catabolismo 2º bach

1º-2º BACH- Victoria Scannone Jaime

catabolismo

EMPEZAR

¿QUÉ ES EL CATABOLISMO?

Las reacciones del catabolismo permiten la obtención de:

El catabolismo son todas aquellas reacciones de degradación de moléculas orgánicas a otras más sencillas.

ATP

Poder reductor

Este catabolismo está formado por rutas metabólicas que convergen en el ciclo de Krebs (Tanto proteínas, como glúcidos y lípidos).

NECESARIAS PARA EL ANABOLISMO!!!

¿QUÉ ES EL CATABOLISMO?

El catabolismo son todas aquellas reacciones de degradación de moléculas orgánicas a otras más sencillas.

Este catabolismo está formado por rutas metabólicas que convergen en el ciclo de Krebs (Tanto proteínas, como glúcidos y lípidos).

El ciclo de Krebs ocurre en la matriz mitocondrial, y supone la degradación total de materia orgánica a inorgánica (CO2 y H2O).

Figura 1. Esquema general del catabolismo. Fuente: sciencesdelavieblog.

¿Qué es el catabolismo?

Tipos de catabolismo.

Fermentación. Oxidación incompleta de la materia orgánica compleja a sencilla. Se obtiene poca energía. No solo se fermenta la glucosa, pueden fermentarse también otros compuestos (en menor medida).

Respiración. Oxidación completa de la materia orgánica compleja a sencilla. Se obtiene mucha energía.

catabolismo de glúcidos

FASES DEL CATABOLISMO DE GLÚCIDOS.

• Ocurre en el hialoplasma.
• No requiere O2
• La glucosa se oxida a dos moléculas de piruvato (6C -> 3C).
• Se obtiene ATP.

1. Glucólisis. Es la degradación de la glucosa a piruvato

¿De dónde proviene esta glucosa?

• Se trata de 10 reacciones catalizadas por enzimas, es universal (la realizan todos los seres vivos).
• Es previa a la respiración y fermentación.

En células vegetales:

• De la glucosa sintetizada en la fase oscura de la fotosíntesis.
• De la degradación de almidón (homopolisacárido de reserva en vegetales).
• De la neoglucogénesis.

En células animales:

• De la degradación del glucógeno almacenado en los músculos.
• De la neoglucogénesis.
• De los alimentos.

catabolismo de glúcidos

FASES DEL CATABOLISMO DE GLÚCIDOS.

1. Glucólisis. Es la degradación de la glucosa a piruvato

2 etapas importantes

Condiciones.

• Niveles altos ATP --> inhiben glucólisis.
• Niveles bajos de ATP (altos de AMP y ADP) --> activan glucólisis.

2º Parte. Se producen 4 ATP, 2 NADH y 2 piruvato.

1º Parte. Se consumen 2 ATP.

Balance neto:2 ATP. 2 NADH. 2 Piruvato

catabolismo de glúcidos

FASES DEL CATABOLISMO DE GLÚCIDOS.

El destino del piruvato obtenido en la glucólisis viene determinado por la presencia o ausencia de O2.

1. Glucólisis. Es la degradación de la glucosa a piruvato

En presencia de O2. (Vía aerobia). --> Respiración aerobia en mitocondrias.

En ausencia de O2. (Vía anaerobia). --> Fermentación láctica o alcohólica. Ocurrirá la reducción del piruvato por el NADH obtenido en glucólisis. Se obtiene 2 ATP por cada glucosa que se haya degradado en glucólisis.

Ampliemos un poco más aquí....

Fermentación láctica. Originará lactato (ácido láctico).

Fermentación alcohólica. Originará etanol.

catabolismo de glúcidos

FASES DEL CATABOLISMO DE GLÚCIDOS.

Conjunto de procesos catabólicos que ocurren en la mitocondria. En estos se produce la degradación total de moléculas orgánicas a CO2 y H2O. La realizan las células eucariotas y algunas bacterias.

Etapas de la respiración aerobia.

2. Respiración aerobia.

2. Ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico). En esta fase, el Acetil-CoA se oxida a CO2 . Tiene lugar en la matriz mitocondrial.Se trata de reacciones cíclicas, una por cada Acetil-CoA. POR LO QUE SE DARÁN DOS VUELTAS AL CICLO DE KREBS POR CADA GLUCÓLISIS.

