Catabolismo celular: glucólisis, fermentación y ciclo de Krebs de Hermanos Amorós

COLEGIOS MARIANISTAS

BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO

BLOQUE IV: METABOLISMO

CATABOLISMO

RUTA DE APRENDIZAJE: GENERALIDADES METABOLISMO CELULAR De las rutas metabólicas que se indican a continuación los alumnos deberán conocer: su finalidad, los productos iniciales y finales, localización celular, tipo de célula, orgánulo o parte del orgánulo donde tienen lugar. También deberán reconocer las distintas rutas metabólicas dados los productos iniciales y finales.

Catabolismo de los glúcidos

• Glucolisis: Concepto. Relación con la síntesis de ATP (fase de lisis y fase de oxidación, fosforilación a nivel de sustrato)
• Destino del acido piruvico en condiciones de aerobiosis y anaerobiosis.
  • Fermentaciones: Concepto y tipos. Fermentación láctica y alcohólica como ejemplos de fermentaciones: Utilidad industrial de sus productos finales. Organismos que las llevan a cabo.
  • Metabolismo aerobio: Concepto. Fases.
  • Formación del acetil-CoA a partir del piruvato.
• Ciclo de Krebs, ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos como ruta común en la oxidación completa de glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos. El ciclo de Krebs como ruta anfibólica.
  • Cadena respiratoria: Su relación con la síntesis de ATP (fosforilación oxidativa). Teoría quimiosmótica.
  • Relación de los coenzimas reducidos (dadores de electrones) con la cadena de transporte de electrones. Componentes de la cadena. Transporte de electrones. El oxígeno como molécula aceptora final de electrones para formar agua.
  • Comparación entre las vías aerobia y anaerobia del catabolismo de la glucosa.
• Catabolismo de los lípidos. Catabolismo de acilglicéridos. ß-oxidación de los ácidos grasos.

C6H12O6 + 6O2 > 6CO2 + 6H2O + 38 ATP 16C + 16O2 > 16CO2 + 16H2O + 131 ATP

CARACTERÍSTICAS DEL CATABOLISMO

• SON REACCIONES EXOTÉRMICAS DE DEGRADACIÓN.
  • Se transforman sustancias ricas en energía en sustancias pobres en energía.
  • Se sintetiza (fosforila o desprende) ATP a partir de ADP.
• SON REACCIONES DE OXIDACIÓN DEL CARBONO.
  • Se oxida el carbono de los nutrientes orgánicos (glúcidos, lípidos y proteínas) pasando por los distintos estados de oxidación.
  • Se reduce el coenzima (siempre se obtiene coenzima reducido NADH, FADH2 ... )
• PUEDE SER ANAEROBIO O AEROBIO.
  • Catabolismo anaerobio es el que se produce en ausencia de O2 en el citosol. Catabolismo aerobio es el que se produce en presencia de O2 en la mitocondria.

SUSTANCIA- H OXIDACIÓN SUSTANCIA ADP NAD+ ATP NADH SE OXIDA LA SUSTANCIA SE REDUCE EL COENZIMA SE FOSFORILA (SINTETIZA) ATP 1COLEGIOS MARIANISTAS BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO BLOQUE IV: METABOLISMO CATABOLISMO

CATABOLISMO DE LOS GLÚCIDOS

• TIENE SU ORIGEN EN LA GLUCOSA (carbono reducido) Y FINALIZA EN EL CO2 (máximo estado de oxidación del carbono.)
• Su balance final es: ATP, NADH y FADH2, además del CO2 y H2O.
• Puede ser anaerobio o aerobio.

Catabolismo anaerobio

• Localización celular: CITOSOL.
• Condiciones: AUSENCIA DE OXÍGENO.
• Oxidaciones INCOMPLETAS (no se llega a CO2.)
• Vías metabólicas: GLUCÓLISIS Y FERMENTACIÓN.

Catabolismo aerobio

• Localización celular: MITOCONDRIA.
• Condiciones: PRESENCIA DE OXÍGENO.
• Oxidaciones COMPLETAS (SÍ se llega a CO2.)
• Vías metabólicas: DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA DEL PIRUVICO, CICLO DE KREBS Y CADENA RESPIRATORIA.

