Metabolismo Catabolismo Imagenes

Imagenes del catabolismo celular

1. 09/02/10 1
Metabolismo celular
imágenes
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II
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OO
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OO
María Núñez. IES Miguel de Cervantes. Móstoles. 09-10
Metabolismo celular
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OO

2. 09/02/10 2
MetabolismoMetabolismo
Concepto. Tipos de reacciones metabólicas: catabólicas y anabólicas,
interdependencia entre ellas.
Clasificación de los organismos en relación con los tipos de metabolismo:
Autótrofos (fotosintéticos o fotoautótrofos y quimiosintéticos o
quimioautótrofos) y heterótrofos (quimioheterótrofos).
Reacciones de óxido-reducción en el metabolismo celular :
Reconocimiento de este tipo de reacciones en el metabolismo. Relación entre
el grado de oxidación o reducción de los compuestos orgánicos y su
contenido energético.
Función de los coenzimas NAD+, NADP+, FMN y FAD en el
metabolismo. Ejemplos de rutas metabólicas donde se obtienen estos
coenzimas reducidos y oxidados.
Función del ATP en el metabolismo celular: Sistema ATP/ADP como
sistema de transferencia de energía en los seres vivos. Representación
esquemática de la molécula de ATP. Distintos mecanismos de obtención de
ATP: fosforilación a nivel del sustrato (ej. glucólisis, ciclo de Krebs),
fosforilación mediante enzimas ATP-sintetasas (respiración aerobia y
fotosíntesis).

3. 09/02/10 3
sustancia AB (rica en E)  sustancia A (pobre en E) + sustancia B (pobre en E) + Energía
sustancia C (pobre en E) + sustancia D (pobre en E) + Energía  sustancia CD (rica en E)
CATABOLISMOCATABOLISMO
ANABOLISMOANABOLISMO

4. 09/02/10 4
QUIMIOORGANÓTROFOS o
QUIMIOHETERÓTROFOS
Bacterias quimioheterótrofas, Protozoos, Hongos,
Animales.
FOTOORGANÓTROFOS o
FOTOHETERÓTROFOS
Bacterias purpúreas no sulfuradas
HETERÓTROFO =
ORGANÓTROFO
(moléculas orgánicas)
QUIMIOLITÓTROFOS o QUIMIOAUTÓTROFOS
Bacterias del H
2
, del H
2
S, del Fe, desnitrificantes...
(Quimiosíntesis)
FOTOLITÓTROFOS o FOTOAUTÓTROFOS
Bacterias fotosintéticas, Cianobacterias, Algas,
Plantas. (Fotosíntesis)
AUTÓTROFO =
LITÓTROFO (CO
2
,
H
2
S, S, NH
3
, H
2
…
mat. mineral)
E. QUÍMICA DE REACCIONES REDOXLUZ
ENERGÍA
Fuentes de materias
primas: CARBONO
y otros bioelementos
Clasificación de los organismos en relación con Clasificación de los organismos en relación con
los tipos de metabolismolos tipos de metabolismo

5. 09/02/10 5
Reacciones de óxido-reducción en el metabolismo celularReacciones de óxido-reducción en el metabolismo celular

6. 09/02/10 6
NAD+ (coenzima oxidado) + XH2 (sustrato reducido) « NADH (coenzima reducido) + H+ + X (sustrato oxidado)
Función de los coenzimas NAD+, NADP+, FMN y FAD Función de los coenzimas NAD+, NADP+, FMN y FAD
en el metabolismoen el metabolismo
Los coenzimas reducidos forman el “poder reductor”, es decir, tienen
capacidad para ceder electrones, por lo que reducirán a otras sustancias.
CoA-SH + CH3 – COOH « CH3 – CO – S – CoA (acetil-CoA) + H2O.
FAD + XH2 « FADH2 + X.

