El documento describe los procesos de catabolismo y obtención de energía a través de la oxidación de moléculas como glúcidos, lípidos y proteínas. Explica que el catabolismo produce energía mediante reacciones de oxidación que incluyen la glucólisis, el ciclo de Krebs y la cadena transportadora de electrones en la mitocondria, lo que resulta en la generación de ATP. El documento también cubre los tipos de nutrición como fototrofos, litotrofos, organotrofos y heterótrofos,

1. CATABOLISMO Y
OBTENCIÓN DE
ENERGÍA
Francisco Orozco Rodríguez

2. Tipos de Nutrición
FUENTE DE ENERGÍA
FOTÓTROFOS QUIMIÓTROFOS
(Luz) (Energía química)
LITÓTROFOS FOTOLITÓTROFOS QUIMIOLITÓTROFOS AUTÓTROFOS
(H2O, H2S) (bacterias fotosintéticas del (bacterias quimiosintéticas) (CO2)
azufre, vegetales con clorofila)
ORGANÓTROFOS FOTOORGANÓTROFOS QUIMIOORGANÓTROFOS HETERÓTROFOS
(bacterias purpúreas no (otras bacterias, animales y
(Moléculas complejas) sulfurosas) hongos) (Materia orgánica)
ÚLTIMO ACEPTOR DE H (e-)
FUENTE DE FUENTE DE
HIDRÓGENO CARBONO
AEROBIOS ANAEROBIOS
(Oxígeno) (Otras sustancias)
SUMINISTRO DE NITRÓGENO
Para fabricar proteínas

3. Anabolismo Vs Catabolismo
Catabolismo, produce Catabolismo
energía a través de la XY X+Y
oxidación.
Anabolismo, produce
energía 2H(2H+ + 2e-)
materia orgánica
mediante la reducción.
Requiere energía. Hay X+Y XY
otras formas que no Anabolismo
necesitan reducción
XY moléculas reducidas, X e Y moléculas oxidadas.

4. Las reacciones metabólicas son
reacciones de oxidorreducción
Una molécula se oxida si pierde electrones al tiempo que
otra molécula gana esos electrones y se reduce.
OXIDACIÓN REDUCCIÓN
Pérdida de e-, conlleva aumento del Ganancia de e-, conlleva disminución
número de oxidación: Cu+ Cu2+ del número de oxidación: Cu2+ Cu+
Pérdida de hidrógeno: R-H R Incorporación de hidrógeno: R R-H
Incorporación de oxígeno: R R-O Pérdida de oxígeno: R-O R

5. Reacciones de oxidorreducción

6. Reacciones de oxidorreducción

8. El ATP en las reacciones metabólicas
Las reacciones metabólicas están acopladas energéticamente a
través del ATP.
El ATP se puede sintetizar de tres formas diferentes:
fosforilación a nivel de sustrato
X-P
ADP ATP
X P
fosforilación oxidativa: membrana interna de mitocondrias
fotofosforilación: transformación de la energía lumínica en
las membranas de los tilacoides.

9. Ubicación de las vías metabólicas

10. Metabolismo celular:
- Anabolismo
-Catabolismo

12. Catabolismo. Características y tipos
Conjunto de reacciones de transformación de moléculas orgánicas en otras moléculas
orgánicas más simples o en moléculas inorgánicas. Son reacciones de oxidación y
exergónicas.
Dos tipos: respiración y fermentación.
A) Respiración: da lugar a productos inorgánicos
- respiración aerobia: O2 como aceptor de e- al unirse. Rinde H2O.
Células eucariotas y muchas procariotas.
- respiración anaerobia: aceptor de e- sustancias inorgánicas diferentes
del O2. Exclusivo de células procariotas.
B) Fermentación: Aceptor de e- es una molécula orgánica, y los productos
finales son sustancias orgánicas. Son reacciones anaerobias y
liberan poca energía. Células procariotas y algunas eucariotas
como levaduras y células musculares de animales.
Las células pueden clasificarse en aerobias, anaerobias facultativas y anaerobias
estrictas

