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Respiración celular

Walter Franco Secretario Academico del FRIM fher151@hotmail.com

Los animales obtienen energía de los alimentos que consumen

En este capitulo vamos a aprender cómo las células convierten la energía química de los alimentos en ATP, la molécula que ayuda ha hacer trabajo celular

Flujo de energía en los ecosistemas

La energía entra al ecosistema como luz solar y sale como calor

Fotosíntesis convierte CO2 y H2O en moléculas orgánicas

La mitocondria libera la energía de estos compuestos y produce ATP en el proceso de respiración celular

Respiración celular

Parte del metabolismo

Catabolismo

Libera energía almacenada en los alimentos y produce ATP

Ocurre en plantas, animales, etc

Necesita oxígeno (aeróbico)

Es la oxidación de los carbohidratos

Ecuación de Respiración Celular

ATP

GLUCOSA + O2 -----> CO2 + H2O + ENERGÍA (ATP Y CALOR)

Trabajo celular: Transporte, Mecánico o Químico

El Proceso de Respiración Celular es uno de Oxidación y Reducción (re-dox)

Es la transferencia de electrones (e-) de un reactivo a otro Oxidación:

Perdida de e- Agente reductor

Reducción: Ganancia de e- Agente oxidante

Algunas reacciones de re-dox no transfieren electrones, sino que cambian como se comparten los electrones en los enlaces covalentes

Reacción de Oxi-Reducción

Metano se oxida; Pierde e- Oxigeno se reduce; Gana e-

En el proceso de respiración celular ….

Glucosa se oxida: En el proceso pierde e- de alta energía

NAD+ se reduce: (aceptador de e-) Los e- de glucosa son transferidos a la molécula de

NAD+ para formar NADH

La molécula de NAD+ acepta los e- de la glucosa y se reduce a NADH

Proceso controlado donde se libera energía para formar ATP. Ocurren una serie de pasos y no en un solo paso. Consume oxígeno. Forma agua y ATP.

Respiración celular se divide en:

Glucólisis – rompe la glucosa en dos moléculas de piruvato

Ciclo de Krebs o Ciclo de Acido Cítrico - completa el rompimiento de glucosa

Cadena de transporte de electrones – es donde ocurre la mayor síntesis de ATP

Respiración celular se divide en:

Glucólisis

Glucosa + NAD+ 2piruvato(3C) + 2ATP+ 2NADH +H2O

Ocurre en el citoplasma y no requiere de O2

Se oxida la glucosa ya que le quitamos e-

La glucosa entra a la célula y es fosforilizada por la enzima hexokinasa.

Esta transfiere un grupo fosfato del ATP al azúcar

Ocurre una segunda fosforilaciónLuego se rompe en 2 PGAL (3C)

Se han gastado 2 ATP

PGAL dona e- a NAD+

Se producen 2NADH Se producen 2 ATP

Se generan otros 2 ATP’s para un total de 4 ATP’s por molécula de glucosa

El producto final son 2 piruvatos

ATP se ha producido con la ayuda de una enzima,

quien transfiere un grupo fosfato de un substrato al ADP

Síntesis de ATP a nivel de sustrato

Finalizada la glucólisis:

Se han formado 2 ATP (netos), 2 NADH y 2 moléculas de piruvato

En presencia de O2 piruvato entra a la mitocondria para completar su degradación a CO2 y H2O

Piruvato posee muchísima energía

Glucosa + NAD+ 2piruvato(3C) + 2ATP+ 2NADH + 2H2O

2 Piruvatos entran a la mitocondria con ayuda de una proteína de transporte. Se convierten en 2

Acetyl-CoA. Se liberan 2 CO2 y 2 NADH

Ciclo de KrebsDos vueltas: ya que tenemos dos acetil-CoA por

molécula de glucosa. Produce por glucosa: 2 ATP, 6 NADH y 2 FADH2

Ocurre en la matriz de la mitocondria

Acetil-CoA (2C) se combina con oxaloacetato para formar citrato (4C), el cual es convertido a

isocitrato (6C)

Se producen 2 NADH (oxidación) la cual contiene los e- de alta energía de la glucosa

Se libera CO2

Se genera 1 ATP y 1 FADH2 por vuelta

Se genera otro NADH y nuevamente terminamos con la producción de oxaloacetato

RESUMENEl Ciclo de Krebs produce por molécula de glucosa

6 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP + 4CO2.

Luego del ciclo de Krebs…

Solamente se han producido 4 ATP por molécula de glucosa

La glucosa ha desaparecido y se ha convertido en CO2 y H2O

No se ha utilizado oxígeno

¿Dónde está la energía de la glucosa?

Cadena de transporte de electrones La energía de la glucosa la contienen los NADH y

FADH2. Esta se utilizará para hacer mas ATP.

Proceso controlado donde se libera energía para formar ATP. Ocurren una serie de pasos y no en un solo paso. Consume oxígeno. Forma agua y ATP.

Cadena de transporte de electrones

Los e- de la glucosa, ahora en los NADH, viajan por una serie de transportadores en la membrana de la mitocondria hasta ser aceptados por oxígeno

En el proceso se forma agua y los e- pierden energía.

Síntesis quimiosmótica del ATP(Fosforilación oxidativa)

La energía liberada es utilizada para generar un gradiente de H+. Una enzima/canal llamada ATP-asa deja pasar los

iones y genera ATP.

Síntesis quimiosmótica del ATP

Electrones fluyen a través de proteínas

Se crea un gradiente de protones

Una enzima-canal (ATP-sintetaza) fosfórila moléculas de ADP convirtiéndolas en ATP

Esta enzima se encuentra en cloroplastos, mitocondrias y membrana plasmática de bacterias

Resumen:Respiración celular produce 38 ATP por molécula

de glucosa

Se generan 3 ATP por cada NADH y 2 ATP por cada FADH2

En ausencia de oxígeno…..

Respiración celular necesita oxígeno, último aceptador de e- de la cadena de transporte

En ausencia de oxígeno algunas células pueden llevar a cabo glucólisis y un trayecto llamado fermentación

Hay dos tipos: fermentación alcohólica y fermentación láctica

En ausencia de oxígeno se lleva a cabo glucólisis y el paso de fermentación

Fermentación alcohólica Convierte el piruvato en 2 etanol y 2 CO2. Produce 2 NAD+ esenciales para que glucólisis pueda ocurrir y

formar ATP.

Fermentación láctica Produce lactato(ácido láctico). No se forma CO2.

Se genera NAD+ para que glucólisis pueda ocurrir.

Fermentación: Fuente de NAD+ para la célula

La importancia del paso de pirúvico a etanol o a ácido láctico NO es la producción de estos compuestos

La célula lleva a cabo fermentación para que glucólisis pueda tener una fuente de NAD+ ya que NO existe cadena de transporte de e-.

Sin NAD+ no ocurriría glucólisis y por tanto no habría ATP y la célula moriría

Fermentación importante en industria.

Otros alimentos nos dan energía

Carbohidratos, grasas y proteínas pueden ser utilizados como combustible para respiracion celular.

Son degradados y formar ATP

Regulación de Respiración Celular

La fosfofructoquinasa es una enzima alostérica

Se inhibe por ATP y citrato

Se estimula por AMP