Metabolismo anaerobio: glucólisis y fermentación

La ruta metabólica anaerobia por la que las células obtienen ATP a partir de glucosa es la glucólisis. El producto final de la glucólisis es el piruvato, y esta ruta metabólica transcurre en el citoplasma celular.

En una célula eucariótica en condiciones aerobias, el piruvato seguirá dos etapas principales: la descarboxilación oxidativa del piruvato, que ocurre en la matriz mitocondrial, y el ciclo de Krebs (o ciclo del ácido cítrico), también en la matriz mitocondrial.

El destino del producto final, el piruvato, en condiciones anaerobias, varía dependiendo del organismo o célula. En muchas bacterias y en células de organismos como la levadura, el piruvato puede ser convertido en etanol o ácido láctico a través de la fermentación, como ocurre en la fermentación láctica.

Etapas de la oxidación de la glucosa:

1. Glucólisis (en sustrato).
2. Glucólisis (NADH- lanzadera malato).
3. Paso de piruvato a acetil-CoA.
4. Ciclo de Krebs.
5. Cadena de transporte de electrones y fosforilación oxidativa.

La glucólisis se produce en el citosol. El paso de piruvato a acetil-COA se produce en la mitocondria. El ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz de la mitocondria. La cadena respiratoria y la fosforilación acoplada tienen lugar en la membrana interna de la mitocondria.

La glucólisis es la primera etapa de la degradación aeróbica de la glucosa, donde una molécula de glucosa se divide en dos moléculas de piruvato. Este proceso ocurre en el citoplasma de la célula y no requiere oxígeno. Durante la glucólisis, se producen pequeñas cantidades de ATP y NADH, que son utilizados como energía por la célula.

El balance energético de cada etapa es:

• Glucólisis: Produce 2 ATP (mediante fosforilación a nivel de sustrato) y 2 NADH.
• Ciclo de Krebs: Cada molécula de piruvato se convierte en acetil-CoA, que luego entra en el ciclo de Krebs. Este ciclo produce 2 ATP, 6 NADH y 2 FADH2 por cada molécula de glucosa.
• Cadena respiratoria: Los NADH y FADH2 generados en la glucólisis y el ciclo de Krebs alimentan la cadena respiratoria, produciendo un total de 34 ATP (aproximadamente) por molécula de glucosa. El balance energético final del proceso respiratorio es aproximadamente 38 ATP por molécula de glucosa.

Localización de las etapas en una célula eucariótica

En una célula eucariótica, las diferentes etapas de la degradación aerobia de la glucosa se localizan en diferentes compartimentos celulares:

• Glucólisis: se lleva a cabo en el citoplasma.
• Transformación de piruvato en acetil-CoA: tiene lugar en la matriz mitocondrial.
• Ciclo de Krebs: ocurre en la matriz mitocondrial.
• Cadena transportadora de electrones: se encuentra en la membrana interna de la mitocondria.

Relacionado con el ciclo de Krebs para una célula eucariótica: Transcurre en la mitocondria, el sustrato que se incorpora al ciclo es el acetil - COA. NAD y FAD. Oxidar el grupo acetilo, o producir precursores metabólicos, etc. y se trata de una ruta anaerobia. Glucólisis (o simplemente catabolismo de los glúcidos), B-oxidación de los ácidos grasos (o catabolismo de los ácidos grasos) y catabolismo de los aminoácidos.

El catabolismo es la degradación oxidativa de moléculas y la obtención de energía necesaria para la célula; el anabolismo es la síntesis de moléculas con requerimiento de energía. Diferencia: El aceptor final de electrones es el oxígeno en los organismos aeróbicos y otra molécula diferente en los anaeróbicos.

Anabolismo: es la parte del metabolismo en que se produce la síntesis de moléculas complejas a partir de precursores más sencillos. Catabolismo es el conjunto de reacciones de degradación de las moléculas orgánicas complejas, el Ciclo de Calvin, sería una ruta anabólica.

La respiración celular es un proceso catabólico, ya que implica la degradación de moléculas orgánicas complejas para liberar energía. Las etapas de la respiración celular son:

1. Glucólisis: Ocurre en el citoplasma de la célula. Consiste en la ruptura de la glucosa en dos moléculas de piruvato, generando ATP y NADH.
2. Ciclo de Krebs (o ciclo del ácido cítrico): Se lleva a cabo en la matriz mitocondrial. El piruvato se convierte en acetil CoA, que luego participa en reacciones que producen ATP, NADH y FADH2.
3. Cadena de transporte de electrones: Ubicada en la membrana interna de la mitocondria. Los electrones transportados por NADH y FADH2 generan un gradiente de protones que impulsa la síntesis de ATP

La fermentación es un proceso metabólico anaeróbico en el cual los organismos obtienen energía a través de la degradación parcial de moléculas orgánicas, como la glucosa, en ausencia de oxígeno. Los tipos de fermentación incluyen la fermentación láctica, la fermentación alcohólica y la fermentación acética. La fermentación ocurre en el citoplasma celular.

Durante la fermentación, la formación de ATP ocurre a través de la glucólisis, donde la glucosa se descompone en piruvato, generando ATP directamente sin la participación de la cadena de transporte de electrones y la fosforilación oxidativa, como en la respiración celular aeróbica.

El metabolismo fermentativo está estrechamente relacionado con la fabricación del vino. En el proceso de vinificación, la fermentación alcohólica convierte los azúcares presentes en el mosto de uva en alcohol etílico y dióxido de carbono. Los productos iniciales son glucosa y levaduras, como Saccharomyces cerevisiae, que convierten la glucosa en alcohol etílico y dióxido de carbono, generando así vino.

El Ciclo de Krebs está relacionado principalmente con el catabolismo, ya que es una etapa central en la degradación de moléculas orgánicas para la producción de energía en forma de ATP.

Los productos finales del Ciclo de Krebs son ATP, NADH, FADH2 y CO2.

La vía metabólica que sigue al Ciclo de Krebs es la cadena de transporte de electrones (también conocida como cadena respiratoria) que tiene lugar en la membrana interna de la mitocondria. La finalidad de esta vía es utilizar los portadores de electrones (NADH y FADH2) generados en el Ciclo de Krebs para producir un gradiente electroquímico que conduzca a la síntesis de ATP a través de la fosforilación oxidativa.

La glucólisis es la degradación de la glucosa que permite la obtención de ATP; se lleva a cabo en el citoplasma. El ácido pirúvico, el ATP y el NADH, como productos originados.

Respiración (en aerobiosis) y fermentación láctica (en anaerobiosis). En ambos casos, el producto inicial es el ácido pirúvico y los productos finales son el CO2 y el ATP en la respiración y el ácido láctico y el ATP en la fermentación láctica