Respiración Celular Fermentacion Metabolismo Secundario

Captulo 7Respiracin Celular,

Fermentacin y Metabolismo Secundario

Por Marla Mndez y Dallas E. Alston

1

Presenta dos videos:

Respiracin y ATP sintasa

video

7.1 Respiracin celular en

presencia de oxgeno

Las clulas obtienen energa va respiracin celular, esta envuelve el

rompimiento de molculas orgnicas y la

exportacin de desperdicios

El rompimiento de glucosa ocurre in 4 pasos :

Gluclisis

Rompimiento de piruvato

Ciclo de acido ctrico

Fosforilacin oxidativa

Glucolisis es el rompimiento de glucosa en 2 piruvatos , produciendo 2 molculas

netas de ATP y 2 de NADH

ATP es producido por fosforilacin a nivel de sustrato

Piruvato es descompuesto en CO2 y un grupo acetil que se adhiere a CoA.

NADH es producido durante este proceso

Durante el ciclo de acido ctrico, cada grupo acetil adherido a CoA es

incorporado a una molcula orgnica

La molcula orgnica es oxidada y libera 2 molculas de CO2

Son producidos durante este proceso 3 NADH, 1 FADH2, y 1 ATP

La fosforilacin oxidativa envuelve 2 eventos

La cadena de transporte de electrones oxida NADH o FADH y genera un gradiente

electroqumico de H+

Este gradiente es utilizado por ATP sintasapara formar ATP va quimiosmosis

Raker y Stoeckenius demostraron que ATP sintetasa utiliza un gradiente de H+

mediante la reconstitucin de la ATP

sintasa con una bomba de luz impulsada

por H +

ATP sintetasa es una maquina rotativa

La rotacin es causada por el movimiento de H+ a travs de la subunidad c que

causa un spin a la subunidad , resultando en cambios conformacionales

en la subunidad que promueve la sintesis de ATP.

Yoshida y Kinosita demostraron la rotacin de la subunidad adhiriendo un taq de filamentos de actina fluorescentes y

observandolos rotar en presencia de ATP

Las clulas cancergenas llevan a cabo preferencialmente la gluclisis debido a

los cambios genticos asociados con el

cncer y los cambios fisiolgicos dentro

del tumor

Las protenas y las grasas pueden entrar en gluclisis o al ciclo de acido ctrico en

diferentes puntos

Respiracin celular

Proceso de clulas vivas para obtener energa a partir de molculas orgnicas

El objetivo principal producir:

ATP, NADH y FADH2

13

Ch7. La respiracin celular es ____.

14a. b. c.

0% 0%0%

a. inhalando y exhalando

b. el proceso de clulas vivas para obtener energa a partir de molculas orgnicas

c. via metablica anaerobia por la cual las clulas obtienen energa de molculas orgnicas

6

Ch7. El objetivo principal de la respiracin celular es la produccin de

____.

15a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. piruvato

b. ATP, NADH, FADH2c. glucosa

d. acetil Coenzima A

6

Anaerobio versus aerobio

Aerobio

Requiere oxgeno

Anaerobio

En ausencia de oxgeno

16

Ch7. Anaerobio es ___; aerobio es ____

17a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. que tiene dixido de carbono; que requiere oxgeno

b. que tiene lugar en ausencia de oxgeno; que requiere oxgeno

c. que requiere oxgeno; que tiene lugar en ausencia de oxgeno

d. que tiene lugar en ausencia de dixido de carbono; que requiere dixido de carbono

6

Respiracin celular

La respiracin aerbica utiliza oxgeno

O2 consumido y CO2 liberado

Se enfoca en glucosa, pero otras molculas orgnicas tambin son utilizadas.

18

Ch7. En la respiracin celular, estamos utilizando la molcula de glucosa para

producir ATP. Se puede utilizar otra molcula (como otro tipo de azcar)?

19a. b.

0%0%

a. S

b. No

6

Ch7. La respiracin aerbica utiliza _______ como ______.

20a. b. c.

0% 0%0%

a. dixido de carbono; dixido de carbono consumido y oxgeno liberado

b. oxgeno; oxgeno consumido y dixido de carbono liberado

c. pulmones; mecanismo de absorber dixido de carbono y liberar oxgeno

6

Metabolismo de Glucosa

Gluclisis

Glucosase rompeen 2 piruvatos

Produce 2 ATP y 2 NADH

Rompimientode Piruvato

2 piruvatosse rompen.

Se forman2 acetil-CoA y 2 NADH y se liberan2 CO2

Ciclo del cidoCtrico (Krebs)

2 acetil-CoA con oxaloacetato

Se forman 2 ATP, 6 NADH, 2 FADH2 y se liberan 4 CO2

FosforilacinOxidativa

Oxidacinde NADH y FADH2

Consume O2 y se forman30-34 ATPporquimiosmosis.

21

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O

Cuando se rompe la glucosa (C6H12O6) durante gluclisis, se convierte en

___. A. Dos piruvatos, cada

uno con 3 carbonos

B. Dos piruvatos, cadauno con 6 carbonos

C. 4 ATP

D. 30-34 ATP

E. Produccin de oxgeno

22

Dos p

iruva

tos,

cada

uno

con.

