TEMA 13 CATABOLISMO

CATABOLISMO AEROBIO DE LA GLUCOSA Glucolisis. Respiración celular. Formación de acetil CoA Ciclo de Krebs Cadena respiratoria

GLUCOLISIS PRIMER PASO DEL CATABOLISMO DE LA GLUCOSA LA LLEVAN A CABO TODAS LAS CÉLULAS (DESDE LAS PROCARIOTAS HASTA LAS EUCARIOTAS MÁS EVOLUCIONADAS, LAS QUE UTILIZAN OXÍGENO Y LAS QUE NO LO UTILIZAN) TIENE LUGAR EN EL CITOSOL CONSTA DE NUEVE REACCIONES QUE SE PUEDEN RESUMIR: Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ 2 Ácido pirúvico + 2 ATP + 2 NADH

FORMACIÓN DE ACETIL Co-A TIENE LUGAR EN LA MATRIZ MITOCONDRIAL CONSISTE EN LA DESCARBOXILACIÓN Y OXIDACIÓN DEL ÁCIDO PIRÚVICO SE PUEDE RESUMIR COMO: Ac. Pirúvico + Coenzima A + NAD+ Acetil CoA + CO2 + NADH El acetil–CoA ingresa en el ciclo de Krebs El NADH pasa a la cadena respiratoria El CO2 será eliminado

(MATRIZ MITOCONDRIAL)

CATABOLISMO DE LOS LÍPIDOS Β-OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS Ácido graso (n C) + CoA Acil–CoA (n C)

CATABOLISMO DE LOS AMINOÁCIDOS Grupo amino Resto del esqueleto carbonado Intermediarios metabólicos Ciclo de Krebs NH4+ Urea

FERMENTACIONES ¿Qué son las fermentaciones? ¿Qué organismos las llevan a cabo? ¿En qué parte de la célula tienen lugar? Moléculas de partida y productos Rendimiento energético Aplicaciones prácticas de las fermentaciones

FERMENTACIONES Procesos catabólicos en los que se degrada parcialmente la materia orgánica y en los que no interviene el oxígeno. La realizan microorganismos como levaduras y las bacterias anaerobias. (las células musculares de los vertebrados realizan la fermentación láctica cuando hay un aporte insuficiente de oxígeno) El proceso tiene lugar en el citosol El principal sustrato utilizado en las fermentaciones es la glucosa. El proceso comienza con la glucolisis y los productos finales dependen del tipo de fermentación Los principales tipos de fermentación son la fermentación alcohólica y la fermentación láctica El rendimiento energético es menor que en el catabolismo aerobio ya que la oxidación la materia orgánica es sólo parcial. Desde el punto de vista evolutivo la fermentación es un proceso más antiguo que la respiración celular (la atmósfera primitiva carecía de oxígeno)

FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA La llevan a cabo las levaduras del género Saccharomyces y algunas bacterias. Glucosa 2 Ac. Pirúvico + 2 NADH + 2 ATP 2 Ac. Pirúvico 2 CO2 + 2 Etanal 2 Etanal+ 2 NADH 2 etanol Glucosa 2 etanol + 2 CO2 + 2 ATP Glucosa + 2 Pi + 2 ADP 2 etanol + 2 CO2 + 2 ATP Aplicación práctica: obtención de alcohol y fabricación del pan.

Aplicación práctica: fabricación de yogur y queso FERMENTACIÓN LÁCTICA La realizan bacterias como Lactobacillus y las células musculares de los vertebrados cuando no reciben suficiente oxígeno. Glucosa 2 Ac. Pirúvico + 2 ATP + 2 NADH 2 Ac. Pirúvico + 2 NADH 2 Ac. Láctico Glucosa 2 Ac. Láctico + 2 ATP Aplicación práctica: fabricación de yogur y queso

CO2 + H2O Respiración Glucolisis ACIDO PIRÚVICO GLUCOSA Fermentación Productos de fermentación

Acetaldehído = Etanal

Fosforilación oxidativa

Ciclo de Krebs

CATABOLISMO http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120071/bio11.swf (fosforilacion oxidativa) http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/metabolism/mido%20e%20transport.swf (atp-mitocondria) http://www.tvdsb.on.ca/westmin/science/sbioac/energy/mitochon.htm (Fosforilacion oxidativa –) http://vcell.ndsu.nodak.edu/animations/etc/movie.htm, pelicula, http://www.biorom.uma.es/contenido/biomodel/biomodel-misc/anim/enz/ruta.html (FERMENTACION ALCOHOLICA)

http://www.biorom.uma.es/contenido/biomodel/biomodel-misc/anim/metab/atp-sint.html (ATP SINTETASA) (no) http://www.biorom.uma.es/contenido/biomodel/biomodel-misc/anim/metab/t-e-mitoc.html (TRANSPORTE ELECTRONICO MITOCONDRIA) (IGUAL QUE STOLAF)

Oxidación del ácido pirúvico Coa - SH CO2 Piruvato - deshidrogenasa CH3 CO COOH CH3 CO SCoA NAD + Ácido pirúvico Acetil - CoA NADH + H+

Ácido -cetoglutárico El ciclo de Krebs Glucosa Ácidos grasos Coenzima A Acetil-CoA Ácido oxalacético Ácido málico NAD + NADH Ácido cítrico Ácido fumárico FAD FADH2 Ácido isocítrico NADH NAD + Ácido succínico NADH NAD + Ácido -cetoglutárico Succinil-CoA CO2 GDP GTP ATP ADP CO2

Espacio intermembrana H2O + + + NAD+ + + + 3ATP + 3ADP + + + + NADH + + Matriz mitocondrial e e e Comp. I Comp. II Comp.III Cresta mitocondrial e Cit C e Espacio intermembrana El NADH se oxida cediendo sus electrones al Complejo I. Este traspaso libera energía que se utiliza para bombear protones al espacio intermembrana. Del Complejo I los electrones pasan al Coenzima Q + + + + + + + Los electrones captan un átomo de oxígeno y dos protones y forman una molécula de agua. Ahora se encuentran en su estado de máxima oxidación y mínima enegía. + + La ATP sintetasa bombea protones desde el espacio intermembrana a la matriz, a favor de gradiente. La energía liberada se emplea en sintetizar ATP a partir de ADP y fosfato. + + Los electrones pasan al Complejo II y de ahí al Citocromo C3 , oxidándose y liberando energía en cada paso. Al pasar por el Complejo II se bombean protones al espacio intermembrana + + + + Los electrones llegan al Complejo III que, de nuevo, utiliza la energía liberada en bombear protones en contra del gradiente. Los electrones ahora han liberado casi toda su energía.

Balance energético global del catabolismo aerobio de una molécula de glucosa NADH 2 Glucosa NADH 2 ATP 2 Glucólisis Ácido pirúvico Ciclo de Krebs NADH 6 Cadena respiratoria Acetil- CoA ATP 34 FADH2 2 ATP 2