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8.2: Catabolismo de carbohidratos - Biología

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Objetivos de aprendizaje

  • Describir por qué la glucólisis no depende del oxígeno.
  • Definir y describir el rendimiento neto de moléculas de tres carbonos, ATP y NADH de la glucólisis.
  • Explica cómo las moléculas de piruvato de tres carbonos se convierten en grupos acetilo de dos carbonos que se pueden canalizar al ciclo de Krebs.
  • Definir y describir el rendimiento neto de CO2, GTP / ATP, FADH2y NADH del ciclo de Krebs
  • Explicar cómo las moléculas de carbono intermedias del ciclo de Krebs se pueden usar en una célula.

Existen extensas vías de enzimas para descomponer los carbohidratos para capturar energía en los enlaces de ATP. Además, muchas vías catabólicas producen moléculas intermedias que también se utilizan como bloques de construcción para el anabolismo. Comprender estos procesos es importante por varias razones. Primero, debido a que los principales procesos metabólicos involucrados son comunes a una amplia gama de organismos quimioheterotróficos, podemos aprender mucho sobre el metabolismo humano al estudiar el metabolismo en bacterias más fáciles de manipular como E. coli. En segundo lugar, debido a que los patógenos animales y humanos también son quimioheterótrofos, conocer los detalles del metabolismo de estas bacterias, incluidas las posibles diferencias entre las vías bacterianas y humanas, es útil para el diagnóstico de patógenos, así como para el descubrimiento de terapias antimicrobianas dirigidas a patógenos específicos. Por último, aprender específicamente sobre las vías involucradas en el metabolismo quimioheterotrófico también sirve como base para comparar otras estrategias metabólicas más inusuales utilizadas por los microbios. Aunque la fuente química de electrones que inician la transferencia de electrones es diferente entre los quimioheterorofos y los quimioautótrofos, se utilizan muchos procesos similares en ambos tipos de organismos.

El ejemplo típico utilizado para presentar conceptos de metabolismo a los estudiantes es el catabolismo de carbohidratos. Para los quimioheterótrofos, nuestros ejemplos de metabolismo comienzan con el catabolismo de polisacáridos como el glucógeno, el almidón o la celulosa. Enzimas como la amilasa, que descompone el glucógeno o el almidón, y las celulasas, que descomponen la celulosa, pueden provocar la hidrólisis de los enlaces glicosídicos entre los monómeros de glucosa en estos polímeros, liberando glucosa para un mayor catabolismo.

Glucólisis

Para las bacterias, eucariotas y la mayoría de las arqueas, la glucólisis es la vía más común para el catabolismo de la glucosa; produce energía, portadores de electrones reducidos y moléculas precursoras para el metabolismo celular. Cada organismo vivo lleva a cabo alguna forma de glucólisis, lo que sugiere que este mecanismo es un antiguo proceso metabólico universal. El proceso en sí no utiliza oxígeno; sin embargo, la glucólisis se puede combinar con procesos metabólicos adicionales que son aeróbicos o anaeróbicos. La glucólisis tiene lugar en el citoplasma de células procariotas y eucariotas. Comienza con una sola molécula de glucosa de seis carbonos y termina con dos moléculas de un azúcar de tres carbonos llamado piruvato. El piruvato se puede descomponer aún más después de la glucólisis para aprovechar más energía a través de la respiración aeróbica o anaeróbica, pero muchos organismos, incluidos muchos microbios, pueden ser incapaces de respirar; para estos organismos, la glucólisis puede ser su única fuente de generación de ATP.

El tipo de glucólisis que se encuentra en los animales y que es más común en los microbios es la vía Embden-Meyerhof-Parnas (EMP), que lleva el nombre de Gustav Embden (1874-1933), Otto Meyerhof (1884-1951) y Jakub Parnas (1884-1933). 1949). La glucólisis que utiliza la vía EMP consta de dos fases distintas (Figura ( PageIndex {1} )). La primera parte de la vía, denominada fase de inversión de energía, utiliza energía de dos moléculas de ATP para modificar una molécula de glucosa de modo que la molécula de azúcar de seis carbonos se pueda dividir uniformemente en dos moléculas fosforiladas de tres carbonos llamadas gliceraldehído 3-fosfato (G3P ). La segunda parte de la vía, llamada fase de pago de energía, extrae energía oxidando G3P ​​a piruvato, produciendo cuatro moléculas de ATP y reduciendo dos moléculas de NAD.+ a dos moléculas de NADH, utilizando electrones que se originaron a partir de la glucosa. (En el Apéndice C aparece una discusión e ilustración de la vía EMP completa con estructuras químicas y nombres de enzimas).

