RESPIRACIÓN CELULAR
La fotosíntesis provee los carbohidratos necesarios para las plantas (y los organismos de las cadenas alimenticias siguientes), la respiración celular implica los procesos por los cuales la energía contenida en los carbohidratos es liberada de manera controlada.
Durante la respiración la energía que se libera es incorporada en la molécula de ATP, que puede ser inmediatamente reutilizado en el mantenimiento y desarrollo del organismo. Desde el punto de vista químico,
la respiración se expresa como la oxidación de la gucosa:
C6H12O6 + 6 O2 +6 H20 --> 6 CO2 + 12 H2O
Sin las mitocondrias las células dependerían de la glucólisis anaeróbica para formar ATP. Pero este proceso solo es capaz de liberar una pequeña cantidad de la energía disponible en la glucosa. En las mitocondrias el metabolismo de los azúcares está integrado: el piruvato (glucóilisis) es importado dentro de la mitocondria y oxidado por el O2 a CO2 y H2O. La energía liberada es almacenada de una manera tan eficiente que por cada glucosa oxidada se producen aprox. 36 ATP. Cada mitocondria esta limitada por dos membranas muy especializadas. Definen dos compartimientos: Matriz y el espacio intermembranoso.
La membrana externa contiene una alta cantidad de una proteína llamada porina, que forma grandes canales acuosos a través de la bicapa. Mientras que la membrana interna es impermeable. Forma numerosas crestas, que aumentan su superficie total. Contiene tres tipos de proteínas:
a)Proteínas que realizan reacciones de oxidación en la cadena respiratoria.
b)Proteínas del Complejo ATP sintasa.
c)Proteínas de transporte.
La fotosíntesis provee los carbohidratos necesarios para las plantas (y los organismos de las cadenas alimenticias siguientes), la respiración celular implica los procesos por los cuales la energía contenida en los carbohidratos es liberada de manera controlada.
Durante la respiración la energía que se libera es incorporada en la molécula de ATP, que puede ser inmediatamente reutilizado en el mantenimiento y desarrollo del organismo. Desde el punto de vista químico,
la respiración se expresa como la oxidación de la gucosa:
C6H12O6 + 6 O2 +6 H20 --> 6 CO2 + 12 H2O
Sin las mitocondrias las células dependerían de la glucólisis anaeróbica para formar ATP. Pero este proceso solo es capaz de liberar una pequeña cantidad de la energía disponible en la glucosa. En las mitocondrias el metabolismo de los azúcares está integrado: el piruvato (glucóilisis) es importado dentro de la mitocondria y oxidado por el O2 a CO2 y H2O. La energía liberada es almacenada de una manera tan eficiente que por cada glucosa oxidada se producen aprox. 36 ATP. Cada mitocondria esta limitada por dos membranas muy especializadas. Definen dos compartimientos: Matriz y el espacio intermembranoso.
La membrana externa contiene una alta cantidad de una proteína llamada porina, que forma grandes canales acuosos a través de la bicapa. Mientras que la membrana interna es impermeable. Forma numerosas crestas, que aumentan su superficie total. Contiene tres tipos de proteínas:
a)Proteínas que realizan reacciones de oxidación en la cadena respiratoria.
b)Proteínas del Complejo ATP sintasa.
c)Proteínas de transporte.
1. Glucólisis: ocurre en el citosol, donde cada molécula de glucosa, con sus 6 átomos de carbono, se oxida parcialmente dando lugar a dos moléculas de piruvato (de 3 átomos de carbono). Se invierten dos ATP pero se generan cuatro. Cuando el ambiente es aerobio (contiene O2) el piruvato se oxida totalmente a dióxido de Carbono (CO2), liberando la energía almacenada en los enlaces piruvato.
Es anaeróbica. Después se lleva a cabo la conversión del ácido pirúvico (3 C) en ácido acético (2 C); el cual está unido a la coenzima A (coA), para formar AcetilCoA. Se produce una molécula de CO2 y NADH.