.

Dos p

iruva

tos,

cada

uno

con.

.

4 AT

P

30-3

4 AT

P

Prod

ucci

n de

ox

geno

0% 0% 0%0%0%

6

Metabolismo de glucosa

GluclisisPrimera etapa de la respiracin aerobia

y la fermentacin.

Glucosa u otra molcula de azcar se descompone en dos piruvatos para dar un rendimiento neto de 2 ATP

23

En la presencia de oxgeno, gluclisis solo puede producir ___ ATP; en la ausencia de oxgeno, gluclisis solo puede producir ___

ATP.A. 30 a 34; 4

B. 8; 8

C. 4; 2

D. 2; 2

E. 30 a 34; 2

24

30 a

34;

4

8; 8

4; 2

2; 2

30 a

34;

2

0% 0% 0%0%0%

6

25

1

2 pyruvate

2 pyruvate

C C C C C C

C C C2

2

2 acetyl

C C C2

C C2

2 pyruvate

2 CO2

2 CO2

2 CO2

3

4 CO2

C C2

2 acetyl

Cytosol

2 NADH

2 NADH

+2 ATP

Via chemiosmosis

6 NADH 2 FADH2

Glycolysis:

Glucose

Outer mitochondrial

membrane

Breakdown of

pyruvate:

2CO2 + 2acetyl

Citric acid

cycle:

Via substrate-level

phosphorylationVia substrate-level

phosphorylation

Mitochondrial

matrixInner mitochondrial

membrane

+2 ATP +3034 ATP

4 Oxidativephosphorylation:

The oxidation of NADH

and FADH2 via the

electron transport

chain provides energy

to make more ATP

via the ATP synthase.

O2 is consumed.

Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

26

1

2 pyruvate

2 pyruvate

C C C C C C

C C C2

2

2 acetyl

C C C2

C C2

2 pyruvate

2 CO2

2 CO2

2 CO2

3

4 CO2

C C2

2 acetyl

Cytosol

2 NADH

2 NADH

+2 ATP

Via chemiosmosis

6 NADH 2 FADH2

Glycolysis:

Glucose

Outer mitochondrial

membrane

Breakdown of

pyruvate:

2CO2 + 2acetyl

Citric acid

cycle:

Via substrate-level


phosphorylation

Mitochondrial


membrane

+2 ATP +3034 ATP



and FADH2 via the

electron transport


to make more ATP


O2 is consumed.



Gluclisis

Glucosa se rompe en 2 piruvatos.

Produce 2 ATPy 2 NADH


2 piruvatos se rompen.

Se forman 2 acetil-CoA y 2 NADH y se liberan 2 CO2





Oxidacin de NADH y FADH2

Consume O2 y se forman 30-34 ATP porquimiosmosis.

27

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O

28

1

2 pyruvate

2 pyruvate

C C C C C C

C C C2

2

2 acetyl

C C C2

C C2

2 pyruvate

2 CO2

2 CO2

2 CO2

3

4 CO2

C C2

2 acetyl

Cytosol

2 NADH

2 NADH

+2 ATP

Via chemiosmosis

6 NADH 2 FADH2

Glycolysis:

Glucose

Outer mitochondrial

membrane

Breakdown of

pyruvate:

2CO2 + 2acetyl

Citric acid

cycle:

Via substrate-level


phosphorylation

Mitochondrial


membrane

+2 ATP +3034 ATP



and FADH2 via the

electron transport


to make more ATP


O2 is consumed.


Paso 1- Gluclisis

Gluclisis puede ocurrir con o sin oxgeno

Los pasos de la gluclisis son casi idnticas en todas las especies vivientes

3 fases

1. Inversin de energa

2. Transformacin

3. Liberacin de energa

29

Fases de Gluclisis

1. Inversin de energa

2 ATP hidrolizados para crear fructosa-1,6 bifosfato

30

Fases de Gluclisis

2. Transformacin

Molcula de 6 carbonos descompuesta en dos molculas de 3 carbonos (gliceraldehdo-3-fosfato)

31

3. Liberacin de energa

Dos molculas de gliceraldehdo-3-fosfato son modificados en dos molculas de piruvato, produciendo 2 NADH y 4 ATP

El rendimiento neto son 2 ATP

32

Fases de Gluclisis

33

1

2 pyruvate

2 pyruvate

C C C C C C

C C C2

2

2 acetyl

C C C2

C C2

2 pyruvate

2 CO2

2 CO2

2 CO2

3

4 CO2

C C2

2 acetyl

Cytosol

2 NADH

2 NADH

+2 ATP

Via chemiosmosis

6 NADH 2 FADH2

Glycolysis:

Glucose

Outer mitochondrial

membrane

Breakdown of

pyruvate:

2CO2 + 2acetyl

Citric acid

cycle:

Via substrate-level


phosphorylation

Mitochondrial


membrane

+2 ATP +3034 ATP



and FADH2 via the

electron transport


to make more ATP


O2 is consumed.



