KATABOLISMOA

Katabolismoko erreakzioak oso antzekoak dira izaki autotrofo nahiz heterotrofoetan, oro har. Edozein erreakzio katabolikoak behar duena zera da:

 Elektroiak galtzean (H2 2H+ + 2e- ) oxidatuko den molekula organikoa (energian aberatsa).

Molekula horrek galdu dituen elektroiak eskuratzen dituen beste konposatua (elektroien azken hartzailea).

I Metabolismoa.ppt - Presentación de PowerPoint

Honen arabera, bi katabolismo-mota daude:

Arnasketa aerobikoa: Materia organikoa molekula ez-organiko oso bakunetaraino suntsitzen da, molekula organikoek metatuta duten energia-kantitate handia askatuz; erabateko oxidazioa da. 

AB A + B + ENERGIA (organikoa) (ez-organikoak)  

Azken produktuak CO2 eta H2O dira. Zelulek O2 erabiltzen dute oxidazioetatik askatutako hidrogenoak hartzeko eta horrela H2O osatzeko. Esan ohi da oxigenoa elektroien azken hartzailea dela. Arnasketa aerobikoaren erreakzioak zelula eukariotiko guztiek egiten dituzte. Bakterio batzuk arnasketa anaerobikoa dute, elektroien azken hartzailea O2 ez denean.

Hartzidurak: Oxidazio osagabea da. Azken produktuak guztiz degradatzen ez diren substantzia organikoak dira, beraz, arnasketan baino energia gutxiago askatzen da. 

AB A + B + ENERGIA . (organikoak) (organikoak eta ez-organikoak)  

Hartzidurak zelula prokariotikoek burutzen dituzte batik bat, baina baita, arnasketa aerobikoa egiteko oxigenoa faltan dutenean, legamiak eta animalia-zelula (muskulu-zelulak) batzuk bezalako zelula eukariotiko batzuk ere.

CO2eta H2O

GLUZIDOEN

KATABOLISMO

A

GLUZIDOEN KATABOLISMOA

• Lehenengo etapa Glukolisia du izena. (gluko + lisia = glukosaren haustura)

• Zelulen zitosolean gertatuko da.

• Prozesu unibertsala da, organismo aerobiko nahiz anaerobikotan aurkituko dugun bakarra baita (animalia- nahiz landare-zeluletan, legamietan, bakteriotan...).

 

• Glukolisian glukosa-molekula bakoitza, sei karbono-atomo dituena, partzialki oxidatuko da bi pirubato edo azido pirubiko (3 karbonodunak) emateko.

 

GLUKOLISIA edo

EMBDEN-MEYERHOFF-

en bidea

Gustav Embden

1874-1933

Otto Meyerhoff

1884-1951

HARTZIDURA

• Prozesu kataboliko anaerobikoa da; ez da O2-rik behar, hau ez baita elektroien azken hartzailea.

• Elektroien azken hartzailea prozesuko azken produktuetako molekula organiko bat izango da.

• Oxidazio-prozesua ez-osoa da, azken produktuak organikoak direlako; oraindik ere loturetan energia pixka bat dute. Zitosolean gertatzen da. EZ DU MITOKONDRIORIK PARTE HARTZEN.

• Sortzen den energi kantitatea arnasketa aerobikoak sortzen duena baino txikiagoa da.

• Zenbait mikroorganismok (derrigorrezko anaerobikoek) eta zelulan O2 falta dagoenean, legamiek eta muskulu-zelulek (anaerobio fakultatiboek) egiten dute.

Azken produktuen arabera zenbait hartzidura-mota bereizten dira

Saccharomyces cerevisiae (garagardoaren legamia): mikroorganismo honek hartzidura alkoholikoaren arduraduna da.

Ggg

Ññ

ñ

K

J

C) Hartzidura azetikoa 

Acetobacter generoko bakterioek etanola azido azetikoraino oxidatzen dute; horrela, esaterako, ardoa ozpin bihurtzen dute. Hartzidura honek airearen oxigenoa behar du, oxigeno horrek elektroirik hartzen ez badu ere (hartzidura oxidatiboa). 

