Respiración Celular: una visión general

Presentación del tema: "Respiración Celular: una visión general"— Transcripción de la presentación:

1 Respiración Celular: una visión general
Metabolismo Respiración Celular: una visión general

2 Espero haber aportado en la comprensión del tema.
Estimados usuarios de esta PowerPoint. Les sugiero abrir la dirección escrita arriba. Son 4 animaciones que favorecerán el aprendizaje del proceso de respiración celular. Una vez que corra el video, vayan a subtítulos y elijan la opción “Español” (silo desean). En el extremo inferior izquierdo está este símbolo Si hacen click ahí, estando en opción “Español”, se desplegará el texto completo de la animación. Espero haber aportado en la comprensión del tema. Prof. GAToledo, SFC, 2014.

3 PIENSA EN ESTO Te sientes débil cuando tienes hambre porque la comida te sirve como un recurso energético. ¿De qué manera los alimentos que consumes se convierten en una forma utilizable de energía para tus células?

4 Energía Química y alimentos
¿De dónde obtienen energía los organismos?

5 Energía química y alimentos
¿De dónde obtienen energía los organismos? Los Organismos obtienen la energía que necesitan de los alimentos.

6 Energía Química y alimentos
Los alimentos proporcionan a los seres vivos los bloques de construcción químicos que necesitan para crecer y reproducirse. Las Moléculas de los alimentos contienen Energía Química que se libera cuando se rompen sus enlaces químicos.

7 Energía Química y alimentos
La energía almacenada en los alimentos se expresa en unidades de calorías. Una caloría es la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 grado Celsius calorías = 1 kilocalorías o caloría. . Las células utilizan todo tipo de moléculas de los alimentos, incluidas las grasas, proteínas y carbohidratos. La energía almacenada en cada una de estas moléculas varía, debido a que se diferencian en sus estructuras químicas y, por lo tanto, se diferencian también en sus enlaces de almacenamiento de energía. Las células rompen las moléculas de alimento gradualmente y utilizan la energía almacenada en los enlaces químicos para producir compuestos tales como ATP, que proporciona energía a las actividades de la célula.

8 Visión general de la Respiración Celular
¿Qué es Respiración Celular?

9 Visión general de la Respiración Celular
¿Qué es Respiración Celular? La Respiración Celular es el proceso que libera energía de los alimentos en presencia de Oxígeno.

10 Visión general de la Respiración Celular
Si el Oxígeno está disponible, los organismos pueden obtener energía de los alimentos por un proceso llamado Respiración Celular. El resumen de la Respiración Celular se presenta abajo. En símbolos: 6 O2 + C6H12O6  6 CO2 + 6 H2O + energía En palabras: Oxígeno + glucosa  Dióxido de Carbono + agua + energía La célula tiene que liberar gradualmente la Energía Química presente en las moléculas de los alimentos (como la glucosa), de lo contrario la mayoría de la Energía se degradaría en forma de calor y luz.

11 Estados de la Respiración Celular
Los tres principales estados de la Respiración Celular son la Glicólisis, el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones.

12 Estados de la Respiración Celular
La Glicólisis produce sólo una pequeña cantidad de energía. La mayor parte de la energía de la glucosa permanece bloqueada en los enlaces químicos del Ácido Pirúvico al final de la Glicólisis.

13 Estados de la Respiración Celular
Durante el ciclo de Krebs, se libera un poco más de energía del Ácido Pirúvico.

14 Estados de la Respiración Celular
La cadena de transporte de electrones produce la mayor parte de la energía en la Respiración Celular usando Oxígeno, un poderoso aceptor de electrones

15 Oxígeno y energía Las vías de la Respiración Celular que requieren Oxígeno son llamadas aeróbicas. El ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones son procesos aeróbicos. Ambos procesos tienen lugar dentro de la mitocondria.