13. Catabolismo
Respiración Fermentación
Oxidación total de la materia orgánica. Oxidación parcial de la materia orgánica
Los productos de reacción no contienen Los productos de reacción contienen
energía. todavía energía
Se libera toda la energía. Se libera poca energía
El aceptor final de electrones es una
molécula orgánica.
Aerobia Anaerobia
Fermentación Alcohólica
Aceptor final el O2 Aceptor final molécula
inorgánica distinta del O2 Fermentación láctica

14. Respiración aerobia
Catabolismo total de cualquier forma de molécula orgánica que se
oxida hasta CO2, libera energía e hidrógenos que son captados por
el O2 para rendir H2O.
Generalmente los sustratos son glúcidos y lípidos.
La glucosa es la molécula más utilizada y la reacción global sería:
C6H12O6 (glucosa) + 6O2 6CO2 + 6H2O + energía
Esta reacción no se lleva a cabo directamente, pues se perdería la
mayor parte de la energía en forma de calor. A continuación vamos
a ver las reacciones catabólicas de glúcidos, lípidos, proteínas y
ácidos nucleicos.

15. Fases del catabolismo de glúcidos
En el aparato digestivo de los animales, los
polisacáridos contenidos en los alimentos son
hidrolizados y degradados primero en
disacáridos y luego en monosacáridos, como la
glucosa, la fructosa y la galactosa.
Las reservas de glucógeno del hígado o de
almidón en células vegetales pueden también
ser hidrolizadas en glucosa.
La glucosa es el monosacárido más abundante
y ocurre en dos fases su catabolismo:
- Glucólisis
- Respiración:
· Ciclo de KREBS.
· CTEM

16. Incorporación de glúcidos
• Polisacáridos Glucosa 1- P
Glucosa 1-P +
Glucógeno
(n glucosas) glucógeno (n-1) glucosas
Glucógeno
fosforilasa

17. Glucólisis: fase preparatoria
ATP ADP
HEXOQUINASA
D-Glucosa D-Glucosa-6-fosfato

18. Glucólisis: fase preparatoria
ISOMERIZACIÓN DE LA GLUCOSA
P
P
ISOMERASA
D-Glucosa-6-fosfato D-Fructosa-6-fosfato

19. Glucólisis: fase preparatoria
FOSFORILACIÓN DE LA FRUCTOSA-6-FOSFATO
ATP ADP
P
FOSFOFRUCTO
QUINASA
D-Fructosa-6-fosfato D-Fructosa-1,6,-difosfato

20. Glucólisis: fase preparatoria
RUPTURA DE LA MOLÉCULA DE LA FRUCTOSA
P P
Gliceraldehído-3-fosfato
ALDOLASA P
D-Fructosa-1,6,-difosfato
Dihidroxiacetona-fosfato

21. Glucólisis
ISOMERIZACIÓN DE LAS TRIOSAS
P
TRIOSA FOSFATO P
Dihidroxiacetona ISOMERASA Gliceraldehído
fosfato 3-fosfato

22. Glucólisis: fase de beneficios
OPTENCIÓN DEL PODER REDUCTOR
NAD NADH H P
P P P
Gliceraldehído 1,3Difosfoglicerato
3-fosfato DESHIDROGENASA
Fosforilación a nivel de sustrato

23. Glucólisis: fase de beneficios
RECUPERACIÓN DE ATP
P ADP ATP
P FOSFOGLICERATO P
1,3Difosfoglicerato QUINASA 3-Fosfoglicerato

24. Glucólisis: fase de beneficios
ISOMERIZACIÓN
P
P FOSFOGLICERATO
3-Fosfoglicerato MUTASA 2-Fosfoglicerato

25. Glucólisis: fase de beneficios
DESHIDRATACIÓN
P P
ENOLASA
2-Fosfoglicerato Fosfoenolpiruvato

26. Glucólisis: fase de beneficios
RECUPERACIÓN DE ATP
ADP ATP
P
PIRUVATO 3
Fosfoenolpiruvato QUINASA Piruvato

27. Glucólisis

28. Requerimientos y productos de la
GLUCÓLISIS

GLUCOSA • 2 ÁC. PIRÚVICO

2 ATP • 4 ATP
•2 Pi
•2 NAD • 2 NADH2
RENDIMIENTO:
2 ATP
2 NADH2
CITOSOL O
HIALOPLASMA

29. Destino del Ác. Pirúvico
Anaerobiosis (sin O2) Aerobiosis (con O2)
en el citosol en la mitocondria
Fermentación Respiración

