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TEMA: NUTRICIÓN CELULAR I
CATABOLISMO
INTRODUCCIÓN
El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que permiten la transformación de los
nutrientes (para producir energía, para producir materia propia para crecimiento o renovación o
para producir funciones como contracción muscular...) en el interior de la célula.
Los nutrientes son los elementos necesarios para realizar las funciones vitales de la célula a
través de un proceso metabólico. Son nutrientes los bioelementos, el agua, las sales minerales,
glúcidos, lípidos, el oxígeno molecular..., es decir, todos aquellos átomos o moléculas necesarias
para el funcionamiento del organismo. No son siempre los mismos en todas las células u
organismos, por ejemplo para las células fotosintéticas el CO2 es un nutriente neccesario para el
proceso metabólico de la fotosíntesis, mientras que para una célula heterótrofa el CO 2 es un
desecho producido en un proceso metabólico como la respiración celular o en la fermentación
alcohólica. Incluso en la misma célula fotosintética cuando no realiza la fotosíntesis (por la noche)
produce CO2 en sus mitocondrias que al no usarse para la fotosíntesis el CO2 es un desecho en este
caso y no un nutriente. Otro ejemplo sería el O2 que es un nutriente para organismos aerobios que
hacen la respiración celular, mientras que resulta tóxico para microorganismos anaerobios
estrictos.
CONCEPTO DE NUTRICIÓN CELULAR
Todos los seres vivos necesitan materia y energía para vivir:
El objeto de la nutrición celular es:

Incorporar Materia y Energía

Transformarla en el interior mediante una serie de reacciones químicas

Eliminar los residuos que se producen en las reacciones anteriores.
. De este modo, las células, y en general los organismos, consiguen obtener materia propia
para crecer o renovarse y la energía necesaria para realizar cualquier actividad.
1. TIPOS DE NUTRICIÓN SEGÚN LA FUENTE DE MATERIA Y ENERGÍA
Según la fuente de materia tenemos la nutrición autótrofa y la nutrición heterótrofa. En la
nutrición autótrofa, la fuente de carbono es el CO2 y en la heterótrofa la fuente de carbono son
moléculas orgánicas.
 Nutrición autótrofa:
Las sustancias inorgánicas como CO2, H2O y sales minerales son nutrientes a partir de los
cuales formarán moléculas orgánicas; para lo que se necesita un aporte de energía.
Materia y energía se incorporan por separado.
Sustancias inorgánicas
(H2O, CO2,
ENERGÍA
Sustancias orgánicas sencillas (glicerol,
aa, glucosa, ac. Grasos…..)
1
Según la fuente de esta energía se distinguen dos tipos de nutrición autótrofa: fotosíntesis y
quimiosíntesis.
 Fotosíntesis: es el tipo de nutrición autótrofa en el que las sustancias inorgánicas (CO 2, H2O
y sales minerales) son transformadas en orgánicas (glúcidos, proteínas...) mediante el aporte de
energía lumínica.
Células en las que aparecen: células con pigmentos
Organismos formados por est tipo de células: Protoctistas (algas), Metafitas (plantas),
Bacterias.
 Quimiosíntesis: es el tipo de nutrición autótrofa en el que las sustancias inorgánicas (CO 2,
H2O y sales minerales) son transformadas en orgánicas (glúcidos, proteínas...) mediante el aporte
de energía química procedente de la oxidación de moléculas químicas inorgánicas. Organismos
quimioautótrofos son únicamente algunos tipos de bacterias, por ejemplo las bacterias del metano
que oxidan el metano (CH4) a CO2 obteniendo ATP.
Los organismos autótrofos tienen un gran interés biológico dado el papel de los autótrofos en
los ciclos biogeoquímicos, pues mantienen el ciclo de la materia en los ecosistemas, ya que son los
productores que están en la base de todas las relaciones tróficas aportando materia y energía para
que pueda ser usada por los siguientes niveles tróficos.
 Nutrición heterótrofa: en la nutrición heterótrofa, la fuente de carbono son moléculas
orgánicas más o menos complejas que contienen ya energía en sus enlaces químicos, por lo que la
materia y la energía se incorporan juntas. También usan sustancias inorgánicas.
Organismos heterótrofos animales, hongos, protozoos y muchas bacterias (todas las
bacterias menos las fotosintéticas).
2. ETAPAS DE LA NUTRICIÓN CELULAR
A. INCORPORACIÓN DE NUTRIENTES
B. TRANSFORMACIÓN DE NUTRIENTES (METABOLISMO)
C. ELIMINACIÓN DE PRODUCTOS DE DESECHO
A. INCORPORACIÓN DE NUTRIENTES
Se realiza por diferentes mecanismos según el tamaño y la naturaleza de las sustancias
(hidrofílicas o hidrofóbicas).
En células autótrofas:
Agua: osmosis
Gases : CO2 y O2 por difusión simple
Iones: (sales minerales) : Difusión facilitada (permeasas y canales iónicos)
-Transporte pasivo (sin gasto energético) a favor de gradiente
-Transporte activo ( con gasto energético) en contra de gradiente
En células heterótrofas:
Además de sustancias inorgánicas como las anteriores incorporan materia orgánica.
Sustancias orgánicas sencillas: (glucosa, aminoácidos……) Mediante transporte
mediado por receptor, en el caso de moléculas hidrofílicas
Sustancias orgánicas complejas: (polisacáridos, proteínas, grandes partículas,
fragmentos celulares………) Mediante procesos de endocitosis (fagocitosis, pinocitosis,
endocitosis mediada por receptor)
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B. TRANSFORMACIÓN DE NUTRIENTES ( METABOLISMO)
Metabolismo: Conjunto de reacciones químicas que permiten la transformación de los
nutrientes en el interior de la célula, para producir energía o para formar materia propia
para el crecimiento o renovación, o para realizar otras funciones por ejemplo para la
contracción muscular, transmisión del impulso nervioso...
Reacciones para formar materia propia: Anabolismo
Reacciones para obtener energía: Catabolismo
METABOLISMO: CONCEPTOS, TIPOS, CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONES
Rutas metabólicas: Secuencias de reacciones químicas que están ligadas entre sí, siendo
el producto de una reacción, el sustrato de la siguiente.
Metabolitos: cada una de las moléculas intermediarias que aparecen en las reacciones
metabólicas.
El qué las reacciones ocurran en un determinado orden es porque son procesos controlados
por:
 Enzimas (proteínas catalizadoras)
 Acoplamiento de reacciones: Las reacciones endergónicas, absorben la energía
producida en las reacciones exergónicas
 Transportadores energéticos que llevan energía de las reacciones exergónicas a las
endergónicas (ATP)
 Coenzimas de oxido- reducción (NAD2H, FAD2H…….)