16 Oxígeno y energía La Glicólisis es un proceso anaeróbico. No requiere Oxígeno ni depende de un Proceso que requiera Oxígeno para funcionar. Sin embargo sigue siendo considerada parte de la Respiración Celular. La Glicólisis tiene lugar en el citoplasma de una célula.

17 Comparación entre la fotosíntesis y la Respiración Celular
¿Cuál es la relación entre fotosíntesis y Respiración Celular?

18 Comparación entre la fotosíntesis y la Respiración Celular
¿Cuál es la relación entre fotosíntesis y Respiración Celular? La fotosíntesis remueve Dióxido de Carbono desde la atmósfera y la Respiración Celular lo devuelve a la atmósfera. La fotosíntesis libera Oxígeno hacia la atmósfera y la Respiración Celular usa ese Oxígeno para liberar energía de los alimentos.

19 Comparación entre la fotosíntesis y la Respiración Celular
La fotosíntesis y la Respiración Celular son procesos opuestos. La energía fluye en direcciones opuestas. La fotosíntesis “deposita” energía y la Respiración Celular “remueve” energía. Los reactantes de la Respiración Celular son los productos de la fotosíntesis y vice versa.

20 Comparación entre la fotosíntesis y la Respiración Celular
La liberación de energía por la Respiración Celular tiene lugar en plantas, animales, hongos, protistas y en la mayor parte de las bacterias. La energía capturada por la fotosíntesis ocurre sólo en las plantas, algas y en algunas bacterias.

21 El proceso de Respiración Celular

22 PIENSA EN ESTO Los alimentos se queman ¿Cómo una célula viva extrae la Energía almacenada en los alimentos sin provocar un incendio o hacer explotar cosas?

23 Glicólisis ¿Qué ocurre durante el proceso de Glicólisis?

24 Glicólisis ¿Qué ocurre durante el proceso de Glicólisis?
Durante la Glicólisis, 1 molécula de glucosa, un compuesto de 6 carbonos, es transformado a 2 moléculas de Ácido Pirúvico, un compuesto de 3 carbonos.

25 Glicólisis La Glicólisis es el primer estado de la Respiración Celular. Durante la Glicólisis, la glucosa es descompuesta a 2 moléculas de Ácido Pirúvico, molécula de 3 átomos de C. El Ácido Pirúvico es un reactante en el ciclo de Krebs. El ATP y el NADH son producidos como parte del proceso.

26 Producción de ATP La célula “deposita” 2 moléculas de ATP en su “cuenta” para que el proceso de Glicólisis continúe. (La fosforilación de la glucosa al inicio del proceso es necesaria para desestabilizar a la molécula y favorecer su escisión final a dos ácido pirúvico.

27 Producción de ATP La Glicólisis luego produce 4 moléculas de ATP, dando a la célula una ganancia neta de 2 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa que entra a Glicólisis.

28 Producción de NADH Durante la Glicólisis, el transportador de electrones NAD+ (nicotinamida adenina dinucleótido) acepta un par de electrones de alta energía y se transforma en NADH.

29 Producción de NADH El NADH transporta a los electrones de alta energía a la cadena de transporte de electrones, donde pueden ser usados para producir más ATP. Se producen 2 moléculas de NADH por cada molécula de glucosa que entra a Glicólisis.

30 Las ventajas de Glicólisis
La Glicólisis produce ATP muy rápido, lo cual es una ventaja cuando las demandas de energía de la célula aumentan repentinamente. La Glicólisis no requiere Oxígeno, de modo que puede abastecer de energía rápidamente a las células cuando el Oxígeno no está disponible.

31 El ciclo de Krebs ¿Qué ocurre durante el ciclo de Krebs?

32 El ciclo de Krebs ¿Qué ocurre durante el ciclo de Krebs?
Durante el ciclo de Krebs, el Ácido Pirúvico es descompuesto a Dióxido de Carbono en una serie de reacciones que extraen energía.