Gluclisis












34

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6 H2O

35

1

2 pyruvate

2 pyruvate

C C C C C C

C C C2

2

2 acetyl

C C C2

C C2

2 pyruvate

2 CO2

2 CO2

2 CO2

3

4 CO2

C C2

2 acetyl

Cytosol

2 NADH

2 NADH

+2 ATP

Via chemiosmosis

6 NADH 2 FADH2

Glycolysis:

Glucose

Outer mitochondrial

membrane

Breakdown of

pyruvate:

2CO2 + 2acetyl

Citric acid

cycle:

Via substrate-level


phosphorylation

Mitochondrial


membrane

+2 ATP +3034 ATP



and FADH2 via the

electron transport


to make more ATP


O2 is consumed.


Ch7. Gluclisis es la primera etapa de la

respiracin aerobia y la fermentacin; la

glucosa u otra molcula de azcar se

descompone en dos piruvatos para dar un

rendimiento neto de 2 ATP.

36a. b.

0%0%

a. Falso

b. Cierto

6

Ch7. Los cuatro vas metablicas de glucosa son ___. Selecciona la EXCEPCIN.

37a. b. c. d. e.

0% 0% 0%0%0%

a. la fosforilacin oxidativa

b. ciclo de Calvin-Benson

c. descomposicin de piruvato a un grupo acetil

d. gluclisis

e. ciclo de cido ctrico (ciclo de Krebs)

6

Ch7. El metabolismo de glucosa tiene la siguiente formula: ____.

38a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. 6CO2 + 6H2O 6CO2 + 6H2O

b. C6H12O6 + 6CO2 6O2 + 6H2O

c. 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

d. C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O

6

Contesta la segunda vez: Ch7. El metabolismo de glucosa tiene la siguiente

formula: ____.

39a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. 6CO2 + 6H2O 6CO2 + 6H2O

b. C6H12O6 + 6CO2 6O2 + 6H2O

c. 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

d. C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O

6

Ch7. El metabolismo de glucosa tiene la siguiente

formula: ____.

0%

83%

8%

8%

8%

0%

8%

83%

6CO2 + 6H2O 6CO2 +

6H2O

C6H12O6 + 6CO2 6O2

+ 6H2O

6CO2 + 6H2O

C6H12O6 + 6O2

C6H12O6 + 6O2 6CO2

+ 6H2O

First Slide Second Slide

Paso 2- Rompimiento de piruvato a un grupo acetil

En eucariotas, el piruvato es transportado a la matriz de la mitocondria

Descompuesto por la piruvato deshidrogenasa

1 C removido de cada piruvato, produciendo CO2 Por lo general, esta molcula de CO2 es considerado

como desperdicio en humanos y expulsado a travs de los pulmones

41

Ch7. Una molcula de ___ es removida de cada piruvato; por lo general, esta

molcula es considerado como ____ en humanos y expulsado a travs de los

pulmones.

42a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. CO2; desperdicio

b. O2; desperdicio

c. N2; beneficio

d. H2; desperdicio 6

Ch7. En eucariota, el piruvato es transportado a la matriz _______

43a. b. c. d. e.

0% 0% 0%0%0%

a. del aparato de Golgi

b. de la lumen de RE (retculo endoplsmico)

c. de la mitocondria

d. del ncleo

e. de lisozima6

Paso 2- Rompimiento de piruvato a un grupo acetil

Grupo restante (2 C) de acetil es unido a Coenzima A para formar Acetil-CoA

2 NADH son producidos ( 1 por cada piruvato).

44

45

H+

OC

O

CH3

OC

NADH+

NAD++ +CoA SH

CO2

Acetyl CoA

Outer

membrane

channel

H+/pyruvate

symporter

Pyruvate

dehydrogenase

O

CoA

C

S

CH3

+

OC

O

CH3

OC


Piruvato

Mitocondria

Ch7. Glucosa tiene ____ tomos de carbn; piruvato tiene ____ tomos

de carbn.

46a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. 6; 3

b. 2; 4

c. 1; 2

d. 3; 6

6

47

1

2 pyruvate

2 pyruvate

C C C C C C

C C C2

2

2 acetyl

C C C2

C C2

2 pyruvate

2 CO2

2 CO2

2 CO2

3

4 CO2

C C2

2 acetyl

Cytosol

2 NADH

2 NADH

+2 ATP

Via chemiosmosis

6 NADH 2 FADH2

Glycolysis:

Glucose

Outer mitochondrial

membrane

Breakdown of

pyruvate:

2CO2 + 2acetyl

Citric acid

cycle:

Via substrate-level


phosphorylation

Mitochondrial


membrane

+2 ATP +3034 ATP



and FADH2 via the

electron transport


to make more ATP


O2 is consumed.



Gluclisis












48

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6 H2O

49

1

2 pyruvate

2 pyruvate

C C C C C C

C C C2

2

2 acetyl

C C C2

C C2

2 pyruvate

2 CO2

2 CO2

2 CO2

3

4 CO2

C C2

2 acetyl

Cytosol

2 NADH

2 NADH

+2 ATP

Via chemiosmosis

6 NADH 2 FADH2

Glycolysis:

Glucose

Outer mitochondrial

membrane

Breakdown of

pyruvate:

2CO2 + 2acetyl

Citric acid

cycle:

Via substrate-level


phosphorylation

Mitochondrial


membrane

+2 ATP +3034 ATP



and FADH2 via the

electron transport


to make more ATP


O2 is consumed.


