El ciclo de Krebs es una serie de 8 reacciones que ocurren en la matriz mitocondrial. En este ciclo, el acetil coenzima A se oxida completamente, generando electrones de alta energía en forma de NADH y FADH2. Además, se producen moléculas de ATP. El ciclo de Krebs es crucial para la obtención de energía a partir de los carbohidratos, grasas y proteínas.
Resistencia extrema al cobre por un consorcio bacteriano conformado por Sulfo...
Presentación 12
1. Tema 12: CATABOLISMO AERÓBICO Y ANAERÓBICO
1.- Introducción al catabolismo
2.- Catabolismo aeróbico. Glucólisis
3.- Respiración celular (I): ciclo de Krebs
4.- Respiración celular (II): cadena respiratoria
5.- Balance energético de la respiración celular
6.- Otras rutas catabólicas
7.- Catabolismo anaeróbico: fermentaciones
2. 1.- Introducción al catabolismo
Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
• CATABOLISMO AERÓBICO: tipo de reacción metabólica en la que se produce la degradación
oxidativa de moléculas orgánicas
• finalidad: obtención de energía para que la célula realice sus funciones vitales
¿QUÉ SIGNIFICA DEGRADACIÓN OXIDATIVA?
“Las moléculas orgánicas se ‘degradan químicamente’ (rompen) mediante reacciones de
oxidación, con el fin de generar energía para que la célula pueda hacer sus funciones vitales”
¿QUÉ SON REACCIONES DE OXIDACIÓN?
“reacciones en las que se transfieren átomos de H o e- de un átomo o molécula (la que se
oxida) a otra (que se reduce)”
REACCIONES DE REDUCCIÓN-OXIDACIÓN (REDOX)
3. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
REACCIONES DE REDUCCIÓN-OXIDACIÓN (REDOX)
CARACTERÍSTICAS generales:
• Toda oxidación requiere una reducción.
• Moléculas que ceden [e-] o [e- + p+] (como átomos de H) : moléculas oxidadas.
• Moléculas que reciben [e-] o [e- + p+] (como átomos de H): moléculas reducidas.
• La rotura de enlaces para la eliminación del H en las reacciones de oxidación,
libera gran cantidad de energía.
H
Átomo o
molécula
OXIDADA
e-
Energía
Reacciones de
REDUCCIÓN
Eliminación de H
Adición de H
Eliminación de e-
Adición de e-
Liberación de
energía
Átomo o
molécula
REDUCIDA
Reacciones de
OXIDACIÓN
Almacenamiento de
energía
4. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
REACCIONES DE REDUCCIÓN-OXIDACIÓN (REDOX)
CARACTERÍSTICAS en los procesos metabólicos de los seres vivos:
• En el metabolismo se suceden secuencias de reacciones REDOX en las que se
transfieren átomos de H o e- de un compuesto a otro.
• Nucleótidos como el NAD+, NADP+ o FAD se llaman TRANSPORTADORES DE
HIDRÓGENO:
Captan los átomos de H liberados por las moléculas oxidadas y los transfieren a las
moléculas aceptoras para que se reduzcan
MOLÉCULAS
DADORAS de H
(se oxidan)
MOLÉCULAS
ACEPTORAS de H
(se reducirán)
H
H
NAD+ NADP+ FAD
(transportadores de H)
5. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
REACCIONES DE REDUCCIÓN-OXIDACIÓN (REDOX)
Ejemplos:
Cl + Na Na+ + Cl-
• ¿Quién se oxida y quien se reduce?
Na pierde 1e- se oxida a Na+
Cl gana 1e- se reduce a Cl-
• ¿El e- viaja sólo o en compañía?
Viaja sólo, sino lo haría como átomo de H
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energía
6CO2 + 6H2O + energía C6H12O6 + 6O2
• ¿Qué compuesto es C6H12O6?
glucosa
• En la 1ª reacción, ¿Quién se oxida? ¿el e- viaja sólo o en compañía?
la glucosa, pierde 12 H (se oxida) y los gana el oxígeno (se reduce)
• En la 2ª reacción, ¿qué está ocurriendo?
el agua pierde los 12H (se oxida) y los gana el CO2, que se reduce formando glucosa
• ¿Qué representan ambas reacciones?
