martes, 29 de septiembre de 2009

catabolismo

CATABOLISMO
El catabolismo es la transformación de moléculas complejas a moléculas simples, con liberación de energía.El catabolismo es la parte del
metabolismo que consiste en la transformación de moléculas orgánicas o biomoléculas complejas en moléculas sencillas y en el almacenamiento de la energía química desprendida en forma de enlaces de fosfato y de moléculas de ATP, mediante la destrucción de las moléculas que contienen gran cantidad de energía en los enlaces covalentes que la forman, en reacciones químicas exotérmicas.El catabolismo es el proceso inverso del anabolismo. La palabra catabolismo procede del griego kata que significa hacia abajo o bajo.Es la fase de degradación de las biomoléculas, cuya finalidad última es la obtención de energía. Las moléculas orgánicas serán transformadas en otras más sencillas que intervendrán en reacciones químicas hasta formar los llamados productos finales de las vías catabólicas: los metabolitos de excreción (CO2, NH3 y H2O). La energía liberada en las reacciones catabólicas es almacenada en los enlaces ricos en energía del ATP, y posteriormente podrá ser utililzada en las reacciones endergónicas del anabolismo. El anabolismo y el catabolismo son, por tanto, vías conectadas. Las vías catabólicas son semejantes en los organismos autótrofos y en los heterótrofos.Según la naturaleza de la sustancia que se reduce, se distinguen dos tipos de catabolismo:La fermentación, la molécula que se reduce es siempre orgánica.La respiración, en la que se reduce un compuesto inorgánico. Será respiración aeróbica si este compuesto es el oxígeno, y anaeróbica si la sustancia es distinta del oxígeno.


TIPOS DE CATABOLISMO

Tipos de catabolismoCatabolismo de los hidratos de carbono: Es el proceso de obtener energía a partir de la
glucosa que se realiza por tres mecanismos: glucólisis, respiración celular y fermentación.Catabolismo de las grasas Consiste en la rotura de los triglicéridos en ácidos grasos y glicerol, mediante la incorporación de tres moléculas de agua y la ayuda de enzimas llamadas lipasas.Catabolismo de las proteínas: Es la escisión de las cadenas polipeptídicas en sus aminoácidos mediante enzimas llamadas proteasas. Los aminoácidos obtenidos tienen un catabolismo diferente y algunos pueden formar glucosa mediante la gluconeogénesis.Catabolismo de los glúcidosEl glucógeno en los animales y el almidón en las plantas constituyen las reservas de glucosa. La degradación total de la glucosa, hasta el aprovechamiento completo de toda su energía, comprende dos fases: la glucólisis y la respiración.Catabolismo de los lípidosEl principal mecanismo de obtención de energía de los lípidos (sustancias con muy alto valor calórico) lo constituye la oxidación de los ácidos grasos, que se obtienen de los triglicéridos mediante hidrólisis por lipasas específicas. Los ácidos grasos se unirán a una molécula de coenzima A (CoA) en el citoplasma, quedando activados como acil-CoA. De esta forma pasan a la mitocondria, donde sufren el proceso denominado b-oxidacion. Éstos siempre podrán entrar en el ciclo de Krebs, por lo que cuanto más largo sea el ácido graso mayor cantidad de energía se obtendra en su oxidación. La glicerina también podrá degradarse si se transforma en dihidroxiacetona, entrando en la glucólisis.Catabolismo de las proteínasEn ciertos casos, los aminoácidos libres en las células pueden entrar en el ciclo de Krebs y en la cadena respiratoria como un a-cetoácido. Se distinguen tres mecanismos de oxidación de los aminoácidos: La transaminación, la desaminación oxidativa y la descarboxilación.Catabolismo de los ácidos nucleicosLos ácidos nucleicos son degradados en sus unidades mononucleótidas por la acción de las nucleasas. Los nucleótidos se rompen por otras enzimas en: pentosas, ácido fosfórico y bases nitrogenadas.