TIPOS DE RUTAS METABÓLICAS:
Rutas catabólicas=Catabolismo: Degradación enzimática de moléculas orgánicas
complejas aa moléculas orgánicas sencillas. Son reacciones exergónicas (se desprende
energía= ATP). Son reacciones de oxidación. (perder H o perder electrones).
Rutas anabólicas=Anabolismo: Síntesis enzimática de moléculas orgánicas complejas a
partir de moléculas sencillas.(orgánicas, en anabolismo heterótrofo. Inorgánicas en
anabolismo autótrofo). Son reacciones energónicas o endotérmicas (Absorben energía
=ATP). Reacciones de reducción. (ganancia de H o electrones).
El anabolismo y el catabolismo están interconectados y se necesitan el uno al otro, ya que si se
producen oxidaciones en unas moléculas ( NAD+ o FAD+
NADH+H+ o FADH2 . Se obtienen
coenzimas reducidos)para reducir sustancias en el anabolismo (el anabolismo regenera coenzimas
coenzimas oxidados) y si unos procesos necesitan energía (anabolismo), otros deben proporcionar
esa energía (catabolismo).
H2 - XY
NAD
H2-
XY
X+Y
ADP+P
ATP
NADH+H
X+Y
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CATABOLISMO
ANABOLISMO
Son reacciones de DEGRADACIÓN, es decir,
Son reacciones de SÍNTESIS, es decir, de
de moléculas más grandes se obtienen moléculas más pequeñas se obtienen moléculas
moléculas más pequeñas.
más grandes.
Es un proceso DE OXIDACCIÓN que produce
Es un proceso DE REDUCCIÓN que necesita
energía (ATP).
energía (ATP).
Son rutas metabólicas convergentes, es
Son rutas metabólicas divergentes, es decir,
decir, partiendo de sustancias muy diferentes partiendo de las mismas sustancias acaban
acaban produciendo las mismas sustancias. produciendo sustancias muy diferentes.
Ejemplo: CO2 y H2O
Ejemplo de ruta catabólica es la respiración:
Ejemplo de ruta anabólica es la fotosíntesis:
materia orgánica + O2 → CO2 + H2O + energía CO2 + H2O + energía luminosa → materia
(ATP)
orgánica + O2
CARACTERÍSTICAS DE LAS REACCIONES METABÓLICAS:
 Las reacciones metabólicas están acopladas energéticamente mediante el ATP pues las
reacciones catabólicas liberan energía mientras que las anabólicas requieren energía. Esta energía
se transfiere del catabolismo al anabolismo almacenada en la molécula de ATP.
ATP ↔ ADP + Pi + Energía (7,3 KCAL)
Hay dos formas de obtener ATP:
1- Fosforilación a nivel de sustrato: consiste en que una molécula que tiene unido un
grupo fosfato se lo cede al ADP formando ATP.
X-P + ADP → X + ATP
2- Fosforilación oxidativa en este caso el ADP se une a un fosfato inorgánico (que no
estaba unido a ninguna molécula orgánica), esto sucede en la membrana mitocondrial interna,
a nivel de las ATP sintasas de las crestas mitocondriales, aprovechando la energia liberada de
las reacciones de oxidorreducción.
3- Fotofosforilación: el ADP se une a un fosfato inorgánico,para formar ATP, en la
membrana de los tilacoides donde hay ATPasas o partículas F. La Energía procede del sol que a
su vez produce reacciones de oxidorreducción.
 Las reacciones metabólicas son reacciones de oxido-reducción
catabolismo es un proceso de oxidación (libera H+ o electrones)
anabolismo es un proceso de reducción (absorbe H+ (o electrones))
Se puede decir por tanto que el catabolismo es un proceso de deshidrogenación y el
anabolismo lo es de hidrogenación.
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Las sustancias que transportan los hidrógenos son coenzimas como NAD +, FAD, FMN, NADP...
formando NADH+ H+, FADH2, FMNH2, NADPH2...
Oxido-reducción: Transferencia de electrones entre dos sustancias.
Oxidación: perdida de electrones, aumento del número de oxidación. perdida de hidrógeno o
incorporación de oxígeno.
Reducción: ganancia de electrones disminución del número de oxidación, ganancia de
hidrógeno o perdida de oxígeno.
Un potencial redox muy electronegativo significa que tiene mucha facilidad para oxidarse es
decir para oxidarse.
Cuando los electrones son cedidos de una molécula con un potencial mas electronegativo a
otra con un potencial redox menos electronegativo se libera energía, en el caso de las células
se forma ATP.
oxidación Fe2+ ⎯⎯⎯→ Fe3+ + ereducción Cl + e- ⎯⎯⎯⎯→ Cl-
 Las reacciones metabólicas tienen una secuencia encadenada y catalizada por enzimas:
Una vía o ruta metabólica consiste en una sucesión de reacciones encadenadas en las que se
generan intermediarios metabólicos o metabolitos. Cada reacción está catalizada por una
enzima diferente.
Las rutas metabólicas pueden ser lineales (como la glucólisis) o circulares (como el ciclo de
Krebs. Las lineales a su vez pueden ser convergentes como en el catabolismo o divergentes
como en el anabolismo.
Existen mecanismos de autorregulación de estas rutas como inhibición por producto final o
retroalimentación.
 Las reacciones metabólicas están compartimentalizadas pues las distintas vías
metabólicas se sitúan en zonas celulares diferentes, debido a que las enzimas que necesitan
están en diferentes lugares de la célula.
En el metabolismo tienen lugar muchas reacciones (muchas vías o rutas), que tienen lugar de
forma simultánea, y para evitar interferencias entre ellas (por ejemplo que interfieran enzimas
que hacen reacciones opuestas) cada una ocurre en un compartimento celular (en un
orgánulo), es decir, las rutas están compartimentalizadas, y con ello la eficacia enzimática es
mayor. Por ejemplo:
o Citoplasma: Glucólisis, gluconeogénesis, glucogenogenesis, síntesis de triglicéridos y
de proteínas (traducción).
o Mitocondria: Ciclo de krebs, -oxidación, fosforilación oxidativa.
o Retículo endoplasmático: síntesis de lípidos y de proteínas.
o Núcleo: duplicación y transcripción.
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C. ELIMINACIÓN DE PRODUCTOS DE DESECHO
Moléculas que son o que pueden resultar tóxicas.
Los residuos no digeridos salen desde el endosoma por exocitosis, en células animales se le
denomina defecación celular.
En células vegetales, las sustancias tóxicas, reaccionan entre sí y se acumulan en el interior de
las vacuolas en forma de nicotina cafeína(Sustancias que resultan menos tóxicas)
Las células vegetales eliminan agua, dióxido de carbono y amoniaco
Las células animales eliminan agua, dióxido de carbono, amoniaco y productos de defecación
celular.
