Es importante, en primer lugar, tener claro el concepto de catabolismo: es el metabolismo de degradación oxidativa de moléculas orgánicas, cuya finalidad es la obtención de la energía necesaria para que la célula realice sus funciones vitales. Actividad 1.
El catabolismo son un conjunto de reacciones de oxidación y reducción. En este tipo de reacciones, se transfieren electrones de unos compuesto a otros hasta un aceptor último, que según cuál sea podemos clasificar los organismos como:
- Aerobios: el aceptor último es el oxígeno
- Anaerobios: es otra molécula diferente.
En el catabolismo podemos diferenciar dos tipos de rutas: el catabolismo aerobio y el catabolismo anaerobio.
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| Esquema de todas las rutas implicadas en el catabolismo aerobio |
1. El catabolismo en condiciones aerobias: son el conjunto de reacciones químicas que permiten degradar por completo una molécula orgánica hasta dióxido de carbono (CO2) y agua obteniendo energía en forma de ATP.
La glucosa que entra en la célula, es degradada mediante la glucolisis, y los ácidos grasos mediante la beta-oxidación. Las proteínas se descomponen en su aminoácidos constituyentes, formando diferentes intermediarios. Al final, todos ellos entran e el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria, produciendo CO2, agua y ATP.
La glucosa que entra en la célula, es degradada mediante la glucolisis, y los ácidos grasos mediante la beta-oxidación. Las proteínas se descomponen en su aminoácidos constituyentes, formando diferentes intermediarios. Al final, todos ellos entran e el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria, produciendo CO2, agua y ATP.
Empezaremos por la GLUCOLISIS. Es la ruta de degradación de la glucosa. Es una ruta anaerobia, no necesita oxígeno para llevarse a cabo. Sucede en el citosol de la célula. Y lo realizan todas las células. Animación.
El balance global es:
1 glucosa + 2 ADP + 2 Pi + NAD -----------> 2 ácido pirúvico + 2 ATP + 2 NADH + 2 H + 2 H2O
Actividad 2.
Mediante la respiración celular, el ácido pirúvico formado en la glucolisis se oxida completamente a dióxido de carbono y agua. Esta respiración se hace en dos etapas sucesivas: el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria, a la cual está asociada la fosforilación oxidativa.
El CICLO DE KREBS, también denominado la ruta de los ácidos tricarboxilicos, es una ruta que tiene lugar en la matriz mitocondrial. Animación.
El ciclo de Krebs tiene que dar 2 vueltas para degradar una molécula de glucosa. Una vuelta por cada molécula de ácido pirúvico obtenida en la glucolisis.
El poder reductor (NADH y FADH2) que se obtiene tanto en la glucolisis como en el ciclo de Krebs, se introducen en la CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES o CADENA RESPIRATORIA.
La cadena respiratoria tiene lugar en las crestas mitocondriales.
En esta cadena, los electrones van pasando de moléculas con un elevado potencial eléctrico, hacia otras moléculas de más bajo potencial, mediante reacciones redox, hasta llegar al oxígeno como último aceptor de electrones, que se reduce y forma agua. Paralelamente a estos saltos de electrones hacia niveles energéticos inferiores, se va liberando energía que se emplea para fabricar ATP: fosforilación oxidativa.
Actividad 3. Actividad 4. Actividad 5.
Por cada NADH que se se introduce en la cadena respiratoria se sintetizan 3 ATP; y por cada FADH2, se obtienen 2 ATP. Actividad 6.
Es importante que tengáis en cuenta el balance total de la degradación completa de una molécula de glucosa en presencia de oxígeno.
C6H12O6 (glucosa) + 6 O2 ------------> 6 CO2 + 6 H2O + 36 ATP (energía)
2. El catabolismo en condiciones anaerobias: son las FERMENTACIONES.
La fermentación es el proceso catabólico que tiene lugar en el citoplasma celular, que consiste en la oxidación parcial una molécula de glucosa, ya que no hay oxígeno. Son muy comunes entre los microorganismos como las bacterias y levaduras.
