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UNIDAD
10
El metabolismo. Catabolismo
Recursos para la explicación de la unidad
El metabolismo
celular
El catabolismo por
respiración. Células
eucariotas
Adenosín-trifosfato
(ATP)
El catabolismo por
fermentación
Producción de
energía en el
catabolismo
Catabolismo de los
lípidos
El metabolismo celular
CATABOLISMO
ANABOLISMO
 Son reacciones de degradación.
 Son reacciones de síntesis.
 Son reacciones de oxidación.
 Son reacciones de reducción.
 Desprenden energía.
 Precisan energía.
 A partir de muchos sustratos diferentes
 A partir de unos pocos sustratos
se forman casi siempre los mismos
productos, principalmente dióxido
de carbono, ácido pirúvico y etanol.
 Es un conjunto de vías metabólicas
convergentes.

se pueden formar muchos productos,
diferentes.
Es un conjunto
de vías metabólicas
divergentes.
Adenosín – trifosfato (ATP)
OH
OH
OH
HO — P — O — P — O — P — O —
O
O
O
ATP + H2O → ADP + Pi + energía (7,3 kcal/mol)
OH
CH2
H
OH
HO — P — O — P — O —
O
ATP
O
ADP + H2O → AMP + Pi + energía (7,3 kcal/mol)
O
Adenina
H
H
OH
OH
H
ADP
CH2
H
OH
HO — P — O —
O
Adenina
H
H
OH
OH
CH2
H
O
O
H
Adenina
H
H
OH
OH
H
AMP
Producción de energía en el catabolismo
A
B
+
C
+
G1
A
G2
+
+
B
C
+
ΔG = G2 – G1 < 0
+
+
D
+
ΔG = G2 – G1 < 0
El catabolismo por respiración. Células eucariotas
e- y H+ transportados
por NADH y FADH2
e- y H+
transportados
por NADH
Glucólisis
Glucosa
Ácido pirúvico
Ciclo
de Krebs
- Transporte de e- Quimiósmosis
- Fosforilación oxidativa
Glucólisis. Rutas que se pueden seguir
glucosa
Aminoácidos
glucólisis
Desaminación
Lípidos
β-oxidación
2 piruvatos
anaerobias
anaerobias
aerobias
2 CO2
2 etanol + 2 CO2
Fermentación alcohólica
en levaduras
2 acetil-CoA
Ciclo del ácido
cítrico
4 CO2 + 4 H2O
Células animales, vegetales y
microorganismos
2 lactato
Fermentación a lactato en
músculo, eritrocitos y
bacterias anaeróbicas
Otras vías
distintas a la
glucosa
Glucólisis.
La glucolisis es la ruta por medio de la
cual los azucares de seis átomos de
carbono (que son dulces) se desdoblan,
dando lugar a un compuesto de tres
átomos de carbono, el piruvato.
Durante este proceso, parte de la
energía potencial almacenada en la
estructura de hexosa se libera y se
utiliza para la síntesis de ATP a partir
de ADP
Está presente en todas las formas de
vida actuales. Es la primera parte del
metabolismo energético y en las células
eucariotas ocurre en el citoplasma.
Podemos dividirla en dos fases:
Fase de consumo de energía
Fase de producción de energía
El catabolismo por respiración. Células eucariotas
Fosforilación a
nivel de sustrato
GLUCÓLISIS
Glucólisis. Fase de consumo de energía
1ª etapa
2ª etapa
3ª etapa
4ª etapa
Glucosa fosforilada a
glucosa-6-fosfato por
medio de la enzima
hexoquinasa
Glucosa-6-fosfato a
fructosa-6-fosfato por
medio de la enzima
glucosa-6P-isomerasa
Fructosa-6-fosfato
fosforilada a fructosa-1,6fosfasto por medio de la
enzima
fosfofructoquinasa
Fructosa-1,6-fosfato
hidrolizada a
gliceralheído-3-fosfato y
dihidroxiacetona-fosfato
por medio de la enzima
aldolasa
ATP
ADP
ATP
ATP
Glucólisis. Fase de producción de energía
5ª etapa
6ª etapa
Pi + NAD+
NADH+
Dihidroxiacetona-fosfato
a gliceralhedído-3fosfato por medio de la
enzima triosa fosfato
isomerasa
Gliceralhedído-3-fosfato
a 1,3 bisfosfo-Dglicerato por medio de la
enzima G3Pdeshidrogenasa
7ª etapa
1,3 bisfosfo-D-glicerato
a 3 fosfo-D-glicerato por
medio de la enzima
fosfoglicerato quinasa
x2
ADP
ATP
8ª etapa
3 fosfo-D-glicerato a 2
fosfo-D-glicerato por
medio de la enzima
fosfoglicerato mutasa
Glucólisis. Fase de producción de energía
9ª etapa
10ª etapa
ADP
2 fosfo-D-glicerato a fosfoenolpiruvato por medio de
la enzima enolasa
ATP
fosfoenolpiruvato a piruvato por medio de la enzima
piruvato quinasa
H2O
Glucólisis. Rendimiento energético
Glucosa + 4ADP + 2Pi + 2ATP + 2NAD+  2 Piruvato + 4ATP + 2NADH + 2ADP + 2H+ + 2H2O
=
Glucosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD+  2 Piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O
El rendimiento total de la glucólisis es de 2 ATP y 2 NADH
∆G°’= -73,3 KJ/mol
Glucólisis. RESUMEN
1
2
Fosforilación
hexocinasa
Isomerización
fosfohexosaisomerasa
3
Fosforilación
fosfofructocinasa
4
Ruptura
aldolasa
5
Isomerización
Fosfotriosa isomerasa
Glucólisis. RESUMEN
6
7
Oxidación y
Fosforilación
Gliceraldehido
3- fosfato
deshidrogenasa
Fosforilación a
nivel del
sustrato
Fosfoglicerato
cinasa
8
Isomerización
fosfoglicerato
mutasa
9
Deshidratación
Enolasa
10
Fosforilación a
nivel del
sustrato
Piruvato cinasa
El ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico.
