Ud.10. metabolismo i

Biología. 2º bachilleratoUnidad 10. Metabolismo I. Catabolismo

C.E.M HIPATIA-FUHEMProfesor: Miguel Ángel Madrid

10 El metabolismo. Catabolismo



10 El metabolismo: catabolismo

1. Concepto, tipos de reacciones metabólicas, inderdependencia entre ellas.

2. Clasificación de los organismos en relación a los tipos de metabolismo.

3. El ATP4. Obtención del poder reductor. Transportadores de electrones.

Reacciones redox.5. Catabolismo de los glúcidos

1. Glucólisis2. Respiración celular. Ciclo de Krebs y cadena respiratoria.3. Fermentaciones4. Comparación entre las vías aerobias y anaerobias del

tabalismo.

6. Catabolismo de los lípidos



La respiración en los animales

Respiración celular

Oxígeno

Energía

Dióxido de carbono

Mitocondria

Aparato respiratorio

O2

CO2

Intercambio gaseoso



¿Qué es el metabolismo?

CONJUNTO DE REACCIONES QUE OCURREN EN EL INTERIOR DE LAS CÉLULAS o del organismos Y QUE

CONDUCE A LA TRANSFORMACIÓN DE UNAS BIOMOLÉCULAS EN OTRAS

Todas las reacciones que ocurren en el metabolismo están reguladas por

enzimas



1. Fases del metabolismo celular (vías metabólicas)

CATABOLISMO ANABOLISMO

Son reacciones de degradación.

Son reacciones de oxidación.

Desprenden energía (contenida en los enlaces químicos), exotérmicos. Se almacena en el ATP. AG<0 A partir de muchos sustratos diferentes se forman casi siempre los mismos productos, principalmente dióxido de carbono, ácido pirúvico y etanol.

Es un conjunto de vías metabólicas convergentes.

Es un conjunto de vías metabólicasdivergentes.

A partir de unos pocos sustratos se pueden formar muchos productos, diferentes.

Precisan energía (ATP), endotérmicos. AG>0 (No espontáneos)

Son reacciones de reducción.

Son reacciones de síntesis.



El metabolismo celular

CATABOLISMO ANABOLISMO

Consisten en la transformación de moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas. .

Se genera poder reductor (NADH + H+).

Ejemplo: síntesis de proteínas, glucogenogénesis, glucolisis.

Ocurre, algunas, tanto en autótrofos como heterótrofos..

Se precisa poder reductor.

Se forma materia orgánica compleja a partir de otra más sencilla. (fabricación de H.C, lípidos… renovación estructuras…)

Tiene lugar tanto en autótrofos como heterótrofos.

Ejemplo: glucólisis, ciclo de Krebs.



El anabolismo y el catabolismo no son dos procesos aislados e interdependientes. Ambos

procesos están conectados entre sí. El catabolismo libera energía que se utiliza en el anabolismo y

suministra la materia prima necesaria que participa en los procesos anabólicos. Por ello, muchas de las reacciones van a

ser pasos comunes a ambos procesos, aunque con distinta

direccionabilidad.Vías anfibólicas: las que

participan tanto en el catabolismo como en el anabolismo



La serie de reacciones que permiten ir desde una

molécula precursora hasta el producto final constituye una

ruta o vía metabólica

Las rutas pueden ser:a) Lineales: se obtienen productos finales a expensas de moléculas precursoras.b) Cíclicas: parten de dos moléculas precursoras, una de las cuales se regenera tras el proceso cíclico y la otra experimenta diversas transformaciones.



A B C D EA: Molécula

inicial

Producto

final

Reacciones metabólicas

B.C y D: Metabolitos intermedios



Esquema global del metabolismo celular

MetabolitosMetabolitos

ATP, GTP, NADH...ATP, GTP, NADH...

Funciones vitales(gasto de energía)

Funciones vitales(gasto de energía)

Catabolismo

Anfibolismo

Anabolismo

Mitocondria

Ingreso de NUTRIENTESs en la célula BiomoléculasBiomoléculas

Calor

Es el metabolismo de degradación de

moléculas y produce energía

Procesos en los que se almacena gran cantidad de

energía, que después se utiliza en el anabolismo

Son procesos endergónicos en los

que se realiza síntesis de moléculas

Los procesos catabólicos y anfibólicos desprenden

energía libre





Catalizadores

Gráfica de la energía de activación

De igual forma, para acelerar una reacción química se pueden calentar los reactivos o añadir un catalizador,

es decir, una sustancia que disminuya la energía de activación necesaria para llegar al estado de transición.

Para lanzar en poco tiempo muchos objetos por la ventana se puede

aumentar el número de trabajadores o rebajar el dintel de la ventana.



Catalizadores

Estado inicial

Estado final

Estado de transición

Energía libre de activación de la reacción sin catalizador

Energía libre de activación de la reacción catalizada

Variación global de energía libre en la reacción

Avance de la reacción

En

erg

ía l

ibre



Energía libre

G < 0

Reactivos

Productos

G > 0

Reactivos

Productos

La reacción es espontánea.

Cuando se desprende energía libre, las reacciones se denominan exergónicas.

El sistema puede realizar trabajo y se produce aumento de desorden.

La reacción no es espontánea.

