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7.2.1. Catabolismo y obtencion de energia

Catabolismo y obtención de energía

El catabolismo se encarga de la degradación oxidativa de moléculas orgánicas para obtener la energía necesaria para las funciones vitales de la célula.

Las moléculas se van oxidando, cediendo electrones (o los hidrógenos) hasta una última molécula que los acepte. Según sea la naturaleza de ese aceptor de electrones, se distinguen dos tipos de organismos:

  • Organismos aerobios. El aceptor final de electrones es el oxígeno, por lo que tienen que vivir en medios con oxígeno.
  • Organismos anerobios. El aceptor final de electrones es una molécula distinta del O2, como el NO2- o SO42-, por ejemplo.

Reacciones redox

En el catabolismo, todas las reacciones químicas en las que se libera energía son reacciones de oxidación. Se transfieren electrones de una molécula que los cede a otra que los acepta. Por tanto, para que se produzca una oxidación es necesaria una reducción, por lo que a estas reacciones se les llama reacciones redox (reacciones de oxidación-reducción).

En estas reacciones se transfieren electrones o átomos de hidrógeno de un compuesto a otro. Las moléculas que ceden átomos de hidrógeno se oxidan, mientras que las que los aceptan se reducen.

Recuerda:

Características de las reacciones redox

Reacciones de oxidación

Reacciones de reducción

Pérdida de hidrógenos

Adición de hidrógenos

Pérdida de electrones

Adición de electrones

Liberación de energía

Almacenamiento de energía

 

Reacciones redox

Compuesto oxidado

Compuesto reducido

A + BO → AO + B

AO

B

AH + B → A + BH

A

BH

A + B → A+ + B-

 A+

 B-

Cuando los átomos de hidrógeno se liberan en las reacciones de oxidación, también se libera gran cantidad de la energía almacenada en esos enlaces.

Algunos nucleótidos como el NAD+, el NADP+ o el FAD, son transportadores de hidrógeno, captando los átomos de hidrógeno que se liberan en las moléculas que se oxidan y transfiriéndolos a las moléculas aceptores, que se reducirán.

Procesos catabólicos en condiciones aerobias

El catabolismo aerobio está constituido por varios procesos en los que se obtiene energía en forma de moléculas de ATP, que se utilizarán en otros procesos que se requieran, como en el anabolismo. Sólo se puede aprovechar la energía almacenada en ATP, pues si no se almacena, se disipa en forma de calor.

Tanto los glúcidos como los ácidos grasos son degradados mediante la glucólisis y la β-oxidación, respectivamente a acetil-CoA. Las proteínas también se degradan a otros compuestos hasta entrar todos ellos en el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria, produciendo CO2, H2O y ATP.

Gluconeogénesis

By imageshack.us [CC0], via Wikimedia Commons

Preguntas que han salido en exámenes de acceso a la Universidad (Selectividad, EBAU, EvAU)

Cantabria, Junio de 2021, pregunta 9

En presencia de O2:

a) ¿en qué etapa del metabolismo coinciden los procesos catabólicos de triglicéridos e hidratos de carbono?
b) ¿cuáles son los productos finales de sus respectivos catabolismos?
c) ¿cuál de los dos tipos de biomoléculas proporciona un mayor rendimiento calórico por molécula degradada en la citada circunstancia?
d) ¿en qué compartimento/orgánulo celular ocurre este proceso?
Razone las respuestas

País Vasco, Junio de 2021, pregunta 2A

Los ácidos grasos y su metabolismo:

a) (1.0 punto) Explica brevemente la ruta que se emplea para degradar los ácidos grasos y en qué lugar de la célula se localiza.

b) (0.75 puntos) ¿Qué productos (metabolitos) se obtienen de la degradación de ácidos graos y para qué se utilizan?

c) (0.75 puntos) Indica qué papel desempeña en el proceso la coenzima A (CoA-SH) y en qué lugar lo realiza.

Canarias, Julio de 2021, pregunta 6

6. En la figura adjunta se muestra un esquema de parte del metabolismo.

a. Identifica las diferentes rutas metabólicas (1 a 5).
b. Indica donde tienen lugar cada una de las diferentes rutas en la célula.