1ª: oxidación de la glucosa; 2ª: fotosíntesis
6. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
REACCIONES DE REDUCCIÓN-OXIDACIÓN (REDOX)
MOLÉCULAS DADORAS
de e(se oxidan)
e-
O2
MOLÉCULAS ACEPTORAS
de e(se reducirán)
e-
- Etanol
- Ácido láctico
Si el aceptor de e- es:
O2 los seres vivos son AEROBIOS (catabolismo aeróbico)
Etanol, ácido láctico los seres vivos son ANAEROBIOS (catab. anaeróbico)
7. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
2.- Catabolismo AERÓBICO. Glucólisis
CATABOLISMO AERÓBICO:
• El aceptor de e- es el O2
• Comprende varias rutas metabólicas que acaban obteniendo ATP
CITOSOL
MITOCONDRIA
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energía
CO2
H2O
ATP
9. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
- La mayoría de organismos
no se alimentan de glucosa
¿Cómo extraen energía de
las grasas y de las
proteínas?
El Ciclo de Krebs es un
gran “centro de
comunicaciones” para el
metabolismo energético.
10. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Dentro del Catabolismo aeróbico, una ruta importante es la de DEGRADACIÓN DE LOS
CARBOHIDRATOS de la dieta
OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA
ETAPA I : Glucólisis
ETAPA II : Respiración
Ciclo de Krebs
Cadena Respiratoria
11. Glucólisis
Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
1 GLUCOSA
2 ÁCIDO PIRÚVICO
• LUGAR : citosol
• ORGANISMOS : tanto en procariotas como eucariotas
• OBJETIVO : obtener ATP y NADH
• ETAPAS : 9
• BALANCE (por cada molécula de glucosa) :
2 moléculas de ácido pirúvico
2 moléculas de ATP
2 moléculas de NADH
12. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Glucólisis
Hexoquinasa
Hexoquinasa
ETAPA 1
- Fosforilación de
glucosa
- Consumo 1ATP
ETAPA 2
- Reorganización del
anillo hexagonal de la
glucosa en el
pentagonal de la
fructosa
(isomerización)
+ H+
+
+
Fosfoglucosa
Fosfoglucosa
isomerasa
isomerasa
Fosfofructoquinasa
Fosfofructoquinasa
ETAPA 3
- Fosforilación de F-6P
- Consumo 1ATP
+
+
+ H+
13. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Glucólisis
Aldolasa
Aldolasa
+
ETAPA 4
- Escisión de la F-1,6 biP
en 2 triosas
- Los productos de los
pasos siguientes deben
contarse 2 veces
Gliceraldehído 3-fosfato
Gliceraldehído 3-fosfato
deshidrogenasa
deshidrogenasa
ETAPA 5
- Oxidación y fosforilación
del Gli-3P
- NAD+ se reduce a NADH
- Se emplea Pi del citopl.
- Es la 1ª reacción donde
se obtiene energía
+
ETAPA 6
- Desfosforilación del Ác 1,3biPgli
- Reacción exergónica, se forman
2ATP/1glucosa
- Esta energía impulsa las reacciones
precedentes
+
+
Fosfoglicerato
Fosfoglicerato
quinasa
quinasa
+
+
14. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Glucólisis
Fosfoglicerato
Fosfoglicerato
mutasa
mutasa
ETAPA 7
- Cambio del grupo P del C3 al C2
(isomerización)
Enolasa
Enolasa
ETAPA 8
+ H 2O
- Pérdida de 1 mol. de H2O
- Formación de 1 =
Piruvato quinasa
Piruvato quinasa
ETAPA 9
-Desfosforilación del Ác P-enolpirúvico
- Reacción exergónica, formación 1ATP
+
+ H+
+
15. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Glucólisis
• Es una serie de 9 reacciones, cada una catalizada por una enzima específica.
