¿Qué es el catabolismo?
Son reacciones de degradación de moléculas orgánicas complejas en otras más simples en las que se libera energía.
Podemos distinguir entre:
- Fermentaciones: suponen una oxidación parcial de un compuesto orgánico.
- Respiración: es el proceso en el que se oxida completamente un sustrato con el fin de obtener el máximo de energía de sus enlaces.
En ambos procesos se obtiene acetil CoA, se realiza el ciclo de Krebs y se realiza un transporte de electrones en la cadena respiratoria de las mitocondrias.
Catabolismo de glúcidos
- Glucólisis: esta ruta convierte la glucosa en 2 moléculas de Ac pirúvico.
En una primera etapa es activada
mediante 2 fosforilaciones, lo que supone un gasto de 2 ATPs. Posteriormente se obtiene 2 ATPs
(Fosforilación a nivel de sustrato) y poder reductor 2 NADH2, y por último se regeneran 2 ATP
(Fosforilación a nivel de sustrato) consumidos inicialmente. De manera que el rendimiento
energético de la glucolisis son 2 ATPs + 2 Ac. Pirúvicio + 2 NADH2.+ 2 H2O. Esta reacción tiene
lugar en el citosol.
A partir de otros glúcidos se puede realizar la glucolisis. Existe un paso previo para
convertirse en glucosaLactosa = glucosa + galactosa (se transforma en glucosa) - Descarboxilación del pirúvico: reacción que se realiza en la matriz mitocondrial y es catalizada por la piruvato
deshidrogenasa para transformar el ácido pirúvico en acetil CoA.
- Ciclo de Krebs: Es la vía final para la oxidación de la mayoría de las moléculas (glúcidos,
aminoácidos y ac grasos), que entra en un ciclo en forma de acetil CoA. Esta reacción que se realiza en
la matriz mitocondrial tiene como fin no solo obtener energía (catabolismo), sino que también obtener precursores
utilizados para la síntesis de otros compuestos (anabolismo). De manera que este ciclo es también
denominado como ciclo anfibólico.
- Cadena de transporte electrónico (Cadena respiratoria)
A lo largo de los procesos que hemos visto, glucolisis, descarboxilación del pirúvico y ciclo de
Krebs se producen deshidrogenaciones, de modo que coenzimas como el NAD+ y FAD+ se reducen
y pasan a NADH2 y FADH2, pero esto coenzimas no pueden estar así de manera permanente, sino
que debe regenerar transfiriendo 2 electrones y 2 H+ a otras moléculas. Los electrones van pasando
de moléculas con potencial redox negativo (se trata de un agente muy reductor
como el NADH2) a una molécula con potencial redox mayor (agente oxidante). En la cadena
respiratoria hay un transporte de electores a favor de potencial, es decir los electrones van pasando
de pares redox más negativos a pares redox más positivos. El último aceptor de los electrones en el
caso de la respiración aeróbica es el oxigeno. Estas reacciones se realizan en las crestas
mitocondriales.
El NADH se oxida a NAD+ y transfiere dos electrones y dos protones a la enzima NADH
deshidrogenasa (Complejo I). La NADH deshidrogenasa pasa los electrones al coenzima Q. Se trata de un lípido isoprenoide que puede moverse por la membrana.
Los protones son bombeados al espacio intermembrana. El coenzima Q capta dos protones del
espacio intermembranoso y se traslada hasta el complejo III (complejo citocromo b-c1) a los que
cede los electrones y los protones pasan al espacio intermembrana. Los citocromos son proteínas
transportadoras de electrones que contienen hierro. El átomo de hierro acepta electrones y pasa de su
forma oxidada (Fe +3) a su forma reducido (Fe +2). Los electrones pasan del complejo III al
complejo IV formado por los citocromos a1 y a3, este último presenta cobre en vez de hierro y
ceden los electrones al aceptor final y en este proceso se bombean 2 protones al espacio
intermembranoso.
