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METABOLISMO CELULAR. CATABOLISMO (Moléculas que intervienen en el…
METABOLISMO CELULAR. CATABOLISMO
Conjunto de reacciones químicas que ocurren en el interior de la célula. La mayoría de estas reacciones tienen lugar en el hialoplasma aunque muchas de ellas continúan en el interior de algún orgánulo. Estas reacciones químicas son catalizadas por enzimas siendo específicas de reacción y específicas de sustrato.
Catabolismo
Reacciones que
destruyen
moléculas complejas dando lugar a moléculas sencillas inorgánicas. En ese proceso de degradación se
libera energía
guardándose en molécula de ATP =
exergónicas o exotérmicas
β - oxidación
Ciclo de Krebs
Glucólisis
Fermentación
Anabolismo
Reacciones que
construyen
moléculas complejas a partir de moléculas inorgánicas sencillas. Se requiere un
consumo energético
. El ATP consumido en las reacciones anabólicas procede del ATP liberado en las reacciones catabólicas =
endergónicas o endotérmicas
Replicación del ADN
Síntesis proteica
Fotosíntesis
Respiración celular
Por esta vía degrada por completo una molécula de glucosa, es necesaria la presencia de oxígeno para que actúe como aceptor final de electrones.
Obtención de Acetil-Coenzima A.
Ocurre en la matriz mitocondrial y se puede obtener por dos vías:
Descarboxilación del ácido pirúvico
. Donde se obtiene Acetil-Coenzima A + NADH.
B-Oxidación de los ácidos grasos. (catabolismo de los lípidos).
Ciclo de Krebs.
Ocurre en la matriz mitocondrial, el objetivo es oxidar el grupo acético que incorpora el Acetil-Coenzima A.
Este se une al ácido oxalacetico que ya forma parte del ciclo y se convierte en ácido cítrico con esta molécula comienza el ciclo de Krebs.
Tras 7 reacciones el ciclo termina con ácido oxalacetico de nuevo
Cadena respiratoria o cadena transportadora de electrones.
Ocurre en la membrana interna de la mitocondria = crestas mitocondriales.
Cadena constituida por 15 transportadores = complejos proteicos anclados a la membrana interna de la mitocondria.
Estos van saltando de un complejo proteico a otro liberando energía que se utiliza para bombear los protones de la matriz mitocondrial hacia el espacio intermembrana (en cada salto del electrón su estado energético es bajo cada vez más). El último aceptor de esos electrones es el O2 reduciéndose a una molécula de agua.
Se inicia cuando las moléculas NADH y FADH2 ceden sus electrones a unos transportadores que se encuentran en esta membrana
Fosforilación oxidativa.
Ocurre en la membrana interna de la mitocondria
Gracias a esto, los protones tienen a salir hacia la matriz mitocondrial a favor de gradiente pero deben hacerlo a través de una proteína transmembrana, llamada
ATP sintetasa
Se necesita el
gradiente electroquímico
generado en la fase anterior entre el espacio intermembrana y la matriz mitocondrial = mayor cantidad de H+ en el espacio intermembrana que en la matriz.
Tiene lugar en distintas partes de la mitocondria. El balance energético/producción de energía es mayor que el de la fermentación. Para estudiarla se divide en cuatro etapas
Moléculas que intervienen en el metabolismo.
Metabolitos. Son las moléculas que ingresan en la ruta para su degradación o para participar en la síntesis de otras sustancias más complejas.
Nucleótidos. Son las moléculas que permiten la oxidación y reducción de los metabolitos.
Moléculas energéticas. Como ATP y GTP o la Coenzima A que, al almacenar o desprender fosfato de sus moléculas, liberan o almacenan energía.
Moléculas ambientales. Se encuentran al comienzo o final de algún proceso metabólico (oxígeno, agua, dióxido de carbono).
Ruta metábolica
Reacciones químicas que transcurren en secuencia.
Las rutas metabólicas disponen de varios caminos a escoger, depende del momento y de las necesidades de la célula. Estas distintas posibilidades se deben en gran parte a que la célula está compartimentada.
Tipos de nutrición
Su clasificación se basa de donde se obtiene la fuente de carbono y de donde obtiene la energía. En base a esto encontramos…
Fotoorganotrofos: Obtienen la energía de la luz y de sustancias orgánicas. Propio de ciertas bacterias como las bacterias purpúreas.
Quimiolitotrofos: Obtienen la energía de procesos químicos y de sustancias inorgánicas. Se les denomina también quimiosintéticos. Ejemplo: las bacterias férricas, las sulfurosas y las nitrificantes y nitrosificantes.