3. Cadena de transporte electrónico mitocondrial y fosforilación oxidativa.

1º Formación Acetil Coenzima A. ¿Os acordáis del piruvato obtenido en glucólisis? Bien, ocurrirá una descarboxilación oxidativa del piruvato.Esta reacción está catalizada por la piruvato deshidrogenasa, y ocurre en la matriz mitocondrial.

Figura 2. Reacción de formación de acetil CoA a partir de piruvato.

Como entran dos moléculas de piruvato.. se obtienen 2 Acetil-CoA

Durante la descarboxilación, el piruvato se oxida y transfiere electrones al NAD⁺, que se reduce formando NADH, con poder reductor.

Ampliemos un poco más....

catabolismo de glúcidos

Etapas de la respiración aerobia.

FASES DEL CATABOLISMO DE GLÚCIDOS.

2. Respiración aerobia.

3. Cadena de transporte electrónico mitocondrial y fosforilación oxidativa.

1º Formación Acetil Coenzima A.

2. Ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico). En esta fase, el Acetil-CoA se oxida a CO2 .

El Acetil-CoA (2C) entra al ciclo, uniéndose a un oxalacetato (OAA-, 4C), formando citrato (6C). A lo largo de una serie de reacciones catalizadas por enzimas, se libera:

• 2 CO₂
• 3 NADH
• 1 FADH₂
• 1GTP (energía equivalente a ATP).

Finalmente, se regenera el oxalacetato para reiniciar el ciclo. (Esto ocurre dos veces , una por cada Acetil-CoA, es decir, dos veces por cada molécula de glucosa).

Figura 3. Ciclo de Krebs. Fuente: KhanAcademy.

catabolismo de glúcidos

Etapas de la respiración aerobia.

FASES DEL CATABOLISMO DE GLÚCIDOS.

2. Respiración aerobia.

1º Formación Acetil Coenzima A.

2. Ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico). En esta fase, el Acetil-CoA se oxida a CO2 .

3. Cadena de transporte electrónico mitocondrial y fosforilación oxidativa.

El poder reductor (NADH y FADH2 ) obtenido en el ciclo de Krebs se utilizará para sintetizar ATP. Estas moléculas, cederán electrones a una cadena de transporte situada en la membrana mitocondrial interna.

Tras el ciclo de Krebs, se libera:

• 2 CO₂
• 3 NADH
• 1 FADH₂
• 1GTP (energía equivalente a ATP).

Esto ocurre dos veces , una por cada Acetil-CoA, es decir, dos veces por cada molécula de glucosa.

¿Os acordáis de que la respiración se daba en presencia de O2? Todavía no lo hemos utilizado... y todavía no sabemos por qué es tan importante para nosotros!

catabolismo de glúcidos

Etapas de la respiración aerobia.

FASES DEL CATABOLISMO DE GLÚCIDOS.

2. Respiración aerobia.

1º Formación Acetil Coenzima A.

2. Ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico). En esta fase, el Acetil-CoA se oxida a CO2 .

3. Cadena de transporte electrónico mitocondrial y fosforilación oxidativa.

Tras el ciclo de Krebs, se libera:

• 2 CO₂
• 3 NADH
• 1 FADH₂
• 1GTP (energía equivalente a ATP).

Esto ocurre dos veces , una por cada Acetil-CoA, es decir, dos veces por cada molécula de glucosa.

1º Transporte de electrones. El NADH y FADH2 ceden electrones (tienen poder reductor), a la cadena de transporte electrónico situada en las crestas de la membrana mitocondrial interna (a unas proteínas transportadoras capaces de aceptar y ceder e-).El NADH cede e- al complejo I y el FADH2 al complejo II. Estos e- llegan finalmente al O2 (aceptor final de H+ y e-), que se reduce a H2O. Al final del recorrido.. los e- necesitan poder llegar un aceptor final.. ¡si no tuvieran este 'destino', la cadena se detendría!

catabolismo de glúcidos

Etapas de la respiración aerobia.

FASES DEL CATABOLISMO DE GLÚCIDOS.

2. Respiración aerobia.

3. Cadena de transporte electrónico mitocondrial y fosforilación oxidativa.

1º Formación Acetil Coenzima A.

2. Ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico). En esta fase, el Acetil-CoA se oxida a CO2 .

