EL CATABOLISMO Concepto de catabolismo y mecanismo …

1 MONFORTEEL CATABOLISMOBIOLOG A 2 BACEL CATABOLISMOC oncepto de CATABOLISMO y mecanismo general de obtenci n de energ a (ATP, respiraci n, fermentaci n). Panor mica general del CATABOLISMO (gl cidos, l pidos y amino cidos).Gluc lisis, ciclo de Krebs, -oxidaci n (breve referencia). Cadena respiratoria. Fosforilaci n oxidativa. De las rutas metab licas citadas hay que saber: a) donde empiezan y acaban, b) donde tiene lugar, c) qu se genera y d) para qu sirven. Concepto de CATABOLISMO y mecanismo general de obtenci n de energ a (ATP, respiraci n, fermentaci n). Panor mica general del CATABOLISMO (gl cidos, l pidos y amino cidos).

2 El CATABOLISMO es la fase degradativa del metabolismo en la que mol culas org nicas m s o menos complejas son transformadas en otras mol culas org nicas o inorg nicas m s simples. Como resultado de esta degradaci n se libera energ a que en parte se conserva en forma de ATP, de donde a su vez puede ser utilizada para el anabolismo, para el movimiento, para la producci n de calor, para el transporte activo, CATABOLISMO es semejante en los organismos aut trofos y heter trofos y consisten transformaciones qu micas enzim ticas, que en su mayor a son reacciones de oxidaci n y reducci n, en las que unos compuestos se oxidan a expensas de otros que se reducen.

3 En estas reacciones intervienen principalmente enzimas del grupo de las deshidrogenasas que utilizan como coenzimas el NAD (nicotinamida-aden n-dinucle tido), y el FAD (flav n-adenin-dinucle tido). La oxidaci n de los principios inmediatos que se lleva a cabo en las reacciones de CATABOLISMO , consiste una p rdida de electrones que en muchos casos est asociada a la p rdida de protones que se liberan en la oxidaci n antes de llegar al aceptor final (mol cula aceptora final de hidr genos) son captados por los denominados transportadores de hidr genos que pueden ser el NAD, NADP, FAD, los coenzimas de las deshidrogenasas, que a su vez se reducen a NADH, NADPH y FADH2.

4 Cuando estos se oxidan, ceden electrones y protones. Los electrones son transportados por un conjunto de mol culas transportadoras, los citocromos, cuyo conjunto de mol culas constituye la denominada cadena respiratoria, hasta el ltimo aceptor de electrones (el O2) que al unirse a los protones forma H2O. Durante este ltimo proceso, la transferencia de electrones libera gran cantidad de energ a que se acumula en forma de ATP en el proceso denominado fosforilaci n dos modalidades b sicas de CATABOLISMO : La respiraci n y la fermentaci respiraci n, en sentido amplio o macrosc pico, se entiende, la captaci n de O2 del ambiente por parte de un organismo multicelular y la consiguiente liberaci n de CO2, pero los bioqu micos y bi logos celulares utilizan el t rmino en sentido microsc pico para referirse a los procesos moleculares involucrados en el consumo de O2 y en la producci n de CO2 por parte de las c lulas.

5 Para ser m s precisos, este ltimo proceso puede denominarse respiraci n respiraci n celular se entiende como un proceso degradativo del CATABOLISMO en el que mol culas org nicas se oxidan de modo que el ltimo aceptor de electrones de las mol culas que se oxidan, es una mol cula inorg nica que a su vez se reduce. Cuando esta mol cula es el O2 se habla de respiraci n aerobia; en este caso el O2 se reduce al captar los 1La sustancia que se oxida, pierde electrones y al mismo tiempo se pierde protones. La sustancia que se reduce gana los electrones y a su vez puede captar + B A + e + H+ + B A + B-HLa sustancia A se oxida y la sustancia B se MONFORTEEL CATABOLISMOBIOLOG A 2 BACelectrones de las sustancias que se oxidan, se une a los H+ y se produce agua.

