Katabolismoa: energia lortzeko prozesuak

Gaia: Katabolismoa

Katabolismoa

Metabolismoaren lehen fasea da, produktu organikoak apurtzen/degradatzen dituena energia askatzeko.

Katabolismoan askatzen den energia ATP sortzeko erabiltzen da, fosfato loturetan "gorde", gero jarduera hauetarako erabiltzeko: zelulen funtzioak burutzeko/ konposatu organiko konplexuak sintetizatzeko (anabolismoa).

Erreakzio katabolikoak

Oxidazio-erredukzio erreakzioak (erredox) dira, elektroi eta H⁺ transferentziako erreakzioak. Oxidatzen den substantziak elektroiak galtzen ditu, eta erreduzitzen denak elektroi horiek hartzen ditu.

Elektroiak hartzen dituen substantzia oxidatzailea da, eta elektroiak ematen dituena, erreduzitzailea.

Erreakzio katabolikoak energia handiko molekula organikoen oxidazio-erreakzioak dira.

Energia pixkanaka askatzen da arnasketa bidezko katabolismoan

Energia pixkanaka askatzen da katabolismoan, energia kimiko moduan; hau da, ATP molekulen lotura kimikoetan gordetzen da, ATP sortzeko.

Bero energia bat-batean askatzen da errekuntzan.

Energia kimikoa ATP moduan pixkanaka askatzen da arnasketa zelularrean, mailaka, kaskada moduan.

Katabolismo motak

• Arnasketa: hasierako konposatu organikotik elektroiak transferitzen dira elektroien garraio katean azken elektroi-hartzaileraino (konposatu ez-organikoa).
• Bi arnasketa mota daude, azken elektroi-hartzailea kontuan hartuta:
  1. Aerobioa: azken elektroi-hartzailea O₂ da.
  2. Anaerobioa: azken elektroi-hartzailea beste substantzia ez-organiko bat da.

Erreakzio katabolikoak substratuaren araberakoak dira. Gluzidoak eta lipidoak dira organismoaren energia-iturri nagusia. Proteinak eta azido nukleikoak ere erabiltzen dira, aminoazidoak eta nukleotidoak lortzeko, hurrenez hurren, gero beste proteina eta azido nukleiko batzuk eratzeko; horregatik, premia-egoeran bakarrik erabiltzen dira energia lortzeko.

Hartzidura: elektroien azken hartzailea konposatu organiko bat da beti. Hasierako konposatua ez da guztiz degradatzen.

Gluzidoen katabolismoa

Animalien digestio-aparatuan, elikagaien polisakaridoak hidrolizatu eta degradatzen dira lehenik disakaridoetan eta gero monosakaridoetan.

Muskulu-ehunean dauden glukogeno-erreserbak hidroliza daitezke glukosa bihurtzeko. Landareetan, almidoi-erreserbak hidrolizatu eta glukosa bihurtzen dira.

Monosakarido ugariena glukosa da; haren degredazio-prozesua hartuko dugu gluzidoen katabolismoa azaltzeko.

Arnasketa aerobikoaren erreakzio orokorra: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + ATP

Glukolisia

Zelularen zitoplasman gertatzen da; glukosa (C₆H₁₂O₆) bi azido pirubiko (CH₃-CO-COOH) molekuletan zatitzen da, eta erreakzioan askatzen den energia 2 ATP molekula sintetizatzeko erabiltzen da.

ATParen sintesi hori substratu mailako fosforilazioaren bidez egiten da: fosfato talde bat daukan substratu molekula batek ADP bati ematen dio fosfatoa, eta ATP bat eratzen da.

Glukolisiaren balantze energetikoa: 2 ATP eratzen dira.

Gainera, NAD⁺ koentzimaren bi molekula sartzen dira, 2 NADH + H⁺ eratuz.

Hurrengo urratsak arnasketa edo hartzidura dira.