Las moléculas de ATP producidas durante la fase de pago de energía de la glucólisis se forman por fosforilación a nivel de sustrato (Figura ( PageIndex {1} )), uno de los dos mecanismos para producir ATP. En la fosforilación a nivel de sustrato, un grupo fosfato se elimina de una molécula orgánica y se transfiere directamente a una molécula de ADP disponible, que produce ATP. Durante la glucólisis, los grupos fosfato de alta energía de las moléculas intermedias se agregan al ADP para producir ATP.

En general, en este proceso de glucólisis, la ganancia neta de la descomposición de una sola molécula de glucosa es:

  • dos moléculas de ATP
  • dos moléculas de NADH, y
  • dos moléculas de piruvato.

Otras vías glicolíticas

Cuando nos referimos a la glucólisis, a menos que se indique lo contrario, nos referimos a la vía EMP utilizada por los animales y muchas bacterias. Sin embargo, algunos procariotas utilizan vías glucolíticas alternativas. Una alternativa importante es la vía Entner-Doudoroff (ED), que lleva el nombre de sus descubridores Nathan Entner y Michael Doudoroff (1911-1975). Aunque algunas bacterias, incluido el patógeno oportunista gramnegativo Pseudomonas aeruginosa, contienen solo la vía ED para la glucólisis, otras bacterias, como E. coli, tienen la capacidad de utilizar la vía ED o la vía EMP.

Un tercer tipo de vía glucolítica que ocurre en todas las células, que es bastante diferente de las dos vías anteriores, es la vía de las pentosas fosfato (PPP), también llamada vía fosfogluconato o derivación de hexosa monofosfato. La evidencia sugiere que la PPP puede ser la vía glucolítica universal más antigua. Los intermedios del PPP se utilizan para la biosíntesis de nucleótidos y aminoácidos. Por tanto, esta vía glucolítica puede verse favorecida cuando la célula necesita síntesis de ácidos nucleicos y / o proteínas, respectivamente. En el Apéndice C aparece una discusión e ilustración de la vía completa de la disfunción eréctil y la PPP con estructuras químicas y nombres de enzimas.

Ejercicio ( PageIndex {1} )

¿Cuándo podría un organismo utilizar la vía de la disfunción eréctil o el PPP para la glucólisis?

Reacción de transición, coenzima A y ciclo de Krebs

La glucólisis produce piruvato, que puede oxidarse aún más para capturar más energía. Para que el piruvato entre en la siguiente vía oxidativa, primero debe ser descarboxilado por el complejo enzimático piruvato deshidrogenasa a un grupo acetilo de dos carbonos en la reacción de transición, también llamada reacción puente (ver el Apéndice C y la Figura ( PageIndex {3} )). En la reacción de transición, los electrones también se transfieren a NAD.+ para formar NADH. Para pasar a la siguiente fase de este proceso metabólico, el acetilo de dos carbonos comparativamente pequeño debe estar unido a un compuesto portador muy grande llamado coenzima A (CoA). La reacción de transición ocurre en la matriz mitocondrial de eucariotas; en los procariotas, ocurre en el citoplasma porque los procariotas carecen de orgánulos encerrados en membranas.

El ciclo de Krebs transfiere los electrones restantes del grupo acetilo producido durante la reacción de transición a moléculas portadoras de electrones, reduciéndolos así. El ciclo de Krebs también ocurre en el citoplasma de los procariotas junto con la glucólisis y la reacción de transición, pero tiene lugar en la matriz mitocondrial de las células eucariotas donde también ocurre la reacción de transición. El ciclo de Krebs lleva el nombre de su descubridor, el científico británico Hans Adolf Krebs (1900-1981) y también se denomina ciclo del ácido cítrico o ciclo del ácido tricarboxílico (TCA) porque el ácido cítrico tiene tres grupos carboxilo en su estructura. A diferencia de la glucólisis, el ciclo de Krebs es un ciclo cerrado: la última parte de la vía regenera el compuesto utilizado en el primer paso (Figura ( PageIndex {4} )). Los ocho pasos del ciclo son una serie de reacciones químicas que capturan el grupo acetilo de dos carbonos (el portador de CoA no entra en el ciclo de Krebs) de la reacción de transición, que se agrega a un intermedio de cuatro carbonos en el ciclo de Krebs. produciendo el ácido cítrico intermedio de seis carbonos (dando el nombre alternativo para este ciclo). Cuando una vuelta del ciclo regresa al punto de partida del intermedio de cuatro carbonos, el ciclo produce dos CO2 moléculas, una molécula de ATP (o un equivalente, como guanosina trifosfato [GTP]) producida por fosforilación a nivel de sustrato, y tres moléculas de NADH y una de FADH2. (Una discusión y una ilustración detallada del ciclo completo de Krebs aparecen en el Apéndice C.)