3. TIPOS DE CATABOLISMO: RESPIRACIÓN CELULAR AERÓBICA Y
FERMENTACIONES
La respiración es un tipo de catabolismo total, en el que la materia orgánica se descompone
totalmente hasta moléculas inorgánicas liberando gran cantidad de energía (ATP), ya que la
oxidación es completa. El más conocido es la respiración celular aerobia o aeróbica donde el
oxígeno es el que recoge los H + y electrones liberados en la oxidación formándose agua (½O 2
+ 2H+ + 2e- → H2O ). La respiración incluye una cadena de transporte de electrones y el
proceso de fosforilación oxidativa.
En algunas bacterias existe la respiración anaeróbica donde no usan oxígeno sino que el
aceptor final de los H+ y electrones liberados en las oxidaciones es otra molécula inorgánica
distinta al oxígeno, por ejemplo algunas bacterias usan el azufre: S + 2H+ + 2e- → H2S.
Producen moléculas inórganicas distintas del agua (CO 2 y CH4)
La fermentación es un tipo de catabolismo parcial, en el que la materia orgánica solo se
degrada y oxida parcialmente dando otras moléculas orgánicasmás sencillas. Como es una
oxidación parcial se obtiene poca cantidad de energía (poco ATP) y los H + y electrones
liberados en la oxidación los acepta la propia molécula orgánica resultante de la oxidación.
Además en la fermentación no hay cadena de transporte de electrones ni fosforilación
oxidativa.
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RESPIRACIÓN
FERMENTACIÓN
Catabolismo completo (oxidación total)
Catabolismo parcial (oxidación incompleta)
Se obtiene mucho ATP (38)
Se obtiene poco ATP(2)
+
El aceptor final de los hidrógenos (H y e )
El aceptor final de los hidrógenos (H + y e-)
es el oxígeno.
es la propia molécula orgánica resultante de la
oxidación
Posee cadena de transporte de electrones y
No posee cadena de transporte de
fosforilación oxidativa
electrones ni fosforilación oxidativa
Sucede en la mitocondria (en bacterias con
Sucede en el citoplasma
respiración celular la cadena de transporte de
electrones y la fosforilacion oxidativa sucede en
la membrana plasmática.(mesosomas))
Con Ciclo de Krebs en la matriz mitocondrial
Sin Ciclo de Krebs
(en bacterias con respiración celular el ciclo de
Krebs es en el citoplasma)
Células eucariotas y procariotas
En procariotas, algunas eucariotas cómo
células músculares y levaduras.
Clasificación de las células según su catabolismo
Según el tipo de catabolismo que realizan las células, estas pueden clasificarse en células
aerobias, anaerobias estrictas y anaerobias facultativas. Las células anaerobias estrictas no solo no
usan el oxígeno en su catabolismo, sino que además les resulta tóxico, estas células realizan el
proceso catabólico de la fermentación; las células aerobias necesitan el oxigeno porque realizan el
proceso catabólico de la respiración celular aerobia y las células anaerobias facultativas pueden
vivir con o sin oxígeno ya que pueden hacer tanto fermentaciones como respiración celular
aerobia, según la disponibilidad de oxígeno en el medio (les interesa más hacer la respiración
porque obtiene mucho más ATP, pero si no hay oxígeno realizará fermentaciones).
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4. RESPIRACIÓN AEROBIA
Resumen de la respiración celular aerobia
El catabolismo de las diferentes macromoléculas (glúcidos, lípidos y proteínas) converge en la
formación de Acetil-CoA en la matriz mitocondrial. El grupo acetil del Acetil-CoA entra en el ciclo
de Krebs donde se oxida totalmente hasta CO2. Todos estos procesos catabólicos han producido
coenzimas reducidos (NADH+ H+ y FADH2) que aportan los H+ y electrones a la cadena de
transporte de electrones, la cadena de transporte de electrones bombea los H + al espacio
intermembrana produciendo un gradiente quimioosmótico de H+ que permitirá la fosforilación
oxidativa (formación de ATP a partir de ADP + Pi) en las partículas F de la membrana mitocondrial
interna. El último aceptor de los H+ y electrones es el oxígeno formándose agua: 2H+ + 2e- + O2 
H2O.
Materia orgánica + O2 → CO2 + H2O + Energía (ATP)
Las céluas usan cómo moléculas energética principalmente glúcidos y lípidos.
La ruta central del catabolismo aerobio es el catabolismo de glúcidos.
5. CATABOLISMO DE GLÚCIDOS
A. ETAPA PRELIMINAR (DEGRADACIÓN DE POLISACÁRIDOS PARA PRODUCIR
GLUCOSA) (CITOPLASMA)
B. GLUCOLISIS ( DEGRADACIÓN DE GLUCOSA A PIRÚVICO) (CITOPLASMA)
C. ETAPA INTERMEDIA (TRANSFORMACIÓN DE PIRÚVICO A ACETIL COA)(MATRIZ
MITOCONDRIAL)
D. CICLO DE KREBS (MATRIZ MITOCONDRIAL)
E. FOSFORILACIÓN OXIDATIVAA O CADENA DE TRANSPORTE ELECTRÓNICO
(MEMBRANA INTERNA MITOCONDRIAL)
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A. ETAPA PRELIMINAR
A partir de de polisacáridos formar glucosa que intervenga en la siguiente fase
Vegetales:
Por descomposición de almidón en maltosa, dextrinas, glucosa, por acción de la - amilasa
(ruptura enlaces a (1-4)) . A continuación actuarían la  (1-6) glucooxidasa para las ramificaciones
y la la maltasa para romper la matosa.
Otras fuentes de glucosa en vegetales:
- Fotosíntesis
- A partir de lípidos transformados en glucosa mediante el ciclo del ácido glioxílico en
los glioxisomas
Animales:
Puede provenir de la digestión en el tubo digestivo por acción de la -amilasa y las mismas
enzimas anteriores.
Si el aporte de glucosa en la dieta no es suficiente, los animales recurren a sus reservas de
glucógeno que hay en músculo e hígado.
La función del glucógeno muscular y hepático es diferente. El glucógeno muscular se usa a corto
plazo para la contracción muscular y se consume rápidamente.
El hepático, para suministrar glucosa a otros tejidos.
El proceso de degradación del glucógeno es mediante GLUCÓGENOLISIS
SANGRE
Hígado
GLUCÓGENO (n- glucosas)
GLUCOSA +P
Glucógeno
Fosforilasa
GLUCÓGENO(n-1 glucosas) + GLUCOSA-1P
GLUCOSA-6P
 (1-6)
Glucooxidasa
Músculo
GLUCOSA
CONTRACCIÓN
MUSCULAR
OTRAS FUENTES DE GLUCOSA SON DISACÁRIDOS INGERIDOS EN LOS ALIMENTOS (LACTOSA,
SACAROSA….)
