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Rutas metabólicas: Fermentación, Beta oxidación y Glucólisis
Rutas metabólicas
Tres importantes rutas metabólicas en células.
Fermentación
alcohólica
Enzimas:
Incluye piruvato descarboxilasa y alcohol deshidrogenasa
Enzimas ClavePiruvato descarboxilasa: Rompe el enlace del grupo carboxilo del piruvato, liberando $\text{CO}_2$. Requiere la coenzima tiamina pirofosfato (TPP).Alcohol deshidrogenasa (ADH): Cataliza el paso final. Su función crucial es la de oxidar el NADH para regenerar el NAD⁺, asegurando que la glucólisis pueda seguir produciendo pequeñas cantidades de ATP.
Coenzimas:
Utiliza NAD+ como enzima principal
NAD⁺ / NADH: El NAD⁺ es el aceptor de electrones en la glucólisis. El NADH es el que debe ser reciclado. La alcohol deshidrogenasa es la encargada de usar el $\text{NADH}$ para reducir el acetaldehído a etanol, lo cual oxida al $\text{NADH}$ de vuelta a $\text{NAD}^{+}$.
Reacciones:
Compuesta generalmente por tres reacciones principales
A. Reacción Previa (Glucólisis)Aunque técnicamente no es parte de la fermentación, es esencial, ya que produce el sustrato:Glucólisis: Glucosa $\rightarrow$ 2 Piruvato + 2 ATP (netos) + 2 NADH.B. Reacciones Propias de la Fermentación (Destino del Piruvato)El piruvato de la glucólisis pasa por dos reacciones clave:2. Descarboxilación del Piruvato:
Sustrato: Piruvato (3 carbonos).
Producto: Acetaldehído (2 carbonos) y se libera $\text{CO}_2$ (dióxido de carbono).* Enzima: Piruvato descarboxilasa.
Regulación:
Regulada por la disponibilidad de sustratos
Tipo de proceso:
Es un proceso metabólico anaeróbico.
Definición: Es una vía catabólica que degrada parcialmente un sustrato orgánico (el piruvato, producto de la glucólisis) en ausencia de oxígeno.
Propósito: A diferencia de la respiración aeróbica, el objetivo principal de la fermentación no es producir grandes cantidades de energía, sino oxidar el NADH (producido en la glucólisis) para regenerar NAD⁺. Sin suficiente NAD⁺, la glucólisis se detendría.
Compartimento:
Ocurre en el citosol celular
Beta Oxidación
Tipo de proceso:
Es un proceso metabólico aeróbico
Proceso Aeróbico: Es estrictamente aeróbico porque los productos de la beta-oxidación NADH y FADH2, requieren la cadena de transporte de electrones (que utiliza oxígeno como aceptor final) para generar ATP. Además, el producto final (Acetil-CoA) debe ingresar al Ciclo de Krebs, que también es aeróbico.
Coenzima:
Utiliza CoA, NAD y FAD como coenzimas
CoA (Coenzima A)
NAD⁺ (Nicotinamida Adenina Dinucleótido)
FAD (Flavina Adenina Dinucleótido)
Enzimas:
Incluye acil-CoA deshidrogenasa y enolasa
Regulación:
Regulada por la concentración de acil-CoA
Reacciones:
Constituida por aproximadamente 4 reacciones por ciclo
Compartimento:
Se lleva a cabo en las mtocondrias
Localización: La beta-oxidación ocurre en la matriz mitocondrial.Activación: Es importante notar que el ácido graso se activa (uniéndose al CoA) en el citosol o en la membrana mitocondrial externa, y luego es transportado activamente a la matriz por el sistema de lanzadera de carnitina.
Glucolisis
Coenzimas:
NAD+ y ATP son coenzimas importantes
Regulacion:
controlada por fosfofructocinasa
Enzimas
contiene hexocinasa y fosfofructocinasa
Compartimento:
Ocurre también en el citosol celular
Reacciones:
compuesta por 10 reacciones metabólicas
Fase de Inversión de Energía (Pasos 1-5):
En esta fase, la célula "gasta" o invierte 2 moléculas de ATP para modificar la glucosa.
Esto la prepara para ser dividida en dos moléculas más pequeñas de 3 carbonos (gliceraldehído-3-fosfato).
Fase de Beneficio o Ganancia de Energía (Pasos 6-10):
Cada una de las dos moléculas de 3 carbonos se convierte en piruvato.
En estos pasos, se generan un total de 4 moléculas de ATP y 2 moléculas de NADH.
Tipo de proceso:
Puede considerarse anaeróbico en ausencia de oxigeno
No requiere oxígeno: La glucólisis en sí misma no utiliza oxígeno molecular (O₂).
Fundamento de la vida: Es una de las rutas metabólicas más antiguas y universales, presente en casi todos los seres vivos, desde bacterias hasta humanos.