es realitza al hialoplasma.

16.  Mitocondris
 Són orgànuls molt petits, difícils d'observar
al microscopi òptic. Són orgànuls
permanents de la cèl lula · i es formen a partir
d'altres mitocondris preexistents.
RESPIRACIÓ AERÒBIA

17. 1. Descarboxilació.
L’àcid pirúvic
(PYR) perd el
grup CO2 correspone
nt al primer carboni,
el carboni que té la
funció àcid.
2. Oxidació . En perdre
el primer carboni, el
segon passa de tenir
un grup cetona a tenir
un grup aldehid.
Aquest grup s'oxidarà
a grup àcid (àcid
acètic) per acció
del NAD+. En el
procés hi intervé una
substància,
el coenzim-A que
s'unirà a àcid
acètic per
donar acetil-coenzim
A (A-CoA).
En condicions
aeròbiques l’àcid
pirúvic
(PYR) obtingut en la
glucòlisi i en altres
processos catabòlics
travessa la
membrana del
mitocondri i en la
matriu mitocondrial
patirà un procés
químic que té dues
A-CoA parts
es formaran 2 noves
molècules de NADH+H +
primeres 2
molècules de CO2

18. Ruta
metabòlica a
través de la
qual l'àcid
acètic unit al
coenzim-A va a
completar la
seva oxidació
en la matriu
mitocondrial.

19. És la via fonamental per a la degradació de la
majoria dels compostos orgànics i per a
l'obtenció coenzims reduits. És una
descarboxilació constant
• El cicle de Krebs
s’alimenta contínuament
de substrats i
contínuament genera
productes.
• Les substàncies
intermediàries es
recuperen per ser de nou
integrades.
• Com una roda girant
sense fi, només s'aturarà
si falten els substrats o si,
per excés de productes,
s'inhibeixen els enzims
que participen.
CICLE
DE
KREBS
Obtenció de
poder reductor
NADH
GTP
FADH2
NADH
NADH

20. Recapitulant...
 La quantitat d’ATP obtinguda en la Glucòlisi i en el Cicle de Krebs
és més aviat escassa.
 Per contra, s’obtenen grans quantitats de coenzims
reduïts: NADH+H+ i FADH2 que seran oxidades en la cadena
respiratòria.
A partir d’una GLUCOSA:
NADH
FADH2
GTP
NADH
NADH
NADH
NADH
NADH
NADH
NADH
NADH
NADH
GTP
ATP
FADH2
ATP

21. http://highered.mcg
raw-hill.
com/sites/00725
07470/student_view
0/chapter25/animati
on__how_the_krebs_
cycle_works__quiz_1
_.html

23. NADH
FADH2
NADH
NADH
NADH
NADH
NADH
NADH
NADH
NADH
NADH
FADH2
O2
Consisteix en el transport
d'electrons des dels
coenzims reduïts,
NADH+H + o FADH2, fins
l'oxigen. Aquest transport
es realitza a la membrana
de les crestes
mitocondrials.

24. http://www2.uah.es/biologia_celular/JPM/ProgramsEducation/FosforilacionOxidativaUp.html

25. Objectius de la fase:
Obtenció
energia
Recuperació
dels coenzims
Productes de rebuig:
H2O

26. http://www2.uah.es/biologia
_celular/JPM/ProgramsEduc
ation/FosforilacionOxidativa
Up.html
Inserides a la doble capa lipídica es troben
diferents substàncies transportadores d'electrons.
• Complex I (NADH deshidrogenasa)
• Complex II (Succinato deshidrogenasa)
• Complex III (citocrom BC1).
• Complex IV (citocrom c oxidasa)
• Ubiquinona (UQ)
• Citocrom c (citC)
• L’enzim ATP sintetasa

27. Dos coenzims = dos maneres de realitzar la fosforilació oxidativa
NADH
Comença al
complex I
FADH2
Comença al
complex II
MATRIU
ESPAI INTERMEMBRANA
CRESTA

28. The NADH makes 3 ATP* while FADH2 will produce 2 ATP*. NADH2 makes
more ATP because it enters the electron transport chain at an earlier stage and
provides more momentum for ATP production. Think about this like a staircase
in the image below. Whoever starts higher up will be moving faster and have
more energy when it reaches the bottom.

29. NADH Comença al
complex I
MATRIU
ESPAI INTERMEMBRANA

30. Comença al
complex II
MATRIU
FADH2
ESPAI INTERMEMBRANA

31.  Els electrons seran cedits finalment a
l'oxigen que juntament amb dos protons del
medi donaran una molècula d'H2O
2H+ + ½O2 + 2e-  H2O
 Per això la respiració cel·lular (“cremar la
glucosa”) pinta d’aquesta manera:
GLU + O2  CO2 + H2O (i energia)

32.  El número total d’ATPs és una aproximació. A la majoria de
llibres apareixen 32-38 ATPs per glucosa.
 El més acceptat actualment és:
 2,5 ATP a partir de NADH + H+
 1,5 ATP a partir de FADH2.

