Mitocondria y el Proceso de

Respiración celular

Profa. María M. Meléndez Ortega

Temas

Mitocondria

Respiración Celular

Glucólisis

Reacción de Transición

Ciclo del ácido cítrico

Sistema de transporte de electrones

Repaso de conceptos

Referencias

Mitocondria

Respiración Celular

Proceso celular que requiere oxígeno y emite bióxido de

carbono

Implica la ruptura de la glucosa en dióxido de carbono y agua

Energía extraída de la molécula de glucosa: Liberada paso a paso y el ATP se produce de

forma eficiente

Enzimas oxidación-reducción, incluyen las NAD+ y FAD como coenzimas

Oxidación – perdida de electrones de un

átomo o molécula. O cuando se añade

oxígeno

Ciclo del NAD+

NAD + (nicotinamida adenina dinucleótido)

Coenzima de oxidación-reducción

NAD+ - es la forma oxidada

NADH + H+ - es la forma reducida

Cada molécula de NAD + se utiliza una y otra vez

FAD (flavina adenina dinucleótido)

Coenzima de oxidación-reducción

A veces se utiliza en lugar de NAD +

Acepta dos electrones de una molécula donadora y

dos iones de hidrógeno (H +) en solución .

FAD – forma oxidada

FADH2 - forma reducida

http://highered.mcgraw-

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/nad.swf::nad.swf

1. Las células obtiene la energía por la_______ de las moléculas del

alimento como es la glucosa.

a. Reducción

b. Oxidación

c. Oxidoreducción

d. Anabolismo

e. Fosforilación

2. ¿cuál de las siguientes reacciones describe mejor la reducción de la

coenzima NAD?

a. NAD + H → NADH

b. NAD+ + H → NADH

c. NAD+ + H → NADH2

d. NADH → NAD+ + H

e. NADH → NAD + H

3. Un átomo de hidrógeno consiste de _______.

a. Protones solamente

b. Electrones solamente

c. Un protón y un electrón

d. Un protón y algunos electrones

e. Un número variable de protones y electrones

4. Cuando una molécula se oxida, otra molécula se

debe reducir.

a. Cierto

b. Falso

5. El NADH sirve como un transportador de electrones que

puede donar su hidrógeno a otras moléculas.

a. Cierto

b. Falso

Fases de la Respiración Celular

1. Glucólisis:

Citoplasma

Glucosa se rompe en dos moléculas de

piruvato

Se forma ATP

2. Reacción de transición:

Ambos piruvatos se oxidan

La energía de los electrones es

almacenado en NADH

Dos átomos de carbono se liberan en

forma de CO2

3. Ciclo del ácido cítrico:

La energía de los electrones es

almacenada en NADH y FADH2

Se forma ATP

Cuatro átomos de carbono se liberan

4. Cadena de transporte de electrones:

Se extrae la energía de NADH y FADH2

Produce 32 ó 34 moléculas de ATP

Glucólisis

Se produce en el citoplasma fuera de la mitocondria

Pasos de Inversión de Energía :

Dos ATP se utiliza para activar la glucosa

La glucosa se divide en dos moléculas de G3P

Pasos de Recolección de Energía :

Dos electrones (como los átomos de hidrógeno) se recolectan por

dos NAD +

Cuatro ATP se producen por fosforilación a nivel de sustrato

Ganancia neta de dos ATP

Ambos G3Ps convertidos en Piruvatos

Fosforilación a nivel de sustrato

Transferencia de un grupo fosfato

proveniente de un sustrato al ADP

1. 2 ATP se hidrolizan para crearfructosa-1,6 bifosfato

2. Rompimiento Pasos 4-5Una molécula de 6 carbonos se

rompen en 2 moléculas de 3 carbonos (gliceraldehido – 3 –fosfato)

3. Liberación de energíaPasos 6-10Dos moléculas de gliceraldehido -3-

fosfato se convierten en dos moléculas de piruvatoproduciendo 2 NADH y 4 ATP

Fosforilación a nivel de

sustrato

Glucólisis: El Balance de Situación

http://highered.mcgraw-

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/291136/glycolysis.swf::glycolysis.swf