Aunque muchos organismos usan el ciclo de Krebs como se describe como parte del metabolismo de la glucosa, varios de los compuestos intermedios en el ciclo de Krebs pueden usarse para sintetizar una amplia variedad de moléculas celulares importantes, incluidos aminoácidos, clorofilas, ácidos grasos y nucleótidos; por lo tanto, el ciclo es tanto anabólico como catabólico (Figura ( PageIndex {5} )).

Conceptos clave y resumen

  • Glucólisis es el primer paso en la descomposición de la glucosa, lo que resulta en la formación de ATP, que es producido por fosforilación a nivel de sustrato; NADH; y dos moléculas de piruvato. La glucólisis no usa oxígeno y no depende del oxígeno.
  • Después de la glucólisis, un piruvato de tres carbonos se descarboxila para formar un grupo acetilo de dos carbonos, junto con la formación de NADH. El grupo acetilo está unido a un gran compuesto portador llamado coenzima A.
  • Después del paso de transición, la coenzima A transporta el acetilo de dos carbonos al ciclo de Krebs, donde los dos carbonos entran en el ciclo. Por turno del ciclo, un grupo acetilo derivado de la glucólisis se oxida aún más, produciendo tres moléculas de NADH, una FADH2y un ATP por fosforilación a nivel de sustratoy liberando dos CO2moléculas.
  • El ciclo de Krebs se puede utilizar para otros fines. Muchos de los intermedios se utilizan para sintetizar moléculas celulares importantes, incluidos aminoácidos, clorofilas, ácidos grasos y nucleótidos.

Opción multiple

¿Durante cuál de los siguientes casos no se produce ATP por fosforilación a nivel de sustrato?

A. Vía Embden-Meyerhof
B. Reacción de transición
C. ciclo de Krebs
D. Vía Entner-Doudoroff

B

¿Cuál de los siguientes productos se elabora durante la glucólisis de Embden-Meyerhof?

A. NAD +
B. piruvato
C. CO2
D. acetilo de dos carbonos

B

Durante el catabolismo de la glucosa, ¿cuál de los siguientes se produce solo en el ciclo de Krebs?

A. ATP
B. NADH
C. NADPH
D. FADH2

D

¿Cuál de los siguientes no es un nombre para el ciclo que da como resultado la conversión de un acetilo de dos carbonos en un ATP, dos CO2, un FADH2y tres moléculas de NADH?

A. ciclo de Krebs
B. ciclo del ácido tricarboxílico
C. ciclo de Calvin
D. ciclo del ácido cítrico

C

Verdadero Falso

La glucólisis requiere oxígeno u otro aceptor de electrones final inorgánico para continuar.

Falso

Complete el espacio en blanco

Por turno del ciclo de Krebs, un acetilo se oxida, formando ____ CO2, ____ ATP, ____ NADH y ____ FADH2moléculas.

2; 1; 3; 1

Más comúnmente, la glucólisis ocurre por la vía ________.

Embden-Meyerhof

Respuesta corta

¿Qué es la fosforilación a nivel de sustrato? ¿Cuándo ocurre durante la descomposición de la glucosa en CO?2?

¿Por qué el ciclo de Krebs es importante tanto en el catabolismo como en el anabolismo?

Pensamiento crítico

¿Cuáles serían las consecuencias para una célula de tener una mutación que anula la síntesis de la coenzima A?


Definición médica de carbohidratos

Carbohidratos: Principalmente azúcares y almidones, que juntos constituyen uno de los tres tipos principales de nutrientes que el organismo utiliza como fuente de energía (calorías). Los carbohidratos también se pueden definir químicamente como compuestos neutros de carbono, hidrógeno y oxígeno.