33. 2H+ + ½O2 + 2e-  H2O
Si no hi ha oxigen, el NADH + H + i el FADH 2 s'acumulen
i els processos d'obtenció d'energia s'interrompen
FERMENTACIONS ANAERÒBIQUES
No hi ha degradació completa de la GLU (a CO2 i H2O), si no
degradacions parcials de la cadena carbonatada.
 Fermentació alcohòlica
 Fermentació làctica
 Fermentació butírica
 Fermentació acètica

34. La realitzen els
bacteris del iogurt i,
per exemple, les
cèl ·lules musculars,
quan no reben una
aportació suficient
d'oxigen (exercici
intens).
Recuperació del NAD+
lactat deshidrogenasa

35. La realitzen els
llevats del gènere
Saccharomyces
Important per
produir begudes
alcohòliques.
També és útil per fer
masses ja que
afegeix CO2
(bombolles) que fan
més esponjosa la
massa. L’alcohol
desapareix amb la
cocció.

36. BALANÇ ENERGÈTIC FINAL
RESPIRACIÓ AERÒBICA
vs
FERMENTACIÓ LÀCTICA
vs
FERMENTACIÓ ALCOHÒLICA
C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O
32-36 ATP
C6H12O6  2 C3H6O3
2 ATP
C6H12O6  2 C2H5OH + 2CO2
2 ATP

37.  Animació molt visual però no és correcte el nombre de
protons/electrons:
http://www.science.smith.edu/departments/Biology/Bio231/etc.html
 http://vcell.ndsu.edu/animations/etc/first.htm
 McGraw Hill (molt recomanable!) http://highered.mcgraw-hill.
com/sites/0072507470/student_view0/chapter25/animatio
n__electron_transport_system_and_formation_of_atp__quiz_1_.
html
 Per saber-ne més
http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/C/Ce
llularRespiration.html#The_Respiratory_Chain

39. • Activació dels àcids grassos (al citosol!)
• Transport d’àcids grassos dins de mitocondris (llançadera de carnitina)
• ß-oxidació (matriu mitocondrial)
• Cicle de Krebs
• Cadena respiratòria http://brookscole.cengage.com/chemistry_d/templates/student_re
sources/shared_resources/animations/carnitine/carnitine1.html

40. TRIGLICÈRID
GLICEROL
ÀCID GRAS
ÀCID GRAS
ÀCID GRAS
El glicerol es
fosforila (despesa
d’ATP) i es
converteix en
dihidroxiacetona
fosfat (DHA).
Aquest DHA
s’incorpora a la
glicòlisi (pot
produir fins a 22
ATP).
 Els àcids grassos lliures poden penetrar al membrana
plasmàtica. Una vegada en el citosol l’activació dels àcids
grassos es catalitzada per la sintetasa acil-CoA.
 El acil-CoA gras reacciona amb carnitina per formar
acilcarnitina, la qual es transporta a través de la
membrana interna mitocondrial.

41.  És un procés d’oxidació dels
àcids grassos que es produeix a
la matriu del mitocondri.
 Es parteix d’un àcid gras de n
carbonis i s’acaba amb n/2
d’acetil-CoA que aniran al cicle
de Krebs.
 Cada volta utilitza “2 carbonis”
per produir un A-CoA.
 També es formen molècules de
NADH i FADH2 que aniran a la
cadena respiratòria; per tant,
algunes reaccions hi ha
oxidació-reducció.

42. •2,5 ATP a partir de NADH + H+
•1,5 ATP a partir de FADH2.

43. • Eliminació del grup amino
• Transaminació
• Desaminació oxidativa
• Oxidació de l'esquelet carbonatat

44. a) Transaminació: consisteix a transferir el grup amino des d'un
aminoàcid a un cetoàcid. Aquesta reacció aquesta catalitzada per les
transaminases. D'aquesta manera, es recullen els grups aminos de
diferents aminoàcids en un sol aminoàcid, l'àcid glutàmic.
b) Desaminació oxidativa : a
continuació, l'àcid glutàmic pateix
una oxidació, els hidrògens són
recollits pel NAD + o NADP + , que es
redueixen, i s'allibera el grup amino
en forma de amoníac (NH3)  cal
eliminar-lo!!
Oxidació de l'esquelet carbonatat
Els esquelets carbonatats que queden quan s'elimina el grup amino,
es degraden seguint rutes especifiques (Krebs majoritariament).

45. amoníac (NH3)  cal eliminar-lo!!
Cicle de la Urea

46.  Quan predomina el catabolisme de les proteïnes? I
quins riscos té per a la salut?
 Ara ja coneixes les rutes catabòliques principals.
Investiga el Cicle de Cori i la seva implicació en les
diverses rutes que hem estudiat.