Ud.10. metabolismo i

Biología. 2º bachillerato
Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo

10 El metabolismo. Catabolismo

C.E.M HIPATIA-FUHEM
Profesor: Miguel Ángel Madrid


El metabolismo: catabolismo
10 1. Concepto, tipos de reacciones metabólicas, inderdependencia
entre ellas.
2. Clasificación de los organismos en relación a los tipos de
metabolismo.
3. El ATP
4. Obtención del poder reductor. Transportadores de electrones.
Reacciones redox.
5. Catabolismo de los glúcidos
1. Glucólisis
2. Respiración celular. Ciclo de Krebs y cadena respiratoria.
3. Fermentaciones
4. Comparación entre las vías aerobias y anaerobias del
tabalismo.

6. Catabolismo de los lípidos

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La respiración en los animales

Respiración celular Aparato respiratorio

O2
CO2

Mitocondria
Intercambio
gaseoso

Oxígeno

Energía

Dióxido de carbono

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¿Qué es el
metabolismo?

CONJUNTO DE REACCIONES QUE OCURREN EN EL
INTERIOR DE LAS CÉLULAS o del organismos Y QUE
CONDUCE A LA TRANSFORMACIÓN DE UNAS
BIOMOLÉCULAS EN OTRAS

Todas las reacciones que ocurren en el
metabolismo están reguladas por
enzimas

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1. Fases del metabolismo celular (vías metabólicas)

CATABOLISMO ANABOLISMO

• Son reacciones de degradación. • Son reacciones de síntesis.
• Son reacciones de oxidación. • Son reacciones de reducción.
• Desprenden energía (contenida en • Precisan energía (ATP), endotérmicos.
los enlaces químicos), AG>0 (No espontáneos)
exotérmicos. Se almacena en el
ATP. AG<0 • A partir de unos pocos sustratos
• A partir de muchos sustratos diferentes se pueden formar muchos productos,
se forman casi siempre los mismos diferentes.
productos, principalmente dióxido
de carbono, ácido pirúvico y etanol.
• Es un conjunto
de vías metabólicas
• Es un conjunto de vías metabólicas divergentes.
convergentes.

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El metabolismo celular

CATABOLISMO ANABOLISMO

• Consisten en la transformación de • Se forma materia orgánica compleja a
moléculas orgánicas complejas en partir de otra más sencilla. (fabricación de
otras más sencillas. . H.C, lípidos… renovación estructuras…)

• Se genera poder reductor (NADH + H+). • Se precisa poder reductor.

• Tiene lugar tanto en autótrofos como • Ocurre, algunas, tanto en autótrofos
heterótrofos. como heterótrofos..

• Ejemplo: glucólisis, ciclo de Krebs. • Ejemplo: síntesis deproteínas,
glucogenogénesis, glucolisis.

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El anabolismo y el catabolismo no
son dos procesos aislados e
interdependientes. Ambos
procesos están conectados entre
sí. El catabolismo libera energía
que se utiliza en el anabolismo y
suministra la materia prima
necesaria que participa en los
procesos anabólicos. Por ello,
muchas de las reacciones van a
ser pasos comunes a ambos
procesos, aunque con distinta
direccionabilidad.
Vías anfibólicas: las que
participan tanto en el catabolismo
como en el anabolismo

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La serie de reacciones que
permiten ir desde una
molécula precursora hasta el
producto final constituye una
ruta o vía metabólica

Las rutas pueden ser:
a) Lineales: se obtienen productos
finales a expensas de moléculas
precursoras.
b) Cíclicas: parten de dos moléculas
precursoras, una de las cuales se
regenera tras el proceso cíclico y la
otra experimenta diversas
transformaciones.

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B.C y D: Metabolitos intermedios

A B C D E
A: Molécula Producto

inicial final

Reacciones metabólicas

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Esquema global del metabolismo celular
Ingreso de
NUTRIENTE Es el metabolismo de
Ss en la Biomoléculas Catabolismo degradación de
célula Biomoléculas
moléculas y produce
energía

Procesos en los
Metabolitos
Metabolitos que se almacena
gran cantidad de
Anfibolismo
energía, que
Mitocondria después se utiliza
en el anabolismo

Son procesos
ATP, GTP, NADH...
ATP, GTP, NADH... endergónicos en los
Anabolismo que se realiza síntesis
de moléculas

Los procesos catabólicos y
Funciones vitales
Funciones vitales Calor anfibólicos desprenden
(gasto de energía)
(gasto de energía) energía libre

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Catalizadores
Gráfica de la energía de activación

Para lanzar en poco
tiempo muchos objetos
por la ventana se puede De igual forma, para acelerar una reacción química
aumentar el número se pueden calentar los reactivos o añadir un catalizador,
de trabajadores o rebajar es decir, una sustancia que disminuya la energía
el dintel de la ventana. de activación necesaria para llegar al estado de transición.