Los carbohidratos vienen en formas simples como azúcares y en formas complejas como almidones y fibra. El cuerpo descompone la mayoría de los azúcares y almidones en glucosa, un azúcar simple que el cuerpo puede usar para alimentar sus células. Los carbohidratos complejos se derivan de plantas. La ingesta dietética de carbohidratos complejos puede reducir el colesterol en sangre cuando se sustituyen por grasas saturadas.

Los carbohidratos se clasifican en mono, di, tri, poli y heterosacáridos. Los carbohidratos más pequeños son los monosacáridos como la glucosa, mientras que los polisacáridos como el almidón, la celulosa y el glucógeno pueden ser grandes e incluso de longitud indeterminada.

La energía producida por los carbohidratos es de 4 calorías por gramo. Las proteínas también aportan 4 calorías por gramo. Las grasas son altas en calorías y proporcionan 9 calorías por gramo.

Etimología: Los carbohidratos se denominan carbohidratos porque el carbono, el hidrógeno y el oxígeno que contienen suelen estar en la proporción para formar agua con la fórmula general Cn (H2O) n.


Catabolismo de los dos últimos anillos de esteroides en Tuberculosis micobacteriana y otras bacterias

La mayoría de las actinobacterias que contienen ácido micólico y algunas proteobacterias usan esteroides como sustratos de crecimiento, pero el catabolismo de los dos últimos anillos de esteroides aún no se ha dilucidado. En Tuberculosis micobacteriana, esta vía incluye determinantes de virulencia y se ha propuesto que esté codificada por los genes regulados por KstR2, que incluyen un gen de transferasa de coenzima A (CoA) predicha (ipdAB) y un gen de la acil-CoA reductasa (ipdC). En presencia de colesterol, ΔipdC y ΔipdAB mutantes de cualquiera M. tuberculosis o Rhodococcus jostii La cepa RHA1 acumuló metabolitos no descritos previamente: 3aα-H-4α (carboxil-CoA) -5-hidroxi-7aβ-metilhexahidro-1-indanona (5-OH HIC-CoA) y (R) -2- (2-carboxietil) -3-metil-6-oxociclohex-1-eno-1-carboxil-CoA (COCHEA-CoA), respectivamente. A ΔfadE32 mutante de Mycobacterium smegmatis Acido 4-metil-5-oxo-octanodioico acumulado (MOODA). La incubación de 5-OH HIC-CoA sintético con IpdF purificado, IpdC y enoil-CoA hidratasa 20 (EchA20), un miembro de la superfamilia de crotonasa, produjo COCHEA-CoA y, tras una incubación adicional con IpdAB y una CoA tiolasa, produjo MOODA-CoA. . Con base en estos estudios, proponemos una vía para los pasos finales del catabolismo de esteroides en la que el anillo de 5 miembros es hidrolizado por EchA20, seguido de la hidrólisis del anillo de 6 miembros por IpdAB. Metabolitos acumulados por ΔipdF y ΔechA20 los mutantes apoyan el modelo. La conservación de estos genes en bacterias degradantes de esteroides conocidas sugiere que la vía es compartida. Esta vía predice además que el catabolismo del colesterol produce cuatro propionil-CoAs, cuatro acetil-CoAs, un piruvato y una succinil-CoA. Finalmente, un ΔipdAB M. tuberculosis El mutante no sobrevivió en los macrófagos y mostró niveles de CoASH severamente reducidos que se correlacionaron con una toxicidad dependiente del colesterol. Nuestros resultados, junto con las herramientas desarrolladas, proporcionan una base para dilucidar aún más el catabolismo de esteroides bacterianos y los determinantes de virulencia en M. tuberculosis.IMPORTANCIA Las bacterias son los únicos degradadores de esteroides conocidos, pero la vía responsable de degradar los dos últimos anillos de esteroides aún no se ha dilucidado. En Tuberculosis micobacteriana, esta vía incluye determinantes de virulencia. Usando una serie de mutantes en M. tuberculosis y bacterias relacionadas, identificamos una serie de nuevos tioésteres de CoA como intermediarios de la vía. El análisis de los metabolitos combinado con estudios enzimológicos establece cómo los dos últimos anillos de esteroides se abren hidrolíticamente por enzimas codificadas por el regulón KstR2. Nuestros resultados proporcionan evidencia experimental de nuevas enzimas que degradan el anillo, mejoran significativamente nuestra comprensión del catabolismo de esteroides bacterianos e identifican una toxicidad dependiente del colesterol no caracterizada previamente que puede facilitar el desarrollo de nuevas terapias contra la tuberculosis.