• El esqueleto de Carbono de la glucosa de desmiembra y sus átomos se reordenan paso a paso
• Se requiere energía, se utilizan 2 ATP
ETAPAS
1, 2, 3
• El paso 3 es catalizado por la fosfofructoquinasa, una enzima alostérica que
puede ser inhibida por el ATP. Es el principal mecanismo regulador de la
glucolisis.
Si la [ATP] en la célula es alta, el ATP inhibirá a la enzima y se detendrá la glucólisis
ETAPA
4
• La molécula de 6C (Fructosa 1,6-bisf.) se escinde en 2 moléculas de 3C que
son intercambiables por una isomerasa.
• El gliceraldehido-3P (G3P) se consume en las reacciones siguientes por lo
que la otra molécula (dihidroxiacetona-P) se convierte en G3P.
• Finaliza aquí la FASE PREPARATORIA.
ETAPAS
5, 6
ETAPAS
7, 8
ETAP
A
9
• Primeras reacciones en las que se obtiene energía: 1 ATP y 1 NADH por cada
molécula de G3P
• Se requiere NAD+ constantemente para evitar que se detenga el proceso.
• Etapas transitorias
• Se forma 1 ATP
• El ácido pirúvico obtenido todavía contiene gran cantidad de energía y podrá
seguir una vía anaerobia (fermentación) o aerobia (respiración celular).
16. Glucólisis - Resumen
ENERGÍA CONSUMIDA
BALANCE PARCIAL : - 2 ATP
Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
ENERGÍA PRODUCIDA
BALANCE PARCIAL : 4 ATP + 2 NADH
BALANCE TOTAL : 2 ATP y 2 NADH + 2 ÁCIDO PIRÚVICO
17. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
3.- Ciclo de Krebs
OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA
(C6H12O6)
ETAPA I : Glucólisis
2 ácido pirúvico
2 ATP
2 NADH
ETAPA II : Respiración
Ciclo de Krebs
(matriz mitocondrial)
Cadena Respiratoria
(crestas mitocondriales)
CO2
H2O
ATP
18. Ciclo de Krebs (Etapa incial)
Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
2 ÁCIDO PIRÚVICO
1.- El ácido pirúvico pasa a la matriz mitocondrial
2.- Ácido pirúvico oxidación Acetil coenzima A (acetil CoA)
BALANCE: 2 ácido pirúvico 2 NADH + 2 acetil CoA
(la acetil CoA conecta la Glucólisis con el Ciclo de Krebs)
19. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Ciclo de Krebs
(ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo del ácido cítrico)
• LUGAR : matriz de la mitocondria (no se requiere O2)
• OBJETIVO : obtener energía y poder reductor
• ETAPAS : cadena cíclica de 8 reacciones
• BALANCE (por cada molécula de glucosa) :
2 moléculas de ATP
6 moléculas de NADH
2 moléculas de FADH2
20. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Ciclo de Krebs
1.- Acetilo + Ácido oxalacético Ácido cítrico
2.- El Ácido cítrico comienza el ciclo que se cierra cuando se vuelve a regenerar el
Ácido oxalacético
Acetil CoA
Coenzima A
Acetilo
+
ÁCIDO OXALACÉTICO
ÁCIDO CÍTRICO
21. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Ciclo de Krebs
BALANCE:
Por cada vuelta del ciclo de Krebs SE CONSUME:
- 1 acetilo
- 1 ácido oxalacético (que se regenera)
• Por cada vuelta del ciclo SE GENERA:
- 3 NADH
Ácido málico
- 1 FADH2
- 1 GTP ( 1ATP)
Ácido
fumárico
Glucosa
Ácidos
grasos
Acetil-CoA
Ácido oxalacético
NAD +
Coenzima A
H2O
NADH
Ácido cítrico
FADH2
NAD
FAD
+
NADH
NADH
(se necesitan 2 vueltas para oxidar
1 molécula de glucosa)
Ácido
succínico
• Por cada molécula de glucosa SE FORMAN:
- 2 GTP ( 2ATP)
GTP
ADP
- 6 NADH
GDP
- 2 FADH2
ATP
Coenzima A
Coenzima A
NAD +
Ácido αcetoglutárico
CO2
SuccinilCoA
CO2
Ácido
isocítrico
22. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
RESUMIENDO LO QUE SABEMOS HASTA EL MOMENTO DE LA OXIDACIÓN
DE LA GLUCOSA …
23. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
4.- Cadena Respiratoria
La C6H12O6 que inició la glucólisis ya está oxidada
La energía de sus enlaces se ha utilizado para producir:
LA MAYORÍA
ATP
2 de la glucólisis
+
2 del Ciclo de Krebs
En los transportadores de e-
NAD+ y FAD
• OBJETIVO de la CADENA RESPIRATORIA :
liberar la energía de los transportadores de e- para fabricar ATP
24. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Cadena de transporte de e-
¿Cómo se libera la energía almacenada en el NADH y FADH2?
