OBTENCIÓN DE ENERGIA Y METABOLISMO EN LOS

SERES VIVOS

Blga. Noemí Zuta Arriola

REACCIONES REDOXREACCIONES REDOX

Las reacciones químicas implican

transferencia de electrones desde un Dador hasta un Aceptor

La molécula que CEDE O PIERDE Se Oxida

La molécula que gana o recibe Se reduce

REACCIÓN

REDOX

Generalmente en las células, LAS MOLECULAS SE OXIDAN POR SUSTRACCIÓN DE ATOMOS DE HIDROGENO CON SU RESPECTIVO ELECTRÓN

AGENTES DE TRANSFERENCIA DE ELECTRONES

Forma Oxidada:NAD+NADP+FAD+

Forma reducida

NADH+H+

NADPH+H+

FADH2

ADENOSIN TRIFOSFATO (ATP)

• Es la “UNIDAD MONETARIA DE ENERGIA DE LA CELULA”. Es decir es la fuente inmediata de Energía.

• Es un NUCLEOTIDO; consta de: Adenina: (base nitrógenada) Ribosa (Azucar de 5 carbonos 3 grupos Fosfatos

ATP + H2O ADP + P

∆ G = -7.6 Kcal/mol.

Adenosin Trifosfato (ATP)

GLUCOLISIS

ó ruta de Embden-Meyerhof

• Catabolismo o degradación de moléculas orgánicas para la Obtención de Energía

• No hay intervención del Oxigeno, se lleva a cabo en el CITOPLASMA

GLUCOSA PIRUVATO(HEXOSA) (TRIOSA)

Comprende 2 Etapas:Primera Etapa : SE GASTA MOLECULAS DE ATP PARA FOSFORILAR, formandose finalmente dos triosas de GLICERALDEHIDO 3- FOSFATOSegunda Etapa: Por cada gliceraldehido 3-fosfato se forma un piruvato y la energía libre de las reacciones, es utilizada en la fosforilación del ADP o síntesis de ATP

GLUCOLISISGLUCOLISIS

. – Este proceso da como resultado un rendimiento

neto de dos moléculas de ATP (a partir de ADP y fosfato inorgánico) y dos moléculas de NADH (a partir de NAD+).

– La glucólisis se lleva a cabo virtualmente en todas las células vivas, desde las células procarióticas hasta las células eucarióticas de nuestros propios cuerpos.

Glucosa + 2ATP + 4ADP + 2Pi + 2NAD+ =>2 Ácido pirúvico + 2ADP + 4ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O

Oxidación del piruvato

Nota: La Acetil-CoA puede también producirse a partir de lípidos

( por beta oxidación) o del metabolismo de ciertos aminoácidos. Su formación es un nodo importante del metabolismo central.

                                                                      

            

El piruvato pasa al interior de la mitocondria, donde, mediante una reacción irreversible, se une a un coenzima y sufre una descarboxilación (pérdida de CO2) y una oxidación, formándose: CO2, NADH y acetil-CoA.

CICLO DE KREBS, CICLO DE KREBS,

•Se realiza en la Matriz Mitocondrial.•Mediante 8 pasos sucesivos, los grupo acetilo que entran al ciclo de krebs son oxidados hasta moléculas de CO2.•La mayoría de los átomos de hidrógeno son aceptados por el NAD+ pero en un punto del ciclo son tomados por el FAD. Algo de energía liberada en el proceso es usada de inmediato para formar GTP molécula equivalente al ATP

Representación esquemática del ciclo de krebsRepresentación esquemática del ciclo de krebs

La cadena respiratoria • Los transportadores de electrones NADH y FADH2,

originados en la glucolisis y en el ciclo de krebs, albergan el poder reductor que les confieren los electrones “energéticos” que transportan.

• Esa energía será liberada, poco a poco, a lo largo de la cadena respiratoria que tiene lugar en las crestas y en la membrana mitocondrial interna.

• En dicha membrana existen tres complejos enzimáticos transportadores de electrones: - El complejo NADH deshidrogenasa- El complejo citocromo b-c- El complejo citocromo oxidasa.

Teoria quimiosmótica

– De acuerdo con la teoría quimiosmótica, los protones son bombeados hacia afuera de la matriz mitocondrial, a medida que los electrones descienden a lo largo de la cadena de transporte electrónico, que se encuentra en la membrana mitocondrial interna.

– El movimiento de protones a favor del gradiente electroquímico, a medida que pasan a través del complejo de la ATP sintetasa , suministra la energía por medio de la cual se regenera el ATP a partir del ADP y el fosfato inorgánico.

Las Lanzaderas

• Las moléculas de NAD+ y NADH no pueden atravesar la membrana mitocondrial interna, que es una barrera selectiva.

• Por ello el NADH generado durante la glicolisis y por otras deshidrogenasas citosólicas no puede atravesar dicha membrana para llegar a la matriz mitocondrial y dar su par de electrones al complejo I de la cadena transportadora.

• Para poder transferir ese " poder reductor " generado en el citosol hasta la cadena transportadora de electrones existen en las células de mamífero dos sistemas de lanzadera de solutos que permiten la transferencia de pares de electrones y protones ( pares de átomos de hidrógeno ) bien directamente hasta la cadena transportadora, bien hasta la matriz mitocondrial.

La lanzaderas

Existen 2 lanzaderas:1) Lanzadera de glicerol-3-P : permite la

transferencia de pares de electrones y protones ( pares de átomos de hidrógeno ) directamente hasta la cadena transportadora de electrones.Su actividad varía en diferentes tejidos, siendo especialmente activa en cerebro.

2) Lanzadera Malato aspartato: permite la transferencia de pares de electrones y protones ( pares de átomos de hidrógeno ) directamente hasta la matriz mitocondrial . Esta lanzadera es especialmente activa en hígado y músculo cardiaco

Lanzadera de glicerol-3-P

Lanzadera Malato aspartato

Rendimiento energético globalRendimiento energético global

• La producción total a partir de una molécula de glucosa es un máximo de 38 moléculas de ATP.

• Aproximadamente 266 kilocalorías por mol (7 kilocalorías por cada uno de los 38 moles de ATP) han sido capturadas en los enlaces fosfatos de las moléculas de ATP, que equivale a una eficiencia de casi un 40 por ciento.

• Las moléculas de ATP, una vez formadas, son exportadas a través de la membrana de la mitocondria por un sistema de cotransporte que al mismo tiempo ingresa una molécula de ADP por cada ATP exportado.

Las vías anaerobiasLas vías anaerobias

El ácido pirúvico puede convertirse en :

• Etanol (alcohol etílico)

• En ácido lactico

Las levaduras transforman el jugo de fruta en vino, convirtiendo la glucosa en etanol.

Se desprende CO2, se oxida el NADH y se reduce acetaldehido

El ácido láctico se forma a partir del ácido pirúvico, por acción de una variedad de microorganismos y también por algunas células animales cuando el O2 es escaso

o está ausente.

, el NADH se oxida y el ácido pirúvico se reduce

Vias principales del catabolismo y anabolismo de la célulaVias principales del catabolismo y anabolismo de la célula

Otros alimentos son degradados y convertidos a moléculas que pueden entrar al ciclo de krebs.