TIPOS DE CATABOLISMO

Tipos de catabolismoCatabolismo de los hidratos de carbono: Es el proceso de obtener energía a partir de la
glucosa que se realiza por tres mecanismos: glucólisis, respiración celular y fermentación.Catabolismo de las grasas Consiste en la rotura de los triglicéridos en ácidos grasos y glicerol, mediante la incorporación de tres moléculas de agua y la ayuda de enzimas llamadas lipasas.Catabolismo de las proteínas: Es la escisión de las cadenas polipeptídicas en sus aminoácidos mediante enzimas llamadas proteasas. Los aminoácidos obtenidos tienen un catabolismo diferente y algunos pueden formar glucosa mediante la gluconeogénesis.



Catabolismo de los glúcidos

El glucógeno en los animales y el almidón en las plantas constituyen las reservas de glucosa. La degradación total de la glucosa, hasta el aprovechamiento completo de toda su energía, comprende dos fases: la glucólisis y la respiración.


Catabolismo de los lípidos

El principal mecanismo de obtención de energía de los lípidos (sustancias con muy alto valor calórico) lo constituye la oxidación de los ácidos grasos, que se obtienen de los triglicéridos mediante hidrólisis por lipasas específicas. Los ácidos grasos se unirán a una molécula de coenzima A (CoA) en el citoplasma, quedando activados como acil-CoA. De esta forma pasan a la mitocondria, donde sufren el proceso denominado b-oxidacion. Éstos siempre podrán entrar en el ciclo de Krebs, por lo que cuanto más largo sea el ácido graso mayor cantidad de energía se obtendra en su oxidación. La glicerina también podrá degradarse si se transforma en dihidroxiacetona, entrando en la glucólisis.



Catabolismo de las proteínas

En ciertos casos, los aminoácidos libres en las células pueden entrar en el ciclo de Krebs y en la cadena respiratoria como un a-cetoácido. Se distinguen tres mecanismos de oxidación de los aminoácidos: La transaminación, la desaminación oxidativa y la descarboxilación.


Catabolismo de los ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos son degradados en sus unidades mononucleótidas por la acción de las nucleasas. Los nucleótidos se rompen por otras enzimas en: pentosas, ácido fosfórico y bases nitrogenadas.


CICLO DE KREBS


El ciclo de Krebs (también llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos) es una ruta metabólica, es decir, una sucesión de reacciones químicas, que forman parte de la respiración celular en todas las células aerobicas. En organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es parte de la vía catabólica que realiza la oxidación de glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos hasta producir CO2, liberando energía en forma utilizable (poder reductor y GTP).El metabolismo oxidativo de glúcidos, grasas y proteínas frecuentemente se divide en tres etapas, de las cuales, el ciclo de Krebs supone la segunda. En la primera etapa, los carbonos de estas macromoléculas dan lugar a moléculas de acetil-CoA de dos carbonos, e incluye las vías catabólicas de aminoácidos (p. ej. desaminación oxidativa), la beta oxidación de ácidos grasos y la glucólisis. La tercera etapa es la fosforilación oxidativa, en la cual el poder reductor (NADH y FADH2) generado se emplea para la síntesis de ATP según la teoría del acomplamiento quimiosmótico.El ciclo de Krebs también proporciona precursores para muchas biomoléculas, como ciertos aminoácidos. Por ello se considera una vía anfibólica, es decir, catabólica y anabólica al mismo tiempo.

RESPIRACION AEROBIA


La respiración aerobia es el fenómeno por el que los seres vivos incorporan a su célula o células el oxígeno proveniente del aire o el oxígeno proveniente del agua a los seres que cumplen con esta respiración se los denomina aerobios el oxígeno que ingresa por la membrana celular, va al citoplasma, se introduce en la mitocondria. Oxida la glucosa y de esta combustión se obtiene agua, dióxido de carbono, y energía.Respiración aerobiaFenómeno por el que los seres vivos incorporan a su célula o células el oxígeno proveniente del aire o el oxígeno que aparece disuelto en el agua.A los seres que cumplen con esta respiración se los denomina aerobiosEl oxígeno que ingresa por la membrana celular va al citoplasma, se introduce en la mitocondria y oxida la glucosa. De esta combustión se obtiene agua, CO2 y energía.


