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TEMA 11 CATABOLISMO AERÓBICO Y
ANAERÓBICO
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Ángel Miguel B.H.
Generalidades
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 Según sea la naturaleza del aceptor de electrones, los
seres vivos se pueden clasificar como aeróbicos o
aerobios, si el receptor es el oxigeno molecular (O2);
anaeróbicos o anaerobios, si es otra molécula.
 En los procesos metabólicos, se suceden secuencias de
reacciones redox en las que se transfieren átomos de
hidrógeno o su electrón de un compuesto a otro. Las
oxidaciones van acompañadas de pérdidas de átomos de
hidrógeno (cada átomo de hidrógeno contiene un protón
y un electrón).
 Las moléculas que ceden átomos de hidrógeno se oxidan,
mientras que las que los aceptan se reducen.
Ángel Miguel B.H.
Energética Celular
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 Los organismos vivos toman energía de su entorno y la aprovechan para realizar
sus funciones vitales, devolviendo cantidades equivalentes mediante calor u otras
formas de energía que contribuyen al aumento de desorden del universo.
 La energía libre es la forma de energía útil capaz de realizar un trabajo en
condiciones constantes de presión y temperatura.
 Si ΔG < 0: la reacción es energéticamente favorable. Reacciones exergónicas
 Si ΔG > 0: la reacción es energéticamente desfavorable, y requiere la absorción de
energía, es una reacción endergónica.
 Si ΔG = 0: El sistema está en equilibrio.
 La energía desprendida en una reacción exergónica, puede aprovecharse para
que ocurran otras reacciones energéticamente desfavorables. Esta propiedad e
conoce con el nombre de acoplamiento energético
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GLUCÓLISIS
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 La glucólisis o ruta de Embden-Meyerhof ocurre en
el citosol sin necesidad de oxígeno.
 Es una secuencia de reacciones en las que una
molécula de glucosa (seis átomos de carbono) se
transforma en dos moléculas de ácido pirúvico (tres
átomos de carbono cada una).
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GLUCÓLISIS (II)
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 Se necesitan 2 ATP para iniciar el proceso; se
producen 2 NADH y 4 ATP.
 Balance total es 2 NADH y 2 ATP por cada molécula
de glucosa.
 La ecuación de la glucólisis es:
Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+
2 Ácido
pirúvico + 2ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O
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GLUCÓLISIS (III)
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 En condiciones aerobias, las moléculas de NADH
extramitocondrial ceden sus electrones a la cadena
de transporte electrónico.
 En condiciones anaerobias, el NADH
extramitocondrial se oxida a NAD+ mediante la
reducción del ácido pirúvico de forma anaerobia,
denominándose fermentaciones, y ocurren en
el citosol.
Ángel Miguel B.H.
CICLO DE KREBS
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Ángel Miguel B.H.
CICLO DE KREBS (II)
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 Mediante la respiración celular, el ácido pirúvico
formado durante la glucólisis se oxida
completamente a CO2 y H2O en presencia de oxígeno.
 Este proceso de respiración se desarrolla en dos
etapas sucesivas: el ciclo de Krebs y la cadena
respiratoria, a la cual está asociada la
fosforilación oxidativa.
 En las células eucarióticas el ciclo de Krebs tiene
lugar en la matriz de la mitocondria, siempre
que haya suficiente oxígeno.
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CICLO DE KREBS (III)
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 Antes de comenzar el ciclo de Krebs, el ácido
pirúvico sufre una oxidación liberándose CO2 y
formándose en un grupo acetilo y un NADH.
 Cada grupo acetilo se une a un compuesto
denominado coenzima A, de esta forma se origina el
acetil-CoA.
 El ciclo de Krebs, ciclo de los ácidos tricarboxílicos o
ciclo del acido cítrico, consiste en una cadena cíclica
de reacciones.
Ángel Miguel B.H.
CICLO DE KREBS (IV)
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 En cada vuelta del ciclo de Krebs se genera 1 GTP, 3





NADH y 1 FADH2.
Cada vuelta del ciclo consume un grupo acetilo y
regenera un ácido oxalacético.
Se necesitan dos vueltas del ciclo para oxidar una
molécula de glucosa.
Por tanto, por cada molécula de glucosa se forman 2
GTP, 6 NADH y 2FADH2.