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Catalizadores

Energía libre de activación
de la reacción sin catalizador

Estado de transición

Energía libre de activación
de la reacción catalizada
Energía libre

Estado inicial

Variación global
de energía libre
en la reacción

Estado final

Avance de la reacción

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Energía libre
Reactivos Productos

∆G < 0 ∆G > 0

Reactivos

Productos

La reacción es espontánea. La reacción no es espontánea.
Cuando se desprende energía libre, las Cuando se absorbe energía libre, las reacciones
reacciones se denominan exergónicas. se denominan endergónicas.
El sistema puede realizar trabajo y se Para que se produzcan deben estar asociadas a
produce aumento de desorden. otras donde ∆G sea lo suficientemente negativo.

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2. Clases de organismos según su tipo
de nutrición
AUTÓTROFOSS

FOTOAUTÓTROFOS Fuente de energía: luz
solar (plantas, algas.
O FOTOLITÓTROFOS Bacterias algunas)

Fuente de energía: la liberada en
QUIMIOAUTÓTROFOS oxidación compuestos inorgánicos
O QUMIOLITÓTROFOS (bacterias incoloras del S, nitrificantes,
del hidrógeno, hierro…)

QUIMIOHETERÓTROFOS Fuente de energía: la almacenada en los
enlaces covalentes de las moléculas (animales,
HETERÓTROFOS

QUIMIORGANOTROFOS
hongos, protozoos y ciertas bacterias)

Fuente de energía: realizan
fotosíntesis donde los dadores de
FOTOHETERÓTROFOS
electrones son compuestos orgánicos,
FOTOORGANOTROFOS como alcoholes, ácidos grasos…
(bacterias purpúreas no sulfurosas…)

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Según quién sea el último aceptor de hidrógenos
(electrones) los organismos pueden ser:

Aerobios Anaerobios
(O2 aceptor final) (SO42-, NO2- …)

Estrictos Facultativos

Lactobacillus Saccharomyces
Streptococcus

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2. Clases de organismos según su tipo
de nutrición
FUENTE DE ENERGÍA

FOTÓTROFOS QUIMIÓTROFOS
(Luz) (Energía química)

FOTOLITÓTROFOS QUIMIOLITÓTROFOS
LITÓTROFOS FOTOAUTÓTROFAS AUTÓTROFOS
(H2O, H2S) QUIMIOAUTÓTROFOS (CO2)
(bacterias fotosintéticas del S,
(bacterias quimiosintéticas)
todos los vegetales con clorofila)

FOTOORGANÓTROFOS QUIMIOORGANÓTROFOS HETERÓTROFOS
ORGANÓTROFOS (Materia orgánica)
(Moléculas complejas) FOTOHETERÓTROFAS QUIMIOHETERÓTROFOS
(bacterias purpúreas no sulfurosas) (Muchas bacterias, animales, hongos)

FUENTE DE
FUENTE DE CARBONO
HIDRÓGENO

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CLASES DE ORGANISMOS SEGÚN SU TIPO DE NUTRICIÓN

Tipo Fuente Fuente Fuente Ejemplos
carbono energía H

vegetales, algas
Fotoautótrofos CO2 Luz H2O, SH2 cianofíceas, bact.
rojas del S

Quimioautotrofo
CO2
reacc. NH3,H2,SH2
bact.desnitrif.; incol. del
s redox S, Fe,

c.
bacterias purpúreas no-
Fotoheterótrofos orgánic Luz c. orgánicos
sulfúreas
os

c. animales, hongos,
Quimioheterótrof
orgánic
reacc. c. orgánicos protozoos, resto de
os os redox bacterias

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3. Adenosín-trifosfato (ATP)
OH OH OH
ATP

HO — P — O — P — O — P — O — CH2 O Adenina

O O O H H
H H
ATP + H2O → ADP + Pi + energía (7,3 kcal/mol)
OH OH
OH OH
ADP

HO — P — O — P — O — CH2 O Adenina

O O H H
H H
ADP + H2O → AMP + Pi + energía (7,3 kcal/mol)
OH OH OH
AMP

HO — P — O — CH2 O Adenina

O H H
H H

OH OH
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Papel del ATP como transportador de
energía
El ATP almacena energía y actúa como “moneda de cambio energético”.

