METABOLISMO CELULAR
El catabolismo es una serie de reacciones que dan lugar a energía química mediante la rotura de enlaces.
La respiración aerobia
Es una ruta metabólica, casi universal, en la que una molécula de glucosa se oxida a dos moléculas de piruvato, lo que produce ATP y NADH. En las células eucariotas tiene lugar en el citoplasma.
En la respiración aerobia el piruvato es oxidado a tres moléculas de CO2 y el oxígeno es el aceptor final de electrones. En este proceso metabólico se obtienen moléculas de NADH, FADH2 y una elevada cantidad de ATP. Las fases de la respiración aerobia son las siguientes:
Formación de acetil-CoA. El piruvato experimenta una descarboxilación oxidativa, catalizada por la enzima piruvato deshidrogenasa. Se producen una molécula de CO2 y otra de acetil-CoA.
Ciclo de Krebs. El ciclo de Krebs es una ruta catabólica central en la que compuestos procedentes de glúcidos, lípidos y proteínas se oxidan hasta CO2. La oxidación de acetil-CoA hasta dos moléculas de CO2 se produce en este ciclo, llamado también ciclo de los ácidos tricarboxílicos. Es un conjunto cíclico de reacciones en el que el oxalacetato que se une
al acetil-CoA se regenera de nuevo. En este ciclo se producen tres moléculas de NADH,
una de FADH2 y una de GTP por cada molécula de acetil-CoA. En las células eucariotas tiene lugar en la mitocondria.
Fosforilación oxidativa. Los electrones del NADH y del FADH2 son cedidos a una cadena transportadora de electrones. El paso de electrones por esta cadena hasta el aceptor final (el oxígeno molecular en el caso de organismos aerobios) provoca la formación
de un gradiente protónico transmembrana. La energía contenida en este gradiente de protones es empleada por la ATP-asa para la fosforilación de ADP, y se sintetiza así ATP.
En los eucariotas la fosforilación oxidativa tiene lugar en la membrana mitocondrial interna, mientras que en los procariotas ocurre en la membrana celular.
Entendiendo por respiración aerobia la oxidación del piruvato hasta CO2, se forman
30 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa. Si se incluye la producción de ATP en la fase de la glucólisis se suman otras seis moléculas de ATP.
Por tanto, la respiración aerobia de la glucosa produce 36 moléculas de ATP.
En algunas bacterias se produce la respiración anaerobia, en la que los aceptores finales de electrones son compuestos diferentes al oxígeno, como nitrato, sulfato o carbonato. La producción de energía es menor que en la respiración aerobia.
Otros tipos de respiración son:
La fermentación
La fermentación es una oxidación incompleta de la glucosa. El rendimiento energético es
mucho menor que en la respiración. No necesita O2, pues el ATP se obtiene por fosforilación
a nivel de sustrato. Los electrones provenientes de la oxidación de la glucosa hasta piruvato
Fermentación láctica. En la fermentación láctica el producto final es el ácido láctico, formado por la reducción del piruvato. Se produce en el músculo cuando no hay suficiente oxígeno disponible, y también es un tipo de metabolismo que tienen las bacterias lácticas, como Lactobacillus o Lactococcus. Por este motivo, estos microorganismos tienen aplicaciones industriales.
se utilizan para reducir NADH hasta NAD .
Fermentación alcohólica. En la fermentación alcohólica el piruvato es convertido en alcohol
etílico y CO2. El proceso de reducción sirve para regenerar el NAD . Es llevada cabo por microorganismos como la levadura Saccharomyces cerevisiae, y tiene aplicaciones industriales en la fabricación del pan, el vino y la cerveza.
Rendimiento de las fermentaciones. En las fermentaciones se producen dos moléculas de ATP netas por cada molécula de glucosa empleada.
Catabolismo de los lípidos
La enzima triacilglicerol lipasa, dependiente de una hormona, hidroliza los triacilglicéridos, acumulados en los adipocitos, lo que da lugar a la formación de ácidos grasos y glicerol. El glicerol es convertido en gliceraldehído-3-fosfato, que se incorpora a la glucólisis. Los ácidos grasos son convertidos en varias moléculas de acetil-CoA mediante la -oxidación.
La -oxidación de los ácidos grasos
Los acilgrasos-CoA penetran en la mitocondria mediante el transportador carnitina. En la matriz mitocondrial, el acil-CoA se incorpora a la ruta de la β-oxidación, proceso que consta de cuatro fases: deshidrogenación, hidratación, oxidación y tiolisis, y que genera finalmente acetil-CoA. Este compuesto se incorpora al ciclo de Krebs para completar su oxidación.
Catabolismo de las proteínas
El catabolismo de las proteínas se produce en la degradación de las proteínas ingeridas como nutrientes, en el reciclado de las proteínas celulares y en la degradación de las proteínas corporales en circunstancias de inanición o en la diabetes mellitus no controlada.
Catabolismo de los aminoácidos
El catabolismo de los aminoácidos suministra una parte pequeña de la energía catabólica
en ciertos animales, pero en algunos, como los carnívoros, puede producir el 90 % de la energía necesaria.
Las plantas no degradan aminoácidos para producir energía sino para obtener ciertos precursores metabólicos.
La degradación de los aminoácidos consta de dos fases: la eliminación del grupo amino y la degradación del esqueleto carbonado.
