Al igual que en cualquier empresa, en la célula también podemos hacer balances, en este caso con energía en vez con dinero. Os propongo que calculéis razonadamente los ATP resultantes en la Beta Oxidación del ácido esteárico. De igual modo deberéis buscar información del rendimiento energético de este proceso y compararlo todo con los datos obtenidos en la respiración celular.
Plazo: 26-02-2016
Plazo: 26-02-2016
La beta oxidación del ácido esteárico.
ResponderEliminarEste proceso se desarrolla en dos etapas diferenciadas:
. a- Activación de los ácidos grasos, que se lleva a cabo en el citoplasma y que permite la entrada posterior del ácido graso a la mitocondria, donde se encuentran la mayoría de los enzimas responsables de la beta oxidación.
. b- Beta oxidación de los ácidos grasos, que es un proceso progresivo mediante el cual los ácidos grasos se van descarboxilando de 2 en e 2 carbonos (estos dos carbonos se desprenden en forma de una molécula de acetil Co A)
Activación de los ácidos grasos
Consiste básicamente en la incorporación a la molécula del ácido graso del coenzima A. Este paso se lleva a cabo en el citoplasma y necesita el consumo de energía en forma de 1 ATP.
Beta oxidación - el acil CoA entra en la mitocondria para iniciar el proceso de oxidación. - Cada vez que el acil CoA sufre una beta oxidación se producen una serie de reacciones químicas que tienen como resultado:
▪ pérdida de 2 C que se liberan formando una molécula de acetil CoA, que se incorporará posteriormente al ciclo de Krebs.
▪ recuperación de un acil CoA con dos carbonos menos que el inicial: acil CoA (n-2).
▪ obtención de 1 NADH y 1 FADH2 en cada vuelta de la beta oxidación.
Este ácido graso tiene 18 átomos de carbono, por lo que para oxidarse totalmente deberá completar 8 veces la beta oxidación (en la última beta oxidación a aprtir de un ácido graso de 4C obtendremos directamente dos moléculas de acetil CoA).
El resultado final será la obtención de:
▪ 9 moléculas de Acetil CoA
▪ 8 moléculas de NADH
▪ 8 moléculas de FADH2
Estas moléculas ingresarán ahora en el ciclo de Krebs (los acetil CoA) y en la cadena respiratoria (los coenzimas reducidos). El rendimiento energético total será:
9 Acetil CoA x 12 ATP/ciclo de Krebs →→→ 108 ATP
8 NADH x 3 ATP/cadena respiratoria →→ 24 ATP
8 FADH2 x 2 ATP/cadena respiratoria →→ 16 ATP
TOTAL 150 ATP. Activación del ácido graso - 1 ATP = 149 ATP
Como se ha comprobado en este proceso se han formado 149 ATP mientras que en la respiración celular se han formado 36 ATP debido a la oxidación de la glucosa, en este ultimo ocurre:
La glucólisis produce: 2 moléculas de ATP y 2 moléculas de NADH.En la cadena transportadora de electrones cada par de NADH se convierten en 3 moléculas de ATP (2NADH x 3 = 6 ATP). La conversión de Ácido piruvico en Acetil CoA en la matriz mitocondrial da 2 moléculas de NADH por cada molécula de glucosa ( 2 NADH x 3 ATP = 6 ATP). En el Ciclo de Krebs entran 2 moléculas de AcetilCoA y dan 2 de GTP y 6 de NADH y 2 de FADH2.
2 GTP = 2 ATP.
6 NADH x 3 ATP = 18 ATP.
2 FADH x 2 ATP = 4 ATP.
En total obtenemos en el Ciclo de Krebs 24 moléculas de ATP.
La suma total del proceso de respiración celular son 36 ATP.
La beta oxidación de un acido graso es un proceso catabólico cíclico que se repite hasta que se agota la cadena carbonada del acido graso que se compone de cuatro partes: oxidación, hidratación, deshidrogenación y escisión. Después de cada vuelta del ciclo se obtiene un Acetil CoA con 2 carbonos menos que la cadena anterior y se obtienen un NADH+H y un FADH2.
ResponderEliminarSiendo la formula del ácido esteárico C18H36O2 tiene 18 carbonos, por lo tanto se producen 8 vueltas
8 NADH X 3 ATP = 24 ATP
8 FADH2 X 2ATP= 16 ATP
Se obtienen 9 acetil CoA que producen 12 ATP cada uno.
