Repaso Metabolismo CATABOLISMO Conjunto de reacciones de degradacin

Repaso Metabolismo.

CATABOLISMO Conjunto de reacciones de degradación oxidativa de moléculas complejas en otras más sencillas, obteniéndose energía. ( Exergónico) ANABOLISMO Conjunto de reacciones de síntesis de grandes moléculas a partir de moléculas sencillas y energía que obtiene gracias al catabolismo. (Endergónico

Moléculas que intervienen en las reacciones metabólicas - Metabolitos: Moléculas que ingresan en las distintas rutas metabólicas : glucosa, ácidos grasos, en el caso del catabolismo, que actúan como verdaderos nutrientes celulares. Acetilo y Aminoácidos en el anabolismo que son metabolitos para síntesis de moléculas complejas. - Enzimas: Moléculas que catalizan las reacciones y permiten que se realicen. ( deshidrogenasas, carboxilasas…. ) - Nucleótidos que actúan como coenzimas: Colaboran con las enzimas y generalmente transportan electrones, constituyendo pares REDOX ya que presentan dos estados de oxidación ( NAD, NADP, FAD y FMN) - Moléculas energéticas: Aportan la energía necesaria al romper los enlaces de alta energía, vinculados al grupo fosfato ( ATP, ADP, GTP. . ). Estas moléculas sirven tanto de almacén como de proveedores de energía, según sean las reacciones. - Moléculas ambientales: Se encuentran en el principio o al final de algún proceso ( agua, oxígeno, dióxido de carbono, alcohol etílico, ácido lácctico. Se intercambian con el medio y es lo que hace que el sistema metabólico sea abierto.

Catabolismo

Diferencias entre respiración y fermentación • CATABOLISMO AEROBIO La realizan la mayoría de los seres vivos(aerobios) y se produce una oxidación completa de la glucosa. Se inicia con una glucolisis en el CITOSOL( proceso anaerobio) y continua en la mitocondria con el ciclo de Krebs, la cadena transportadora de electrones y la fosforilación oxidativa. El balance energético es alto y se obtienen 38 moléculas de ATP • CATABOLISMO ANAEROBIO La realizan los seres vivos anaerobios y se produce una degradación incompleta de la glucosa. Se inicia con la glucolisis en el citosol y continúa con una fermentación también en el CITOSOL El balance energético es pobre, ya que sólo se obtienen 2 moléculas de ATP.

1. Glucolisis • CARACTERÍSTICAS Se realiza en el CITOPLASMA ( citosol) Es un proceso anaerobio. ( Por ello la realizan todos los s. Vivos. Es un proceso universal y lo realizan todos los seres vivos. Todos los azúcares de reserva entran en esta ruta. • PROCESO GLOBAL Una molécula de glucosa se degrada en dos moléculas de tres carbonos, ácido pirúvico y se obtienen dos moléculas de ATP y dos coenzimas reducidas NADH • Fases: – Hexosas ( compuestos de 6 C) – Triosas ( compuestos de 3 C) • Balance: • GLUCOSA + 2 ADP+ 2 Pi+2 NAD⁺ ------ 2 Ácido Pirúvico+2 ATP+2 NADH+2 H⁺+2 H 2 O

2. Entrada del Pirúvico en la mitocondria

3. Ciclo de Krebs • PROCESO. Se realiza en la matriz de la mitocondria y también se denomina ciclo del ácido cítrico o de los ácidos tricarboxílicos. Se produce la oxidación completa del acetil-Co. A hasta moléculas de CO 2. Es un conjunto cíclico de reacciones, que se inicia con la unión del acetil. Co. A (2 C) con un ácido oxalacético OAA (4 C) , formándose una molécula de ácido cítrico (6 C). Se continua hasta regenerar el OAA y obtener 2 moléculas de CO 2 , las coenzimas NAD y FAD recogen electrones y se obtienen 3 NADH+H y 1 FADH 2 , además se obtiene una molécula de GTP( a efectos energéticos es como un ATP)