GLUKOSA (6C) → 2 GLIZERALDEHIDO (3C) → 2 ATP, 2 NADH + H⁺, 2 AZIDO PIRUBIKO

Arnasketa: ATPa sortu mintzeko ATP sintesien bidez

Krebsen zikloaren aurreko urratsak

Glukolisian sortutako azido pirubikoa zitosoletik mitokondrioen matrizean sartzen da pirubato ioi moduan.

Pirubato ioiak karboxilo talde bat galtzen du (deskarboxilazioa), CO₂ moduan. Geratzen den azetilo taldea A koentzima batekin elkartzen da, azetil-CoA eratuz. Prozesu horretan, NAD⁺ koentzima bat erreduzitu eta NADH bihurtzen da.

Krebsen zikloa

Matrize mitokondrialean gertatzen da. Azetil-CoA Krebsen zikloan sartzen da, bere azetilo taldea azido oxalazetikoari transferituta.

Bira bakoitzean, azetil-CoA bakoitzeko:

• 2 CO₂ askatzen dira.
• 3 NADH + H⁺ eta FADH₂ sortzen dira.
• GTP bat sortzen da (ATP baten baliokidea).

3 NADH eta FADH₂ koentzimek energia kantitate handia askatzen dute arnas katean sartzean.

Glukosa molekula bat erabat degradatzeko, Krebsen zikloaren bi bira behar dira.

GLUKOSA → 2 PIRUBATO → 2 Azetil-CoA → 2 Krebsen ziklo

Arnas katea

Fosforilazio oxidatiboa arnasketaren bigarren eta azken etapa da. Barne-mintz mitokondrialean gertatzen da. ATP sintetizatzen da, aurreko etapetan sortutako NADH eta FADH₂ koentzima erreduzituak oxidatzean askatzen den energia erabiliz.

Fosforilazio oxidatiboa bi prozesutan banatzen da: elektroien garraioa eta kimiosmosia.

Elektroien garraioa

Elektroi-garraiorako katea molekula batzuez osatutako kate bat da (gehienak proteinak), modu ordenatuan kokatuak barne-mintz mitokondrialean (zelula eukariotoetan) edo mintz plasmatikoan (zelula prokariotoetan).

Arnas katean sartzen diren elektroiak NADH eta FADH₂-tik datoz. Elektroiek aurrera egitean galtzen duten energia protoiak (H⁺) matrize mitokondrialetik mintzarteko eremura ponpatzeko erabiltzen da.

Elektroi-garraiorako kateko azken elektroi-hartzailea O₂ da, eta matrizean dauden H⁺ elkartuz, H₂O sortzen du.

Hartzidura bidezko katabolismoa

Hartziduraren ezaugarriak:

• Ez du oxigenorik erabiltzen.
• Elektroien azken hartzailea konposatu organiko bat da.

Hartzidura alkoholikoa (azken produktua etanola) edo laktikoa (azken produktua azido laktikoa) izan daiteke.

ATPa substratu mailan bakarrik sintetizatzen da; hartziduran sortzen den energia kantitatea txikia da (2 ATP glukosa bakoitzeko).

Hartzidura mikroorganismoek egiten dute, baina hartzidura laktikoa animalien muskuluetan ere gerta daiteke oxigeno falta dagoenean.

Hartzidura alkoholikoa

Azido pirubikoa etanol eta CO₂ bihurtzen da. Saccharomyces generoko legamiek egiten dute.

Saccharomyces legamiak anaerobio fakultatiboak dira: oxigenoa dagoenean arnastea egiten dute, eta ez dagoenean hartzidura.

Hartzidura alkoholikoaren bidez, ardoa, sagardoa, garagardoa, rona eta ogia egiten dira.

Lehenik glukolisi egiten da, eta gero azido pirubikoa erreduzitzen da etanol eta CO₂ bihurtzeko.

Hartzidura laktikoa

Glukosa degradatzean azido laktikoa eratzen da. Lactobacillus bakterioek egiten dute, eta prozesu horren bidez esnekiak lortzen dira.

Animalien muskuluetan ere gerta daiteke oxigeno falta dagoenean. Lehenik glukolisi egiten da, eta gero azido pirubikoa erreduzitzen da azido laktiko bihurtzeko.