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B. GLUCÓLISIS
Es la etapa inicial de la degradación de la glucosa, es común en tanto en organismos que
realizan la fermentación, como en organismos con respiración celular, en este último caso
continuará su degradación completa hasta materia inorgánica.
La glucólisis sucede en el citoplasma obteniéndose por cada molécula de glucosa dos
moléculas de ácido pirúvico (2 piruvato), además obtiene ATP y coenzimas reducidos (NADH + H +)
resultantes de la oxidación de la glucosa hasta ácidos pirúvicos. Si observamos la ruta metabólica
vemos que en aparecen las siguientes moléculas iniciales y finales:
Glucosa + 2 ATP + 4 ADP +4 Pi + 2 NAD+ → 2 Piruvato + 4 ATP + 2 ADP + Pi + 2 NADH + H+ + 2 H2O
Al principio se gasto 2 ATP y después se produjeron 4 ATP, por lo que podemos resumir la ecuación
anterior, con lo que el balance global de la glucolisis es:
Glucosa + 2 ADP + Pi + 2 NAD+ → 2 Piruvato + 2 ATP + 2 NADH + H+ + 2 H2O
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Las etapas de control de la glucolisis son:
 De Glucosa a Glucosa6P: La hexoquinasa es inhibida por el producto de la reacción, la G-6P y activada por Pi. La isoenzima de la hexoquinasa en hígado se llama glucoquinasa y
tiene menor afinidad por la glucosa que la HK, luego tendrá una KM más alta
 Fructosa6P a Fructosa 1,6DP: es la enzima clave en el control de la glucolisis; es una
enzima alostérica y está regulada por metabolitos activadores (F-2,6-BP, AMP) y otros
inhibidores (ATP, citrato, H+ ).
 Fosfoenol pirúvico a ácido pirúvico : La piruvato quinasa es inhibida por el ATP, ALA,
Acetil-CoA y los ácidos grasos de cadena larga. Los últimos pueden proporcionar ATP a
través del Ciclo de Krebs. Es activada por F1,6-BP. En hígado es inhibida por fosforilación.
Metabolismo de Fructosa-2,6-bisfosfato
Las tres etapas son irreversibles, pero las dos primeras sólo usan otra enzima para reversivilizar la
reacción mientras que la tercera tiene que ir por una via alternativa.
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Incorporación de otros glúcidos a la glucolisis o vías alimentadoras de la glucolisis
C. ETAPA INTERMEDIA
VÍAS ALTERNATIVAS DEL ÁCIDO PIRÚVICO
La glucólisis es común en la fermentación y en la respiración celular, por lo que hay dos vías
o rutas metabólicas posibles para los ácidos pirúvicos obtenidos en la glucólisis: la formación de
Acetil-CoA y la fermentación. El primer caso sucede en organismos capaces de realizar la
respiración celular en presencia de oxígeno (organismos aerobios y anaerobios facultativos en
presencia de oxígeno) y el segundo caso sucede en ausencia de oxígeno (organismos anaerobios).
- Formación de Acetil-CoA o etapa intermedia:
El pirúvico atraviesa la membrana interna y externa de la membrana mitocondrial.
Esta etapa se produce en la matriz mitocondrial y consiste en una descarboxilación oxidativa
del ácido pirúvico, es decir, pierde un C en forma de CO 2, al mismo tiempo que se oxida perdiendo
hidrógenos obteniendo NADH + H+. Por último, el coenzima A (HS-CoA ) se une a la molécula de 2
carbonos (grupo acetilo) resultante, dando Acetil-CoA que irá al ciclo de Krebs. Por cada ácido
pirúvico se obtiene la siguiente ecuación:
Piruvato + NAD+ + HS-CoA → Acetil-CoA + CO2 + NADH + H+
La enzima que cataliza el proceso es la piruvato deshidrogenasa complejo enzimático de gran
tamaño que realiza las tres funciones: descarboxilación, oxidación y unión del grupo acetilo al
coenzima A
Esta reacción es irreversible, cuando la cantidad de ATP en la célula es alta, se detiene la actuación
del sistema, ya que su función es proporcionar combustible al ciclo de Krebs para obtener energía.
El coA-SH= molécula de compuesta por: nucleótido de adenosina, molécula de ácido pantoténico y
una etilamina unida al grupo tiol (SH)
EL Acetil-CoA tenemos que multiplicarlo todo por 2 porque de la glucólisis se obtienen 2 ácidos
pirúvicos por cada glucosa.
En organismos anaerobios, al no haber respiración celular, los ácidos pirúvicos siguen una vía
de fermentación necesaria para reciclar el NAD+.
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D. CICLO DE KREBS
También llamado : CICLO DE LOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS O CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO.
Es la vía para la oxidación completa de glúcidos, ácidos grasos y proteínas.
Sucede en la matriz mitocondrial. Comienza con la unión del Acetil-CoA con el ácido
oxalacético que posee 4 carbonos, dando lugar a una molécula de 6 carbonos y el coenzima A
vuelve a quedar libre en la matriz (para poder seguir formando Acetil-CoA).
Cosiste en la oxidación de los grupos metilo del acetil CoA a dos moléculas de CO2 y la
transferencia de los hidrógenos a los coenzimas NAD+ y FAD+
El ciclo se cierra regenerando el ácido oxalacético . En resumen, por cada Acetil- CoA que entra
en el ciclo de Krebs se obtienen 3 NADH + H+, 1 FADH2, 1 GTP (ATP) y 2CO2 (el GTP equivale a un
ATP porque se forma ATP a partir de él).
Acetil-CoA → 3 NADH + H+ + 1 FADH2 + 1 GTP (ATP) + 2CO2
1. citrato sitetasa: condesa
el acetilCoa con oxalacético para
formar citrato
2. Citrato isomerasa: el
citato se isomeriza a isocítrico
3. IsocitratoDH
Descarboxilación oxidativa del
isocitrato
4. -cetoglutarato DH:
descarboxilación oxidativa del
- cetoglutarato
5. SuccinilCoA sintetasa:
formación de GTP, fosforilación a
nivel de sustrato.
6. SuccinatoDH: Oxidación
del Succinico
7. Fumarasa:formación de
malato.
8. MalatoDH: oxidación del
malato para regenerar
oxalacetato.
De estas reacciones 2 son descarboxilaciones y 4 oxidaciones. Durante el ciclo se liberan 4
pares de átomos de hidrógeno de los metabolitos, 3 de los cuales son captados por NAD + , y
1 captado por FAD+ .
