catabolismo de glucosa

CATABOLISMO DE LA GLUCOSA

Blga. Carmen Rosa Terry Borjas

Ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs es una ruta metabólica cíclica que se lleva a cabo en la matriz mitocondrial y en la cual se realiza la oxidación del acetil coenzima A, provenientes del piruvato, hasta producir dos moléculas de CO2, NADH, FADH2 y ATP.

Localización del ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs (de los ácidos tricarboxílicos o del ácido cítrico) es una vía metabólica presente en todas las células aerobias, es decir, las que utilizan oxígeno como aceptor final de electrones en la respiración celular. En los organismos aerobios las rutas metabólicas responsables de la degradación de los glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos convergen en el ciclo de Krebs, que a su vez aporta poder reductor a la cadena respiratoria y libera CO2.

3.- Ciclo de Krebs

• Es un ciclo donde se produce una serie de reacciones de descarboxilación ( perdida de CO2) y deshidrogenación (perdida de H2) que serán captados y luego transportados por las coenzimas NAD y FAD a la cadena respiratoria.

• En el ciclo se producen 4 oxidaciones y se produce 3 NADH2 y 1 FADH2 1 ATP y 2 CO2.

VÍA ANFIBÓLICA(CICLO DE KREBS )

Las vías anfibólicas actúan como procesos anabólicos y catabólicos.El ciclo de Krebs actúa como vía catabólica dado que participa en la oxidación de biomoléculas como carbohidrato, proteínas y lípidos.

También actúa como una vía anabólica dado que varios intermediarios metabólicos de dicho proceso son precursores de vías biosintéticas.

Ciclo de Krebs

Reacciones del Ciclo de Krebs

H2O

Reacciones del Ciclo de Krebs

Reacciones del Ciclo de Krebs

Reacciones del Ciclo de Krebs

Reacciones del Ciclo de Krebs

Reacciones del Ciclo de Krebs

Reacciones del Ciclo de Krebs

Reacciones del Ciclo de Krebs

4.- Cadena respiratoria

• Los hidrógenos generados en el ciclo de Krebs son llevados por el NAD y FAD a la cresta mitocondrial o membrana interna de la mitocondria.

• Estos hidrógenos pasan por la cadena respiratoria siendo al final aceptado por el oxígeno (Respiración aerobia) para formar agua.

4.- Cadena respiratoria

Cadena Respiratoria

Es el proceso mediante el cuál se genera ATP como resultado de la transferencia de electrones desde el NADH o el FADH2 al O2, a través de una serie de transportadores de electrones.

Fosforilación oxidativa

Fosforilación oxidativa• El paso de los hidrógenos por la cadena respiratoria

genera ATP, este proceso se denomina Fosforilación oxidativa

Energía generada en la respiración celular

• Por cada molécula de glucosa se produce:• 36 ATP si se usa la Lanzadera Glicerol 3 Fosfato • 38 ATP si se usa la lanzadera Malato Aspartato.

SISTEMA DE LANZADERAS• Los NADH2 generados en el citoplasma (NADH2

CITOSÓLICO) no puede pasar las membranas de la mitocondria. El sistema de lanzaderas es un mecanismo que permite el transporte de los NADH2 citosólico de la glucólisis, hasta la membranas interna de la mitocondria, estas son dos.

Tipos de lanzaderas• 1. Lanzadera glicerol 3 fosfato• El NADH2 citosólico es transportado al interior de la mitocondria

por el FAD mitocondrial.• La lanzadera del glicerol-3-fosfato se utiliza mucho en los

músculos ya que permite mantener una alta velocidad de fosforilación oxidativa.

• 2. Lanzadera aspartato-malato• El NADH2 citosólico son transportados al interior de la

mitocondria por el NAD mitocondrial.• En el corazón e hígado, los electrones desde el NADH

citosólico son transportados a la mitocondria.

Dihidroxiacetona fosfato

Oxaloacetato (0AA)Aspartato transaminasa (AST)

METABOLISMO DE CARBOHIDRATOSPARTE IIBlga. Carmen Rosa Terry Borjas

Rutas del Piruvato

FERMENTACIÓN

Rutas del Piruvato

Fermentación láctica

• La fermentación láctica es una ruta metabólica anaeróbica que ocurre en el citosol de la célula, en la cual se oxida parcialmente la glucosa para obtener energía y donde el producto de desecho es el ácido láctico.