Paso 3- Ciclo de cido ctrico (ciclo de Krebs)

Ciclo metablico Molculas particulares entran mientras otras

salen, envolviendo una serie de molculas orgnicas regeneradas con cada ciclo

Acetil es removido de Acetil-CoA y unido a oxaloacetato para formar citrato o cido ctrico

Serie de pasos liberan 2 CO2, 1 ATP 3 NADH y 1 FADH2 por cada Acetil-CoA

50

Ch7. El ciclo del cido ctrico tambin se llama ______.

51a. b. c. d. e.

0% 0% 0%0%0%

a. ciclo de Calvin-Benson

b. ciclo de Krebs

c. ciclo de ATP/ADP

d. ciclo de limonada

e. ciclo de gluclosis

6

52

Citric acid cycle

GTP

ATP

5

NADH

CO2

CO2

3

4

CCCCC

1

2

CCCC

NADH

8

CCCC7

CCCC

FADH2

6

CCCC

+2 ATP

2 CO2

2 NADH

2 NADH

6 NADH 2 FADH2

2 CO2

2 CO2

+2 ATP

2 pyruvate

CCCC

+3034 ATP

CCCCCCCCCCCC

NADH

Acetyl CoA

Oxaloacetate

Citrate

Glycolysis:

Glucose

Break-

down of

pyruvate

Oxidative

phosphorylation

O

C S CoAH2C

Citric

acid

cycle


(Ciclo de Krebs)

53

Acetyl CoA

CoASH

C C

CoA

C

S

O

CH+

1

H2O

Citrate

synthetase


54

Acetyl CoA

CoASH

C C

C C C C C C

COO

CH2

C

CH2

COO

COOHO

CoA

C

S

O

CH+

Citrate

1

H2O

Citrate

synthetase

2A


55

ATPAcetyl CoA

CoASH

GTP

ADP

GDP + Pi

CoASH

Citric acid cycle

NAD+NADH

NAD+

NAD+

NADH

NADH

CoASH

C C

C C C C C C

C C C C C C C C C C C CO2

CO2

C C C C

C C C CC C C C

C C C C

COO

CH2

C

CH2

COO

COOHO

COO

CH2

HC

CHHO

COO

COO

COO

CH2

CH2

C

COO

O

+

COO

CH2

CH2

C

S

O

CoA

+

COO

COO

CH

HC

COO

COO

CHHO

CH2

COO

COO

CO

CH2

CoA

C

S

O

CH+

Citrate

Isocitrate -Ketoglutarate

Succinyl-CoA

Aconitase

Fumarase

FumarateMalate

Oxaloacetate

1

2B

34

78

H2O

Citrate

synthetaseSuccinyl-CoA

synthetase

H2O

2A

Isocitrate

dehydro-

genase

-Ketoglutaratedehydrogenase

Malate

dehydro-

genase

FADFADH2

C C C C

COO

COO

CH2

CH2

Succinate

Succinate

dehydrogenase

6

5


Debido que

empez con dos 2

acetil CoA, forma 2

ATP neto

56

1

2 pyruvate

2 pyruvate

C C C C C C

C C C2

2

2 acetyl

C C C2

C C2

2 pyruvate

2 CO2

2 CO2

2 CO2

3

4 CO2

C C2

2 acetyl

Cytosol

2 NADH

2 NADH

+2 ATP

Via chemiosmosis

6 NADH 2 FADH2

Glycolysis:

Glucose

Outer mitochondrial

membrane

Breakdown of

pyruvate:

2CO2 + 2acetyl

Citric acid

cycle:

Via substrate-level


phosphorylation

Mitochondrial


membrane

+2 ATP +3034 ATP



and FADH2 via the

electron transport


to make more ATP


O2 is consumed.



Gluclisis












57

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6 H2O

58

1

2 pyruvate

2 pyruvate

C C C C C C

C C C2

2

2 acetyl

C C C2

C C2

2 pyruvate

2 CO2

2 CO2

2 CO2

3

4 CO2

C C2

2 acetyl

Cytosol

2 NADH

2 NADH

+2 ATP

Via chemiosmosis

6 NADH 2 FADH2

Glycolysis:

Glucose

Outer mitochondrial

membrane

Breakdown of

pyruvate:

2CO2 + 2acetyl

Citric acid

cycle:

Via substrate-level


phosphorylation

Mitochondrial


membrane

+2 ATP +3034 ATP



and FADH2 via the

electron transport


to make more ATP


O2 is consumed.


Paso 4- Fosforilacin oxidativa

Electrones de alta energa son removidos de NADH y FADH2 para producir ATP

Por lo general requiere de oxgeno

59

Paso 4- Fosforilacin oxidativa

Cadena de Transporte de Electrones

Ocurre en la mitocondria

Conjunto de protenas y pequeas molculas orgnicas en una membrana que se reducen y oxidan (redox) en secuencia liberando energa.

Movimiento de electrones genera un gradiente electroqumico de H+

Tambin se llama fuerza protn-motriz

Fosforilacin ocurre por la ATP sintasa

60

Ch7. La fosforilacin oxidativa es la sntesis de ___ por una enzima llamada

____.

61a. b. c. d. e.