30. Oxidación del piruvato a acetil - CoA
NAD + NADH+ H+
S - CoA
3
3
Piruvato HS - CoA Acetil - CoA
PIRUVATO 2
DESHIDROGENASA

31. S - CoA
3 Acetil - CoA Ciclo de Krebs
NA DH+ H+
NA D+ Oxalacetato
Citrato
Malato
Isocitrato
NA D+
NA DH+ H+
H2
O α -Cetoglutárico CO 2
Fumarato
Succinato Succinil-CoA
FA DH HS - CoA
2
NA D+
FA D NA DH+ H+
CO 2
S CoA
HS - CoA G TP GDP Pi
+

32. Ciclo de Krebs
Condensación del acetil - CoA
2
S - CoA +
3 CITRATO
Acetil - CoA SINTASA HS - CoA
Oxalacetato Citrato

33. Ciclo de Krebs
Isomerización del ácido cítrico
ACONITASA
Citrato Isocitrato

34. Ciclo de Krebs
Oxidación del ácido isocítrico
NAD
+ NADH+H+
ISOCITRATO
DESHIDROGENASA
Isocitrato α -cetoglutarato

35. Ciclo de Krebs
Descarboxilación oxidativa del α -cetoglutarato
NAD + NADH+H+
HS - CoA S - CoA
DESHIDROGENASA
α -cetoglutarato Succinil-CoA

36. Ciclo de Krebs
Desacilación del Succinil-CoA
GDP + Pi GTP
S - CoA SUCCINIL-CoA HS - CoA
SINTETASA
Succinil-CoA Succinato

37. Ciclo de Krebs
Oxidación del Succinato
FAD
+ FADH
SUCCINATO
DESHIDROGENASA
Succinato Fumarato

38. Ciclo de Krebs
Hidratación del Fumarato
2
FUMARATO
HIDRATASA
Fumarato Malato

39. Ciclo de Krebs
Oxidación del malato a oxalacetato
NAD + NADH+H+
MALATO
DESHIDROGENASA
Malato Oxalacetato

40. Rendimiento del Ciclo de Krebs
• Acetil CoA • 2 CO2
• 3 H2O • 1 H2O
• 3 NAD • 3 NADH2
• 1 FAD • 1 FADH2
• 1 GDP + Pi • 1 GTP
Se ha transformado la materia orgánica en inorgánica.
Los electrones han sido recogidos como (H2) por coenzimas
transportadoras de electrones (NAD y FAD).
Se ha sintetizado una molécula de GTP, análoga al ATP.

41. Cadena respiratoria

42. Cadena respiratoria (fosforilación oxidativa)

43. Cadena respiratoria (fosforilación oxidativa)

44. Glucosa
Gliceraldehído - 3+ - fosfato
NAD
NADH+H+
ADP
ATP
Piruvato
CO 2
+
NAD
NADH+H+
Acetil - CoA
Oxalacetato Citrato
+
NADH+H
+
NAD
Isocitrato
Malato +
NAD
NADH+H+
CO 2
Fumarato Cetoglutarato
+
NAD
FADH2
NADH+H+
FAD
Succinato Succinil - CoA CO 2
GTP GDP

45. Aminoácidos Glucosa Ácidos
Grasos
Piruvato
CO2
Acetil - CoA
Oxalacetato Citrato
Malato Isocitrato
CO2
Fumarato - Cetoglutarato
Succinato Succinil - CoA CO2
NADH
Flavoproteína ADP + Pi
Coenzima Q ATP
Citocromo b ADP + Pi
Citocromo c ATP
Citocromo a 3
ADP + Pi
ATP
2H + + ½ O2

