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El catabolismo es la parte del metabolismo que consiste en la transformación de biomoléculas complejas en moléculas sencillas y en el almacenamiento de la energía química obtenida en forma de enlaces de alta energía en moléculas de adenosín trifosfato (ATP). También se genera NADPH, con poder reductor, que la célula utilizará en los procesos anabólicos.
Esta energía se podrá utilizar en las reacciones endergónicas del anabolismo, por lo que el catabolismo y el anabolismo están conectados.
Las reacciones catabólicas tienen lugar en todos los organismos, sean autótrofos o heterótrofos, y son muy parecidas en todos ellos.
El catabolismo, según la naturaleza de la molécula que se reduce, aceptando los electrones, puede ser:
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Tipos de catabolismo según sea el aceptor final de electrones. |
Etapas de la respiración de los glúcidos (la 2ª y 3ª no se dan en las fermentaciones). |
Tipos de catabolismo según la naturaleza de la molécula que se oxida. |
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|---|---|---|---|---|---|---|
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Catabolismo
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Respiración
Fermentación |
Aerobia Anaerobia |
Etapas |
1º. Glucólisis 2ª. Ciclo de Krebs 3ª. Cadena respiratoria |
Tipos de Catabolismo |
Catabolismo de los glúcidos Catabolismo de los lípidos Catabolismo de los prótidos Catabolismo de las bases nitrogenadas |
En la oxidación se produce la pérdida de un electrón y en la reducción, la ganancia de un electrón. Como en las reacciones de oxidación-reducción espontáneas, los electrones pasan de un nivel de energía más alto a otro más bajo, la molécula libera energía cuando se oxida. Cuando se oxida la glucosa, se cambian los enlaces C-C, C-H, y O-O, por enlaces C-O e H-O, ya que el oxígeno acepta los electrones.
En los seres vivos, el 40 % de la energía producida por la oxidación de la glucosa se almacena en los enlaces que llevan a transformar ADP en ATP.
La degradación de la glucosa tiene lugar en dos etapas:
La glucogenólisis es un proceso catabólico y hace referencia a la degradación de glucógeno a glucosa o glucosa 6-fosfato. Se da cuando el organismo requiere un aumento de glucosa y, a través de este proceso, puede liberarse a la sangre y mantener su nivel (glucemia). Tiene lugar en casi todos los tejidos, aunque de manera especial en el músculo y en el hígado debido a la mayor importancia del glucógeno como combustible de reserva en estos tejidos.
Se lleva a cabo en el citosol y consiste en la eliminación de un monómero de glucosa de una molécula de glucógeno mediante desfosforilación para producir glucosa 1 fosfato, que después se convertirá en glucosa 6-fosfato, intermediario de la glucólisis. Es antagónica la glucogenogénesis. Estimulada por el glucagón en el hígado, la epinefrina (adrenalina) en el músculo e inhibida por la insulina.
No es simplemente el proceso inverso de la glucogenogénesis. Como en esta última vía existen etapas irreversibles, la degradación del glucógeno debe realizarse utilizando, en esos pasos, enzimas distintas a las de la vía anabólica.
Las etapas de glucogenólisis son las siguientes:
1. Fosforólisis de glucógeno. La acción de fosforilasa cataliza la ruptura de uniones glucosídicas α(1→4) por inserción de fosfato en el carbono 1. El ortofosfato utilizado en esta reacción proviene del medio(Fósforo inorgánico); no es necesario gasto de ATP. La fosforilasa actúa a partir del extremo no reductor de las ramificaciones y libera glucosa-1-fosfato. La acción enzimática se detiene a cuatro restos antes de la próxima unión α(1→6), pues el enlace glucosídico α-1,6 detiene su acción.3 Aquí interviene otra enzima, oligo-α(1,4)→α(1,4)-glucantransferasa.
2. Hidrólisis de uniones glucosídicas α(1→6). La ruptura de este enlace se realiza por hidrólisis, catalizada por α-1,6-glucosidasa o enzima desramificante, que deja glucosa en libertad por cada nueve glucosas-1-P.
3. Formación de glucosa-6-P. La glucosa-1-P es convertida en glucosa-6-P por la fosfoglucomutasa. Es la misma reacción de la glucogenogénesis, en sentido inverso.
4. Formación de glucosa libre. La última etapa es la hidrólisis de glucosa-6-fosfato a glucosa y fosfato inorgánico, catalizada por glucosa-6-fosfatasa.
Para llevar a cabo la glucogenólisis son necesarias tres enzimas citosólicas:
La glucólisis o glicólisis (del griego glycos, azúcar y lysis, ruptura), es la vía metabólica encargada de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía para la célula. Consiste en diez reacciones enzimáticas consecutivas que convierten a la glucosa (de seis átomos de carbono) en dos moléculas de piruvato (tres átomos de carbono cada una), capaces de seguir otras vías metabólicas y continuar produciendo energía para el organismo.