• Los electrones son conducidos a través de una cadena de aceptores de e(Cadena de Transporte de Electrones)
• Cada aceptor recibe e- del aceptor precedente y los cede al aceptor siguien
• Los e- van de aceptor a aceptor bajando a niveles energéticos inferiores
NIVEL ENERGÉTICO
ALTO
[< Potencial Reducción]
POTENCIAL DE REDUCCIÓN:
- Medida de la tendencia del agente
reductor a perder electrones
- Los electrones tienden a fluir
espontáneamente de valores más
negativos a más positivos
NIVEL ENERGÉTICO
BAJO
[> Potencial Reducción]
eACEPTOR
ACEPTOR
ACEPTOR
ACEPTOR
ACEPTOR FINAL, O2
ENERGÍA
25. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Cadena de transporte de e-
La molécula de glucosa está completamente oxidada y
se ha obtenido:
- 2 ATP y 2 NADH en la glucólisis
- 2 NADH en la descarboxilación oxidativa
- 2 ATP, 6 NADH y 2 FADH2 en el Ciclo de Krebs
Potencial más negativo
-0,32 V
- 0,4
NADH + H+
NAD+
La mayor parte de la energía está almacenada en los
electrones almacenados por el NADH y el FADH 2.
2e- + 2H+
FMN
En esta cadena los e- son transportados poco a
poco desde aceptores con un potencial más negativo
hacia otros con potencial menos negativo.
• COMPONENTES PRINCIPALES DE LA CADENA:
los citocromos (prot+grupo hemo con 1 átomo de
Fe). El átomo de Fe acepta y libera alternadamente 1e-,
2e- + 2H+
FMN
CoQ
2e- + 2H+
FADH2
0
2H+
CoQ
FAD
Cit b
2e-
transfiriéndolo al siguiente citocromo del nivel energético inferior
Cit b
Cit c
2e+ 0,4
Los e- llegan hasta el O2 que se
combina con dos H+ y forma H2O.
El O2 es imprescindible para que
no se bloquee el proceso.
Cit c
Cit a
2eCit a
a3
+ 0,8
Voltios
También puede iniciarse la cadena
a partir de los e- cedidos por el
FADH2 en un nivel energético
menor: -0,219 V.
2e
-
2H+ + 1/2 O2
a3
2e-
2e-
H2O
Potencial menos negativo
+0,82 V
27. Fosforilación oxidativa
Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
La energía liberada en la cadena transportadora se emplea para fabricar ATP en un
proceso llamado FOSFORILACIÓN OXIDATIVA según la teoría del ACOPLAMIENTO
QUIMIOSMÓTICO
POR UN LADO…
• Los componentes de la cadena transportadora de e - forman 3 complejos enzimáticos que
atraviesan la membrana mitocondrial interna.
• La energía que se libera cuando los e- pasan a niveles energéticos inferiores, los complejos
enzimáticos la emplean en bombear protones desde la matriz mitocondrial al espacio
intermembrana (por cada 2e- que van desde el NADH hasta el O2, se bombean 10 protones)
• Los protones no pueden volver a la matriz ya que la membrana mitocondrial interna es
impermeable a ellos se crea un GRADIENTE ELECTROQUÍMICO matriz/espacio intermembrana
este gradiente genera una FUERZA PROTOMOTRIZ
POR OTRO LADO…
• En la membrana mitocondrial interna también hay un complejo enzimático llamado ATPSINTETASA, a través del cuál SÍ pueden fluir los protones de nuevo a la matriz.