46. Balance global de la respiración de la
glucosa
Los NADH + H+ generados en el citoplasma pasan al interior de la mitocondria y en la
cadena de transporte electrónico rinden 3 ATP (y no 2 como viene en vuestro libro). Hay
casos en que rinde solo 2 ATP.
Los NADH + H+ que se generan en la matriz mitocondrial general 3 ATP al pasar por la
cadena electrónica.
Los FADH2 formados en la matriz mitocondrial solo generan 2 ATP en la cadena de
transporte de electrones.
El GTP generado en el ciclo de Krebs se cuenta como un ATP
Glucosa + 6O2 + 38 ADP + 38 Pi  6 CO2 + 44 H2O + 38 ATP
Glucosa + 6 O2  6CO2 + 6 H2O Gº’ = -686 kcal/mol
38 ADP + 38 Pi  38 ATP + 38 H2O Gº’ = 7,3 kcal/mol x 38 = +263 kcal/mol

47. Balance global de la
respiración de la
glucosa

48. Fermentación
FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA
2
NADH H NAD
2
PIRUVATO 3 ALCOHOL 3
3
DESCARBOXILASA DESHIDROGENASA
Piruvato Acetaldehído Etanol

49. Fermentación
FERMENTACIÓN LÁCTICA
NADH H NAD
3 LACTATO 3
DESHIDROGENASA
Piruvato Lactato

50. Respiración anaerobia
Si en la respiración aeróbica el aceptor final de los electrones es el oxígeno, en la
respiración anaeróbica (sin oxígeno) los aceptores finales de los electrones pueden ser:
Fe3+, NO3-, SO42- y compuestos orgánicos.
Sin embargo, esta respiración es menos eficaz ya que estos compuestos tienen un
electropotencial menos positivo que el par O2/H2O que es de + 0,82 voltios y rinden
menos ATP
Este proceso se da en grupos de bacterias determinadas

51. Catabolismo de lípidos.
Ácidos grasos
Triglicérido
glicerol Ácidos grasos
NAD
NAD.2H Pi
Gliceraldehido-P
a la β-oxidación o hélice de
Lynen en la mitocondria
a la glucolisis...

52. -Oxidación de los
ß
Ácidos gra sos R - CH 2 - CH 2 - COOH
CoA SH
ácidos grasos (Entra da a
mitocondria ) H2O
1
Ca rnitina y ATP
ß
R - CH 2 - CH 2 - CO SCoA
CH-CO CoA
3
S AcilCoA
F H
AD 2 FAD (1ª oxida ción)
+
NAD +H
H
FADH2
2
CH-CO CoA
3
S ß O ß
F H
AD 2 R - C SCoA R - CH = CH - CO SCoA
+
NAD +H
H
AcilCoA EnoilCoA
H2O
3 (Hidra ta ción)
Repetición
Cadena CoA SH del proceso
respiratoria
O ß ß
Ciclo R- C R - CHOH - CH 2 - CO SCoA
OH
de Krebs 3-hidroxia cilCoA
H2O
5 (Hidrólisis) NAD+
4
ß (2º oxida ción)
R - C - CH 2 - CO SCoA NADH + H+
CH3 - CO SCoA
=
AcetilCoA O
AcetilCoA 3-cetoa cilCoA

53. β oxidación de los ácidos grasos
Activación de los ácidos grasos
ATP AMP+PPi
   
3 ( )n + HS - CoA 3 ( )n S - CoA
ACIL - CoA
Ácido graso SINTETASA Acil - CoA

54. β oxidación de los ácidos grasos
Primera etapa de deshidrogenación
FAD FADH2
  
3 ( )n S - CoA 3 ( )n  S - CoA
ACIL - CoA
Acil - CoA DESHIDROGENASAEnoil - trans - CoA

55. β oxidación de los ácidos grasos
Etapa de hidratación

3 ( )n  S - CoA 3 ( )n  
S - CoA
Enoil - trans - CoA ENOIL - CoA L-3-Hidroxiacil - CoA
HIDRATASA

56. β oxidación de los ácidos grasos
Segunda etapa de deshidrogenación
+
NAD NADH H+
+
  
3 ( )n S - CoA 3 ( )n  S - CoA
3- HIDROXIL - CoA
L-3-Hidroxiacil - CoA DESHIDROGENASA 3-Oxoacil - CoA

57. β oxidación de los ácidos grasos
Etapa de escisión
H - CoA
S
 
3 ( )n  S - CoA 2 S - CoA
+ 3 ( )n S - CoA
3-Oxoacil - CoA ACETIL - CoA Acetil - CoA Acil - CoA
ACETIL-TRANSFERASA

58. β oxidación de los ácidos grasos
Figura: resumen de la oxidación.

