RESPIRACIÓN Y FOTOSÍNTESIS La célula es una máquina que necesita energía para realizar sus trabajos

CATABOLISMO ANAEROBIO ANABOLISMO RESPIRACIÓN AEROBIA 1.1. CATABOLISMO DE GLÚCIDOS 1.2. CATABOLISMO DE LÍPIDOS 1.3. CATABOLISMO DE PROTEÍNAS CATABOLISMO ANAEROBIO ANABOLISMO 3.1. FOTOSÍNTESIS 3.1.1. FASE LUMINOSA. FOTOFOSFORILACIÓN. 3.1.2. FASE OSCURA. EL CICLO DE CALVIN. 3.2. QUIMIOSÍNTESIS

1. RESPIRACIÓN AEROBIA

1. RESPIRACIÓN AEROBIA La respiración aerobia incluye el conjunto de rutas metabólicas por las que las biomoléculas orgánicas son oxidadas completamente, produciendo energía, H2O y CO2, siendo el oxidante utilizado es el oxígeno molecular. Las biomoléculas orgánicas que las células utilizan cmo combustible son: Glúcidos Lípidos Proteínas La glucosa es el principal combustible metabólico, debido a la facilidad de su utilización y movilización.

VÍAS CATABÓLICAS

1.1. CATABOLISMO DE GLÚCIDOS La primera etapa del catabolismo de glúcidos es la glucolisis y ocurre en el citosol. Después, la oxidación completa, continúa en la mitocondria. En este orgánulo tienen lugar el Ciclo de Krebs.

A. GLUCOLISIS Ocurre en el citosol. No necesita oxígeno. Sustrato inicial: una molécula de glucosa. (6C) Molécula final: 2 moléculas de piruvato. (3C)

A. GLUCOLISIS: etapas 1ª: La glucosa es fosforilada y fragmentada, dando lugar a dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato. En este proceso se consumen dos moléculas de ATP. Glucosa + 2 ATP → 2 gliceraldehído-3-fosfato+ 2ADP 2ª: Las dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato son oxidadas por el NAD+ y convertidas en piruvato. Se obtienen 4 moléculas de ATP. Gliceraldehído-3-fosfato + 2NAD+ + 4ADP + Pi → 2 piruvato + 2 NADH + 2H+ + 4 ATP + 2 H2O

A. GLUCOLISIS: 1ª Etapa PASO 1 PASO 2 PASO 3 PASOS 4 Y 5

GLUCOLISIS: 2ª Etapa A partir de aquí los productos obtenidos hay que multiplicarlos por dos. PASO 6 7 8 9 PASO 10

GLUCOLISIS 1ª Etapa 2ª Etapa

A. GLUCOLISIS RESUMEN: BALANCE: Conjunto de reacciones que convierten la GLUCOSA en ÁCIDO PIRÚVICO en el citosol. Se libera ATP + PODER REDUCTOR + METABOLITOS (PIRUVATO) BALANCE: GLUCOSA +2ADP + 2Pi + 2NAD+ -> 2 PIRUVATO + 2ATP + 2 NADH + 2H++ 2H2O EL ATP SE OBTIENE POR FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO

B. CICLO DE KREBS: SITUACIÓN INICIAL Piruvato en el citosol.. Se ha de continuar la RESPIRACIÓN CELULAR: conjunto de etapas que terminan la oxidación del piruvato hasta CO2 y agua generando poder reductor para la síntesis de ATP.

PASOS PREVIOS AL CICLO DE KREBS Paso del piruvato al interior de la matriz mitocondrial. Membrana mitocondrial externa: permeable Membrana mitocondrial interna: selectiva. Pasan: ADP y ATP Ácido pirúvico

PASOS PREVIOS AL CICLO DE KREBS Se forma NADH+H+ (en realidad 2 por glucosa) Producto: ACETIL COENZIMA A

B. CICLO DE KREBS Es la ruta final de la oxidación de la glucosa y de la mayoría de combustibles metabólicos. Su función es oxidar el grupo acetilo del Acetil-CoA a CO2, al mismo tiempo que se reducen los coenzimas NAD+ y FAD.

B. CICLO DE KREBS En cada vuelta de Ciclo: Entra un grupo acetilo (2 átomos de carbono) que es oxidado completamente: salen dos CO2) Se reducen 3 moléculas de NAD+ y una de FAD. Se forma una molécula de GTP.

B. CICLO DE KREBS (no es necesario estudiar reacciones ni fórmulas)

B. CICLO DE KREBS: BALANCE Por cada molécula de glucosa: 2ACETILCoA + 6NAD++ 2FAD + 2GDP + 2Pi + 2H2O→ 4CO2 + 2 GTP + 6 NADH + 2FADH2 EL GTP SE OBTIENE POR FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO

C. CADENA DE TRANSPORTE ELÉCTRICO Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA La fosforilación oxidativa es el principal medio de regeneración del ATP en los organismos heterótrofos. En ella el ATP se regenera a partir de ADP + Pi, y este proceso está acoplado a al transporte de electrones desde el NADH y el FADH hasta el O2 a través de la cadena respiratoria. En eucariotas, la cadena respiratoria se localiza en la membrana interna de la mitocondria. En ella, agrupados en cuatro complejos, se sitúan los diferentes transportadores, cuyos componentes son proteínas.