Cuando se absorbe energía libre, las reacciones se denominan endergónicas.

Para que se produzcan deben estar asociadas a otras donde G sea lo suficientemente negativo.



2. Clases de organismos según su tipo de nutrición

Fuente de energía: luz solar (plantas, algas. Bacterias algunas)

FOTOAUTÓTROFOS

O FOTOLITÓTROFOS

AU

TÓ

TR

OF

OS

S

QUIMIOAUTÓTROFOS

O QUMIOLITÓTROFOS

Fuente de energía: la liberada en oxidación compuestos inorgánicos

(bacterias incoloras del S, nitrificantes, del hidrógeno, hierro…)

HE

TE

RÓ

TR

OF

OS

QUIMIOHETERÓTROFOS

QUIMIORGANOTROFOS

FOTOHETERÓTROFOS

FOTOORGANOTROFOS

Fuente de energía: la almacenada en los enlaces covalentes de las moléculas (animales,

hongos, protozoos y ciertas bacterias)

Fuente de energía: realizan fotosíntesis donde los dadores de

electrones son compuestos orgánicos, como alcoholes, ácidos grasos…

(bacterias purpúreas no sulfurosas…)



Estrictos

Aerobios(O2 aceptor final)

Según quién sea el último aceptor de hidrógenos (electrones) los organismos pueden ser:

Anaerobios(SO4

2-, NO2- …)

Facultativos

LactobacillusStreptococcus

Saccharomyces



2. Clases de organismos según su tipo de nutrición

AUTÓTROFOS(CO2)

HETERÓTROFOS(Materia orgánica)

LITÓTROFOS(H2O, H2S)

ORGANÓTROFOS(Moléculas complejas)

FOTÓTROFOS(Luz)

QUIMIÓTROFOS(Energía química)

FOTOLITÓTROFOS

FOTOAUTÓTROFAS(bacterias fotosintéticas del S,

todos los vegetales con clorofila)

FOTOORGANÓTROFOS

FOTOHETERÓTROFAS(bacterias purpúreas no sulfurosas)

QUIMIOLITÓTROFOS

QUIMIOAUTÓTROFOS(bacterias quimiosintéticas)

QUIMIOORGANÓTROFOS

QUIMIOHETERÓTROFOS(Muchas bacterias, animales, hongos)

FUENTE DE CARBONOFUENTE DE

HIDRÓGENO

FUENTE DE ENERGÍA



Tipo Fuentecarbono

Fuente energía

Fuente H

Ejemplos

Fotoautótrofos CO2 Luz H2O, SH2vegetales, algas cianofíceas, bact.

rojas del S

Quimioautotrofos

CO2reacc.

redoxNH3,H2,SH2

bact.desnitrif.; incol. del S, Fe,

Fotoheterótrofosc.

orgánicos

Luz c. orgánicosbacterias purpúreas no-

sulfúreas

Quimioheterótrofos

c. orgánic

os

reacc. redox

c. orgánicosanimales, hongos,

protozoos, resto de bacterias

CLASES DE ORGANISMOS SEGÚN SU TIPO DE NUTRICIÓN



3. Adenosín-trifosfato (ATP)

OHO — P — O — P — O — P — O —

H

CH2

OH OH

H

Adenina

HH

OHOH OH

OO O

ATP

ATP + H2O → ADP + Pi + energía (7,3 kcal/mol)

ADP + H2O → AMP + Pi + energía (7,3 kcal/mol)

ADP

AMP

OHO — P — O — P — O —

H

CH2

OH OH

H

Adenina

HH

OH OH

O O

O HO — P — O —

H

CH2

OH OH

H

Adenina

HH

OH

O



Papel del ATP como transportador de energía

Desfosforilación del sustrato

Fosforilación del sustratoDesfosforilación

Fosforilación

ATP

ADP

El ATP almacena energía y actúa como “moneda de cambio energético”.



¿De qué dos formas se puede

obtener ATP?




obtener ATP?

a) Fosforilación a nivel de sustrato. El grupo fosfato de alta energía es trasferido desde un compuesto determinado hasta el ATP. La reacción está catalizada por quinasas.

Así se forma el ATP en glucólisis y ciclo de Krebs




obtener ATP?

b) Mediante enzimas del grupo ATP sintetasas (en las crestas mitocondriales)



UTILIZACIÓN CELULAR DE LA ENERGÍA PARA:

1. Síntetizar biomoléculas y macromoléculas a partir de precursores simples.

2. Transportar activamente iones y moléculas a través de su membrana.

3. Realizar trabajo mecánico en la contracción muscular y en otros movimientos celulares.

4. Producir calor para mejorar las reacciones



FORMAS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA QUÍMICA EN LOS SERES VIVOS1) Energía del hidrógeno y enlaces de los nutrientes orgánicos

(energía basta, no se puede utilizar en el mismo lugar que se obtiene ni usar de inmediato) que se debe transformar en:

2) Nucleótidos con restos fosfato con enlaces ricos en energía". Son 24:

1) ATP, ADP, AMP 2) GTP, GDP, GMP 3) CTP, CDP, CMP 4) d-ATP, d-ADP, d-AMP 5) d-GTP, d-GDP, d-GMP6) d-CTP, d-CDP, d-CMP7) UTP, UDP, UMP8) d-TTP, d-TDP, d-TMP

3) Nucleótidos que son coenzimas NADP+ + H2 --------------------> NADPH + H+NAD+ + H2 --------------------> NADH + H+FAD+ + H2 --------------------> FADH2 CoQ + H2 --------------------> CoQH2



4. Obtención del poder reductor

Agente oxidante: el que capta o gana electrones.

