Rutas metabólicas: glucólisis, ciclo de Krebs y cadena respiratoria

Glucólisis: Degradación de la Glucosa

La glucólisis ocurre en el citosol en ausencia de oxígeno. Es una secuencia de reacciones en la que la molécula de glucosa se transforma en dos moléculas de ácido pirúvico.

Etapas del proceso:

• 1. Fosforilación: La glucosa se fosforila consumiendo una mol de ATP.
• 2. Isomerización: La molécula se isomeriza.
• 3. Segunda fosforilación: Se fosforila la fructosa.
• 4. Escisión: Se divide la fructosa resultante, dando lugar a gliceraldehído-3-fosfato. (Balance parcial: 2 ATP).
• 5. Oxidación y fosforilación: Oxidación y fosforilación de las moléculas.
• 6. Desfosforilación: El ácido se desfosforila, dando lugar a una mol de ATP por cada ácido fosforilado.
• 7. Reordenamiento: Cambio de posición del fosfato e insaturación de carbonos.
• 8. Formación final: Desfosforilación del ácido fosfoenolpirúvico, generando ATP y ácido pirúvico.

Balance total: 1 glucosa produce 2 ácidos pirúvicos, 2 NADH y 2 moléculas de ATP.

Ciclo de Krebs

1. Del acetil-CoA entrante sale la coenzima A + 1 mol de H₂O, formando ácido cítrico.
2. Isomerización del ácido cítrico a ácido isocítrico.
3. El isocítrico se oxida, perdiendo 1 carbono y transfiriendo electrones a 1 mol de NAD⁺, que se reduce a NADH + H⁺.
4. Oxidación del ácido α-cetoglutárico liberando 1 mol de CO₂ y reduciendo 1 mol de NAD⁺ a NADH + H⁺.
5. Se rompe el enlace entre el ácido succínico y la coenzima A, liberando energía para sintetizar GTP.
6. Oxidación del ácido succínico a ácido fumárico, reduciendo el FAD a FADH₂.
7. Hidratación del ácido fumárico a ácido málico.
8. El ácido málico se oxida a ácido oxalacético y el NAD⁺ se reduce formando NADH + H⁺.

La Cadena Respiratoria

La mayor parte de la energía liberada se encuentra en los nucleótidos reducidos. Tiene lugar en una cadena redox escalonada. Las moléculas transportadoras de electrones de la cadena respiratoria mitocondrial son el nucleótido NAD, la coenzima Q y el citocromo C. El último aceptor de los electrones es el O₂, que al reducirse forma H₂O.

Etapas de transporte de electrones:

• En primer lugar, se oxida el NAD y se reduce la coenzima Q; luego, esta se oxida, reduciendo al citocromo C.
• Más adelante, la oxidación del citocromo C produce la reducción del oxígeno que, junto a dos H⁺, forma una molécula de H₂O.
• Finalmente, se reduce la coenzima Q gracias al FADH₂ proveniente del ciclo de Krebs.

Fosforilación Oxidativa

Es el proceso en el que se forma ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico, mediante el salto de electrones a niveles energéticos inferiores, liberando energía.

Acoplamiento Quimiosmótico

Es el mecanismo por el cual el ADP se fosforila a ATP en las mitocondrias y cloroplastos. La energía liberada por los electrones que descienden por la cadena de transporte de electrones permite el establecimiento de un gradiente protónico a través de la organela. Cuando los protones fluyen a favor del gradiente, la energía se utiliza en la fosforilación.