Catabolismo Aerobio: Catabolismo de los Glúcidos

Vamos a estudiar el catabolismo de la glucosa por ser el glúcido más abundante.

– Glucólisis

Se da en el citosol sin presencia de O₂ y consiste en nueve reacciones en las que la glucosa se transforma en dos moléculas de ácido pirúvico.

– Respiración Celular

Se produce la oxidación completa de las moléculas, obteniéndose el máximo de energía.

• Formación de acetil-CoA
• Ciclo de Krebs
• Cadena respiratoria

Glucólisis

Se necesitan dos ATP para iniciar el proceso. Se producen cuatro ATP y dos NADH. El balance es de dos ATP y dos NADH por cada molécula de glucosa.

Glucosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD⁺ —> 2 Ácido pirúvico + 2ATP + 2NADH

• En la primera etapa se consumen dos ATP para formar dos gliceraldehído-3-fosfato.
• En la segunda etapa se forman cuatro ATP, dos NADH y dos de ácido pirúvico.
• La glucólisis la realizan las células aerobias y las anaerobias.

– En condiciones aerobias

Se sigue la ruta de la respiración celular:

• Las moléculas de NADH pasan a la cadena de transporte electrónico de la membrana mitocondrial.
• El ácido pirúvico irá a la matriz mitocondrial para pasar a acetil-CoA y entrar en el ciclo de Krebs.

– En condiciones anaerobias

El ácido pirúvico entra en un proceso de fermentación.

Respiración Celular

: Las moléculas deNADHpasan a la cadena detransporte electrónicode la membrana mitocondrial El ácido pirúvicoirá a la matriz mitocondrialpara pasar a acetil-CoA y entrar en el ciclo de Krebs.-En condiciones anaerobias:el ácido pirúvico entra en un proceso de fermentación.Respiración celular:Formación de acetil- CoA :El ácido pirúvico, pasa a la matriz mitocondrial atravesando las membranas externa e interna.En la matriz pierde una molécula de CO2 y se oxida, dando lugar a un grupo acetilo.Esta oxidación supone la reducciónde un NAD+ que pasa a NADH.El grupo acetilo(2C) se une a la coenzima Adando lugar al compuesto acetil-CoA.

Ac. Pirúvico + CoA + NAD+–>Acetil-CoA + CO2+ NADH

Los productos de la descarboxilación y oxidación del ácido pirúvico son:-Acetil-CoAentra en el ciclo de Krebs. -NADH pasa a la cadena de electrones. -CO2 que será eliminadoCiclo de Krebs:Es una cadena cíclica de reacciones que se da en la matriz mitocondrial.También se llama ciclo de ácidos tricarboxílicos o ciclo del ácido cítrico.El acetil-CoA (2C) se une al ácido oxalacético (4C) para formar el ácido cítrico (6C) y la CoA queda libre. Siguen una serie de reacciones que terminan en el ácido Oxalacético .Los productos que van saliendo del ciclo son:-2 moléculas de CO2, que será eliminado-3 moléculas de NADH, que pasaran a la cadena respiratoria.-1 molécula de FADH2, que pasará a la cadena respiratoria.-1 molécula de GTP, que cederá su energía al ADP para formar un ATP.La finalidad del ciclo de Krebs es que el acetil-CoA se degrade totalmente:-El acetil- CoA libera sus carbonos en forma de CO2 -y sus hidrógenos y electronesson recogidos por los coenzimas NAD+ y FAD que se reducen pasando a NADH y FADH2.Cada molécula de glucosa da lugar a dos de acetil-CoA por lo que se necesitan dos vueltas del ciclo de Krebspara la degradación total de una molécula deglucosa.Cadena respiratoria:La molécula de glucosa que inició la glucolisis se encuentra completamente oxidada. Parte de su energía se ha utilizado para la síntesis deATP.Pero la mayor parte de su energíase encuentra en los e- que fueron aceptados por los coenzimas NAD+ y FAD.Estos e- que se encuentran en los coenzimas reducidos están en un nivel energético alto.La cadena respiratoria es:-un conjunto de moléculassituadas en la membrana internade la mitocondria. -que mediante una serie de reacciones de oxidorreducción. -permiten transportar los e- desde los coenzimasreducidos hasta el O2. -elO2 será el último aceptorde los e-. -Cada molécula de NADH ( que está en la matriz mitocondrial), cede un par de e- a la primera molécula de la cadena, la cual se reduce mientras que el NADH se oxida.-Estos dos e- pasana la segunda molécula, y así sucesivamente hasta llagar a la última moléculade la cadena.-La última moléculacederá los e- al O2-El O2, con los e- recibidos y un par de protones formará una molécula de agua.O2 + 2e- + 2H + H2O-El FADH2 cede el par de e- a una molécula intermedia de la cadena, aunque el destino final de los e- es el O2 para formar H2O-Los e- van saltandoa niveles energético inferiores a lo largo de la cadena y van liberando energía.-Esta energía se utiliza para formar ATPa partir de ADP, a este proceso se le llama fosforilación oxidativa.-Fosforilación oxidativa:La energíaliberada por los e- es empleada para el bombeo de protones, desde la matriz al espacio intermembrana, lo que crea una acumulación de protonesque genera un gradiente electroquímico.Estos protones acumuladosen el espacio intermembrana vuelven a la matriz, a través de las partículas F,que actúan de canales de paso.Cada partícula F es un complejo ATP-sintetasacon una porción F0(en la membrana interna).Y otra F1(sobresale hacia la matriz).Cuando el flujo deprotonespasa a través de la partícula F1 la energía liberada es utilizada para formar ATP a partir de ADP.Por cada NADH que cede un par de e- a la cadena se forman 3 ATP.Por cadaFADH2 que cede un par de e- a la cadena se forman 2 ATP, ya que los e- no entran al principio de la cadena.Esta teoría que explica la formación de ATP por la creación de un gradiente de protones se llama teoría quimiosmótica.