Reducción: ganancia de electrones de un átomo o molécula.

Oxidación: pérdida de electrones. De un átomo o molécula. Las oxidaciones van acompañadas de pérdidas de átomos de hidrógeno o de su electrón

Agente reductor: el que cede o pierde electrones.

Ocurren de forma simultánea



Reacción de OXIDACIÓN

Agente reductor(cede o pierde e-)

2 H



Reacción de REDUCCIÓN

Agente oxidanteCapta o gana e-

2 NAD+ + 2 H NADH + H+



Las reacciones redox, cuando trascurren con la pérdida simultánea de electrones y protones

se denominan DESHIDROGENACIONES

INICIO ESQUEMA RECURSOSBiología

El metabolismo. Catabolismo

SALIR ANTERIOR

Oxidación del ácido pirúvico

NAD + NADH

CH3 CO COOH CH3 CO SCoA

Ácido pirúvico Acetil - CoA

2 2

Estas reacciones están catalizadas por enzimas deshidrogenasas

Sustrato donador de electrones y protones(generalmente son los compuestos

orgánicos)

Sustrato aceptor de electrones y protones(son los coenzimas)



ACOPLAMIENTO DE REACCIONES

REDOX

Las reacciones catabólicas son

reacciones redox

DESHIDROGENACIÓN(OXIDACIÓN)

Pérdida de átomos de H por

moléculas orgánicas. Al

oxidarse el átomo de H es captado

por otra molécula (transportadora de

electrones)



OBTENCIÓN DEL PODER REDUCTOR

En las oxidaciones se liberan electrones, pero estos no viajan solos, sino acompañados de

protones

Los electrones y protones liberados son trasportados por unos compuestos: los

trasportadores de electrones (coenzimas): NADH, NADPH, FAD, FMN…

2 NAD+ + 2 H NADH + H+

(forma oxidada) (forma reducida)







REACCIONES REDOXCOMPUESTO

OXIDADOCOMPUESTO

REDUCIDO

Reacciones redox

A BO+ AO B+

AH B+ A BH+

A B+ A+ B- +e-

B

BH

B-

AO

A

A+

OXIDACIÓN

REDUCCIÓN

HIDRÓGENO ELECTRONES ENERGÍA

ELIMINACIÓN

ADICIÓN

ELIMINACIÓN

ADICIÓN

LIBERACIÓN

ALMACENAMIENTO

CARACTERÍSTICAS DE LAS REACCIONES REDOX



EL CATABOLISMO

Finalidad:1.Proporcionar energía (contenida en los enlaces químicos de las moléculas). Esta energía será utilizada por la célula en las reacciones anabólicas.2.Generar poder reductor.

Moléculas orgánicas(glúcidos, lípidos…)

Moléculas sencillas(NH3, ác. Láctico, CO2,

H2O…)

ADP

ATP

NAD+

NADH+H+

Los procesos catabólicos se conocen como

respiración celular.



Rutas metabólicas del catabolismo aerobio

Cadenarespiratoria

Cadenarespiratoria

Desaminación *Desaminación * GlucólisisGlucólisis ß -oxidaciónß -oxidación

ÁcidopirúvicoÁcido

pirúvico

Acetil -CoA

AminoácidosAminoácidos GlúcidosGlúcidos

GrasasGrasas

CO2, H2O y ATP

GlicerolGlicerol Ac. GrasosAc. Grasos

* Eliminación del grupo amino de los Aa en forma

de NH3

* Eliminación del grupo amino de los Aa en forma

de NH3



CATABOLISMO DE GLÚCIDOSIngestión de moléculas

(ej. Almidón)

Moléculas sencillas digeridas(glucosa)

Célula



CATABOLISMO DE GLÚCIDOS

Moléculas sencillas digeridas(glucosa)

Monosacáridos(glucosa)

Ac, pirúvico

Acetil. CoA

Ac. LácticoEtanol

Fermentaciones(sin oxígeno)

Glucolisis

Descarboxilación oxidativa

Cadena de transporte

ATP

NADH+H+

NADH+H+

ATP oxígeno

ATP

Ciclo de Krebs

CO2



Tipos de catabolismo

FERMENTACIÓN RESPIRACIÓN

Oxidación incompleta de glucosa

Dador de naturaleza orgánica.

Aceptor final orgánico

ATP por fosforilación a nivel de sustrato.

Ocurre en el citoplasma. No interviene la cadena transportadora.

Ocurre en la mitocondria. Interviene la cadena transportadora de electrones

ATP por fosforilación oxidativa.

Aceptor final inorgánico. (aerobia y anaerobia)

Dador orgánico.