2. Ciclo de Krebs ó Ciclo de los ác. tricarboxílicos o del ác. Cítrico: ocurre en la matriz de la mitocondria. El ac
etil-coA entra en una serie de reacciones conocidas como el ciclo del ácido cítrico, en el cual se completa la degradación de la glucosa. El acetil-coA se une al ácido oxaloacético (4C) y forma el ácido cítrico (6C). El ácido cítrico vuelve convertirse en ácido oxaloacético. Se libera CO2, se genera NADH y FADH2 y se produce ATP. El ciclo empieza de nuevo. Se lleva a cabo en la matriz mitocondrial. Resultado: CO2 y electrones ricos en energía, que pasan vía NADH y FADH2 a la cadena respiratoria. El CO2 se elimina como producto de deshecho, mientras que los electrones de alta energía se desplazan por la cadena respiratoria y finalmente se combinan con O2 y forman H2O.
3. Cadena respiratoria (o Cadena transportadora de electrones) se lleva a cabo en las membranas mitocondriales. Cuando los electrones de alta energía de los hidrógenos del NADH y del FADH2 son transferidos a lo largo de la cadena respirato
ria de la membrana mitocondrial interna, la energía que se libera cada vez que pasan de una molécula transportadora a otra, es utilizada para bombear protones (H+) a través de la membrana interna desde la matriz al espacio intermembrana. Esto genera un gradiente electroquímico de protones a través de la membrana mitocondrial interna, y el flujo de H+ a favor de gradiente es utilizado, mediante una enzima ligada a la membrana: ATP sintasa. Esta enzima impulsa la conversión del ADP+Pi en ATP.
Uno de los portadores de electrones es una coenzima, los demás contienen hierro y se llaman citocromos. Cada portador está en un nivel de energía más bajo que el anterior, y la energía que se libera se usa para formar ATP. Esta cadena produce 32 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa degradada, que más 2 ATP de la glucólisis y 2 ATP del ciclo del ácido cítrico, hay una ganancia neta de 36 ATP por cada glucosa que se degrada en CO2 y H2O.
Respiración anaeróbica (Fermentación)
Cuando el O2 está ausente (ambiente anaerobio), el piruvato no produce CO2, sino que se forman otras moléculas como el ácido láctico o el etanol. Siendo el balance neto de ATP mucho menor.
etil-coA entra en una serie de reacciones conocidas como el ciclo del ácido cítrico, en el cual se completa la degradación de la glucosa. El acetil-coA se une al ácido oxaloacético (4C) y forma el ácido cítrico (6C). El ácido cítrico vuelve convertirse en ácido oxaloacético. Se libera CO2, se genera NADH y FADH2 y se produce ATP. El ciclo empieza de nuevo. Se lleva a cabo en la matriz mitocondrial. Resultado: CO2 y electrones ricos en energía, que pasan vía NADH y FADH2 a la cadena respiratoria. El CO2 se elimina como producto de deshecho, mientras que los electrones de alta energía se desplazan por la cadena respiratoria y finalmente se combinan con O2 y forman H2O.
3. Cadena respiratoria (o Cadena transportadora de electrones) se lleva a cabo en las membranas mitocondriales. Cuando los electrones de alta energía de los hidrógenos del NADH y del FADH2 son transferidos a lo largo de la cadena respirato
ria de la membrana mitocondrial interna, la energía que se libera cada vez que pasan de una molécula transportadora a otra, es utilizada para bombear protones (H+) a través de la membrana interna desde la matriz al espacio intermembrana. Esto genera un gradiente electroquímico de protones a través de la membrana mitocondrial interna, y el flujo de H+ a favor de gradiente es utilizado, mediante una enzima ligada a la membrana: ATP sintasa. Esta enzima impulsa la conversión del ADP+Pi en ATP.
Uno de los portadores de electrones es una coenzima, los demás contienen hierro y se llaman citocromos. Cada portador está en un nivel de energía más bajo que el anterior, y la energía que se libera se usa para formar ATP. Esta cadena produce 32 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa degradada, que más 2 ATP de la glucólisis y 2 ATP del ciclo del ácido cítrico, hay una ganancia neta de 36 ATP por cada glucosa que se degrada en CO2 y H2O.
Respiración anaeróbica (Fermentación)
•No todas las formas de respiración requieren oxígeno.
•Algunos organismos (bacterias) degradan su alimento por medio de la respiración anaeróbica.
•Aquí, el aceptor final de electrones es otra sustancia inorgánica diferente al oxígeno.
•Se produce menos ATP que en la respiración aeróbica.
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