Etanola + O2 azido azetikoa (CH3-COOH)

D) Hartzidura ustela

Proteinen eta aminoazidoen hartzidurari usteltzea deritzo. Garrantzi handikoa da hilotzen eta landare-hondarren deskonposizioan eragiten baitu. Degradazio honetan azken produktuak kirats bereizgarriko substantzia organikoak eta substantzia ez-organiko batzuk, CO2 eta NH3, dira. Ekosistemako deskonposatzaileak diren bakterio eta onddo mikroskopikoek egiten dute.

ARNASKETA AEROBIKOA 

  Glukolisiaren ondoren izaki aerobikoek burutzen duten erabateko oxidazioa da.

    O2 da azken elektroi hartzailea, beraz azken produktuak CO2 eta H2O dira.

   Eboluzio aldetik, bide metaboliko hau glukolisia (anaerobikoa) baino beranduagokoa da, atmosferan O2 nahikoa egon arte ezin izan baitzen garatu. Bide metaboliko honen agerpenarekin energia lortzeko metodo eraginkorrago bat lortu zen.

    Segidan ikusiko ditugun erreakzioak mitokondrioetan gertatzen dira, beraz, prozesuari ekiteko, glukolisian sortutako pirubato-molekulak (glukosa bakoitzetik bi) mitokondrioetan sartu beharko dira.

Erreakzio horiek guztiak ondoko prozesu nagusitan gertatzen dira: KREBS-en ZIKLOA, ARNAS-KATEA eta FOSFORILAZIO OXIDATZAILEA edo OXIDATIBOA.

Krebs zikloa gertatu aurretik, pirubatoa oxidatu eta deskarboxilatu eginga da mitokondrioaren matrizean azido azetiko emateko (C2).

Ondoren, 2 karbonodun molekula horiei A-koentzimari lotuta ageriko da (azetil-CoA)

BALANTZEA:

Pirubato-molekula bakoitzeko

1 CO2

1 NADH +H+

1 azetil-CoA

+ H+

A Koentzima

KREBS-en ZIKLOA

Hans Krebs ikerlariak antzeman zuen, 1953an Medikuntzako Nobel saria lortuz.

Azido zitrikoaren edo azido trikarboxilikoen zikloa ere esaten zaio.

Erreakzio-segida ziklikoa da.

Azetil-CoA erabat oxidatuko da CO2 emanez.

Matrizean gertatzen da.

3 NADH + H+

ARNAS-KATEA

Kontzeptua: elektroien garraioa da, glukolisisian eta Krebs-en zikloan erreduzituta geratu diren koentzimetatik (NADH+H+ eta FADH2) oxigeno molekularaino.

Katabolismoaren etapa honetan zelulak energia berreskuratuko du, koentzimak oxidatzen diren aldi berean.

Arnas-katea edo elektroiak garraiatzeko katea mitokondrioen barneko mintzean, mitokondrio-gandorretan, aurkitzen den molekula-multzo bat da eta molekula proteiko hauei esker, oxidazio-erredukzioen segida baten bidez, elektroiak koentzima erreduzituetatik oxigenoraino garraia daitezke.

Elektroien azken hartzailea O2-a izango da. Oxigenoak beste bi protoi hartuko ditu eta H2O eratu.

I KONPLEXUA: NADH deshidrogenasa konplexuaII KONPLEXUA: sukzinato deshidrogenasa konplexuaIII KONPLEXUA: bc1 zitokromoen konplexuaIV KONPLEXUA: zitokromo oxidasa konplexuaV KONPLEXUA: ATP-sintetasa konplexua

H+

ATP

H+

Fosforilazio oxidatiboa Guztira

Glukolisia

2(NADH + H+)

2 ATP

(x3) 6 ATP

8 ATP

Pirubatotik azetil-KoA-

ra

2(NADH + H+) (x3) 6 ATP

6 ATP

Krebs-en zikloa

6(NADH + H+)2 FADH2

2GTP (=2ATP)

(x3) 18 ATP (x2) 4 ATP

24 ATP

Guztira

10(NADH+ H+)

2 FADH2

2ATP + 2GTP

34 ATP38 ATP

Energia-balantzea glukosaren erabateko

oxidazioan

Pro

tein

ak

Lip

idoak

GANTZEN KATABOLISMOA (aerobikoa)

Gantzek liseri-aparatuan hidrolizatzen direnean (katabolismoaren 1. fasea) glizerina eta gantz-azidoak ematen dituzte. 

