BOLETÍN CATABOLISMO.

1.En relación ao catabolismo, responda ás seguintes preguntas: Que se entende por glicolise? En que consiste a

descarboxilación oxidativa do piruvato? Cal é a procedencia do acetil-CoA que ingresa no ciclo de Krebs? Que coenzimas

reducidas se forman no ciclo de Krebs? Cal é a finalidade da cadea respiratoria?

2.Indica a estrutura ou orgánulo eucariota onde poida producirse os seguintes procesos: glicólise, fosforilación oxidativa

e ciclo de Krebs

3.Define: glicólise, autótrofo, heterótrofo, fermentación

4. En que lugar da célula eurariota se realiza: a glicólise, e o Ciclo de Krebs? ¿Cal é a molécula de partida e que produtos

se forman? Referente a glicólise, indica as diferenzas en canto ó destino destes produtos en condicións aeróbicas e

anaeróbicas.

5. En que consiste a beta-oxidación dos ácidos graxos? , é un proceso catabólico ou anabólico?. Indica en que rexión da

célula ten lugar e cales son os productos iniciaies e os finais

6. Indica, por orde de actuación, as rutas metabólicas que interveñen no seguinte proceso:

Glucosa + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP. Indica tamén que finalidade ten cada unha delas e en que lugar da célula se

producen

7 Indica en qué orgánulos e en qué parte dos mesmos teñen lugar os seguintes procesos: a) beta-oxidación dos ácidos

graxos, b) ciclo de Krebs, c) cadea de transporte de electróns, d) ciclo de Calvin-Benson. Por que os animais non poder

convertir os ácidos graxos en glucosa e as plantas si ?

8. Concepto de fermentación. Tipos. Que é unha levadura? Cita 2 procesos industriais nos que participa.

9.Describe brevemente como se pode obter ácido láctico a partir de glicosa e que rutas metabólicas implica. Coñeces

algún exemplo? Que microorganismos son capaces de levar a cabo este proceso e que tipo de metabolismo exhiben?

10. Identifique o orgánulo que aparece representado na Figura. Realice un debuxo e sinale os seus compoñentes

estruturais. Indique qué procesos metabólicos teñen lugar no seu interior e en qué parte do mesmo se realizan.

11. a) Fai un esquema dunha mitocondria vista ao microscopio electrónico, indicando co seu nome e sinalando cunha

frecha cada un dos seus compoñentes estruturais.

b) ¿Que procesos metabólicos teñen lugar no seu interior e en que parte da mitocondria se realizan?

c) Explica o proceso da cadea respiratoria

d) ¿Como aproveita a mitocondria a enerxía liberada neste proceso e en que se transforma?

Del grupo de términos agrupa de tres en tres, mediante una frase, los términos relacionados.

Ciclo de Krebs, NADH, FADH2 Metabolismo, acetil CoA, ciclo de Krebs

Respiración, O2, electrones Músculo, fermentación, láctica

Fermentación, levaduras, pan Hidrólise, ATP, enerxía

Oxido-reducción, coenzima, NADH

fosforilación, oxidativa, síntese

Krebs, catabolismo, anabolismo

cadea respiratoria, citocromos, electróns

(Solucións no documento SELECTCATABOLISMO 13 na carpeta SELECTIVIDADE)

Verdadero/Falso

La fosforilación oxidativa es la síntesis de ATP acoplada al transporte electrónico. V

El ciclo de Krebs es una ruta que participa en procesos anabólicos y catabólicos. V

La oxidación completa de la glucosa genera agua y oxígeno. V

La hipótesis quimiosmótica postula que en la respiración celular se genera un gradiente de protones. V

O ácido láctico obtense a partir da glicosa por fermentación V

La β-oxidación de los ácidos grasos tiene lugar en los cloroplastos F

Durante a glicólise obtense un composto de 3 átomos de carbono, o piruvato V

A fosforilación oxidativa é a síntese de NADPH2 F

Na glicólise consómese O2 F

A finalidade do ciclo de Krebs é formar transportadores electrónicos oxidados F

A fosforilación oxidativa é a síntese de ATP V

A glicólise só pode producirse en ambientes aeróbicos F

As fermentacións son procesos aeróbicos.F

A glicólise é un proceso sempre anaeróbico V

Nas mitocondrias e nos cloroplastos sintetízase ATP.V

A membrana mitocondrial é permeable ó acetil CoA. F

Tanto nas mitocondrias como nos peroxisomas teñen lugar procesos de oxidación. V

O etanol do viño procede da fermentación da glucosa da uva V

A beta-oxidación é o proceso de síntese de ácidos graxos F

Nas células vexetais as mitocondrias son os orgánulos encargados da respiración V