En el caso de la respiración aeróbica es el oxígeno (último aceptor de electrones) de modo que se forma una molécula de agua y en la respiración anaeróbica puede ser diversas moléculas inorgánicas.
El FADH2 cede dos electrones y dos protones al complejo II, la enzima FADH2 deshidrogenasa que
los transfiere al coenzima Q, siendo el resto del proceso idéntico.
Se produce la síntesis de ATP, debido a que en la cadena
respiratoria se van alternando transportadores de protones y electrones con transportadores solo de
electrones. De manera que los protones son bombeados al espacio intermembranoso, cuando los
protones vuelven a la matriz a través de ATP sintetasa (proteínas) y se produce la
síntesis del ATP.
A partir de otros glúcidos se puede realizar la glucolisis. Existe un paso previo para convertirse en glucosa
- Descarboxilación del pirúvico: reacción que se realiza en la matriz mitocondrial y es catalizada por la piruvato deshidrogenasa para transformar el ácido pirúvico en acetil CoA.
- Ciclo de Krebs: Es la vía final para la oxidación de la mayoría de las moléculas (glúcidos, aminoácidos y ac grasos), que entra en un ciclo en forma de acetil CoA. Esta reacción que se realiza en la matriz mitocondrial tiene como fin no solo obtener energía (catabolismo), sino que también obtener precursores utilizados para la síntesis de otros compuestos (anabolismo). De manera que este ciclo es también denominado como ciclo anfibólico.
- Cadena de transporte electrónico (Cadena respiratoria)
A lo largo de los procesos que hemos visto, glucolisis, descarboxilación del pirúvico y ciclo de
Krebs se producen deshidrogenaciones, de modo que coenzimas como el NAD+ y FAD+ se reducen
y pasan a NADH2 y FADH2, pero esto coenzimas no pueden estar así de manera permanente, sino
que debe regenerar transfiriendo 2 electrones y 2 H+ a otras moléculas. Los electrones van pasando
de moléculas con potencial redox negativo (se trata de un agente muy reductor
como el NADH2) a una molécula con potencial redox mayor (agente oxidante). En la cadena
respiratoria hay un transporte de electores a favor de potencial, es decir los electrones van pasando
de pares redox más negativos a pares redox más positivos. El último aceptor de los electrones en el
caso de la respiración aeróbica es el oxigeno. Estas reacciones se realizan en las crestas
mitocondriales.
El NADH se oxida a NAD+ y transfiere dos electrones y dos protones a la enzima NADH
deshidrogenasa (Complejo I). La NADH deshidrogenasa pasa los electrones al coenzima Q. Se trata de un lípido isoprenoide que puede moverse por la membrana.
Los protones son bombeados al espacio intermembrana. El coenzima Q capta dos protones del
espacio intermembranoso y se traslada hasta el complejo III (complejo citocromo b-c1) a los que
cede los electrones y los protones pasan al espacio intermembrana. Los citocromos son proteínas
transportadoras de electrones que contienen hierro. El átomo de hierro acepta electrones y pasa de su
forma oxidada (Fe +3) a su forma reducido (Fe +2). Los electrones pasan del complejo III al
complejo IV formado por los citocromos a1 y a3, este último presenta cobre en vez de hierro y
ceden los electrones al aceptor final y en este proceso se bombean 2 protones al espacio
intermembranoso.
En el caso de la respiración aeróbica es el oxígeno (último aceptor de electrones) de modo que se forma una molécula de agua y en la respiración anaeróbica puede ser diversas moléculas inorgánicas.
El FADH2 cede dos electrones y dos protones al complejo II, la enzima FADH2 deshidrogenasa que
los transfiere al coenzima Q, siendo el resto del proceso idéntico.
Se produce la síntesis de ATP, debido a que en la cadena
respiratoria se van alternando transportadores de protones y electrones con transportadores solo de
electrones. De manera que los protones son bombeados al espacio intermembranoso, cuando los
protones vuelven a la matriz a través de ATP sintetasa (proteínas) y se produce la
síntesis del ATP.
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