7. 09/02/10 7
Función del ATP en el metabolismo celularFunción del ATP en el metabolismo celular
El ATP y otros nucleótidos
trifosfatados (TPN: GTP, UTP,
CTP...) sirven para acumular y
transportar la energía química
desprendida en los procesos
catabólicos o procedente del
exterior (energía solar) para
utilizarla en la realización de
múltiples funciones celulares:
contracción muscular, transporte
activo, transmisión del impulso
nervioso, biosíntesis...

8. 09/02/10 8
ATP + H2O « ADP + Pi + E (7,7 Kcal./mol ATP)
ADP + H2O « AMP + Pi + E (7,7 Kcal./mol ADP)
El ATP se puede considerar la principal moneda energética de los
seres vivos. Podemos decir que “los combustibles metabólicos
serían el dinero en el banco y el ATP el dinero o moneda
corriente que se lleva en el bolsillo”

9. 09/02/10 9
Fosforilación o recarga del ATP Fosforilación o recarga del ATP
La formación del ATP se llama también fosforilación o recarga del ATP. La fosforilación
(por transferencia de grupos fosfato) del ADP para dar ATP y agua es un proceso
endergónico (no espontáneo) que requiere aporte energético. Por ello tiene lugar en las
células acoplado a procesos exergónicos.

10. 09/02/10 10
FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATOFOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO
Reacción de la glucólisis en la que se realiza una
fosforilación a nivel de sustrato
La energía necesaria para la recarga del ATP se obtiene de la
oxidación de sustratos previamente enriquecidos en energía.

11. 09/02/10 11
FOSFORILACIÓN OXIDATIVAFOSFORILACIÓN OXIDATIVA
Fosforilación asociada a un gradiente quimiosmótico y Fosforilación asociada a un gradiente quimiosmótico y
a una cadena transportadora de electronesa una cadena transportadora de electrones

12. 09/02/10 12
La cadena respiratoria ocurre en la membrana mitocondrial interna, donde se sitúan
los complejos enzimáticos y la fosforilación oxidativa en las ATP-sintetasas.

13. 09/02/10 13
FOTOFOSFORILACIÓNFOTOFOSFORILACIÓN
Fosforilación asociada a un gradiente quimiosmótico y Fosforilación asociada a un gradiente quimiosmótico y
a una cadena transportadora de electronesa una cadena transportadora de electrones

14. 09/02/10 14
CatabolismoCatabolismo
Catabolismo de los glúcidos
Glucólisis: Concepto. Relación con la síntesis de ATP.
Destino del ácido pirúvico en condiciones de aerobiosis y anaerobiosis.
Metabolismo aerobio: Concepto. Fases.
Formación del acetil-CoA a partir del piruvato.
Ciclo de Krebs, ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos
como ruta común en la oxidación completa de glúcidos, ácidos grasos y
aminoácidos. El ciclo de Krebs como ruta anfibólica.
Cadena respiratoria: Su relación con la síntesis de ATP (fosforilación
oxidativa). Oxidación de los coenzimas reducidos. Componentes de la
cadena. Transporte de electrones. El oxígeno como molécula aceptora final
de electrones.
Fermentaciones: Concepto y tipos. Fermentación láctica y alcohólica como
ejemplos de fermentaciones: Utilidad industrial de sus productos finales.
Organismos que las llevan a cabo.
Comparación entre las vías aerobia y anaerobia del catabolismo de la glucosa.
Catabolismo de los lípidos. Catabolismo de acilglicéridos. Β-oxidación de los
ácidos grasos.

15. 09/02/10 15
Molécula Molécula
orgánica orgánica
complejacompleja
H y e+ -
Aceptor final de
H y e
+-
Ruta
transportadora
FosforilaciónFosforilación
ATPATPATP
Moléculas sencillas
Orgánicas: oxidación Orgánicas: oxidación
incompleta incompleta FermentaciFermentacióónn
Inorgánicas: oxidación Inorgánicas: oxidación
completa completa RespiraciRespiracióónn
Catabolismo es el conjunto de reacciones de degradación (por oxidación) de moléculas
orgánicas reducidas en otras más sencillas, se libera la energía química de sus enlaces y
transformándola en ATP que se usará en procesos celulares como: contracción muscular,
transporte activo en las membranas, transmisión de impulso nervioso, producción de calor,
división celular, en el anabolismo… También se obtiene moléculas más sencillas.

