1) Anabolismo: reacciones de biosíntesis, endergónicas. Catabolismo: reacciones de degradación, exergónicas, que se emplean para generar ATP a partir de la energía liberada. Se generan metabolitos y precursores de otras reacciones.Metabolismo: conjunto de reacciones bioquímicas que permiten la biosíntesis, la obtención de energía y la generación de poder reductor.

2) Una especie se oxida cuando cede electrones a otra especie que los acepta, la cual se reduce. Las coenzimas (como el NADH) aceptan los electrones provenientes de la oxidación de compuestos químicos, generandose poder reductor (una forma de almacenar energía) para la síntesis de ATP.

3) Pueden suministrar energía aquellos compuestos que puedan ser oxidados: H2, NH3, NO2, SH2, Fe+2, glucosa, es decir compuestos químicos reducidos. Pueden aceptar electrones aquellos compuestos químicos que se encuentren en un estado de oxidación reducido.

4) El NAD (nicotinamida adenina dinucleótido) es una coenzima que funciona como transportador de electrones, y los almacena en ciertas localizaciones de su molécula, generando poder reductor. En la respiración, almacena electrones provenientes de la oxidación de compuestos químicos, para luego cederlos a la cadena de transporte de electrones, generandose fuerza protomotriz para la síntesis de ATP. En la fermentación, almacena electrones (energía), que luego cederá a intermediarios oxidados para regenerar la especie oxidada (NAD+) y continuar el proceso de obtención de energía. En la fotosíntesis, el NADPH (nicotinamida dinucleótido fosfato) almacena poder reductor para ser transferido a aceptores de electrones con potenciales redox más positivos, liberándose energía libre para la síntesis de ATP. También es empleado en la síntesis de moléculas orgánicas complejas a partir de CO2.

5) El ATP (adenosin trifosfato) es la molécula en la cual se almacena la energía celular. La hidrólisis de ATP en ADP + Pi libera 31 kJ de energía (reacción exergónica), aprovechable para realizar trabajo útil (en reacciones endergónicas: de biosíntesis y generación de FPM). El ATP es sintetizado en procesos como la fotosíntesis, respiración (aeróbica y anaeróbica), y fosforilaciones a nivel del sustrato.

6) FOSFORILACIÓN A NIVEL DEL SUSTRATO: permite la generación de ATP de forma más rápida. Es un proceso escalar (se da suelto en el citoplasma) y existen intermediarios con P antes que el ATP.Se oxida una molécula de gliceraldehído 3-P, generándose un intermediario con un enlace de alta energía (3-P glicerato) y los electrones son aceptados por la coenzima NAD+. El intermediario es luego sustituído con un fosfato formándose un acil fosfato (1,3-difosfoglicerato). Se transfiere un P al ADP para formar ATP. Generalmente este tipo de fosforilación es seguida por una fermentación, para regenerar el NAD+.

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA: se oxida una molécula orgánica reducida, generándose poder reductor (NADH). Este transportador cede los electrones a una cadena de transporte de electrones, y circulan desde potenciales redox negativos a positivos, liberándose energía útil (liberación controlada para máximo aprovechamiento). El flujo de electrones genera un gradiente de protones (FPM), que al ser disipado a través de complejos ATPasa, se sintetiza ATP. La cadena de transporte de electrones está formada por moléculas transportadoras de electrones que sufren oxidaciones y reducciones reversibles. Está formada por NADH deshidrogenasa (toma los electrones del NADH y los cede a las flavoproteínas que sólo aceptan electrones, y los protones son bombeados al exterior), por las proteínas férricas no

hémicas, que ceden electrones, por las quinonas y por los citocromos, proteínas hémicas con Fe quelado, que transfieren de a un electrón a la vez. Los electrones son aceptados por un aceptor final, que puede ser oxígeno (en el caso de la respiración aerobia) u otro compuesto distinto de oxígeno (anaerobia).