Glizerina (C3) zitosolean dagoelarik, aktibatu eta oxidatu ondoren glizeraldehido-3-fosfatoa emanez glukolisian sartuko da.

  Gantz-azidoak bestalde, mitokondrioaren matrizean oxidatuko dira -oxidazio edo Lynen-en helizea izeneko erreakzio-ziklo baten bidez. Hala ere, erreakzio-ziklo horri ekin aurretik, eta zitosolean daudelarik, gantz-azidoak A koentzimarekin (CoA) elkartu eta aktibatu egingo dira, azil-CoA konplexua emateko. Aktibazio horretan 2 ATP gastatuko dira.

Gantz-azidoa + CoA + 2ATP Azil-CoA

  (zitosolean)

Azil-CoA molekula mitokondrioan sartuko da eta, bertan, erreakzio-zikloari ekingo zaio. Zikloaren amaieran azetil-CoA eta bi karbono-atomo gutxiago izango dituen beste azil-CoA molekula bat eratuko dira.

Azil-CoAk beste ziklo bat errepikatuko du eta azetil-CoA Krebs zikloan sartuko da.

Errezkzio-zikloa behar beste errepikatuko da.

Co A

H2O

FAD

NAD+

FADH2

NADH+H+Azil

Azetil- CoA

Azil-CoA

Krebs-en ziklora

GANTZ-AZIDOEN -OXIDAZIOA edo

LYNEN HELIZEA

MATRIZEAN

PROTEINEN KATABOLISMOA (aerobikoa)

•Transaminazioa: aminoazidoaren amino taldearen transferentzia (zetoazido bati) suposatzen du eta transaminasa izeneko entzimek burutzen dute. Sortzen diren konposatuak Krebs zikloan sartuko dira.

•Deskarboxilazioa: aminoazidoak karboxilo taldea galtzen du CO2 eran eta amina bihurtzen da.

•Desaminazioa: amino taldea amoniako edo amonio ioi bezala galtzen da. Amoniakoa oso produktu toxikoa da (zelularen pHa handitzen baitu), horregatik zelulatik kanporatua izan behar da berehala.

Horretarako izaki bizidunek estrategia desberdinak dituzte:

Animalia amoniotelikoek (anfibioen larbak, ur gezatako arrainak...) zuzenean kanporatzen dute amoniakoa ingurunera.

Beste animalia batzuek (intsektu, hegazti eta narrastiek) amoniakoa eraldatu eta azido urikoa eratzen dute, animalia urikotelikoak dira. Azido urikoa solido gisa iraitz dezakete, uretan ia disolbaezina baita.

Anfibio helduek, ur gazitako arrainek eta ugaztunek amoniakoa eraldatu eta urea eratzen dute; animalia ureotelikoak dira.

UreaAzido urikoa

AZIDO NUKLEIKOEN KATABOLISMOA (aerobikoa)

 

Proteinen antzera, azido nukleikoak ere ez dira molekula energetikoak. Azido nukleikoen katabolismoan sortzen diren hainbat substantzia, molekula berriak eratzeko aprobetxa ditzake zelulak, eta hala ez bada, iraitzi egin beharko ditu.

Liseriketan sortutako nukleotidoek euren aldetik, pentosa, fosfato taldea eta base nitrogenatuak emango dituzte:

Pentosak gluzidoen bide katabolikoan sartuko dira.

Fosfato taldeak ATPa sintetizatzeko erabiliko dira edo, gernuan kanporatuko dira.

Base purikoek (A-G) (primateetan) azido uriko emango dute. Azido urikoaren kantitate handia metatzen zaigunean hezueria edo “gota” izeneko gaixotasuna agertzen da.

Base pirimidinikoek (C-T-U) CO2 eta deribatu aminatuak sortuko dituzte.

KATABOLISMO AEROBIKOAREN ESKEMA