Catabolismo

Respiración Celular

Glucólisis

La glucólisis es la primera etapa de la respiración celular y ocurre en el citoplasma. Durante este proceso, una molécula de glucosa se divide en dos moléculas de piruvato. Se produce una ganancia neta de 2 ATP y 2 NADH.

Ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs, también conocido como ciclo del ácido cítrico, tiene lugar en la matriz mitocondrial. El piruvato se oxida completamente a CO₂, generando ATP, NADH y FADH₂.

Cadena Transportadora de Electrones y Fosforilación Oxidativa

Ocurre en las crestas mitocondriales en eucariotas y en la membrana plasmática en procariotas. Aquí se oxidan las coenzimas reducidas (NADH y FADH₂) en las etapas anteriores, utilizando la energía desprendida para fabricar ATP. Se distinguen tres etapas:

1. Cadena transportadora de electrones: Se lleva a cabo por seis componentes englobados en la membrana interna: los complejos proteicos I, II, III y IV, la ubiquinona Q (coenzima Q) y el citocromo C. Estas moléculas se sitúan de forma ordenada, aceptando y cediendo electrones. El NADH cede electrones al complejo I y el FADH₂ al complejo II. El complejo IV cede los electrones al oxígeno, formando agua.
2. Quimiósmosis: La energía liberada en el transporte de electrones se utiliza para bombear protones al espacio intermembranoso. Cuando la concentración es muy elevada, los protones vuelven a la matriz mitocondrial a través de la ATP-sintetasa.
3. Fosforilación oxidativa: La ATP-sintetasa, al girar por el flujo de protones, libera energía que produce la unión de ADP a un grupo fosfato, generando ATP. Distinguimos fosforilación a nivel del sustrato (ATP directo) y fosforilación oxidativa (ATP mediante la energía de la cadena de transporte electrónico).

Fermentación

Es un proceso catabólico donde no interviene la cadena de transporte electrónico y el aceptor final de electrones es un compuesto orgánico. Se sintetiza ATP a nivel de sustrato y no interviene la ATP-sintetasa. Se consigue poca energía (2 ATP por glucosa). La fermentación ocurre en microorganismos y en el tejido muscular de los animales en ausencia de oxígeno. Existen organismos anaerobios facultativos (respiración o fermentación) y anaerobios estrictos (solo fermentación). Distinguimos:

• Fermentación alcohólica: Utilizada en la industria para la fabricación de bebidas alcohólicas.
• Fermentación láctica: Realizada por bacterias como Lactobacillus casei y Streptococcus lactis. Produce derivados lácteos como el queso y el yogur. También se produce en el músculo por sobreesfuerzo.
• Fermentación butírica: Realizada por bacterias como Bacillus amilobacter y Clostridium butyricum. Descompone sustancias vegetales como la celulosa, produciendo ácido butírico, CO₂ y sustancias malolientes.
• Fermentación pútrida: Degrada sustratos proteicos y produce sustancias malolientes como el indol y la cadaverina.

Catabolismo de Lípidos

Las enzimas lipasas rompen los enlaces éster de los triglicéridos, separando glicerina y ácidos grasos. Las fosfolipasas actúan sobre los fosfolípidos. Los ácidos grasos sufren la β-oxidación o hélice de Lynen en las mitocondrias. Los ácidos grasos se unen a CoA para atravesar las membranas mitocondriales, utilizando la energía de 2 ATP. En cada ciclo de β-oxidación se producen NADH y FADH₂, que se oxidan en la cadena respiratoria, y acetil-CoA, que se incorpora al ciclo de Krebs.

Catabolismo de Proteínas

En el catabolismo de aminoácidos se distinguen tres fases:

1. Separación del grupo amino (-NH₂): Mediante la transaminación, el grupo amino se transfiere a un cetoácido (generalmente α-cetoglutarato).
2. Desaminación oxidativa: El glutamato libera el ion amonio (NH₄⁺) y se regenera α-cetoglutarato.
3. Eliminación de grupos amino (NH₄⁺): Parte se reutiliza en la síntesis de aminoácidos, pero la mayor parte se elimina por su toxicidad. En vertebrados, se transforma en urea y se excreta por la orina. El esqueleto carbonado se degrada siguiendo rutas distintas. Los aminoácidos se clasifican en glucogénicos (forman glucosa), cetogénicos (forman lípidos o cuerpos cetónicos) y mixtos (forman ambas).

Anabolismo

El anabolismo son vías metabólicas que construyen sustancias complejas a partir de otras más sencillas, gastando energía.

Anabolismo Autótrofo

Transformación de moléculas inorgánicas (CO₂, NO₃^–, H₂O…) en orgánicas sencillas (glucosa, aminoácidos…). Puede ser fotosintético o quimiosintético.

• Fotosintético: Utiliza la energía luminosa. Puede ser oxigénico (libera oxígeno, realizado por plantas, algas y cianobacterias) o anoxigénico (no libera oxígeno, realizado por bacterias purpuras y verdes del azufre).
• Quimiosintético: Utiliza la energía de la oxidación de compuestos inorgánicos. Realizado por bacterias quimiosintéticas.

Anabolismo Heterótrofo

Transformación de moléculas orgánicas sencillas (glucosa, aminoácidos, ácidos grasos…) en complejas (almidón, glucógeno, proteínas…). Realizado por organismos autótrofos y heterótrofos.

Fotosíntesis

Consiste en la transformación de energía luminosa en energía química que se almacena en moléculas orgánicas.