Portada » Biología » Metabolismo Celular: Oxidación de Glucosa, Fermentación y Degradación de Ácidos Grasos
La molécula de glucosa que inició la glucólisis está completamente oxidada. Parte de su energía se ha invertido en la síntesis de ATP. Sin embargo, la mayor parte de la energía está en los electrones capturados por el NAD+ y el FAD. Los electrones procedentes de la glucólisis, de la oxidación del ácido pirúvico y del ciclo de Krebs se encuentran en un nivel energético aún muy alto. En el transporte de electrones, éstos son conducidos a través de una cadena con múltiples y sucesivos aceptores, cada uno de los cuales es capaz de aceptar electrones a un nivel ligeramente inferior al precedente. Los transportadores pueden existir en dos estados de oxidación próximos, pasando del uno al otro según acepten o desprendan electrones. Cuando los electrones se mueven por la cadena transportadora salen a niveles energéticos inferiores y van liberando energía. Esta energía se emplea para fabricar ATP, a partir de ADP, en el proceso de fosforilación oxidativa. Por cada dos electrones que pasan del NADH al oxígeno se forman 3 moléculas de ATP. Por cada dos electrones que pasan desde el FADH2 al oxígeno se forman 2 de ATP. El mecanismo por el cual se produce ATP se explica por la teoría del acoplamiento quimiosmótico.
La suma de todas las moléculas de ATP, formadas en el mecanismo de oxidación completa de una molécula de glucosa, arroja un balance de 36 moléculas de ATP sintetizadas.
Cuando el catabolismo se realiza en condiciones anaeróbicas, es decir, cuando el último aceptor de hidrógenos o electrones no es el oxígeno, sino una molécula orgánica sencilla, las rutas de degradación de la glucosa se llaman fermentaciones. En un mismo organismo pluricelular pueden darse rutas aeróbicas o anaeróbicas, según las condiciones ambientales de la célula. Por ejemplo, la célula muscular puede funcionar con oxígeno hasta que éste llega con dificultad al tejido. Trabaja entonces en condiciones anaerobias produciendo ácido láctico.
En la fermentación el ácido pirúvico se oxida de una manera incompleta formando ácidos o alcoholes. Son procesos anaerobios, típicos de microorganismos y en algunos casos se puede dar en los tejidos musculares cuando el aporte de oxígeno es insuficiente.
En una fermentación se producen 2 ATP, mientras que en una respiración se producen 36 ATP.
Los ácidos grasos son moléculas que suponen importantes depósitos de energía para la célula. En un primer término, los triglicéridos deben ser hidrolizados en el citoplasma por la acción de las lipasas, originándose glicerol y sus correspondientes ácidos grasos. Los ácidos grasos inmediatamente son degradados en la mitocondria en la ß-oxidación y el glicerol pasa a la ruta catabólica glucolítica.
En el citoplasma se activan los ácidos grasos y por cada activación se consume 1 ATP. Este ácido graso activado es el que va a entrar en la mitocondria. Antes de ser oxidados, los ácidos grasos reaccionan con Acetil-CoA en la membrana de la mitocondria. Una vez han penetrado en la matriz mitocondrial, los ácidos grasos se degradan secuencialmente eliminando dos carbonos en cada vuelta del ciclo de la llamada Hélice de Lynen.
La Beta-oxidación consiste en el ataque de 4 sistemas enzimáticos que van rompiendo fragmentos del Acil-CoA. La fragmentación se inicia por el extremo en el que se encuentra el grupo carboxílico y es consecuencia de la oxidación del carbono situado en posición Beta.
En cada Beta-oxidación se produce: Acetil-CoA, 1 FADH2, 1 NADH. A todo el conjunto de Beta-oxidación se denomina hélice de Lynen, y todo ocurre en la matriz mitocondrial.
Las proteínas no tienen función energética, pero los aminoácidos sobrantes de la síntesis proteica son oxidados e incorporados al ciclo de Krebs o transformados en otros aminoácidos.
Consiste en el transporte del grupo amino de un aminoácido a una molécula denominada Alfa-cetoácido transformándose esos aminoácidos en otros. Esto ocurre en la matriz mitocondrial, aunque empieza en el citosol.
Consiste en la liberalización de grupos amino en forma de NH3. Aquí se producen coenzimas reducidos como el NADH que pueden entrar en la cadena respiratoria.