O etanol da cervexa procede da fermentación da glucosa da cebada V

O acetil CoA acumúlase na matriz mitocondrial. F

SOLUCIÓNS

1. A glucolise é a secuencia de reaccións que teñen lugar no citosol e que conduce á degradación dunha molécula de glicosa en dúas

moléculas de piruvato, xerándose ATP e NADH, non requirindo a presenza de osíxeno.

A descarboxilación oxidativa do piruvato consiste na súa transformación a CO2 e Acetil Coa na mitocondria.

A orixe do Acetil-Coa que se dirixe ao ciclo de Krebs está na degradación de ácidos graxos, glicosa e algúns aminoácidos.

Fórmanse as coenzimas reducidas NADH2 e FADH2

Obter enerxía en forma de ATP tendo o osíxeno como aceptor final de electróns.

2. A glicólise ten lugar no citosol da célula e é a ruta catabólica que leva á degradación da glicosa a piruvato. Mediante esta ruta a

glicosa vai dar lugar dúas moléculas de ácido pirúvico, 2 ATP e 2 NADH .

A fosforilación oxidativa ten lugar nas mitocondrias (membrana interna das crestas mitocondriais) e consiste na síntese de ATP

ligado ao transporte de electróns na cadea respiratoria mitocondrial.

O ciclo de Krebs ten lugar na matriz mitocondrial e consiste nunha serie de reaccións que conlevan a oxidación completa do acetil

Coenzima A ata moléculas de CO2, obténdose poder redutor en forma de NADH + H+ e FADH2.

3. Glicólise: ruta catabólica na que a degradación dunha molécula de glicosa dando lugar a dúas moléculas de piruvato

Autótrofo: organismo capaz de sintetizar materia orgánica a partir de materia inorgánica

Heterótrofo: organismo que utiliza enerxía desprendida en reaccións de oxidación de substratos reducidos como fonte de enerxía e

materia orgánica como fonte de carbono

Fermentación: proceso anaerobio no que se degradan compostos orgánicos para producir enerxía en forma de ATP

4. a) Ten lugar no citosol. A molécula de partida é a glucosa (glucosa 6-fosfato) e fórmanse moléculas de ácido pirúvico (piruvato),

ATP, NADH+H+ e agua.

O ATP serve como fonte de enerxía. En ambientes aerobios (presencia de O2) o NADH+H+ pasa á cadea de transporte electrónico

rexenerando o coenzima NAD+ que é utilizado de novo na glucólise, o ácido pirúvico atravesa a membrana das mitocondrias,

transfórmase en Acetil-CoA e entra na ruta metabólica do ciclo de Krebs.

En ambiente anaeróbico (ausencia de O2) o NADH+H+ actúa como doador de electróns para reducir o piruvato a outra molécula

(por exemplo: ácido láctico ou a etanol) nun proceso de fermentación

O Ciclo de Krebs caracterizase por unha serie de reaccións anfibólicas que se desenvolven a expensas dunha serie de ácidos

orgánicos que forman o ciclo. Ten lugar na matriz mitocondrial onde se atopan todas as enzimas necesarias para o seu

funcionamento. As reaccións provocan primeramente a oxidación do acetil- CoA e a conseguinte obtención de coenzimas reducidos

(FADH2 e NADH + H+) para a cadea respiratoria. A reoxidación das coenzimas ten lugar na cadea de transporte electrónico.

5. Os ácidos grasos orixinados por hidrólise de triglicéridos penetran na ruta catabólica denominada b -oxidación dos ácidos grasos,

na que se producen moléculas de acetil-CoA e coenzimas reducidas (FADH2 e NADH2). O acetil CoA penetra no ciclo de Krebs

degradándose completamente de forma aeróbica e as coenzimas ceden os seus electróns e protóns á cadea respiratoria coa

conseguinte produción de ATP. O catabolismo dos ácidos grasos ten lugar na matriz mitocondrial e nos peroxisomas.