ADP

Fosforilación
Desfosforilación Fosforilación del
Desfosforilación sustrato
del sustrato

ATP

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¿De qué dos
formas se puede
obtener ATP?

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¿De qué dos Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo
formas se puede
obtener ATP?

a) Fosforilación a nivel de sustrato. El grupo
fosfato de alta energía es trasferido desde un
compuesto determinado hasta el ATP. La reacción
está catalizada por quinasas.
Así se forma el ATP en glucólisis y ciclo de Krebs

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¿De qué dos Unidad 10. Metabolismo I. Catabolismo
formas se puede
obtener ATP?

b) Mediante enzimas del grupo ATP sintetasas (en las
crestas mitocondriales)

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UTILIZACIÓN CELULAR DE LA ENERGÍA PARA:

1. Síntetizar biomoléculas y macromoléculas a partir de
precursores simples.

2. Transportar activamente iones y moléculas a través
de su membrana.

3. Realizar trabajo mecánico en la contracción muscular
y en otros movimientos celulares.

4. Producir calor para mejorar las reacciones

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FORMAS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA QUÍMICA
EN LOS SERES VIVOS
1) Energía del hidrógeno y enlaces de los nutrientes orgánicos
(energía basta, no se puede utilizar en el mismo lugar que se obtiene
ni usar de inmediato) que se debe transformar en:
2) Nucleótidos con restos fosfato con enlaces ricos en energía".
Son 24:
1) ATP, ADP, AMP
2) GTP, GDP, GMP
3) CTP, CDP, CMP
4) d-ATP, d-ADP, d-AMP
5) d-GTP, d-GDP, d-GMP
6) d-CTP, d-CDP, d-CMP
7) UTP, UDP, UMP
8) d-TTP, d-TDP, d-TMP
3) Nucleótidos que son coenzimas
NADP+ + H2 --------------------> NADPH + H+
NAD+ + H2 --------------------> NADH + H+
FAD+ + H2 --------------------> FADH2
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CoQ + H2 --------------------> CoQH2 Profesor: Miguel Ángel Madrid


4. Obtención del poder reductor

Oxidación: pérdida de electrones. De un átomo o
molécula. Las oxidaciones van acompañadas de
pérdidas de átomos de hidrógeno o de su electrón
Ocurren de forma
Reducción: ganancia de electrones de un átomo o simultánea
molécula.

Agente oxidante: el que capta o gana
electrones.

Agente reductor: el que cede o pierde
electrones.

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Reacción de
OXIDACIÓN

2H
Agente reductor
(cede o pierde e-)

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Reacción de
REDUCCIÓN

2 NAD+ + 2 H  NADH + H+

Agente oxidante
Capta o gana e-

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Las reacciones redox, cuando trascurren con
la pérdida simultánea de electrones y protones
se denominan DESHIDROGENACIONES

Biología
INICIO ESQUEMA RECURSOS
El metabolismo. Catabolismo

Oxidación del ácido pirúvico

Sustrato donador de electrones y protones
(generalmente son los compuestos Estas reacciones están catalizadas por
orgánicos) enzimas deshidrogenasas

2 CH 3 CO COOH 2 CH 3 CO SCoA

Ácido pirúvico Acetil - CoA

NAD + NADH

Sustrato aceptor de electrones y protones
SALIR ANTERIOR

(son los coenzimas)
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ACOPLAMIENTO DESHIDROGENACIÓN
DE REACCIONES (OXIDACIÓN)
REDOX

Pérdida de
átomos de H por
moléculas
orgánicas. Al
Las reacciones oxidarse el átomo
catabólicas son de H es captado
reacciones redox por otra molécula
(transportadora de
electrones)

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OBTENCIÓN DEL PODER REDUCTOR

En las oxidaciones se liberan electrones, pero
estos no viajan solos, sino acompañados de
protones

Los electrones y protones liberados son
trasportados por unos compuestos: los
trasportadores de electrones (coenzimas):
NADH, NADPH, FAD, FMN…

2 NAD+ + 2 H  NADH + H+
(forma oxidada) (forma reducida)

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Reacciones redox
COMPUESTO COMPUESTO
REACCIONES REDOX
OXIDADO REDUCIDO

