Tema 11: el metabolismo celular. Catabolismo
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RENDIMIENTO ENERGÉTICO DE LA OXIDACIÓN DE LOS ÁCIDOS GRASOS Veamos como ejemplo el catabolismo del ácido palmítico, que tiene 16 átomos de carbono: CH3 – (CH2 )14 – COOH  Como se necesitan 7 vueltas de la hélice de Lynen, al finalizar la β-oxidación obtendremos:
En total son 131 ATP, pero habrá que restar 1 ATP que se consumió en la activación del ácido palmítico, por lo que el rendimiento energético de la oxidación completa del ácido palmítico son 130 ATP. 2.3 CATABOLISMO DE PROTEÍNAS. Generalmente las células no utilizan las proteínas como fuente de energía, sin embargo cuando se ingieren en exceso (dietas hiperproteicas) o en períodos de ayuno prolongado, las proteínas son utilizadas como combustible celular. El catabolismo de de las proteínas comienza por la hidrólisis de los enlaces peptídicos, que libera los aminoácidos constituyentes, a continuación los aminoácidos son degradados por oxidación. Este proceso se realiza en dos etapas:
- ELIMINACIÓN DEL GRUPO AMINO. En esta primera etapa del catabolismo de los aminoácidos tiene lugar la separación del grupo amino del resto de la cadena carbonada. Existen dos vías posibles para llevar a cabo este proceso: la transaminación y la desaminación oxidativa.
Al ceder el grupo amino, la cadena carbonada del aminoácido se oxida quedando convertida en un α-cetoácido. De manera que un aminoácido se degrada para permitir que otro se forme. El objetivo de estas reacciones de transaminación es recoger los grupos amino de diferentes aminoácidos en un solo producto (ácido glutámico), el cual puede intervenir en la siguiente vía.  Las reacciones de transaminación están catalizadas por unas enzimas llamadas transaminasas, que se encuentran tanto en el citoplasma como en la matriz mitocondrial.
Así el ácido glutámico originado en la transaminación pierde su grupo amino, mediante la desaminación oxidativa, obteniéndose amoniaco y regenerándose el ácido α-cetoglutárico que puede ser reutilizado en nuevos procesos de transaminación. Esta reacción está catalizada por la glutamato-deshidrogenasa.  El amoniaco procedente del catabolismo de los aminoácidos es tóxico para las células, por lo que debe ser eliminado, en el caso de los mamíferos (animales ureotélicos), el amoniaco es transformado en urea, compuesto menos tóxico, que se excreta en la orina. - OXIDACIÓN DE LA CADENA CARBONADA. Una vez eliminado el grupo amino, la molécula de aminoácido queda convertida en un α-cetoácido, que se incorporará a otras rutas metabólicas, tanto catabólicas como anabólicas. Según la ruta seguida, los aminoácidos se clasifican en dos grupos:
Si el organismo no necesita energía, a partir de estas moléculas, se puede sintetizar glucosa por gluconeogénesis (proceso que estudiaremos en el tema siguiente).
2.4 CATABOLISMO DE ÁCIDOS NUCLEICOS. Los ácidos nucleicos son hidrolizados por enzimas nucleasas, liberándose los nucleótidos que los constituyen. Posteriormente, otras enzimas rompen los nucleótidos en sus componentes (pentosa, fosfato y base nitrogenada). Los cuales pueden ser reutilizados para sintetizar de nuevo nucleótidos. Si esto no es así, estas moléculas se catabolizan:
- Las bases púricas (A y G) originan ácido úrico, que se elimina por la orina. - Las bases pirimidínicas (C, T y U) se degradan liberando amoniaco o urea.  ACTIVIDADES 1.- En general, ¿qué le suministran a las células los procesos catabólicos? 2.- ¿Qué diferencia a los organismos litótrofos de los organótrofos? Cita ejemplos de ellos. 3.- ¿Cuál es el origen de los glúcidos que las células degradan en el catabolismo? 4.- ¿Cuál es el papel biológico del NAD+ en el metabolismo celular? 5.- ¿De dónde proceden las dos moléculas de CO2, desprendidas en el ciclo de Krebs? 6.- ¿Qué se entiende por fosforilación oxidativa? ¿Dónde se lleva a cabo? 7.- Para qué es necesario el complejo enzimático de la ATP-sintetasa en el catabolismo aeróbico? ¿Cómo funciona este complejo y dónde está situado a nivel celular? 8.- ¿Qué ventaja metabólica tiene los microorganismos anaerobios facultativos con respecto a los anaerobios estrictos? 9.- Define el concepto de fermentación, ¿qué diferencias esenciales tiene con la respiración? 10.- Durante la fermentación del mosto resulta peligroso entrar en las bodegas. ¿A qué es debido? ¿Por qué se suele entrar con una vela encendida? 11.- Siendo la fermentación láctica un proceso anaeróbico que efectúan las bacterias, ¿cómo es posible y bajo qué condiciones puede llevarse a cabo en el tejido muscular de los animales? ¿A qué conduce esta fermentación láctica muscular? 12.- Indica, mediante un esquema, los procesos que intervienen en el catabolismo de un triglicérido, señalando en qué partes de la célula tiene lugar cada uno de ellos. ¿Cuáles son los productos finales de todo el proceso? 13.- ¿Por qué el proceso de la beta-oxidación de los ácidos grasos puede representarse, esquemáticamente, mediante una espiral y qué nombre recibe ésta? 14.- Describe cómo se realiza el catabolismo del triglicérido correspondiente a la fórmula siguiente, u calcula el número de moléculas de ATP que se sintetizan a partir de todas las moléculas de acetil-CoA formadas. CH2 – OOC – CH2 – CH2 - CH3 │ CH - OOC – CH2 – CH2 – CH3 │ CH2 – OOC - CH2 – CH2 – CH3 15.- Escribe las fórmulas globales de la β–oxidación del ácido graso esteárico (18 C) y calcula su rendimiento energético. 16.- Calcula el rendimiento energético del catabolismo completo de:
17.- ¿Cuántas moléculas de glucosa han de catabolizarse teóricamente, por respiración aerobia, para proporcionar la misma cantidad de ATP que el catabolismo de una molécula del ácido graso CH3 – (CH2)6 – COOH? ¿Y por fermentación alcohólica? Razona la respuesta. 18.- A partir de su fórmula describe el proceso de degradación catabólica del aminoácido alanina, hasta la obtención de CO2, H2O y NH3. 19.- La gota es una enfermedad que afecta a las articulaciones y a los riñones, originada por una elevada concentración de ácido úrico en la sangre y en los tejidos. Teniendo en cuenta que los mamíferos, son animales ureotélicos, ¿qué proceso metabólico estará implicado en la aparición de dicha enfermedad y, por ello, qué tipo de alimentos convendrá eliminar para el tratamiento de la misma? ACTIVIDADES P.A.U. 20.- Citar los productos finales de la degradación de la glucosa:
21.- Con respecto al catabolismo de los glúcidos en una célula eucariota:
22.- Con referencia al catabolismo:
23.- En relación con el esquema adjunto, contesta las siguientes cuestiones (Opción A - Junio 2004): 
__________________________________________________________ Biología. Catabolismo |
