Catabolismo, Apuntes de Bioquímica

¡Descarga Catabolismo y más Apuntes en PDF de Bioquímica solo en Docsity!

Concepto de catabolismo.

El catabolismo es la fase degradativa del metabolismo y su finalidad es

la obtención de energía.

Las moléculas orgánicas son transformadas en otras más sencillas que

intervendrán en otras reacciones metabólicas hasta transformarse en

los productos finales del catabolismo, que son expulsados de la célula.

Son los llamados productos de excreción (CO2, NH3, urea, ácido úrico,

etc.).

La energía liberada en el catabolismo es almacenada en los enlaces

ricos en energía del ATP y posteriormente podrá ser reutilizada.

El catabolismo es semejante en los organismos autótrofos y en los

heterótrofos.

CATABOLISMO Y OBTENCIÓN DE ENERGÍA.

Las reacciones catabólicas son reacciones redox.

En ellas unos compuestos se oxidan y otros se reducen.

En la materia orgánica, para que una molécula pueda

deshidrogenarse, ha de haber otra que acepte esos hidrógenos

(molécula aceptora de hidrógeno).

Los átomos de hidrógeno desprendidos en las reacciones de

oxidación son captados los transportadores de hidrógeno, (NAD+,

NADP+ y FAD), hasta que finalmente son traspasados a la molécula

aceptora final de hidrógeno, que se reduce.

AH

2

+ FAD  A + FADH

2

AH

2

+ FAD  A + FADH

2

B + FADH

2

 BH

2

+ FAD

B + FADH

2

 BH

2

+ FAD

En las reacciones de oxidación y reducción, frecuentemente los protones

(H+) y los electrones (e-) van separados:

Los electrones antes de llegar a la molécula aceptora final de electrones,

son captados por los llamados transportadores de electrones, que son los

citocromos. El paso de los electrones de un citocromo a otro conlleva una

disminución del nivel energético del electrón y la liberación de una energía

que es utilizada para fosforilar el ADP y formar moléculas de ATP.

Si se trata de una oxidación por oxigenación, ha de haber una sustancia

donadora de átomos de oxígeno.

Nivel

energético

electrones

electrones

citocromos

Tipos de catabolismo

Según sea la naturaleza del aceptor final de electrones, se distinguen dos

tipos de catabolismo:

1. Respiración aerobia
2. Respiración anaerobia

En la respiración la molécula que se reduce es un compuesto inorgánico, por

ejemplo O

2

, NO

3

- , SO

4

2-

, etc. Si es el oxígeno (O

2

) se denomina respiración

aeróbica, y si es una sustancia distinta del oxígeno, por ejemplo, el NO

3

SO

4

2-

, etc , se denomina respiración anaeróbica

o El aceptor final de electrones es algún compuesto de naturaleza

orgánica.

o

Los procesos fermentativos liberan una menor cantidad de energía que la

respiración aerobia, debido a que la oxidación del sustrato no es

completa.

o No es necesaria la presencia de oxígeno, (no actúa como aceptor final de

electrones).

o Las fermentaciones las realizan varias bacterias y levaduras y tienen una

gran importancia por sus aplicaciones industriales (fabricación de

cerveza, vino, yogur, etc.).

o Dentro de las fermentaciones se puede incluir el proceso de

putrefacción, que es la fermentación de las proteínas.

Fermentaciones

• La glucólisis ("rotura de glucosa") es la secuencia de reacciones

que convierten una molécula de glucosa (seis carbonos) en dos

moléculas de piruvato (tres carbonos) produciendo ATP.

• Cada reacción es regulada por una enzima específica y en el

proceso total hay una ganancia neta de dos moléculas de ATP.

• Las reacciones de la glucólisis se llevan a cabo en el citoplasma.
• Los ingredientes necesarios, como ADP, NAD+ y fosfato, se

encuentran libremente en el citoplasma y se utilizan conforme se

hace necesario.

• La glucólisis no requiere de oxígeno y puede realizarse en

condiciones aerobias o anaerobias.

GLUCOLISIS

Fase preparatoria:

Hay una inversión inicial de energía para facilitar la degradación.

• Es una etapa en la que se invierten dos moléculas de ATP por cada

molécula de glucosa que comienza a ser degradada

Se obtienen dos moléculas de tres átomos de carbono conteniendo grupos

fosfato.

Fase preparatoria:

Hay una inversión inicial de energía para facilitar la degradación.

Es una etapa en la que se invierten dos moléculas de ATP por cada

molécula de glucosa que comienza a ser degradada

Se obtienen dos moléculas de tres átomos de carbono conteniendo grupos

fosfato.

Fase de beneficio:

Las moléculas producidas en la fase anterior se convierten en dos

moléculas de ácido pirúvico (disociado como piruvato).

En este proceso se produce una oxidación que genera dos moléculas de

NADH.

La energía producida por la oxidación es aprovechada para fabricar ATP a

partir de ADP y fosfato inorgánico (“fosforilación a nivel de sustrato”).

En esta segunda etapa se forman 4 ATP, con lo que el balance global es

energéticamente positivo (+ 2 ATP).

Fase de beneficio:

Las moléculas producidas en la fase anterior se convierten en dos

moléculas de ácido pirúvico (disociado como piruvato).

En este proceso se produce una oxidación que genera dos moléculas de

NADH.

La energía producida por la oxidación es aprovechada para fabricar ATP a

partir de ADP y fosfato inorgánico (“fosforilación a nivel de sustrato”).

En esta segunda etapa se forman 4 ATP, con lo que el balance global es

energéticamente positivo (+ 2 ATP).

La glucólisis se realiza en dos etapas.

Animación de la glucólisis

Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD

2 piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H

+ 2 H

2

O

Balance energético de la glucólisis

NAD+

NADH

Glicerol 3 P

DHAP

Glicerol 3 P

DHAP

FAD

FADH

Membrana

mitocondrial

externa

Membrana

mitocondrial

interna

Espacio intermembrana

A la cadena

respiratoria

Citosol

Matriz

mitocondrial

1. Este ciclo es la ruta final de la oxidación del piruvato, ácidos grasos y

cadenas de carbono de los aminoácidos.

2. Se lleva a cabo en la mitocondria.
3. Cada reacción es catalizada por una enzima específica.
4. En la mayoría de los procariotas las enzimas del ciclo se localizan en el

citosol, en tanto que en los eucariotas están dentro de las mitocondrias.

5. Es necesaria una transformación del piruvato para que se inicie el

proceso.

La respiración: el ciclo de Krebs