Fermentación láctica

1

Fermentación alcohólica• Este tipo de fermentación produce etanol y CO2, a partir del ácido pirúvico.

• Es llevada a cabo por las células de levadura (hongo).

• La fermentación realizada por las levaduras se emplea en la elaboración del vino, cerveza etc.

Fermentación Alcohólica

VÍA DE LA PENTOSA FOSFATO / Lanzadera fosfato de pentosa

• La ruta de la pentosa fosfato, es una ruta metabólica donde se utiliza la glucosa para generar ribosa, que es necesaria para la biosíntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos.

• Además, también se obtiene el NADPH que se utilizará como coenzima de enzimas propias del metabolismo anabólico.

VÍA DE LA PENTOSA FOSFATO

VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATOS

• La ruta de la pentosa fosfato tiene lugar en el citosol, y se genera :

• Ribosa (Pentosa)

• NADPH (Coenzima)

Vía de la pentosa fosfato• La vía de la pentosa fosfato tiene lugar en el citosol , y

se divide en dos fases:• Fase oxidativa: Por cada molécula de glucosa; 2

moléculas de NADPH, 1molécula de

ribulosa-5-fosfato y una molécula de CO2. • Fase no oxidativa: La ribosa 5-P puede formar xilulosa y

otros azúcares que se conectan con la vía de la glucólisis.

VÍA DE LAS PENTOSAS FOSFATOSFASE OXIDATIVA

Fase no oxidativa

Ribulosa 5-P

ANABOLISMO DE CARBOHIDRATOS

1.- Gluconeogénesis

2.- Ciclo de Calvin en la fotosíntesis a partir de CO2

GLUCONEOGÉNESIS• Es una ruta metabólica anabólica que permite la biosíntesis

de glucosa a partir de precursores no glucosídicos. Incluye la utilización de varios aminoácidos, lactato, piruvato, glicerol y cualquiera de los intermediarios del ciclo de Krebs como fuentes de carbono para la vía metabólica. Todos los aminoácidos, excepto la leucina y la lisina, pueden suministrar carbono para la síntesis de glucosa.

NECESIDAD DE LAGLUCONEOGÉNESIS

• Las células del cerebro y los eritrocitos dependen casi exclusivamente de glucosa como fuente de energía.• Las reservas de glucosa en forma de glucógeno en el hígado sólo bastan para unas horas de ayuno.• Durante el ayuno o periodos de ejercicio intenso la mayor parte de las necesidades de glucosa del organismo se cubren por la gluconeogénesis.

Biosíntesis de carbohidrato

Ciclo de Calvin Benson

FOTOSINTESIS

H2O CO2

O2 C6H12O6

FASE FOTOQUIMICA

FASE BIOQUIMICA

Luz adsorbidapor pigmentosCLOROFILA

Como se realizala “Fotolisis”del agua ?

CLOROPLASTO

ATP yNADPH+H+

ADPNADP

Ciclo de Calvin

Energía

Utilización de la Energía y su ciclo

+

+

Fotosíntesis

FotosíntesisFase luminosa

La acumulación del hidrógeno por fotolisis del agua activa a la enzima ATP sintetasa

Fotoreducción

Fotólisis del agua

Fotofosforilación

Fotoexcitación

Fase oscura o quimiosintéticaCiclo de Calvín-Benson-Basham • Es una vía anabólica cíclica de reacciones químicas donde se sintetiza los compuestos orgánicos y se utiliza los productos de la etapa luminosa ATP y NADPH2 y se incorpora el C02.

Ciclo de Calvín-Benson-Basham

REGENERACIÓN

REDUCCIÓN

CARBOXILACIÓN

ACTIVACIÓN

12 FOSFOGLICERATO DE 3 C 12 FOSFOGLICERALDEHIDO DE 3 C

6 RIBULOSA 1,5 DIFOSFATO DE 5 C 6 RIBULOSA 5 FOSFATO DE 5 C

CO2

RUBISCO

NADPH2

1

2

3

4

GLUCOSA

ATP

CARBOXILACIÓN

Enzima (Difosforribulosa-carboxilasa – oxigenasa )

Rubisco

La rubisco puede carboxilar y oxigenar a la ribulosa 1,5 P

• La rubisco tiene la propiedad de unir en el mismo centro catalítico al CO2 o al O2, es decir tiene dos sustratos, y cataliza la carbonización o la oxigenación: de ahí su nombre ribulosa 1,5 bifosfato carboxilasa oxigenasa.

