MetabolismoMetabolismo

GlucolisisGlucolisisCiclo de Krebs Ciclo de Krebs Cadena respiratoriaCadena respiratoriaFosforilación OxidativaFosforilación Oxidativa

Metabolismo:conjunto de reacciones químicas

que intervienen en la obtención de energía y en su utilización por

parte de los seres vivos

Termodinámica: estudio de los intercambios de energía que tienen lugar en un sistema

1era Ley: La energía puede transferirse y transformarse, pero no puede ser creada.

2da Ley: En un sistema aislado, el desorden DEBE aumentar luego de un proceso dado.

Reacciones químicas condicionadas por las leyes de la termodinamica

MetabolismoMetabolismo==

CatabolismoCatabolismo

EnergíaEnergía

++

AnabolismoAnabolismo

EnergíaEnergía

Endergónico

Exergónico

Respiración aeróbica, ATP, FAD+, NADP+

• NAD+: nicotinamida adenin dinucleótido • FAD+ :flavina adenina dinucleótido• Moléculas aceptoras de electrones, las

que se convierten en consecuencia en NADH y FADH2

• La glucosa es oxidada y el NAD+ Y el FAD+ se reducen

• ATP: adenin trifosfato

NAD+ nicotinamida adenina dinucleótido

NAD+ nicotinamida adenina dinucleótido

NAD+ nicotinamida adenina dinucleótido

La Respiración Aeróbica

Es un proceso de combustión

Un combustible que se degrada siguiendo pasos sucesivos y graduales, que permiten un control y una regulación del proceso que esto origina calor y productos más simples

La respiración aeróbica se cumple en tres etapas: glucólisis, el ciclo de Krebs y la cadena respiratoriaDa como resultado la reducción del NAD+ y FAD+ y la producción de ATP, la generación de H2O y CO2 como desechos

Glucolisis

citoplasma

Glucosa 6-fosfato

Glucosa 6-fosfato

Fructosa 6-fosfato

Formación de un enlace de alta energía

Fructosa 6-fosfato

Fructosa 1,6-bifosfato

Fructosa 1,6-bifosfato

Dihidroxiacetona fosfato

Gliceraldehido 3-fosfato

Formación de un enlace de alta energía

Gliceraldehido 3-fosfato

Dihidroxiacetona fosfato

Gliceraldehido 3-fosfato

1,3-bifosfoglicerato

2x

1,3-bifosfoglicerato

Gliceraldehido 3-fosfato

NADH

Formación de un enlace de alta energía

1,3-bifosfoglicerato 3-fosfoglicerato

ATP

3-fosfoglicerato 2-fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato Piruvato

ATP

Resumen de la glucólisisGlucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ --------->

2 Piruvato + 2H2O + 2 ATP + 2 NADH

Entonces por cada molécula de glucosa:

• Se generan 4 moléculas de ATP totales

•Se reducen 2 moléculas de NAD+

•Se forman 2 moléculas de pirúvico

¿Qué pasa con el pirúvico?

Entra a la mitocondriaTermina de oxidarse en el ciclo de Krebs

citoplasma

mitocondria

¿Y si no hay ciclo de Krebs? Fermentación LÁCTICA es un proceso celular anaeróbico donde se utiliza GLUCOSA para obtener ENERGÍA y donde el producto de desecho es el ÁCIDO LÁCTICO

Bacterias (llamadas bacterias lácticas), Hongos, Protozoos y en algunos tejidos animales

En ausencia de O2, la fermentación se realiza debido a la necesidad de la célula de oxidar el NADH formado en la GLUCÓLISISPara que la glucolisis no se frene es necesario REOXIDAR el NADH; esto se consigue mediante la cesión de dos electrones el NADH al ácido pirúvico, que se reduce a ÁCIDO LÁCTICO

FERMENTACIÓN

Se da en ausencia de O2 es originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono para obtener como productos finales ETANOL, CO2 y ATP que son consumidos por los propios microorganismos

Se genera 2 moléculas de ATP por cada molécula de GLUCOSA

La FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA es un proceso EXOTÉRMICO porque libera ENERGÍA y moléculas de ATP necesarias para el metabólico de las levaduras.

La FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA

El ciclo de Krebs

•Es una ruta metabólica que forma parte de la respiración celular en todas las células aeróbicas•En células eucariotas se realiza en la mitocondria•En las procariotas, se realiza en el citoplasma•En organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es la segunda parte de la vía catabólica que realiza la oxidación de glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos hasta producir CO2, liberando energía en forma utilizable como poder reductor y GTP

• En la primera etapa, los carbonos de estas macromoléculas dan lugar a moléculas de

acetil-CoA de dos carbonos, e incluye las vías catabólicas de aminoácidos (desaminación

oxidativa), la beta oxidación de ácidos grasos y la glucólisis

• La tercera etapa es la fosforilación oxidativa (cadena respiratoria), en la cual el poder reductor (NADH y FADH2) generado se emplea para la síntesis de ATP según la teoría del acomplamiento quimiosmótico

Ciclo de Krebs

Ciclo de Krebs

GDP + pi----GTP

A cadena respirator

ia

• La fosforilación oxidativa es un proceso metabólico que utiliza energía liberada por la oxidación de nutrientes para producir ATP

• . El 90% del ATP es producido de esta forma

Consta de dos etapas• 1-Cadena de transporte de electrones: se obtiene energía

mediante reacciones químicas redox en varios complejos multiproteicos y se emplea para producir un gradiente electroquímico de protones a través de la membrana interna de la mitocondria

• La cadena está formada por tres complejos de proteínas principales (complejo I,III, IV), y varios complejos "auxiliares“, utilizando una variedad de donantes y aceptores de electrones

• Los tres complejos se asocian en supercomplejos para canalizar las moléculas transportadoras de electrones, la coenzima Q y el citocromo c, haciendo más eficiente el proceso

Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa

Fosforilación oxidativa

Fosforilación oxidativa

La energía potencial de ese gradiente,llamada fuerza protón-motriz, se libera cuando se translocan los protones a través de un canal pasivo, la enzima ATPsintasa, y se utiliza en la adición de un grupo fosfato a una molécula de ADP para almacenar parte de esa energíapotencial en los enlaces "de alta energía" de la molécula de ATP mediante un mecanismo en el que interviene la rotación de una parte de la enzima a medida que fluyen los protones a través de ella. En vertebrados se genera un ATP por cada 3 protones translocados

• El paso final es la oxidación del malato, produciendo un oxaloacetato y dos CO2

.• El acetil-CoA reacciona con una molécula de oxaloacetato (4 carbonos) para formar citrato (6 carbonos)

• A través de una serie de reacciones, el citrato se convierte de nuevo en oxaloacetato

• Durante estas reacciones, se oxidan 2 átomos de carbono del citrato (6C) para dar oxalacetato (4C); dichos

átomos de carbono se liberan en forma de CO2

• El ciclo consume netamente 1 acetil-CoA y produce 2 CO2También consume 3 NAD+ y 1 FAD, produciendo 3 NADH + 3 H+ y 1 FADH2• El rendimiento de un ciclo es (por cada molécula de piruvato): 1 ATP, 3 NADH +3H+, 1 FADH2, 2CO2•Cada NADH, cuando se oxide en la cadena respiratoria, originará 3 ATP •Cada FADH2 cuando se oxide dará lugar a 2 ATP

Por tanto, 9 + 2 + 1 GTP = 12 ATP por cada acetil-CoA que ingresa en el ciclo de Krebs

Rendimiento del ciclo de Krebs

Cada molécula de glucosa produce (vía glucólisis) dos moléculas de piruvato, que a su vez producen dos acetil-CoA, por lo que por cada molécula de glucosa que haga el ciclo completo (glucolisis-Krebs-Cadena respiratoria) se produce:

Rendimiento total por molécula de glucosa oxidada totalmente

6CO2 + 2 GTP + 10 NADH +6H + 2 FADH2 + 2ATP= 38 ATP

2 glucolisis2 de la unión del piruvato al CoA6 del ciclo de Krebs

ciclo de Krebs

glucolisis

ciclo de Krebs