Respiración celular

Organismos requiren energía para mantener sus células y llevar a cabo sus actividades y funciones.

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Programa del Diploma – Bachillerato Internacional1er año

¿Qué es la respiración celular?

• Proceso por el cual las células consiguen energía a partir de sus nutrientes.

• Digestión gradual de moléculas nutritivas en serie de reacciones liberación de energía en forma de ATP.

• Quemar: no se controla por enzimas rompimiento de enlaces covalentes muy rápido y en poco tiempo.

• Cada enlace covalente en los azúcares, aa o ácidos grasos representa energía química almacenada.

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• Respiración celular liberación controlada de energía en la forma de ATP, a partir de compuestos orgánicos. - Definición BI

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ATP

• Adenosin Trifosfato: nucleótido

• Movimiento dentro de la célula por difusión facilitada.

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Ciclo ATP – ADP y metabolismo

• ATP reacciona con agua ADP + Pi

• En una ATP: 30-34 kJ mol-1 (0.007cal)

• De una molécula de glucosa: 38% produce ATP, 62% se pierde como calor.

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La respiración celular como Redox

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O

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Reacciones y procesos metabólicos ocurren por la energía provista del ATP:-Movimiento de materiales a través de las membranas. -Construcción de biomoléculas.-Movimientos celulares (contracción muscular)

ADP + Pi ATP

respiraciónAzúcar + oxígeno

Dióxido de carbono

GlucólisisGlucosa (C6) se rompe para formar 2 piruvatos (C3)1. Fosforilación: ATP activa glucosa

glucosa fosfato2. Converción a fructosa y adición de

un fosfato extra.3. Lisis: (rompimiento) de la fructosa

formando una triosa fosfato4. Oxidación: de la triosa fosfato

removiendo H. La enzima deshidrogenasa reduce a NAD a NADH

5. Al reducir NADH se pasan los H+ y e- a otra molécula aceptora y se produce NAD otra vez.

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http://www.youtube.com/watch?v=3GTjQTqUuOw

Partes de una mitocondria

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Oxidación del piruvato / Reacción de transición

• Cuando hay oxígeno presente, 2 Piruvatos van a la matriz donde son convertidos en 2 Acetil CoA (C2).1. Cada piruvato libera CO2 para

formar acetato. (decarboxilación)2. El acetato es oxidado y da

electrones y H+ a 2 NAD+ → 2 NADH.

3. El acetato se combina con Coenzyme A y produce 2 moléculas de Acetil CoA.

• 2 NADH’s llevan electrones e hidrógenos para la Cadena de Transporte de Electrones.

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Ciclo de Krebs / Ciclo del ácido cítrico

• Hans Krebs• AcetilCoA reacciona con una

molécula de 4C (oxalacetato) 6C (citrato) + libera CoA• 2 moléculas de CO2 son liberadas• 1 ATP se forma (por fosforilación

de sustrato)• 3 NADH y 1 FADH se forman• Se requieren de dos vueltas del

ciclo para romper ambas moléculas de Acetil CoA.

2 Acetil CoA 4 CO2

2 ATP6 NADH2 FADH2

*Hay varios otros ácidos orgánicos intermedios que no se muestran. GTorres

Cadena de Transporte de Electrones

• NADH y FADH2 producidos anteriormente, van a la CTE.

• NADH y FADH2 liberan electrones hacia las proteínas transportadoras embebidas en la membrana de las crestas. Como los electrones son transferidos, iones de H+ son bombeados a la matriz del espacio intermembrana creando una gradiente de concentración. Los electrones pasan por una serie de 9 proteinas transportadoras hasta que son donados a una molécula de oxígeno (aceptor final).

• ½ O2 + 2 electrones + 2 H+ (a partir de NADH y FADH2 en la matriz) → H2O.

10 NADH 32 ATP2 FADH2 H2O

http://vcell.ndsu.nodak.edu/animations/etc/movie.htm

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ATP Synthase

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• Quemiosmosis: Síntesis de ATP por de transporte de electrones vía movimiento de protones.

• Las proteínas transportadoras de electrones están en la membrana interna en un orden específico.

• Estas proteínas oxidan las coenzimas reducidas y la energía del proceso de oxidación se usa para bombear iones de hidrógeno desde la matriz al espacio intermembrana

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ATP puede sintetizarse de dos formas:

1) Fosforilación a nivel de sustrato (glucólisis & Ciclo de Krebs) Se transfiere energía y

fosfato a ADP usando una enzima, para formar ATP.

2) Fosforilación Quimiosmótica (cadena de transporte de electrones)

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Respiración anaeróbica (no se requiere oxígeno, citoplasma)Respiración anaeróbica (no se requiere oxígeno, citoplasma)

1. Glucólisis(nivel de sustrato)

Glucosa 2 Piruvatos2 ATP 4 ATP (Neto 2 ATP)

2 NADH

Respiración Aeróbica (requiere oxígeno, mitocondria)

2. Oxidación del piruvato

2 Piruvatos 2 CO2

2 NADH2 Acetil CoA

3. Ciclo de Krebs(nivel de sustrato)

2 Acetil CoA 4 CO2

2 ATP6 NADH2 FADH2

4. Cadena de transporte de electrones

(quimiosmótica)

10 NADH 32 ATP2 FADH2 H2OOxygen

Total: 36 ATP producidosGTorres

Otras moléculas pueden formar ATP por Respiración Celular. • Proteínas, glúcidos y lípidos

primero a monómeros y luego ser absorbidos en intestino delgado.

• Monómeros pueden ser luego digeridos a moléculas intermedias antes de entrar a la vía de respiración.

• En vertebrados, el músculo está bien adaptado para la respiración a partir de ácidos grasos.

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Respiración anaeróbica: Fermentación

• Si NO hay oxígeno no oxidación de piruvato, ni CTE.

• Etanol y lactato son moléculas ricas en energía. – Etanol se usa como

combustible– Lactato se metaboliza

aeróbicamente en el hígado.

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Piruvato etanol + CO2

(En levaduras)

Piruvato lactato(En Animales superiores y algunas levaduras)

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Fermentación alcohólica

• Levaduras: hongos comunes unicelulares

Glucosa6C

Etanol 2C

Etanol 2C

CO2

Piruvato3C

Piruvato3C

CO2

GlucólisisGanancia neta

2ATP GTorres

Fermentación del ácido láctico

Glucosa6C

Lactato 3C

Lactato 3C

Piruvato3C

Piruvato3C

GlucólisisGanancia neta

2ATP

Reacción es reversible

cuando hay oxígeno

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