6. As etapas que experimenta unha molécula de glicosa para ser oxidada completamente a CO2 e H2O son:

- Glucólise: ruta catabólica que convirte unha molécula de glicosa (6 átomos de carbono) en dúas de ácido pirúvico (3 átomos de

carbono). Ten lugar no hialoplasma celular.

- Descarboxilación oxidativa do ácido pirúvico: Obténse unha molécula de Acetil-CoA e ten lugar na matriz mitocondrial.

- O ciclo de Krebs está constituido por unha serie de reaccións que teñen como obxectivo a oxidación do acetil- CoA e a obtención

de coenzimas reducidos (FADH2 e NADH + H+) para a cadea respiratoria. Ten lugar na matriz mitocondrial.

- A cadea respiratoria: A reoxidación das coenzimas reducidas obtidos nas etapas anteriores ocurre na cadea respiratoria obténdose

ATP mediante fosforilación oxidativa. Estas dúas etapas acontece na membrana mitocondrial interna.

A fosforilación oxidativa é a produción de ATP na mitocondria gracias á enerxía liberada durante o proceso de transporte

electrónico. A cadea de transporte electrónico consta dunha serie de enzimas oxidorreductasas, localizadas na membrana

mitocondrial interna, que recollen os electróns dos coenzimas reducidos (NADH+ H+ e FADH2) das fases anteriores e os van pasando

dunha a outra ata o aceptor final de electróns, o osíxeno molecular, que ao reducirse, orixina agua.

O ATP é sintetizado gracias á acción da enzima ATP-sintetasa, que está ligado á membrana interna da mitocondria. Según a

“hipótese quimiosmótica”, a única que ten sido comprobada experimentalmente e a que se acepta na actualidade, durante o

transporte electrónico desde o NADH ata o osíxeno molecular se produce un bombeo de protóns desde a matriz mitocondrial ao

espacio intermembrana. A disipación posterior deste gradiente qimiosmótico creado a través da ATP-sintetasa proporcionará a

enerxía suficiente para a produción de ATP (os protóns tenden a voltar á matriz e soamente o poden facer a través da ATP sintasa,

xa que a membrana interna é impermeable aos protóns, no paso dos protóns se xenera enexía suficiente para producir ATP).

7. a) Os ácidos grasos son degradados mediante a ruta metabólica coñecida como a beta - oxidación dos ácidos grasos e consiste na

oxidación dos carbonos beta, eliminándose de forma secuencial moléculas de acetil-CoA, é dicir, unidades de dous átomos de

carbono. O catabolismo dos ácidos grasos ten lugar na matriz mitocondrial e nos peroxisomas.

b) O ciclo de Krebs está constituido por unha serie de reaccións que se desenvolven a expensas dunha serie de ácidos orgánicos que

forman o denominado ciclo. A través desas reaccións os átomos de carbono do acetil-CoA se oxidan totalmente para formar CO2

xerándose tamén poder reductor.

O ciclo de Krebs ten lugar na matriz mitocondrial donde se atopan todas as enzimas necesarias para o seu funcionamiento.

c) A cadea de transporte electrónico consta dunha serie de enzimas oxidorreductasas que recollen os electróns dos coenzimas

reducidos obtidos en fases catabólicas anteriores e os van pasando dunha a outra ata un aceptor final de electróns, o osíxeno

molecular, que ao reducirse, orixina auga. Esta cadea de transporte electrónico atópase na membrana interna das crestas

mitocondriais.

d) O ciclo de Calvin é a ruta metabólica maioritaria pola que os organismos fotosintéticos fixan o CO2, obtíndose dese xeito o

carbono necesario para a síntese das súas biomoléculas orgánicas. O ciclo de Calvin ten lugar no estroma dos cloroplastos.

A glicosa é un composto esencial no metabolismo enerxético das células; polo tanto, é imprescindible asegurar o mantemento dos

niveis axeitados de glicosa para satisfacer os requerimentos metabólicos do organismo. Tódalas células son capaces de sintetizar

glicosa a partir de moléculas obtidas no catabolismo doutras biomoléculas, gracias a un proceso chamado gliconeoxénese. As células

autótrofas poderán ademáis obtela a partir do CO2 atmosférico, mediante o Ciclo de Calvin.

As células animais non posúen as enzimas que transforman o produto último do catabolismo dos ácidos grasos (acetil-CoA) na

molécula común a tódalas vías na gliconeoxénese (o ácido oxalacético), estas enzimas sí están presentes nas plantas (nos

glioxisomas).