Eliminación del grupo amino. La etapa inicial es el proceso de desaminación, en el que el grupo amino se transfiere al -cetoglutarato y se forma glutamato. Este compuesto es transportado a la matriz mitocondrial, donde pierde el grupo amino y se forma ión amonio, urea o ácido úrico, quedando la cadena carbonada en forma de -cetoácido.
Oxidación de la cadena carbonada. La cadena carbonada de los aminoácidos, el -cetoácido, puede originar uno de los siguientes compuestos, en función del tipo de aminoácido que se degrade: piruvato, algunos compuestos del ciclo de Krebs o acetil-CoA.
Catabolismo de los ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos no son fuentes energéticas. Su degradación se produce simplemente para renovar las moléculas y está catalizada por unas enzimas llamadas nucleasas.
La degradación de los nucleótidos trifosfato suministra precursores metabólicos, y en algunos casos se puede formar urea o ácido úrico.
ANABOLISMO:
El anabolismo es el conjunto de reacciones redox y endotérmicas en las cuales a partir de una molécula sencilla se forma una molécula más compleja gastando en este proceso energía obtenida en reacciones catabólicas.
Existen dos tipos de seres vivos anabólicos, los autótrofos y los heterótrofos. El autótrofo obtienen materia orgánica a partir de materia inorgánica, por lo que no son dependientes de ningún otro ser vivo. Sin embargo, los heterótrofos obtienen la materia orgánica a partir de las sustancias que han sido elaboradas por otros seres vivos.
En los organismos autótrofos dependiendo de la fuente de energía se llevará a cabo la fofosíntesis (luz) o la quimiosíntesis que son las reacciones de oxidación de compuestos inorgánicos.
LA FOTOSÍNTESIS: tiene lugar en las plantas y bacterias.
Hay dos tipos de fotosíntesis: anoxigénica o oxigénica (H2O).
En la fotosíntesis la energía viene de la luz solar que es captada por fotosistemas: fotosistema 1 (clorofila P700, tilacoides estroma, en la anoxigénica) y fotosistema 2 (clorofila P680, tilacoides de grana, en la oxigénica).
La fotosíntesis consta de dos fases: la luminosa y la oscura. Los factores que afectan a la fotosíntesis son: la intensidad de la luz, la temperatura, la concentración de O2 y CO2 y la falta de agua.
A su vez, la fase luminosa puede ser cíclica o acíclica:
Acíclica: en esta fase hay tanto fotosistema II como fotosistema I. Se produce de fotólisis de H2O, la fotofosforilación del ADP y la fotorreducción del NADP+. Por el fotosistema II entran dos protones y en el interior quedan 4 H+ lo cual genera 1ATP. Gracias al fotosistema I se produce NADPH.
Cíclica: en esta fase únicamente está el fotosistema I por lo que solo se produce la fotofosforilación del ADP y en esta fase también se obtiene ATP, pero en mucha menos cantidad con respecto a la fase acíclica.
Por otro lado, la fase oscura:
En esta fase se va a consumir la energía que ha sido liberada en la fase anterior. El CO2 con la acción de la enzima rubisco se fija a la ribulosa-1,5-difosfato y da lugar a dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico utilizando 2 ATP y 2 NADPH. Luego se produce gliceraldehído-3-fosfato que derivará en glucosa, fructosa, almidón, ácidos grasos o aminoácidos o bien, por el ciclo de pentosa-fosfato se regenera.
La quimiosíntesis es parecida a la fotosíntesis sin embargo, la energía proviene de reacciones químicas. Este proceso lo realizan las bacterias como por ejemplo: la incoloras de azufre, las del nitrógeno, del hierro y del hidrógeno. Se divide en dos fases: la primera fase donde se produce la oxidación de sustancias inorgánicas, y la segunda fase que comprende el ciclo de Calvin.
Por último, pasamos a comentar el anabolismo heterótrofo:
En el anabolismo heterótrofo se transforman sustancias orgánicas sencillas,en otras más complejas.
NOTA: el objetivo es formar componentes celulares.
El anabolismo de glúcidos: por glucogenogénesis o por el ciclo de Calvin.
La gluconeogénesis es la ruta metabólica en la que se forma glucosa a partir de moléculas de fracción no glucídica, es un proceso inverso a la glucólisis excepto: el paso de ácido pirúvico a ácido fosfoenolpirúvico; el paso de fructosa-1,6-difosfato a fructosa-6-fosfato; y de glucosa-6-fosfato a glucosa.
Por otra parte el anabolismo de lípidos:
La síntesis de glicerina, donde la glicerina se activa transformándose en glicerol-3-fosfato que se une a ácidos grasos o pasa glucólisis.
La síntesis de ácidos grasos donde un acetil-CoA se une al complejo SAG.
La síntesis de triglicéridos donde el glicerol-3-fosfato se une a un acil-CoA (ácido graso activado).
NOTA: el transportador de hidrógenos es el NADPH.
El anabolismo de las proteínas:
Requiere la síntesis de aminoácidos mediante dos procesos; la formación de los esqueletos carbonados y la unión de estos con el grupo amino.
Y por último, el anabolismo de ácidos nucleicos.
Mediante la síntesis de nucleótidos con bases púricas o las síntesis de estos mediantes bases pirimidínicas. Después se da la unión de nucleótidos para formar ácidos nucleicos.
Os dejo aquí el link a mis preguntas del tema , las preguntas dl blog, y abajo los esquemas de los lessons plans