A + BO AO + B AO B
AH + B A + BH A BH
e-
A + B A+ + B- A+ B-

CARACTERÍSTICAS DE LAS REACCIONES REDOX

HIDRÓGENO ELECTRONES ENERGÍA

OXIDACIÓN ELIMINACIÓN ELIMINACIÓN LIBERACIÓN

REDUCCIÓN ADICIÓN ADICIÓN ALMACENAMIENTO

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EL CATABOLISMO
Moléculas orgánicas
Finalidad: (glúcidos, lípidos…)
1.Proporcionar energía (contenida
en los enlaces químicos de las
moléculas). Esta energía será ADP
NAD+
utilizada por la célula en las
reacciones anabólicas.
2.Generar poder reductor. ATP
NADH+H+

Moléculas sencillas
(NH3, ác. Láctico, CO2,
Los procesos catabólicos
H2O…)
se conocen como
respiración celular.

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Rutas metabólicas del catabolismo
aerobio Grasas
Aminoácidos Glúcidos
Glicerol Ac. Grasos

Desaminación * Glucólisis ß -oxidación

Ácido
pirúvico

Acetil -CoA
* Eliminación del
grupo amino de
los Aa en forma
de NH3

Cadena
Cadena
respiratoria CO2, H2O y ATP
respiratoria
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CATABOLISMO DE GLÚCIDOS
Ingestión de moléculas
(ej. Almidón)

Moléculas sencillas
digeridas
(glucosa)

Célula

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CATABOLISMO DE GLÚCIDOS
Monosacáridos
(glucosa)
ATP

Glucolisis
Fermentaciones
(sin oxígeno) Moléculas sencillas
NADH+H+
digeridas
Ac. Láctico Ac, pirúvico (glucosa)
Etanol
Descarboxilación
oxidativa

ATP oxígeno
Acetil. CoA

NADH+H+ Cadena de transporte
Ciclo de Krebs

ATP
CO2

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Tipos de catabolismo

FERMENTACIÓN RESPIRACIÓN

• Oxidación incompleta de glucosa • Oxidación completa de glucosa
• Dador de naturaleza orgánica. • Dador orgánico.
• Aceptor final orgánico • Aceptor final inorgánico. (aerobia y
anaerobia)

• ATP por fosforilación a nivel de sustrato. • ATP por fosforilación oxidativa.

• Ocurre en el citoplasma. No • Ocurre en la mitocondria. Interviene
interviene la cadena la cadena transportadora de
transportadora. electrones

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Tipos de catabolismo

RESPIRACIÓN RESPIRACIÓN
AEROBIA ANAEROBIA
• Tanto en eucariotas como • Solo en procariotas
procariotas

• Aceptor final de H+ y e es el • Aceptor final de H+ y e ion
O2, que se reduce y forma nitrato (NO3-, SO42-)
H2O

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El catabolismo por respiración. Células eucariotas

Fosforilación a
nivel de sustrato

GLUCÓLISIS

VOLVER

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Etapas de la glucólisis

ETAPA 1 Hexoquinasa
preparatoria
+ + + H+

Fosfoglucosa
isomerasa
ETAPA 2
preparatoria

Fosfofructoquinasa

ETAPA 3 + + H+
preparatoria +
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Aldolasa

ETAPA 4 +
preparatoria

Gliceraldehído 3-fosfato
deshidrogenasa

ETAPA 5 de
beneficio 2 + + 2 +

Fosfoglicerato
quinasa
Se recupera el ATP
ETAPA 6 de
beneficio 2 + 2
gastado de la fase
+anterior

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Fosfoglicerato
ETAPA 7 de mutasa
beneficio
2 2

ETAPA 8 de
beneficio Enolasa

2 2 + H 2O

Piruvato quinasa Se ganan 2l ATP netos
ETAPA 9 de
beneficio
2 + + H+ 2 +

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Resumen de la glucólisis
ENERGÍA CONSUMIDA ENERGÍA PRODUCIDA

BALANCE PARCIAL : - 2 ATP BALANCE PARCIAL : 4 ATP + 2 NADH

BALANCE TOTAL : 2 ATP y 2 NADH C.E.M HIPATIA-FUHEM


ASÍ ES LA GLUCOLISIS…

Su eficacia es El ATP se Se genera poder
baja (solo 2 ATP) genera a nivel de reductor
sustrato (2 NADH + H+)

