Fundamentos del Metabolismo Celular: Proteosomas, Glucólisis y Ciclo de Krebs

Proteosomas: Estructura y Función en la Degradación Proteica

Los proteosomas son grandes complejos moleculares formados por subunidades proteicas cuya función principal es degradar proteínas defectuosas, proceso para el cual utilizan ATP.

Sus partes fundamentales incluyen:

• Un cilindro central hueco construido por proteasas, en el cual se sitúan los productos activos formando la cámara proteolítica.
• Dos complejos proteicos que reconocen la proteína y la pasan al interior de la cámara.
• Intervención de la ubiquitina para el marcaje y reconocimiento de las proteínas a degradar.

Ruta de la Glucólisis

La glucólisis se desarrolla a través de las siguientes etapas enzimáticas:

1. Glucosa (Gasto de ATP -> ADP).
2. Glucosa-6-fosfato (G6P).
3. Fructosa-6-fosfato (F6P) (Gasto de ATP -> ADP).
4. Fructosa-1,6-bifosfato (F-1,6-biP), que se divide en dos moléculas:
5. Dihidroxicetona fosfato y
6. Gliceraldehído-3-fosfato (Se producen 2 NADH a partir de 2 NAD+ y entran 2 Pi).
7. Ácido 1,3-bisfosfoglicérico (Producción de 2 ATP a partir de 2 ADP).
8. Ácido 3-fosfoglicérico.
9. Ácido 2-fosfoglicérico.
10. Ácido fosfoenolpirúvico (Producción de 2 ATP a partir de 2 ADP).
11. Ácido pirúvico.

Ciclo de Krebs (Ciclo del Ácido Cítrico)

El proceso de respiración aeróbica en la matriz mitocondrial comprende:

• Condensación: Unión de la Acetil-CoA con el ácido oxalacético para formar ácido cítrico, recuperándose la CoA.
• Isomerización: Mediante una isomerasa, el ácido cítrico se transforma en ácido isocítrico.
• Oxidación y descarboxilación: Mediante una deshidrogenasa, el ácido isocítrico se transforma en ácido α-cetoglutárico, liberando CO₂ y formando NADH₂.
• Descarboxilación oxidativa: Mediante una deshidrogenasa, el ácido α-cetoglutárico se transforma en ácido succinil-CoA, liberando CO₂, NADH₂ y GTP.
• Fosforilación y Oxidación: Oxidación (deshidrogenasa) del ácido succínico al ácido fumárico por la formación de un doble enlace, transfiriendo electrones del FAD al FADH₂.
• Adición de H₂O: Mediante una hidratasa, se forma ácido málico.
• Oxidación: Oxidación (deshidrogenasa) del alcohol del ácido málico, transformándose en ácido oxalacético (reduciendo NAD⁺ a NADH₂).

Rendimiento por piruvato: Por cada molécula de piruvato que ingresa, se forman 3 NADH, 1 FADH₂ y 1 ATP (vía GTP).

Fotorespiración y Adaptaciones Vegetales

La fotorespiración consiste en la oxidación de glúcidos con consumo de O₂, liberación de CO₂ y presencia de luz. Es un proceso independiente de la oxidación de nutrientes en la mitocondria.

La enzima que cataliza la primera reacción de fijación del CO₂ en ciertas rutas es el PEP (fosfoenolpiruvato), que tiene al CO₂ como único sustrato y su afinidad es mayor que la de la RuBisCO. Después de diversas reacciones, el carbono se incorpora al Ciclo de Calvin.

• Plantas C4: Reciben este nombre porque el primer compuesto obtenido tras la fijación del CO₂ está formado por 4 carbonos. En periodos de máximo calor, cierran los estomas para evitar la pérdida de H₂O, lo que conlleva una bajada de CO₂ intracelular y una subida de O₂.
• Plantas C3: El CO₂ se fija directamente mediante el Ciclo de Calvin y el primer compuesto obtenido tiene 3 carbonos.

Balance Energético Total de la Respiración

• Glucólisis: 2 ATP directos + 2 NADH (equivalentes a 6 ATP) = 8 ATP.
• Descarboxilación del Piruvato: Ácido pirúvico a Acetil-CoA produce 2 NADH = 6 ATP.
• Ciclo de Krebs: 2 ATP + 6 NADH (18 ATP) + 2 FADH₂ (4 ATP) = 24 ATP.

TOTAL: 38 ATP