Oxidación completa de glucosa



Tipos de catabolismo

RESPIRACIÓN AEROBIA

RESPIRACIÓN

ANAEROBIA Tanto en eucariotas como procariotas

Solo en procariotas

Aceptor final de H+ y e es el O2, que se reduce y forma H2O

Aceptor final de H+ y e ion nitrato (NO3

-, SO42-)







Fosforilación a nivel de sustrato

VOLVER

El catabolismo por respiración. Células eucariotas

GLUCÓLISIS



Etapas de la glucólisis

+ + + H+

+ + + H+

HexoquinasaHexoquinasa

Fosfoglucosa isomerasa

Fosfoglucosa isomerasa

FosfofructoquinasaFosfofructoquinasa

ETAPA 1 preparatoria





+ +

Fosfogliceratoquinasa

Fosfogliceratoquinasa

Gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa

Gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa

AldolasaAldolasa

+ ETAPA 4 preparatoria

+ + + 2 2

2 2


ETAPA 5 de beneficio


Se recupera el ATP gastado de la fase

anterior



+

Piruvato quinasaPiruvato quinasa

Fosfoglicerato mutasa

Fosfoglicerato mutasa

+ H2O EnolasaEnolasa

+ + H+

2 2

2 2

2 2





Se ganan 2l ATP netos



Resumen de la glucólisis

BALANCE PARCIAL : - 2 ATP

ENERGÍA CONSUMIDA ENERGÍA PRODUCIDA

BALANCE PARCIAL : 4 ATP + 2 NADH

BALANCE TOTAL : 2 ATP y 2 NADH



No precisa de oxígeno

Su eficacia es baja (solo 2 ATP)

ASÍ ES LA GLUCOLISIS…

Ocurre en el citoplasma celular

Se genera poder reductor

(2 NADH + H+)

El ATP se genera a nivel de

sustrato

Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ 2 a. pirúvico + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O



Destino del ácido pirúvico, producto final de la glucolisisDestino del ácido pirúvico, producto final de la glucolisis

1) EN CÉLULAS ANAEROBIAS ESTRICTAS1) EN CÉLULAS ANAEROBIAS ESTRICTASRealizan"fermentaciones" o respiraciones incompletas: sólo les aportan el 5% de la energía (2 ATP por molécula de glucosa)Ejemplo: en la fermentación láctica (Lactobacillus acidofilus y Sreptococcus lactis) pasa a ácido láctico (ácido 2-hidroxi-propanoico) (CH3-CHOH-CH2OH): 2) EN CÉLULAS ANAEROBIAS FACULTATIVAS2) EN CÉLULAS ANAEROBIAS FACULTATIVASRealizan excepcionalmente “fermentaciones”Ej. levaduras del genero Sacharomyces (eucariotas) realizan la fermentación alcohólica por la que la glucosa pasa a etanol y dióxido de carbono. Sólo produce 2 ATP.Ej. células musculatura esquelética ante ejercicios intensos y anaerobios realizan una fermentación láctica. Cuando le llega el suficiente oxígeno el pirúvico es degradado por completo a CO2 y H2O. Este incremento de ácido láctico dispara el consumo de oxígeno al 90% lo que explica el "jadeo" después de un ejercicio muscular intenso. Corresponde a la oxidación total o parcial del exceso de láctico formado durante el ejercicio.3) EN CÉLULAS AEROBIAS3) EN CÉLULAS AEROBIASEl pirúvico pasa al interior mitocondrial y en su matriz es degradado aún más.



FASES DE LA RESPIRACIÓN CELULAR AEROBIA

1. Glucólisis: La glucosa se transforma en 2 moléculas de piruvato. Citosol

2. Descarboxilación oxidativa del piruvato. Produce ácido acético en forma de acetil coenzima A. Matriz mitocondrial

3. Ciclo de Krebs. El ácido acético es oxidado totalmente para formar CO2.

4. Transporte de electrones. Hasta el oxígeno. Participa la cadena respiratoria. En mb mitocondrial interna.

La energía almacenada en los coenzimas se libera y es utilizada para sintetizar ATP.(fosforilación oxidativa)



CO2

Oxidación del ácido pirúvico

Coa - SH

NAD + NADH + 2 H+

CH3 CO COOH CH3 CO SCoA

Ácido pirúvico Acetil - CoA

COMPLEJO DE LA Piruvato -

deshidrogenasa

2 2

2 2

2 2El a. pirúvico se oxida, pierde el

C y los dos oxígenos,

liberando CO2.

El a. pirúvico se oxida, pierde el

C y los dos oxígenos,

liberando CO2.

Se forma á acético, que se

une al Coenzima A

Se forma á acético, que se

une al Coenzima A

Los electrones liberados son

recogido por el NAD+ que se reduce para

formar NADH+H+

Los electrones liberados son

recogido por el NAD+ que se reduce para

formar NADH+H+



Esquema general de la respiración celular

Cadena respiratoria

Acído pirúvico CITOSOL

MATRÍZ MITOCONDRIAL

CRESTAS MITOCONDRIALES

Membranas externa e interna



VOLVER


CICLO DE KREBS



El ciclo de Krebs (una vuelta)

Ácido cítrico

Ácido isocítrico

Ácido -cetoglutáricoSuccinil-CoA

Ácido succínico

Ácido fumárico

Ácido málico

Glucosa

Ácidos grasos

Ácido oxalacético

H2O

SH-Coenzima A

SH-Coenzima A

FAD

FADH2

NADHNAD +

NADH

NAD +

Coenzima AAcetil-CoA

NAD + NADH

GDP

GTP

ATP

ADP

CO2

CO2

H2O H2O

1

4

2

3

5

6

7

8



No precisa de oxígeno

directamente

Se regenera 1 oxalacético

(puede iniciar de nuevo el ciclo)