• La FUERZA PROTOMOTRIZ impulsa a los protones a la matriz a través del ATP-SINTETASA,
catalizándose ATP en la matriz mitocondrial.
• Por cada 3 protones que fluyen a través del ATP-SINTETASA 1 ATP ADP + Pi ATP
28. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Fosforilación oxidativa
Se calcula que se sintetizan:
- 3 ATP por cada NADH
- 2 ATP por cada FADH2
Matriz
mitocondrial
ATP
H+
ADP
Espacio intermembrana
H+
Matriz mitocondrial
NADH
NAD
FAD
+
_
FADH2
H+
2
F1
H2O
_
H+ + 1/2 O2
_
F0
_
2e2e-
CoQ
Cit c
Sistema I
Espacio
intermembrana
Sistema II
H
+
H
+
H+
Sistema III
H+
H+
H+
H+
H+
A medida que los e- van descendiendo a niveles energéticos menores, liberan energía que sirve para
transportar H+ creando un gradiente electroquímico. Esta acumulación de H+ genera una fuerza
protomotriz que impulsa los H+ a través de las ATP-sintetasa permitiendo sintetizar el ATP.
29. RESUMEN – Oxidación de la glucosa
ETAPA 1
Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
GLUCOLISIS (en el citoplasma)
Proceso anaerobio en el que la glucosa (6C) se escinde en 2 moléculas de ácido pirúvico (3C), de manera similar a como
hacen los organismos fermentadores.
Se eliminan 4 H (4e- y 4 H+) que son aceptados por 2 moléculas de NAD+, sobrando 2 H+ que quedan libres en el
citoplasma.
Glucosa (6C)
ETAPA 2
2 Piruvato (3C) + 2NADH + 2H+ + 2ATP
RESPIRACIÓN CELULAR (en la mitocondria)
Etapa 2a: DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA Y CICLO DE KREBS (en la matriz)
2 Piruvato (3C)
2 Acetil-CoA (2C) + 2 (NADH + CO2)
2 Acetil-CoA (2C)
4 CO2 (1C) + 2 (3NADH + FADH2)
Sigue oxidándose el ácido pirúvico: los átomos de C se oxidan a CO 2. Los átomos de H (H+ y e- se utilizan para
reducir: 3 NAD+ 3 NADH y 1 FAD 1 FADH2
Etapa 2b: Transferencia electrónica y fosforilación oxidativa (en la membrana mitocondrial interna
Cadena respiratoria: La oxidación de NADH y FADH2 obtenidos previamentelibera e- que pasan por la cadena
respiratoria hasta llegar al O2 y formar H2O.
Fosforilación oxidativa: asociadas a cadena anterior hay una serie de proteínas transportadoras que crean un
gradiente de H+ que permitirá a las ATPasa fabricar ATP.
30. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
RESUMEN – Oxidación de la glucosa
Fosforilación
oxidativa
Cadena
respiratoria
NADPH
Glucólisis
Ácido
pirúvico
Ciclo de
Krebs
Acetil CoA
ß-Oxidación
Ácidos grasos
31. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
5.- Balance energético de la respiración celular
2 NADH
Glucosa
Glucosa
2 NADH
Glucólisis
Glucólisis
2
ATP
Ácido
Ácido
pirúvico
pirúvico
6 NADH
Ciclo
de
Krebs
AcetilAcetilCoA
CoA
Cadena
Cadena
respiratoria
respiratoria
2 FADH2
2
ATP
32
ATP
36 ATP
C6H12O6 (glucosa) + 6O2 + 36ADP + 36Pi
6CO2 + 6H2O + 36ATP (energía útil) + calor
32. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
RENDIMIENTO ENERGÉTICO DE LA OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA
1 mol de
1 mol de
glucosa
glucosa
680 kcal
680 kcal
36 ATP
36 ATP
Almacenan en sus enlaces 266 kcal
Almacenan en sus enlaces 266 kcal
El 40% de la energía desprendida por la oxidación de la glucosa se conserva en forma
de ATP.