0% 0% 0%0%0%

a. CO2; la reductasa

b. H2O; la oxiductasa

c. piruvato; la acetilasa

d. glucosa; glucosidasa

e. ATP; la ATP sintasa

6

Ch7. Los siguientes son caractersticas de la cadena de transporte de electrones.

Selecciona la EXCEPCIN.

62a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. Genera H+ gradiente electroqumico (fuerza protn-motriz)

b. Es reaccin dentro de ciclo de Krebs

c. Serie reacciones redox

d. Ocurre en mitocondria 6

Ch7. Durante fosforilacin oxidativa, los electrones de alta energa son removidos

de ______ para producir _____.

63a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. ZRI y ZRIP; piruvato

b. DEN y DENH; ATP

c. FRD y FRDA; glucosa

d. NADH, FADH2; ATP

6

Ch7. En la cadena de transporte de electrones, el movimiento de los electrones genera un H+

gradiente electroqumico, que tambin se llama ____.

64a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. fuerza neutrn-motriz

b. fuerza rbito-mquina

c. fuerza electrn-aparato

d. fuerza protn-motriz

6

Fosforilacin: ATP Sintasa

La bicapa lipdica de la membrana mitocondrial interna es relativamente impermeable a H+

Slo se puede pasar a travs de la membrana con ATP sintasa

Aprovecha la energa libre para sintetizar ATP a partir de ADP

Quimiosmosis -sntesis qumica de ATP como resultado de empujar H+ a travs de una membrana

65

ATP sintasa

La enzima aprovecha la energa libre como el flujo de H+ a travs de regin integral de la membrana

Conversin de energa- gradiente electroqumico H+

o fuerza protn motriz se convierte en energa qumica de enlace en el ATP

66

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

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

ATP sintasa

Racker y Stoeckenius confirmaron que el ATP utiliza un gradiente electroqumico de H+

Mquina rotativa (turbina molecular) que produce ATP a medida que gira

67

Fig. 7.9

Bacteriorrodopsina

(bomba H+ impulsada por la luz)

El experimento

Racker y

Stoeckenius

que muestra

que un

gradiente de H+

electroqumico

impulsa la

sntesis de ATP

a travs de la

ATP sintasa.

Fig. 7.9a

ATP sintasa y bacteriorrodopsina se

incorporaron en vesculas de

membrana.

Bacteriorrodopsina

(bomba H+ impulsada

por la luz)

ATP sintasa

Vesculo

70

ADP y Pi se aadieron en el exterior

de la vescula.

71

Una muestra se

mantuvo en la

oscuridad. No se hizo

ATP.

Una muestra se

expone a la luz. ATP

fue hecho.

Ch7. En el experimento de Racker y Stoeckenius, se demostraron que una ______ impulsa la sntesis de

ATP a travs de la ATP sintasa.

72a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. gradiente de H2O electroqumico

b. gradiente de H+ electroqumico

c. gradiente de CO2 electroqumico

d. gradiente de Pi electroqumico

6

Ch7. ___ es la sntesis de ATP que se produce como resultado de empujar los

iones de hidrgeno a travs de una membrana.

73a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. Fotosntesis

b. Gluclisis

c. Quimiosmosis

d. Ciclo de Krebs (ciclo de cido ctrico)

6

Ch7. Durante fosforilacin, la membrana bicapa lpida mitocondrial interna es

relativamente impermeable a ______. Se puede pasar a travs con la ayuda de ______.

74a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. molculas grande; endocitosis

b. H+; ATP sintasa

c. O2; CO2d. H2O ; glucosa

6

75


Vea en ingls: http://www.youtube.com/watch?v=3y1dO4nNaKY

La estructura de la

subunidad y la funcin

de la ATP sintasa, una

mquina rotativa (ver

el video de abajo)

Vea en espaol: http://www.youtube.com/watch?v=Ox6XAJCcc48&feature=fvwp

Yoshida y Kinosita demostraron que la subunidad de la ATP sintasa gira

Masasuke Yoshida, Kinosita Kazuhiko y colegas se propusieron visualizar experimentalmente el carcter rotatorio de la ATP sintasa

Tomaron una porcin integrada de la membrana y la adhirieron a un portaobjetos

76

Yoshida y Kinosita demostraron que la subunidad de la ATP sintasa gira

Visualizaron la subunidad utilizando fluorescencia

Aadieron ATP para hacer funcionar reaccin en reverso

Gir en en sentido antihorario (de sentido contrario al de las agujas del reloj) para hidrolizar ATP

Gir a la en sentido horario de reloj (en el sentido de las agujas) para sintetizar ATP

77


Experimental level Conceptual level

No ATP added

ATP Rotation

ATP added

No rotation observed.

Rotation was observed as shown below. This is a time-lapse view of the rotation in action.

Control:

Linker proteins

33 complex

Slide

+ ATP: counterclockwise

rotationFluorescence

microscope

Fluorescent

actin

filament

ATPATP

Add linker proteins

and fluorescent

actin filaments.

Add purified

complex.

La evidencia de que la ATP

sintasa es una mquina

rotativa.

