Vies Catabòliques i Fermentació: Obtenció d'Energia Cel·lular

Vies Catabòliques Principals

Catabolisme dels Lípids (Beta-oxidació)

L’hidròlisi dels TAG (Triacilglicerols) dona lloc a glicerol i àcids grassos. La glicerina o glicerol es combina amb un fosfat (P) o perd 2H⁺ per formar DHA 3P.

La Beta-oxidació redueix els àcids grassos fins a obtenir Acetil-CoA, NADH i FADH₂. A les cèl·lules eucariotes, els àcids grassos entren a la matriu mitocondrial per seguir l’hèlix de Lynen. L’Acetil-CoA s’incorporarà al cicle de Krebs, i el NADH i FADH₂ aniran a la cadena de transport d’electrons.

Hi intervenen diferents enzims, especialment l’acil-CoA deshidrogenasa.

Balanç Energètic de la Beta-oxidació

(Exemple orientatiu per a un àcid gras de 16 carbonis)

• Entrada al mitocondri: -2 ATP
• 8 Acetil-CoA (Cicle de Krebs): 8 x 12 ATP = 96 ATP
• 7 FADH₂ (Cadena d'electrons): 7 x 2 ATP = 14 ATP
• 7 NADH + H⁺ (Cadena d'electrons): 7 x 3 ATP = 21 ATP

TOTAL: 129 ATP

Catabolisme de les Proteïnes

Les proteïnes no tenen funció energètica primària, però si hi ha aminoàcids (aa) en excés, es poden utilitzar per obtenir energia. Aquest procés inclou:

1. Transaminació: Transferència del grup amino d’un aminoàcid a una molècula anomenada α-cetoàcid (p. ex., piruvat). Aquesta reacció la duen a terme les transaminases al citoplasma cel·lular.
2. Desaminació: Separació del grup amino i alliberament d’NH₃ (amoníac) en el medi aquós.
3. Transformació en una molècula que entra al cicle de Krebs: La resta resultant es transforma en àcid pirúvic, Acetil-CoA o en algun altre compost intermediari del cicle de Krebs.

Eliminació dels Grups Amino

Els grups amino s’han d’eliminar perquè poden resultar tòxics en acumular-se. Segons l'espècie, l'eliminació es fa de diferents maneres:

• Animals Amoniotèlics: Eliminen NH₄⁺ (amoni) directament a l’H₂O per osmosi.
• Animals Ureotèlics: Transformen NH₃ en UREA (menys tòxica).
• Animals Uricotèlics: Excreten el nitrogen en forma d’àcid úric.

Catabolisme dels Àcids Nucleics

Energèticament parlant, són importants, però no es degraden habitualment per obtenir energia. Els productes d’aquesta degradació s’incorporen en alguna part de les vies metabòliques, arribant finalment al cicle de Krebs.

Catabolisme per Fermentació

La fermentació és un procés catabòlic que es caracteritza per:

• No hi intervé la cadena respiratòria.
• Els productes finals són orgànics (oxidació parcial de la biomolècula).
• És menys eficient (menor producció energètica).
• No utilitza O₂ (procés anaeròbic).
• L'ATP es forma exclusivament per fosforilació a nivell de substrat (mai per ATP sintetasa).

Es duu a terme en llevats i bacteris, tot i que la fermentació làctica també pot realitzar-se en cèl·lules musculars.

Anaerobis Facultatius i Estrictes

Els organismes anaerobis facultatius toleren l’O₂, mentre que els anaerobis estrictes moren en la seva presència.

En tots els tipus de fermentació, la glucosa es transforma inicialment en piruvat mitjançant la glicòlisi al citoplasma (no necessita oxigen).

Fermentació Alcohòlica

És la transformació de l’àcid pirúvic en etanol i CO₂. És típica de llevats anaerobis facultatius (p. ex., Saccharomyces). S'utilitza per produir vi, whisky, rom, cervesa i també pa.

Fermentació Làctica

La produeixen bacteris que metabolitzen la lactosa de la llet. També la realitzen les cèl·lules musculars en absència o baixa concentració d’O₂, sobretot durant exercicis intensos.

L’àcid làctic s’obté a partir de la glucosa. S'utilitza per fer iogurts i formatges (p. ex., Lactobacillus casei, Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus lactis).

Fermentació Butírica

Descomposa substàncies glucídiques d’origen vegetal (midó i cel·lulosa) en àcid butíric, hidrogen, CO₂ i substàncies que fan pudor.

És duta a terme per bacteris com Bacillus aminobacter i Clostridium butyricum, i contribueix a la descomposició de les restes vegetals del sòl.

Fermentació Pútrida (Putrefacció)

En aquest procés es degraden substrats proteics o aminoàcids. Els productes són orgànics i pudents (com l’indol o l’escàtol), però algunes putrefaccions donen productes poc desagradables que s’usen per crear gustos característics en formatges i vins.