C. CADENA DE TRANSPORTE ELÉCTRICO Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA El NADH cede sus electrones a una primera molécula aceptora (complejo I), con lo que el NADH se reoxida y queda reducida esa molécula aceptora. Ésta, a su vez, cede los electrones a un segundo aceptor, que se reduce reoxidando al primer aceptor. El proceso sigue varios pasos, hasta que un último transportador reducido cede los electrones al O2. La energía liberada en este transporte de electrones se emplea para bombear H+ desde la matriz mitocondrial hacia el espacio intermembrana. La vuelta de los protones hacia la matriz, a favor de gradiente, se realiza a través del complejo ATP-sintetasa, que libera energía para producir ATP. El FADH2 cede sus electrones al complejo II, siguiendo el mismo camino después que en el caso del NADH

Espacio intermembrana Matriz

TRANSPORTE DE ELECTRONES DESDE EL NADH

TRANSPORTE DE ELCTRONES DESDE EL FADH2

Mecanismo general de la fosforilación oxidativa EL ATP EN ESTE CASO SE OBTIENE POR VÍA FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Y NO POR FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO

C. CADENA DE TRANSPORTE ELÉCTRICO Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA C. CADENA DE TRANSPORTE ELÉCTRICO Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA. RESUMEN Y BALANCE En este proceso es donde se obtiene la mayor parte de la energía contenida en la glucosa y otros compuestos orgánicos, que es almacenada en forma de ATP. Al mismo tiempo se recuperan las coenzimas transportadoras de electrones en su forma oxidada, lo que permitirá la oxidación de nuevas moléculas de glucosa y de otras moléculas orgánicas. Como producto de deshecho se obtiene agua. BALANCE: Se obtienen 3 moléculas de ATP por cada NADH y 2 ATP por cada FADH2

1.2. CATABOLISMO DE LÍPIDOS Las grasas (triacilglicéridos) son unos importantes depósitos energéticos. Se acumulan en los adipocitos y son hidrolizadas en: Ácidos grasos y glicerol. El glicerol es transportado al hígado, donde es convertido en glucosa se transforma en Gliceraldehido 3P y se incorpora a la Glucolisis. Los ácidos grasos pasan a la sangre y son transportados a las distintos tejidos para ser utilizados como fuente de energía. Los Ácidos Grasos van liberando fragmentos de 2 carbonos en la matriz mitocondrial en forma de Acetil CoA en un proceso llamado: β- oxidaxión de los ácidos grasos

1.2. CATABOLISMO DE LÍPIDOS: A. Activación de los ácidos grasos. Los ácidos grasos se activan por la unión con la CoA para dar acil-CoA, con gasto de 2 moléculas de ATP. Esto ocurre en la membrana mitocondrial externa. Después los acil-CoA son transportados a la matriz través de transportados específicos (carnitina)

1.2. CATABOLISMO DE LÍPIDOS: B. β-oxidación de los ácidos grasos La oxidación de los ácidos grasos (saturados y con nº par de átomos de carbono), consiste en la liberación sucesiva de fragmentos de dos átomos de carbono a partir del extremo carboxílico del acil-CoA. En cada vuelta la cadena del ácido graso se acorta 2 átomos de carbono y se genera: 1 molécula de NADH y otra de FADH2, que son oxidados en la cadena respiratoria generando ATP. 1 molécula de acetil-CoA, que se oxida en el Ciclo de Krebs.

1.2. CATABOLISMO DE LÍPIDOS: C. Visión general Fase I : obtención de poder reductor y Acetil-CoA en la β- oxidaxión de los ácidos grasos Fase II: Acetil- CoA va al Ciclo de Krebs. Fase II : Los coenzimas reducidos NADH y FADH2 se oxidan en la cadena respiratoria generando 3 y dos moléculas de ATP respectivamente.

1. 2. CATABOLISMO DE LÍPIDOS: D. Balance energético 1.2. CATABOLISMO DE LÍPIDOS: D. Balance energético. Ejemplo: Ácido esteárico (18 átomos de carbono) Por cada vuelta: 1 FADH2 (2 ATP) y 1 NADH+H+ (3 ATP) = 5 ATP Hay 8 vueltas: 8 x 5 = 40 ATP Por cada Acetil-CoA = 12 ATP ; Se forman 9 Acetil-CoA x 12 = 108 ATP 108 + 40 = 148 ATP – 2 ATP (activación) = 146 ATP