LA
RESPIRACIÓN
SERIE VÍDEOS LA RESPIRACIÓN
vídeo respiración celular
GLUCÓLISIS FASE I
GLUCÓLISIS FASE II
CICLO DE KREBS
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
METABOLISMO Y NUTRICIÓN
SERIE VÍDEOS LA RESPIRACIÓN
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
La
respiración es un proceso fisiológico por el cual los organismos
vivos toman oxígeno del medio circundante y desprenden dióxido de
carbono.
Por
respiración
se entiende generalmente a la entrada de oxígeno al cuerpo de un ser
vivo y la salida de dióxido de carbono. O al proceso metabólico de
respiración celular, indispensable para la vida de los organismos
aeróbicos. Gracias a la respiración podemos tener energía y
logramos llevar a cabo nuestra alimentación y nuestra vida diaria de
una manera saludable.La reacción química global de la respiración
es la siguiente:
C6
H12
O6
+ 6O2
→ 6CO2
+ 6H2O
+ energía (ATP)
Se
lleva a cabo en las mitocondrias (oxidación mitocondrial) de todas
las células y es propiamente la utilización de oxígeno para la
oxidación del Carbono (c)
y el Hidrógeno (h)
con la consecuente liberación de energía (ATP). En este proceso se
consume el 80% del oxígeno que respiramos.Energía en seres vivos
La
energía en los seres vivos se obtiene mediante una molécula llamada
ATP
(adenosín trifosfato).
Aunque
son muy diversas las biomoléculas que contienen energía almacenada
en sus enlaces, es el ATP
la molécula que interviene en todas las transacciones (intercambios)
de energía que se llevan a cabo en las células; por ella se la
califica como "moneda
universal de energía".
El
ATP está formado por adenina, ribosa y tres grupos fosfatos,
contiene enlaces de alta energía entre los grupos fosfato; al
romperse dichos enlaces se libera la energía almacenada. En la
mayoría de las reacciones celulares el ATP se hidroliza a ADP
(adenosín difosfato), rompiéndose un solo enlace y quedando un
grupo fosfato libre, que suele transferirse a otra molécula en lo
que se conoce como fosforilación; sólo en algunos casos se rompen
los dos enlaces resultando AMP (adenosín monofosfato) + 2 grupos
fosfato.
El
sistema ATP <—-> ADP es el sistema universal de intercambio
de energía en las células.
Los
procesos celulares que llevan a la obtención de energía (medida en
moléculas
de
ATP) son la fotosínteis y la respiración celular.Glucólisis o
Glicólisis
GLUCÓLISIS
O GLICÓLISIS
La
glucólisis
o glicÓlisis
es la vía metabólica encargada de oxidar la glucosa con la
finalidad de obtener energía para la célula. Consiste en 10
reacciones enzimáticas consecutivas que convierten a la glucosa en
dos moléculas de piruvato, el cual es capaz de seguir otras vías
metabólicas y así continuar entregando energía al organismo.
Durante
la glucólisis se obtiene un rendimiento neto de dos moléculas de
ATP y dos moléculas de NADH; el ATP puede ser usado como fuente de
energía para realizar trabajo metabólico, mientras que el NADH
puede tener diferentes destinos. Puede usarse como fuente de poder
reductor en reacciones anabólicas; si hay oxígeno, puede oxidarse
en la cadena respiratoria, obteniéndose 5 ATPs (2.5 por cada NADH);
si no hay oxígeno, se usa para reducir el piruvato a lactato
(fermentación láctica), o a CO2
y etanol (fermentación alcohólica), sin obtención adicional de
energía.
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| ESQUEMA DE LA GLUCÓLISIS |
La
glucólisis es la forma más rápida de conseguir energía para una
célula y, en el metabolismo de carbohidratos, generalmente es la
primera vía a la cual se recurre. Se encuentra estructurada en 10
reacciones enzimáticas que permiten la transformación de una
molécula de glucosa a dos moléculas de piruvato mediante un proceso
catabólico.
La
glucólisis tiene lugar en el citoplasma celular.a glucólisis es una
de las vías más estudiadas, y generalmente se encuentra dividida en
dos fases: la primera, de gasto de energía y la segunda fase, de
obtención de energía.
En la
primera parte se necesita energía, que es suministrada por dos
moléculas de ATP, que servirán para fosforilar
la glucosa y la fructosa.
Al final de esta fase se obtienen, en la práctica dos moléculas de
PGAL, ya que la molécula de DHAP (dihidroxiacetona-fosfato), se
transforma en PGAL.
En la
segunda fase, que afecta a las dos moléculas de PGAL, se forman
cuatro moléculas de ATP y dos moléculas de NADH. Se produce una
ganancia
neta de dos moléculas de ATP.