La glucólisis se produce en el citosol, no necesita oxígeno y se compone de varias reacciones químicas.
El rendimiento energético final de la glucólisis es de dos moléculas de ATP, ya que se consumen dos, pero se obtienen cuatro. Además, se forman dos moléculas de NADH, con poder reductor.
La glucólisis se divide en dos fases principales y diez reacciones enzimáticas:
Esta primera fase de la glucólisis consta de cinco reacciones y consiste en transformar una molécula de glucosa en dos moléculas de gliceraldehído 3-fosfato.
Es una etapa degradativa, no se produce oxidación. No se obtiene ATP, sino que se gastan 2 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa.
Consta de cinco reacciones en las que se reduce el NAD, que se transforma en NADH + H+, formándose 4 moléculas de ATP por trasferencia de grupos fosfato al ADP. Se obtiene una molécula de piruvato (forma ionizada del ácido pirúvico) por cada una de gliceraldehído, dos por cada glucosa.
Una de las etapas más importantes de la glucólisis es la etapa 6 (en algunos libros aparece dentro de la etapa 5), en la que se obtiene NADH. Si el NADH no se vuelve a oxidar, la ruta se detendrá. Según la disponibilidad de oxígeno se podrá oxidar de dos formas:
Las funciones de la glucólisis son:
La betaoxidación (β-oxidación) es un proceso catabólico de los ácidos grasos en el cual sufren remoción, mediante la oxidación, de un par de átomos de carbono sucesivamente en cada ciclo del proceso, hasta que el ácido graso se descompone por completo en forma de moléculas acetil-CoA, que serán posteriormente oxidados en la mitocondria para generar energía química en forma de (ATP). La β-oxidación de ácidos grasos consta de cuatro reacciones recurrentes.
El resultado de dichas reacciones son unidades de dos carbonos en forma de acetil-CoA, molécula que pueden ingresar en el ciclo de Krebs, y coenzimas reducidos (NADH y FADH2) que pueden ingresar en la cadena respiratoria.
No obstante, antes de que produzca la oxidación, los ácidos grasos deben activarse con coenzima A y atravesar la membrana mitocondrial interna, que es impermeable a ellos.
Los aminoácidos que no se utilizan directamente para la síntesis de proteínas no pueden ser almacenados ni excretados, por lo que se usan como combustibles. La catalización de proteínas está ligada al concepto de Proteólisis.
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El catabolismo es la parte del metabolismo que consiste en la transformación de biomoléculas complejas en moléculas sencillas y en el almacenamiento de la energía química obtenida en forma de enlaces de alta energía en moléculas de adenosín trifosfato (ATP). También se genera NADPH, con poder reductor, que la célula utilizará en los procesos anabólicos.
Esta energía se podrá utilizar en las reacciones endergónicas del anabolismo, por lo que el catabolismo y el anabolismo están conectados.
Las reacciones catabólicas tienen lugar en todos los organismos, sean autótrofos o heterótrofos, y son muy parecidas en todos ellos.
El catabolismo, según la naturaleza de la molécula que se reduce, aceptando los electrones, puede ser:
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Tipos de catabolismo según sea el aceptor final de electrones. |
Etapas de la respiración de los glúcidos (la 2ª y 3ª no se dan en las fermentaciones). |
Tipos de catabolismo según la naturaleza de la molécula que se oxida. |
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Respiración
Fermentación |
Aerobia Anaerobia |
Etapas |
1º. Glucólisis 2ª. Ciclo de Krebs 3ª. Cadena respiratoria |
Tipos de Catabolismo |
Catabolismo de los glúcidos Catabolismo de los lípidos Catabolismo de los prótidos Catabolismo de las bases nitrogenadas |
En la oxidación se produce la pérdida de un electrón y en la reducción, la ganancia de un electrón. Como en las reacciones de oxidación-reducción espontáneas, los electrones pasan de un nivel de energía más alto a otro más bajo, la molécula libera energía cuando se oxida. Cuando se oxida la glucosa, se cambian los enlaces C-C, C-H, y O-O, por enlaces C-O e H-O, ya que el oxígeno acepta los electrones.
En los seres vivos, el 40 % de la energía producida por la oxidación de la glucosa se almacena en los enlaces que llevan a transformar ADP en ATP.
La degradación de la glucosa tiene lugar en dos etapas:
La glucogenólisis es un proceso catabólico y hace referencia a la degradación de glucógeno a glucosa o glucosa 6-fosfato. Se da cuando el organismo requiere un aumento de glucosa y, a través de este proceso, puede liberarse a la sangre y mantener su nivel (glucemia). Tiene lugar en casi todos los tejidos, aunque de manera especial en el músculo y en el hígado debido a la mayor importancia del glucógeno como combustible de reserva en estos tejidos.