2º Generación de gradiente electroquímico. Según la teoría quimiosmótica, la energía que van perdiendo los electrones al desplazarse a lo largo de la cadena de transporte electrónico se utiliza para bombear H⁺ desde la matriz mitocondrial al espacio intermembranoso. Este bombeo genera un gradiente electroquímico a ambos lados de la membrana interna, lo que hace que los H⁺ tiendan a volver a la matriz. Sin embargo, como la membrana interna es impermeable a los H+, estos solo pueden reentrar a través de una proteína, la ATP sintasa. Esta enzima utiliza la energía del paso de protones para sintetizar ATP a partir de ADP + Pi, en un proceso conocido como fosforilación oxidativa.

Tras el ciclo de Krebs, se libera:

• 2 CO₂
• 3 NADH
• 1 FADH₂
• 1GTP (energía equivalente a ATP).

Esto ocurre dos veces , una por cada Acetil-CoA, es decir, dos veces por cada molécula de glucosa.

Balance... Por cada NADH se forman 2,5 ATP. Por cada FADH2, se forman 1,5 ATP.

catabolismo de glúcidos

Hagamos el balance...

Balance final:aproximadamente 30 ATP por cada molécula de glucosa.

BALANCE ENERGÉTICO DEL CATABOLISMO DE GLÚCIDOS.

Balance neto:2 ATP. 2 NADH. 2 Piruvato

Recordemos... De la glucólisis obteníamos: 2 ATP + 2 NADH (2,5 ATP por cada NADH) = 7 ATP. Debemos tener en cuenta que parte del ATP se gasta para introducir los NADH del citosol (glucólisis) a la mitocondria (respiración). Por lo que obtendremos aproximadamente unos 5 ATP. De la descarboxilación oxidativa del piruvato obteníamos: 1 NADH por cada piruvato (2 piruvato), por lo que obtenemos = 5 ATP. Del ciclo de Krebs obtenemos: 1 ATP + 3 NADH (x 2,5 ATP) + 1 FADH2 (x 1,5 ATP) por cada acetil-CoA. Por cada glucosa obtendremos por tanto: 2 ATP + 6 NADH (x 2,5 ATP) + 2 FADH2 (x 1,5 ATP) = 20 ATP

Balance... Por cada NADH se forman 2,5 ATP. Por cada FADH2, se forman 1,5 ATP.

Estos NADH formarán parte de la cadena de transporte electrónico...

Tras el ciclo de Krebs, se libera:

• 2 CO₂
• 3 NADH
• 1 FADH₂
• 1GTP (energía equivalente a ATP).

Esto ocurre dos veces , una por cada Acetil-CoA, es decir, dos veces por cada molécula de glucosa.

catabolismo de lípidos

Cuando la célula necesita energía y no hay glucosa suficiente... empieza a degradar lípidos.Su rendimiento energético es mucho mayor!

Hidrolizamos...

Triglicéridos--> Moléculas de reserva energética, mediante su hidrólisis podemos obtener energía.

Balance neto final:Ej: Por un ácido graso de 16 C: Se obtiene: 7 FADH2 7 NADH + 7H+ + 8 AcetilCoA (aprox >100 ATP)

Glicerol.Se transforma en gliceraldehido-3-fosfato y se incorpora a la glucólisis.

Ácidos grasos.Se degrada en la matriz mitocondrial. 3 Etapas.

1. Activación de los ácidos grasos. Unión del ácido graso a CoA y formación Acil-CoA graso (membrana mitocondrial externa omembrana del retículo endoplasmático liso).

3. β-Oxidación de ácidos grasos. Proceso cíclico mediante el cual los ácidos grasos liberan dos átomosde carbono en forma de acetil-CoA por cada vuelta del ciclo. Los NADH y FADH2 obtenidos en el ciclo, ceden sus e- a la cadena de transporte de e- mitocondrial, que dará lugar a la síntesis de ATP por fosforilación oxidativa. Se obtiene también, Acetil-CoA, que entra en el ciclo de Krebs.

2. Entrada del acil-CoA a la matriz mitocondrial.

• Si ácido graso de cadena corta (hasta 12 C)--> atraviesan bicapa lipídica.
• Si ácido graso de cadena larga (>12 C) lo realizan a través de una lanzadera de carnitina que consume ATP.