Fundamentos del Metabolismo Celular: Rutas, Glucólisis y Ciclo de Krebs
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Conceptos Fundamentales del Metabolismo
Ruta o vía metabólica: Proceso formado por una cadena de reacciones en las que el producto de una reacción sirve de sustrato a la siguiente. Pueden ser: lineales, cíclicas o circulares.
Redes metabólicas: Se forman cuando se enlazan unas vías con otras. Algunos compuestos formados en ellas pueden intervenir tanto en procesos anabólicos como en catabólicos.
Glucólisis
- Fase 1: Comprende la fosforilación preliminar a la rotura de la glucosa en dos triosas. En estos procesos, dos moléculas de ATP se degradan.
- Fase 2: Comprende la oxidación de la triosa sin la intervención del oxígeno, la formación de 2 NADH y 2 ATP, y la obtención de ácido pirúvico.
Balance de la Glucólisis
Glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 ácido pirúvico + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O + 2 ATP
- El producto final se puede convertir anaeróbicamente en ácido láctico, alcohol etílico, etc., o en condiciones aerobias ingresar en el ciclo de Krebs.
- La síntesis de ATP tiene lugar a nivel de sustrato por el proceso de fosforilación.
Ciclo de Krebs
Ácido pirúvico + NAD+ + FAD + ADP + Pi + H2O → CO2 + NADH + H+ + FADH2 + ATP
- Por cada molécula de glucosa se necesitan 2 vueltas del ciclo de Krebs.
- La verdadera contribución del ciclo al metabolismo es la obtención de electrones de alta energía incorporados a los coenzimas NADH y FADH2.
Cadena Respiratoria
Las moléculas transportadoras se encuentran agrupadas en 3 grandes complejos. Cada grupo posee un potencial redox más positivo que el anterior. Los electrones descienden en cascada desde el NADH hacia los grandes complejos enzimáticos situados a niveles energéticos cada vez menores, hasta que finalmente son transportados al oxígeno.
Nota: Existen inhibidores específicos de los transportadores que bloquean el transporte electrónico (cianuro, CO).
Catabolismo de Lípidos
Beta-oxidación de los ácidos grasos
El acil-CoA (ácido graso activado) atraviesa las membranas mitocondriales con la colaboración de un transportador que penetra en la matriz mitocondrial y sufre el ataque sucesivo de 4 sistemas enzimáticos: oxidación, hidratación, oxidación y tiolisis. Estos, de forma cíclica, van cortando fragmentos de 2 átomos de carbono a la cadena del ácido graso, convirtiéndolos en acetil-CoA que penetra en el ciclo de Krebs. El proceso continúa hasta llegar a una molécula final de 4 átomos de carbono que se divide en 2 acetil-CoA.
En cada ciclo se produce FADH2 y NADH que se oxidan en la cadena respiratoria.
Balance de la Beta-oxidación
Ácido graso + CoA-SH + NAD+ + FAD + H2O → Acetil-CoA + NADH + H+ + FADH2