• Cuando la enzima actúa como carboxilasa fija CO2 a la ribulosa 1,5P dando comienzo el ciclo C3: se asimila el carbono.

• Cuando la enzima actúa como oxigenasa, y oxigena a la ribulosa 1,5P, comienza un proceso conocido como fotorrespiracion.

Enzima Rubisco

Fotorrespiración

• Es un proceso que se produce en las plantas por el cual éstas utilizan oxígeno (O2) y producen dióxido de carbono (CO2). Como dicho proceso sucede en presencia de la luz y el balance es semejante al de la respiración se denomina fotorrespiración.

Organelas que participan en la Fotorrespiración

Peroxisomas

• Los peroxisomas son orgánulos citoplasmáticos muy comunes en forma de vesículas que contienen enzimas oxidasas y catalasas. Estas enzimas cumplen funciones de detoxificación celular.

FotorrespiraciónCiclo C2

• En el cloroplasto se absorbe el O2, que se une con la ribulosa-1,5-bisfosfato (RuBP) y la reacción es catalizada por la enzima RuBisCO, (oxigenasa) transformándola así en ácido glicólico o glicolato.

Fotorrespiración

• El glicolato es traspasado al peroxisoma y con la acción de O2, son catalizados por la enzima oxidasa, dando lugar a peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) y el aminoácido glicina

Fotorrespiración• Dos de estos aminoácidos

glicina son llevados a la mitocondria donde finalmente se logran tres compuestos: serina, amoníaco y CO2. Los gases CO2 y amoniaco se liberan. La serina regresa al peroxisoma en donde es transformada en glicerato, éste es llevado al cloroplasto en dónde, mediante el gasto de una molécula de ATP, se reintegra al ciclo de Calvin como 3-fosfoglicerato.

Clasificación de las plantas por el tipo de fotosíntesis

• Las plantas terrestres se pueden clasificar en tres tipos fotosintéticos:

• C3 (arroz, trigo, papa, cebada, tomate, etc.)• C4 (maíz, caña de azúcar, sorgo, etc.) • CAM (cactus, orquídeas, aloe vera, nopal, piña, etc.)

LA FOTOSÍNTESIS PLANTAS C3

• PLANTAS C 3• Las plantas que fijan el carbono en un principio en compuestos de 3 carbonos( Fosfoglicerato o glicerato 3 fosfato)

• El 85% de las plantas son C3 y está constituida por los árboles y cultivos como: trigo, arroz, cebada, papa, soya y yuca.

PLANTAS C 4

• Son plantas de (climas tropicales)ambientes con temperatura elevada, intensidad fuerte de luz y baja disponibilidad de agua como: maíz, caña de azúcar y sorgo.

• Fijan inicialmente el CO2 en un compuesto de 4 carbonos (Oxalacetato)

Fosfoenolpiruvato carboxilasa

PLANTAS C 4

• Realizan el Ciclo de Hatch.Slack en células del mésófilo y el ciclo de Calvin en las vainas vasculares.

Plantas C4Plantas C 4

Ciclo de Hatch-- SlackDeshidrogenasa

málica

Plantas CAM (Metabolismo ácido de crassuláceas)

• Son plantas de climas secos, áridos donde el factor limitante es el agua.

• El C02 se incorpora en la noche

Metabolismo ácido de crassuláceas

(Fosfoenolpiruvato

Metabolismo ácido de crassuláceas

El CO2 ingresa por los estomas en la noche y es fijado por el PEP(Fosfoenolpiruvato) de 3C y catalizada por la enzima fosfoenolpiruvato carboxilasa y forma el oxalacetato (OAA)

El oxalacetato es catalizada por la deshidrogenasa málica y forma malato de 4 C que se acumula en la vacuola.

En el día el malato se descarboxila liberando CO2 que ingresa al ciclo de Calvin-Benson