- - FUNCIONES DEL CICLO -Oxidación completa del acetil-Co. A hasta dióxido de carbono. - Obtención de poder reductor NADH y FADH 2 , de los que se obtendrá energía en la fosforilación oxidativa. ( CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES) - Obtención de energía en forma de GTP, por fosforilación ( que posterior mente se transforma en ATP) - Obtención de precursores metabólicos para la síntesis de moléculas orgánicas. CARÁCTER ANFIBÓLICO. ( entre anabólico y catabólico) En el ciclo de Krebs ingresan moléculas de acetil-Co. A, procedentes del catabolismo de azúcares, ácidos grasos y aminoácidos, obteniéndose energía , coenzimas reducidas y dióxido de carbono. Éste es el fin último de las reacciones catabolicas. Al mismo tiempo de algunos intermediarios del ciclo de Krebs parten rutas anabólicas y se pueden sintetizar, aminoácidos, ácidos grasos, porfirinas… Por todo esto se dice que es una encrucijada metabólica.

Fosforilación oxidativa • CADENA TRANSPORTADORA ELECTRONES La molécula que inició la glucolisis, se encuentra completamente oxidada, aunque la mayor parte de la energía se encuentra en los electrones aceptados por las coenzimas, que se encuentran en estado reducido. (poder reductor obtenido) Los electrones se transfieren a través de una cadena transportadora de electrones, situada en la membrana interna de la mitocondria. Está formada por la NAD, FAD, Co. Q y una serie de citrocromos, que mediante reacciones de oxidación -reducción hacen llegar a los electrones hasta el oxígeno que se combina con dos protones para formar agua. Por cada molécula de NADH+H se forman 3 moléculas de ATP Por cada molécula de FADH 2 se forman 2 moléculas de ATP

BCE energético. - - GLUCOLISIS Se producen 2 moléculas de ATP. Se producen 2 moléculas de NADH, que según el sistema de entrada en la mitocondria se obtiene 2 x 3 = 6 ATP Por tanto de la glucolisis se obtienen 8 ATP. ENTRADA EN LA MITOCONDRIA La conversión de Pirúvico a Acetil conezima A en la matriz mitocondrial, rinde 2 moléculas de NADH x 3 = 6 ATP CICLO DE KREBS. Por cada acetil-Co. A se obtienen 3 NADH x 3 = 9 ATP, 1 FADH 2 x 2 = 2 ATP y un GTP que es como 1 ATP. Por tanto en total 12 ATP. Como la glucosa genera dos moléculas de acetil-Co. A 12 ATP x 2 = 24 ATP Balance total. Se obtienen 38 ATP

Fermentaciones

Catabolismo de lípidos • Beta oxidación 1)Las grasas primeramente deben romperse en el citoplasma en glicerina y ácidos grasos. 2) La glicerina se convierte en 3 - fosfogliceraldehido, intermediario del ciclo de Krebs. 3)Los ácidos grasos se unen a la Co. A para activarse y entrar en la matriz de la mitocondria o peroxisomas. En la membrana interna de estas se encuentra la carnitina que ayuda a la entrada. ( pero en este caso en lugar de formar ACETIL Co. A, forma ACIL Co. A) 4)Los ácidos grasos se cortan en fragmentos de dos carbonos en la matriz mitocondrial y peroxisomas a través de la beta- oxidación. Formándose acetil-Co. A que entra en el ciclo de Krebs. El acido graso pierde 2 C por cada vuelta de ciclo de beta oxidación así que rendirá tantos Acetil-Co. A en función del número de carbonos de la cadena.

