CONCEPTO DE METABOLISMO

TIPOS DE REACCIONES METABÓLICAS

MOLÉCULAS QUE INTERVIENEN EN EL METABOLISMO

Además de las enzimas específicas se necesitan varias moléculas:

1. Metabolitos: moléculas que ingresan en las rutas para degradarse o fabricar otras moléculas. Ej: glucosa, ácidos grasos o aminoácidos.

2. Nucleótidos: en la oxidaciones y reducciones se ganan y se pierden electrones y protones (átomos de H). Los principales aceptores y donadores de H son el NAD, NADP, FAD y FMN.

3. Moléculas con enlaces ricos en energía: el ATP, GTP y la Coenzima A sirven como almacén de energía. Dos mecanismos de obtención de ATP: fosforilación a nivel de sustrato (glucólisis) y fosforilación con ATPasas (respiración celular).

4. Moléculas ambientales: al principio o final de las rutas, son moléculas sencillas como O2, H2O y CO2 o más complejas como ácido láctico o etanol.

CLASIFICACIÓN DE LOS ORGANISMOS SEGÚN SU METABOLISMO

CATABOLISMOEs el conjunto de procesos oxidativos de moléculas orgánicas cuya finalidad es obtener la energía necesaria para hacer las funciones vitales y cuyos productos finales (si es completo) son el CO2 y el agua.La célula necesita una molécula que recoja los electrones o H desprendido en las oxidaciones; si es O2 será aerobia, si es otra cosa distinta será anaerobia.

CONVERGENCIA RUTAS CATABOLICAS

Todo proceso catabólico consta de varias fases:1.Rotura de polímeros.2.Fase preparatoria.3.Respiración Celular.

GLUCÓLISIS

GLUCÓLISIS (2)

GLUCÓLISIS (3)

GLUCÓLISIS (4)

GLUCÓLISIS (5)

GLUCÓLISIS (6)

GLUCÓLISIS (7)

GLUCÓLISIS (8)

GLUCÓLISIS (9)

Balance: 1 Glucosa

2 Ácido Pirúvico + 2 ATP + 2 NADH + 2 H2O

22

GLUCÓLISIS (10)

- A partir del ácido pirúvico las células pueden seguir dos vías:- una aerobia que conduce al Ciclo de Krebs.- otra anaerobia que conduce a las Fermentaciones.

FERMENTACIONES

FERMENTACIONES (2)

FERMENTACIONES (3)

FERMENTACIONES (4)

FERMENTACIONES (5)

FERMENTACIONES (6)

FERMENTACIONES (7)

FERMENTACIONES (8)

CATABOLISMO DE LÍPIDOS* Las grasas son unos importantes depósitos energéticos:

- Más eficaces que los azúcares: lípidos 9 kcal/g y azúcares 4 kcal/g.- No necesitan acumularse con agua (el glucógeno sí).

* Se acumulan en los adipocitos

* Se disocian en el citosol en sus dos componentes: glicerina y ácidos grasos, que siguen sus propias rutas.

CATABOLISMO DE ÁCIDOS GRASOS

El catabolismo de ácidos grasos se denomina betaoxidación, pero antes deben:- Activarse uniéndose a la Coenzima A (se gasta 1 ATP).- Atravesar la membrana mitocondrial mediado por la carnitina.

CATABOLISMO DE ÁCIDOS GRASOS (2)- Este proceso ocurre en:

Matriz mitocondrialPeroxisomas

- Se llama betaoxidación pues se oxida el carbono beta.- También se llama hélice de Lynen en honor a su descubridor y a que se van repitiendo los mismos pasos con una molécula cada vez más corta.- Por cada vuelta: 1 FADH2, 1 NADH + H+ , una molécula de AcCoA que ingresará en el Ciclo de Krebs y un AG con 2C menos que da otra vuelta.