Se origina GTP por fosforilación a nivel de sustrato que se puede convertir enzimáticamente
en ATP
GTP+ADP
GDP+ATP
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Debido al pH fisiólogico del interior de la matriz mitocondrial la mayor parte de los grupos
ácidos se encuentran ionizados, por eso hablamos de : Fumarato, succinato……..
C4
C2
NAD2H
C4
C6
NAD2H
CO2
FAD2H
C4
C5
NAD2H
C4
GTP
CO2
La velocidad del ciclo está controlada por:
- ADP= Es un modulador positivo; Aumenta su velocidad
- ATP y NADH+H+=Moduladores negativos; Bajan la velocidad del ciclo
En el ciclo de Krebs no se consume O2, pero es necesaria su disponibilidad para que los
coenzimas (NAD2H y FAD2H) puedan ceder sus H y así regenerarse.
Este ciclo es el centro del metabolismo aerobio, aquí confluyen la mayor parte de los
procesos catabólicos (glucosa, ácidos grasos, proteínas), pero también producen
intermediarios de algunas rutas anabólicas como el oxalcetato que se utiliza para la síntesis
del ácido aspártico (aa), succinilcoA (síntesis del grupo hemo) y cetoglutarato (síntesis
ácido glutámico = aa)
Por eso el ciclo de Krebs es un ciclo anfibólico, es decir áctua cómo ruta anabólica y
catabólica.
Cómo por cada glucosa producimos 2 acetilCoA, serán necesarias 2 vueltas de ciclo.
Balance hasta ahora:
glucolisis
Intermedia
Ciclo de Krebs
glucosa
2 pirúvicos
2AcetilCoA
Global
Glucosa
2 pirúvicos+ 2ATP+2NAD2H
2AcetilCoA+2NAD2H+2CO2
2(3NAD2H+FAD2H+GTP)
10 NAD2H + 2FAD2H +4 ATP
Todos los coenzimas reducidos producidos en el ciclo de Krebs se encuentran en la matriz
mitocondrial y serán utilizados por la cadena respiratoria.
Hay que recordar que en la glucolisis también se produjeron coenzimas reducidos que están
en el citoplasma. La membrana interna mitocondrial es impermeable a este coenzima y para
poder llegar a la matriz mitocondrial va utilizar un sistema de trnasporte que se denominan
lanzaderas de sustrato.
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LANZADERAS
Existen 2 tipos de lanzaderas:
Lanzadera glicerol- fosfato: en células de músculo y cerebro
Lanzadera malato- aspartato: en células de hígado y corazón
LANZADERA GLICEROL- FOSFATO:
Los electrones del NADH+H+ son cedidos al FAD2H de la matriz mitocondrial
NAD+
NAD2H
citoplasma
DHAP
H2
G3P
22
Membrana interna
mitocondrial
H2
DHAP
G3P
22
Matriz mitocondrial
FAD
FAD2H
LANZADERA MALATO- ASPARTATO
NAD+
NAD2H
citoplasma
MALATO
OO
ASPARTATO.
AT
H2
22
Membrana interna
mitocondrial
MALATO
ASPARTATO.
AT
OO
H2
22
Matriz mitocondrial
NAD2H
NAD2H
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E. CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA. TEORÍA
QUIMIOOSMÓTICA
La cadena de transporte de electrones y la fosforilación oxidativa suceden en la membrana
mitocondrial interna si son células eucariotas y en la membrana celular en procariotas
(MESOSOMAS). La cadena de transporte de electrones es un conjunto de moléculas que se
encuentran en la membrana interna de la mitocondria que permiten mediante una serie de
reacciones de oxidación-reducción transportar los electrones desde los coenzimas reducidos hasta
el oxígeno. La finalidad es la síntesis de ATP.
En la membrana interna mitocondrial existen una serie de transportadores de electrones,
que los transfieren de acuerdo a su potencial redox.
Los electrones pasan del transportador electrónico que tiene el potencial redox más
electronegativo (mayor energía) hacia el que tiene un potencial redox más positivo (menos
energía).
Las moléculas transportadoras de la cadena de transporte de electrones son principalmente
proteínas que se encuentran ordenadas en posiciones fijas; son 6 componentes, 4 de ellos son
grandes complejos protéicos (se nombran en números romanos: I, II, III y IV), otro es una pequeña
molécula lipídica: la ubiquinona Q que transporta los electrones de los complejos I y II al III, y por
último, una pequeña proteína: el citocromo C que transporta electrones del complejo III al IV.
El hecho de que cada molécula acepte electrones de la molécula anterior es debido a que en
cada molécula los electrones van ocupando posiciones de menor energía, por lo que van liberando
energía cada vez que pasan a la molécula siguiente.
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El NADH + H+ cede sus hidrógenos al complejo I ( Complejo NADH- deshidrogenasa) situado
en un nivel energético mayor que el resto de los complejos, este se los cede a la ubiquinona
(coenzima Q) que es una flavoproteína. La diferencia
de potencial existente en esta oxidorreducción es
suficiente para bombear protones desde la matriz al
espacio intermembrana.
Complejo III (complejo citocromo b-c) Acepta los
electrones de la ubiquinona y los tras lada hasta el
citocromo c que actúa como intermediario. (ya no se
aceptan protones sólo electrones, los protones
quedan fuera de la cadena) . También se crea la
energía suficiente para bombear protones al espacia
perimitocondrial.
Complejo IV (complejo citocromo oxidasa)
Toma los electrones del citocromo c y los cede al
oxígeno que actúa como último aceptor de electrones.
La energía liberada también permite transportar
protones en contra de gradiente.
Cuando ½ O2 capta los dos electrones se obtiene
oxígeno ionizado O2- que tiene gran apetencia por los
H+libres en el medio y forma H2O.
Cómo resultado de la fosforilación oxidativa del NAD2H se forman 3 ATP.
½ O2 +NAD2H
H2O + NAD++ 3 ATP
El FADH2 cede los hidrógenos al complejo II (complejo succinato deshidrogenasa) y este a la
ubiquinona, situado en el nivel energético inferior, cómo los dos son flavoproteínas (sus
potenciales redox son parecidos), no existe la diferencia de potencial suficiente cómo para
transportar protones al espacio perimitocondrial. El resto del transporte es igual que para el
NAD2H. (complejo III y complejo IV)
½ O2 +FAD2H
H2O + FAD++ 2ATP
La teoría quimioosmótica afirma que la energía liberada en la cadena de transporte de
electrones (al ir los electrones ocupando posiciones de menor energía) es utilizada por los complejos
I, III y IV para bombear protones (H+) al espacio intermembrana, formando un gradiente
electroquímico entre el espacio intermembrana con gran cantidad de H+ y la matriz con poca cantidad
de H+. Además del bombeo de protones por los complejos I, III y IV, otro factor que disminuye los H+
en la matriz y que por tanto, aumenta este gradiente electroquímico, es la retirada de H+ de la matriz
por el oxígeno para formar agua.