16. 09/02/10 16
Aceptor final es un compuesto orgánico. Láctica,
alcohólica… Bacterias y hongos (levaduras). En
ciertas condiciones células de eucariotas. AnoxidativaAnoxidativa
Aceptor final de e
-
es el O
2
OxidativaOxidativa
FermentaciónFermentación
(oxidación incompleta,
en los productos finales
hay compuestos
orgánicos)
Aceptor final de e
-
es un compuesto inorgánico, no el
O
2
: NO
3
-
 NO
2
-
; SO
4
=
 S
=
; CO
2
 CH
4
. Menos
extendida, solo ciertas bacterias. AnaerobiaAnaerobia
Aceptor final de e
-
el O
2
. La degradación del sustrato
que se oxida es total, dando CO
2
y H
2
O. Muy
extendida
AerobiaAerobia
RespiraciónRespiración (oxidación
completa, productos
finales inorgánicos)
CATABOLISMOCATABOLISMO
Tipos de procesos catabólicosTipos de procesos catabólicos

17. 09/02/10 17
Esquema del catabolismo de la glucosa, con sus dos vías: aerobia
(respiración celular aerobia de la glucosa) y anaerobia (fermentación).
Tomado de “Biología” Helena Curtis .
http://iescarin.educa.aragon.es/estatica/depart/biogeo/varios/BiologiaCurtis/Indice%20de%20secciones.htm

18. 09/02/10 18
RESPIRACIÓN CELULAR OXIDATIVA o RESPIRACIÓN CELULAR OXIDATIVA o
RESPIRACIÓN AEROBIA DE LA GLUCOSA RESPIRACIÓN AEROBIA DE LA GLUCOSA
Se distinguen una serie de fases:
I. GLUCÓLISIS,
II. DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA,
III. CICLO DE KREBS,
IV. CADENA RESPIRATORIA y
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA .
Tiene lugar en el citoplasma y en la
mitocondria de células eucariotas (en
procariotas en los mesosomas). Cada
molécula de glucosa se degrada totalmente a
CO2 y H2O obteniéndose en esta
respiración gran cantidad de energía (38
ATP por molécula de glucosa)

19. 09/02/10 19
Glucosa (C6H12O6)  2 ácido pirúvico (CH3 – CO -COOH)
+ 2 (NADH + H+) + 2 ATP (4 producidos – 2 gastados)
GLUCÓLISISGLUCÓLISIS: : tiene lugar en el citoplasma celular
Dihidroxiacetona-3-P

20. 09/02/10 20
GLUCÓLISISGLUCÓLISIS: balance
C6H12O6  2 ác. Pirúvico
+ 2 [NADH + H+] + 2 ATP
(4 ATP formados - 2 ATP
gastados)

21. 09/02/10 21
DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA Y DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA Y
ACTIVACIÓN DEL ÁCIDO ACÉTICOACTIVACIÓN DEL ÁCIDO ACÉTICO
Ácido pirúvico + NAD+ + Co-SH  Acetil-CoA (ác. acético activado) + NADH + H+ + CO2
Ocurre en la mitocondria y hay que recordar, para hacer el
balance global, que tenemos dos moléculas de ácido pirúvico.

22. 09/02/10 22
CICLO DE KREBSCICLO DE KREBS
(ciclo del ácido cítrico
o de los ácidos
tricarboxílicos).
Llamado así en honor a
su descubridor, Hans
Krebs.
Ocurre en la matriz
mitocondrial. Es un
complejo conjunto de
reacciones de oxidación,
en las cuales el ácido
acético se degrada
totalmente a CO2,
produciéndose ATP y H+
y e-, que serán llevados a
la cadena respiratoria por
vectores (NAD+ y FAD)
para seguir degradándose.
GTP + ADP  GDP + ATP
CoA-SH

23. 09/02/10 23
CADENA RESPIRATORIA Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVACADENA RESPIRATORIA Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA ..
Se realizan en las crestas mitocondriales y en las partículas F o ATP-sintetasas, respectivamente.