60. Balance energético de la β oxidación de
los ácidos grasos
Por cada vuelta se obtiene: 1 FADH2, 1 NADH y 1 Acetil-CoA.
Para el ácido palmítico, de 16 átomos de carbono (en siete vueltas) se obtiene: 7
FADH2, 7NADH y 8 AcetilCoA
Por cada Acetil-CoA en el ciclo de Krebs se obtiene: 3NADH, 1 FADH2 y 1GTP.
3 x 3 ATP + 1 x 2 ATP + 1 GTP = 12 ATP
8 Acetil-CoA rinden 8 x 12 = 96 ATP ATP  AMP + PPi
2 ATP
7 FADH2 rinden 7 x 2 = 14 ATP ATP + AMP  2 ADP
7 NADH rinden 7 x 3 = 21 ATP PPi  2 Pi
En total: 96 + 14 + 21 = 131 ATP, pero se consume un ATP en la activación del ácido
graso al final quedan 130 ATP. Con una eficacia en torno al 40%, como en la
respiración de la glucosa.

61. Glucosa 38 ATP, Ácido caproico 44 ATP
¿Por qué se prefieren los glúcidos?
• Movilización más rápida de • En anaerobiosis no
glúcidos, antes glucógeno funciona el ciclo de
que grasas. Krebs.
• Algunos tejidos sólo • En animales, los ácidos
utilizan glucosa (nervioso, grasos no se
eritrocitos...) transforman en glúcidos.
• Son insolubles y
necesitan moléculas
transportadoras.

62. Catabolismo de proteínas
Catabolismo de proteínas
Proteínas Aminoácidos Renovación molecular
Proteasas internas y energética
externas
Desaminación oxidativa: Transaminación descarboxilación
alanina, oxalacético... aa1 cetoácido
NAD NAD2H transaminasas
NH3 cetoácido aa2
amina
Pirúvico, acetil CoA,...
En vegetales se reutiliza, en animales
Ciclo de Krebs debe eliminarse: amoniotélicos,
ureotélicos y uricotélicos.

63. Catabolismo de proteínas

64. RESÚMEN

65. GLUCÓLISIS
 Ocurre en el citosol sin necesidad de oxígeno y es una secuencia de reacciones
en la cual una molécula de glucosa se transforma a dos moléculas de ácido
pirúvico.
 Consta de 10 fases, que se pueden dividir en dos partes:
- Preparación. Se consume energía en forma de ATP, 5 primeras fases.
- Beneficiosa. Se obtiene ATP y poder reductor en forma de NADH, 5 últimas
fases.
 Se necesitan dos moléculas de ATP para comenzar el proceso.
 El balance total es:
Glucosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD+  2Ac. Pirúvico + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O
 Si el NADH, producido en la fase 5, no se vuelve a oxidar la ruta se detendrá.
La forma de oxidarse dependerá de la disponibilidad del oxigeno.

66. GLUCÓLISIS

67. RESPIRACIÓN CELULAR
 Este proceso se produce en la mitocondria
 Está compuesta por el ciclo de krebs y la cadena transportadora de
electrones.
 Cadena cíclica de reacciones en las cuales interviene una enzima específica.
OBTENCION DE ACETIL-CoA
 El ácido pirúvico obtenido en la glucólisis necesita transformare, mediante
una oxidación, en acetil-CoA para ser utilizado en el ciclo de Krebs.
 Por medio del enzima piruvato deshidrogenasa, el ácido pirúvico es oxídado,
y junto a la unión del CoA-SH se origina Acetil-CoA.
 Como producto de la reacción se obtiene:
Acetil-CoA, CO2 y energía en forma de NADH + H (poder reductor) .

