Respiración
de la Célula
Introducción
La
respiración celular es el proceso por el cual la energía química
de las moléculas de azúcares, grasas y proteínas se libera y es
parcialmente capturada en la forma de ATP. Si bien cualquiera de las
moléculas orgánicas pueden servir como combustible de la
respiración. La glucosa se utiliza más comúnmente en la
respiración celular.
En
esta lección nos centrararemos en cómo la energía química de la
glucosa se convierte en ATP y el lugar en donde la respiración se
produce.
Visión
general de la respiración
Podemos
dividir la respiración celular en tres procesos metabólicos, cada
uno de estos se produce en una región específica de la célula:
1.-
Glucólisis. Se produce en el citoplasma.
2.-
El ciclo de Krebs. Se lleva a cabo en la matriz de la mitocondria, y
3.-
La fosforilación oxidativa. Se lleva a cabo en la membrana
mitocondrial interna. También se le conoce como cadena de transporte
de electrones.
En
ausencia de oxígeno, la respiración se realiza mediante dos vías
metabólicas: glocolisis y la fermentación. Ambos de estos casos
ocurre en el citoplasma.
Nucleótidos
y grupos fosfato
Los
nucleótidos pueden tener uno, dos, o tres grupos fosfato. Los
nucleótidos con dos o tres grupos fosfato son buenos donantes de
energía. Los grupos de fosfato se pueden unir entre sí para formar
enlaces fosfodiéster. Los grupos de fosfato también se pueden unir
a otras moléculas, tales como el azúcar. Cuando se añade fosfato a
un nucleósido, la molécula se denomina un nucleótido.
Los
grupos fosfato tienen una fuerte tendencia a repelerse entre sí,
debido a la alta concentración de carga negativa en los átomos de
oxígeno. Cuando enzimas adecuadas están presentes, esta fuerza de
repulsión impulsa la transferencia de grupos fosfato a otras
moléculas, con un poco de energía que se libera en forma de calor.
Las moléculas con dos o tres grupos fosfato se consideran buenos
donantes de energía, liberando fácilmente la energía junto con la
transferencia de grupos fosfato.
Los
nucleótidos tales como el ATP y el GTP se utilizan no sólo para la
síntesis de ARN o ADN, sino también como donantes de energía para
muchas reacciones celulares.
1.-
Glucólisis
En
la glucólisis, la glucosa de 6 carbonos, se divide en dos moléculas
de 3 carbonos c/u llamada piruvato. Este cambio va acompañado por
una ganancia neta de 2 moléculas de ATP y 2 moléculas de NADH.
U
na
mirada al NAD+.
na
mirada al NAD+.
La
nicotinamida adenina dinucleótido (abreviado NAD+), es una coenzima
que se encuentra en todas las células vivas. El compuesto es un
dinucleótido, ya que consta de dos nucleótidos unidos a través de
sus grupos fosfato con un nucleótido que contiene un anillo
adenosina y el otro que contiene nicotinamida.
En
el metabolismo, el NAD+ participa en las reacciones redox
(oxidorreducción), llevando los electrones de una reacción a otra.
La coenzima, por tanto, se encuentra en dos formas en las células:
NAD+
y
NADH. El NAD+, que es un agente oxidante, acepta electrones de otras
moléculas y pasa a ser reducido, formándose NADH, que puede ser
utilizado entonces como agente reductor para donar electrones. Estas
reacciones de transferencia de electrones son la principal función
del NAD+.
2.-
Ciclo de Krebs
El
ciclo de Krebs se produce en la matriz mitocondrial y genera una
piscina de energía química (ATP, NADH y FADH2) de la
oxidación de piruvato, el producto final de la glicólisis.
El
piruvato se transporta a la mitocondria y pierde dióxido de carbono
para formar acetil-CoA, una molécula de 2-carbono. Cuando
acetil-CoA es oxidado a dióxido de carbono en el ciclo de Krebs, la
energía química se libera y capturado en la forma de NADH, FADH2,
y ATP.
El
ciclo de Krebs (también conocido como el "ciclo del ácido
cítrico") es donde se fabrican las moléculas de ácido cítrico
y luego se descomponen en energía para el uso de la célula. La
energía producida en el ciclo de Krebs se almacena dentro de las
moléculas NADH y FADH2 para uso dentro de la fosforilación
oxidativa o cadena de transporte de electrones, que es la siguiente
etapa de la respiración celular. Como todos estos ciclos o etapas se
repiten a sí mismos, cada tipo de molécula esencial puede ser
reciclada y utilizada en la siguiente ronda.
Paso
1
Paso
2
Paso 3
Paso
4
Paso 5
Paso
6
Paso 7
Resumen
ciclo de krebs
3.-
Fosforilación oxidativa a través de la cadena de transporte de electrones
La
cadena de transporte de electrones permite la liberación de la gran
cantidad de energía química almacenada en una reducción de NADH y
FADH2.
La energía liberada es capturada en la forma de ATP (3 ATP
por NADH y 2 ATP por FADH2)
Paso
1
Paso
2
Paso
3
Paso
4
Paso
5
Paso
6
Paso
7
Paso
8
fermentación
En
presencia de oxígeno, los electrones que se retiran de la glucosa
eventualmente pasan a la cadena de transportación. Pero, en ausencia
de oxígeno, muchas células generan ATP a través de la
fermentación. En la fermentación, el NADH producido en la
glucólisis se convierte de nuevo en NAD+.
Hay
dos tipos de fermentación, la fermentación del ácido láctico y la
fermentación de alcohólica.
La
ganancia neta de energía en la fermentación es de 2 moléculas de
ATP/molécula de glucosa. Tanto en la fermentación del ácido
láctico como en la fermentación alcohólica, todo el NADH producido
en la glucólisis se consume en la fermentación, lo que no hay
producción de NADH neta, y no hay ETC (cadena
de transporte de electrones) para producir más ATP.
|
La
Fermentación complementa la glucólisis y hace que sea posible
producir ATP en la ausencia de oxígeno.
 |
Fermentación
del ácido láctico
Fermentación
alcohólica
Para bajar la lección pulsa el siguiente enlace:
Pulsa el siguiente enlace para ver una animación de la glucolisis
Pulsa el siguiente enlace para ver una animación del ciclo de Krebs
Para ver una animación de la fosoforilación oxidativa o cadena de transporte de electrones pulsa el siguiente enlace:
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