33 El ciclo de Krebs Durante el ciclo de Krebs, el segundo estado de la Respiración Celular, el Ácido Pirúvico producido en la Glicólisis es descompuesto a Dióxido de Carbono en una serie de reacciones que extraen energía. El ciclo de Krebs también se conoce como ciclo del ácido cítrico debido a que este ácido es el primer compuesto formado en esta serie de reacciones.

34 Producción de Ácido Cítrico
El Ácido Pirúvico de la Glicólisis entra a la matriz, el compartimento más interno de la mitocondria.

35 Producción de Ácido Cítrico
Una vez que el Ácido Pirúvico está en la matriz mitocondrial, NAD+ acepta 2 electrones de alta energía para formar NADH. También se produce una molécula de CO2. Los 2 átomos de Carbono remanentes reaccionan para formar Acetil-CoA.

36 Producción de Ácido Cítrico
El Acetil-CoA se combina con una molécula de 4 carbonos para producir ácido cítrico.

37 Extracción de energía El ácido cítrico es convertido a un compuesto de 5 átomos de carbono y luego a un compuesto de 4 átomos de carbono. Se liberan dos moléculas de CO2. El compuesto de 4 carbonos puede entonces iniciar el ciclo nuevamente combinándose con Acetil-CoA.

38 Extracción de energía La energía liberada por el rompimiento y reordenamiento de los enlaces de carbono es capturada en la forma de ATP, NADH y FADH2.

39 Extracción de energía Por cada vuelta del ciclo, una molécula de ADP se convierte a ATP. El ATP puede potenciar directamente las actividades de la célula. (nota del Prof. Toledo: En realidad, se produce GTP a partir de GDP+Pi)

40 Extracción de energía Los transportadores de electrones NAD+ y FAD aceptan pares de electrones de alta energía para formar NADH y FADH2. NADH y FADH2 son usados en la cadena de transporte de electrones para generar ATP.

41 Extracción de energía ¡Recuerda! Cada molécula de glucosa se transforma en 2 moléculas de Ácido Pirúvico, los cuales entran al ciclo de Krebs. De modo que cada molécula de glucosa resulta en dos vueltas completas del ciclo de Krebs. Por lo tanto, por cada glucosa, son producidas 6 moléculas de CO2, 2 moléculas de ATP (GTP), 8 moléculas de NADH y 2 de FADH2.

42 Transportador de electrones y síntesis de ATP
¿Cómo la cadena de transporte de electrones usa electrones de alta energía de la Glicólisis y del ciclo de Krebs?

43 Transportador de electrones y síntesis de ATP
¿Cómo la cadena de transporte de electrones usa electrones de alta energía de la Glicólisis y del ciclo de Krebs? La cadena de transporte de electrones usa los electrones de alta energía de la Glicólisis y del ciclo de Krebs para convertir ADP+Pi a ATP.

44 Transportador de electrones
NADH y FADH2 pasan sus electrones de alta energía a las proteínas transportadoras de electrones en la cadena de transporte de electrones.

45 Transportador de electrones
Al final de la cadena de transporte de electrones, los electrones se combinan con iones de H+ y Oxígeno para formar agua.

46 transportador de electrones
La energía generada por la la cadena de transporte de electrones es usada para mover iones de H+ en contra de un gradiente de concentración a través de la membrana mitocondrial interna y hacia el espacio intermembrana.

47 Producción de ATP Los iones de H+ vuelven hacia donde estaban a través de la membrana mitocondrial, usando la ATP sintasa, causando que la molécula de ATP sintasa gire. Con cada rotación, la ATP sintasa une un fosfato al ADP para producir ATP.

48 Los Totales ¿Cuánta energía genera la Respiración Celular?

49 Los Totales ¿Cuánta energía genera la Respiración Celular?
Juntas, la Glicólisis, el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones liberan Ca moléculas de ATP por molécula de glucosa.

