Metabolismo Celular: Glucólisis, Respiración, Fermentación y Anabolismo

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Metabolismo Celular: Procesos Clave

Glucólisis

La glucólisis es el proceso por el cual una molécula de glucosa se degrada a dos moléculas de ácido pirúvico, liberando una parte de la energía que contiene y que se conserva en dos moléculas de ATP y dos de NADH+H+. Es una ruta catabólica y anaerobia de degradación oxidativa de la glucosa. Se localiza en el citoplasma celular.

Balance: Por cada molécula de glucosa se obtienen:

  • 2 moléculas de ácido pirúvico
  • 2 moléculas de ATP
  • 2 de NADH

Nota: Si procede de la glucogenólisis, la glucólisis rinde un ATP más.

La reacción de la glucólisis es:

Glucosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD+ = 2 ácido pirúvico + 2ATP + 2NADH + 2H+

Respiración Celular

La respiración celular es el proceso por el cual una molécula de glucosa se oxida a CO2 y H2O con intervención de O2. Se localiza en las mitocondrias de las células eucariotas o en el citoplasma y membrana plasmática de procariotas. En la respiración celular el ácido pirúvico se degrada en tres etapas:

  1. Descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico a acetil-CoA

    Balance: 2 moléculas de acetil-CoA, 2NADH + 2H+ y 2CO2

  2. Ciclo de Krebs

    Ruta cíclica catabólica localizada en la matriz mitocondrial en la que se produce la oxidación total del acetil-CoA a moléculas de CO2 y átomos de H.

    Balance: 4 moléculas de CO2, 2 moléculas de ATP, 6 moléculas de NADH, 2 de FADH2 (2 vueltas por ciclo)

  3. Transporte de electrones en la cadena respiratoria y fosforilación oxidativa

Fermentación

La fermentación es un proceso catabólico de oxidación incompleta de materia orgánica que ocurre en condiciones anaerobias, ya que el último aceptor de H es una molécula orgánica sencilla que varía según el tipo de fermentación. Tiene lugar en el citoplasma. La degradación de la glucosa no es completa y el producto final es otra molécula orgánica. El rendimiento energético es de 2 moléculas de ATP por molécula de glucosa.

Tipos de Fermentación

  • Fermentación láctica: Cuando el ácido pirúvico en condiciones anaerobias se convierte en ácido láctico.

    Glucosa + 2ADP + Pi → 2 ácido láctico + 2ATP

  • Fermentación alcohólica: El ácido pirúvico se convierte en etanol en condiciones anaerobias.

    Glucosa + 2ADP + 2Pi → 2 etanol + 2CO2 + 2ATP

Anabolismo

El anabolismo es el conjunto de procesos de biosíntesis que suceden en una célula en los que se produce la síntesis de moléculas complejas a partir de otras sencillas. Estos procesos endergónicos necesitan la incorporación de energía.

Rutas Anabólicas Comunes

  • Heterótrofos:
    • Anabolismo de glúcidos: gluconeogénesis y glucogenogénesis
    • Anabolismo en lípidos y proteínas
  • Autótrofos:
    • Fotosintéticos
    • Quimiosintéticos

Diferencias entre Transporte Cíclico y No Cíclico en la Fotosíntesis

  • No cíclico:
    • Participan el PS I y el PS II.
    • Se desprende O2 durante la fotólisis del agua.
    • Los electrones cedidos por el PS I sirven para reducir una molécula de NADP+.
    • Se produce ATP gracias al gradiente generado por la acumulación de H+.
  • Cíclico:
    • Funciona solo el PS I.
    • No desprende O2 al no producirse la fotólisis del agua.
    • No se produce NADPH, ya que los electrones del PS I son cedidos al complejo cit bf.
    • Se produce ATP por la translocación de H+.

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