Respiración celular Metabolismo: reacciones catabólicas Biología NM

Metabolismo El metabolismo es la suma de todas las reacciones químicas que suceden en un organismo. Las reacciones metabólicas pueden ser de dos tipos: - catabólicas: reacciones que rompen moléculas orgánicas complejas y liberan energía - anabólicas: reacciones que usan energía para construir moléculas complejas a partir de otras más simples.

Metabolismo Reacciones anabólicas Reacciones catabólicas Se construyen moléculas complejas Se rompen moléculas complejas Endergónicas (absorben calor) Exergónicas (liberan calor) biosintéticas degradativas ejemplo: fotosíntesis ejemplo: respiración celular

Rutas metabólicas Casi todas las reacciones químicas de un organismo son catalizadas por enzimas. Las reacciones suelen ocurrir en secuencias específicas llamadas rutas metabólicas o bioquímicas. Una ruta metabólica simple sería: sustrato A → sustrato B → producto final Algunas rutas metabólicas en vez de cadenas, son ciclos de reacciones

Las enzimas requeridas para catalizar cada paso se suelen encontrar en distintos compartimientos de la célula. Por ejemplo, el último conjunto de reacciones de esta ruta de la respiración celular se da en la mitocondria, que es un organelo de las células eucariotas.

RESPIRACIÓN CELULAR

Respiración celular Todas la células vivas necesitan una fuente de energía para funcionar. La energía es usada en todos los procesos y reacciones químicas que se dan en la célula, como por ejemplo la síntesis de una proteína en los ribosomas o la replicación del DNA, también mover cromosomas o la contracción de un músculo.

Respiración celular Esos procesos requieren energía generalmente en forma de ATP. El ATP (trifosfato de adenosina) es una molécula que atrapa energía y la hace que la célula la pueda utilizar. animación: http://student.ccbcmd.edu/biotutorials/energy/atpan.html

Respiración celular definición = la respiración celular es la liberación controlada de energía en forma de ATP a partir de compuestos orgánicos en las células. Para que la célula pueda romper las moléculas orgánicas como la glucosa, deben actuar varias enzimas que catalizan una secuencia de reacciones en las que se rompen enlaces covalentes, liberando energía (los enlaces son “oxidados” = pierden electrones). Esta energía es atrapada por los enlaces del ATP formado a partir del ADP.

ATP: la “moneda” de energía en la célula http://www.brooklyn.cuny.edu/bc/ahp/LAD/C7/graphics/C7_atp_2.GIF

Respiración anaeróbica (glicólisis) y respiración aeróbica

La glicólisis (o glucólisis) es el primer paso en el proceso de la respiración celular Cuando la glucosa es la molécula a metabolizar, todas las células empiezan el proceso de la respiración de la misma manera: Una serie de enzimas modifican la glucosa (que posee 6 carbonos) y la convierten en dos moléculas de 3 carbonos llamadas piruvato.

La glicólisis (o glucólisis) es el primer paso en el proceso de la respiración celular Debido a que en el proceso de formación del piruvato hay rompimiento de algunos enlaces covalentes, se ha liberado energía, ganándose 2 moléculas de ATP por cada piruvato formado. Sin embargo, como para iniciar el proceso de reacciones la célula invierte 2 moléculas de ATP, la ganancia neta de ATP es 2.

El priruvato (ácido pirúvico) puede seguir dos vías: 1. Sin oxígeno y en el citoplasma, menos eficiente en obtención de energía, hacia la fermentación 2. Con oxígeno y en la mitocondria, máxima eficiencia, hacia el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones

Glicólisis

Algunas células usan la respiración anaeróbica como única forma para producir ATP El término respiración celular se refiere a una variedad de vías bioquímicas para metabolizar la glucosa. Todas esas vía empiezan con la glicólisis. Algunos organismos obtienen su ATP solo a partir de la glicólisis, y son llamados anaeróbicos, pues no usan oxígeno para “sacarle” más energía a la glucosa y llegar a obtener CO2 y H2O como productos finales.

Fermentación El rompimiento de moléculas orgánicas para producir ATP en forma anaeróbica se llama fermentación. La fermentación se llama anaeróbica porque no requiere de oxígeno. Es poco eficiente: solo produce 2 ATP netos, que equivale al 10% de la energía disponible en una molécula de glucosa.

Distintos organismos pueden liberar sustancias diversas como desecho de la fermentación: CO2, etanol, ácido láctico, ácido butírico, ácido acético (en el vinagre), y otras.