El rendimiento energético es de 2 ATP, y es la forma de obtener energía cuando no hay oxígeno o este es insuficiente.
Las fermentaciones más conocidas, por su aprovechamiento industrial y por su incidencia en las actividades físicas,son:
Repaso de los conceptos, en las siguientes actividades: actividad 7 y 8 y 9.
No tenéis que aprenderos todas las moléculas que intervienen en el catabolismo, lo importante es que sepáis dónde ocurre cada ruta indicada, el balance energético de cada ruta y sepáis distinguir conceptos como fosforilación a nivel de sustrato y fosforilación oxidativa, y tener claro las diferencias entre respiración celular y fermentaciones.
Aquí tenéis ejercicios sobre el metabolismo que os pueden venir bien para el examen.
El balance global es:
1 glucosa + 2 ADP + 2 Pi + NAD -----------> 2 ácido pirúvico + 2 ATP + 2 NADH + 2 H + 2 H2O
Actividad 2.
Mediante la respiración celular, el ácido pirúvico formado en la glucolisis se oxida completamente a dióxido de carbono y agua. Esta respiración se hace en dos etapas sucesivas: el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria, a la cual está asociada la fosforilación oxidativa.
El CICLO DE KREBS, también denominado la ruta de los ácidos tricarboxilicos, es una ruta que tiene lugar en la matriz mitocondrial. Animación.
El poder reductor (NADH y FADH2) que se obtiene tanto en la glucolisis como en el ciclo de Krebs, se introducen en la CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES o CADENA RESPIRATORIA.
La cadena respiratoria tiene lugar en las crestas mitocondriales.
En esta cadena, los electrones van pasando de moléculas con un elevado potencial eléctrico, hacia otras moléculas de más bajo potencial, mediante reacciones redox, hasta llegar al oxígeno como último aceptor de electrones, que se reduce y forma agua. Paralelamente a estos saltos de electrones hacia niveles energéticos inferiores, se va liberando energía que se emplea para fabricar ATP: fosforilación oxidativa.
Por cada NADH que se se introduce en la cadena respiratoria se sintetizan 3 ATP; y por cada FADH2, se obtienen 2 ATP. Actividad 6.
Es importante que tengáis en cuenta el balance total de la degradación completa de una molécula de glucosa en presencia de oxígeno.
C6H12O6 (glucosa) + 6 O2 ------------> 6 CO2 + 6 H2O + 36 ATP (energía)
2. El catabolismo en condiciones anaerobias: son las FERMENTACIONES.
La fermentación es el proceso catabólico que tiene lugar en el citoplasma celular, que consiste en la oxidación parcial una molécula de glucosa, ya que no hay oxígeno. Son muy comunes entre los microorganismos como las bacterias y levaduras.
El rendimiento energético es de 2 ATP, y es la forma de obtener energía cuando no hay oxígeno o este es insuficiente.
Las fermentaciones más conocidas, por su aprovechamiento industrial y por su incidencia en las actividades físicas,son:
- Fermentación alcohólica. El ácido pirúvico se transforma en etanol, en el citoplasma. Es como se obtienen bebidas tan comunes como la cerveza, el vino, o se fabrica el pan.
- Fermentación láctica: se origina ácido láctico a partir del pirúvico. Las células del músculo esquelético realizan esta ruta cuando el aporte de oxígeno es insuficiente; su acumulación es lo que provoca las agujetas.
Repaso de los conceptos, en las siguientes actividades: actividad 7 y 8 y 9.
No tenéis que aprenderos todas las moléculas que intervienen en el catabolismo, lo importante es que sepáis dónde ocurre cada ruta indicada, el balance energético de cada ruta y sepáis distinguir conceptos como fosforilación a nivel de sustrato y fosforilación oxidativa, y tener claro las diferencias entre respiración celular y fermentaciones.
Aquí tenéis ejercicios sobre el metabolismo que os pueden venir bien para el examen.