RESPIRACION ANAEROBIA

La respiración anaerobia, la glucosa en el que el proceso de la glucólisis es convertida en dos moléculas de ácido ourivico a falta en de oxigeno este ácido puede ser convertido en alcohol etílico etanol o en ácido láctico según el tipo dfe célula de que se trate.A formación del ácido lácticoel ácido láctico se forma apartar del ácido pirú vico por acción de una variedad de microorganismos y también por algunas células animales cuando el oxigeno escasea o falta, por ejemplo lo producen.Las células musculares. Durante el ejercito extremadamente como en el atleta que disputa carreras de velocidad. Al correr respiramos mucho para acrecentar el aporte de oxigeno pero este aumento puede no bastar para cubrir las necesidades inmediatas de las células siguen trabajando al acumular lo que se conoce como una deuda de oxigeno.La glucólisis prosigue utilizando la glucosa liberada por el glicógeno que se convierte en ácido pirú vico y finalmente en ácido láctico originando agotamiento muscular el cual a media que se acumula deprime bajo los niveles de ph del músculo y reducen la capacidad de las fibras musculares para contraerse, originado sensación de fatiga.a) formación del alcohol:Las células de las levaduras que se representan como florescencias en le hollejo de las uvas pueden crecer sin oxigeno y convertir el jugo de frutas en jugo es decir la glucosa en etanol. Cuando el azúcar se agota la célula de la levadura dejan de funcionar cuando la concentración de alcohol es de 12 a 17% a este proceso se le llama “fermentacion” sacchaoromyces cervesiae levadura que hace el alcohol.