1. En glucólisis, la glucosa es convertida a ________.

a. CO2 and H2O

b. Piruvato

c. Citrato

d. Acetil CoA

e. NAD+ y ADP

2. El resultado Neto de una corrida de glucólisis simple, es la

formación de ______.

a. 1 NADH y 1 ATP

b. 2 NADH y 2 ATP

c. 2 NADH y 4 ATP

d. 4 NADH y 2 ATP

e. 4 NADH y 4 ATP

3. Bajo condiciones anaeróbicas, el producto final de glucólisis es

convertido a:

a. CO2 and H2O

b. amino ácidos

c. ácido láctico

d. ácido hidroclorhídrico

e. ácido acético

4. Durante glucólisis una molécula de azúcar de 6 carbonos

bifosfatada es dividida en dos moléculas de azúcar fosfatada.

a. Cierto

b. Falso

5. Bajo condiciones aeróbicas , el producto final de glucólisis

es reducido para dar un mayor rendimiento de ATP.

a. Cierto

b. Falso

Glucólisis

La Reacción Preparatoria El producto final de la glucólisis entra en la matriz mitocondrial

Conversión del piruvato

Se añade la coenzima A para formar acetil-CoA

Se recolectan los electrones por NAD + (como átomo de H+)

CO2 liberado

• Transportados fuera de la mitocondria en el citoplasma

El ciclo del ácido cítrico

(ácido tricarboxílico o Krebs)

Ocurre en la matriz de las mitocondrias

Se oxida la molécula Acetyl CoA.

Ciclo del ácido cítrico

http://highered.mcgraw-

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e.swf::krebsCycle.swf

1. Antes de entrar al Ciclo de Krebs, el piruvato es convertido

a ________

a. Glucosa

b. CO2 and H2O

c. Acido acético

d. Acetil CoA

e. Oxaloacetato

2. Una sola vuelta del ciclo de Krebs puede rendir ________

a. 1 ATP, 1 NADH y 1 FADH2

b. 1 ATP, 2 NADH y 2 FADH2

c. 1 ATP, 3 NADH y 1 FADH2

d. 2 ATP, 2 NADH y 2 FADH2

e. 2 ATP, 3 NADH y 2 FADH2

3. La reacción inicial del ciclo de Krebs envuelve la unión de

_____.

a. 2 moléculas de carbono a 4 moléculas de carbono

b. 2 moléculas de carbono a 5 moléculas de carbono

c. 2 moléculas de carbono a 6 moléculas de carbono

d. 3 moléculas de carbono a 4 moléculas de carbono

e. 3 moléculas de carbono a 5 moléculas de carbono

4. El ciclo de Krebs ocurre en la mitocondria

a. Cierto

b. Falso

5. Una sola vuelta de ciclo de Krebs envuelve tres reacciones

diferentes de descarboxilación.

a. Cierto

b. Falso

Cadena de Transporte de Electrones

Ubicación:

Eucariotas: crestas de las mitocondrias

Moléculas transportadoras en serie

Pasan los electrones ricos en energía

Arreglos complejas de proteínas y citocromos

Los citocromos son moléculas respiratorias

Anillos complejos de carbono con un átomos del metal en el centro

Reciben los electrones del NADH y FADH2 produciendo ATP

mediante fosforilación oxidativa Fosforilación oxidativa

Formación de ATP controlada por energía

derivada de los electrones de alta energía.

Cadena de

Transporte de

Electrones

http://www.youtube.com/watch?v=xbJ0nbzt5Kw

Organización de

las crestas

Los átomos de H+ se combinan con el O2

Complejo I - NADH deshidrogenasa que

contiene flavinamononucleotido (FMN)

Complejo II - succinato deshidrogensa

* ambos ceden electrones a la coenzima Q

Complejo III – citocromo bc1, cede electrones

al citocromo c.

