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Metabolismo
Catabolismo
Glúcidos
Glucólisis
Lípidos
Recursos
Prótidos
Activación
del ácido
grasos
β-oxidación de
los Ácidos
Grasos
Fermentación
Obtención
Acetil Co A
Respiración
celular
Ciclo de
Krebs
Balance
energético
Cadena
transportadora
de electrones
Fosforilación
Recursos
ESQUEMA
El metabolismo
celular
Diferencia
Anabolismo
Catabolismo
Fases del
catabolismo
Tipos de
catabolismo según
el aceptor final de
electrones
El destino del ácido
pirúvico (piruvato)
Rendimiento
energético de la
glucosa
Rendimiento
energético del
catabolismo de un
ácido graso
Estructura
ATP asas
El catabolismo por
respiración.
Células eucariotas
Fermentación
Láctica
Fermentación
Etílica
Fermentación
Acética
Metabolismo
Conjunto de procesos químicos que se producen en la
célula, catalizados por enzimas y que tienen como objetivo
la obtención de materiales y energía para sustentar las
diferentes funciones vitales
ESQUEMA
Metabolismo
CATABOLISMO
ANABOLISMO
 Son reacciones de degradación.
 Son reacciones de biosíntesis.
 Transforman compuestos
complejos en simples.
 Transforman compuestos
simples en complejos.
 Liberan energía.

 Son reacciones exergonicas.
 Son reacciones endergonicas
 Son reacciones de oxidación
 Son reacciones de reducción.
Necesitan energía.
ESQUEMA
Catabolismo
ESQUEMA
Es el conjunto de reacciones metabólicas que tienen
por objeto obtener energía a partir de compuestos
orgánicos complejos que se transforman en otros más
sencillos.
Ejemplos:
• Respiración celular aerobia
• Fermentaciones.
• Fermentación láctica.
• Fermentación acética.
• Glucólisis.
• Beta-oxidación de los ácidos grasos.
• Ciclo de Krebs, etc.
Fases del catabolismo
ESQUEMA
• Fase I, fase inicial o preparatoria:
Las grandes moléculas se degradan
• Polisacáridos a monosacáridos.
• Lípidos a ác. grasos y glicerina.
• Proteínas a aminoácidos).
• Fase II o fase intermedia:
Los
productos de la fase I, son
convertidos en una misma moléculas,
más sencillas el Acetil-coenzima A (acetil
Co A).
• Fase III o fase final:
El acetil-Co A (se incorpora al ciclo de
Krebs) da lugar a moléculas
elementales CO2 y H2O.
Tipos de catabolismo según el aceptor final de electrones
• Fermentación. El dador y el aceptor final de electrones son
compuestos orgánicos.
• Respiración celular. El aceptor final de electrones es
inorgánico, por ejemplo: O2, NO3-, SO42-, y el dador suele
ser un compuesto orgánico.
• Respiración aerobia, cuando es el O2 el que acepta los
hidrógenos.
• Respiración anaerobia, cuando la sustancia que se reduce
es diferente del oxígeno, por ejemplo: iones nitrato (NO3-),
iones sulfato (SO4 2-), etc.
ESQUEMA
Catabolismo de glúcidos
• Glucólisis: Forma ácido piruvico
• Degradación anaerobia del ácido pirúvico.
• Fermentación
• Láctea
• Etilica
• Degradación aerobia del ácido pirúvico (Respiración celular)
• Descarboxilación del ácido pirúvico
• Ciclo de Krebs.
• Cadena transportadora de electrones.
• Fosforilación oxidativa.
ESQUEMA
Glucólisis
La glucólisis o vía de Embdem-Meyerhof es un
conjunto de reacciones anaerobias que tienen lugar en el
hialoplasma celular, en la cual se degrada la glucosa (C6),
transformándola en dos moléculas de ácido pirúvico (C3).
Ubicación: Hialoplasma
Es una ruta anaerobia
Sustrato inicial: Glucosa
Producto final: 2 Ácido pirúvico (o Piruvato), 2 ATP, 2 NADH + 2 H+
Sirve para: Obtener energía
Glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi ▬►2 Ác. pirúvico + 2 NADH+ 2 H+ + 2 ATP
ESQUEMA
Animación
Glucólisis
ESQUEMA
El destino del ácido pirúvico (piruvato)
Fermentación
ESQUEMA
Hialoplasma
En ausencia de O2
Ác.