8. A fermentación é un tipo de catabolismo parcial, que se caracteriza por ser un proceso de oxidación incompleta, típico dos

organismos anaeróbicos. Lévase a cabo sen a intervención do osíxeno. Durante a fermentación, a enerxía obtida procede, igual que

na respiración aerobia, das reaccións de oxido-reducción durante o catabolismo da glicosa (glicólise), pero na fermentación os

coenzimas reducidos non ceden os seus electróns a unha cadea cuxo aceptor final é o osíxeno, senón que os ceden directamente a

un composto orgánico que se reduce e é o produto característico de cada fermentación.(láctica, alcohólica...).

Elaboración de pan. O proceso metabólico que se produce na elaboración do pan é unha fermentación alcohólica. Se realiza gracias

a levaduras e certas bacterias que posúen o enzima alcohol deshidroxenasa. As moléculas de glicosa (presentes na masa) sofren

glicólise orixinando ácido pirúvico. Este ácido pirúvico en condicións anaeróbicas se descarboxila para transformarse en

acetaldehído, o cal se reduce a alcohol etílico por acción del NADH2 convertíndose no aceptor final dos electróns do NADH obtido

na glucólise.

ácido pirúvico acetaldehído + CO2

acetaldehído + NADH2 etanol + NAD+

O proceso metabólico que se produce na elaboración do iogur é unha fermentación láctica. É realizada polas bacterias do ácido

láctico gracias á presencia dunha enzima, a lactato deshidroxenasa. Neste tipo de fermentación é o ácido pirúvico (produto da

glicólise), o que acepta os electróns convertíndose en ácido láctico.

ácido pirúvico + NADH2 - ácido láctico + NAD+

Tanto para as levaduras como para as bacterias que realizan estos procesos metabólicos, o produto importante é o ATP obtido na

glicólise, xa que o alcohol etílico e o ácido láctico, xunto co CO2 desprendido, son produtos de regugallo.

Unha levadura é un ser vivo eucariota unicelular pertencente ao reino Fungos, que se emprega na industria como responsable das

fermentacións que teñen lugar durante a frabicación de certos produtos alimenticios. Por exemplo, na produción de pan e da

cervexa a levadura que se utiliza é Saccharomyces cerevisiae.

9. A glicosa seguiría a ruta da glicólise obténdose ácido pirúvico que, en ausencia de osíxeno, se convertería en ácido láctico.

Como o NADH+H orixinado na glucólise non pode ser reoxidado a NAD+ debido á ausencia de osíxeno ou se a célula carece de

cadea respiratoria, emprégase un mecanismo que o rexenera acoplando a oxidación do NADH+H á redución do piruvato obtido na

glicólise. Así, o ácido piruvico resultante da glicolise se reduce e transforma en outro composto orgánico como é o ácido láctico ou o

etanol.

Esta serían as fases deste proceso fermentativo:

1ª.- Oxidación parcial dun sustrato para dar un produto intermediario, con reducción de NAD+ a NADH+H+ e síntese de ATP por

fosforilación a nivel de sustrato.

2ª.- Redución do produto intermediario a un produto final, con reoxidación de NADH+H+ a NAD+. Nas fermentacións o aceptor final

dos electróns procedentes do sustrato inicial non é o osíxeno, como na respiración aerobia, senón un metabolito intermediario (o

ácido pirúvico).

Un exemplo de fermentación láctica é a produción de iogur, a partir da lactosa do leite, empregando a lactato deshidroxenasa. Esta

ruta fermentativa a realizan as bacterias lácticas (Lactobacillus) que son anaerobias tolerantes, é dicir toleran o osíxeno pero non o

empregan. Tamén se realiza nas células musculares en condición anaerobia.

Os microorganismos capaces de realizar fermentación son algunhas bacterias e lévedos que presentan un tipo de metabolismo

anaerobio.

10. Trátase dunha mitocondria. Os seus compoñentes estruturais son: membrana externa, espazo intermembranal, membrana

interna, matriz mitocondrial, cristas mitocondriais, ribosomas libres e material

xenético (ADN e ARN)

1º. Formación de acetil CoA. Tras a glicólise o ácido pirúvico pasa desde o

citoplasma á matriz mitocondrial, atravesando as membranas. O ácido pirúvico

sufre unha oxidación, unha descarboxilación e se forma un grupo acilo (CH3-

CO). Cada grupo acilo se une a un Coenzima A e se forma acetil CoA. A enzima

que intervén nesta reacción é a piruvatodeshidroxenasa. Nesta reacción se

forma NADH+H+.

