Metabolismo
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METABOLISMO:Conjunto de reacciones y procesos energéticos que tienen lugar en la célula para satisfacer sus necesidades de materia y energía. Diferenciamos:
CATABOLISMO.- degradación de materia orgánica para obtener energía
ANABOLISMO.- formación de sustancias químicas complejas utilizando otras más sencillas, consumiendo energía.
GLUCOLISIS:Proceso complejo que hace posible la transformación de la glucosa y permite extraer parte de su energía contenida.Se realiza en el citoplasma celular. No requiere oxígeno.La realizan organismos autótrofos y heterótrofos.Consiste en 10 reacciones, cada una catalizada por una enzima determinada, que permite transformar la molécula de glucosa en dos moléculas de 3 carbonos, el ácido pirúvico. Etapa 1ª.- se necesita energía, suministrada por 2 ATP para fosforilar la glucosa y fructosa. Al final de esta fase se obtienen dos moléculas de gliceraldehído-3-P.Etapa 2ª.- de oxidación que rinde energía y poder reductor. Al oxidarse el gliceraldehído-3-P se forma una molécula de NADH (contiene poder reductor). También se produce un ATP.Etapa 3ª.- se forma ácido pirúvico y se forma un ATP.
CICLO DE KREBS: Proceso que forma parte de la respiración celular, se produce en medios aerobios, mediante el cuál se extrae la energía que contiene el ác. pirúvico procedente de proteínas, ácidos grasos o glúcidos.Se lleva a cabo en la matriz mitocondrial.ETAPA INICIAL: Descarboxilación oxidativa del piruvato
El ácido pirúvico producido en el citosol pasa a la matriz mitocondrial uniéndose a transportadores específicos para atravesar las dos membranas. Esta reacción está catalizada por un complejo multienzimático denominado piruvato deshidrogenasa. Descarboxilación oxidativa:pérdida de un grupo carboxilo que se transforma en CO2, oxidación de un grupo cetona a carboxilo. La energía liberada en esta reacción queda atrapada en la formación de ACETIL-CoA. También se libera una molécula de NADH.
CICLO DE KREBS: Conjunto cíclico de reacciones, en cada una de las cuales interviene un enzima específico, que producen la oxidación completa de
grupos acetilo hasta CO2. Desempeña las siguientes funciones:Obtención de poder reductor: NADH y FADH2,Obtención de precursores metabólicos,Obtención de energía en forma de GTP.
BALANCE: por cada vuelta se genera una molécula de GTP, tres de NADH y una de FADH2.por cada vuelta se consume un grupo acetilo (2C), liberándose 2 moléculas de CO2 y se regenera un ac. Oxalacético, que puede volver a iniciar el ciclo.se necesitan dos vueltas para oxidar al máximo una molécula de glucosa; por lo tanto por cada molécula de glucosa se producen 2 GTP, seis NADH y dos FADH2.
ACOPLAMIENTO QUIMIOSMÓTICO
Cuando los e- van pasando de un nivel energético a otro inferior la energía liberada se emplea en bombear protones (H+) desde la matriz mitocondrial al espacio intermembrana, donde se acumulan, ya que la membrana interna es impermeable a los protones. La acumulación de los protones (H+) entre las dos membranas crea una diferencia de potencial o gradiente electroquímico (cara interna de la membrana interna con carga positiva y cara externa negativa). La energía liberada por los electrones queda acumulada en el gradiente electroquímico. Esta energía será utilizada en la fosforilación del ATP. Las partículas F (complejos ATP sintetasas) de las crestas mitocondriales forman canales a través de los cuales pueden volver los protones hacia la matriz mitocondrial. La entrada de protones disipa el gradiente electroquímico, como si la membrana “se descargase”, y la energía almacenada en él se acopla a la fosforilación del ADP para formar ATP. El flujo de (H+) es impulsado por el gradiente electroquímico este proceso tiene carácter quimiosmótico.
FERMENTACION: Es un proceso de oxidación incompleta de compuestos orgánicos, ya que no se libera toda la energía química contenida. Se produce cuando el catabolismo sucede en condiciones anaerobias, es decir, cuando el aceptor final de hidrógenos o electrones no es el oxígeno, sino una molécula orgánica sencilla. En la síntesis de ATP no intervienen mecanismos quimiosmóticos. Los sustratos son generalmente glúcidos, aunque las bacterias descomponedoras pueden realizar la fermentación de proteínas.Hay organismos anaerobios obligados o facultativos.El rendimiento energético es muy bajo (2-3 ATP por glucosa); al tratarse de una oxidación incompleta los productos finales conservan energía.
FERMENTACIÓN ETÍLICA.- a partir del ác. pirúvico se forma etanol. Se produce la oxidación de NADH.
FERMENTACIÓN LÁCTICA.- a partir del ác. pirúvico se forma ác. láctico. Se produce la oxidación de NADH.
BETA OXIDACION DE AC. GRASOS: Los ácidos grasos son moléculas que contienen mucha energía metabólica
Primero se produce la hidrólisis en el citosol del triacilglicérido originándose glicerol y ácidos grasos. El glicerol se fosforila y oxida transformándose en gliceraldehído-3-P, incorporándose a la vía glucolítica. El catabolismo de los ácidos grasos se produce en la matriz mitocondrial y en los peroxisomas y consiste en la oxidación del carbono beta (C3) eliminándose de forma secuencial unidades de dos átomos de carbono formando acetil-CoA.La cantidad de energía producida depende de la longitud del ácido graso que dará lugar a un número variable de moléculas de Acetil-CoA cada una de las cuales producirá 12 ATP (ac. graso de 16 C dará 96 ATP)
CATABOLISMO.- degradación de materia orgánica para obtener energía
ANABOLISMO.- formación de sustancias químicas complejas utilizando otras más sencillas, consumiendo energía.
