Catabolisme i Fermentació: Processos Energetics en la Cèl·lula

Catabolisme: Procés Oxidatiu i Alliberament d'Energia

El catabolisme és un procés oxidatiu en el qual s’allibera energia i, quan és total, dóna com a productes finals CO₂ i H₂O.

Respiració

• Aeròbica: L’acceptor final d’electrons és l’oxigen. La degradació del substrat és total, s’obté CO₂ i H₂O.
• Anaeròbica: L’acceptor final d’electrons és un compost inorgànic diferent de l’oxigen.

Fermentació

Procés anaeròbic, on l’acceptor final d’electrons és un compost orgànic. S’allibera menys energia que en la respiració.

Catabolisme dels Glúcids

El catabolisme dels glúcids és un procés oxidatiu alliberador d’energia. La reacció no es dóna de cop, sinó a través d’un complicat procés que té lloc principalment a les mitocòndries, i també al hialoplasma.

Fases del Catabolisme dels Glúcids

1. Glicòlisi: Té lloc al hialoplasma. És una via anaeròbica (per tant, és comuna als tres tipus de processos catabòlics). És la ruta metabòlica que converteix la glucosa en piruvat, amb la producció de 2 ATP. Per a algunes cèl·lules, és l’única ruta productora d’ATP. El NAD⁺ s’ha de recuperar. Per això, l’àcid pirúvic seguirà una via oxidativa cap al cicle de Krebs, o una via reductiva, cap a la formació d’àcid làctic.

Importància i Regulació de la Glicòlisi

En alguns casos, és l’única forma d’obtenir energia: en condicions anaeròbiques (múscul amb poc oxigen); a cèl·lules sense mitocondris (hematíes); a cèl·lules amb pocs mitocondris (leucòcits, cèl·lules de la mèdul·la renal, algunes cèl·lules de l’ull, algunes fibres musculars).

Regulació

Es produeix principalment en el tercer pas amb l’enzim fosfofructoquinasa. Nivells elevats d’ATP inhibeixen la reacció; nivells alts d’AMP augmenten la velocitat de la reacció.

Cicle de Krebs

El cicle és una via aeròbica malgrat no intervengui directament l’O₂, perquè el NAD i el FAD es recuperen quan NADH i FADH₂ passen els electrons finalment a l’oxigen a la cadena respiratòria. Té lloc a la matriu mitocondrial. L’àcid pirúvic obtingut a la glicòlisi entrarà per transport actiu dins el mitocondri. Abans de l’inici del cicle, s’ha de produir la descarboxilació oxidativa del piruvat per formar l’acetil-CoA.

Funció del Cicle de Krebs

El grup acetílic és molt estable i no s’oxida directament, sinó que passa per la ruta cíclica que és el cicle de Krebs. S’obtenen 2 CO₂. El cicle de Krebs és amfibiòlic: és un cicle catabòlic, però també té funció anabòlica, ja que proporciona intermediaris per a la biosíntesi de diverses substàncies.

Cadena de Transport Electrònic i Fosforilació Oxidativa

A la membrana mitocondrial interna, hi té lloc l’oxidació del NADH i el FADH₂. Es sintetitza ATP.

Catabolisme per Fermentació

Procés anaeròbic, on l’acceptor final d’electrons és un compost orgànic. Es produeix una oxidació parcial de combustibles orgànics, obtenint-se ATP mitjançant fosforilació a nivell de substrat. Només s’obté ATP de la glicòlisi. No intervé la cadena respiratòria. Els combustibles més utilitzats són els sucres, principalment la glucosa.

Tipus de Fermentació

• Fermentació Alcohòlica: Realitzada per fongs unicel·lulars del gènere Saccharomyces. S’utilitza per a l’obtenció de pa, vi, cervesa i altres begudes alcohòliques. Com a productes, s’obtenen altres molècules orgàniques.
• Fermentació Làctica: Realitzada per bacteris dels gèneres Lactobacillus i Streptococcus, per obtenir formatge, iogurt, collada... També es produeix en teixit muscular amb poc O₂ disponible.
• Fermentació Butírica: Descomposició de substàncies glucídiques d’origen vegetal, realitzada per bacteris anaeròbics del gènere Bacillus i Clostridium. S’obté àcid butíric i algunes substàncies que fan mala olor. És important ja que contribueix a la descomposició de les restes vegetals del sòl.
• Fermentació Pútrida: Fermentació de proteïnes o aminoàcids, responsable de la pudor dels cadàvers.