2º. Ciclo de Krebs. Cadena cíclica de reaccións donde o acetil CoA será

completamente oxidado a CO2. Os electróns liberados nestas oxidacións son

captados novamente polos coenzimas NAD+ e FAD que se transforman en NADH+H+ e FADH2. Transcurre na matriz mitocondrial.

Por cada molécula de acetil CoA que se incorpora o ciclo se forman: - 2 moléculas de CO2 que se liberan á atmósfera. 3 moléculas

de NADH+H+ y 1 de FADH2 que poderán incorporarse á cadea de transporte electrónico para orixinar ATP por fosforilación

oxidativa. 1 molécula de GTP convertible en ATP mediante fosforilación a nivel de sustrato. O ciclo de Krebs é unha ruta anfibólica, é

dicir os seus intermediarios metabólicos poden servir tamén como precursores.

3º. Cadea de transporte electrónico e fosforilación oxidativa. Constituida por unha serie secuencial de moléculas localizadas nas

crestas da membrana interna mitocondrial que son capaces de reducirse e oxidarse, é dicir de coller electróns e cedelos. Estas

moléculas transportadoras están colocadas según un gradiente descendente de potencial re-dox e se organizan en varios complexos

enzimáticos (NADH deshidroxenasa e citocromo-oxidasa). A partir dos coenzimas NADH+ H e FADH2 que se oxidarán cedendo o

poder reductor a outros coenzimas (coenzima Q e citocromos) que terminarán reducindo ao osíxeno molecular (O2) que se reducirá

formando H2O (agua metabólica). A cadea de transporte electrónico está asociada ca fosforilación oxidativa de ADP+Pi para obter

ATP. Según a hipótese quimiosmótica de Mitchel a transferencia de electróns procedentes do NADH+H+ e FADH2 ao longo da cadea

de transporte electrónico provoca nos complexos o bombeo de protóns (H+) desde a matriz mitocondrial ao espacio

intermembranoso, creándose así un gradiente electroquímico denominado forza protón-motriz. A forza protón-motriz constitúe o

motor enerxético na síntese de ATP posto que é o regreso de protóns de novo á matriz o que provoca a activación de proteínas

transmembranosas chamadas ATP sintetasas para formar ATP , o que se coñece como fosforilación oxidativa.

Betaoxidación de ácidos grasos o degradación sucesiva da cadea de ácido graso dando acetil CoA. Se van separando de dous en dous

átomos de carbono (hélice de Lynnen). Este proceso transcurre na matriz mitocondrial. O acetil CoA se incorporará ó Ciclo de Krebs.

Para entrar na mitocondria os ácidos grasos se activan uníndose ó CoA para formar acil CoA, proceso que consume 1 ATP. Esta

molécula se une logo a un transportador, a carnitina, e unha vez dentro da matriz a molécula de carnitina sae de novo ao citoplasma

donde será reutilizada.

11. (Similar resposta a 10)

b) Procesos metabólicos: ciclo de Krebs ten lugar na matriz mitocondrial, b-oxidación de ácidos graxos que ten lugar na matriz

mitocondrial, a cadea respiratoria coa fosforilación oxidativa ten lugar na membrana interna no nivel das cristas mitocondriais.

c) Os coenzimas reducidos que se producen en rutas metabólicas

anteriores(Ciclo de Krebs), FADH2 e NADH+H+ teñen que volver a ser oxidados

cedendo os electróns captados a outras moléculas. Na membrana interna das

mitocondrias atopanse catro complexos proteicos e máis a ubiquinona Q e o

citocromo c encargados do transporte de electróns dende o NADH+H+ e

FADH2 ata o último aceptor que é o osíxeno molecular.

d) A enerxía liberada no transporte de electróns emprégase para

bombear protóns, dende a matriz mitocondrial ao espazo intermembrana, en

contra de gradiente. Posteriormente, a entrada dos protóns na matriz a favor

do gradiente electroquímico (hipótese quimiosmótica)proporciona a enerxía

necesaria para a síntese de ATP. O poder redutor do NADH+H+ produce 3ATP, e o do FADH2 produce 2ATP. O transporte de

electróns está adaptado á síntese de ATP que se realiza na membrana interna e que recibe o nome de fosforilación oxidativa