CAAAAABOLIMSO

• Catabolismo


  Fase degradativa del metabolismo en la que moléculas orgánicas más o menos complejas son transformadas en otras moléculas orgánicas o inorgánicas más simples

  
• Mecanismo general de obtención de energía

  ATP, respiración, fermentación
• Panorámica general del catabolismo

  • Glúcidos
  • Lípidos
  • Aminoácidos
• Glucólisis


  1. Molécula de glucosa se transforma en 2 moléculas de piruvato

  2. Parte de la energía libre cedida por la glucosa se conserva en forma de ATP

  3. Tiene lugar en el citosol

  
• Ciclo de Krebs


  1. Grupos acetilo del Acetil-CoA son oxidados enzimáticamente hasta CO2

  2. Energía liberada se conserva en los portadores de electrones reducidos NADH y FADH

  
• β-oxidación


  Breve referencia
• Cadena respiratoria


  1. Coenzimas reducidos se oxidan liberando electrones y protones

  2. Electrones transferidos a lo largo de la cadena hasta el O2

  3. Reducción del O2 con protones para formar agua

  4. Energía liberada se conserva en forma de ATP por fosforilación oxidativa

  
• De las rutas metabólicas citadas hay que saber: a) donde empiezan y acaban, b) donde tiene lugar, c) qué se genera y d) para qué sirven

  
• Respiración


  Proceso degradativo del catabolismo en el que moléculas orgánicas se oxidan siendo el último aceptor de electrones una molécula inorgánica que se reduce (O2 en respiración aerobia)

  
• Fermentación


  Modalidad de catabolismo en la que la degradación de moléculas también se lleva a cabo por un proceso de oxidación, pero tanto el dador como el aceptor final de electrones son moléculas orgánicas

  
• Respiración vs Fermentación


  Respiración: Aceptor final de electrones es molécula inorgánica, degradación total de la molécula, ATP producido por fosforilación oxidativa

  Fermentación: Aceptor final de electrones es molécula orgánica, degradación incompleta de la molécula, ATP producido solo a nivel de sustrato

  
• Glucolisis


  1. Molécula de glucosa se transforma en 2 moléculas de piruvato

  2. Parte de la energía libre cedida por la glucosa se conserva en forma de ATP

  
• Glucolisis


  Ruta central casi universal del metabolismo de la glucosa

  
• En ciertos tejidos de mamíferos y tipos celulares, la glucosa es la única fuente de energía a través de la glucolisis
• Fermentación láctica


  1. Piruvato es el aceptor de electrones terminal

  2. Piruvato se reduce a lactato

  
• β-oxidación


  1. Ácidos grasos sufren un proceso de degradación que consiste en su oxidación hasta Acetil-CoA

  2. Ácido graso de 16 átomos de carbono se somete siete veces a la secuencia de reacciones de la β-oxidación

  3. En cada secuencia se separa una molécula de Acetil-CoA, se libera FADH2 y NADH+H+

  
• β-oxidación


  Proceso de degradación de ácidos grasos que tiene lugar en la matriz mitocondrial

  
• Objetivo final de la β-oxidación es la obtención de energía, y Acetil-CoA que puede producir energía en el ciclo de Krebs o ser utilizado en vías anabólicas

  
• Producción de Acetil-CoA a partir de piruvato

  Piruvato sufre una oxidación y descarboxilación por acción del complejo multienzimático piruvato deshidrogenasa
• Acetil-CoA es un metabolito que actúa como punto de encrucijada de numerosas vías metabólicas

  
• Ciclo de Krebs


  1. Acetil-CoA se condensa con oxalacetato para formar citrato

  2. Ciclo de reacciones de oxidación en las que los grupos acetilo se oxidan totalmente, liberando NADH, FADH2, GTP (ATP) y CO2

  
• Ciclo de Krebs


  Tiene lugar en la matriz mitocondrial, conserva eficazmente la energía de oxidación en forma de NADH y FADH2

  
• Algunos aminoácidos se incorporan directamente al ciclo de Krebs en procesos degradativos

  
• Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa

  • Culminación del metabolismo productor de energía en organismos aeróbicos
  • Electrones fluyen desde intermediarios catabólicos al O2 liberando energía para la producción de ATP

  
• En eucariotas, la fosforilación oxidativa tiene lugar en las mitocondrias

  
• Algunos aminoácidos en procesos degradativos, se incorporan directamente al ciclo de Krebs

  
• Fosforilación oxidativa


  Síntesis de ATP impulsada por la transferencia de electrones, procedentes de las reacciones oxidativas del catabolismo, hasta el O2

  
• Fotofosforilación


  Síntesis de ATP impulsada por la luz
• La fosforilación oxidativa es la culminación del metabolismo productor de energía en los organismos aeróbicos

  
• Todos los pasos enzimáticos de la degradación oxidativa de glúcidos, grasas y aminoácidos en las células aerobias convergen en esta etapa final de la respiración celular

  
• En los eucariotas la fosforilación oxidativa tiene lugar en las mitocondrias; la fotofosforilación en los cloroplastos

  
• En la fosforilación oxidativa se produce la reducción de O2 a H2O con electrones cedidos por el NADH y el FADH2 y ésta tiene lugar tanto en la luz como en la oscuridad
• En la fotofosforilación se produce la oxidación de H2O a O2 con NADP+ como aceptor electrónico y ésta depende absolutamente de la luz
• Estos dos procesos conservadores de energía, de gran eficacia, transcurren a través de mecanismos muy similares
• Los conocimientos actuales sobre la síntesis de ATP en la mitocondria y en los cloroplastos, se basa en una hipótesis propuesta por Peter Mitchell en 1961 llamada teoría quimiosmótica

  
• Aspectos fundamentales similares entre la fosforilación oxidativa y la fotofosforilación

  • Flujo de electrones a través de una cadena de intermedios redox ligados a la membrana
  • Energía libre del flujo de electrones "cuesta abajo" acoplada al transporte "cuesta arriba" de protones a través de una membrana impermeable a los protones
  • Flujo transmembrana de protones a favor de su gradiente de concentración proporciona la energía libre necesaria para la síntesis de ATP

  
• Cadena respiratoria (cadena de transporte electrónico)


  Serie de transportadores electrónicos, que en su mayoría son proteínas integrantes de la membrana interna mitocondrial, con grupos próstéticos capaces de aceptar y donar electrones de un transportador precedente y transferirlos al siguiente en una secuencia específica mediante procesos de oxidación reducción

  
• Reacción global catalizada por los constituyentes de la cadena respiratoria

  1. Transporte de electrones desde dadores electrónicos primarios como el NADH, FADH2, etc., hasta el O2 que es el aceptor final de electrones

  2. O2 se reduce y se combina con H+ para producir agua

  
• El orden en que se disponen los transportadores en la cadena está en función de su potencial de reducción creciente (es un proceso "cuesta abajo")
• Mediante análisis de la membrana mitocondrial interna se han detectado cuatro complejos moleculares de composición diferente (complejos I, II, III y IV) cada uno capaz de catalizar la transferencia de electrones a través de una porción de la cadena