79

Adherir el complejo purificado a un

portaobjetos de vidrio para que la base de

la subunidad se sobresale hacia arriba

80

Aadir protena enlazador con los filamentos de actina que estn

marcados con fluorescencia. La protena enlazador reconoce sitios en

tanto la subunidad y el filamento de actina.

81

Aadir ATP. Como control, no aadir ATP.

82

Observar bajo un microscopio de fluorescencia.

83

Resultados

La subunidad gira en sentido

antihorario cuando el ATP se

hidroliza. Sera de esperar para girar

en sentido horario cuando se sintetiza

ATP.

No ATP aadido

ATP aadido

No rotacin observada

Rotacin observada

RotacinATP

Ch7. En el experimento por Yoshida y Kinosita, la evidencia de que la ATP sintasa es una mquina rotativa , la rotacin

no fue observado en los resultados cuando ____ y la rotacin fue observado cuando _____.

84a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. a alta presin; a baja presin

b. no se aadi el calor; se aadi el calor

c. el pH era cida; el pH era bsica

d. no se aadi ATP; se aadi ATP

6

Ch7.H. En el experimento por Yoshida y Kinosita, la evidencia de que la ATP sintasa es una mquina rotativa, subunidad gira

____ cuando el ATP se hidroliza. Sera de esperar para girar _____) cuando se sintetiza ATP.

.

85a. b. c.

0% 0%0%

a. en sentido antihorario (de sentido contrario al de las agujas del reloj); en sentido horario (en el sentido de las agujas del reloj)

b. en sentido horario (en el sentido de las agujas del reloj); en sentido antihorario (de sentido contrario al de las agujas del reloj)

c. en direcciones variedades, en sentido antihorario y horario 6

Ch7. La ATP sintasa se puede describir como ____.

86a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. un carbohidrato

b. un lpido

c. una turbina molecular (mquina rotativa)

d. forma de energa que excita el electrn

6

87


NAD+

c

I

III

II

IV

H2O

Q

Matrix

+

NADH dehydrogenase

Ubiquinone

Cytochrome b-c1

Cytochrome c

Cytochrome oxidase

ATP synthase

Succinate

reductase

Inner mitochondrial

membrane

ATP

synthesis

Electron

transport

chain

Intermembrane

space

movement

e movement

KEY

H+

NADH

FAD + 2

H+

H+ H+ H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+H+

H+

H+

H+

H+

H+

H- -

FADH2

ADP + Pi

H+

2 H+ + O2

ATP

Matrix

Intermembrane

space

88


NAD+

c

I

III

II

IV

H2O

Q

Matrix

+

NADH dehydrogenase

Ubiquinone

Cytochrome b-c1

Cytochrome c

Cytochrome oxidase

ATP synthase

Succinate

reductase

Inner mitochondrial

membrane

ATP

synthesis

Electron

transport

chain

Intermembrane

space

movement

e movement

KEY

H+

NADH

FAD + 2

H+

H+ H+ H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+H+

H+

H+

H+

H+

H+

H- -

FADH2

ADP + Pi

H+

2 H+ + O2

ATP

Matrix

Intermembrane

space

Mitocondria

89


NAD+

c

I

III

II

IV

H2O

Q

Matrix

+

NADH dehydrogenase

Ubiquinone

Cytochrome b-c1

Cytochrome c

Cytochrome oxidase

ATP synthase

Succinate

reductase

Inner mitochondrial

membrane

ATP

synthesis

Electron

transport

chain

Intermembrane

space

movement

e movement

KEY

H+

NADH

FAD + 2

H+

H+ H+ H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+H+

H+

H+

H+

H+

H+

H- -

FADH2

ADP + Pi

H+

2 H+ + O2

ATP

Matrix

Intermembrane

space

90


NAD+

c

I

III

II

IV

H2O

Q

Matrix

+

NADH dehydrogenase

Ubiquinone

Cytochrome b-c1

Cytochrome c

Cytochrome oxidase

ATP synthase

Succinate

reductase

Inner mitochondrial

membrane

ATP

synthesis

Electron

transport

chain

Intermembrane

space

movement

e movement

KEY

H+

NADH

FAD + 2

H+

H+ H+ H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+H+

H+

H+

H+

H+

H+

H- -

FADH2

ADP + Pi

H+

2 H+ + O2

ATP

Matrix

Intermembrane

space

91


NAD+

c

I

III

II

IV

H2O

Q

Matrix

+

NADH dehydrogenase

Ubiquinone

Cytochrome b-c1

Cytochrome c

Cytochrome oxidase

ATP synthase

Succinate

reductase

Inner mitochondrial

membrane

ATP

synthesis

Electron

transport

chain

Intermembrane

space

movement

e movement

KEY

H+

NADH

FAD + 2

H+

H+ H+ H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+H+

H+

H+

H+

H+

H+

H- -

FADH2

ADP + Pi

H+

2 H+ + O2

ATP

Matrix

Intermembrane

space

92

1

2 pyruvate

2 pyruvate

C C C C C C

C C C2

2

2 acetyl

C C C2

C C2

2 pyruvate

2 CO2

2 CO2

2 CO2

3

4 CO2

C C2

2 acetyl

Cytosol

2 NADH

2 NADH

+2 ATP

Via chemiosmosis

6 NADH 2 FADH2

Glycolysis:

Glucose

Outer mitochondrial

membrane

Breakdown of

pyruvate:

2CO2 + 2acetyl

Citric acid

cycle:

Via substrate-level


phosphorylation

Mitochondrial


membrane

+2 ATP +3034 ATP



and FADH2 via the

electron transport


to make more ATP


O2 is consumed.