No precisa de Ocurre en el
oxígeno citoplasma celular

Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+  2 a. pirúvico + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O
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Destino del ácido pirúvico, producto final de la glucolisis
1) EN CÉLULAS ANAEROBIAS ESTRICTAS
Realizan"fermentaciones" o respiraciones incompletas: sólo les aportan el 5%
de la energía (2 ATP por molécula de glucosa)
Ejemplo: en la fermentación láctica (Lactobacillus acidofilus y Sreptococcus
lactis) pasa a ácido láctico (ácido 2-hidroxi-propanoico) (CH3-CHOH-CH2OH):
2) EN CÉLULAS ANAEROBIAS FACULTATIVAS
Realizan excepcionalmente “fermentaciones”
Ej. levaduras del genero Sacharomyces (eucariotas) realizan la fermentación
alcohólica por la que la glucosa pasa a etanol y dióxido de carbono. Sólo
produce 2 ATP.
Ej. células musculatura esquelética ante ejercicios intensos y anaerobios
realizan una fermentación láctica. Cuando le llega el suficiente oxígeno el
pirúvico es degradado por completo a CO2 y H2O. Este incremento de ácido
láctico dispara el consumo de oxígeno al 90% lo que explica el "jadeo" después
de un ejercicio muscular intenso. Corresponde a la oxidación total o parcial del
exceso de láctico formado durante el ejercicio.
3) EN CÉLULAS AEROBIAS
El pirúvico pasa al interior mitocondrial y en su matriz es degradado aún más.
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FASES DE LA RESPIRACIÓN CELULAR
AEROBIA

1. Glucólisis: La glucosa se transforma en 2
moléculas de piruvato. Citosol

2. Descarboxilación oxidativa del
piruvato. Produce ácido acético en forma de acetil
coenzima A. Matriz mitocondrial

3. Ciclo de Krebs. El ácido acético es oxidado
totalmente para formar CO2.

4. Transporte de electrones. Hasta el
oxígeno. Participa la cadena respiratoria. En mb
mitocondrial interna.

La energía almacenada en los coenzimas
se libera y es utilizada para sintetizar
ATP.
(fosforilación oxidativa)
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Oxidación del ácido pirúvico
El a. pirúvico se
oxida, pierde el
2 Coa - SH
2 CO2 C y los dos
oxígenos,
liberando CO2.

Se forma á
acético, que se
COMPLEJO DE LA une al
Piruvato - Coenzima A
deshidrogenasa

2 CH
3 CO COOH 2 CH 3 CO SCoA

Ácido pirúvico Acetil - CoA
Los electrones
liberados son
recogido por el
NAD+ que se
2 NAD + 2 NADH + 2 H+
reduce para
formar
NADH+H+

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Esquema general de la respiración

celular
Acído pirúvico CITOSOL

Membranas externa e interna

MATRÍZ
MITOCONDRIAL

Cadena CRESTAS
respiratoria MITOCONDRIALES

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CICLO DE KREBS

VOLVER

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El ciclo de Krebs (una vuelta)
Glucosa Coenzima A
Acetil-CoA
Ácidos
grasos

8 1
Ácido oxalacético

H2O 7 Ácido málico
NAD + NADH H2O
Ácido cítrico
Ácido fumárico 2
FADH2
6 FAD NAD +
SH- NADH
Coenzima A NADH
SH-
NAD +
3
Coenzima A
5 Ácido isocítrico
Ácido succínico
4
GTP CO2
ADP
H2O GDP
CO2 Ácido α-cetoglutárico C.E.M HIPATIA-FUHEM
ATP Succinil-CoA


ASÍ EN EL CICLO DE KREBS…
Por cada vuelta completa se genera…

Se regenera 1 Se genera poder
oxalacético Energía reductor
(puede iniciar de 1 GTP (3 NADH + H+
nuevo el ciclo) 1 FADH2)

No precisa de Se desarrolla en la
oxígeno matriz de la mitocondria
directamente

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EL CATABOLISMO COMPLETO DE LA GLUCOSA