6 Cuando el ltimo aceptor de electrones no es el ox geno (pueden ser otras mol culas inorg nicas: NO3 , SO42 , CO2, que se reducen respectivamente a, (NO2 ) nitrito, (S2 ) sulfuro, o (CH4) metano), se habla de respiraci n fermentaci n: es una modalidad de CATABOLISMO que se caracteriza por que la degradaci n de mol culas tambi n se lleva a cabo por un proceso de oxidaci n, pero se diferencia de la respiraci n celular en que tanto el dador como el aceptor final de electrones son mol culas org nicas. Es un proceso de degradaci n anaerobia de la glucosa u otros nutrientes org nicos a diversos productos (caracter sticos de los distintos organismo, lactato, alcohol et lico, etc.)

7 Para obtener energ a en forma de ATP. Debido a que los organismos vivos aparecieron primeramente en una atm sfera falta de ox geno, la degradaci n anaer bica de la glucosa es probablemente el mecanismo biol gico m s antiguo para obtener energ a a partir de mol culas combustibles org nicas. Sin embargo se ha conservado hasta nuestros d as, de modo que numerosos organismos procariotas (bacterias anaerobias) y muchas c lulas eucariotas (c lulas musculares, eritrocitos, etc.) en condiciones anaerobias realizan procesos respiraci n como proceso de CATABOLISMO global, se puede resumir en tres etapas que se sintetizan en el esquema que aparece a continuaci n: Fase 1 de producci n del Acetil-CoA; en esta fase, las mol culas de combustible org nico (glucosa, cidos grasos, y algunos amino cidos) se oxidan para dar lugar a fragmentos de dos tomos de carbono en forma de grupo acetilo del Acetil-CoA.

8 Fase 2, oxidaci n del Acetil-CoA; Estos grupos acetilo se incorporan al ciclo del cido c trico (ciclo de Krebs) donde son oxidados enzim ticamente hasta CO2. La energ a liberada en esta oxidaci n se conserva en los portadores de electrones reducidos NADH y FADH. Fase 3, Transferencia electr nica y fosforilaci n oxidativa; los coenzimas reducidos, se oxidan a su vez liberando electrones y protones (H+). A continuaci n se produce la transferencia de electrones liberados a lo largo de una cadena de mol culas transportadoras, conocida como cadena respiratoria, hacia el O2, que al reducirse se une a protones para formar agua. Durante este proceso de transferencia electr nica se libera una gran cantidad de energ a que se conserva en forma de ATP gracias al proceso de fosforilaci n lo mencionado hasta ahora de los dos procesos de CATABOLISMO estudiados (respiraci n y fermentaci n) de forma general, estableceremos diferencias entre ambos:Fermentaci n: El aceptor final de electrones del proceso oxidativo es una mol cula org nica.

9 Los productos finales son mol culas org nicas (lactato, alcohol et lico, etc., seg n el tipo celular), CO2 y ATP, no se produce degradaci n total de la mol cula que se oxida, por lo que la cantidad de energ a que se libera es menor que en la respiraci n. S lo se produce ATP a nivel de sustrato (no se produce fosforilaci n oxidativa).2En la figura aparece la relaci n entre la respiraci n y la fermentaci nglucolisis(10 reacciones sucesivas)condicionesanaer bicas condicionesanaer bicas Fermentaci n alcoh licaen la levadura. C lulas animales, vegetales ymuchos microorganismosen conciciones aer n a lactato en m sculocon contracci n vigorosa,en los eritrocitos yen microorganismoscondicionesaer bicas ciclo del cido c trico GlucosaPiruvato2 Etanol + 2CO22 Acetil-CoA4CO +4H O2 22 MONFORTEEL CATABOLISMOBIOLOG A 2 BAC El proceso se lleva a cabo en condiciones anaerobias en el citosol, en muchos microorganismos procariotas y en algunas c lulas eucariotas (m sculo, eritrocitos, etc.)

10 MONFORTEEL CATABOLISMOBIOLOG A 2 BACR espiraci n: El aceptor final de electrones es una mol cula inorg nica. Si es el O2 se habla de respiraci n aerobia. Se produce degradaci n total de la mol cula que se oxida, por lo que los productos son: CO2, H2O y ATP. La energ a en forma de ATP que se libera es mucho mayor que en un proceso fermentativo. El ATP que se sintetiza, adem s de producirse a nivel de sustrato, se produce en la cadena respiratoria mediante fosforilaci n oxidativa. El proceso se completa en sus dos ltimas fases en las mitocondrias. Gluc lisis, ciclo de Krebs, -Oxidaci n (breve referencia). Cadena respiratoria.