Complejo IV - citocromo c oxidasa que cede

electrones al O2 para producir dos moléculas de

agua

Formación de ATP

http://www.youtube.com/watch?v=3y1dO4nNaKY&feature=related

***NADH suministran la energía suficiente para

formar 3 ATP

***FADH2 sólo forman 2 ATP

Quimioósmosis

Mecanismo para la síntesis de ATP en el que el movimiento de los

electrones a través de la cadena transportadora de electrones resulta

en el establecimiento de un gradiente de protones por medio de la

membrana interna mitocondrial. El gradiente actúa como un

intermediario de alta energía y relaciona la oxidación de los sustratos

con la fosforilación de ADP

Del espacio Intermembranoso un protón de

hidrógeno entra a la ATP sintetasa, permitiendo que

su energía pueda girar la misma. Cuando dos

protones adicionales entran generará la energía

suficiente para formar ATP.

http://highered.mcgraw-

hill.com/olcweb/cgi/pluginpop.cgi?it=swf::525::530::/sites/dl/free/0072464631/291136

/electron_transport.swf::electron_transport.swf

1. Organizar los siguientes aceptores de electrones en

el orden apropiado en el que ellos participan en el

transporte de electrones.

1 = Citocromo c

2 = oxígeno

3 = citocromo c oxidasa

a. 1,2,3

b. 1,3,2

c. 2,3,1

d. 3,1,2

e. 3,2,1

2. Los electrones que son transferidos a través del sistema de

transporte de electrones están inicialmente en __________.

a. NADH

b. FADH2

c. ATP

d. Oxígeno

e. A y B

3. El movimiento de protones a través de la ATP sintetasa ocurre

del _________

a. Matriz al espacio intermembranoso

b. Matriz al citoplasma

c. Espacio intermembranoso al matrix

d. Espacio intermembranoso al citoplasma

e. Citoplasma al espacio intermembranoso

4. Cuando el oxígeno acepta electrones, el agua es

producida como producto final.

a. Cierto

b. Falso

5. La formación de ATP como resultado de la actividad

del sistema de transporte de electrones es

denominada como fosforilación a nivel de sustrato.

a. Cierto

b. Falso

El catabolismo de la glucosa: Rendimiento

general de la Energía

El rendimiento neto por la glucosa:

De la glucólisis - 2 ATP

Del ciclo del ácido cítrico - 2 ATP

De la cadena de transporte de electrones - 32 a 34 ATP

36 a 38

ATP

En algunas células el costo energético de transportar los

electrones desde el NADH formado en la glucólisis a través de la

membrana mitocondrial interna deprime el rendimiento neto

En Resumen la energía producida por cada

molécula de glucosa

Otras vías

catabólicas Proteínas

Aminoácidos

Grasas

Ácidos Grasos

y glicerol

NH2 CO2

Ampliar

conocimientos

1. Gluconeogénesis – vía anabólica

de la glucosa a partir de piruvato

2. Fermentación – oxidación

anaeróbica de la glucosa.

Repaso

• Glucólisis

• Reacción de Transición

• Ciclo del ácido cítrico

• Sistema de transporte de electrones

https://www.youtube.com/watch?v=-Gb2EzF_XqA

Para repasar

RESPIRACIÓN CELULAR by Silvia Márquez - Enrique

Zabala

http://www.genomasur.com/lecturas/Guia09.htm

Glucolisis

http://www.mhhe.com/biosci/multilevel/majors_bio/Cell/Questi

on9/index.html

Respiracion celular

http://www.mhhe.com/biosci/multilevel/majors_bio/Cell/Questi

on10/index.html

Para repasar (interactivo)

Glucólisis

http://www.mhhe.com/biosci/multilevel/majors_bio/Cell/Questi

on9/index.html

Respiración celular

http://www.mhhe.com/biosci/multilevel/majors_bio/Cell/Questi

on10/index.html

Referencias

Karp, G. (2010). Cell and molecular biology : concepts and experiments

(6th. ed.) Hoboken, NJ: John Wiley

Glick, B. R. (2010). Molecular biotechnology: principles and applications

of recombinant DNA (4th ed.) Washington, DC: ASM Press. Retrieved

from:

http://site.ebrary.com/lib/interpuertorico/docDetail.action?docID=1

0430839

Lodish, H. F. (2008). Molecular cell biology. New York : W.H. Freeman

Voet, D. (2011). Biochemistry. Hoboken, NJ: John Wiley. QD415 .V64

2011

Campbell, N. A., Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A.,

Jackson, R. B., & Minorsky, P. V. (2011). Campbell Biology (9th ed.). San

Francisco, California: Pearson Education.