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Catabolismo
Marta Gutiérrez del Campo
Vías del catabolismo
CATABOLISMO
Es la parte del metabolismo que consiste en la transformación de moléculas orgánicas o biomoléculas
complejas en moléculas sencillas y en el almacenamiento de la energía química desprendida en forma
de enlaces de fosfato y de moléculas de ATP, mediante la destrucción de las moléculas que contienen
gran cantidad de energía en los enlaces covalentes que la forman, en reacciones químicas exotérmicas.
Glucólisis
DEFINICIÓN
Conjunto de reacciones que degradan la glucosa (C6) transformándola en dos moléculas
de ácido pirúvico (PYR) (C3). Estas reacciones se realizan en el hialoplasma de la célula.
Es un proceso anaerobio, que no necesita oxígeno, y en el que por cada molécula de
glucosa (GLU) se obtienen 2ATP y 2NADH+ H+.
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Glucólisis
ETAPAS
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Fosforilación.
Isomerización.
Nueva fosforilación.
Rotura de la molécula.
Oxidación por el NAD+
al mismo tiempo se
produce una
fosforilación.
Desfosforilación.
Isomerización.
Formación de un doble
enlace.
Desfosforilación.
Glucosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD+  2 Ácido pirúvico + 2ATP + 2NADH + 2 H+ + 2H2O
Glucólisis
CARACTERÍSTICAS Y SIGNIFICADO BIOLÓGICO DE LA GLUCOLISIS
1.
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Se realiza tanto en procariotas como en eucariotas.
En los eucariotas se realiza en el hialoplasma.
Se trata de una degradación parcial de la glucosa.
Es un proceso anaerobio que permite la obtención de energía a partir de los compuestos
orgánicos en ausencia de oxígeno
La cantidad de energía obtenida por mol de glucosa es escasa (2 ATP).
La glucolisis fue, probablemente, uno de los primeros mecanismos para la obtención de
energía a partir de sustancias orgánicas en la primitiva atmósfera sin oxígeno de la Tierra.
ETAPAS CLAVES DE LA GLUCOSIS.
Un punto crucial es la etapa 5. Si el NADH no vuelve a oxidare la ruta se detendrá. El modo de oxidarse
dependerá de la disponibilidad de oxigeno.
a)
En condiciones aerobias, el ácido pirúvico entra en la mitocondria y se transforma en
grupos acetilo, que formaran el acetil coenzima A que ingresara en la respiración celular.
b)
En condiciones anaerobias el NADH se oxida a NAD+ mediante la reducción de ácido
pirúvico.
Vías del catabolismo pirúvico
Para evitar que la glucolisis se detenga por un exceso de ácido pirúvico
(PYR) y NADH+H + o por falta de NAD+, se necesitan otras vías que
eliminen los productos obtenidos y recuperen los substratos imprescindibles.
1. Respiración aerobia (catabolismo aerobio). Cuando hay oxígeno, el pirúvico es
degradado completamente obteniéndose dióxido de carbono (CO2). El NADH+H + y
otras coenzimas reductoras obtenidas son oxidadas y los electrones transportados
hacia el oxígeno (O2), recuperándose el NAD+ y obteniéndose H2O. Este proceso
se realiza en los eucariotas en las mitocondrias.
2. Fermentación (Catabolismo anaeróbico). Cuando no hay oxígeno el ácido
pirúvico se transforma de diferentes maneras sin degradarse por completo a CO2
y H2O. Este proceso tiene como objetivo la recuperación del NAD+ . En los
eucariotas se realiza en el hialoplasma.
Vías del catabolismo pirúvico
RESPIRACION CELULAR O EL CATABOLISMO AERÓBICO
(RESPIRACIÓN AEROBIA)
DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA DEL ÁCIDO PIRÚVICO
1. Descarboxilación. El ácido pirúvico (PYR) va a perder el grupo CO2 correspondiente al primer carbono, el
carbono que tiene la función ácido.
2. Oxidación. Al perderse el primer carbono, el segundo pasa de tener un grupo cetona a tener un grupo aldehído.
Este grupo se oxidará a grupo ácido (ácido acético) por acción del NAD+. En el proceso interviene una sustancia,
la coenzima-A (HS-CoA) que se unirá al ácido acético para dar acetil-coenzima A (ACA).