ASÍ EN EL CICLO DE KREBS…Por cada vuelta completa se genera…

Se desarrolla en la matriz de la mitocondria

Se genera poder reductor

(3 NADH + H+1 FADH2)

Energía1 GTP



RUTA: INTERVIENEN: PRODUCTOS:

GLUCOLÍSIS(en hialoplasma)

C6H12O6 2 NAD+

2 (ADP + Pi)

2 CH3-C0-COOH2 (NADH + H+)

2 ATP

PIRUVATO DESHIDROGENASA

(en matriz mitocondrial)

2 SH-CoA 2 CH3-C0-COOH

2 NAD+

2 CH3-C0-S-CoA2 CO2

2 (NADH + H+)

CICLO DE KREBS (2 VUELTAS)

(matriz mitocondrial)

2 CH3-C0-S-CoA 6 H2O, 6 NAD+,

2 FAD, 2 (ADP + Pi)

2 SH-CoA, 4 CO2, 6 (NADH + H+), 2 FADH2,

2 ATP

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

(membrana interna mitocondrial)

10 (NADH + H+) 2 FADH2

34 (ADP + Pi) , 6 O2

12 H2O , 34 ATP10 NAD+

2 FAD

Balance final:C6H12O6 + 6 H2O +6 O2 + 38 (ADP+Pi) 6 CO2 + 38 ATP + 12 H2O

EL CATABOLISMO COMPLETO DE LA GLUCOSA



2e-

a3

a3

Cit a

H2O

Cit c

Cit a

Cit c

Cit b

Cit b

CADENA DE TRANSPORTE ELECTRÓNICA O CADENA RESPIRATORIA.

Voltios

- 0,4

0

+ 0,4

+ 0,8

FAD

FADH2

NADH

2e- + 2H+

2e- + 2H+

2e- + 2H+

2e-

2e-

2e-

2e-

CoQ

CoQ

FMN

FMN

2H+

2e-

2H+ + 1/2 O2

NAD + + H+

Los electrones captados por el NADH entran en la cadena

cuando son transferidos al FMN

Los electrones captados por el NADH entran en la cadena

cuando son transferidos al FMN

El FMN cede los electrones a la ubiquinona o coenzima Q. El FMN

vuelve a su forma oxidada y la ubiquinona se reduce

El FMN cede los electrones a la ubiquinona o coenzima Q. El FMN

vuelve a su forma oxidada y la ubiquinona se reduce

Coenzima Q o ubiquinona cede los electrones al siguiente

aceptor, y vuelve a su forma oxidada

Coenzima Q o ubiquinona cede los electrones al siguiente

aceptor, y vuelve a su forma oxidada

Se Los electrones llegan al oxígeno, que los acepta y se combina con dos

protones para formar agua que sale de la mitocondria y de la célula

Se Los electrones llegan al oxígeno, que los acepta y se combina con dos

protones para formar agua que sale de la mitocondria y de la célula

El proceso de repite en sentido descendente. Al saltar los electrones por la cadena

respiratoria, van saltando a niveles energéticos inferiores.

El proceso de repite en sentido descendente. Al saltar los electrones por la cadena

respiratoria, van saltando a niveles energéticos inferiores.

Finalidad: oxidación de los coenzimas reducidos (NADH+H+

y FADH2)

Finalidad: oxidación de los coenzimas reducidos (NADH+H+

y FADH2)

Los electrones van “descendiendo” a niveles

energéticos inferiores, lo que se utiliza para liberar energía en

forma de ATP

Los electrones van “descendiendo” a niveles

energéticos inferiores, lo que se utiliza para liberar energía en

forma de ATP



Fosforilación oxidativa

CoQ

FAH2

NADH

NAD + FAD

H+

H+

H+

2 H+ + 1/2 O2

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

ATPADP

H2O

2e-

2e-

_ __

_

F1

F0

Sistema I Sistema IISistema III

Matriz mitocondrial

Espacio intermembrana

Matriz mitocondrial


Cit c

La energía que los electrones van perdiendo al pasar por las moléculas

transportadoras se emplea en bombear protones desde la matriz hasta el espacio intermembranas

La energía que los electrones van perdiendo al pasar por las moléculas

transportadoras se emplea en bombear protones desde la matriz hasta el espacio intermembranas