GLUCOSA GLUCOSA GLUCOLISIS FERMENTACIÓN CITOSOL CATABOLISMO ANAEROBIO ÁCIDO PIRUVICO PRODUCTOS FERMENTACIÓN RESPIRACIÓN ACIDO PIRUVICO DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA MITOCONDRIA CATABOLISMO AEROBIO ACETIL-GA KREBST Co2 CADENA RESPIRATORIAY ATP

GLUCÓLISIS (vía de EMBDEN MEYERHOF)

• DEFINICIÓN DE GLUCOLISIS:
  • Oxidación incompleta (no produce CO2) y anaerobia (sin O2) de la glucosa (6 carbonos) que produce 2 moléculas de ácido piruvico (3 carbonos), 2 ATP (reacción exotérmica) y 2 NADH (se reduce el coenzima.) Pertenece al catabolismo anaerobio que se produce en el citosol en 2 momentos o fases:

2 HERMANOS AMORÓS MadridCOLEGIOS MARIANISTAS BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO BLOQUE IV: METABOLISMO CATABOLISMO 1ª fase de la glucolisis es la fase de ruptura o lisis de la glucosa que gasta o hidroliza 2 ATP, es una fase NO OXIDATIVA donde se rompe la molécula de glucosa (aldehido de 6 carbonos) en dos moléculas de gliceraldehido-3-fosfato (aldehido de 3 carbonos.) 2ª fase de la glucolisis es la fase de oxidación de aldehido a ácido que libera 4 ATP y 2 NADH, es una fase OXIDATIVA donde se produce la verdadera oxidación de los 2 gliceraldehidos a 2 ácidos pirúvicos.

¿QUE ES LA GLUCOLISIS ?

GLUCOSA (6C) 2 ÁCIDO PRÚNICO 2ATP 2 ADP 2 NAD 2.(30) 20 2 NADH H - C-OH 2 x 2 C = 0 H-C-OH - H- C -OH 3 CH3 6CH2OH 2 ÁCIDO PIRÚNICO GLUCOSA (66) 2. GLICERALDEHÍDO- - 3 - FOSFATO ZATP 2 (3C) 2 NADH 4ATP ÁCIDO PIRÚNICO (30) NADH 2ATP GLUCOSA (6C) - 2 ATP GLICERALDEHIDO- - 3- FOSFATO (3C) TeATA 2 ATP ÁCIDO PIRUVICO (36) NACH

• LOCALIZACIÓN CELULAR DE LA GLUCOLISIS:
  • Citosol en ausencia de oxígeno.

BALANCE DE LA GLUCOLISIS

• 1 GLUCOSA (6 C)
  • 2 ÁCIDO PIRÚVICO (3 C) + 2NADH + 2 ATP Se gastan 2 ATP en la primera fase y se desprenden 4 ATP en la segunda fase mediante fosforilación a nivel de sustrato. 4 ATP - 2 ATP = 2 ATP

IMPORTANCIA BIOLÓGICA DE LA GLUCOLISIS

• La glucolisis es una vía metabólica universal utilizada por todas las células como primera forma de obtener energía (ATP y NADH) al oxidar la glucosa.
• Destaca una fosforilación a nivel de sustrato que produce ATP.
• El ácido pirúvico formado en la glucólisis puede tener 2 posibles destinos dependiendo de las condiciones de oxígeno, quedarse en el citosol sin oxígeno para hacer fermentación (oxidación incompleta) o entrar en la mitocondria para hacer la respiración en presencia de oxígeno (oxidación completa.)

3 ➢ GLICERALDEHIDO - - 3 - FOSFATO (3C) 1,20 C-OH - HO - C - H 2. (3C) ➢ HERMANOS AMORÓS MadridHERMANOS AMORÓS Madrid COLEGIOS MARIANISTAS BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO BLOQUE IV: METABOLISMO CATABOLISMO

DESTINOS DEL ÁCIDO PIRÚVICO

EL PRIMER DESTINO DEL ÁCIDO PIRUVICO ES LA FERMENTACIÓN PORQUE NO HAY OXÍGENO EN LA CÉLULA. El ácido pirúvico permanecerá en el citosol después de la glucólisis para seguir oxidándose de forma incompleta. La fermentación produce poca energía y es junto a la glucolisis la parte anaerobia del catabolismo por lo que en conjunto se llama fermentación a todo este proceso cuando la célula no dispone de oxígeno.

GLUCOSA GLUCOLISIS ÁCIDO PIRUVICO - PRODUCTOS DE FERMENTACIÓN FERMENTACIÓN (Anaerobia - Citosol)

EL SEGUNDO DESTINO DEL ÁCIDO PIRUVICO ES LA RESPIRACIÓN PORQUE SÍ HAY OXÍGENO EN LA CÉLULA. El ácido piruvico entra en la mitocondria para ser oxidado de forma completa a CO2. La respiración produce gran cantidad de energía y engloba a la glucólisis cuando la célula dispone de oxígeno.