Este gradiente electroquímico generado posee energía potencial acumulada que se utiliza para
formar ATP, ya que la membrana mitocondrial interna es impermeable a los H+ y estos sólo pueden
volver a la matriz a través del canal de las partículas F o ATPsintetasas; esto produce un movimiento
de rotación y el giro del tallo dentro del rosetón provoca un cambio conformacional en sus unidades
en la ATPsintetasa que permite la formación de ATP a partir de ADP y Pi (la parte que gira es la F1 y es
la energía cinética del giro la que produce la formación de ATP). A esto se le conoce como fosforilación
oxidativa. ( trnasformación de energía potencial en energía química).
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La ATP sintetasa esta formada por 9 cadenas proteicas:
- 3 hidrófobas, incluidas en la membrana=F 0
- 6 Hidrófilas que forman una cabeza esférica que sale de la membrana mitocondrial hacía
la matriz = F 1
Se calcula que por cada NADH + H+ que entra en el transporte de electrones se obtienen 3 ATP (en
los libros más actuales de bioquímica afirman que son 2,5 ATP). Como el FADH 2 se incorpora a la
cadena de transporte de electrones en un nivel energético más bajo se obtienen sólo 2 ATP (en los
libros de bioquímica 1,5 ATP) .
BALANCE ENERGÉTICO DEL CATABOLISMO DE LA GLUCOSA ( USANDO LANZADERA GLICEROL
FOSFATO)
Glucosa + O2 → CO2 + H2O + Energía (38 ATP)
Lugar
Ruta
metabólica
Citoplasma
Glucólisis
Número de ATP
coenzimas
obtenidos por
reducidos
fosforilación
oxidativa
ATP
ATP total
obtenidos por
fosforilación a
nivel
de
sustrato
2 ATP
2ATP
2 NAD2H
Matriz
Mitocondrial
Matriz
Mitocondrial
2 ác. Pirúvicos
a Acetil Co-A
2NAD2H
(
etapa
intermedia)
2 Acetil Co-A 6NAD2H
al ciclo de 2FAD2H
Krebs
Crestas
Cadena
de
mitocondriales transporte
electrónico
Total
10 NAD2H
2 FAD2H
2 GTP
3 ATP
NAD2H
2 ATP
FAD2H
30 ATP
4 ATP
2 GTP
por
por
4ATP
38
Si el proceso ocurre en hígado o corazón se usa la lanzadera malato- aspartato y se obtienen
36 ATP
Hidrólisis de 1 mól de glucosa(180 g) genera 277 Kcal ( 38 ATP por 7,3 Kcal)
En laboratorio se ha medido que la combustión total de la glucosa es de 686 Kcal.
El rendimiento sería de un 40%.
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Regulación de la fosforilación oxidativa:
Se basa en la relación ADP/ATP; NAD/NAD2H y presión parcial de oxígeno (pO2)
Si la relación ADP/ATP es alta aumenta la velocidad del proceso; eso indica que la relación
NAD/NAD2H aumenta
Si la relación ADP/ATP es baja la velocidad del proceso; eso indica que la relación NAD/NAD2H
disminuye
Una alta presión parcial de oxígeno hace que la velocidad de proceso aumente.
Factores inhibidores y desacopladores:
Inhibidores: Bloquean algún lugar específico de la cadena de transporte impidiendo la
transferencia de electrones y la fosforilación oxidativa
Desacopladores: impiden el transporte de protones, lo que hace que se genere menos ATP
pero aumenta la velocidad de la cadena y la energía del transporte de electrones se va en forma de
calor.
En algunas células se produce desacoplamiento, para producir calor (tejido adiposos de los
animales que hibernan). Las células de grasa parda producen calor en vez de ATP cuando oxidan
sus reservas de grasa . Este calor les ayuda a despertar.
RUTA DEL FOSFOGLUCANATO O DE DESVIACIÓN DE LAS HEXOSAS
Ruta de degradación con función de biosíntesis: proporciona NADP2H y ribosa-5-fosfato para
reacciones de biosíntesis, pero también puede degradar glucosa, o pentosas de los nucleótidos
procedentes de la hidrólisis de los ácidos nucleicos de la dieta, hasta CO2 y agua. Tiene dos fases:
La fase oxidativa genera por cada molécula de glucosa; 2 moléculas de NADPH, 1molécula de
ribulosa-5-fosfato y una molécula de CO2.
La fase no oxidativa convierte 3 azúcares fosfato de 5 carbonos en 2 azúcares fosfato de 6
carbonos y 1 azúcar fosfato de 3 carbonos
Balance global
3 glucosa 6-P + 6 NADP+ + 3 H2O → 2 fructosa 6-P + gliceraldehído 3-P + 6 NADPH + 6 H+ + 3
CO2
La principal función de esta vía no es degradar glucosa sino generar NADP2H necesario para la
biosíntesis de ácidos grasos y colesterol en hígado. En músculo no existe esta via porque no generan
ácidos grasos.
Esta vía también es utilizada para convertir hexosas en pentosas necesarias para la síntesis de
nucleótidos.
En eritrocitos el NADP2H se utiliza para reducir el agua oxigenada y evitar su acción oxidante
sobre lípidos y proteínas y asi conseguir que no se rompa la membrana.
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6. FERMENTACIONES
El objetivo principal de las fermentaciones es eliminar los hidrógenos del NADH + H + para
tener NAD+ con el que poder seguir haciendo la glucólisis y así obtener el ATP que necesitan (en la
respiración celular los NAD+ se reciclan al cederse los hidrógenos del NADH + H+a la cadena de
transporte de electrones).
Son procesos catabólicos anaerobios de degradación de glucosa.
El aceptor final de protones es una molécula orgánica, diferente según el tipo de
fermentación.
Es un catabolismo parcial de la materia orgánica, los productos finales aun contienen cierta
cantidad de energía en sus enlaces.
Tienen un rendimiento energético escaso.
Se obtiene energía por fosforilación a nivel de sustrato.
En la industria hay veces que se usa el término fermentación para cualquier proceso que tiene
lugar en tanques. Hablando de fermentación
anoxidativa cuando no requieren aireación y
oxidativa cuando requieren aireación.
Las fermentaciones oxidativas no son
auténticas fermentaciones ya que interviene el
oxígeno.
Fermentación acética para producción de
vinagre.