Palabras clave: CoA tioéster Mycobacterium tuberculosis catabolismo colesterol apertura del anillo.

Copyright © 2017 Crowe et al.

Cifras

Genes catabólicos de HIP en representativo ...

Genes catabólicos de HIP en actinobacterias y proteobacterias representativas. (A) El catabolismo aeróbico y ...

Crecimiento de Δ ipdAB M. tuberculosis . PESO M. tuberculosis Erdman (negro), Δ…

Crecimiento de Δ ipdC R. jostii RHA1. WT RHA1 :: pTipQC2 (negro), Δ ipdC RHA1 :: pTipQC2…

Acumulación de metabolitos derivados del colesterol de…

Acumulación de metabolitos derivados del colesterol a partir de Δ ipdAB y Δ ipdC son. (A) GC-MS…

Análisis LC-MS de la transformación ...

Análisis LC-MS de la transformación de 5-OH HIC-CoA por enzimas purificadas. La izquierda…

Metabolito de Δ derivado del colesterol fadE32…

Metabolito de Δ derivado del colesterol fadE32 M. smegmatis . (A) Rastros de cultivo GC-MS ...

Caracterización de mutantes de regulón KstR2 ...

Caracterización de mutantes de regulón KstR2 de M. smegmatis . Crecimiento de Δ echA20…

Toxicidad dependiente del colesterol. (A) Crecimiento de…

Toxicidad dependiente del colesterol. (A) Crecimiento de WT (negro), Δ ipdAB (rojo) y Δ ipdAB…

Vía catabólica de HIP propuesta. Confirmado por RMN…

Vía catabólica de HIP propuesta. Los metabolitos confirmados por RMN están en azul. Metabolitos para los cuales EM ...


Biología de la metabolización de la glucosa en células cancerosas.

El cáncer es una enfermedad a nivel celular que implica trastornos hereditarios en el mecanismo de control celular. Las células cancerosas también necesitan adaptar su metabolismo para sobrevivir y multiplicarse en las condiciones metabólicamente comprometidas proporcionadas por el microambiente del tumor. Las células tumorales alteran su metabolismo para mantener la proliferación y supervivencia celular no reguladas, pero esta transformación las deja dependientes del suministro constante de nutrientes y energía. Alteran su metabolismo para apoyar su rápida proliferación y expansión por todo el cuerpo. Después del descubrimiento de basado en el metabolismo alterado de las células cancerosas en 1930, muchos estudios han arrojado luz sobre varios aspectos del metabolismo del cáncer con el objetivo común de encontrar nuevas formas de eliminar eficazmente las células tumorales dirigiéndose a su metabolismo energético. La investigación ha dirigido la mayor parte de sus recursos a dilucidar las causas, la prevención y la posible cura del cáncer, pero el proceso ha sido esquivo y ha cobrado vidas humanas más que nunca. Esta enfermedad es una manifestación de alteraciones etiológicas y patológicas de los mecanismos que controlan la división celular, la diferenciación y el metabolismo. El 50% de todos los tumores humanos llevan alteraciones genéticas que conducen a la inactivación de algunas proteínas supresoras de tumores. Se ha demostrado que las células cancerosas experimentan cambios característicos en sus programas metabólicos, incluido un aumento de la absorción de glucosa, tasas mejoradas de glutaminólisis y síntesis de ácidos grasos, lo que sugiere que los cambios metabólicos apoyan el crecimiento y la supervivencia de las células tumorales. En esta revisión, resumimos los principales conceptos de metabolización de la glucosa y exploramos la base molecular de la glucólisis aeróbica de las células cancerosas.


38 Conexiones de las vías metabólicas de carbohidratos, proteínas y lípidos

Al final de esta sección, podrá hacer lo siguiente:

  • Discutir las formas en que las vías metabólicas de los carbohidratos, la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico se interrelacionan con las vías metabólicas de las proteínas y los lípidos.
  • Explicar por qué las vías metabólicas no se consideran sistemas cerrados.