Ch7. Durante fosforilacin, ____ pueden pasar a travs de la porcin membrana

donde est ubicado la _____.

93a. b. c.

0% 0%0%

a. los iones de hidrgeno (H+); la ATP sintasa

b. las molculas de H2O; la oxiductasa

c. las molculas de CO2; la reductasa

6

Ch7. La fosforilacin es un ejemplo de conversin de energa, porque ____.

94a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. forma dos piruvatos

b. la energa en forma de un gradiente de H+ se convierte en energa de enlace qumico en ATP

c. sintetiza la glucosa

d. los producto entran el ciclo cido ctrico 6

Oxidacin de NADH y sntesis de ATP

La oxidacin de NADH resulta en el gradiente electroqumico utilizado para sintetizar ATP

30-34 molculas de ATP por cada molcula de glucosa Se descompone en CO2 y H2O

Rara vez logra la cantidad mxima de 30 a 34 molculas de ATP NADH es usado en las vas anablicas

Gradiente de H+ usado para otros fines

95

Ch7. El rendimiento neto de ATP, por cada paso, es ___ por gluclisis, ___ por el ciclo

de Krebs, y ___ por la fosforilacin oxidativa

96a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. 2; 2; 30 a 34

b. 4; 4; 30 a 36

c. 1; 1; 40 a 45

d. 3; 3; 30 a 34

6

C7.H. Selecciona la orden cronolgica para los siguientes vas metablicas

97a. b. c.

0% 0%0%

a. ciclo Krebs, gluclisis, descomposicin piruvato, fosforilacin oxidativa

b. gluclisis, fosforilacin oxidativa, descomposicin piruvato, ciclo Krebs

c. gluclisis, descomposicin piruvato, ciclo Krebs, fosforilacin oxidativa 6

Clulas cancerosas usualmentefavorecen la gluclisis

Muchas enfermedades asociadas con alteraciones en el metabolismo de los carbohidratos

Efecto Warburg-clulas cancerosas utilizan preferentemente gluclisis mientras decrece la fosforilacin oxidativa

Se utiliza para diagnosticar cnceres en estudios de PET

Enzimas glucolticas son sobreexpresas en el 80% de todos los tipos de cnceres

Causada por factores genticos, factores ambientales mutaciones y bajas de oxgeno

98

Fig. 7.8

La relacin entre

la energa libre y

el movimiento

de electrones a

lo largo de la

cadena de

transporte de

electrones

Citocromo c

Citocromo

oxidasa

Citocromo b-c1

NADH

deshidrogenasa

Ubiquinona

La e

ne

rga

lib

re p

or

ele

ctr

n (

kcal / m

ol)

La direccin del flujo de electrones

Fig. 7.8

Como los

electrones saltar

de un sitio a otro

a lo largo de la

cadena de

transporte de

electrones,

liberan energa.

Citocromo c

Citocromo

oxidasa

Citocromo b-c1

NADH

deshidrogenasa

Ubiquinona

La e

ne

rga

lib

re p

or

ele

ctr

n (

kcal / m

ol)


Fig. 7.8

Parte de esta

energa se

aprovecha para

bombear iones

de hidrgeno a

travs de la

membrana

mitocondrial

interna.Citocromo c

Citocromo

oxidasa

Citocromo b-c1

NADH

deshidrogenasa

Ubiquinona

La e

ne

rga

lib

re p

or

ele

ctr

n (

kcal / m

ol)


Fig. 7.8

La energa total

liberada por un

solo electrn es

de

aproximadamente

-25 kcal / mol.

Citocromo c

Citocromo

oxidasa

Citocromo b-c1Ubiquinona

NADH

deshidrogenasa

La e

ne

rga

lib

re p

or

ele

ctr

n (

kcal / m

ol)


Ch7.H. La diferencia entre la energa total liberada es ____, despus el movimiento de un solo electrn a lo largo de la cadena de transporte de electrones;

algunas de las enzimas importantes son ___.

103a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. >25 kcal / mol; isomerasas

b. +25 kcal / mol; ; mutasas

c. -25 kcal / mol; citocromas y ubiquinona

d.

Otras molculas orgnicas

Enfoque en glucosa, pero otros carbohidratos, protenas y tambin grasas se utilizan para la obtener energa

Entran en la gluclisis o el ciclo del cido ctrico en diferentes puntos

105

Otras molculas orgnicas

Utilizando las mismas vas de descomposicin, aumentan la eficiencia

El metabolismo tambin puede utilizar los productos para hacer otras molculas (anabolismo)

106

107


Proteins Carbohydrates Fats

Sugars

Pyruvate

Acetyl CoA

Amino

acids

Glycolysis:

Glucose

Glyceraldehyde-

3-phosphate

Citric

acid

cycle

Oxidative

phosphorylation

Glycerol Fatty

acids

The McGraw-Hill Companies, Inc./Ernie Friedlander/Cole Group/Getty Images

METABOLISMO ANAERBICO

109

Metabolismo Anaerbico

Para ambientes que carecen de oxgeno o durante dficit de oxgeno (por ejemplo, cuando nos ejercitamos)

Dos estrategias:

Respiracin Anaerbica

Fermentacin

Produce ATP solo a travs de la fosforilacin a nivel de sustrato

110

Respiracin Anaerbica

El uso de sustancias distintas a O2 como aceptor final de electrones en la cadena de transporte de electrones

E. coli utiliza nitrato (NO3-) en condiciones

anaerbicas

Produce enzima nitrato reductasa.