Fermentación La fermentación convierte el piruvato en CO2, y alcohol o ácido láctico. Veremos dos tipos de fermentación: - Fermentación alcohólica: se produce etanol (alcohol) y CO2 - Fermentación láctica (o acido láctica): se produce lactato

Los dos tipos de fermentación con más detalle: http://www.bio.miami.edu/~cmallery/255/255atp/255makeatp.htm

Fermentación alcohólica

Fermentación alcohólica Las levaduras son hongos unicelulares que usan la fermentación alcohólica para obtener ATP. El piruvato (3C) lo convierten en etanol (2C), perdiendo un carbono (C). Este carbono perdido se convierte en una molécula de CO2 que es gaseosa. Ambos, etanol y CO2 son productos de desecho de la fermentación.

Levaduras (Saccharomyces spp.) en la industria Industria del pan: el CO2 producido en la fermentación hace crecer la masa. Producción de bebidas alcohólicas como el vino y la cerveza. En el vino las levaduras presentes en la cáscara de la uva inician la fermentación. Creciente uso del alcohol como combustible para vehículos a partir de caña o de maíz. Brasil es líder en esta industria. En los últimos años también Estados Unidos destina gran parte del maíz a combustibles.

Fermentación acido láctica Organismos que usan la respiración aeróbica a veces necesitan energía con urgencia, y la obtienen en forma ineficiente a través de la fermentación. En los seres humanos, el piruvato es convertido en lactato (ácido láctico)

El ácido láctico cristalizado se acumula en músculos poco entrenados

La respiración anaeróbica en resumen: La glicólisis es usada por las células para iniciar el proceso total de la respiración. La glicólisis se realiza en el citoplasma de la célula. Aunque es poca energía la que se obtiene de una molécula de glucosa (6C), al menos se ganan 2 ATP. El resultado es la producción de dos moléculas de piruvato (3C).

La respiración aeróbica

La respiración aeróbica es el camino más eficiente para obtener energía Al intervenir el oxígeno, el piruvato puede ser degradado y oxidado hasta CO2 y H2O, liberando toda su energía. La respiración aeróbica es muy eficiente, y el proceso completo produce 36 ATP por cada molécula de glucosa en células humanas. En los seres humanos la respiración de un día puede producir medio litro de agua. Hay animales del desierto que solo ingieren alimentos secos y nunca agua.

La reacción resumida de la respiración aeróbica: C6H12O6 + 6O2 -----> 6CO2 + 6H20 + energía (calor y ATP)

La respiración aeróbica se realiza en la mitocondria Si el oxígeno está disponible en la célula, el piruvato es absorbido dentro de la mitocondria y es totalmente oxidado, hasta llegar a CO2 y H2O. El piruvato es transformado en acetil coenzima A, y entra a una cadena de reacciones llamada ciclo de Krebs (o ciclo del ácido cítrico)en honor al bioquímico que descubrió este proceso y fue galardonado con el premio Nóbel.

La respiración aeróbica se realiza dentro de la mitocondria, que es un organelo celular con membranas internas plegadas foto de microscopio electrónico

Foto de microscopio electrónico de la mitocondria

El último paso de la respiración aeróbica es la fosforilación oxidativa El último paso se llama fosforilación porque el ADP es ´fosforilado´ (gana un enlace entre fosfatos) para almacenar energía en forma de ATP. La energía no es liberada toda a la vez, sino que se da una serie de reacciones, donde existe una cadena de transporte de electrones que capta el oxígeno y luego se forma agua como producto final.

Rutas metabólicas desde diferentes fuentes de energía (carbohidratos, lípidos y proteínas)

Al final del proceso de respiración anaeróbica y aeróbica se obtienen 36 ATP por cada molécula de glucosa.

¿36 o 38 ATP por molécula de glucosa? En procariotas aeróbicos, se obtienen 38 moléculas de ATP por la completa oxidación de la molécula de glucosa en la glucólisis, ciclo de Krebs y cadena de transporte de electrones.   En eucariotas, pueden formarse 36 o 38 moléculas de ATP a partir de la completa oxidación de la glucosa. En algunos tejidos, 2 moléculas de ATP se requieren para enviar 2 electrones del NADH producido en la glucólisis a través de la membrana mitocondrial hacia la cadena de transporte de electrones. En otras células no hay costo de energía y se producen 38 ATP. http://classes.midlandstech.edu/carterp/courses/bio225/chap05/lecture4.htm

http://mtraburgos-inmunologia. blogspot http://mtraburgos-inmunologia.blogspot.com/2010/12/respiracion-celular.html

Fotosíntesis y respiración son dos procesos inversos: en la fotosíntesis se crean enlaces a partir de la energía lumínica, mientras en la respiración se rompen, liberando energía. http://galerias.educ.ar/main.php?g2_view=keyalbum.KeywordAlbum&g2_keyword=esquema&g2_itemId=9513

FIN