La
primera fase
consiste en transformar una molécula de glucosa en dos moléculas de
gliceraldehído (una molécula de baja energía) mediante el uso de 2
ATP. Esto permite duplicar los resultados de la segunda fase de
obtención energética.En
la segunda fase,
el gliceraldehído se transforma en un compuesto de alta energía,
cuya hidrólisis genera una molécula de ATP, y como se generaron 2
moléculas de gliceraldehído, se obtienen en realidad dos moléculas
de ATP. Esta obtención de energía se logra mediante el acoplamiento
de una reacción fuertemente exergónica después de una levemente
endergónica. Este acoplamiento ocurre una vez más en esta fase,
generando dos moléculas de piruvato. De esta manera, en la segunda
fase se obtienen 4 moléculas de ATP.
Al
final del proceso la molécula de glucosa queda transformada en dos
moléculas de ácido pirúvico, es en estas moléculas donde se
encuentra en estos momentos la mayor parte de la energía contenida
en la glucosa.
Reacciones posteriores
Luego
de que una molécula de glucosa se transforme en 2 moléculas de
piruvato, las condiciones del medio en que se encuentre determinarán
la vía metabólica a seguir.En organismos aeróbicos, el piruvato
seguirá oxidándose por la enzima piruvato deshidrogenasa y el ciclo
de Krebs, creando intermediarios como NADH y FADH. Los intermediarios
logran entregar sus equivalentes al interior de la membrana
mitocondrial, y que luego pasarán por la cadena de transporte de
electrones, que los usará para sintetizar ATP.
De
esta manera, se puede obtener hasta 30 moles de ATP a partir de 1 mol
de glucosa como ganancia neta.Funciones
Las
funciones de la glucólisis son:
- La generación de moléculas de alta energía (ATP y NADH) como fuente de energía celular en procesos de respiración aeróbica (presencia de oxígeno) y fermentación (ausencia de oxígeno).
- La generación de piruvato que pasará al ciclo de Krebs, como parte de la respiración aeróbica.
La
producción de intermediarios de 6 y 3 carbonos que pueden ser
utilizados en otros procesoscelulares. Etapas de la glucólisis
La
glucólisis se divide en dos partes principales y diez reacciones
enzimáticas, que se describen a continuación.
Fase de gasto de energía (ATP)
Esta
primera fase de la glucólisis consiste en transformar una molécula
de glucosa en dos moléculas de gliceraldehído.
Fase de beneficio energético (ATP, NADH)
Hasta
el momento solo se ha consumido energía (ATP), sin embargo, en la
segunda etapa, el gliceraldehído es convertido a una molécula de
mucha energía, donde finalmente se obtendrá el beneficio final de 4
moléculas de ATP.
El
rendimiento total de la glucólisis de una sola glucosa (6C) es de 2
ATP y no 4 (dos por cada gliceraldehído-3-fosfato (3C)), ya que se
consumen 2 ATP en la primera fase, y 2 NADH (que dejarán los
electrones Nc en la cadena de transporte de electrones para formar 3
ATP por cada electrón). Con la molécula de piruvato, mediante un
paso de oxidación intermedio llamado descarboxilación oxidativa,
mediante el cual el piruvato pasa al interior de la mitocondria,
perdiendo CO2
y un electrón que oxida el NAD+,
que pasa a ser NADH más H+
y ganando un CoA-SH (coenzima A), formándose en acetil-CoA gracias a
la enzima piruvato deshidrogenasa, se puede entrar al ciclo de Krebs
(que, junto con la cadena de transporte de electrones, se denomina
respiración).
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| ETAPAS DE LA GLUCÓLISIS |
CICLO DE KREBS
es una
ruta metabólica, es decir, una sucesión de reacciones químicas,
que forma parte de la respiración celular en todas las células
aeróbicas. En células eucariotas se realiza en la mitocondria. En
las procariotas, el ciclo de Krebs se realiza en el citoplasma,
específicamente en el citosol.En organismos aeróbicos, el ciclo de
Krebs es parte de la vía catabólica que realiza la oxidación de
glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos hasta producir CO2,
liberando energía en forma utilizable (poder reductor y GTP).El
ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz mitocondrial en eucariota.
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| CICLO DE KREBS |
El
acetil-CoA (Acetil Coenzima A) es el principal precursor del ciclo.
El ácido cítrico (6 carbonos) o citrato se fusiona en cada ciclo
por condensación de un acetil-CoA (2 carbonos) con una molécula de
oxaloacetato (4 carbonos). El citrato produce en cada ciclo una
molécula de oxaloacetato y dos CO2,
por lo que el balance neto del ciclo es:
Acetil-CoA
+ 3 NAD+
+ FAD + GDP + Pi
+ 2 H2O
→ CoA-SH + 3 (NADH + H+)
+ FADH2
+ GTP + 2 CO2
Los
dos carbonos del Acetil-CoA son oxidados a CO2,
y la energía que estaba acumulada es liberada en forma de energía
química: GTP y poder reductor (electrones de alto potencial): NADH y
FADH2.
