Glucólisis

La glucólisis es la degradación de la glucosa, una secuencia de reacciones que tiene lugar en el citosol de la célula.

Etapas de la Glucólisis

1. La glucosa es fosforilada por el ATP para formar glucosa-6-fosfato.
2. Por una reacción de isomerización, la glucosa-6-fosfato pasa a fructosa-6-fosfato.
3. Se utiliza el ATP para fosforilar la fructosa-6-fosfato a fructosa-1,6-difosfato.
4. Este azúcar de 6 carbonos se divide para producir 2 moléculas de 3 carbonos cada una: gliceraldehído-3-fosfato y fosfodihidroxiacetona.
5. Por una reacción de isomerización, ambas moléculas de triosafosfato continúan la glucólisis.
6. Reacción de oxidación, en la que las 2 moléculas de gliceraldehído-3-fosfato se oxidan a 1,3-difosfoglicerato. La coenzima NAD⁺ se reduce a NADH + H⁺.
7. El 1,3-difosfoglicerato transfiere un grupo fosfato al ADP, que se fosforila a ATP, obteniéndose el 3-fosfoglicerato.
8. El grupo fosfato se mueve de la posición 3 a la 2, formando el 2-fosfoglicerato.
9. Eliminación de agua por deshidratación del 2-fosfoglicerato, obteniéndose fosfoenolpiruvato.
10. El fosfoenolpiruvato transfiere un grupo fosfato al ADP para formar ATP y piruvato.

Ciclo de Krebs

1. La acetil-coenzima A se une al oxalacetato para formar el citrato, liberándose la molécula de coenzima A.
2. Reacción de isomerización que transforma el citrato en isocitrato.
3. El isocitrato se oxida por deshidrogenación a oxalsuccinato, mientras que el NAD⁺ pasa a NADH y luego da lugar al α-cetoglutarato y CO₂.
4. Una deshidrogenación y una descarboxilación transforman el α-cetoglutarato en succinil-coenzima A. Se obtienen una molécula de coenzima reducido NADH y una molécula de CO₂.
5. Una molécula de H₂O rompe el enlace liberando la coenzima A y da lugar al succinato libre. La energía liberada es aprovechada para la síntesis de una molécula de GTP a partir de GDP y Pi.
6. Reacción de oxidación por deshidrogenación transforma el succinato en fumarato.
7. La hidratación del doble enlace del fumarato da lugar a un grupo alcohol en el malato.
8. Reacción de oxidación: la deshidrogenación del malato a oxalacetato provoca la reducción del NAD⁺ a NADH.

Funciones del Ciclo de Krebs

• Oxidación del acetil-CoA.
• Obtención de poder reductor NADH y FADH₂.
• Obtención de energía en forma de GTP.
• Obtención de precursores metabólicos.

Respiración Celular

La respiración celular es la oxidación de la molécula de glucosa para obtener energía.

La respiración celular puede ser:

• Anaeróbica (en ausencia de oxígeno): ejemplo, respiración celular incompleta → Fermentación → Citoplasma.
• Aeróbica (en presencia de oxígeno): ejemplo, respiración celular completa → Citoplasma + Mitocondria.

Respiración Celular Completa:

1. Glucosa → Citoplasma → Mitocondria
2. Ciclo de Krebs → Matriz → Mitocondria
3. Cadena Respiratoria → Crestas → Mitocondria

Glucólisis:

• Proceso gradual.
• Se degrada en compuestos más simples: Glucosa (6C) → 2 Ácido pirúvico (3C).
• No requiere O₂.

Cadena Respiratoria:

• NADH y FADH₂ se oxidan y liberan H⁺ y e^–. Los e^– se transportan por citocromos y forman 36 ATP (Fosforilación Oxidativa).
• Formación de H₂O en presencia de Oxígeno.

Fórmula general de la respiración celular completa:

Glucosa + O₂ → CO₂ + H₂O + Energía (C₆H₁₂O₆)

Conclusión

• La respiración celular es común a todos los seres vivos.
• Si es completa, la célula debe tener mitocondrias (célula eucariota).
• Si es incompleta, no se necesita mitocondria.

Metabolismo Celular

El metabolismo celular es un conjunto de reacciones físicas y químicas que ocurren en el interior de la célula.

El metabolismo se divide en:

• Anabolismo: Reacciones de síntesis a partir de moléculas pequeñas, se obtienen moléculas de mayor tamaño. Necesita energía (endergónico). Ejemplo: La fotosíntesis.
• Catabolismo: Reacciones de descomposición o ruptura a partir de moléculas de gran tamaño, se obtienen moléculas de menor tamaño. Libera energía. Ejemplo: Respiración Celular.

El metabolismo es posible gracias a las enzimas, proteínas que funcionan como catalizadores biológicos.

El ATP es una molécula intermediaria que transporta energía. El ATP (Adenosina Trifosfato) es un nucleótido constituido por: 1 Base nitrogenada, 1 Azúcar (pentosa), 3 Grupos fosfato.

Las moléculas de ATP funcionan como una «moneda energética». Cuando la célula necesita energía, rompe las uniones fosfato y la obtiene.

Las moléculas de ATP que se emplean en la actividad celular se recuperan mediante la unión de ADP + P. Para que esto ocurra, se requiere energía que proviene de las reacciones catabólicas.

Las enzimas son proteínas fabricadas por las células, cuya función en el metabolismo es fundamental para permitir un funcionamiento eficiente del organismo.

• Las enzimas disminuyen la energía necesaria para que ocurra la reacción.
• Son específicas: cada una actúa sobre el mismo tipo de sustancias y acelera siempre el mismo tipo de reacción.
• Las enzimas que participan en las reacciones no se transforman y se recuperan intactas al final del proceso.
• Están influenciadas por factores físicos y químicos, entre ellos, la temperatura y el pH.

Fermentación

1. Fermentación Láctica: Es la que realizan las células del músculo esquelético cuando el aporte de oxígeno que reciben es insuficiente. Utilizan como combustible la glucosa, que fermentan a ácido láctico. Posteriormente, parte de este ácido láctico pasa a la sangre y, a través de ella, llega al hígado, donde es transformada en glucosa. Esta fermentación la realizan también muchos microorganismos responsables de la obtención de productos derivados de la leche.
2. Fermentación Alcohólica: El ácido pirúvico obtenido en la glucólisis es transformado en etanol y CO₂. La realizan levaduras del género Saccharomyces. El etanol de la cerveza procede de la glucosa de la cebada. La glucosa se encuentra en forma de almidón. El etanol del vino procede de la fermentación de la glucosa de la uva. En la fabricación del pan se lleva a cabo la fermentación de los polisacáridos de la harina. El CO₂ es el responsable de su aspecto esponjoso.

En los 2 tipos de fermentaciones se cumple:

1. Los productos finales son compuestos orgánicos reducidos, que pueden ser todavía oxidados y utilizados como fuente de energía.
2. El aceptor de NADH es 1 molécula orgánica.
3. No se obtiene más ATP en el proceso que el obtenido en la glucólisis.
4. El coenzima reducido es oxidado en su totalidad en la 2ª fase.

3. Fermentación Acética: La realizan bacterias del género Acetobacter. Transformación del etanol por oxidación. Esto permite la transformación del vino en vinagre. Los microorganismos aerobios que producen vinagre forman una telilla sobre la superficie del vino, para poder permanecer en contacto con el aire.