METABOLISMO CELULAR II

METABOLISMO CELULAR II

La energía química almacenada en los carbohidratos y en los lípidos no es usada directamente por la célula, éstas emplean como energía inmediata el ATP. Por ello la célula transfiere la energía de los compuestos orgánicos al ATP mediante varias rutas metabólicas. Las más estudiadas son las de la glucosa, y son las que trataremos en este capítulo.

La degradación (catabolismo) de la glucosa para formar ATPs se conoce como Glicólisis. Ésta puede ser aeróbica o anaeróbica.

 GLICÓLISIS ANAERÓBICA

Ocurre en ausencia de oxígeno en el citosol de la célula. A través de ella se degrada parcialmente la glucosa obteniéndose 2 ATPs netos por molécula de glucosa. Es un proceso poco eficiente pues extrae sólo el 2,1% de la energía almacenada en la glucosa. Puede ser de 2 tipos.

1. Fermentación Alcohólica

Realizada por las levaduras (una variedad de hongos) que son empleadas en la industria de la cerveza, ron, whisky como por ejemplo es saccharomyces cerevisae o en la elaboración del vino como por ejemplo el saccharomyces ellypsoldeus. Este proceso convierte a la glucosa en alcohol etílico, obteniéndose 2 ATPs.

Ecuación general :

C

H

O

2 (CH

– CH

OH) + 2 CO

+ 2 ATP Fermentación

Alcohólica

Glucosa Alcohol

Etílico

Consecuencias de la glucólisis anaerobia. Las células de la levadura, visibles en las uvas como una “florescencia” pulverulenta, se mezclan con el jugo al esdrujar las vuvas. Almacenando la mezcla en condiciones anaerobias, la levadura degrada a la glucosa contenida en el zumo de la uva y la convierte en alcohol.

Esto ocurre en dos fases :

Glucosa 2 Ácidos Pirúvicos 2 Alcoholes Etílicos 2 ATPs

2. Fermentación Ácido Láctica

Realizada por bacterias, células musculares, glóbulos rojos dentro de las células más conocidas. Entre las bacterias destacan las empleadas en la elaboración del yogurt, queso y mantequilla, como por ejemplo : el Lactobacillus Casei y el Streptococcus Lactis. Las células musculares realizan este proceso cuando no les llega suficiente oxígeno. Consiste en degradar la glucosa hasta ácido láctico, obteniendose 2 ATPs.

Ecuación general :

C

H

O

2 (CH

– CH

O - COOH) + 2 ATP

Ocurre en dos pasos :

Glucosa 2 Ácidos Pirúvicos 2 Ácidos Lácticos 2 ATPs

En el caso de las células musculares el ácido láctico se acumula, aumentando la acidez muscular reduciendo su capacidad contráctil originando la sensación de fatiga muscular.

 GLICÓLISIS AERÓBICA

Requiere oxígeno para que ocurra. A través de ella se degrada completamente la glucosa, obteniéndose 38 ATPs por molécula de glucosa. Es sumamente eficiente pues logra extraer y almacenar en el ATP el 40% de la energía almacenada en la glucosa, el resto se pierde como calor. Es realizado por muchas células procariotas y casi todas las eucariotas, evolutivamente se presume más reciente que el proceso aneróbico. Presenta 2 fases :

1. Fase Citosólica

Ocurre en el citoplasma, específicamente en el citosol. A través de él se degrada la glucosa hasta ácido pirúvico, produciéndose 2 ATPs.

Fermentación Ácido Láctica

Glucosa Ácido

Láctico

Fase Citosólica

Glucosa 2 Ácidos Pirúvico + 2 ATPs + 2 NADH

2. Fase Mitocondrial

Llamada Respiración Celular. Ocurre en la mitocondria y requiere oxígeno para oxidar (degradar) el ácido pirúvico hasta H2O y CO2.

Presenta 3 etapas :

2.1. Oxidación del Ácido Pirúvico

El ácido pirúvico pierde un carbono como CO2 y la energía liberada es almacenada en un NADH2.

2.2. Ciclo de Krebs

Las mitocondrias están rodeadas por dos membranas. La membrana interna se pliega hacia adentro para formar una serie de estantes o crestas. Las enzimas y los portadores de electrones que participan en la etapa final de la respiración celular están incluidos en estas membranas internas. La matriz es una solución densa que contiene las enzimas que intervienen en las etapas iniciales de la respiración celular, así como coenzimas, fosfatos y otros solutos.

membrana externa membrana

interna matriz

crestas Ácido

pirúvico Glucosa

Glicólisis

Membrana externa

Membrana interna

Matriz

Difusión simple Cadena

respiratoria ATPasa

ATP H2O O2

CO2

Ciclos de Krebs

CO2

CO2

Acetil coenzima

Ácido pirúvico

El acetil coenzima A ingresa al cilo de Krebs, que consiste en una serie de reacciones que ocurren en la mitocondria a través de las cuales se sacan los carbonos del acetil coenzima A y se transfiere la energía de los enlaces «rotos» a moléculas de alta energía como el NADH2(3) , FADH2(1) , ATP(1) .

También el NADH2 como el FADH2 deben transferir su energía al ATP, para ello deben ingresar a la siguiente etapa.

2.3. Fosforilación Oxidativa

Durante ella el NADH2 y FADH2 formados en las etapas previas de la glicólisis aerobia transfieren su energía a los ATPs, así por cada NADH2 se forman 3 ATPs por cada FADH2, 2 ATPs. Así :

NADH 3 ATP

FADH 2 ATP

CICLO DE KREBS

Fosforilación Oxidativa

Fosforilación Oxidativa

NADH2

NADH2

FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

BALANCE ENERGÉTICO DE LA GLICÓLISIS AEROBIA

C

H

O

+ 6 O

+ 6 H

O  6 CO

+ 12 H

O + 38 ATP

1. ¿Qué es la glucólisis?

2. ¿Qué es la glucólisis anaeróbica?

3. ¿Qué proceso produce etanol?

4. ¿Qué proceso produce ácido láctico?

5. ¿Qué es la glucólisis aeróbica?

6. ¿Qué producto inicia la fase mitocondrial de la glucólisis aeróbica?

7. ¿Qué molécula inicia el Ciclo de Krebs?

8. ¿Cómo se obtiene energía a partir de los lípidos?

9. ¿Qué es la fosforilación oxidativa?

10. ¿Dónde se lleva a cabo el Ciclo de Krebs?

11. Elabore un mapa conceptual de acuerdo al tema tratado.

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