En la fermentación láctica el NADH + H+ cede los hidrógenos directamente al ácido pirúvico
obteniendo ácido láctico; esta fermentación la realizan las bacterias del yogur como Streptococcus
lactis o Lactobacillus sp. O Leuconostoc. Se emplea en la obtención de derivados lacteos como:
Mantequilla, yogur, cuajada, queso……
Nuestras células musculares, en caso de sobreesfuerzo en los que falta oxígeno pueden
realizar la fermentación láctica. En condiciones anaerobias el piruvato se acumula y la velocidad de
reacción de la glucolisis tiende a cero, para que la glucolisis pueda continuar e necesario eliminar
el pirúvico y para eso se utiliza la
fermentación láctica.
El rendimiento es mucho menor pero
por lo menos se puede seguir produciendo
energía a partir de la glucosa.
El aumento de concentración del ácido
láctico produce una bajada de pH, lo que
ocasiona fatiga muscular. El ácido láctico
puede llegar a cristalizar y producir micro
roturas en el tejido muscular (agujetas).
Después de esta situación de ejercicio,
cuando hay aporte de oxígeno suficiente
parte del lactato puede reciclarse a
piruvato, el resto del láctico va a al hígado
donde se convierte en glucosa mediante
gluconeogénesis. La glucosa puede regresar al músculo vía sanguínea.
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Fermentación alcohólica el ácido pirúvico se descarboxila (pierde un CO2) dando una
molécula de dos carbonos que es la que recibe los hidrógenos del NADH + H + formándose etanol;
la fermentación alcohólica la realiza la
levadura Saccharomyces cerevisiae que
son los microorganismos que se utilizan
para fabricar las bebidas alcohólicas
(cerveza, vino, sidra...) y los productos de
repostería (bizcochos, galletas, rollos...).
Actualmente la industria química
utiliza para la repostería industrial
levadura química que les sale más barato
aunque nutricionalmente es peor para el
consumidor (entre otras cosas por la
mayor cantidad de azúcares presentes
por no haber microorganismos que los
fermenten).
Otras fermentaciones:
Fermentación propiónica: para la producción de algunos quesos. Prpionibacterium
Fermentación fórmica: Enterobacterias- E. coli
Fermentación butírica: sepuede producir durante l proceso de ensilado. Clostridium.
Fermentación pútrida: Descomposición de cadáveres y restos vegetales.
Proteínas y aa
CO2 +NH3 +sustancias orgánicas degradadas.
En general las fermentaciones tienen importancia en los ecosistemas, ya que realizan procesos
de descomposición. El olor y el sabor de algunos quesos y vinos se producen de esta manera.
7. CATABOLISMO DE LÍPIDOS
El proceso de saponificación para degradar las grasas ocurre en el tubo digestivo y en el
citoplasma.
lipasas
Triglicéridos
Glicerol + 3 ac. grasos
El glicerol y los ácidos grasos que forman las grasas, una vez separados, siguen caminos
distintos en su degradación:
- Catabolismo de la glicerina: la glicerina en el citoplasma se transforma fácilmente en un
intermediario de la glucólisis (gliceraldehído 3P o dihidroxiacetona fosfato) al oxidarse y añadirse
un Pi, con lo cual se incorpora a la glucólisis.
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- Catabolismo de los ácidos grasos o β-oxidación de los ácidos grasos: los ácidos grasos se
degradan en la matriz mitocondrial mediante la llamada β-oxidación de los ácidos grasos, pero
primero, antes de entrar en la mitocondria, el ácido graso debe activarse.
La activación del ácido graso consiste en añadirle
un CoA (HS-CoA) con gasto de 2 ATP (en realidad se
usa solo un ATP pero en lugar de dar ADP + Pi da
AMP + 2Pi por lo que equivale al gasto de 2 ATP)
formando un acil-CoA (ácido graso con un CoA).Esto
ocurre en el citoplasma.
Una vez activado atraviesa la membrana
mitocondrial unido a un transportador: la carnitina.
Una vez en la matriz se inicia la β-oxidación del ácido
graso.
La β-oxidación de los ácidos grasos consiste en oxidar el carbono β (es el carbono 3) de -CH2 a
-C=O, los hidrógenos de esta oxidación son recogidos por los coenzimas NAD + y el FAD, al carbono
β posteriormente se le une un CoA, lo que ocasionará por un lado la liberación de un acetil-CoA
(irá al ciclo de Krebs) y por otro lado la formación de un acil-CoA con dos carbonos menos.
Este proceso se repite hasta que el
ácido graso se quede sin carbonos, al
repetirse el proceso es como una hélice
(al tener en cada vuelta dos carbonos
menos se va estrechando), por eso
recibe el nombre de hélice de Lynen en
honor a uno de sus descubridores.
El balance total es de un NADH + H+
, un FADH2 y un acetil-CoA por cada
vuelta en la hélice de Lynen, es decir, por
cada dos carbonos que tenga el ácido
graso excepto los dos últimos carbonos
(dan acetil-CoA pero no coenzimas
reducidos al no tener carbono β) y
menos 2 ATP gastados en la activación
del ácido graso.
Los coenzimas reducidos van a la
cadena de transporte de electrones de la
respiración celular de la mitocondria y el
acetil-CoA va al ciclo de Krebs
Hay que tener en cuenta que en la activación del ácido graso usamos dos CoASH, el primero sería
un CoASH citoplásmico y el 2º un CoASH mitocondrial ya que la membrana interna mitocondrial es
impermeable al CoASH.
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Etapas de la oxidación:
1- El acilCoA sufre una oxidación
a cargo de FAD.(Formación molécula
doble enlace.
2- Hidratación (OH y H se
incorporan a ambos lados del doble
enlace)
3- 2ª oxidación a cargo NAD ( se
oxida el grupo alcohol a grupo
cetónico)
4- Hidrólisis: Formación de
acetilCoA que va al ciclo de Krebs y
un ácido graso con (n-2) atomos de
carbono, que se vuelve a incorporar
a otra hélice de oxidación. Hasta que
queden sólo un acilCoA de 2 átomos
de carbono (acetilCoA)
La oxidación en mamíferos puede ocurrir en mitocondrias y en peroxisomas, mientras que en
levaduras sólo ocurre en peroxisomas.
Los ácidos grasos de número impar se degradan de la misma forma pero el último resto es de
propionilCoA que se transforma en ácido succínico, el cual se incorpora al ciclo de Krebs.