Se lleva a cabo en el citosol y consiste en la eliminación de un monómero de glucosa de una molécula de glucógeno mediante desfosforilación para producir glucosa 1 fosfato, que después se convertirá en glucosa 6-fosfato, intermediario de la glucólisis. Es antagónica la glucogenogénesis. Estimulada por el glucagón en el hígado, la epinefrina (adrenalina) en el músculo e inhibida por la insulina.
No es simplemente el proceso inverso de la glucogenogénesis. Como en esta última vía existen etapas irreversibles, la degradación del glucógeno debe realizarse utilizando, en esos pasos, enzimas distintas a las de la vía anabólica.
Las etapas de glucogenólisis son las siguientes:
1. Fosforólisis de glucógeno. La acción de fosforilasa cataliza la ruptura de uniones glucosídicas α(1→4) por inserción de fosfato en el carbono 1. El ortofosfato utilizado en esta reacción proviene del medio(Fósforo inorgánico); no es necesario gasto de ATP. La fosforilasa actúa a partir del extremo no reductor de las ramificaciones y libera glucosa-1-fosfato. La acción enzimática se detiene a cuatro restos antes de la próxima unión α(1→6), pues el enlace glucosídico α-1,6 detiene su acción.3 Aquí interviene otra enzima, oligo-α(1,4)→α(1,4)-glucantransferasa.
2. Hidrólisis de uniones glucosídicas α(1→6). La ruptura de este enlace se realiza por hidrólisis, catalizada por α-1,6-glucosidasa o enzima desramificante, que deja glucosa en libertad por cada nueve glucosas-1-P.
3. Formación de glucosa-6-P. La glucosa-1-P es convertida en glucosa-6-P por la fosfoglucomutasa. Es la misma reacción de la glucogenogénesis, en sentido inverso.
4. Formación de glucosa libre. La última etapa es la hidrólisis de glucosa-6-fosfato a glucosa y fosfato inorgánico, catalizada por glucosa-6-fosfatasa.
Para llevar a cabo la glucogenólisis son necesarias tres enzimas citosólicas:
La glucólisis o glicólisis (del griego glycos, azúcar y lysis, ruptura), es la vía metabólica encargada de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía para la célula. Consiste en diez reacciones enzimáticas consecutivas que convierten a la glucosa (de seis átomos de carbono) en dos moléculas de piruvato (tres átomos de carbono cada una), capaces de seguir otras vías metabólicas y continuar produciendo energía para el organismo.
La glucólisis se produce en el citosol, no necesita oxígeno y se compone de varias reacciones químicas.
El rendimiento energético final de la glucólisis es de dos moléculas de ATP, ya que se consumen dos, pero se obtienen cuatro. Además, se forman dos moléculas de NADH, con poder reductor.
La glucólisis se divide en dos fases principales y diez reacciones enzimáticas:
Esta primera fase de la glucólisis consta de cinco reacciones y consiste en transformar una molécula de glucosa en dos moléculas de gliceraldehído 3-fosfato.
Es una etapa degradativa, no se produce oxidación. No se obtiene ATP, sino que se gastan 2 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa.
Consta de cinco reacciones en las que se reduce el NAD, que se transforma en NADH + H+, formándose 4 moléculas de ATP por trasferencia de grupos fosfato al ADP. Se obtiene una molécula de piruvato (forma ionizada del ácido pirúvico) por cada una de gliceraldehído, dos por cada glucosa.
Una de las etapas más importantes de la glucólisis es la etapa 6 (en algunos libros aparece dentro de la etapa 5), en la que se obtiene NADH. Si el NADH no se vuelve a oxidar, la ruta se detendrá. Según la disponibilidad de oxígeno se podrá oxidar de dos formas:
Las funciones de la glucólisis son:
La betaoxidación (β-oxidación) es un proceso catabólico de los ácidos grasos en el cual sufren remoción, mediante la oxidación, de un par de átomos de carbono sucesivamente en cada ciclo del proceso, hasta que el ácido graso se descompone por completo en forma de moléculas acetil-CoA, que serán posteriormente oxidados en la mitocondria para generar energía química en forma de (ATP). La β-oxidación de ácidos grasos consta de cuatro reacciones recurrentes.
El resultado de dichas reacciones son unidades de dos carbonos en forma de acetil-CoA, molécula que pueden ingresar en el ciclo de Krebs, y coenzimas reducidos (NADH y FADH2) que pueden ingresar en la cadena respiratoria.
No obstante, antes de que produzca la oxidación, los ácidos grasos deben activarse con coenzima A y atravesar la membrana mitocondrial interna, que es impermeable a ellos.
Los aminoácidos que no se utilizan directamente para la síntesis de proteínas no pueden ser almacenados ni excretados, por lo que se usan como combustibles. La catalización de proteínas está ligada al concepto de Proteólisis.
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