Metabolismo Celular: Fosforilación Oxidativa, Enzimas, Vitaminas y Fermentación

Fosforilación Oxidativa en la Respiración Aeróbica

La fosforilación oxidativa es un proceso de metabolismo catabólico que ocurre en la respiración aeróbica. Es un mecanismo de síntesis de ATP a partir de una molécula de NADH que cede electrones (e-) a las moléculas transportadoras, liberando energía (E) al formarse un gradiente de protones (p+) en la membrana mitocondrial interna por el transporte de los e- liberados en las oxidaciones realizadas.

Representación Esquemática

NADH ————Energía——— ATP ———— ADP+P

             NAD+                        Sintetasa       ATP     

Su finalidad es sintetizar ATP.

Localización de los Procesos Metabólicos

• Glucólisis: Citoplasma
• Ciclo de Krebs: Matriz mitocondrial
• Oxidación del Ácido Pirúvico a Acetil-CoA: Interior de la mitocondria
• Fosforilación Oxidativa: Membrana interna mitocondrial

Enzimas Alostéricas

Las enzimas alostéricas están formadas por varias subunidades y poseen varios centros de regulación. Adoptan dos conformaciones distintas según su afinidad al sustrato:

• Forma R (alta afinidad)
• Forma T (baja afinidad)

Existe un efecto cooperativo entre las unidades. Su cinética es distinta al resto de enzimas.

Vitaminas

Las vitaminas son moléculas muy lábiles ante la luz, el calor, el pH, el oxígeno, etc. Tienen una participación muy importante en los procesos metabólicos como coenzimas. Son nutrientes esenciales que no sintetizamos y que deben incluirse en la dieta, con una necesidad diaria muy baja.

Tipos de Vitaminas

Hay dos tipos según su solubilidad en agua:

• Liposolubles: Lipídicas, insolubles en agua, acumulables en hígado y tejido adiposo. Ejemplos: A, D, E, K.
• Hidrosolubles: Solubles en agua, no acumulables en tejido graso. Ejemplos: Grupo B y C.

Km (Constante de Michaelis-Menten)

La Km es la concentración del sustrato para la cual la reacción alcanza la mitad de la velocidad máxima. Es característica de cada enzima y, a menor valor de Km, mayor afinidad enzima-sustrato, ya que alcanza antes la velocidad semimáxima.

La Km se calcula dividiendo la velocidad máxima entre dos, lo que nos aporta la velocidad a la que las enzimas fabrican productos.

Fermentación

La fermentación es la oxidación incompleta de los compuestos orgánicos, ya que no se libera toda la energía química que contienen. Se produce sin oxígeno.

La síntesis del ATP se produce por fosforilación a nivel de sustrato (glucosa) y en dos etapas:

1. Oxidación: De la glucosa al piruvato. Se produce NADH y ATP, se consume NAD+.
2. Reducción: Del piruvato para dar productos finales. Se regenera NAD+.

Es realizada por bacterias y su rendimiento es bajo.

Fermentación Láctica

En la fermentación láctica, el piruvato es la molécula aceptadora de los e- y H+ del NADH. El piruvato se reduce para formar lactato y el NAD+ se regenera. La reacción es catalizada por la enzima lactato deshidrogenasa.

Balance Energético

Los NADH formados fuera de la mitocondria (producidos en la glucólisis) solamente originan dos ATP, en lugar de tres.

Si se considera la producción total de ATP durante el catabolismo por la vía respiratoria, cada molécula de glucosa produce 36 moléculas de ATP.