Cada GTP produce un ATP.
En el ciclo de Krebs no se necesita oxígeno directamente,
sin embargo, si se necesitan en las siguientes etapas de la
respiración, la cadenera respiratoria.
Ángel Miguel B.H.
CADENA RESPIRATORIA
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Ángel Miguel B.H.
CADENA RESPIRATORIA (II)
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 Ocurre en la membrana mitocondrial interna, en
varios pasos, se va oxidando desde el NADH hasta el
O2 produciendo H2O.
 Cuando los electrones se mueven en la cadena
transportadora, liberan energía que se utiliza para
fabricar ATP, por eso se denomina fosforilación
oxidativa.
Ángel Miguel B.H.
CADENA RESPIRATORIA (III)
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 La fosforilación oxidativa ocurre mediante
acoplamiento quimiosmótico, que utiliza la
energía generada en los tres sistemas de transporte
electrónicos.
 Se genera un gradiente de protones que es utilizado
por la partícula F para producir ATP en la matriz
mitocondrial.
 El transporte de un par de electrones desde el NADH
al O2 genera energía para producir tres ATP, el paso
de un par de electrones desde el FADH2 al O2
produce energía para sintetizar 2 ATP.
Ángel Miguel B.H.
BALANCE ENERGÉTICO
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Ángel Miguel B.H.
RESUMEN DE LA DEGRADACIÓN DE LA GLUCOSA EN CONDICIONES
AEROBIAS
SERIE DE REACCIONES
SUSTRATOS
PRODUCTOS
GLUCÓLISIS
GLUCOSA (C6)
NAD+
ADP, Pi
PIRÚVICO (C3)
NADH+H+
ATP
PREPARACIÓN PARA EL
CICLO DE KREBS
PIRÚVICO (C3)
CoA
NAD+
CO2
AcetilCoA (C2)
NADH+H+
CICLO DE KREBS
AcetilCoA (C2)
ADP, Pi
NAD+
FAD
CO2
ATP
NADH+H+
FADH2
CADENA DE
TRANSPORTE
ELECTRÓNICO
NADH+H+
FADH2
O2
GRADIENTE DE
H+ATP
H2O
Ángel Miguel B.H.
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CATABOLISMO ANAEROBIO: FERMENTACIONES
 Cuando el último aceptor de hidrógenos es una
molécula orgánica sencilla, se denominan
fermentaciones.
 Fermentación etílica: producen etanol. La
enzima alcohol deshidrogenasa cataliza la reducción
del acetaldehído a etanol, reoxidando el NADH.
 Efecto Pasteur consiste en la inhibición del proceso
fermentativo en presencia de oxígeno molecular.
FERMENTACIONES
 Fermentación láctica: se origina ácido láctico a
partir de ácido pirúvico procedente de la glucólisis.
De esta forma, se regenera el NAD+ necesario para
proseguir la glucólisis.
 Se da en bacterias homofermentativas (solo
producen acido láctico) y en heterofermentativas
(además del ácido láctico, producen otras
sustancias).
OTRAS RUTAS CATABÓLICAS
 Oxidación de los ácidos grasos (beta-
oxidación):
El acontecimiento inicial consiste en la hidrólisis de los
triacilglicéridos originándose glicerol y los ácidos
grasos.
El glicerol se fosforila y se incorpora a la vía glucolítica.
BETA OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
 Los ácidos grasos se activan en la membrana
mitocondrial externa uniéndose a la coenzima A.
 El catabolismo de los ácidos grasos tiene lugar en la
matriz mitocondrial y en los peroxisomas; el
proceso consiste en la oxidación del carbono beta
eliminándose de forma secuencial unidades de dos
átomos de carbono.
 En el mecanismo de transporte de los ácidos grasos a
través de la membrana interviene la carnitina. Por
cada 2 carbonos del ácido graso se produce un
FADH2 y un NADH.
OXIDACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS
 Cuando hay un exceso de aminoácidos se eliminan
transformando en primer lugar el grupo amino que
en la mayoría de los vertebrados da lugar a urea que
se elimina en la orina y el sudor.
 Lo que queda del aminoácido se transforma para
entrar en el ciclo de Krebs como uno de los
intermediarios del mismo, dependiendo del
aminoácido original.