Metabolismo Zelularra: Katabolismoa, Anabolismoa eta Glukosaren Oxidazioa

Katabolismoa

• Molekula konplexuak oxidatu eta molekula sinpleak eratzen dira.
• Energia askatzen da (ATP moduan).
• Energia hori zelula-lanean (garraioa, higidura, etab.) eta anabolismoaren erreakzioetan erabiltzen da.
• Bide oxidatiboak dira.
• Koentzimak erreduzituak sortzen dira (NADH + H⁺, FADH₂, etab.).
• Adibideak: glukolisia eta β-oxidazioa.

Anabolismoa

• Molekula sinpleak erreduzitu eta molekula konplexuak sortzen dira.
• Energia behar da (ATP moduan).
• Anabolismoan sortutako molekulak hazkunderako, zelulak berritzeko eta erreserba moduan (katabolismoan erabiltzeko) erabiltzen dira.
• Bide erreduktoreak dira.
• Koentzimak erreduzituak behar dira.
• Adibidea: Calvin zikloa.

Glukosaren Oxidazio Osoa

Glukolisia

• Bide kataboliko lineala da (10 erreakzio).
• Oxigenorik gabe gertatzen da: anaerobikoa da.
• Zitosolean gertatzen da.

Balantze globala:

Glukosa + 2 NAD⁺ + 2 ADP + 2 Pi → 2 pirubato (CH₃-CO-COO^-) + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 ATP^(*) + 2 H₂O

Krebs zikloa baino lehen

• Glukolisian sortutako pirubatoak mitokondrioaren kanpo eta barne mintzak zeharkatuko ditu, matrize mitokondrialera iritsiz.
• Bertan, Krebs zikloan sartu aurretik, deskarboxilazio oxidatiboa jasango du.
• Prozesua sistema entzimatiko batek katalizatuko du: pirubato deshidrogenasak.

Erreakzioa:

2 pirubato + 2 NAD⁺ + 2 CoA-SH → 2 azetil-CoA + 2 CO₂ + 2 (NADH + H⁺)

Krebs zikloa

Azetil-CoA (2C) oxalazetatoarekin (4C) konbinatzen da zitratoa (6C) emanez ("azido zitrikoaren zikloa"). Bi deskarboxilazio (2 CO₂) gertatu ondoren, oxalazetatoa birsortuko da. Ziklo bakoitzean 3 NADH+H⁺, 1 FADH₂ eta 1 GTP eratuko dira.

Balantze globala (2 azetil-CoA-rentzat):

2 azetil-CoA + 6 NAD⁺ + 2 FAD + 2 GDP + 2 Pi → 4 CO₂ + 2 CoA-SH + 6 NADH + 6 H⁺ + 2 FADH₂ + 2 GTP^(*)

Arnas Katea eta Fosforilazio Oxidatiboa

Oxidazioa amaitzeko, prozesuan sortutako koentzimak oxidatuko dira energia lortzeko, eta ura eratuko da, O₂ baita elektroien azken hartzailea.

Arnas Katea

Arnas katearen osagai gehienak proteinak dira, zitokromoak esaterako, eta haien talde prostetikoetan elektroiak hartzen eta uzten dituzten ioi metalikoak dituzte. Horrela, elektroiak molekula batetik bestera garraiatzen espezializatuta dauden molekulak direla esan daiteke. Elektroiak koentzima erreduzituetatik oxigenoraino garraiatzen dira, eta ura eratuko da.

Animalia-zelulen mitokondrioan lau konplexu nagusi daude (proteina garraiatzaileak + koentzimak), eta bakoitzak energia-maila bat du. Elektroiak energia-maila handia duten konposatuetatik energia-maila txikiagoa dutenetara mugitzen dira. Prozesu horretan energia poliki-poliki askatuko da.

Askatutako energia ATP sintetizatzeko erabiliko da.

Hipotesi Kimiostatikoa

Hipotesi kimiostatikoaren arabera, energia hau H⁺-ak matrizetik mintzen arteko gunera ponpatzeko erabiliko da. Horrela, gradiente elektrokimiko bat sortzen da mintzen arteko ganbararen (karga positibo gehiago: pH azidoagoa) eta matrizaren artean. Barneko mintza iragazgaitza denez, H⁺ berriro matrizera pasatzeko bide bakarra ATP sintetasa konplexua da.

ATP sintetasak motor birakari gisa funtzionatzen du, eta protoien fluxua aprobetxatuko du ADPa fosforilatzeko eta ATP sintetizatzeko. Kontuan izanda energia hori, azken finean, oxidoerredukzio prozesuetatik datorrela, ATP molekulen sintesiari fosforilazio oxidatiboa deritzo.

I, III eta IV konplexuetan H⁺-en ponpaketak gertatzen dira, eta bakoitzak ATP molekula baten sintesia eragiten du ATP-sintetasaren bidez (3 ATP). NADH+H⁺ koentzimaren e^- eta H⁺ I. konplexuan sartzen direnez, 3 ATP sortuko dira NADH+H⁺ bakoitzeko. FADH₂-k, berriz, II. konplexura transferitzen dituenez, 2 ATP sortuko dira.