Ha aprendido sobre el catabolismo de la glucosa, que proporciona energía a las células vivas. Pero los seres vivos consumen compuestos orgánicos distintos de la glucosa como alimento. ¿Cómo termina un sándwich de pavo como ATP en sus células? Esto sucede porque todas las vías catabólicas de los carbohidratos, las proteínas y los lípidos eventualmente se conectan a la glucólisis y a las vías del ciclo del ácido cítrico (ver (Figura)). Las vías metabólicas deben considerarse porosas e interconectadas, es decir, las sustancias entran por otras vías y los intermediarios salen por otras vías. ¡Estas vías no son sistemas cerrados! Muchos de los sustratos, productos intermedios y productos en una vía particular son reactivos en otras vías.

Conexiones de otros azúcares con el metabolismo de la glucosa

El glucógeno, un polímero de la glucosa, es una molécula de almacenamiento de energía en los animales. Cuando hay suficiente ATP presente, el exceso de glucosa se almacena como glucógeno tanto en el hígado como en las células musculares. El glucógeno se hidrolizará en monómeros de glucosa 1-fosfato (G-1-P) si bajan los niveles de azúcar en sangre. La presencia de glucógeno como fuente de glucosa permite que se produzca ATP durante un período de tiempo más largo durante el ejercicio. El glucógeno se descompone en glucosa-1-fosfato (G-1-P) y se convierte en glucosa-6-fosfato (G-6-P) en las células musculares y hepáticas, y este producto entra en la vía glucolítica.

La sacarosa es un disacárido con una molécula de glucosa y una molécula de fructosa unidas con un enlace glicosídico. La fructosa es uno de los tres monosacáridos "dietéticos", junto con la glucosa y la galactosa (parte de la lactosa del disacárido del azúcar de la leche), que se absorben directamente en el torrente sanguíneo durante la digestión. El catabolismo de la fructosa y la galactosa produce el mismo número de moléculas de ATP que la glucosa.

Conexiones de proteínas con el metabolismo de la glucosa

Las proteínas son hidrolizadas por una variedad de enzimas en las células. La mayoría de las veces, los aminoácidos se reciclan en la síntesis de nuevas proteínas. Sin embargo, si hay un exceso de aminoácidos o si el cuerpo está en un estado de inanición, algunos aminoácidos se desviarán hacia las vías del catabolismo de la glucosa ((Figura)). Es muy importante tener en cuenta que cada aminoácido debe tener su grupo amino eliminado antes de entrar en estas vías. El grupo amino se convierte en amoniaco. En los mamíferos, el hígado sintetiza urea a partir de dos moléculas de amoníaco y una molécula de dióxido de carbono. Así, la urea es el principal producto de desecho en los mamíferos, producido a partir del nitrógeno que se origina en los aminoácidos, y sale del cuerpo en la orina. Cabe señalar que los aminoácidos se pueden sintetizar a partir de intermedios y reactivos en el ciclo de respiración celular.


Conexiones de los metabolismos de lípidos y glucosa

Los lípidos conectados a la vía de la glucosa incluyen colesterol y triglicéridos. El colesterol es un lípido que contribuye a la flexibilidad de la membrana celular y es un precursor de las hormonas esteroides. La síntesis de colesterol comienza con grupos acetilo y avanza en una sola dirección. El proceso no se puede revertir.

Los triglicéridos, hechos de la unión de glicerol y tres ácidos grasos, son una forma de almacenamiento de energía a largo plazo en los animales. Los animales pueden producir la mayoría de los ácidos grasos que necesitan. Los triglicéridos se pueden producir y descomponer a través de partes de las vías del catabolismo de la glucosa. El glicerol se puede fosforilar a glicerol-3-fosfato, que continúa a través de la glucólisis. Los ácidos grasos se catabolizan en un proceso llamado beta-oxidación, que tiene lugar en la matriz de las mitocondrias y convierte sus cadenas de ácidos grasos en unidades de dos carbonos de grupos acetilo. Los grupos acetilo son recogidos por CoA para formar acetil CoA que pasa al ciclo del ácido cítrico.