En situación de ayuno, o hipoglucemias, se acumulan muchas moléculas de acetilCoA provenientes
de la oxidación de ácidos grasos( en células del hígado), estos acetilCoA se unen entre sí
formando los cuerpos cetónicos que salen a la sangre y son utilizados como combustible en los
tejidos periféricos(Corazón y cerebro)
RENDIMIENTO ENERGÉTICO DE UN ÁCIDO GRASO
EJ: Acido Capróico (6 átomos de carbono)
Lugar Ruta
REACCIONES
metabólica
citoplasma
Activación
CH3-(CH2)4-COOH+2ATP
ácido graso
Matriz
CH3-(CH2)4-CO-S-CoA
-oxidación
mitocondrial (2 )
Matriz
CICLO
DE 3CH3-CO-SCoA
mitocondrial kREBS
TOTAL
Lugar
CRESTAS
MITOCONDRI
-ALES
CH3-(CH2)4-COOH
REACCIONES
Ruta
metabólica
TRANSPORTE 11NAD2H+11/2 O2
ELECTRÓNICO 5 FAD2H+5/2 O2
FOSFORILACI
ON
OXIDATIVA
CH3-(CH2)4-CO-S-CoA
3CH3-CO-SCoA+ 2FAD2H+2NAD2H
9NAD2H+3FAD2H+6CO2+3GTP
11NAD2H+5FAD2H+6CO2+1ATP
33ATP+ H2O
10ATP+ H2O
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Ejercicio:
Calcula el ATP obtenido (indirectamente) al degradar el ácido palmítico que es un ácido graso de
16C.
¿Cuál sería el rendimiento energético de una molécula de triestearina( triglicérido con 3 moléculas
de ácido esteárico (18 C))?
Conclusiones finales:
El rendimiento energético de un ácido graso de 6 átomos de carbono es mayor que el de la glucosa
que tiene l mismo número de átomos de carbono.
Las grasas tienen un gran valor como combustibles metabólicos especialmente en células
animales, son la principal reserva energética(Triglicéridos), se acumulan en los adipocitos del tejido
adiposo.
¿Porqué se almacena más grasas que glucógeno? El almacenar más gras ue glucógeno se debe a
que a igualdad de peso las grasas, proporcionan mucha más energía que el glucógeno.
Además el glucógeno es una molécula hidrofílica por lo que pesará más que un lípido que es
hidrofóbico. Así si nuestra reserva mayoritaria fuese glucógeno en vez de lípidos incrementaríamos
nuestro peso en aproximadamente 30 Kg. Necesitaríamos mayor cantidad de tejido esquelético y
más energía para moverlo.
En plantas como no se mueven no importa tanto el aumento de peso por lo que acumulan
principalmente almidón.
En el caso de las semillas que han de ser dispersadas, supone una ventaja acumula lípidos. Por eso
muchas especies, ricino, girasol……. Almacenan aceites.
En condiciones normales un adulto acumula glucógeno para un dia mientras que las grasas
suministran energía para más de un mes de actividad normal.
En situación de ayuno casi todo el acetilCoA proviene de las grasas, mientras que el de después de
comer proviene de la glucosa.
Los azúcares se transforman en grasas por tanto un aumento de azúcares implicaría un aumento
de grasas.
Las células prefieren los azúcares a las grasas para catabolizar por varias razones:
- La movilización de grasas es más lenta.
- En condiciones anaerobias las grasas no pueden metabolizarse mientras que los
azúcares si.
- Los ácidos grasos no pueden transformarse en grasas al revés si.
- Los ácidos grasos necesitan mecanismos especiales de transporte en sangre mientras
que la glucosa.
8. CATABOLISMO DE PROTEÍNAS
Las proteínas no se suelen degradar para producir energía, salvo en caso de ayuno prolongado
o por un exceso de proteínas en la dieta.
Aspectos generales La digestión de
proteínas de la dieta comienza en el
estómago. La ingesta de proteínas
estimula la síntesis de la hormona
gastrina que estimula la liberación de
pepsinógeno, forma inactiva de la
pépsina. El proceso continua en el
intestino delgado por acción de las
peptidasas pancreáticas: quimotripsina
y tripsina y otras enteropeptidasas.
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Los aa se absorben en los enterocitos del intestino y se distribuyen por la sangre hasta los
órganos y tejidos. La degradación de aa excedentes supone que el grupo α-amino se convierta en
urea para su excreción, mientras que los esqueletos carbonados se transformen a Acetil-CoA,
piruvato o intermediarios del ciclo del Ac. Cítrico y la energía consiguiente de su oxidación. La
cadena carbonada de los AA podrá transformarse finalmente en cuerpos cetónicos (AA
cetogénicos) o glucosa (AA glucogénicos).
Los aminoácidos deben seguir dos pasos para su degradación: primero se les debe quitar el
grupo amino (-NH2) y segundo el resto carbonado que queda sin el grupo -NH2 se transforma
según el aminoácido (ver imagen) del que procede en ácido pirúvico o en acetil-CoA o en un
intermediario del ciclo de Krebs, incorporándose a las rutas catabólicas que correspondan
(formación de acetil-CoA o ciclo de Krebs).
REACCIONES GENERALES DE AMINOACIDOS: transaminacion, desaminacion y
descarboxilacion
La pérdida del grupo -NH2 se realiza por transaminación y desaminación. Transaminación es
que el grupo -NH2 pasa a otra molécula (dando glutamato) que posteriormente eliminará el -NH2
en el hígado por una reacción llamada desaminación formando amoniaco (NH 3) o amonio (NH4+).
El NH3 o NH4+ (en nosotros) va al ciclo de la urea transformándose en urea (en animales
uricotélicos se transforma en ácido úrico y en animales amoniotélicos el NH3 o NH4+ se elimina
directamente al exterior).
El tercer tipo de reacciones que se pueden producir son de descarboxilación:
R-CH-COOH
NH2
descarboxilasa
R-CH2-NH2+CO2
Ciclo de la urea
Ocurre parte en el citoplasma y parte en la mitocondria.
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9.CATABOLISMO DE ÁCIDOS NUCLÉICOS
No tiene finalidad energética.
Por acción de las nucleasas (se encuentran en el jugo intestinal) se rompen los enlaces fosdiester
entre nucleótidos y estos pueden reutilizarse en síntesis de ARN y ADN.
reutilización formación ATP
ácido
fosfórico
eliminación por l orina
Nucleótidos
pentosa
metabolismo de glúcidos
ruta del fosfoglucanato
púricas
bases
nitrogenadas
pirimidínicas
Fomación urea
Ácido úrico
VISIÓN GLOBAL DEL CATABOLISMO:
El catabolismo glúcidico es la vía central, ya que aquí confluyen el de proteínas, ácidos grasos y
ácidos nucléicos.
La mitocondria es la central energética de la célula ya que es a nivel de la fosforilación oxidativa
cuando se sintetiza más ATP.
El ATP sintetizado en la mitocondria sale hacia el citoplasma y otros orgánulos para ser utilizado en
reacciones de síntesis, transporte a nivel de membrana, movimiento, ciclosis……..
Los procesos catabólicos tienen consecuencias nocivas para la célula, ya que se forman radicales
libres (moléculas muy oxigenadas y muy reactivas que resultan agresivas y tóxicas), que rompen
membranas y son la causa del envejecimiento celular. Por eso el efecto saludable de antioxidantes
como la vitamina C.
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