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RESPIRACIÓN CELULAR

Material para Ing. Ambiental UPC. Laura Rojas

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.


METABOLISMO

conjunto de procesos físicos y químicos o reacciones a las que está sujeta una célula. Estos son los que les permitirán a las mismas sus principales actividades, como la reproducción, el crecimiento, el mantenimiento de sus estructuras y la respuesta a los estímulos que reciben.


METABOLISMO


METABOLISMO

Ejemplos de las vías catabólicas y anabólicas Vías catabólicas

-Nombres terminados en “lisis”, que significa “rotura”-

Vías anabólicas -Nombres terminados en “génesis”, que

significa “crear”-

Glucogenólisis Glucogénesis

Proteólisis Síntesis de proteínas

Lipólisis Lipogénesis

Glucólisis Gluconeogénesis


METABOLISMO


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

cual la célula obtiene energía.

Como combustible bioquímico las células utilizan principalmente glucosa.


Fases de la respiración celular

La respiración celular tiene 3 fases: Glucólisis. La glucosa se oxida para dar

dos moléculas de 3 átomos de carbono. Ciclo de Krebs. Los grupos acetilo se

oxidan completamente a CO2 y H2O. Cadena de transporte electrónico.

Los coenzimas reducidos se regeneran


Fórmula general

La fórmula general de la respiración celular se puede representar con la siguiente ecuación.

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP


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.


Glucolisis

Procedencia de la glucosa: Azucares del alimento Glucógeno o almidón almacenado. Transformación a partir de otros

compuestos. Fotosíntesis.


Fases de la glucólisis

La glucólisis es una secuencia de 10 reacciones que se dividen en 2 fases: Fase preparatoria o activación: la

molécula de glucosa se divide en dos moléculas de 3 átomos de C.

Fase generación de energía : se oxidan dos moléculas de PGA hasta Pyr.


GLUCOLÍSIS


1ª Fase: Glucosa + 2 ATP + 2 H2O 2 PGA + 2 ADP + 2 Pi

2 PYR + 2 NADH + 2 H++ 4 ATP + 4 H20

2ª Fase: 2 PGA + 2 NAD+ + 4 ADP + 4 Pi

Reacción global:

Glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi 2 PYR + 2 NADH + 2 H++ 2 ATP + 2 H20

GLUCÓLISIS


Funciones de la glucólisis

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.


Consideraciones sobre la glucólisis

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


Descarboxilación del piruvato

Es el lazo entre 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 (deshidrogenación) del piruvato


Acetil CoA


Obtención del Acetil CoA

El Acetil CoA es el producto principal de la degradación de los combustibles orgánicos.

Continúa su proceso de oxidación hasta CO2 y H2O, en el ciclo de Krebs.

En el ciclo de Krebs (matriz mitocondrial) confluyen todas las rutas catabólicas de la respiración aerobia.


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.


Ciclo de Krebs El CO2 que se forma en el ciclo de ácido cítrico

es un producto de desecho que se elimina.


Ciclo de Krebs

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.


Cadena transportadora de e-


Crestas mitocondriales


Transportadores de electrones

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.

de un A medida que los electrones pasan 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


1 Mecanismo de la Cadena Respiratoria.Oxidación del FADH y síntesis de ATP . Ver video en https://www.youtube.com/watch?v=T1ndgXs8zkk

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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 menos 2 que se invierten en trans Act. por cada glucosa que se degrada en CO2 y H2O. Material para Ing. Ambiental

UPC. Laura Rojas

Balance total de ganancia energética en la respiración


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


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.


Fermentaciones


Tipos de fermentación

Alcohólica Láctica

Fermentación

Tipos según la naturaleza del producto final

Alcohol etílico Ácido láctico

Tipos de organismos según el proceso catabólico que

realicen Anaerobio estricto

Siempre realizan fermentación

Anaerobio facultativo

En presencia de O2 realizan la respiración y en ausencia fermentación

Levaduras del género

Saccharomyces y bacterias

Lactobacillus Material para Ing. Ambiental

UPC. Laura Rojas

Fermentación alcohólica

La realizan levaduras y ciertas bacterias, que transforman la glucosa en etanol y CO2 obteniendo 2 ATP.

El piruvato se descarboxila para formar acetaldehído y CO2.

A continuación, el acetaldehído se reduce a etanol regenerándose el NADH.


Fermentación alcohólica

2 C2H5OH + 2 CO2 C6H12O6

(glucosa) (alcohol etílico) (dióxido de carbono) + 2 ATP

(energía)

Las células de levadura llevan a cabo la fermentación alcohólica, que hace que la masa del pan suba.

Las fermentaciones ocurren en el citoplasma.


Fermentación láctica

La fermentación que forma ácido láctico se llama fermentación láctica.

Glucosa 2 Ácido láctico + 2 ATP

La fermentación láctica es importante para la producción de muchos alimentos lácteos, como quesos y yogurt.


Fermentación láctica 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.


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.


Fermentaciones


-Alteraciones de la síntesis mitocondrial de ATP por xenobióticos.-

En general los XBs se comportan produciendo interferencias en la membrana interna mitocondrial, interrumpiendo el paso de los e- , el gradiente de H+ o la actuación de la ATP-sintasa.

En un sentido muy amplio, los compuestos químicos que interfieren con la síntesis de ATP mitocondrial se pueden asociar en cuatro grupos, según se recoge en el siguiente esquema: I.- Inhibidores del metabolismo oxidativo. II.- Inhibidores del transporte electrónico. III.- Inhibidores de la liberación de O2 a la C.T.E.M. I V.- Inhibidores de la fosforilación oxidativa.


XBs Inhibidores cadena respiratoria


XBs Inhibidores cadena respiratoria II


XBs Inhibidores fosforilación oxidativa


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