LA RESPIRACIÓN CELULAR

El catabolismo aerobio

RESPIRACIÓN CELULAR Utilizada por la mayor parte de eucariontes y procariontes Se realiza en 4 fases: 1.- Glucólisis en citoplasma 2.- Formación de acetil- CoA 3.- Ciclo de Krebs en la mitocondria 4.-Fosforilación oxidativa

La respiración ocurre en distintas estructuras celulares La respiración ocurre en distintas estructuras celulares. La primera de ellas es la glucólisis que ocurre en el citoplasma. La segunda etapa dependerá de la presencia o ausencia de O2 en el medio, determinando en el primer caso la respiración aeróbica (ocurre en las mitocondrias), y en el segundo caso la respiración anaeróbica o fermentación (ocurre en el citoplasma).

1.- GLICÓLISIS o ruta de Embden-Meyerhof: Del griego glycos: azúcar y lysis: ruptura. Es el primer paso de la respiración, es una secuencia compleja de reacciones que se realizan en el citoplasma de la célula y por el cual la molécula de glucosa se desdobla en dos moléculas de ác. pirúvico. Se lo encuentra en los cinco reinos. Muchos organismos obtienen su energía únicamente por la utilización de este ciclo.

El proceso está catalizado por 11 enzimas que se encuentran en el citoplasma de la célula pero no en las mitocondrias . Es el inicio de un proceso que puede continuar con la respiración celular (si existe oxígeno) o con la fermentación (en ausencia del oxígeno) . BALANCE NETO: glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+---> 2 piruvatos + 2 ATP + 2 NADH

Estructura de la mitocondria

Proteína de membrana: ATP sintetasa F1

2.- FORMACIÓN DE ACETIL COA El piruvato difunde hasta la matriz de la mitocondria, cruzando ambas membranas.

El piruvato difunde hasta la matriz de la mitocondria, cruzando ambas membranas.   Cada ác. pirúvico reacciona con la coenzima-A, sufre descarboxilación obteniendose CO2 y un grupo acetilo de dos carbonos que se une inmediatamente a la  coenzima-A formando acetil coenzima-A (acetilCoA) que entrará al ciclo de los ác. Tricarboxílicos o ciclo de Krebs. BALANCE NETO: 2 NADH + 2 CO2

3.- CICLO DE KREBS: Las enzimas del ciclo de los ácidos tricarboxílicos (Krebs) están localizadas en la matriz de la mitocondria (unas pocas de estas enzimas están en la membrana interna de la mitocondria). Su punto de partida es el Acetil-CoA, obteniéndose CO2 y transportadores de electrones reducidos. (NADH y FADH2)

BALANCE NETO: 6 NADH + 2 FADH2 + 4 CO2 + 2 ATP

Ciclo de Krebs:

4.- CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES La CTE comprende dos procesos: 1.- Los electrones son transportados a lo largo de la membrana, de un complejo de proteínas transportadoras("carrier") a otro. 2.- Los protones son translocados a través de la membrana,  estos significa que son pasados desde el interior o matriz hacia el espacio intermembrana. Esto construye un gradiente de protones. El oxígeno es el aceptor terminal del electrón, combinándose con electrones e iones H+ para producir agua.

1.- Pasan los  electrones a través de el 1º complejo (NADH-Q reductasa) hasta la ubiquinona, los iones H+ traspasan la membrana hacia el espacio intermembrana. 2.- el 2º complejo (citocromo c reductasa) trasnsfiere electrones desde la Q a el citocromo c, generando un nuevo bombeo de protones al exterior. 3.- el 3º complejo es una citocromo c oxidasa, pasa los e- del citocromo c al oxígeno, el oxígeno reducido (1/2 O2-) toma dos iones H+ y forma H2O.

Los electrones entran a la CTE desde portadores tales como el NADH o el FADH, llegan a la "oxidasa terminal" (una oxígeno-reductasa) y se "pegan" al oxígeno.

GRADIENTE DE PROTONES Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Hipótesis quimiosmótica: A medida que los electrones de alta energía descienden en la cadena respiratoria, la energía liberada se utiliza para bombear protones, a través de la membrana interna mitocondrial, desde la matriz al espacio intermembranoso, cuando los protones regresan a la matriz a través de una enzima transmembranal denominada ATP sintetasa (ATPasa) se forma ATP.

Los iones H+ se acumulan en el compartimiento mitocondrial externo (espacio intermembrana).

Los Protones (indicados por +) entran nuevamente en la matriz mitocondrial a través de los canales que forma el complejo enzimático de la ATP sintetasa. Esta entrada se acopla a la síntesis de ATP a partir de ADP y Fosfato (Pi)

TRANSLOCACIÓN DE PROTONES Y GENERACIÓN DE UNA FUERZA MOTRIZ Durante el transporte de electrones se produce, en ciertos puntos de la cadena, una translocación o bombeo de protones a través de la membrana, desde la matriz mitocondrial hacia el espacio intermembrana. Eso crea un gradiente de cargas que genera un voltaje a ambos lados de la membrana mitocondrial interna.

Puntos claves: Los protones son transferidos a través de la membrana, desde la matriz al espacio intermembrana, como resultado del transporte de electrones que se originan cuando el NADH cede un hidrógeno. La continuada producción de esos protones crea un gradiente de protones. La ATP sintetasa es un gran complejo proteico con canales para protones que permiten la re-entrada de los mismos. La síntesis de ATP se produce como resultado de la corriente de protones fluyendo a través de la membrana: ADP + Pi ---> ATP

Resumiendo:

Total: 38 ATP Lugar Etapas Coenzimas reducidas CO2 liberados Número de ATP Citoplasma Glucólisis 2 NADH 2 Mitocondria Formación de Acetil CoA Ciclo de Krebs 6 NADH 2 FADH2 4 Fosforilación Oxidativa 34 Total: 38 ATP

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