9 X 12 = 108
En la activación del acido graso se consumen 2 ATP, entonces:
BALANCE: (24+16+108)-2=146
Rendimiento energético del proceso:
Correspondiendo 1J a 7.3kcal, las Kcal que se obtienen en la beta oxidación son: 7.3X 146= 1065.8 kcal
Para estimar el rendimiento, primero tenemos en cuenta la energía de combustión de tal acido, que es de 2.698 kcal por mol.
Por lo tanto, el RENDIMIENTO es de:
(1065.8 / 2698) * 100 = 39,5 %
La Beta oxidación del ácido esteárico (18C), es un proceso catabólico que permite descomponer el ácido progresivamente mediante oxidación de un par de carbonos en cada vuelta del proceso hasta formarse totalmente 9 moléculas de acil-CoA. Al final de todas las vueltas (8) se obtienen también 8 NADH (equivalente a 3ATP) y 8 FADH2 (equivalente a 2ATP).
ResponderEliminarAl multiplicar el número de NADH y de FADH2 por los ATP que cada uno rinde y restarles la energía de activación del proceso (2 ATP) obtenemos un total de 38 ATP netos formados en la beta oxidación. Además, al originarse 9 acil-CoA , estos se oxidaran en el ciclo de Krebs rindiendo 12 ATP cada uno por lo que se añadiría al número calculado 108 ATP. Lo que constituye un total de 146 ATP en la oxidación “completa” del ácido esteárico.
Por otro lado, 1 mol de ácido esteárico al ser oxidado totalmente produce 146 ATP lo que equivale a (1065,8 Kcal). Dado que el calor de combustión de 1 mol de ácido es 2698 Kcal , el rendimiento energético de este proceso es de 39,5% que es ligeramente superior al rendimiento total de la respiración celular (38,6%) lo que explica la mayor rentabilidad energética de los lípidos frente a los glúcidos.
La beta oxidación es un proceso catabólico cíclico que se repite hasta que se agota la cadena carbonada del acido graso que se compone de cuatro partes: oxidación, hidratación, deshidrogenación y escisión. Después de cada vuelta del ciclo se obtiene un Acetil CoA con 2 carbonos menos que la cadena anterior y se obtienen un NADH y un FADH2.
ResponderEliminarComo el ácido esteárico (C18H36O2) tiene 18 carbonos.
C C /C C /C C /C C /C C /C C /C C /C C/ C C
Se producen 8 vueltas
8 NADH X 3 ATP = 24 ATP
8 FADH2 X 2ATP= 16 ATP
Se obtienen 9 acetil CoA que producen 12 ATP cada uno.
9 X 12 = 108
En la activación del acido graso se consumen 2 ATP.
BALANCE: (24+16+108)-2=146
Rendimiento energético del proceso:
36 ATP equivalen a 262.8 kcal
1 ATP EQUIVALE A 262.8/36 = 7.3kcal
Las Kcal que se obtienen en la beta oxidación son: 7.3X 146= 1065.8 kcal
El calor de combustión de 1 mol de esteárico es de 2.698 kcal
El rendimiento de la beta oxidación es de 1065.8/2698 x 100 =39.24 %
El rendimiento de la respiración celular es del 38.5%.
Podemos observar que el rendimiento energético de la respiración celular es menor que el de la beta oxidación. Pero otros factores influyen y hacen que el rendimiento de la respiración celular sea mayor y son: la rapidez con la que se accede a la glucosa y que su oxidación no deja residuos que eliminar.
El aprovechamiento energético de los lípidos se debe a la oxidación de ácidos grasos, se conoce como β-oxidación ya que ocurre una doble oxidación en el carbono beta del ácido graso.
ResponderEliminarEl balance energético de un ácido graso de 18 carbonos como el ácido esteárico es el siguiente :
a) Proporciona 9 moléculas de Acetil CoA y por lo tanto 108 moléculas de ATP (9 x 12).
b) Por su número de carbonos participa en 8 vueltas de la β-oxidación, cada vuelta implica las reacciones del 1 al 4 indicadas anteriormente.
c) En total participan 8 moléculas de NAD, que permiten obtener 24 moléculas de ATP.
d) Participan 8 moléculas de FAD que permiten obtener 16 moléculas de ATP.