PIRUVATO
(o ácido pirúvico)
Vía anaeróbica
Mediante fermentación
láctica, obtenemos dos
molécula de L-LACTATO
gracias a la acción de la
enzima lactato
deshidrogenasa.
Mediante fermentación
alcohólica, obtenemos dos
moléculas de
ACETALDEHÍDO gracias a
la acción de la enzima
piruvato descarboxilasa.
Vía
aeróbica
CICLO DE
KREBS
El ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico.
Deshidrogenación
Deshidratación e
hidratación
Hidratación
CICLO DE KREBS
Descarboxilación
oxidativa
Fosforilación a nivel
de sustrato
Deshidrogenación
Descarboxilación
oxidativa
El ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico.
Piruvato deshidrogenasa
ACETIL-COA
ACETALDEHIDO
Descarboxilación del piruvato. Se pasa de una molécula de 3C a
otra de 2C. Se desprende CO2 y se reduce el NAD+ con 2e- y H+
El ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico.
El ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico.
CITRATO
El ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico.
El ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico.
CO2 + NADH
NAD+
El ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico.
CO2 + NADH
S-CoA + NAD+
El ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico.
GTP + CoA-SH
GDP + Pi
El ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico.
FADH2
FAD+
No podemos distinguir los carbonos del CoA al ser
simétrica la molécula….
El ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico.
H2O
L-MALATO
El ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico.
NADH
C14
C14
NAD+
L-MALATO
El ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico.
BALANCE TOTAL DE ENERGÍA E INTERMEDIARIOS REDUCIDOS
GLUCÓLISIS
2xATP + 2xNADH (cada glucosa da lugar a dos
moléculas de gliceraldehido)
DESCARBOXILACIÓN
DEL PIRUVATO
2xNADH (dos piruvatos a Acetil-CoA)
CICLO DE KREBS
6xNADH + 2xGTP + 2xFADH2
(tenemos dos vueltas por glucosa)
El catabolismo por respiración. Células eucariotas
TRANSPORTE DE ELECTRONES
Compuesto por:
• 4 complejos proteicos (bombean H+ al trasladar los
e- y bajar su nivel de energía. Solo la I, III y IV)
• 2 transportadores (ubiquinona y el citocromo-c)
• ATP-sintetasa: realiza fosforilación oxidativa
El catabolismo por respiración. Células eucariotas
TRANSPORTE DE ELECTRONES
Se crea un gradiente de H+. Éstos vuelven a la matriz
mitocondrial produciendo un cambio estructural que
favorece la unión del ADP al Pi
El catabolismo por respiración. Células eucariotas
TRANSPORTE DE ELECTRONES
Al final del complejo IV, es necesario el oxígeno como
aceptor de los electrones, uniéndose a H+ y dando lugar
a una molécula de H2O
El ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico.
BALANCE TOTAL DE ENERGÍA
(Cada NADH dará lugar a 3ATP, cada FADH2 a 2 ATP)
GLUCÓLISIS
2xATP + 2xNADH = 2x3 = 6ATP
SUBTOTAL = 8ATP
DESCARBOXILACIÓN DEL
PIRUVATO
2xNADH = 2x3 = 6ATP
CICLO DE KREBS
6xNADH=6x3=18ATP + 2xGTP=2ATP + 2xFADH2=2x2=4ATP
SUBTOTAL= 24ATP
EN GLOBAL TODO EL PROCESO
RESPIRATORIO
8ATP + 6ATP + 24ATP = 38ATP
COSAS A TENER EN CUENTA: Para introducir los 2NADH procedentes de la glucólisis en la
mitocondria, se necesita energía (sólo rinde 2ATP/NADH)
EN GLOBAL TODO EL PROCESO
RESPIRATORIO
6ATP + 6ATP + 24ATP = 36ATP
El ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico.
BALANCE TOTAL DE ENERGÍA
(Cada NADH dará lugar a 3ATP, cada FADH2 a 2 ATP)
GLUCÓLISIS
2xATP + 2xNADH = 2x3 = 6ATP
SUBTOTAL = 8ATP
DESCARBOXILACIÓN DEL
PIRUVATO
2xNADH = 2x3 = 6ATP
CICLO DE KREBS
6xNADH=6x3=18ATP + 2xGTP=2ATP + 2xFADH2=2x2=4ATP
SUBTOTAL= 24ATP
EN GLOBAL TODO EL PROCESO
RESPIRATORIO
8ATP + 6ATP + 24ATP = 38ATP
COSAS A TENER EN CUENTA: Para introducir los 2NADH procedentes de la glucólisis en la
mitocondria, se necesita energía (sólo rinde 2ATP/NADH)
EN GLOBAL TODO EL PROCESO
RESPIRATORIO
6ATP + 6ATP + 24ATP = 36ATP
… Y OTRA REALIDAD … Realmente cada NADH produce 2,5 ATP, y cada FADH2 1,5 ATP…
EN GLOBAL TODO EL PROCESO
RESPIRATORIO
5ATP + 5ATP + 20ATP = 30ATP
El catabolismo por fermentación
FERMENTACIÓN
ALCOHÓLICA
FERMENTACIÓN
BUTÍRICA
FERMENTACIÓN
LÁCTICA
FERMENTACIÓN
PÚTRIDA
Catabolismo de los lípidos
CICLO DE OXIDACIÓN DE
LOS ÁCIDOS GRASOS