68. Ciclo de Krebs
-Ciclo compuesto por una serie de
reacciones en el que se obtiene
energía (poder reductor, ATP) .
- En cada vuelta de ciclo se consume
acilo y regenera un ác. Oxalacético,
que puede iniciar otro nuevo ciclo.
- Se genera 1 GTP, 3 NADH y 1 FADH
-Para oxidar completamente una
glucosa se necesita dar dos vueltas de
ciclo. (para oxidar dos pirúvicos)
- El GTP transfiere su grupo fosfato al
ADP y se crea ATP

69. CADENA RESPIRATORIA
- Se pasa la energía producida anteriormente en forma de NADH o FADH a ATP
- El ATP final es el que se utiliza para el funcionamiento del organismo.
- Si se parte de NADH, el proceso comienza desde el principio, pasando sus
electrones (obtenidos mediante la oxidación del NADH) al FMN.
- Si se parte de FADH, el proceso
comienza pasando sus electrones al CoQ.
-Se trasportan electrones por el método
oxidación-reducción.
- Cuando pasan los electrones los
aceptores se encuentran oxidados para
aceptarlos, y una vez que los acepta se
reduce.
- Al final de la cadena se liberan los dos
electrones transportados y se unen a dos
protones y ½ O2. Dando lugar a la formación
de agua.

70. Obtención de ATP
Los protones liberados de los procesos redox en la cadena de electrones,
pasan al espacio intermembrana de la mitocondria. Los electrones se
quedan en la matriz para formar finalmente agua mediante la unión con los
dos protones de hidrógeno y ½ de O2.
Al pasar los protones al
interior de la matriz se
produce gran cantidad de
energía potencial. La cual es
utilizada por el enzima del
sistema F0 y F1 para sintetizar
ATP a partir de ADP.

71. BALANCE ENERGÉTICO GLOBAL
Proceso Citoplasma Matriz Transporte
mitocondrial electrónico
Glucólisis 2ATP 2 x (3ATP) 2ATP
2NADH 6ATP
Respiraci Ac. Pirúvico a 2 x (1NADH) 2x(3ATP) 6 ATP
ón acetil-CoA
Ciclo de 2X(1ATP) 6x(3ATP) 2 ATP
Krebs 2X(3NADH) 2x(2ATP) 18 ATP
2X(1FADH2) 4 ATP
Balance energético global( por cada molécula de glucosa) 38 ATP

72. FERMENTACIONES
FERMENTACIÓN ETÍLICA:
- En células vegetales, hongos y
bacterias.
-Si se encuentra disponible el oxígeno
molecular, degrada el pirúvico hasta CO2
y agua, y se oxida para dar etanol.
- Se parte de ácido pirúvico (lglucólisis) y
se obtiene como producto 2 ATP, CO2 y
Etanol.
FERMENTACIÓN LÁCTICA
- Se origina ácido láctico a partir de la
oxidación del ácido pirúvico.
-El NAD+ se regenera para proseguir
la glucólisis.

73. RUTAS CANTABÓLICAS
Catabolismo de lípidos
Comienza con la hidrólisis en el
citoplasma de triacilglicerol por acción de
lipasas, originándose glicerol y los
correspondientes ác.grasos.
El glicerol es transformado y es utilizado
en la glucólisis.
Y el ác. Graso se une a la carnitina y al
Co-A para comenzar la beta oxidación.
Catabolismo de proteínas
El aminoácido pasa a ser un intermediario
metabólico por medio de la transaminasa.
Este intermediario comienza el ciclo de
transformaciones.
La transaminasa hace que el alfa
cetoglutarico pase a ac. Glutamico. A su
vez este vuelve a transformarse en alfa
cetoglutarato por medio del glutamato
deshidrogenasa y el NAD se reduce para
dar lugar a NADH.
Este último se une a una molécula de
amoniaco, pudiendo pasar al hígado y
comenzar el proceso del ciclo de Krebs.

74. Beta oxidación de ácidos grasos

75. Balance energético de la Beta oxidación

76. Balance energético de la Beta oxidación