GLUCOSA GLUCÓLISIS PIRUVATO CON O2 RESPIRACIÓN CITOSOL Proceso sin O2 RESPIRACIÓN AERÓBICA EN LA MITOCONDRIA

Según esto podemos hablar de dos formas de catabolismo de los glúcidos :

1. FERMENTACIÓN, siempre que no hay oxígeno se produce la glucolisis (vía universal) y después se sigue la fermentación en el citosol en las mismas condiciones produciendo ácidos.
2. RESPIRACIÓN, Se produce siempre que hay oxígeno y comienza con la glucólisis (vía universal) en el citosol y sin oxígeno y una vez formado el ácido piruvico se incorpora a la mitocondria para utilizar el oxígeno en la respiración aerobia oxidando completamente el carbono a CO2.

Preguntas sobre catabolismo

Pueden surgir las siguientes preguntas:

• ¿Es lo mismo glucolisis que fermentación?
• ¿Es lo mismo glucolisis que respiración? La glucólisis es una vía universal del catabolismo de la glucosa, siempre tiene lugar independientemente de las condiciones de oxígeno. Si no hay oxígeno, la glucólisis forma parte de la fermentación; pero si hay oxígeno, la glucolisis forma parte de la respiración, concretamente la parte anaerobia de la respiración.
• ¿Es lo mismo respiración que fermentación? No es lo mismo. Ambas son formas de catabolismo, pero la fermentación indica que hay ausencia de O2 y la respiración termina en presencia de O2.
• ¿Es lo mismo catabolismo anaerobio que fermentación? La fermentación pertenece al catabolismo anaerobio pero también hay que incluir a la glucólisis.
• ¿Es lo mismo catabolismo aerobio que respiración? Sí es lo mismo. Pero tenemos que recordar que en el caso de los glúcidos comienza siempre con un proceso sin oxígeno que es la glucolisis.

RMENTACIÓN E F ACIDO PIRUVICO FERMENTACIÓN ANAEROBIA PRODUCTOS DE FERMENTACIÓN GLUCOSA GLUCOLISIS ÁCIDO ANAEROBIA PIRUVICO RESPIRACIÓN CO2 AEROBIA € S PIRACIÓN 4 GLUCOLi ANAEROBIAHERMANOS AMORÓS Madrid COLEGIOS MARIANISTAS BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO BLOQUE IV: METABOLISMO CATABOLISMO

FERMENTACIÓN

DEFINICIÓN DE FERMENTACIÓN

La fermentación es la vía catabólica más antigua utilizada para obtener energía. Se produce en condiciones anaerobias sin oxígeno. Es una oxidación incompleta del carbono. Es propia de microorganismos (levaduras y bacterias) pero también se da en el citosol de células musculares y en células vegetales.

• TIPOS DE FERMENTACIÓN:
  • FERMENTACIÓN LÁCTICA:
    • En ausencia de O2 el ácido piruvico procedente de la glucólisis se transforma en ácido láctico utilizando en el proceso el NADH obtenido en glucolisis.
    • Importancia de la fermentación láctica:
      • En células musculares se forma ácido láctico cuando estas no tienen suficiente oxígeno. El láctico cristaliza y produce agujetas.
      • En microorganismos tipo bacteria como Lactobacillus y Streptococcus tiene importancia industrial ya que se utiliza para hacer alimentos fermentados de la leche como yogur, queso o cuajada.

OH -OH CHOOH GLUCOSA 2 NAD+ * 2 NADH =0 : - OH CED CH3 ÁCIDO PIRUVICO ÁCIDO LÁCTICO 5=0 FLOH CHOH - CH3

• FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA O ETÍLICA:
  • En ausencia de O2 el ácido piruvico procedente de la glucólisis se transforma en etanol y CO2 utilizando en el proceso el NADH obtenido en glucolisis.
  • Importancia de la fermentación alcohólica:
    • En microorganismos tipo levadura como Saccharomyces tiene importancia industrial ya que se utiliza para la producción de bebidas alcohólicas y pan.

11 H FOH - OH CHIOH GLUCOSA 2NAD+ + 2 NADH ÁCIDO PIRÚNICO ETANOL + CO2 - C =D 1 CH3 CH3-CH2OH 5