Sumando las moléculas de ATP anteriores se obtiene un total de 148, pero hay que recordar que inicialmente se gastan dos enlaces de alta energía para activar al ácido graso, que se deben de restar al dato anterior, por lo tanto el ácido esteárico puede producir (en forma neta) durante la β-oxidación 146 moléculas de ATP.
Durante la β-oxidación la cadena de carbonos de los ácidos grasos se rompe en unidades de dos carbonos (unidas al coenzima A) y cada rotura produce una molécula de FADH2 y una molécula de NADH + H
Teniendo en cuenta los dos enlaces de alta energía que se utilizan en la activación del ácido graso a acil-CoA, se obtiene un rendimiento neto de 106 moléculas de ATP. Obviamente, cuanto más larga es la molécula de ácido graso, más moléculas de ATP se generan .
Vease una pequeña tabla :
Molécula Número Equivalencia de
moléculas de ATP
Ciclo metabólico Total ATP
NADH
7 2.5 cadena respiratoria
17,5
FADH2
7 1.5 cadena respiratoria 10,5
acetil-CoA
8 10 ciclo de Krebs
80
Activación del ácido graso -2
Total 106
Comparado con el de la respiración celular que seria :
glucólisis:
glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+->
2 piruvatos + 2 NADH + 2ATP
1º. cada 2 ác. pirúvico + coenzima-A, --> 2 CO2 y un grupo acetilo que se une inmediatamente a la coenzima-A formando 2 acetil coenzima-A + 2 NADH
2º. Ciclo de ac. cítrico:
2 Acetil-CoA + 6 NAD+ + 3 FAD ---->
4 CO2 + 6 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP
3º. Cadena respiratoria:
los 10 NADH+ 2 FADH2 de los pasos anteriores dan --->
Nota: 1 NADH --> 3 ATP= 30 ATP
1 FADH2 --> 2 ATP=4 ATP = 34 ATP
- 2 ATP usados en el reingreso de 2NADH producidos en la glucólisis: -2 ATP
total= 36 ATP
La beta oxidación es un proceso catabólico de los ácidos grasos en el cual sufren remoción, mediante la oxidación, de un par de átomos de carbono sucesivamente en cada ciclo del proceso, hasta que el ácido graso se descompone por completo en forma de moléculas acetil-CoA, que serán posteriormente oxidados en la mitocondria para generar energía química en forma de (ATP).
ResponderEliminarEl balance energético del acido estirado seria el siguiente:
-Producirá 9 moléculas de Acetil CoA, así, se producirán 9x12 moléculas de ATP ( 9 porque se divide 18 moléculas de carbono entre 2 y 12 ya que cada Acetil CoA oxidado en el ciclo de Krebs rinde 12 ATP) o sea 108 moléculas de ATP.
-Participan 8 moléculas de NAD, y como cada molécula de NAD son 3 ATP, se producen 8x3, o sea 24, moléculas de ATP.
-Tambien participan 8 moléculas de FAD que producen 16 moléculas de ATP, ya que cada molécula son 2 ATP (8x2).
-Por lo que en total resultan 148 moléculas de ATP, pero no hay que olvidar que al principio se gastan dos ATP para activar el acido graso, por lo que se restan al total. Por lo tanto, durante la beta oxidación se producen 146 moléculas de ATP.
El balance energético de la respiración celular son 36 moléculas de ATP.
- En la Glucólisis se generan 8 ATP, 2 por Fosforilación Oxidativa y 2 coenzimas reducidas NADH que equivale cada una a 3 ATP.
- En el Ciclo de Krebs se generan 24 ATP:
- 3 NADH ----> 9 ATP.
- 1 FADH2---> 2 ATP
- 1 ATP por Fosforila´ción Oxidativa.
Como en el ciclo de Krebs se realizan 2 vueltas consecutivas el balance energético muestra:
- 1 ATP X 2 = 2 ATP.
- 3 NADH ( 9 ATP ) X 2 = 18 ATP
- 1 FADH2 ( 2 ATP ) X 2 = 4 ATP.
En la Cadena Oxidativa se generan 6 ATP por Fosforilación Oxidativa, y no hay que olvidar restar dos ATP de la activación, por lo que se producen 36 moléculas de ATP. O sea que el rendimiento energetico de la beta oxidación del acido estearico es casi 4 veces el de la respiración celular.