Metabolismo Energético Celular: Respiración Aerobia y Catabolismo
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1. Respiración Aerobia: Los seres vivos obtienen energía (E) por combustión, produciendo H2O y CO2. Las mitocondrias son los orgánulos que proporcionan la mayor parte de la energía, sintetizando ATP. Los combustibles principales son los glúcidos (principalmente), lípidos y proteínas.
Catabolismo de Glúcidos
*Glicólisis:
Es la ruta metabólica que convierte la glucosa en piruvato, con la producción de 2 moléculas de ATP. Consiste en una secuencia de 10 reacciones catalizadas enzimáticamente que se realizan en el citosol de la célula. Comprende 2 etapas: una etapa preparatoria en la que la glucosa es fosforilada y fragmentada, dando lugar a moléculas de gliceraldehído-3-fosfato. Se consumen 2 moléculas de ATP activando a la molécula de glucosa para su posterior catabolismo. Una segunda etapa en la que 2 moléculas de gliceraldehído-3-fosfato son oxidadas por el NAD+ y a continuación convertidas en piruvato, con la producción de 4 moléculas de ATP.
La reacción global es: glucosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD+ -> 2 piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O. La glicólisis prepara a la glucosa para su oxidación completa en la mitocondria, donde se libera mucha energía.
*Formación del Acetil-CoA a partir del Piruvato:
El piruvato obtenido en la glicólisis, que penetra en la mitocondria, se descarboxila oxidativamente para formar acetil-CoA y CO2, en una reacción catalizada por el complejo multienzimático piruvato deshidrogenasa. Esta reacción es irreversible y dirige al piruvato hacia su oxidación final en el ciclo de Krebs.
*Ciclo de Krebs:
Es la ruta oxidativa final de la glucosa y de la mayoría de los combustibles metabólicos. Su función es oxidar el grupo acetilo a CO2, al mismo tiempo que se reducen los transportadores de NAD+ y FAD a NADH y FADH2. Se realiza en la matriz mitocondrial.
Reacción: acetil-CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2H2O -> 2CO2 + 3NADH + 3H+ + FADH2 + GTP + CoA-SH. En cada vuelta del ciclo entra un grupo acetilo que es oxidado completamente, 3 moléculas de NAD+ son reducidas a NADH, 1 molécula de FAD es reducida a FADH2, se forma 1 molécula de GTP, el NADH y el FADH2 se oxidan generando ATP.
*Fosforilación Oxidativa:
La fosforilación oxidativa es el principal medio de regeneración de ATP en los organismos heterótrofos. El ATP se regenera a partir de ADP y Pi.
Catabolismo de Lípidos:
Los ácidos grasos son oxidados para obtener energía en la mayor parte de los tejidos. En los animales se almacenan en forma de triacilglicéridos en el tejido adiposo y se movilizan por la acción hidrolítica.