Rutas Metabólicas Celulares: Ciclo de Krebs, Fermentación y Catabolismo

Ciclo de Krebs y Balance Energético

Ciclo de Krebs: 6 NADH + 2 FADH₂ + 2 ATP + 4 CO₂ (incluyendo 2 CO₂ + 2 NADH + H⁺ de la descarboxilación oxidativa del piruvato).

Tipos de Fermentación

Fermentación Alcohólica

Convierte el piruvato en 2 etanol y 2 CO₂. Produce 2 NAD⁺ esenciales para que la glucólisis pueda ocurrir y formar ATP.

• Fermentación etílica: CH₃-CH₂OH (Levaduras como Saccharomyces cerevisiae).
• Fermentación acética: CH₃-CH₂OH + O₂ → CH₃COOH + H₂O (Bacterias del vinagre).

Ecuación global: C₆H₁₂O₆ + 2 Pi + 2 ADP → 2 etanol (CH₃-CH₂OH) + 2 CO₂ + 2 ATP

Fermentación Láctica

Produce lactato. No forma CO₂ y genera NAD⁺ para que pueda ocurrir la glucólisis.

• Fermentación homoláctica: Ocurre en las células del músculo estriado.
• Fermentación heteroláctica: Pirúvico → Ácido láctico + Etanol + CO₂.

Ecuación global: Glucosa + 2 (Pi + ADP) → 2 Ácido láctico (CH₃-CHOH-COOH) + 2 ATP

Catabolismo de Lípidos

1. Glicerina: La glicerina se incorpora a la glucólisis para su degradación.
2. Ácidos Grasos (AG): Se activan en la membrana externa de la mitocondria uniéndose a la CoA (se gasta un ATP) y después sufren la beta-oxidación.

Beta-Oxidación o Hélice de Lynen

1. El ácido graso queda activado al unirse al CoA y forma Acil-CoA (n C). Requiere ATP y se realiza en el citoplasma.
2. El Acil-CoA penetra en la mitocondria gracias a la carnitina, que es un transportador orgánico especial.
3. El Acil-CoA sufre la primera oxidación del carbono β, formándose un Acil-CoA insaturado y un FADH₂.
4. El Acil-CoA se hidrata y se forma β-hidroxiacil-CoA sin doble enlace y con un grupo -OH en el carbono β.
5. El β-hidroxiacil-CoA sufre una oxidación del carbono β, formándose un β-cetoacil-CoA y NADH + H⁺.
6. El β-cetoacil-CoA reacciona con una molécula de CoA y se rompe en dos moléculas: un Acetil-CoA de dos carbonos y un Acil-CoA de dos carbonos menos que el que había iniciado el ciclo de la β-oxidación (n-2 C).

Catabolismo de Aminoácidos

La degradación se inicia por procesos que separan el grupo alfa-amino. Estos procesos pueden ser:

1. Transaminación

Es la transferencia reversible de un grupo amino a un alfa-cetoácido, catalizada por una aminotransferasa, utilizando piridoxal fosfato como cofactor. El aminoácido (AA) se convierte en alfa-cetoácido y el alfa-cetoácido en el AA correspondiente. Es decir, el grupo amino no se elimina, sino que se transfiere a un alfa-cetoácido para formar otro AA.

2. Desaminación

El grupo amino del glutamato puede ser separado por desaminación oxidativa catalizada por la glutamato deshidrogenasa, utilizando NAD⁺ y NADP⁺ como coenzimas. Se forma alfa-cetoglutarato y NH₃. La mayoría del NH₃ producido en el organismo se genera por esta reacción.