50 Energía Total En presencia de Oxígeno, la descomposición completa de la glucosa a través de la Respiración Celular permite la producción de moléculas de ATP. Esto representa cerca del 30 % de la energía total de la glucosa. El porcentaje remanente es liberado como calor.

51 Energía Total La célula puede generar ATP desde casi cualquier fuente a pesar de que se ha modelado usando sólo la glucosa. Los carbohidratos Complejos se descomponen a azúcares simples como la glucosa. Los lípidos y las proteínas pueden ser descompuestos a moléculas que entran al ciclo de Krebs o a la Glicólisis en una de varias fases.

52 Fermentación

53 PIENSA EN ESTO Usamos Oxígeno para liberar Energía Química de los alimentos que comemos; ¿qué pasa si el Oxígeno no está disponible? ¿Hay una vía que permite a las células extraer energía de los alimentos en ausencia de Oxígeno?

54 Fermentación ¿Cómo generan energía los organismos cuando el Oxígeno no está disponible?

55 Fermentación ¿Cómo generan energía los organismos cuando el O2 no está disponible? En ausencia de Oxígeno, la fermentación libera energía de las moléculas de alimentos produciendo ATP.

56 Fermentación La fermentación es un proceso por el cual la energía puede ser liberada de las moléculas de alimentos, en ausencia de Oxígeno. La fermentación ocurre en el citoplasma de las células..

57 Fermentación Bajo condiciones anaeróbicas, la fermentación continúa después de la Glicólisis. Durante la fermentación, las células convierten el NADH producido por Glicólisis a un transportador de electrones NAD+, el cual permite que continúe la Glicólisis para producir ATP.

58 Fermentación alcohólica
Las levaduras y otros pocos microorganismos usan la Fermentación alcohólica que produce alcohol etílico y Dióxido de Carbono. Este proceso es usado para producir bebidas alcohólicas y provoca que el pan suba, previo a la cocción.

59 Fermentación alcohólica
Ecuación química: Ácido Pirúvico + NADH  Alcohol + CO2 + NAD+

60 Fermentación del ácido láctico
La mayoría de los organismos, incluidos los humanos, realizan fermentación usando una reacción química que convierte Ácido Pirúvico a ácido láctico. Ecuación química: Ácido Pirúvico + NADH  ácido láctico + NAD+

61 Energía y ejercicio ¿Cómo el cuerpo produce ATP durante diferentes estados de ejercicios?

62 Energía y ejercicio ¿Cómo el cuerpo produce ATP durante diferentes estados de ejercicios? Para un gasto corto y rápido de energía, el cuerpo usa ATP, ya presente en los músculos, y ATP sintetizado por la Fermentación del ácido láctico. Para el ejercicio de duración mayor a 90 segundos, la Respiración Celular es la única vía para continuar generando un abastecimiento de ATP.

63 Energía Rápida Las células normalmente contienen pequeñas cantidades de ATP producidos durante la Respiración Celular, que es suficiente para unos segundos de intensa actividad física. La Fermentación del Ácido láctico puede proveer el suficiente ATP que dura cerca de unos 90 segundos. Sin embargo se requiere Oxígeno extra para deshacerse del láctico Ácido producido. Tras un intenso Ejercicio una persona requiere de varios minutos de resuellos y resoplidos con el fin de “pagar” la "deuda Oxígeno" y descomponer el láctico Ácido del Cuerpo.

64 Energía de largo plazo Para un Ejercicio intenso que dure más de 90 segundos, la Respiración Celular está obligada a continuar la producción de ATP. . La Respiración Celular libera energía más lentamente que la fermentación. El cuerpo almacena energía en la forma de glicógeno. Este glicógeno almacenado es suficiente para un máximo de 15 a 20 minutos de actividad. Después de eso, el cuerpo comienza a degradar a otras moléculas almacenadas, como lípidos, para obtener energía.

65 Energía de largo plazo Los animales que hibernan, como los osos pardo, dependen de la grasa almacenada para su energía, cuando ellos duermen durante el invierno.