Cataluña, Septiembre de 2017, pregunta 1

1) Hoy hace buen día y Jordi ha decidido ir caminando al instituto, dando un paseo tranquilo de más de 60 minutos. El esquema metabólico siguiente muestra, entre otras, las vías metabólicas que utilizarán las células de los músculos de Jordi. [1 punto]

a) A través de qué vías metabólicas, los músculos de Jordi consiguen el ATP necesario para llevar a cabo este ejercicio. Cumplimente las filas que haga falta de la tabla siguiente con la información correspondiente, teniendo en cuenta que sólo tiene que considerar estas vías. (No hay que rellenar necesariamente todas las filas.) [0,8 puntos]

Letra

Nombre de la vía

Localización celular

 b) En este caso, ¿en qué parte de lacélula se produce la mayor parte de la ATP? [0,2 puntos]

2. Cuando llevaba un buen rato caminando, Jordi ve que el autobús que coge habitualmente llega a la parada de la esquina, cambia de opinión y se pone a correr muy rápido para poder subir. [1 punto]

a) Con este cambio de ejercicio, el gasto energético de Jordi aumenta notablemente. ¿A través de qué vías metabólicas sus músculos consiguen el incremento necesario de producción de ATP? Responda rellenando la tabla siguiente. (No hay que rellenar necesariamente todas las filas.) [0,8 puntos]

Letra

Nombre de la vía

Localización celular

 b)En este caso, a qué parte de lacélula se produce la mayor parte de la ATP? [0,2 puntos]

3. En el instituto de Jordi se hizo un experimento sobre el efecto del pH en la actividad de la

fosfofructoquinasa (una de las enzimas que catalizan la degradación de la glucosa) y se obtuvieron los resultados que se indican en la tabla siguiente: [1 punto]

pH 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10
Actividad (en %) 20 32 42 51 62 75 91 100 78 3

a) Represente gráficamente la relación entre el pH y la actividad de lafosfofructoquinasa. [0,5 puntos]

b) Jordi llega a la parada justo a tiempo de coger el autobús, después de haber corrido intensamente durante 15 segundos, y ahora se encuentra muy cansado. ¿Hay ninguna relación entre el agotamiento de Jordi, los productos finales de las vías metabólicas utilizadas por sus músculos y los datos de la tabla y de la gráfica? Razone la respuesta. [0,5 puntos]

 

Repasando el catabolismo y obtención de energía

Pregunta

¿Cuál es la función principal del catabolismo en la célula?

Respuestas

Síntesis de moléculas orgánicas.

Obtención de energía para funciones vitales.

Transferencia de electrones.

Almacenamiento de nutrientes.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué caracteriza a los organismos aerobios en relación con el catabolismo?

Respuestas

Aceptan electrones de moléculas distintas al O2.

Su aceptor final de electrones es el oxígeno.

Viven en ambientes sin oxígeno.

Utilizan el NO2- como aceptor de electrones.

Retroalimentación

Pregunta

¿Cuál es la función de los nucleótidos como el NAD+ en el catabolismo?

Respuestas

Transportadores de oxígeno.

Captan átomos de hidrógeno y transfieren a aceptores que se reducen.

Almacenan energía en forma de ATP.

Sintetizan moléculas de glucosa.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué sucede con la energía si no se almacena como ATP?

Respuestas

Se transforma en moléculas orgánicas.

Se libera en forma de calor.

Se convierte en glucosa.

Se acumula en el núcleo celular.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué es el catabolismo?

Respuestas

El proceso de síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas simples.

El proceso de degradación de moléculas complejas a moléculas simples, con liberación de energía.

El proceso de síntesis de moléculas simples a partir de moléculas complejas, con consumo de energía.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué tipo de organismos son los que utilizan el oxígeno como aceptor final de electrones?

Respuestas

Los organismos aerobios.

Los organismos anerobios.

Todas las respuestas son correctas.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué se produce cuando un compuesto cede electrones?

Respuestas

Se oxida.

Se reduce.

Se mantiene inalterado.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué se produce cuando un compuesto acepta electrones?

Respuestas

Se oxida.

Se reduce.

Se mantiene inalterado.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué tipo de moléculas son los transportadores de hidrógeno?

Respuestas

Nucleótidos.

Aminoácidos.

Carbohidratos.

Retroalimentación

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