7) El flujo de electrones a través de la cadena desde potenciales redox más negativos a más positivos genera FPM debido al gradiente de protones y al gradiente eléctrico, e impulsa la síntesis de ATP al disiparse el gradiente a través de los complejos ATPasa. Los protones son bombeados al exterior en los sitios de yuxtaposición de transportadores que transportan protones y electrones, y los que sólo transportan electrones.La ATP sintasa es una enzima formada por dos subestructuras: una formada por subunidades hidrofóbicas inmersas en la membrana plasmática (formando un cilindro) denominada F0; y por una subestructura expuesta hacia el citoplasma, formada por subunidades alfa y beta alternadas, denominada F1 que posee actividad catalítica. Los protones atraviesan la subunidad F0, haciendo que gire y acumule energía de torsión. Esta energía se transfiere a F1 a través de las subunidades epsilon y gamma (que unen a F0 y F1 entre sí), y provoca cambio conformacional en beta, que cataliza la síntesis de ATP a partir de ADP y Pi.

8) Se denomina respiración al proceso en el cual se oxida un compuesto químico reducido, se genera poder reductor, que cede sus electrones a una cadena de transporte de electrones. Dichos electrones circulan por la cadena desde potenciales redox más negativos a más positivos, liberando energía acoplada a la síntesis de ATP. Los electrones son aceptados por un aceptor final de electrones exógeno, que puede ser oxígeno (aerobia) u otro compuesto (anaerobia).

La fermentación es un proceso en el cual se emplea un aceptor de electrones endógeno (piruvato o derivado), y permite la regeneración del NAD+. No involucra cadena de transporte de electrones ni FPM. El ATP se genera solamente por fosforilación a nivel del sustrato (FNS), y el rendimiento es menor que en el caso de la respiración (fosforilación oxidativa). Existen diversos tipos de fermentaciones, según los compuestos reducidos luego del piruvato.

9) Fermentación alcohólica; se obtiene etanol y CO2 como productos finales de la oxidación de la glucosa.Fermentación homoláctica: se obtiene ácido láctico como producto final.Fermentación heteroláctica: se obtiene una mezcla de etanol y ácido láctico.Fermentación ácido mixta: se obtiene una mezcla de ácidos orgánicos: acético, láctico, fórmico, málico, y etanol.Fermentación butanodiólica: se obtiene una mezcla de 2,3-butanodiol, etanol y ácidos orgánicos.(En todos los casos anteriores se regenera NAD+)

Respiración aeróbica: se genera ATP (alrededor de 38 moléculas suponiendo eficiencia del 100%), NAD+, 6H2O y 6CO2.

10) VÍAS DE CATABOLISMO DE GLUCOSA (DEGRADACIÓN EN PIRUVATO)

● Vía glucolítica: es la vía más comúnmente empleada para la degradación de la glucosa en piruvato. Puede realizarse en forma aerobia o anaerobia. Se emplean dos ATP para fosforilar dos veces a la molécula de glucosa, formando fructosa 1,6-difosfato. Luego, esta molécula es

escindida en dos partes mediante la enzima fructosa 1,6-difosfato aldolasa (enzima clave en el proceso), quedando dos moléculas de gliceraldehído 3-fosfato. El gliceraldehído es oxidado (generándose 2 moléculas de NADH) y fosforilado a 1,3-difosfoglicerato. Este último dona un fosfato al ADP para generar ATP (primera fosforilación a nivel del sustrato). Se deshidrata el 1-fosfoglicerato para formar fosfoenolpiruvato, que luego cede su fosfato a otra molécula de ADP para formar ATP y piruvato (segunda fosforilación a nivel del sustrato). El rendimiento neto de la reacción es: 2 ATP, 2 NADH, 2 H+ y dos moléculas de piruvato por molécula de glucosa. La vía glucolítica es anfibólica, porque puede considerarse tanto anabólica como catabólica.