Vías del catabolismo pirúvico
RESPIRACION CELULAR O EL CATABOLISMO AERÓBICO
(RESPIRACIÓN AEROBIA)
EL CICLO DEL CITRATO (CÍTRICO) O CICLO DE KREBS.
i.
Ruta metabólica a través de la cual el ácido acético unido a la coenzima-A va a completar su oxidación en la
matriz mitocondrial.
ii. Es la vía más importante para el catabolismo de las sustancias orgánicas.
iii. No sólo va a ser la última etapa de la degradación de los azucares, otros compuestos orgánicos (los ácidos
grasos y determinados aminoácidos) van a ser también degradados a acetil-CoA (ACA) e integrados en el ciclo
de Krebs.
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RESPIRACION CELULAR O EL CATABOLISMO AERÓBICO
(RESPIRACIÓN AEROBIA)
EL CICLO DEL CITRATO (CÍTRICO) O CICLO DE KREBS.
iv. El ciclo de Krebs, como todo proceso cíclico, no tiene más principio o fin que el que nosotros queramos ponerle.
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RESPIRACION CELULAR O EL CATABOLISMO AERÓBICO
(RESPIRACIÓN AEROBIA)
EL CICLO DEL CITRATO (CÍTRICO) O CICLO DE KREBS.
BALANCE ENERGÉTICO
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RESPIRACION CELULAR O EL CATABOLISMO AERÓBICO
(RESPIRACIÓN AEROBIA)
LA FOSFORILACIÓN OXIDATIVA (CADENA RESPIRATORIA).
1. Consiste en un transporte de electrones desde las coenzimas reducidas, NADH+H + o FADH2, hasta el oxígeno.
Este transporte se realiza en la membrana de las crestas mitocondriales.
2. Se recuperarán las coenzimas transportadoras de electrones en su forma oxidada
3. Es en este proceso donde se obtendrá la mayor parte de la energía contenida en la glucosa y otros compuestos
orgánicos, que será almacenada en forma de ATP.
4. Como producto de desecho se obtendrá agua.
Vías del catabolismo pirúvico
LAS FERMENTACIONES ANAERÓBICAS (RESPIRACIÓN ANAEROBIA)
La oxidación del NADH+H + y del FADH2 en la cadena respiratoria tiene como aceptor final de los electrones al oxígeno.
Si no hay oxígeno, el NADH+H + y el FADH2 se acumulan y los procesos de obtención de energía se interrumpen.
En estas condiciones, condiciones anaerobias o de falta de oxígeno, ciertos microorganismos y, por ejemplo, nuestras células musculares, recuperan las coenzimas
oxidadas por diversas vías metabólicas conocidas bajo el nombre de fermentaciones anaeróbicas.
Según el producto obtenido, tendremos las siguientes fermentaciones:
Fermentación láctica.
Fermentación alcohólica.
Vías del catabolismo pirúvico
ECUACIONES GLOBALES DE LAS DIFERENTES VÍAS DE
DEGRADACIÓN DE LA GLUCOSA y RENDIMIENTO ENERGÉTICO
EN MOLES DE ATP POR MOL DE GLUCOSA
Otras rutas metabolicas
OXIDACION DE LOS ACIDOS GRASOS
ß-OXIDACIÓN DE ACIDOS GRASOS.
Los ácidos grasos son moléculas que suponen importantes depósitos de energía para la célula.
En un primer término los triglicéridos deben ser hidrolizados en el citoplasma por la acción de las
lipasas, originándose glicerol y sus correspondientes ácidos grasos. Los ácidos grasos inmediatamente
son degradados en la mitocondria en la ß-oxidación y el glicerol pasa a la ruta catabólica glucolítica.
Rendimiento Energético
Fase I
β – Oxidación del ácido graso activado
Acetil-CoA
Fase II
Fase III
Reacción
NADH + H+ , FADH2
Ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico
Cadena Respiratoria Mitocondrial
Producción ATP
Oxidación de palmitato a palmitoil CoA
-2
Oxidación de 8 Acetil CoA
8 x 12 = 96
Oxidación de 7 FADH2
7 x 2 = 14
Oxidación de 7 NADH
7 X 3 = 21
Neto Palmitato
CO2 +H2O
129
Otras rutas metabolicas
OXIDACION DE AMINOÁCIDOS
Los aminoácidos excedentes no pueden almacenarse y tampoco pueden
excretarse. Por ello los aminoácidos excedentes se utilizan como combustible
para obtener energía.