Pirúvico
En presencia de O2
Respiración celular
Mitocondria
Fermentación
La mayoría de las fermentaciones son anaerobias, y su finalidad es
que no se bloquee completamente el catabolismo en ausencia de
oxígeno, permitiendo al organismo obtener energía, aunque sea
poca, en esas condiciones
● Son un conjunto de rutas metabólicas, que se realizan en el
hialoplasma, por las cuales se obtiene energía por la oxidación
incompleta de compuestos orgánicos.
● Los electrones liberados en esta oxidación son aceptados por
un compuesto orgánico sencillo que es el producto final de la
fermentación.
ESQUEMA
● El rendimiento energético es bajo. CONCEPTO
• Procesos: Anaerobios
• Localización: Hialoplasma
• Oxidación incompleta
• Aceptor de electrones:
Compuesto orgánico
• Rendimiento energético: Bajo
Tipos de fermentación
ESQUEMA
Fermentación láctica
El producto final es ácido láctico o Lactato, (fermentación
homoláctica)
unido,
en
ocasiones,
a
otros
compuestos
(heteroláctica). La realizan bacterias del género Lactobacillus y
Streptococcus (utilizadas para la obtención productos lácteos
(yogur, queso,…) y las células musculares cuando el aporte de
oxígeno es insuficiente.
ESQUEMA
Fermentación etílica o alcohólica
En la que se obtiene alcohol etílico (etanol). La realizan ciertas
levaduras (género Saccharomyces) utilizadas para fabricar gran
variedad de bebidas alcohólicas (vino, cerveza, ron, etc.) a partir de
diversos azúcares (de uva, de cereales, etc.).
ESQUEMA
Fermentación acética
Fermentación oxidativa. Requieren oxígeno (son aerobias) pero éste no
actúa como último aceptor de electrones sino como oxidante del sustrato.
La más conocida es la fermentación acética (se produce vinagre a partir
del vino) y en la cual, el alcohol etílico es oxidado a ácido acético
mediante el oxígeno.
ESQUEMA
Respiración celular
ESQUEMA
● Se realiza en la matriz de las mitocondrias
● Obtención de energía de las células aerobias.
● Supone la oxidación del ácido pirúvico hasta formar CO2 y H2O.
● El oxígeno actúa como último aceptor de electrones.
Etapas de la respiración celular
1. Transformación del ácido pirúvico en acetil CoA.
ESQUEMA
2. El acetil CoA ingresa en el ciclo de Krebs
3. Cadena transportadora de electrones a través de la
cadena respiratoria.
4. Fosforilación oxidativa. ATPasas, (ADP + Pi -> ATP)
Resumen
ESQUEMA
Primera etapa: obtención del acetil Co A
► A partir del ácido pirúvico En condiciones aeróbicas el ác. Pirúvico
obtenido de la glucólisis entra en las mitocondrias y sufre una
descarboxilación oxidativa, en presencia del Coenzima A (CoA), se
oxida hasta Acetil-CoA (CH3CO-S-CoA), liberándose CO2 y
reduciéndose una molécula de NAD+ a NADH + H+.
ESQUEMA
El acetil-Co A está formado por un grupo acetilo de dos átomos de
carbono unido al grupo transportador CoA.
Segunda etapa: El ciclo de Krebs
• Ciclo del ácido cítrico o del ácido
tricarbonxílico
• Se desarrolla: matriz mitocondrial
• Sustrato inicial: acetil-Co A
• Unión del acetil-CoA (2 C) con una
molécula de 4 C (el ácido
oxalacético), para formar una de 6 C
(ácido cítrico).
• Se genera: 2 CO2 + 3 NADH + 3 H+ +
FADH2 + ATP + 1 Co A-SH
ESQUEMA
El ciclo de Krebs
ESQUEMA
Balance del Ciclo de Krebs
Ciclo de Krebs
ESQUEMA
Su función es oxidar el grupo acetilo del acetil-Co A a CO2, al mismo
tiempo que se reducen los transportadores de electrones NAD+ y
FAD a NADH y FADH2.
Consta de ocho reacciones que se realizan en la matriz mitocondrial.
