Respiración celular
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RESPIRACIÓN CELULAR
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RESPIRACIÓN CELULAR
Respiración celular
La Respiración Celular es una de las vías principales del metabolismo, gracias a la cual la célula obtiene energía en forma de ATP. Tiene lugar en las mitocondrias.
Respiración celular
El proceso por el cual las células degradan las moléculas de alimento para obtener energía recibe el nombre de respiración celular.
Este proceso es una combustión controlada del
la que la célula obtiene energía.
Como combustible bioquímico las células utilizan principalmente glucosa.
La respiración celular tiene 3 fases: Combustibles orgánicos se oxidan para
dar moléculas de 2 átomos de carbono. En el caso de la glucosa, glucólisis.
Los grupos acetilo se oxidan completamente en el ciclo de Krebs.
Los coenzimas reducidos se regeneran en la cadena de transporte electrónico.
La fórmula general de la respiración celular se puede representar con la siguiente ecuación.
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP
Glucolisis
Procedencia de la glucosa: Azucares del alimento Glucógeno o almidón almacenado. Transformación a partir de otros
compuestos. Fotosíntesis.
Glucolisis
La glucólisis es una ruta central del catabolismo.
Tiene lugar en el citoplasma y no necesita O2
Consiste en la conversión de una molécula de glucosa (6 átomos de C) en 2 de piruvato (3 átomos de C) con la producción de 2 ATP y 2 NADH.
Glucólisis
La glucólisis es una secuencia de 10 reacciones que se dividen en 2 fases: Fase preparatoria: la molécula de
glucosa se divide en dos moléculas de 3 átomos de C.
2ª Fase: se oxidan dos moléculas de PGA hasta Pyr.
1ª Fase: Glucosa + 2 ATP 2 PGA + 2 ADP 2ª Fase: 2 PGA + 2 NAD+ + 4 ADP + 4 Pi 2 PYR + 2 NADH + 2 H++ 4 ATP + 2 H20
Reacción global: Glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi 2 PYR + 2 NADH + 2 H++ 2 ATP + 2 H20
La glucólisis tiene tres funciones principales: La generación de moléculas de alta energía, ATP
y NADH como fuente de energía celular. La generación de ácido pirúvico que pasará al
ciclo de Krebs, como parte de la respiración aeróbica.
La producción de compuestos intermediarios de 3 carbonos, que pueden ser utilizados en otros procesos celulares.
La glucólisis libera solamente el 10% de la energía disponible en la molécula de glucosa que se almacena en forma de ATP y NADH.
La energía restante en la glucosa se libera al oxidarse cada una de las moléculas de ác. pirúvico a agua y CO2.
Significado biológico de la glucólisis
Se realiza tanto en procariotas como eucariotas. En los eucariotas se realiza en el citoplasma. Se trata de una degradación parcial de la glucosa. Es un proceso anaerobio que permite obtener
energía en ausencia de O2. La cantidad de energía obtenida por molécula de
glucosa es escasa (2 ATP). La glucólisis fue, probablemente, uno de los
primeros mecanismos para la obtención de energía en la primitiva atmósfera sin O2 de la Tierra.
Descarboxilación del piruvato
Es el lazo entre la glucólisis y el ciclo de
Krebs. El ácido pirúvico, (3 C) entra en la
mitocondria y se oxida a grupo acetilo (2 C), y se une al coenzima A (Acetil-coA).
Al formarse el acetil-coA, se produce una molécula de CO2.
En esta oxidación se forma NADH.
Oxidación del piruvato
El producto más importante de la degradación de los combustibles orgánicos es el acetil coA, que continúa su proceso de oxidación hasta convertirse en CO2 y H2O, en el ciclo de Krebs, punto central donde confluyen todas las rutas catabólicas de la respiración aerobia.
Este ciclo se realiza en la matriz de la mitocondria.
Ciclo de Krebs
Ciclo de Krebs Es una ruta cíclica, que forma parte de la
respiración celular en todas las células aerobias, es decir que utilizan oxígeno
Ciclo de Krebs
El ciclo de Krebs o del ácido cítrico, tiene lugar en las mitocondrias.
El acetil-coA se une al ác. oxaloacético (4 C ) para formar ác. Cítrico (6 C).
A través de las reacciones del ciclo, el ácido cítrico vuelve a regenerar el ac. oxaloacético.
En cada vuelta del ciclo se liberan 2CO2, se generan 3NADH y 1FADH2. y se produce 1 ATP.
El CO2 que se forma en el ciclo de ácido cítrico es un producto de desperdicio que se elimina.