GLUCOLISIS:Proceso complejo que hace posible la transformación de la glucosa y permite extraer parte de su energía contenida.Se realiza en el citoplasma celular. No requiere oxígeno.La realizan organismos autótrofos y heterótrofos.Consiste en 10 reacciones, cada una catalizada por una enzima determinada, que permite transformar la molécula de glucosa en dos moléculas de 3 carbonos, el ácido pirúvico. Etapa 1ª.- se necesita energía, suministrada por 2 ATP para fosforilar la glucosa y fructosa. Al final de esta fase se obtienen dos moléculas de gliceraldehído-3-P.Etapa 2ª.- de oxidación que rinde energía y poder reductor. Al oxidarse el gliceraldehído-3-P se forma una molécula de NADH (contiene poder reductor). También se produce un ATP.Etapa 3ª.- se forma ácido pirúvico y se forma un ATP.
CICLO DE KREBS: Proceso que forma parte de la respiración celular, se produce en medios aerobios, mediante el cuál se extrae la energía que contiene el ác. pirúvico procedente de proteínas, ácidos grasos o glúcidos.Se lleva a cabo en la matriz mitocondrial.ETAPA INICIAL: Descarboxilación oxidativa del piruvato
El ácido pirúvico producido en el citosol pasa a la matriz mitocondrial uniéndose a transportadores específicos para atravesar las dos membranas. Esta reacción está catalizada por un complejo multienzimático denominado piruvato deshidrogenasa. Descarboxilación oxidativa:pérdida de un grupo carboxilo que se transforma en CO2, oxidación de un grupo cetona a carboxilo. La energía liberada en esta reacción queda atrapada en la formación de ACETIL-CoA. También se libera una molécula de NADH.
CICLO DE KREBS: Conjunto cíclico de reacciones, en cada una de las cuales interviene un enzima específico, que producen la oxidación completa de
grupos acetilo hasta CO2. Desempeña las siguientes funciones:Obtención de poder reductor: NADH y FADH2,Obtención de precursores metabólicos,Obtención de energía en forma de GTP.
BALANCE: por cada vuelta se genera una molécula de GTP, tres de NADH y una de FADH2.por cada vuelta se consume un grupo acetilo (2C), liberándose 2 moléculas de CO2 y se regenera un ac. Oxalacético, que puede volver a iniciar el ciclo.se necesitan dos vueltas para oxidar al máximo una molécula de glucosa; por lo tanto por cada molécula de glucosa se producen 2 GTP, seis NADH y dos FADH2.
ACOPLAMIENTO QUIMIOSMÓTICO
Cuando los e- van pasando de un nivel energético a otro inferior la energía liberada se emplea en bombear protones (H+) desde la matriz mitocondrial al espacio intermembrana, donde se acumulan, ya que la membrana interna es impermeable a los protones. La acumulación de los protones (H+) entre las dos membranas crea una diferencia de potencial o gradiente electroquímico (cara interna de la membrana interna con carga positiva y cara externa negativa). La energía liberada por los electrones queda acumulada en el gradiente electroquímico. Esta energía será utilizada en la fosforilación del ATP. Las partículas F (complejos ATP sintetasas) de las crestas mitocondriales forman canales a través de los cuales pueden volver los protones hacia la matriz mitocondrial. La entrada de protones disipa el gradiente electroquímico, como si la membrana “se descargase”, y la energía almacenada en él se acopla a la fosforilación del ADP para formar ATP. El flujo de (H+) es impulsado por el gradiente electroquímico este proceso tiene carácter quimiosmótico.
FERMENTACION: Es un proceso de oxidación incompleta de compuestos orgánicos, ya que no se libera toda la energía química contenida. Se produce cuando el catabolismo sucede en condiciones anaerobias, es decir, cuando el aceptor final de hidrógenos o electrones no es el oxígeno, sino una molécula orgánica sencilla. En la síntesis de ATP no intervienen mecanismos quimiosmóticos. Los sustratos son generalmente glúcidos, aunque las bacterias descomponedoras pueden realizar la fermentación de proteínas.Hay organismos anaerobios obligados o facultativos.El rendimiento energético es muy bajo (2-3 ATP por glucosa); al tratarse de una oxidación incompleta los productos finales conservan energía.
FERMENTACIÓN ETÍLICA.- a partir del ác. pirúvico se forma etanol. Se produce la oxidación de NADH.
FERMENTACIÓN LÁCTICA.- a partir del ác. pirúvico se forma ác. láctico. Se produce la oxidación de NADH.
BETA OXIDACION DE AC. GRASOS: Los ácidos grasos son moléculas que contienen mucha energía metabólica
Primero se produce la hidrólisis en el citosol del triacilglicérido originándose glicerol y ácidos grasos. El glicerol se fosforila y oxida transformándose en gliceraldehído-3-P, incorporándose a la vía glucolítica. El catabolismo de los ácidos grasos se produce en la matriz mitocondrial y en los peroxisomas y consiste en la oxidación del carbono beta (C3) eliminándose de forma secuencial unidades de dos átomos de carbono formando acetil-CoA.La cantidad de energía producida depende de la longitud del ácido graso que dará lugar a un número variable de moléculas de Acetil-CoA cada una de las cuales producirá 12 ATP (ac. graso de 16 C dará 96 ATP)