NADH y FADH2
son coenzimas (moléculas que se unen a enzimas) capaces de acumular
la energía en forma de poder reductor para su conversión en energía
química en la fosforilación oxidativa.
El
FADH2 de la succinato deshidrogenasa, al no poder
desprenderse de la enzima, debe oxidarse nuevamente in situ.
El FADH2 cede sus dos hidrógenos a la ubiquinona
(coenzima Q), que se reduce a ubiquinol (QH2) y abandona
la enzima.Visión simplificada y rendimiento del proceso
- El paso final es la oxidación del ciclo de Krebs, produciendo un oxaloacetato y dos CO2.
- El acetil-CoA reacciona con una molécula de oxaloacetato (4 carbonos) para formar citrato (6 carbonos), mediante una reacción de condensación.
- A través de una serie de reacciones, el citrato se convierte de nuevo en oxaloacetato.
- Durante estas reacciones, se substraen 2 átomos de carbono del citrato (6C) para dar oxalacetato (4C); dichos átomos de carbono se liberan en forma de CO2
- El ciclo consume netamente 1 acetil-CoA y produce 2 CO2. También consume 3 NAD+ y 1 FAD, produciendo 3 NADH + 3 H+ y 1 FADH2.
- El rendimiento de un ciclo es (por cada molécula de piruvato): 1 ATP, 3 NADH +3H+, 1 FADH2, 2CO2.
- Cada NADH, cuando se oxide en la cadena respiratoria, originará 2,5 moléculas de ATP (3 x 2,5 = 7,5), mientras que el FADH2 dará lugar a 1,5 ATP. Por tanto, 7,5 + 1,5 + 1 GTP = 10 ATP por cada acetil-CoA que ingresa en el ciclo de Krebs.
- Cada molécula de glucosa produce (vía glucólisis) dos moléculas de piruvato, que a su vez producen dos acetil-CoA, por lo que por cada molécula de glucosa en el ciclo de Krebs se produce: 4CO2, 2 GTP, 6 NADH + 6H +, 2 FADH2; total 32 ATP.
- Cada NADH = 3 moléculas de ATP
- Cada FADH2 = 2 ATP
- Cada GTP = 1 ATP
PRODUCCIÓN TOTAL DE ENERGÍA OBTENIDO POR LA OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA
Este ciclo se realiza en la matriz de la mitocondria En este ciclo se consigue la oxidación total de los dos átomos de carbono del resto acetilo, que se eliminan en forma de CO2; los electrones de alta energía obtenidos en las sucesivas oxidaciones se utilizan para formar NADH Y FADH2, que luego entrarán en la cadena respiratoria.
Cadena
respiratoria
Sería
la etapa final del proceso de la respiración celular, es entonces
cuando los electrones "arrancados" a las moléculas que se
respiran y que se "almacenan" en el NADH Y FADH2, irán
pasando por una serie de transportadores, situados en las crestas
mitocondriales formando tres grandes complejos enzimáticos.
Producción de glucosa
La
gluconeogénesis es la ruta anabólica por la que tiene lugar la
síntesis de nueva glucosa a partir de precursores no glucosídicos
(lactato, piruvato, glicerol y algunos aminoácidos). Se lleva a cabo
principalmente en el hígado, y en menor medida en la corteza renal.
Es estímulada por la hormona glucagón, secretada por las células α
(alfa) de los islotes de Langerhans del páncreas y es inhibida por
su contrarreguladora, la hormona insulina, secretada por las células
β (beta) de los islotes de Langerhans del páncreas, que estímula
la ruta catabólica llamada glucogenólisis para degradar el
glucógeno almacenado y transformarlo en glucosa y así aumentar la
glucemia (azúcar en sangre).
Desde
el punto de vista enzimático, producir glucosiliosas desde
lacticosinidas cuesta más de lo que produjo su degradación
fosfórica. La ecuación extrafundamental es:
2
piruvato + 4 ATP + 2 GTP + 9 NADH + 7 H + 3 H2O
→ Glucosa + 4 ADP + 2 GDP + 6 P + 2 NAD+
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| VIA DEL PIRUVATO EN REACCIÓN ANAERÓBICA Y AERÓBICA |
Dibuja o pega en tu cuaderno el ciclo de Krebs y los gráficos de la glucólisis
Contesta la siguiente prueba y envíala al correo de tu profesora o preséntalo en medio físico en hojas de examen.
Contesta la siguiente prueba y envíala al correo de tu profesora o preséntalo en medio físico en hojas de examen.