Durante cada ciclo de ácido cítrico se libera ATP pero la mayor cantidad de energía se encuentra en el NADH y el FADH2.
Los electrones que llevan estos coenzimas sufren una serie de transferencias entre compuestos transportadores de electrones que se encuentran en las crestas de las mitocondrias (cadena de transporte de electrones).
El ciclo de ácido cítrico puede degradar otras sustancias además del acetil-coA.
Algunas de las sustancias producidas por la degradación de lípidos y proteínas pueden entrar en las reacciones del ciclo de ácido cítrico, y se obtiene energía.
Cadena trasportadora de electrones
Durante cada ciclo de ácido cítrico se libera ATP pero
la mayor cantidad de energía la llevan los electrones de NADH y el FADH2.
Estos electrones sufren una serie de transferencias entre compuestos transportadores de electrones que se encuentran en las crestas de las mitocondrias: la cadena de transporte de electrones.
En las células procarióticas, la respiración celular se lleva a cabo en estructuras respiratorias de la membrana celular.
Crestas mitocondriales
Tanto el NADH como el FADH2 ceden los electrones "energéticos" a la cadena formada por los tres transportadores: 1. El complejo NADH deshidrogenasa 2. El complejo citocromo b-c1 3. El complejo citocromo oxidasa.
A medida que los electrones pasan de un transportador a otro, van liberando energía.
La energía se libera, poco a poco, a lo largo de la cadena respiratoria.
Cadena transportadora de e-
Los enzimas de la cresta mitocondrial transportan los e- hasta el O2 y forman H2O
Cit C
La Cadena Respiratoria partiendo del NADH (animación)
3ATP 3ADP
NADH
NAD+ +
+
Com
p. I
e e
e e
+
+
Com
p. II
e e
+
+
Com
p.III
e e
e e
+
+
+
+
+ + +
+ +
+
+
+
+ +
+
+ +
+
+
+
+
+
Cit C
La Cadena Respiratoria partiendo del FADH2 (animación)
2ATP 2ADP FAD
+
+
Com
p. I
+
+ C
omp.
II
e e
+
+
Com
p.III
e e
e e
+
+
+
+ + +
+ +
+
+
+
+ +
+ +
+ +
+
+
+
+
e e
FADH2
La ganancia neta de ATP producido por la glucólisis es de 2 ATP y 2 ATP más que se producen en el ciclo de ácido cítrico.
La cadena de transporte de electrones produce 34 ATP (2 FADH2 y 10 NADH2) por cada molécula de glucosa degradada.
Hay una ganancia neta de 38 ATP por cada glucosa que se degrada en CO2 y H2O.
Fermentaciones
Fermentaciones
La fermentación es otra forma de producir energía a partir de la degradación de la glucosa sin presencia de O2.
En la respiración celular, el aceptor de los electrones es una sustancia inorgánica, el O2
La fermentación es la degradación de glucosa y liberación de energía utilizando sustancias orgánicas como aceptores finales de electrones.
Algunos seres vivientes, como ciertas bacterias, obtienen energía solamente de la fermentación; no necesitan oxígeno.
Sin embargo, la fermentación es una “medida de emergencia” para producir energía cuando el oxígeno escasea.
Las células musculares animales pueden producir energía a partir de la fermentación, pero solo por corto tiempo.
Fermentaciones
La fermentación se produce en dos partes: 1ª parte: glucólisis. 2ª parte: conversión del ác. pirúvico en alcohol
etílico y CO2, o en ácido láctico.
Al igual que en la respiración celular, se forman dos moléculas de ác. pirúvico, pero con una única ganancia neta de 2 ATP.
Fermentación alcohólica
C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP (glucosa) (alcohol etílico) (dióxido de carbono) (energía)
Las células de levadura llevan a cabo la
fermentación alcohólica, que hace que la masa del pan suba.
La fermentación que forma ácido láctico se llama fermentación láctica.
C6H12O6 2 CH3CHOHCOOH + 2 ATP (glucosa) (ácido láctico) (energía)
La fermentación láctica es importante para la
producción de muchos alimentos lácteos, como quesos y yogurt.
La fermentación láctica ocurre en el citoplasma.
Cuando no hay suficiente oxígeno como en las células musculares de un atleta, la glucosa se fermenta.
La acumulación de ácido láctico produce fatiga celular y la sensación de quemazón que se siente al hacer ejercicios extenuantes.
Para recobrase de la fatiga es necesario que se produzca energía mediante la respiración aeróbica.