24. 09/02/10 24
ATP-sintetasas
Hipótesis quimiosmótica. Mitchell. 1961.

25. 09/02/10 25
38 ATP 38 ATP Total de ATP que se forman a partir de una molécula de glucosaTotal de ATP que se forman a partir de una molécula de glucosa
(4 + 18 + 2)
24 ATP
2 ATP 2 FADH
2
 (Fosf. ox.) 2 x 2 = 4
6 (NADH + H
+
)  (F. ox.)
6 x 3 = 18
2[2 CO
2
+ ATP + FADH
2
+ 3 (NADH + H
+
)]
2 ácido
acético
(2C)
Ciclo de KrebsCiclo de Krebs
6 ATP 2 (NADH + H
+
) 
(Fosf. Ox.) 2 x 3 = 6 ATP
2 acetil-CoA + 2 CO
2
+
2 (NADH + H
+
)
2 ácido
pirúvico
(3C)
Descarboxilación Descarboxilación
oxidativa y oxidativa y
activación acético activación acético
(6 + 2)
8 ATP
2 ATP 2 (NADH + H
+
) 
(Fosf. ox.) 2 x 3 = 6 ATP
2 ác. pirúvico + 2 ATP +
2 (NADH + H
+
)
Glucosa
(6C)
Glucólisis Glucólisis
Total ATPTotal ATP
ATP por ATP por
fosforilación a fosforilación a
nivel de sustratonivel de sustrato
Coenzimas trasportadoras a la Coenzimas trasportadoras a la
cadena respiratoria y ATP de cadena respiratoria y ATP de
fosforilación oxidativafosforilación oxidativa
Productos finalesProductos finales
Sustratos Sustratos
inicialesiniciales
ProcesoProceso
BALANCE DE LA RESPIRACIÓN AEROBIA DE LA GLUCOSABALANCE DE LA RESPIRACIÓN AEROBIA DE LA GLUCOSA

26. 09/02/10 26
Fermentadores en una bodega
¿CH¿CH
33
-CH-CH
22
OH (alcohol etílico) + OOH (alcohol etílico) + O
22
 CH CH
33
-COOH (ácido acético) + H-COOH (ácido acético) + H
22
O?O?
FERMENTACIONESFERMENTACIONES
Fermentación alcohólicaFermentación alcohólica
Fermentación lácticaFermentación láctica

27. 09/02/10 27
Pasteur y la fermentaciónPasteur y la fermentación
Pasteur se dedicó a investigar el proceso de la
fermentación y logró demostrar que se producía
alcohol en la fermentación debido a las levaduras y
que la producción de sustancias que agrian el vino se
debe a que hay organismos como las bacterias. En
Francia hubo un gran problema económico debido a
la acidificación del vino y la cerveza, a la que Pasteur
demostró que se podía eliminar las bacterias
calentando las soluciones azucaradas iniciales hasta
una temperatura elevada.
Esto lo aplicó a la conservación de la leche y se
conoce actualmente como pasteurización.

28. 09/02/10 28
β-oxidación de los ácidos grasos o hélice de Lynenβ-oxidación de los ácidos grasos o hélice de Lynen
Acetil-CoA + (NADH + H+) + FADH2 + resto acilo de 2C menos que el anterior
nº vueltas = [nº átomos de C / 2] – 1

29. 09/02/10 29
Para el ácido palmítico, por ejemplo:
Ácido palmítico (16C)  8 acetil-CoA + 7 (NADH + H
+
) + 7 FADH
2
– 1 ATP
Como cada Acetil-CoA en el ciclo de Krebs y cadena respiratoria produce:
1 ácido acético (o acetil-CoA)  2 CO
2
+ 1 ATP + 1 FADH
2
+ 3 (NADH + H
+
)
 2 CO
2
+ 1 ATP + 1x2 ATP + 3x3 ATP 2 CO2 + 12 ATP
Ácido palmítico (16C)  8x2 CO
2
+ 8x12 ATP + 7x3 ATP + 7x2 ATP – 2 ATP
(de la activación inicial del ác. graso) = 129 ATP
Se produce también gran cantidad de agua en este proceso catabólico.
La beta-oxidación para el ácido palmíticoLa beta-oxidación para el ácido palmítico