En cada vuelta del ciclo:
Acetil-CoA+3H2O+3NAD++FAD +ADP+Pi
2CO2+1CoA-SH +3NADH +3H+ +FADH2+ATP
A continuación, el NADH y el FADH2 se oxidan mediante la
cadena de transporte electrónico mitocondrial generando ATP.
Tercera etapa:
Cadena respiratoria o cadena transportadora de electrones
ESQUEMA
Las moléculas que forman esta cadena están situadas en la
membrana interna de la mitocondria
La cadena se inicia cuando los NADH y FADH2 liberan H+ y epara oxidarse y regenerar el NAD+.
Los protones quedan en la matriz y los electrones son
transferidos al primero de los transportadores que forman la cadena
respiratoria.
En esta fase los e- tienen una alta energía que va disminuyendo
conforme van pasando a través de los más de 15 transportadores.
Finalmente los e- llegan al O2 (último aceptor de los e-), que se reduce a
H2O.
Cadena respiratoria o cadena transportadora de electrones
ESQUEMA
- 0,4
Los electrones se transfieren
desde el NADH hasta el O2, a
través de una cadena de transporte
de electrones, también llamada
cadena respiratoria.
NADH
NAD + + H+
2e- + 2H+
FMN
+ 2H+
FMN
2e-
0
CoQ
+ 2H+
CoQ
FADH2
2e-
FAD
+ 0,4
2H+
Cit b
2eCit b
Cit c
2eCit c
Cit c
2eCit c
2e-
a3
2H++ 1/2 O2
a3
+ 0,8
Voltios
2e-
2e-
H2O
Cadena respiratoria o cadena transportadora de electrones
ESQUEMA
Cuarta etapa: Fosforilación oxidativa
Según la hipótesis quimiosmótica:
ESQUEMA
En la membrana interna de las mitocondrias se va realizando
un transporte de electrones desde el NADH o el FADH2, hasta el
oxígeno.
Este transporte de electrones va a generar un transporte de protones
desde la matriz hacia el espacio intermembrana.
Los protones tiendan a volver de nuevo a la matriz a favor de
gradiente, los H+ sólo pueden atravesarla a través de las ATP
sintetasas. Estos complejos utilizan la energía liberada en el paso de
H+ para, a partir de ADP + Pi obtener ATP.
Por cada NADH se obtienen 3 ATP
y por cada FADH2 2 ATP
Fosforilación oxidativa
ESQUEMA
Matriz
mitocondrial
H+ ATP
Espacio
intermembrana
Matriz
mitocondrial
NAD
NADH
_
FAH2
H+
H+
FAD
+
2
ADP
H2O
H+ + 1/2 O2
F1
F0
_ _ _
2e2e-
CoQ
Sistema I
Sistema II
H+
Espacio
intermembrana
H+
Cit
c
H+
H+
H+
H+
H+
Sistema III
H+
Estructura de las ATPasas
Partículas F de la membrana
mitocondrial interna
ESQUEMA
Rendimiento energético de la glucosa
ESQUEMA
1. Glucólisis (De 1 C6
2 C3)
1 Glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi
2 Ácido pirúvico + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP
2. Del ácido pirúvico al acetil CoA (De 2 C3
2 Ác. pirúvico + 2 HS-CoA+ 2 NAD+
2 C2)
2 CO2 + 2 Acetil-CoA + 2 NADH + 2 H+
3. Ciclo de Krebs.
2(Acetil-CoA+H2O+3NAD++FAD+ADP+Pi)
4CO2+6NADH+6H++2FADH2+2ATP+2SH-CoA
_____________________________________________________________________
Glucosa+2H2O+10NAD++FAD+4ADP+4Pi
6CO2 + 10NADH +10H+ +2FADH2+ 4 ATP
(x 3ATP)
4. Cadena respiratoria:
(x 2ATP)
30 ATP + 4 ATP
34 ATP
TOTAL: 38 ATP
Rendimiento energético de la glucosa
ESQUEMA
Catabolismo de los lípidos
Los lípidos se usan como sustancias
de reserva energética.
Principalmente los triacilgliceridos o
grasas.