ATP32

Ciclode

Krebs

NADH2

NADH2

Balance energético global

Acetil-CoA

Acetil-CoA

GlucosaGlucosa

Ácido pirúvicoÁcido

pirúvico

FADH22

NADH6

Cadena respiratoria

Cadena respiratoria

ATP2

ATP2

GlucólisisGlucólisis



Proceso LugarCoenzimas reducidos

Moléculas de ATP producidas

Glucólisis Citoplasma 2 NADH+H+

2 6

Formación acetil Coenzima A

Mitocondria 2 NADH+H+ 6

Ciclo de Krebs

Mitocondria

6 NADH+H+

2 FADH2

1842 GTP (equivalentes a 2 ATP)

TOTAL 38

Balance del metabolismo de 1 glucosa



El catabolismo por fermentación

FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA

FERMENTACIÓN LÁCTICA

FERMENTACIÓN BUTÍRICA

FERMENTACIÓN PÚTRIDA



CH3 - CH2OHEtanol

CH3 - CH2OHEtanol

Fermentación etílica

G3PG3P

GlucosaGlucosa Dihidroxiacetonafosfato

Dihidroxiacetonafosfato

Ácido 1,3-bifosfoglicérico

Ácido 1,3-bifosfoglicérico ATP2

NADH

CO2

CH3 - CHOAcetaldehído

CH3 - CHOAcetaldehído

NAD + CH3 - CO - COOHÁcido pirúvico

CH3 - CO - COOHÁcido pirúvico

Realizada fundamentalmente por las levadurasSaccharomyces cerevisae (anaerobias facultativas)

Realizada fundamentalmente por las levadurasSaccharomyces cerevisae (anaerobias facultativas)



CH3 - CHOH - COOHÁcido láctico

CH3 - CHOH - COOHÁcido láctico

Fermentación láctica

GlucosaGlucosa



ATP2NADHNAD +

G6PG6P G3PG3P Ácido 1,3-bifosfoglicérico

Ácido 1,3-bifosfoglicérico

CH3 - CO - COOHÁcido pirúvico

CH3 - CO - COOHÁcido pirúvicoLáctato deshidrogenasa

Bacterias anaerobias facultativas: Lactobacilos lactis, L. bulgaricus, L. casei. Streptococcus faecalis (en el intestino humano)

Bacterias anaerobias facultativas: Lactobacilos lactis, L. bulgaricus, L. casei. Streptococcus faecalis (en el intestino humano)

Las bacterias que producen esta fermentación se encuentran de forma natural

en la leche sin esterilizar, son beneficiosas para el ser humano

Las bacterias que producen esta fermentación se encuentran de forma natural

en la leche sin esterilizar, son beneficiosas para el ser humano



Fabricación del quesoIncorporación a la leche de las bacterias lácticas

(Lactobacillus y Lactococcus). El ác láctico provoca acidificaciónde la leche

Incorporación a la leche de las bacterias lácticas(Lactobacillus y Lactococcus). El ác láctico provoca acidificación

de la leche

Adición de renina (enzima) , que coagula proteínas (caseina) y cuaja la leche

Adición de renina (enzima) , que coagula proteínas (caseina) y cuaja la leche

Se separa la fase líquida (suero, que se retira) de la sólida (la cuajada, que se prensa y deshidrata)

Se separa la fase líquida (suero, que se retira) de la sólida (la cuajada, que se prensa y deshidrata)

SaladoSalado

Se envuelve con tela (obtención de queso fresco)Se envuelve con tela (obtención de queso fresco)

El cuajo o renina se obtiene tradicionalmente del cuarto estómago de terneras destetadas.

El cuajo o renina se obtiene tradicionalmente del cuarto estómago de terneras destetadas.



Fabricación del quesoMaduración del queso: Incorporación al moldeMaduración del queso: Incorporación al molde

Adición de microorganismos, bacterias y mohos (Penicillium)Adición de microorganismos, bacterias y mohos (Penicillium)

Hidrolizado de grasas y proteínasHidrolizado de grasas y proteínas

Obtención de aminoácidos libres, aminas, ácidos grasos y amoníaco

Obtención de aminoácidos libres, aminas, ácidos grasos y amoníaco

Quesos blandos: son madurados por hongos Penicillium que crecen en su superficie .

Quesos semiblandos: maduran por bacterias que crecen en anaerobiosis en su superficie.

Quesos duros: maduran por bacterias lácticas que crecen en anaerobiosis en su interior

Quesos blandos: son madurados por hongos Penicillium que crecen en su superficie .

Quesos semiblandos: maduran por bacterias que crecen en anaerobiosis en su superficie.

Quesos duros: maduran por bacterias lácticas que crecen en anaerobiosis en su interior



Fabricación del queso

En la fabricación de los quesos suizos se emplean bacterias Propionibacter shermani en la etapa del cuajado.

Estas bacterias desprenden burbujas de CO2, lo que proporciona el aspecto agujereado a estos quesos.

En la fabricación de los quesos suizos se emplean bacterias Propionibacter shermani en la etapa del cuajado.

Estas bacterias desprenden burbujas de CO2, lo que proporciona el aspecto agujereado a estos quesos.



Fabricación del yogur

Se produce por la fermentación láctica a cargo de Lactobacillus bulgaricus y

Streptococcus termophilus. El ácido láctico liberado aumentala acidez lo que provoca la precipitación de la leche

Se produce por la fermentación láctica a cargo de Lactobacillus bulgaricus y

Streptococcus termophilus. El ácido láctico liberado aumentala acidez lo que provoca la precipitación de la leche



Kéfir. Bebida agria, parecida al yogur, moderadamente alcohólica.

Se fabrica por fermentación alcohólica y lácitcaLo llevan a cabo levaduras.

la lactosa de la leche se transforma en ácido láctico y se produce anhídrido carbónico y alcohol.

Kéfir. Bebida agria, parecida al yogur, moderadamente alcohólica.