CATABOLISMO DE ÁCIDOS GRASOS (3)

CONVERGENCIA RUTAS CATABÓLICAS

OXIDACIÓN DEL ÁCIDO PIRÚVICO

RESPIRACIÓN CELULAR

Consiste en que todas las moléculas combustibles del catabolismo oxidativo tienen una ruta común final, el Ciclo de Krebs, en el cual los grupos acetilos se descomponen en CO2 e H2, pasando este último a la Cadena Transportadora de Electrones, donde con gasto de O2 se forma ATP y H2O. Todo este proceso ocurre en la matriz mitocondrial.

• Dos etapas:

1.Ciclo de Krebs.

2. Cadena Respiratoria.

CICLO DE KREBS

CICLO DE KREBS (2)

* Balance: 1 Acetil CoA

1 GTP + 3 NADH + 1 FADH2

No se necesita O2

Se libera CO2

CICLO DE KREBS (3)

BALANCE

CADENA RESPIRATORIA

CADENA RESPIRATORIA (2)-La mayor parte de la energía está contenida en los electrones aceptados por el NAD y el FAD.- Los electrones van a ser conducidos a través de una cadena formada por aceptores, que captan los electrones y los ceden a otra molécula de un nivel energético inferior.-Cada aceptor puede existir en dos estados de oxidación, pasando de uno a otro al aceptar o donar electrones.- El aceptor final de electrones es el O2, que se combina con 2H+ formando H2O.

CADENA RESPIRATORIA (3)

FOSFORILACIÓN OXIDATIVAUtilización de la energía liberada en el transporte de electrones para transformar ADP en ATP.

Mecanismo Acoplamiento Quimiosmótico.

Los complejos de la membrana mitocondrial son bombas de protones (al pasar los electrones a niveles inferiores se libera energía y los complejos la utilizan para bombear H+ desde la matriz al espacio intermembrana).

La membrana es impermeable a los H+ por lo que se genera un gradiente electroquímico entre la matriz y el espacio intermembrana.

Se genera una fuerza protomotriz que proporciona energía que se aprovecha al hacer pasar los H+ por los canales formados por las ATPasas que catalizan la formación de ATP a partir de ADP.

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA (2)

Por cada 2H+ que se bombean se forma 1ATP. El NADH es capaz de reducir al Complejo I, por lo que se obtendrán 3ATP. El FADH2 solo genera 2ATP, ya que reduce al Complejo II.

Cit C

3ATP3ADP

NADH

NAD+

+

+

Co

mp

. I

e e

e e

+

+

Co

mp

. II

e e

+

+

Co

mp

.III

e e

e e

+

+

+

+

++

+

+

+

+

+

+

+

+

+

++

+

+

+

+

+

CADENA RESPIRATORIA (ANIMACIÓN)

Cit C

2ATP2ADP

FAD+

+

Co

mp

. I

+

+

Co

mp

. II

e e

+

+

Co

mp

.III

e e

e e

+

+

+

++

+

+

+

+

+

+

+

+

++

++

+

+

+

+

e e

FADH2

CADENA RESPIRATORIA (ANIMACIÓN 2)

BALANCE

BALANCE (2)

BALANCE (3)

* 8 Acetil CoA = 8 x (3NADH + 1FADH2 + 1ATP) = 8 x 3 x 3 + 8 x 1 x 2 + 8 x 1 = 96 ATP* 7 FADH2 = 7 x 2 = 14 ATP* 7 NADH = 7 x 3 = 21 ATP* - 1 ATP

130 ATP

COMPARACIÓN ENTRE LAS VÍAS AEROBIA Y ANAEROBIA DEL

CATABOLISMO DE LA GLUCOSA

Respiración anaerobia y fermentación no es lo mismo.

La respiración anaerobia es totalmente igual que la aerobia (mismo balance y mismo donador-aceptor de electrones NADH), la única diferencia es que el aceptor final de electrones no es O2 (SO4, NO3 o CO2).

ESQUEMA FINAL