Vías de fotosíntesis y metabolismo celular Los procesos de fotosíntesis y metabolismo celular constan de varias vías muy complejas. En general, se piensa que las primeras células surgieron en un ambiente acuoso, una "sopa" de nutrientes, posiblemente en la superficie de algunas arcillas porosas, tal vez en ambientes marinos cálidos. Si estas células se reproducían con éxito y su número aumentaba de manera constante, se deduce que las células comenzarían a agotar los nutrientes del medio en el que vivían a medida que cambiaban los nutrientes a los componentes de sus propios cuerpos. Esta situación hipotética habría dado lugar a que la selección natural favoreciera a aquellos organismos que podrían existir utilizando los nutrientes que permanecieron en su entorno y manipulando estos nutrientes en materiales sobre los que podrían sobrevivir. La selección favorecería a aquellos organismos que podrían extraer el máximo valor de los nutrientes a los que tenían acceso.

Se desarrolló una forma temprana de fotosíntesis que aprovechó la energía del sol utilizando agua como fuente de átomos de hidrógeno, pero esta vía no produjo oxígeno libre (fotosíntesis anoxigénica). (Otro tipo de fotosíntesis anoxigénica no producía oxígeno libre porque no utilizaba agua como fuente de iones de hidrógeno, utilizaba materiales como el sulfuro de hidrógeno y, en consecuencia, producía azufre). Se cree que la glucólisis se desarrolló en este momento y podría aprovechar los azúcares simples que se producen, pero que estas reacciones no pudieron extraer completamente la energía almacenada en los carbohidratos. El desarrollo de la glucólisis probablemente fue anterior a la evolución de la fotosíntesis, ya que era muy adecuado para extraer energía de materiales que se acumulaban espontáneamente en la "sopa primitiva". Una forma posterior de fotosíntesis utilizó agua como fuente de electrones e hidrógeno y generó oxígeno libre. Con el tiempo, la atmósfera se oxigeno, pero no antes de que el oxígeno liberara metales oxidados en el océano y creara una capa de "óxido" en el sedimento, lo que permitió fechar el surgimiento de los primeros fotosintetizadores oxigenados. Los seres vivos se adaptaron para explotar esta nueva atmósfera que permitió que evolucionara la respiración aeróbica tal como la conocemos. Cuando se desarrolló el proceso completo de fotosíntesis oxigenada y la atmósfera se oxigeno, las células finalmente pudieron usar el oxígeno expulsado por la fotosíntesis para extraer considerablemente más energía de las moléculas de azúcar usando el ciclo del ácido cítrico y la fosforilación oxidativa.

Resumen de la sección

La descomposición y síntesis de carbohidratos, proteínas y lípidos se conectan con las vías del catabolismo de la glucosa. Los azúcares simples son galactosa, fructosa, glucógeno y pentosa. Estos se catabolizan durante la glucólisis. Los aminoácidos de las proteínas se conectan con el catabolismo de la glucosa a través del piruvato, acetil CoA y componentes del ciclo del ácido cítrico. La síntesis de colesterol comienza con grupos acetilo, y los componentes de los triglicéridos provienen del glicerol-3-fosfato de la glucólisis y los grupos acetilo producidos en las mitocondrias a partir del piruvato.


CONCLUSIONES

Cuando comenzamos a hablar sobre dietas bajas en carbohidratos en clase, el lenguaje corporal de los estudiantes indicó un mayor interés (sentarse derecho, inclinarse hacia adelante, mayor contacto visual, hacer preguntas). Los estudiantes informaron haber tenido conversaciones con sus amigos y familiares sobre el tema. Un comentario típico era "Mi papá quiere que le cuente todo lo que aprendo sobre esto". También escuché declaraciones que nunca antes había escuchado, como "Amo el metabolismo". Si bien no hicimos una evaluación rigurosa del aprendizaje antes y después de usar este enfoque, hubo evidencia anecdótica considerable de que incluir esta aplicación altamente relevante de los principios metabólicos fue útil para motivar a los estudiantes a aprender y brindarles una familiaridad adicional para ayudar en la retención del aprendizaje. .

Resumen de varias vías metabólicas. La glucólisis y la oxidación de ácidos grasos producen acetil CoA. El acetil CoA puede entrar en el ciclo del ácido cítrico o degradarse mediante cetosis, entre otros destinos. Concepto de dibujo inspirado en el de Bhagavan. Bioquímica médica [ 1 ].


Ver el vídeo: Catabolismo de carbohidratos (Agosto 2022).