Beta oxidación

ANABOLISMO • FOTOSÍNTESIS: -Fase dependiente de luz: Se convierte energía solar en energía química y NADPH que después se utiliza para la síntesis de moléculas orgánicas. Se desprende oxígeno. Se produce en las membranas del tilacoides. -Fase independiente de Luz: fijación del CO 2 para construir moléculas orgánicas complejas, utilizando el poder reductor y la energía obtenida en la fase lumínica. Se produce en el estroma del cloroplasto

Síntesis de ATP en fase lumínica • Fotofosforilación no ciclica: u oxigénica. En este proceso, se obtiene energía en forma de ATP + poder reductor NADPH+H y oxígeno que vuele a la atmósfera. • Fotofosforilación cíclica: anoxigénica Sólo funciona el fotosistema I y por tanto no se produce ni poder reductor ni fotolisis del agua con lo que no hay liberación de oxígeno a la atmósfera. Se realiza cuando es necesario un aporte extra de ATP.

Fase oscura/fijación CO 2 • Ciclo Calvin - - - FASE DE FIJACIÓN O CARBOXILACIÓN. Ésta reacción la controla la enzima rubisco (ribulosa 1, 5 difosfato carboxilasa oxigenasa) Una molécula de CO 2 se une a una de ribulosa 1, 5 difosfato( pentosa 5 C), formándose un intermediario de 6 carbonos inestable, que rápidamente se rompe en dos moléculas de 3 carbonos (3 -fosfoglicérido). FASE DE REDUCCIÓN. La molécula de 3 PG se fosforila con el ATP y se reduce con el NADPH y se obtiene GAP (gliceraldehido-3 -fosfato). Con este GAP se puede: fabricar glucosa, formar ácido pirúvico y acetil-Co. A ( para fabricar ácidos grasos) o regenerar la ribulosa-1, 5 -difosfato utilizada inicialmente. FASE DE REGENERACIÓN. Para que se produzca se necesita partir de 6 moléculas de CO 2 que se unen a 6 de ribulosa -1, 5 -difosfato, dando lugar a 12 GAP. De estas; - dos van a originar una de glucosa (6 C) - las diez restantes para regenerar las 6 moléculas de ribulosa-1, 5 -difosfato que vuele a ingresar en el ciclo de Calvin.

• Balance energético del ciclo de Calvin Como resultado de las reacciones del ciclo de Calvin se produce la reducción del dióxido de carbono, que se incorpora a la vía del anabolismo de los glúcidos. El primer metabolito que conduce a la síntesis de glucosa es el gliceraldehído -3 -fosfato (G 3 P) que se obtiene en el ciclo de Calvin. Son necesarias tres vueltas del ciclo para sintetizar una molécula de G 3 P. ( Y para la síntesis de una molecula de glucosa el doble por tanto) El proceso puede resumirse mediante la siguiente ecuación: • 3 Ribu-1, 5 -di-P + 3 CO 2 + 6(NADPH + H) + 9 ATP =3 Ribu-1, 5, di-P + G 3 P + 6 NADP+ + 9 ADP + Pi (esto por una molécula de 3 carbonos para la glucos x 2

Quimiosíntesis Existe un grupo de bacterias autótrofas que en lugar de utilizar el sol como fuente energética, utilizan la oxidación de compuestos inorgánicos. Según el compuesto oxidable que utilicen para obtenergía existen bacterias nitrificantes, sulfooxidantes, ferrooxidantes y metanógenas. Existen dos fases; - 1ª Fase: Oxidación de moléculas inorgánicas, obteniéndose energía en forma de ATP y coenzimas reducidas (poder reductor). - 2ª Fase: Los productos obtenidos en la 1ª fase se utilizan para reducir compuestos inorgánicos y transformarlos en orgánicos

GLUCONEOGÉNESIS • • 3. - Referente al metabolismo celular: a) Indique el sustrato inicial y el producto final de la gluconeogénesis, especifique si se trata de una ruta anabólica o catabólica, localice el compartimento celular donde se realiza e indique el balance energético de este proceso (1 punto). Asignar hasta 0, 25 puntos por indicar piruvato y glucosa. Otros 0, 25 puntos por referir que se trata de una ruta anabólica. Otros 0, 25 puntos más por indicar que se localiza en la mitocondria y en el citoplasma (citosol) y los 0, 25 puntos restantes por especificar que se consumen 6 ATP por molécula de glucosa formada.

Gluconeogénesis