RUTA: INTERVIENEN: PRODUCTOS:
GLUCOLÍSIS C6H12O6 2 CH3-C0-COOH
2 NAD+ 2 (NADH + H+)
(en hialoplasma)
2 (ADP + Pi) 2 ATP

PIRUVATO 2 SH-CoA 2 CH3-C0-S-CoA
2 CH3-C0-COOH 2 CO2
DESHIDROGENASA 2 NAD+ 2 (NADH + H+)
(en matriz mitocondrial)
CICLO DE KREBS 2 CH3-C0-S-CoA 2 SH-CoA, 4 CO2,
(2 VUELTAS) 6 H2O, 6 NAD+, 6 (NADH + H+), 2 FADH2,
2 FAD, 2 (ADP + Pi) 2 ATP
(matriz mitocondrial)
FOSFORILACIÓN 10 (NADH + H+) 12 H2O , 34 ATP
2 FADH2 10 NAD+
OXIDATIVA
34 (ADP + Pi) , 6 O2 2 FAD
(membrana interna
mitocondrial)
Balance final:
C6H12O6 + 6 H2O +6 O2 + 38 (ADP+Pi)     6 CO2 + 38 ATP + 12 H2O
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CADENA DE TRANSPORTE ELECTRÓNICA O CADENA
RESPIRATORIA. Finalidad: oxidación de los
coenzimas reducidos (NADH+H+
y FADH2)
Los electrones captados por el
NADH NADH entran en la cadena
NAD + + H+
- 0,4 cuando son transferidos al FMN
2e- + 2H+

FMN El FMN cede los electrones a la
2e- + 2H+
ubiquinona o coenzima Q. El FMN
FMN
vuelve a su forma oxidada y la
CoQ
ubiquinona se reduce
FADH2 2e + 2H+
-
2H+
0 Coenzima Q o ubiquinona cede
CoQ
Cit b los electrones al siguiente
FAD 2e - aceptor, y vuelve a su forma
Cit b oxidada
Cit c El proceso de repite en sentido
2e- descendente. Al saltar los
Cit c electrones por la cadena
+ 0,4 Los electrones van
Cit a respiratoria, van saltando a niveles
“descendiendo” a niveles
2e- energéticos inferiores.
energéticos inferiores, lo que se
utiliza para liberar energía en Cit a
forma de ATP a3
2e
-

a3 2H+ + 1/2 O2
+ 0,8 Se Los electrones llegan al oxígeno, 2e-
2e-
que los acepta y se combina con dos
protones para formar agua que sale de H2O
Voltios la mitocondria y de la célula
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Fosforilación oxidativa
La energía que los electrones van
perdiendo al pasar por las moléculas
transportadoras se emplea en
Matriz bombear protones desde la matriz
mitocondrial
hasta el espacio intermembranas
ATP
H+ ADP
Espacio intermembrana
H+
Matriz mitocondrial H+ F1
FAD H2O
NAD +
F0
NADH _ _
FAH2 2 H+ + 1/2 O2 _ _
2e-
2e-

CoQ

Cit c Sistema III H+
Sistema I Sistema II
H+
H+ H+
H+
H+
Espacio H+ H+
intermembrana
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Balance energético global
Glucosa 2 NADH

Glucólisis 2 NADH

Ácido
2 ATP pirúvico 6 NADH

Ciclo Cadena
Acetil- de
CoA respiratoria
Krebs

2 FADH2

2 ATP
32 ATP

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Balance del metabolismo de 1 glucosa

Coenzimas Moléculas de ATP
Proceso Lugar
reducidos producidas
2
Glucólisis Citoplasma 2 NADH+H +
6
Formación
acetil Mitocondria 2 NADH+H+ 6
Coenzima A
6 NADH+H+ 18
Ciclo de 2 FADH2 4
Mitocondria 2 GTP (equivalentes a
Krebs
2 ATP)

TOTAL 38

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El catabolismo por fermentación

FERMENTACIÓN FERMENTACIÓN
ALCOHÓLICA LÁCTICA

FERMENTACIÓN FERMENTACIÓN
BUTÍRICA PÚTRIDA

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Fermentación etílica
Glucosa
Glucosa Dihidroxiacetona
fosfato

G3P

Ácido 1,3-
bifosfoglicérico 2 ATP

NAD + CH3 - CO - COOH
3
NADH
Ácido pirúvico

CH3 - CH2OH
3 2 CH3 - CHO
3
CO2
Etanol Acetaldehído

Realizada fundamentalmente por las levaduras
Saccharomyces cerevisae (anaerobias facultativas)

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Fermentación láctica
Dihidroxiacetona
fosfato

Ácido 1,3-
Glucosa
Glucosa G6P G3P
bifosfoglicérico

Las bacterias que producen esta
fermentación se encuentran de forma natural NAD + NADH 2 ATP
en la leche sin esterilizar, son beneficiosas para
el ser humano

CH3 - CHOH - COOH
3 CH3 - CO - COOH
3
Ácido láctico Láctato deshidrogenasa Ácido pirúvico

Bacterias anaerobias facultativas:
Lactobacilos lactis, L. bulgaricus, L. casei. Streptococcus faecalis (en el intestino humano)