Lipasa
Triglicerido ▬►glicerina + 3 ác. grasos
R1
CO
O
CH2
R2
CO
O
CH + 3 H2O
Lipasa
R3 CO O CH2
Triacilglicerol
R1
Grasa
COOH + HO
CH2
R2
COOH + HO
CH
R3
COOH + HO
CH2
Lipasa
Ácidos grasos + Glicerina
ESQUEMA
Resumen
ESQUEMA
Catabolismo de los lípidos
Los ácidos grasos son degradados a acetil-CoA mediante una ruta
metabólica denominada b-oxidación, que tiene lugar en la matriz
mitocondrial.
Los ácidos grasos deben ser previamente activados a acil-Co A y
transportados desde el citosol al interior de la mitocondria.
Activación de los ácidos grasos
En la membrana mitocondrial externa, los ácidos grasos se activan
por unión con la Co A para dar acil-Co A, al mismo tiempo que el ATP
se rompe en AMP y pirofosfato.
ESQUEMA
A continuación, los acil-Co A son transportados a través de la
membrana mitocondrial interna.
Activación del ácido grasos
Los ácidos grasos saturados entran en la mitocondria al mismo tiempo
que se unen a una molécula de coenzima A, el ácido graso quedará
activado, formando un Acil-Co A, para ello se requiere la energía de un
ATP que pasa a AMP.
ESQUEMA
β-Oxidación de los ácidos grasos
1. Oxidación entre los carbonos α y β, proceso catalizado por una FAD.
2. Hidratación, con rotura del doble enlace del enol formado.
ESQUEMA
3. Oxidación del carbono β, por una NAD+.
4. Rotura del enlace entre los carbonos β y gamma por una nueva
molécula de CoA. Se libera un acetil-CoA y queda un resto de ácido
graso activado con dos átomos de carbono menos, que reinicia el
“ciclo”.
Balance energético del catabolismo de un ácido graso
Por ejemplo el Ácido Palmítico (16 C):
ESQUEMA
+ 8 HS-Co A
Ác. Palmítico,16 C (H. Lynen ▬►8 Acetil-CoA
8AcetilCoA(C.deKrebs)
+ 7 NADH+7H+ + 7 FADH2
▬►8HS-CoA+16CO2+ 24 NADH+24H++ 8 FADH2 + 8 ATP
______________________________________________________________________
Ác. palmítico, (16 C) ▬▬▬▬► 16 CO2+ 31 NADH+31H ++ 15 FADH2 + 8 ATP
(x 3ATP)
(x 2ATP)
↓
Cadena respiratoria:
(Activación del ácido graso):
93 ATP
↓
+
30 ATP ▬► 131 ATP
-2 ATP
TOTAL:129 ATP
Recordar que :
• La oxidación de cada NADH en la cadena respiratoria produce 3 ATP
• La oxidación del FADH2 da lugar a 2 ATP.
Catabolismo de las proteínas
Las proteínas no se usan como
fuente de energía, pero los
aminoácidos que sobran tras la
síntesis de proteínas pasan a ser
usados como combustible celular.
La primera etapa de la degradación
de
los
aminoácidos
es
la
desaminación o eliminación del
grupo amino con el fin de excretar
el exceso de nitrógeno (excretados
con la orina) y degradar el
esqueleto carbonado resultante que
se
incorporan
en
diversos
momentos del catabolismo y son
degradadas hasta CO2 en la
respiración mitocondrial.
ESQUEMA
Catabolismo de las proteínas y aminoácidos
ESQUEMA
Resumen
ESQUEMA
Resumen
ESQUEMA
ESQUEMA
Metabolismo
RECURSOS
Catabolismo
Glúcidos
Glucólisis
Fermentación
Respiración
celular
Obtención
Acetil Co A
Ciclo de
Krebs
Lípidos
Anabolismo
Fase
luminosa
Activación
del ácido
grasos
β-oxidación
de los Ácidos
Grasos
Balance
energético
Cadena
transportadora
de electrones
Quimiosíntesi
s
Fotosíntesis
Prótidos
Fosforilación
Fase
oscura
Quimiosíntesi
s del
nitrógeno
Captura de
energía
luminosas
Quimiosíntesi
sdel azufre
Transporte de
electrones
Quimiosíntesi
s del hierro
Fotolisis del
agua
Quimiosíntesi
s del
hidrógeno
Fotofosforilación
acíclica
Fotofosforilación
cíclica