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TEMA 8: METABOLISMO
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1. INTRODUCCIÓN AL METABOLISMO
Intercambios y transformaciones en la célula por procesos químicos catalizados por enzimas
METABOLISMO (constructiva)
Se forman moléculas complejas a partir de sencillas
Requiere energía (ATP) —> Fotosíntesis
CATABOLISMO (destructiva)
Moléculas complejas (azúcares, proteínas) se degradan a sencillas
Se libera energía (ATP) —> Glucólisis, fermentaciones
Características en común
En medio acuoso y los componentes disueltos
Están acopladas —> energía liberada de las exotérmicas es captada por endotérmicas.
Cada reacción tiene su enzima propia (aceleran reacción)
Tipos organismos en función del metabolismo
QUIMIOSINTÉTICOS: sustrato oxidable
QUIMIOLITÓTROFOS (AUTÓTROFOS): bacterias nitrificantes, del Fe y H.
QUIMIOHETERÓTROFOS (HETERÓTROFOS): animales, protozoos, hongos.
FOTOSINTÉTICO: luz solar
FOTOLITÓTROFOS (AUTOTROFOS): vegetales superiores, algas, cianobacterias
FOTOHETERÓTROFOS (HETERÓTROFOS): bacterias purúreas no sulfúreas
2. CATABOLISMO
: obtención de energía por la oxidación de compuestos orgánicos —> pérdida de electrones y desprendimiento de energía para la síntesis de ATP
2.1 OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA
: por dos vías
Presencia de oxígeno (Respiración celular)
Molécula dadora de electrones: orgánica
Aceptor: inorgánico
Ausencia de oxígeno (Fermentación)
Dador de electrones: orgánico
Aceptor: orgánico
2.1.1 RESPIRACIÓN CELULAR AEROBIA
Cuando la glucosa se degrada por medio de enzimas, a lo largo de una serie de pequeños paso
Se diferencian 4 fases:
1. Glucólisis
Transformacion de glucosa en ácido pirúvico
2. Acetil CoA
El acido pirúvico sntra en las mitrocondrias tranformandose en ello
3. Ciclo de Krebs
A lo largo de este ciclo el Acetil CoA se degrada completamente hasta CO2 y H2O en la matriz mitocondrial a lo largo de este ciclo
4. Cadena respiratoria
El CoA y los intermediarios hasta el CO2 cederan los electrones hasta esta cadena.
Glucólisis
Es la kxidacion de la glucosa en ácido pirúvico y es un proceso dado en el citoplasma de las celulas
aerobias
como
anaerobias
ya que no necesitas O2
Proceso que consta de 9 reacciones sividodo en dos etapas:
Primera etapa: gluosa degradada a 2 moleculas de
gliceraldehido-3- fosfáto
. Requiere un gasto enregetico de 2ATP
Segunda etapa: cada
gliceraldehido-3-fosfato
se transforma en ácido pirúvico. Por cada una forman 1NADH+H* y 2ATP
La molecula de glucosa produce:
2 moléculas de ácido pirúvico
2 moléculas de NADH
2 moléculas de ATP
Obtencion de Acetil CoA
El ácido pirúvico entra en la mitrocondria y llega a la matriz mitocondrial. Para poder seguir degradandose por el
Ciclo de Krebs
, necesita transformarse en
Acetil CoA.
A lo largo de la transformación sufre:
decarboxilación
( libera CO2)
Se una a una
Coenzima A
Dados los procesos anteriores, cada uno libera un H
. Esto genera la
reducción de NAD
en NADH+H
Ciclo de Krebs
https://youtu.be/dY2sfuA1UPc?si=1BJ5IqbQXc_v0eH1
Una vez transdormado el ácido pirúvico, este puede introducirse ene el ciclo para unirse con
Oxalacetato
(4 carbonos) formando entre las dos el
ácido cítrico
( 6 carbonos)
El citrato va a sufrir una serie de reacciones hasta convertirse de nuevo en oxalacetato. En concreto, va a sufrir:
Dos descarboxilaciones
en cada una se pierde un CO2
Una
fosforilación a nivel de sustrato
, en la cual se va a formar un GTP
Cuatro deshidrogenaciones, en las cuales se van a formar 3 NADH y 1 FADH2.