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Fabricación del queso
Incorporación a la leche de las bacterias lácticas
(Lactobacillus y Lactococcus). El ác láctico provoca acidificación
de la leche

Adición de renina (enzima) , que coagula proteínas (caseina) y
cuaja la leche

Se separa la fase líquida (suero, que se retira) de la sólida
(la cuajada, que se prensa y deshidrata)

Salado

Se envuelve con tela (obtención de queso fresco)

El cuajo o renina se obtiene tradicionalmente del cuarto estómago de
terneras destetadas.
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Maduración del queso: Incorporación al molde

Adición de microorganismos, bacterias y mohos (Penicillium)

Hidrolizado de grasas y proteínas

Obtención de aminoácidos libres, aminas, ácidos grasos
y amoníaco

Quesos blandos: son madurados por hongos Penicillium
que crecen en su superficie .
Quesos semiblandos: maduran por bacterias que crecen en
anaerobiosis en su superficie.
Quesos duros: maduran por bacterias lácticas que crecen
en anaerobiosis en su interior

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En la fabricación de los quesos suizos se emplean bacterias
Propionibacter shermani en la etapa del cuajado.
Estas bacterias desprenden burbujas de CO2,
lo que proporciona el aspecto agujereado a estos quesos.

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Fabricación del yogur
Se produce por la fermentación láctica a cargo de
Lactobacillus bulgaricus y
Streptococcus termophilus. El ácido láctico liberado aumenta
la acidez lo que provoca la precipitación de la leche

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Kéfir. Bebida agria, parecida al yogur, moderadamente
alcohólica.
Se fabrica por fermentación alcohólica y lácitca
Lo llevan a cabo levaduras.
la lactosa de la leche se transforma en ácido láctico
y se produce anhídrido carbónico y alcohol.

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Fabricación del vino
Prensado de la uva

Zumo de frutas (Mosto)

Fermentación del mosto por
(Saccharomyces cerevisae y S. elipsoidens)
Microorganismos de la piel

El contenido el CO2, sabor y otras características organolécticas
dependen de la transformación metabólica de otros compuestos
del vino (taninos, alcohole…)

Durante el primer año, los vinos tintos sufren una segunda
fermentación espontánea a cargo de bacterias del ácido láctico,
lo que se reduce la acidez.
Con el envejecimiento se
desarrolla el sabor del vino
Los vinos negros se elaboran añadiendo la piel y fermentado

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Alcohol e hígado
El etanol sigue el camino contrario a la fermentación.
La célula hepática acumula NADH + H+ en exceso.
El exceso de NADH+H+ impide la degradación de azúcares, grasas y aminoácidos
(debido a que no se recupera el NAD+).
Se transforman en grasa, que se cumula

Acumulación
de grasa en hígado hepatitis  cirrrosis

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Fabricación del vinagre
Azúcares

Fermentación alcohólica

Etanol
(vino, sidra…)

Acetobacter (bacteria)
En presencia de oxígeno

Ac. acético

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Fabricación del pan
Masa de harina, agua y sal
(trigo, centeno, cebada, maiz…)

Fermentación alcohólica
S. cerevisae

PAN

El dióxido de carbono formará burbujas,
que serán atrapadas por el gluten del trigo que causa
que el pan se levante.

Gluten: proteína que se encuentra en el trigo combinada con el almidón. La enfermedad celiaca se produce por
su intolerancia

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Fabricación de la cerveza
Fermentación alcohólica de cereales (cebada en Europa, maíz
en Sudamérica, arroz en Asia)

1. Malteado del cereal: se 6. Hervido de la mezcla
humedece y se deja germinar. (desnaturalización amilasas)
Como consecuencia el almidón
se transforma en maltosa
7. Adición de Saccharomyces
2. Tueste de la maltosa:
Obtención de malta
8. Fermentación alcohólica

4. Separación del extracto acuoso
del sólido 9. Maduración

10. Filtrado y pasteurizado
5. Adición del lúpulo
(inflorescencia femenina)
Impide crecimiento de bacterias y La destilación de la cerveza produce
da sabor amargo un licor que tras el envejecimiento
da lugar al güisqui

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Fabricación de la cerveza

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Catabolismo de lípidos
1 g grasa  9 Kcal

Triglicéridos del tejidos adiposo

Lipasas
Vía anabólica
Ac. graso Glicerina Glucosa

Vía catabólica
Glucolisis

Dihidroxiactenona Pirúvico

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Catabolismo de lípidos
1. En el citosol los ácidos grasos son activados por el CoA.
para formar acil graso CoA
(el ácido graso no puede atravesar la mb mitocondrial)

2. El acil graso CoA atraviesa la membrana de la mitocondria
ayudado por enzimas

3. En la matriz se inicia la beta oxidación de los ácido grasos
(hélice de Lynen) para formar
Acetil CoA, que puede ser oxidado posteriormente en el ciclo de Krebs.