30. 09/02/10 30
-El ciclo de Krebs como ruta anfibólicaEl ciclo de Krebs como ruta anfibólica. El ciclo de Krebs como ruta
común en la oxidación completa de glúcidos, ácidos grasos y
aminoácidos.
-El ciclo de Krebs como ruta anfibólicaEl ciclo de Krebs como ruta anfibólica. El ciclo de Krebs como ruta
común en la oxidación completa de glúcidos, ácidos grasos y
aminoácidos.

31. 09/02/10 31
VISIÓN GLOBAL VISIÓN GLOBAL
DEL DEL
METABOLISMO METABOLISMO
(ANABOLISMO Y (ANABOLISMO Y
CATABOLISMO) CATABOLISMO)
EN SUS TRES EN SUS TRES
ETAPASETAPAS

32. 09/02/10 32
Enlaces de metabolismo celularEnlaces de metabolismo celular::
Apuntes de introducción al metabolismo. http://www.2bachillerato.es/biologia/tema13/tema13.pdf
Apuntes de metabolismo celular.
http://www.educa.madrid.org/web/ies.rayuela.mostoles/deptos/dbiogeo/recursos/Apuntes/ApuntesBioBach2/4-
FisioCelular/Metabolismo.htm
Apuntes y actividades de metabolismo. IES El Pinar.
http://personales.ya.com/geopal/biologia_2b/unidades/unidad2_4.htm#t4intro
Bioenergética de Universidad de Salamanca. http://web.usal.es/~evillar/ObjetivosBioenergetica.htm
Biografía de Hans Krebs en Historia de la Medicina. http://www.historiadelamedicina.org/krebs.html
Cadena respiratoria. Blog Temas de Bioquímica. http://temasdebioquimica.wordpress.com
/2008/11/19/substancias-que-interfieren-a-la-cadena-respiratoria/
Catabolismo celular. Hiperbiologia.net. http://www.hiperbiologia.net/metabolismo/met2.htm
Colegio San Cayetano, apuntes. http://perso.wanadoo.es/sancayetano2000/biologia/apu/h2o.htm
Diabetes. http://www.fundaciondiabetes.org/diabetesinfantil/la_diabetes/que_es_la_diabetes.htm
Ejercicios de metabolismo. http://www.educa.madrid.org/web/cc.nsdelasabiduria.madrid/
bio_ejercicios.htm#metabolismo
Introducción al metabolismo en Genomasur. http://laguna.fmedic.unam.mx/~evazquez/0403/resinf.html
Fermentaciones, historia. http://perso.wanadoo.es/frs88/tpn/desc/fermenta.htm
La mitocondria humana. http://www.lab314.com/index.htm
Metabolismo de glúcidos. Universidad Salamanca. http://web.usal.es/~evillar/degradac.htm
Metabolismo en Fisicanet. . http://www.fisicanet.com.ar/biologia/metabolismo.php
Metabolismo, presentaciones del profesor Jano. http://www.slideshare.net/profesorjano/presentations
Reacciones redox en Fisicanet. http://www.fisicanet.com.ar/biologia/metabolismo/ap05_oxido_reduccion.php
Glucólisis en Bioquímica Médica. http://themedicalbiochemistrypage.org/spanish/glycolysis-sp.html
Glucólisis a fondo en Genomasur. http://www.genomasur.com/lecturas/Guia09.htm
Glucólisis y respiración. Curtis.
http://iescarin.educa.aragon.es/estatica/depart/biogeo/varios/BiologiaCurtis/Seccion%202/2%20-%20Capitulo%208.htm
Vinagre: fabricación, historia… http://www.gelatine.org/es/health/specials/154_1375.htm