Es un rendimiento elevado, por ejemplo, en los coches sólo aprovechamos el 25% de la
energía contenida en el combustible.
33. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
6.- Catabolismo anaerobio: fermentaciones
CATABOLISMO ANAERÓBICO:
• El aceptor final de e- es una MOLÉCULA ORGÁNICA SENCILLA
Fer
ET men
ÍLIC ta
A ción
ETANOL
(alcohol etílico)
i
tac
n
ó
e
erm
F
n TICA
C
LÁ
ÁCIDO LÁCTICO
• Las rutas de degradación de la glucosa se llaman FERMENTACIONES
• Son propias de bacterias y levaduras
• También se producen en animales cuando el O2 escasea (exc. Neuronas que mueren)
•Energéticamente son poco rentables (2 ATP por cada molécula de C6H12O6)
34. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Fermentación ETÍLICA
• Pasos por los que el ÁCIDO PIRÚVICO (glucólisis) ETANOL
1. Ácido pirúvico Acetaldehído (se desprende CO2)
2. Acetaldehído Etanol (alcohol deshidrogenasa: oxida el NADH, reduce el acetaldehído)
• ORGANISMOS: células vegetales, hongos, bacterias
• Saccharomyces cerevisae o levadura (hongo) :
• Utilizada industrialmente para la fabricación de vino o cerveza
• Aerobios facultativos
Dihidroxiacetona
Dihidroxiacetona
fosfato
fosfato
Glucosa
Glucosa
G3P
G3P
Ácido 1,3Ácido 1,3bifosfoglicérico
bifosfoglicérico
NAD +
CH33 -- CH22OH
CH CH OH
Etanol
Etanol
NADH
2
ATP
CH33 -- CO -- COOH
CH CO COOH
Ácido pirúvico
Ácido pirúvico
CH33 -- CHO
CH CHO
Acetaldehído
Acetaldehído
CO2
35. Dependiendo de la especie de
levadura se puede llegar a obtener
cerveza, ron (S. cerevisiae), vino (S.
ellypsoideus), sidra (S. apiculatus) y
pan (variedad purificada de S.
cerevisiae)
36. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Fermentación LÁCTICA
• Pasos por los que el ÁCIDO PIRÚVICO (glucólisis) ÁCIDO LÁCTICO
1. Ácido pirúvico Ácido Láctico (láctico deshidrogenasa: oxida el NADH, reduce ac. pirúvico)
• ORGANISMOS:
• Bacterias: yogur, queso, leche fermentada
• Células musculares de vertebrados durante ejercicios intensos
Dihidroxiacetona
Dihidroxiacetona
fosfato
fosfato
Glucosa
Glucosa
G6P
G6P
Ácido 1,3Ácido 1,3bifosfoglicérico
bifosfoglicérico
G3P
G3P
NAD +
CH33 -- CHOH -- COOH
CH CHOH COOH
Ácido láctico
Ácido láctico
NADH
Láctico deshidrogenasa
2
CH33 -- CO -- COOH
CH CO COOH
Ácido pirúvico
Ácido pirúvico
ATP
37. Los microorganismos que realizan esta
fermentación son las bacterias de las
especies Lactobacillus casei, L. bulgaricus,
Streptococcus luctis y Leuconostoc
citrovorum, obteniéndose de ello productos
derivados de la leche como el queso, el
yogur y el kéfir.
38. Fermentación LÁCTICA
Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
• SENTIDO DE LA FERMENTACIÓN LÁCTICA EN CÉLULAS MUSCULARES DE VERTEBRADOS:
• En ejercicios intensos, la frecuencia respiratoria aumenta para aumentar el suministro de O2
• Este incremento de O2 puede no ser suficiente para satisfacer los requerimientos de céls. musculares
• La glucólisis continúa y el ácido pirúvico ácido láctico que:
• ↓ pH del músculo
• reduce capacidad contracción de fibras musculares fatiga y cansancio muscular
• NADH NAD+, sin el cual la glucólisis no podría continuar
• Cuando el O2 es más abundante y disminuye la demanda de ATP: ácido láctico ácido pirúvico
39.
40. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
7.- Otras rutas catabólicas
TRANSPORTE y
β-OXIDACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS
OXIDACIÓN DE AMINOÁCIDOS
PROTEÍNAS
GRASAS
Aminoácidos
• Se desaminan (eliminación grupo amino)
• El grupo amino se excreta como urea
• El esqueleto de Carbono se convierte:
• Grupo Acetilo
• Compuesto que entra en la glucólisis
• Compuesto que entra en Ciclo Krebs
Glicerol + Ácido Graso
CO2
H2O
ATP
• Se cortan en fragmentos de 2 Carbonos
• En mitocondrias y peroxisomas
• Entran en Ciclo Krebs como Acetil-CoA
41. Transporte y β-Oxidación de ácidos grasos
Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Los ácidos grasos son importantes depósitos de energía metabólica. Para iniciar su metabolización
primero es necesario separarlos del resto de la molécula lipídica. Para ello, las lipasas en el citoplasma:
▪ Los acilglicéridos se rompen obteniendo una molécula de glicerina y
los ácidos grasos correspondientes
▪ Los fosfolípidos se hidrolizan obteniendo glicerina y ácido fosfórico.
Acil - CoA
Carnitina
HSCoA
Acil-carnitina
▪ La glicerina se fosforila y oxida en dihidroxicetona-P que
puede isomerizarse en G3P, entrando a la glucólisis.
Carnitina
▪ Entrada en la mitocondria: los ácidos grasos
se activan uniéndose a un acetil-CoA y la
carnitina los transporta al interior de la matriz.
Citosol
Transportador
de carnitina
Espacio
intermembrana
Matriz mitocondrial
Acil-carnitina
Carnitina
La L-carnitina en nuestro organismo es sintetizada en
el hígado y el riñón a partir de la lisina con ayuda de la
metionina, tres vitaminas (C, B3 y B6) y el Fe.
Facilita la metabolización de las grasas. A las mujeres
embarazadas se les suministra porque se produce un
fuerte descenso en sangre por la demanda del feto.
HSCoA
Acil-CoA
β - oxidación
Acetil - CoA
Ciclo de
Krebs
42. Transporte y β-Oxidación de ácidos grasos
Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Los Acil-CoA que son largas cadenas hidrocarbonadas de ácidos grasos unidas a un coenzima A (HSCoA) son fragmentadas mediante la hidrólisis y oxidación obteniendo:
▪ un Acetil-CoA (pequeña molécula de 2 carbonos con un CoA) que pasa al ciclo de Krebs
▪ un nuevo acil-CoA con 2 carbonos menos que vuelve a empezar el ciclo hasta romperse completamente
La β-oxidación consigue que de un ácido
graso saturado se liberen tantas unidades de
Acetil-CoA como permita su número par de
átomos de carbono.
R - CH2 - CH2 - CO~S-CoA
Acil-CoA
FAD
Oxidación
Acil -CoA
con dos
carbonos
menos
Acetil-CoA
Tiólisis
Acil-CoA
deshidrogenasa
FADH2
Tiolasa
HS-Coa
R - CO - CH2 - CO~S-CoA
β - cetoacil-CoA
R - CH = CH - CO~S-CoA
β - hidroxiacill-CoA
deshidrogenasa
NADH
Peroxisomas
+ H+
Oxidación
NAD+
Enoil-CoA
Enoil-CoA
hidratasa
OH
|
R - CH - CH2 - CO~S-CoA
β - hidroxiacil-CoA
H2O
43. Tema 12: CATABOLISMO
AERÓBICO Y ANAERÓBICO
Oxidación de aminoácidos
Los aminoácidos no pueden almacenarse y tampoco pueden excretarse, por ello se utilizan
como combustible metabólico para obtener energía.
El grupo amino se
desamina y forma amonio
H+ + NH3
Aminoácido
NAD+
El esqueleto carbonatado da
lugar a otros metabolitos que se
oxidaran en el ciclo de Krebs
NADH
Hígado
Los animales ureotélicos,
como los mamíferos, expulsan
urea disuelta en agua
Ciclo
de la
urea