ETAPAS DEL CICLO DE KREBS


Reacción 1: Citrato sintasa (De oxalacetato a citrato)El sitio activo de la enzima, activa el acetil-CoA para hacerlo afín a un centro carbonoso del oxalacetato. Como consecuencia de la unión entre las dos moléculas, el grupo tioéster (CoA) se hidroliza, formando así la molécula de citrato. La reacción es sumamente exoergónica (ΔG'°=-31.4 kJ/mol), motivo por el cual este paso es irreversible. El citrato producido por la enzima, además, es capaz de inhibir competitivamente la actividad de la enzima. Incluso estando la reacción muy favorecida, porque es exoergónica, la citrato sintasa puede ser perfectamente regulada. Este aspecto tiene una notable importancia biológica, puesto que permite una completa regulación del ciclo de Krebs completo, convirtiendo a la enzima en una especie de marcapasos del ciclo.Reacción 2: Aconitasa (De citrato a isocitrato)La aconitasa cataliza la isomerización del citrato a isocitrato, por la formación de cis-aconitato. La enzima cataliza también la reacción inversa, pero en el ciclo de Krebs tal reacción es unidireccional a causa de la ley de acción de masa: las concentraciones (en condiciones estándar) de citrato (91%), del intermediario cis-aconitato (3%) y de isocitrato (6%), empujan decididamente la reacción hacia la producción de isocitrato. En el sitio activo de la enzima está presente un clúster hierro-azufre que, junto a algunos residuos de aminoácidos polares, liga el sustrato. En concreto, la unión al sustrato se asegura por la presencia de un resto de serina, de arginina, de histidina y de aspartato, que permiten sólo la unión estereospecifica del citrato 1R,2S, rechazando la forma opuesta.Reacción 3: Isocitrato deshidrogenasa (De isocitrato a oxoglutarato)La isocitrato deshidrogenasa mitocondrial es una enzima dependiente de la presencia de NAD+ y de Mn2+ o Mg2+. Inicialmente, la enzima cataliza la oxidación del isocitrato a oxalsuccinato, lo que genera una molécula de NADH a partir de NAD+. Sucesivamente, la presencia de un ión bivalente, que forma un complejo con los oxígenos del grupo carboxilo en posición alfa, aumenta la electronegatividad de esa región molecular. Esto genera una reorganización de los electrones en la molécula, con la consiguiente rotura de la unión entre el carbono en posición gamma y el grupo carboxilo adyacente. De este modo se tiene una descarboxilación, es decir, la salida de una molécula de CO2, que conduce a la formación de α-cetoglutarato, caracterizado por dos carboxilos en las extremidades y una cetona en posición alfa con respecto de uno de los dos grupos carboxilo.Reacción 4: α-cetoglutarato deshidrogenasa (De oxoglutarato a Succinil-CoA)Después de la conversión del isocitrato en α-cetoglutarato se produce una segunda reacción de descarboxilación oxidativa, que lleva a la formación de succinil CoA. La descarboxilación oxidativa del α-chetoglutarato es muy parecida a la del piruvato, otro α-cetoácido. Ambas reacciones incluyen la descarboxilación de un α-cetoácido y la consiguiente producción de una unión tioéster a alta energía con la coenzima A. Los complejos que catalizan tales reacciones son parecidos entre ellos. La α-cetoglutarato deshidrogenasa (o, más correctamente, oxoglutarato deshidrogenasa), está compuesta de tres enzimas diferentes:* Subunidad E1: las dos cetoglutarato deshidrogenasas.* Subunidad E2: la transuccinilasa. (La subunidad E1 y E2 presentan una gran homología con las de la piruvato deshidrogenasa.)* Subunidad E3: la dihidrolipoamida deshidrogenasa, que es el mismo polipéptido presente en el otro complejo enzimático.Reacción 5: Succinil-CoA sintetasa (De Succinil-CoA a succinato)El succinil-CoA es un tioéster a alta energía (su ΔG°′ de hidrólisis está en unos -33.5 kJ mol-1, parecido al del ATP que es de -30.5 kJ mol-1). La citrato sintasa se sirve de un intermediario con tal unión a alta energía para llevar a cabo la fusión entre una molécula con dos átomos de carbono (acetil-CoA) y una con cuatro (oxalacetato). La enzima succinil-CoA sintetasa se sirve de tal energía para fosforilar un nucleósido difosfato purinico como el GDP. La energía procedente del tioéster viene convertida en energía ligada a una unión fosfato. El primer paso de la reacción genera un nuevo intermediario a alta energía, conocido como succinil fosfato. Sucesivamente, una histidina presente en el sitio catalítico remueve el fosfato de la molécula glucídica, generando el producto succinato y una molécula de fosfohistidina, que dona velozmente el fosfato a un nucleósido difosfato, recargándolo a trifosfato. Se trata del único paso del ciclo de Krebs en el que se produce una fosforilación a nivel de sustrato. El GTP está implicado principalmente en las rutas de transducción de señales, pero su papel en un proceso energético como el ciclo de Krebs es, en cambio, esencialmente trasladar grupos fosfato hacia el ATP, en una reacción catalizada por la enzima nucleósid difosfoquinasa.Reacción 6: Succinato deshidrogenasa (De succinato a fumarato)La parte final del ciclo consiste en la reorganización de moléculas a cuatro átomos de carbono hasta la regeneración del oxalacetato. Para que eso sea posible, el grupo metilo presente en el succinato tiene que convertirse en un carbonilo. Como ocurre en otras rutas, por ejemplo en la beta oxidación de los ácidos grasos, tal conversión ocurre mediante tres pasos: una primera oxidación, una hidratación y una segunda oxidación. Estos tres pasos, además de regenerar oxalacetato, permiten la extracción ulterior de energía mediante la formación de FADH2 y NADH. La primera reacción de oxidación es catalizada por el complejo enzimático de la succinato deshidrogenasa, la única enzima del ciclo que tiene como aceptor de hidrógeno al FAD en vez de al NAD+. El FAD es enlazado de modo covalente a la enzima por un residuo de histidina. La enzima se vale del FAD ya que la energía asociada a la reacción no es suficiente para reducir el NAD+. El complejo enzimático también es el único del ciclo que pasa dentro de la membrana mitocondrial. Tal posición se debe a la implicación de la enzima en la cadena de transporte de los electrones. Los electrones pasados sobre el FAD se introducen directamente en la cadena gracias a la unión estable entre la enzima y el cofactor mismo.Reacción 7: Fumarasa (De fumarato a L-malato)La fumarasa cataliza la adición en trans de un protón y un grupo OH- procedentes de una molécula de agua. La hidratación del fumarato produce L-malato.Reacción 8: Malato deshidrogenasa (De L-malato a oxalacetato)La última reacción del ciclo de Krebs consiste en la oxidación del malato a oxalacetato. La reacción, catalizada por la malato deshidrogenasa, utiliza otra molécula de NAD+ como aceptor de hidrógeno, produciendo NADH. La energía libre de Gibbs asociada con esta última reacción es decididamente positiva, a diferencia de las otras del ciclo. La actividad de la enzima es remolcada por el consumo de oxalacetato por parte de la citrato sintasa, y de NADH por parte de la cadena de transporte de electrones.

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