Produce ATP a travs de quimiosmosis an en condiciones anaerbicas.

111

Fermentacin

Rompimiento de molculas orgnicas para obtener energa sin oxidacin neta. Fermentacin lctica

Fermentacin alcohlica

Muchos organismos slo pueden utilizar O2 como un aceptador final de electrones En ausencia de O2 tienen una forma alterna de

producir ATP.

Forman ATP solo a travs de la gluclisis Es necesario regenerar NAD+ para mantener la gluclisis

fluyendo, disminur la cantidad de NADH.

112

Fermentacin

Lctica

Transformacin de glucosa en lactato.

Primero ocurre Gluclisis

Piruvato se reduce formando lactato.

Alcohlica

Transformacin de glucosa en Alcohol Etlico y CO2.

Primero ocurre Gluclisis

Piruvato se decarboxila y produce acetaldehido. Este se reduce para producir el alcohol etlico (etanol).

113

Fermentacin

Lctica

Reaccin Global:

Glucosa + 2P + 2ADP 2 A. lctico + 2ATP

Alcohlica

Reaccin Global:

Glucosa + 2P + 2ADP 2 A. Etlico + 2CO2 + 2ATP

114

Fermentacin

Lctica

Organismos:

1. Ocurrir en el msculo al faltar el oxgeno.

Parte de la gluclisis que produce el A. Pirvico. Este produce finalmente el cido lctico que se cristaliza. Los cristales pinchan el msculo y causan dolor.

2. Los microorganismos (bacterias) :

Se utilizan para preservar leche y generan productos lcteos como queso y yogurt.

Lactobacillus casei, L. bulgaris, L. acidophilus, Streptococcus lactis y Leuconostoccitrovorum

Alcohlica

Organismos:

Saccharomyces cerevisiae- Produccin de pan, cerveza y ron.

S. ellypsoideus - Vino

S. apiculatus - Cidra

Saccharomyces cerevisiae- Pan

115

Ch7. Durante la fermentacin, se forma ATP a travs ____

116a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. de la gluclisis, descomposicin de piruvato, el ciclo cido ctrico, y fosforilacin oxidativa

b. ciclo cido ctrico

c. fosforilacin oxidativa

d. de la gluclisis

6

Ch7. Durante una reaccin de fermentacin, los msculos de un

humano producen ___.

117a. b. c. d. e.

0% 0% 0%0%0%

a. mucho ATP

b. mucho NADPH

c. cido lctico

d. etanol

e. glucosa

6

118


(a) Production of lactic acid (b) Production of ethanol

2 lactate (secreted from the cell)

2 H1

2 NAD+ + 2 H+ 2 NADH

2 ATP

2 ethanol (secreted from the cell) 2 acetaldehyde

2 H+

2 pyruvate

2 NAD+ + 2 H+ 2 NADH

GlycolysisGlucose

2 pyruvate

2 ATP

GlycolysisGlucose

O

OC

O

C

CH3

O

H OHC

C

O

CH3

+ 2 Pi2 ADP

O

OC

O

C

CH3

2 CO2

H OHC

H

CH3

OC

H

CH3

(weights): Bill Aron/Photo Edit; (wine barrels): Jeff Greenberg/The Image Works

+ 2 Pi2 ADP

Ch7. Durante fermentacin, las levaduras producen ___ y producen ____.

119a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. etanol (alcohol etlico); mucho menos ATP

b. etanol; mucho ms ATP

c. mucho ATP; poca glucosa

d. pan; gelatina6

Ch7. Dos ejemplos de fermentacin (respiracin anaerbica) son la

produccin de _____.

120a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. ATP y acetil CoA

b. cido lctico y etanol

c. glucosa y ATP

d. CO2 y oxgeno

6

Ch7. Durante la fermentacin, se forma ATP a travs ____

121a. b. c. d.

0% 0%0%0%

a. de la gluclisis, descomposicin de piruvato, el ciclo cido ctrico, y fosforilacin oxidativa

b. ciclo cido ctrico

c. fosforilacin oxidativa

d. de la gluclisis

6

Ch7. Durante la fermentacin, se forma ATP a

travs ____

50%

8%

25%

17%

13%

40%

0%

47%

de la gluclisis, descomposicin de piruvato, el ciclo

cido ctrico, y fosforilacin oxidativa

ciclo cido ctrico

fosforilacin oxidativa

de la gluclisis

First Slide Second Slide

Respiración Celular Fermentacion Metabolismo Secundario

Documents

Transcript of Respiración Celular Fermentacion Metabolismo Secundario