CICLO DE KREBS
- La primer reaccion del Ciclo de krebs esA) Acetil~CoA + Citrato = D-isocitratoB) Citrato + Oxalacetato = MalatoC) Acetil~CoA + Oxalacetato = Citrato
- Donde actua la Succinato deshidrogenasa?A) Succinato --> FumaratoB) Fumarato --> L-MalatoC) Oxalosuccinato --> Alfa-Cetoglutarato
- Cuantos NADH+H se producen a partir de cada Acetil~CoA?A) 1B) 2C) 3
- Tipo de reaccion de la Alfa-Cetoglutarato DeshidrogenasaA) HidrolisisB) Descarboxilacion oxidativaC) Oxidacion
- Que via no converge en el Ciclo de Krebs?A) GlucolisisB) GluconeogenesisC) Glucogenogenesis
- Indique la reaccion incorrectaA) Acetil~CoA + Oxalacetato --> CitratoB) Oxalosuccinato + H --> alfa-CetoglutaratoC) Isocitrato + FADH+H --> Succinato
- Cuantas moleculas de CO2 se forman en una vuelta del Ciclo?A) 1B) 2C) 3
- Cuantas moleculas de CO2 se forman a partir de una de GlucosaA) 4B) 5C) 6
- Que sustrato de la Glucolisis se deshidrogena en Acetil~CoA?A) PiruvatoB) Ac. LacticoC) Fosfato
- Cuantos FAD consume el Ciclo?A) 1B) 2C)3
- ¿Cuántas
moléculas de CO2 se
desprenden en cada vuelta del ciclo de Krebs?:
A)
6 moléculas si se trata de
la glucosa
B)
Muchas moléculas si se
trata de un ácido graso
C)
2 moléculas
D)
Una molécula
- ¿Cuál
de las modalidades de fosforilación tiene lugar en la glucólisis?:
A)
Fosforilación oxidativa
B)
Fotofosforilación
C)
Fosforilación a nivel de
sustrato
- ¿Qué
dos destinos puede seguir el piruvato que se obtiene al final de la
glucólisis?:
A)
Respiración aerobia o
respiración anaerobia
B)
Fermentación o respiración
aerobia
C)
Ciclo de Krebs o cadena
respiratoria
D)
Ciclo de Krebs o ciclo de
Calvin
- ¿Cuál
o cuáles de los siguientes procesos metabólicos no puede ocurrir
en una célula muscular?:
A)
Ciclo de Krebs
B)
Cadena respiratoria
C)
Fermentación láctica
D)
Fermentación alcohólica
E)
ß- oxidación de ác.
grasos
- En el ciclo de Krebs, la oxidación del acetilCoA a CO2
- A)
tiene lugar en el citosol
B) genera ATP mediante fosforilación a nivel de sustrato
C) genera NADH
D) genera un gradiente de H+
- La glicolisis
A)
tiene lugar en el citosol
B) genera ATP
C) genera NADH
D) genera FADH2
B) genera ATP
C) genera NADH
D) genera FADH2
- En la matriz mitocondrial se encuentran enzimas
A)
del ciclo de Krebs
B) que permiten la transcripción y traducción del DNA
C) de la b-oxidación
D) de la cadena transportadora de electrones
B) que permiten la transcripción y traducción del DNA
C) de la b-oxidación
D) de la cadena transportadora de electrones
- La glucolisis es la via encargada de oxidar
- Cual de estos compuestos no es un metabolito de la GlucolisisA) PiruvatoB) Glucosa-6-FosfatoC) Alfa-Cetoglutarato
- La Glucolisis anaerobica da como resultadoA) Ac. SulfuricoB) Ac. CitricoC) Ac. Lactico
- Que enzima no pertenece a la GlucolisisA) Gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasaB) AldolasaC) Fumarato Hidratasa
- Cuantas moleculas de Piruvato se forman a partir de una molecula de Glucosa?A) 1B) 2C) 3
- A partir del metabolismo de 2 Moles de Glucosa, se obtienenA) 6 Moles de ATPB) 3 Moles de ATPC) 4 Moles de ATP
- Que enzima no consume ATP?A) HexoquinasaB) EnolasaC) Fosfofructoquinasa-1
- La enzima Fosfoglicerato quinasa actua enA) 1,3-Bifosfoglicerato+ ADP --> 3-Fosfoglicerato + ATPB) Gliceraldehido-3-fosfato+ Pi + NAD+ --> 1,3-Bisfosfoglicerato + NADH + H+C) Fructosa-6-fosfato + ATP --> Fructosa-1,6-bifosfato + ADP
- Que otro nombre puede recibir la via de la Glucolisis?A) Embden-MeyerhoffB) Otto-MeyerhofC) Gustav-Embden
- Cuantas moleculas de agua se generan como resultado de la Glucolisis?A) 1B) 2C) 3
A)
La Glucosa
B)
El Glucogeno
C)
La Celulosa
GLUCÓLISIS
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