Se fabrica por fermentación alcohólica y lácitcaLo llevan a cabo levaduras.

la lactosa de la leche se transforma en ácido láctico y se produce anhídrido carbónico y alcohol.



Fabricación del vinoPrensado de la uvaPrensado de la uva

Zumo de frutas (Mosto)Zumo de frutas (Mosto)

Fermentación del mosto por(Saccharomyces cerevisae y S. elipsoidens)

Microorganismos de la piel

Fermentación del mosto por(Saccharomyces cerevisae y S. elipsoidens)

Microorganismos de la piel

Los vinos negros se elaboran añadiendo la piel y fermentadoLos vinos negros se elaboran añadiendo la piel y fermentado

Durante el primer año, los vinos tintos sufren una segunda fermentación espontánea a cargo de bacterias del ácido láctico, lo que se reduce la acidez.

Durante el primer año, los vinos tintos sufren una segunda fermentación espontánea a cargo de bacterias del ácido láctico, lo que se reduce la acidez.

El contenido el CO2, sabor y otras características organolécticas dependen de la transformación metabólica de otros compuestos del vino (taninos, alcohole…)

El contenido el CO2, sabor y otras características organolécticas dependen de la transformación metabólica de otros compuestos del vino (taninos, alcohole…)

Con el envejecimiento sedesarrolla el sabor del vinoCon el envejecimiento se

desarrolla el sabor del vino



Alcohol e hígadoEl etanol sigue el camino contrario a la fermentación.La célula hepática acumula NADH + H+ en exceso.

El exceso de NADH+H+ impide la degradación de azúcares, grasas y aminoácidos(debido a que no se recupera el NAD+).Se transforman en grasa, que se cumula

El etanol sigue el camino contrario a la fermentación.La célula hepática acumula NADH + H+ en exceso.

El exceso de NADH+H+ impide la degradación de azúcares, grasas y aminoácidos(debido a que no se recupera el NAD+).Se transforman en grasa, que se cumula

Acumulación de grasa en hígado hepatitis cirrrosis

Acumulación de grasa en hígado hepatitis cirrrosis



Fabricación del vinagre

Etanol(vino, sidra…)

Etanol(vino, sidra…)

Ac. acéticoAc. acético

Acetobacter (bacteria)En presencia de oxígenoAcetobacter (bacteria)

En presencia de oxígeno

AzúcaresAzúcares

Fermentación alcohólicaFermentación alcohólica



Fabricación del pan

PANPAN

Masa de harina, agua y sal(trigo, centeno, cebada, maiz…)

Masa de harina, agua y sal(trigo, centeno, cebada, maiz…)

Fermentación alcohólicaS. cerevisae

Fermentación alcohólicaS. cerevisae

El dióxido de carbono formará burbujas, que serán atrapadas por el gluten del trigo que causa

que el pan se levante.

El dióxido de carbono formará burbujas, que serán atrapadas por el gluten del trigo que causa

que el pan se levante.

Gluten: proteína que se encuentra en el trigo combinada con el almidón. La enfermedad celiaca se produce por su intolerancia

Gluten: proteína que se encuentra en el trigo combinada con el almidón. La enfermedad celiaca se produce por su intolerancia



Fabricación de la cerveza

1. Malteado del cereal: se humedece y se deja germinar.Como consecuencia el almidón

se transforma en maltosa

1. Malteado del cereal: se humedece y se deja germinar.Como consecuencia el almidón

se transforma en maltosa

4. Separación del extracto acuoso del sólido

4. Separación del extracto acuoso del sólido

Fermentación alcohólica de cereales (cebada en Europa, maíz en Sudamérica, arroz en Asia)Fermentación alcohólica de cereales (cebada en Europa, maíz en Sudamérica, arroz en Asia)

2. Tueste de la maltosa:Obtención de malta

2. Tueste de la maltosa:Obtención de malta

5. Adición del lúpulo (inflorescencia femenina)

Impide crecimiento de bacterias y da sabor amargo

5. Adición del lúpulo (inflorescencia femenina)

Impide crecimiento de bacterias y da sabor amargo

6. Hervido de la mezcla(desnaturalización amilasas)

6. Hervido de la mezcla(desnaturalización amilasas)

7. Adición de Saccharomyces7. Adición de Saccharomyces

8. Fermentación alcohólica8. Fermentación alcohólica

9. Maduración 9. Maduración

10. Filtrado y pasteurizado10. Filtrado y pasteurizado

La destilación de la cerveza produce un licor que tras el envejecimiento

da lugar al güisqui

La destilación de la cerveza produce un licor que tras el envejecimiento

da lugar al güisqui





Fabricación de la cerveza



Catabolismo de lípidos

Triglicéridos del tejidos adiposoTriglicéridos del tejidos adiposo

1 g grasa 9 Kcal1 g grasa 9 Kcal

Ac. grasoAc. graso GlicerinaGlicerina GlucosaGlucosa

DihidroxiactenonaDihidroxiactenona PirúvicoPirúvico

Vía anabólicaVía anabólica

Vía catabólicaGlucolisisVía catabólicaGlucolisis

LipasasLipasas



Catabolismo de lípidos1. En el citosol los ácidos grasos son activados por el CoA.

para formar acil graso CoA(el ácido graso no puede atravesar la mb mitocondrial)

1. En el citosol los ácidos grasos son activados por el CoA. para formar acil graso CoA

(el ácido graso no puede atravesar la mb mitocondrial)

2. El acil graso CoA atraviesa la membrana de la mitocondria ayudado por enzimas

2. El acil graso CoA atraviesa la membrana de la mitocondria ayudado por enzimas

3. En la matriz se inicia la beta oxidación de los ácido grasos (hélice de Lynen) para formar

Acetil CoA, que puede ser oxidado posteriormente en el ciclo de Krebs.