Fotolitotrofos: Obtienen la energía de la luz y los materiales a partir de sustancias inorgánicas. Se les llama también fotoautótrofos y fotosintéticos. Ejemplo: las plantas verdes
Quimioorganotrofos: Obtienen la energía y los materiales a partir de sustancias orgánicas. Se les llama también quimioheterotrofos. Ejemplo: los animales y los hongos
Glucólisis
Etapa previa a la fermentación y/o respiración celular
Ocurre en el hialoplasma. Parte de una glucosa y se obtiene dos moléculas de ácido pirúvico, no necesita de oxígeno pues es una reacción anaerobia.
Aquí se obtiene netamente dos ATP y también dos moléculas de NADH. Sucede además en células procariotas y eucariotas, como en células aerobias y anaerobias.
Se divide en dos...
Fase de activación.
Se consume dos ATP activando glucosa, para obtener dos moléculas de gliceraldehido 3 fosfato.
Fase de degradación
. Los gliceraldehido 3 fosfato se oxidan 6 obtenemos dos moléculas de ácido piruvico obteniendo NADH y ATP, en concreto, 4 ATP y dos NADH
Catabolismo de los prótidos
En nuestro metabolismo no es normal que se utilicen proteínas para obtener energía sólo ocurre en épocas de ayuno prolongado.
Para obtener energía, primero debemos obtener los aminoácidos y a partir de ellos separamos un grupo amino del cual va a la orina de un cadena carbonada, esta última se utiliza para incorporarse en distintas en distintas rutas del catabolismo, por ejemplo: para formar ácido pirúvico, Acetil-Coenzima A o algún intermediario del ciclo de Krebs.
Esta separación entre el grupo uno y la cadena carbonada ocurre entre dos reacciones distintas. Una de ellas es la transaminación y la otra desaminación.
Catabolismo de los lípidos
Existen unas enzimas llamadas lipasa que hidroliza los triglicéridos separando la molécula de glicerina de los 3 ácidos grasos.
→
Estos nutrientes entran en la célula, la glicerina se incorpora a la glucólisis y los ácidos grasos a nueva ruta llamada β-oxidación o Hélice de Lynen.
Activación del ácido graso.
El ácido graso atraviesa la memb. ext. de la mitocondria para entrar hacia la matriz = coenzima A → Acil-Co A = consumo un ATP.
Beta-Oxidación.
Al ser una ruta en forma de hélice por cada vuelta de esa hélice se libera un Acetil-Coenzima A = pérdida de dos carbonos por vuelta. Por vuelta también FADH2 y NADH; en este momento se desprende dos moléculas de Acetil-Coenzima A pero sólo una de FADH2 y de NADH
→
Los Acetil-Coenzima A resultantes de la Beta-Oxidación entrarán en el ciclo de Krebs y las moléculas NADH y FADH2 entrarán en la cadena respiratoria.
El catabolismo se divide en...
Fase final: El acetil-coenzima A se incorpora al ciclo de Krebs
Se puede clasificar según...
La molécula aceptora de electrones
Fermentación
. El dador y aceptor de electrones es una molécula orgánica
Respiración celular
. El aceptor al final es el oxígeno convirtiéndose en agua
La molécula que se va a oxidar
Catabolismo de los glúcidos
Catabolismo de los lípidos
Catabolismo de los prótidos
Catabolismo de las bases nitrogenadas
Fase intermedia: obtener acetil-coenzima A a partir de los monómeros obtenidos en la primera fase
Fase inicial: los polímeros se degradan dando lugar a sus monómeros
Fermentación
Este proceso tiene una fase previa común a la respiración celular llamada glucolisis. Ocurre en el hialoplasma o citosol y parte del ácido pirúvico, además sucede en ausencia de oxígeno.
Es una degradación incompleta de ese compuesto orgánico. Existen varios tipos de fermentación en base a su producto final, es una ruta que requiere de bajo rendimiento energético y sólo se obtienen los dos ATP de la glucólisis.
Su finalidad es no bloquear el catabolismo cuando no hay oxígeno para poder regenerar el NAD+. Y sucede en células anaerobias distintas y en anaerobias facultativas
Tipos...
Fermentación alcohólica. El ácido piruvico pasa a acetaldehido y se obtiene etanol.
Fermentación oxidativa. Está el oxígeno presente pero no funciona como aceptor sino como oxidante.
Fermentación láctica. (lactobasillus, células musculares). No se produce ATP.
Otros tipos de fermentaciones llamadas butíricas (glúcidos vegetales) y pútridas (proteínas).
*Quimiosíntesis:
proceso mediante el cual un organismo obtiene su fuente de energía a partir de moléculas orgánicas o inorgánicas y no a partir de la luz.*