● Vía de las pentosas fosfato: esta vía puede emplearse simultáneamente con las otras dos vías, y puede emplearse en medios aerobios o anaerobios. La glucosa 6-fosfato es oxidada a 6-fosfogluconato (generando poder reductor NADPH). Este último se oxida para dar ribulosa 5-fosfato y CO2. Luego, la ribulosa es transformada en una serie de moléculas de azúcar de entre 3 y 7 carbonos, mediante la participación de dos enzimas: la transcetolasa (cataliza la transferencia de grupo cetol de dos carbonos) y la transaldolasa (transferencia de grupo de tres carbonos). Mediante esta vía se genera poder reductor para biosíntesis, y moléculas precursoras, como la fructosa 6-fosfato que puede ser transformada en glucosa 6-fosfato y luego degradada por vía glucolítica; o el gliceraldehído 3-fosfato puede ser transformado en piruvato (por vía glucolítica) o en glucosa 6-fosfato para la obtención de energía. Además, por esta vía se generan azúcares de ⅘ carbonos para la síntesis de otros compuestos como nucleótidos, o pared celular. No se genera ATP, solamente poder reductor para biosíntesis y moléculas precursoras.

● Vía de Entner Duodoroff: para transformación de hexosas en piruvato. La glucosa 6-fosfato se oxida a 6-fosfogluconato (generación de 1 NADPH). eL 6-fosfogluconato se deshidrata para dar KDPG, que a su vez es fragmentado para dar piruvato y gliceraldehído 3 fosfato (que es oxidado a piruvato generando NADH, y el fosfato es transferido a ADP para dar ATP) mediante la enzima central de la vía, la KDPG aldolasa. Esta vía es empleada en ciertas bacterias fermentadoras (la fermentación permite regenerar el NAD+). En esta vía se obtiene sólo una molécula de ATP y poder reductor.

● Ciclo de los ácidos tricarboxílicos TAC (o ciclo de Krebs): permite oxidar completamente el piruvato a CO2 y generar poder reductor para la fosforilación oxidativa. Previamente al TAC, el piruvato es oxidado (por la piruvato deshidrogenasa) a CO2 y una molécula de dos carbonos: acetil coA (ácido acético + coenzima A unida por enlace tiol de alta energía). El acetil coA ingresa al TAC y se une a una molécula de 4 carbonos: oxalacetato, formando citrato (un alcohol 3°). El citrato se transforma en isocitrato (alcohol 2° fácilmente oxidable). El isocitrato se descarboxila dos veces y se oxida formando dos moléculas CO2 y succinil CoA. Se libera el enlace tiol de alta energía para formar una molécula de GTP (aprovechable en procesos celulares, como la transcripción). El succinil es oxidado a fumarato (generando un fADH2 y un NADH), que es transformado en oxalacetato para regenerar el ciclo. En total, se generan 8 NADH, 2 FADH2 y 2 GTP.

12) Una bacteria heterótrofa genera fuerza protomotriz a partir de la degradación (oxidación) de compuestos orgánicos complejos provenientes de otros organismos, generando poder reductor y cediendo los electrones a la cte, produciendo un gradiente de protones y un gradiente eléctrico (FPM). Las bacterias litótrofas (quimioautótrofas), debido a que los compuestos inorgánicos que oxidan poseen potenciales redox más positivos que el NAD+, deben emplear el flujo reverso de electrones en sentido opuesto en la cte. Para ello deben emplear energía (FPM) para poder reducir el NAD+ y que luego ceda los electrones a compuestos con potencial más positivo y así sintetizar ATP. Lo mismo sucede con las bacterias fotosintéticas (emplean el transportador NADPH que cede los electrones a la cadena transportadora de la fotofosforilación). Las bacterias fermentadoras no emplean cte ni genera fuerza protomotriz por transporte de electrones, sino que deben generar un gradiente de protones por consumo de ATP. La FPM se emplea para impulsar el movimiento rotacional del flagelo y para el transporte activo de moléculas a través de membrana plasmática.