3. En la matriz se inicia la beta oxidación de los ácido grasos (hélice de Lynen) para formar

Acetil CoA, que puede ser oxidado posteriormente en el ciclo de Krebs.

El resultado de cada beta oxidación es formación de un ácido graso con 2 átomos de C menos que el anterior y dos coenzimas reducidos FADH2 y NADH+H+

El resultado de cada beta oxidación es formación de un ácido graso con 2 átomos de C menos que el anterior y dos coenzimas reducidos FADH2 y NADH+H+



Transporte de los ácidos grasos

Ciclo de Krebs

Transportadorde carnitina

Acil-carnitina

Carnitina HSCoA

Acil-CoA - oxidación

Acetil - CoA

Acil-carnitina

Carnitina

Carnitina


Citosol

Matriz mitocondrial

Acetil - CoA

HSCoA



ACTIVACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS PREVIA A SU BETA-OXIDACIÓN

SH-CoA CH3-CH2-CH2 ........ CH2-COOH CH3-CH2.....CH2-CH2-CO-S-CoA (ácido graso hipotético) ACIL-S-CoA ATP AMP+PPi

Carbono alfaCarbono beta

H2O



Esquema general de la - oxidación

Acil -CoAcon dos

carbonosmenos

NADH + H+

NAD+

Oxidación

FADH2

FAD

Oxidación

R - CH2 - CH2 - CO~S-CoA

Acil-CoA

Acetil-CoA

HS-Coa

Tiólisis

R - CO - CH2 - CO~S-CoA - cetoacil-CoA

R - CH - CH2 - CO~S-CoA

OH|

- hidroxiacil-CoA

R - CH = CH - CO~S-CoAEnoil-CoA

- hidroxiacill-CoAdeshidrogenasa

Acil-CoAdeshidrogenasa

Tiolasa

Enoil-CoAhidratasa H2O



Actividad enzimática

Reacción con un sustrato

Reacción con dos sustratos a la vez

Reacción con dos sustratos sucesivos

S + E → ES → E + P

A + B + E → ABE → CDE → C + D + E

A + E → AE → C + E’// B + E’→ D + E

Centro activo Sustrato

Enzima

Complejo activado

Producto A Producto B

Enzima + Productos

Enzima + Sustrato

Sustrato A Sustrato B

Enzima

Complejo activado

Producto C Producto D

Enzima + Producto

Producto D

Producto C

Sustrato B

Enzima

Sustrato A



Especificidad de las enzimas

Modelo de complementariedad Modelo de ajuste inducido

Modelo de apretón de manos



Cinética de la actividad enzimática

Ve

loc

ida

d d

e r

ea

cc

ión

pH óptimo pH

Ve

loc

ida

d d

e r

ea

cc

ión

Temperatura ºC

Temperatura óptima

Ve

loc

ida

d d

e r

ea

cc

ión

Concentración del sustrato [S]

Vmáx

½ Vmáx

KM

Efecto de la temperatura

Efecto del pH



Inhibidores de la actividad enzimática

IRREVERSIBLE COMPETITIVAIRREVERSIBLE

IRREVERSIBLE NO COMPETITIVA BLOQUEO COMPLEJO ENZIMA-SUSTRATO

Inhibidor Centro activo



Producción de energía en el catabolismo

+

A B C

Energía

A

+

+ + +

B C D

G1 G2ΔG = G2 – G1 < 0

ΔG = G2 – G1 < 0

+

++

Energía




e- y H+ transportados por NADH y FADH2

e- y H+ transportados

por NADH

PARA SABER MÁS PULSA SOBRE EL TEXTO

Glucólisis

Glucosa Ácido pirúvico

- Transporte de e-

- Quimiósmosis- Fosforilación oxidativa

Ciclode Krebs



VOLVER


TRANSPORTE DE ELECTRONES



Catabolismo de los lípidos

CICLO DE OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS



Envés

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Intercambio de gases

SALIRANTERIOR

LA NUTRICIÓN DE LAS PLANTAS

Estomas

CO2

O2



Luz solarCloroplasto

Estoma


Fotosíntesis

SALIRANTERIOR

Savia bruta Savia elaborada

Materia orgánica

O2

Sales minerales

CO2

O2

CO2 H2O




Reacciones anabólicas


Metabolismo y respiración celular en plantas

SALIRANTERIOR

DÍA

NOCHE

Fotosíntesis

Respiración celular

Reacciones catabólicas

Energía

O2

CO2H2O

1

2

1

2

O2

Nutrientes orgánicos

Nutrientes inorgánicos

Nutrientes orgánicos sencillos

Almidón, celulosa, enzimas, etc.


Documents

Ud.10. metabolismo i