Al partir 2 moleculas de Acetil CoA el balence final es:
4 moléculas de CO2
2FADH2
6NADH +H
2 GTP
Cadena de transporte electronico o de cadena respiratoria
En este proceso es en el que se va a generar la mayor parte de la energía metabólica.
Todos estos intermediarios, que se han reducido a lo largo de los procesos anteriores, van a oxidarse de nuevo, perdiendo 2 electrones que serán transportados a lo largo de diferentes moléculas hasta llegar al O2 que sera el receptor final de los mismos.
La energía liberada en el transporte de electrones sirve lara bombear protones a través de la membrana interna (se bombea un H+ por cada electrón que pasa por estos sistemas). Por tanto:
Por cada oxidación de NADH + H+ a NAD+
Se liberan 2 electrones (transportados hasta el O2 pasando por los tres sistemas I, III Y IV)
En cada sistema, se induce el bombeo de 2 protones
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Por la oxidación de FADH2 a FAD
Se liberan dos electrones ( transportados hasta el O2 pasando por dos de los tres sistema III Y IV)
En cada sistema se induce el bombeo de 2 protones
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Como consecuencia de este bombeo de protones (las dos ramas anteriores)
La matriz mitocondrial queda cargada negativamente con respecto al espacio intermembrana
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
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Balance energético de la oxidación de la glucosa
Todos los intermediarios formados durante al oxidación de la glucosa, generan ATP al oxidarse + los ATPS formados anteriormente
BALANCE ENERGÉTICO
Glucólisis
Citosol
2 ATP
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2 NADH
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Respiración
ácido Pirúvico a acetil CoA
Matriz mitocondrial
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Ciclo de Krebs
Matriz mitocondrial
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Matriz mitocondrial
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Matriz mitocondrial
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2.1.2 FERMENTACIONES
Rutas metabólicas en las que los organismos consiguen energía a partir de combustibles orgánicos, sin O2.
El acepto final de electrones es una molécula orgánica
En condiciones anaerobias, el ácido pirúvico obtenido en la glucólisis permanece en el citosol
Sufre un proceso fermentativo en el que se reo ida el NADH, que cederá sus electrones a la molécula orgánica convirtiéndose en NAD+
Anaerobios extrictos
Fermentación como única fuente de energía
Anaerobios facultativos
Fermentación a falta de O2
Tipos de fermentaciones
Fermentación láctica
Transformación de la glucosa en dos moléculas de ácido láctico, siendo este, el acepto final de electrones
En ocasiones, el ejercicio y esfuerzo ejercido por los músculos es tan fuerte que a falta de 02, las células del tejido muscular convierte el ácido pirúvico en láctico, obteniendo 2 ATP por cada glucosa.
BALANCE ENERGÉTICO: 2 ATP
Fermentación alcohólica
Cada molécula de glucosa se transforma en dos moléculas de etanol
El alcohol desaparece en el proceso de cocción tras el CO2 generado en la primera reacción.
BALANCE ENERGÉTICO: 2 ATP por cada molécula de glucosa degradada.
2.2 OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
Los lípidos se degradan por oxidación
El lípido se introduce en la célula separándose en sus componentes.
Se unen a una Coenzima A formando Acil-CoA y gastando 2 ATP para introducirse a la mitocondria.
El CoA se sustituye por carnitina generando Acil-carnitina para acceder a la matriz mitocondrial.
Para continuar su degradación, la carnitina será de nuevo sustituida por una Coenzima A para convertirse en Acil-CoA.
B-OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS
GRASOS
En este proceso se descompone el ácido graso en Acetil CoA para oxidarse en el ciclo de Krebs.
Ocurren dos deshidrogenaciones que forman 1 FADH2 y 1 NADH + H* que generarán ATP
Se produce 1 molécula de Acetil CoA por cada vuelta al proceso oxidativo.