El resultado de cada beta oxidación es formación de un ácido graso con
2 átomos de C menos que el anterior y dos
coenzimas reducidos FADH2 y NADH+H+

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Transporte de los ácidos grasos
Acetil - CoA

HSCoA Carnitina

Acil-carnitina Carnitina
Citosol

Transportador
Espacio intermembrana
de carnitina

Matriz mitocondrial

Acil-carnitina

Carnitina HSCoA

Acil-CoA β - oxidación

Acetil - CoA Ciclo de
Krebs
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ACTIVACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS
PREVIA A SU BETA-OXIDACIÓN

Carbono Carbono alfa
SH-CoA beta

CH3-CH2-CH2 ........ CH2-COOH  CH3-CH2.....CH2-CH2-CO-S-CoA
H2O
(ácido graso hipotético) ACIL-S-CoA
ATP  AMP+PPi

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Esquema general de la β - oxidación
R - CH2 - CH2 - CO~S-CoA
Acil-CoA
FAD
Oxidación
Acil -CoA Acil-CoA
deshidrogenasa FADH2
con dos
Acetil-CoA carbonos
menos
Tiólisis
Tiolasa
HS-Coa

R - CO - CH2 - CO~S-CoA
β - cetoacil-CoA R - CH = CH - CO~S-CoA
Enoil-CoA
β - hidroxiacill-CoA
deshidrogenasa Enoil-CoA
hidratasa H2O
OH
|
NADH + H+ R - CH - CH2 - CO~S-CoA
NAD+
β - hidroxiacil-CoA
Oxidación
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Actividad enzimática

Reacción con un sustrato Reacción con dos sustratos sucesivos

Centro activo Sustrato A
Sustrato
Reacción con dos
sustratos a la vez
Enzima +
Sustrato
Enzima
Sustrato A Sustrato B Enzima
Sustrato B
Enzima +
Productos Complejo
activado Producto C
Enzima
Complejo
activado
Enzima + Producto
Producto A Producto B Producto D

S + E → ES → E + P A + E → AE → C + E’// B + E’→ D + E

Producto C Producto D

A + B + E → ABE → CDE → C + D + E

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Especificidad de las enzimas

Modelo de complementariedad Modelo de ajuste inducido

Modelo de apretón de manos

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Cinética de la actividad enzimática

Velocidad de reacción
Vmáx

Efecto de la
temperatura
Temperatura
½ Vmáx óptima

Temperatura ºC

KM Concentración del sustrato [S]

Efecto del pH

pH óptimo pH

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Inhibidores de la actividad enzimática

IRREVERSIBLE IRREVERSIBLE COMPETITIVA

Inhibidor Centro activo

IRREVERSIBLE NO COMPETITIVA BLOQUEO COMPLEJO
ENZIMA-SUSTRATO

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Producción de energía en el catabolismo

A B + C
a
gí
+ + En
er

G1 G2
ΔG = G2 – G1 < 0

A + B C + D
a
gí
+ + + er
En

ΔG = G2 – G1 < 0
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e- y H+ e- y H+ transportados
transportados por NADH y FADH2
por NADH

- Transporte de e-
Glucólisis Ciclo - Quimiósmosis
de Krebs - Fosforilación oxidativa
Glucosa Ácido pirúvico

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TRANSPORTE DE ELECTRONES

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Catabolismo de los lípidos

CICLO DE OXIDACIÓN DE
LOS ÁCIDOS GRASOS

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Intercambio de gases

Estomas

CO2
O2

Envés

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Fotosíntesis

Sales
Materia Cloroplasto minerales Luz solar
orgánica

CO2
O2

O2

Estoma
CO2
H2O
Savia bruta Savia elaborada
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Metabolismo y respiración celular en plantas
Nutrientes inorgánicos
1

O2
1
DÍA
Fotosíntesis Nutrientes
orgánicos

2
2 Reacciones
O2 catabólicas
NOCHE

Energía
Reacciones anabólicas
Nutrientes Almidón, CO2
H2O
orgánicos celulosa, Respiración celular
sencillos enzimas, etc.
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