RESPIRACIÓN CELULAR
RESPIRACIÓN CELULAR
I. DEFINICIÓN:
Son oxidaciones
biológicas de los compuestos orgánicos, principalmente de la molécula de
glucosa que realiza la célula con la finalidad de obtener, liberar y almacenar
energía bajo la forma de ATP.
II. TIPOS
DE RESPIRACIÓN CELULAR:
1.
Respiración aeróbica: es la oxidación total de la molécula de glucosa en
presencia de oxígeno molecular hasta la formación de dióxido de carbono (CO2),
agua y energía, a menudo 36 ATP.
Este
proceso se inicia en el citosol del citoplasma por medio de la glucolisis que
genera 2 ATP como ganancia neta y termina en las mitocondrias a través del
Ciclo de Krebs que produce 2 ATP (Un ATP 4en cada vuelta) y la fosforilación
oxidativa que da generalmente 32 ATP.
2.
Respiración anaeróbica: Es la oxidación parcial de la glucosa en ausencia de
oxígeno molecular hasta la formación de ácido láctico, etanol o algún otro
intermediario orgánico y la obtención de 2 ATP de ganancia neta.
Este proceso también se conoce con el nombre de
Fermentación.
Entre los tipos de fermentación
tenemos:
a)
Fermentación Láctica: Es realizado por algunas bacterias; la célula
muscular cuando está en deuda de oxígeno y glóbulos rojos. Produce 2 moléculas
de ácido láctico y 2 ATP como ganancia neta a partir de una molécula de
glucosa.
b)
Fermentación Alcohólica: Se lleva a cabo en las levaduras (hongos
unicelulares) es la base de la producción de la cerveza, vino y otras bebidas
alcohólicas. Además la producción de CO2 es aprovechado en la
industria panadera para hacer que la masa se levante . da lugar a 2 moléculas
de alcohol etílico más dos moléculas de dióxido de carbono y una ganancia neta
de 2 ATP a partir de una molécula de glucosa.
En esta vía
diferencia de la anterior en 2 pasos adicionales, cada piruvato se transforma
en etanol; en el primero, el piruvato por una reacción de descarboxilación se
transforma en acetaldehído liberándose una molécula de CO2.
En el segundo paso
cada acetaldehído se reduce a etanol de modo similar a la reacción vista en la
fermentación láctica.
III. ETAPAS DE LA RESPIRACIÓN CELULAR
AERÓBICA
La respiración celular aeróbica comprende 3 etapas:
1. GLUCOLISIS (VIA DE EMBDEN-MEYERHOF)
Este proceso se inicia con la fosforilación de la glucosa formándose una molécula de glucosa 6-fosfato la cual se isomerisa a fructosa 6-fosfato y luego esta molécula es fosforilada convirtiéndose en fructosa 1,6-difosfato, está se fragmenta en dos triosas fosfato que se isomerisan a gliceraldehído 3-fosfato que luego de varias reacciones enzimáticas dan lugar a dos moléculas de ácido pirúvico.
En condiciones anaeróbicas el ácido pirúvico se transforma en ácido láctico el cual requiere de la enzima lactato deshidrogenasa y del NADH2.
En condiciones aeróbicas cada molécula de ácido pirúvico ingresa a las mitocondrias en donde termina de ser oxidado a través del ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa.
2. CICLO DE KREBS
También se le conoce como el ciclo del ácido citrico o de los ácidos tricarboxilicos.Previamente al llegar el ácido pirúvico a la matriz mitocondrial sufre reacciones de deshidrogenación y descarboxilación dando lugar a un radical de 2 átomos de carbono denominado acetil que es aceptado por la coenzima A formándose una molécula de acetil coenzima A, la cual incorpora el radical acetil al ácido oxalacético formándose el ácido cítrico que a su vez sufre reacciones de descarboxilación y deshidrogenación lo que da lugar a intermediarios que van a originar una nueva molécula de ácido oxalacetico, que a su vez acepta al segundo radical acetil repitiéndose una vuelta del ciclo.
En cada vuelta se genera un GTP
(Guanosin-trifosfato) equivalente energético de un ATP. Además en el ciclo
completo se desprenden 6 moléculas de dióxido de carbono.
3. FOSFORILACIÓN
OXIDATIVA:
Este proceso permite usualmente producir un total de 32 ATP aprovechando la energía que se libera durante el transporte de electrones que son movilizados hasta el oxígeno molecular (ultimo aceptor) el cual queda reducido y recibe los hidrógenos hasta la formación de agua metabólica.
En el transporte de electrones y de los hidrógenos interviene las coenzimas NAD (Nicotidamin-adenin-dinuicleótido) y FAD (Flavio-adenin-dinucleótido)
El Transporte de
electrones:
Luego
del ciclo de Krebs, las coenzimas reducidas NADH2 y FADH2
son oxidados por una serie de sustancias llamadas citocromos localizados en las
crestas mitocondriales las cuales realizan reacciones de óxidoreducción. Entre
estos tenemos a los citocromos b, c, a y
a3.El producto final es la combinación del hidrógeno con el oxígeno molecular para formar agua metabólica.
En tres puntos de la actividad de la cadena respiratoria se forma ATP a partir de ADP más fosfato inorgánico.
RESUMEN DE LA PRODUCCIÓN TOTAL
DE ATPs POR MOLÉCULA DE GLUCOSA DEGRADADA
Cuando los lípidos
son utilizados como fuente de energía y degradados a glicerol y ácidos
grasos, la molécula de glicerol se convierte en Fosfogliceraldehido en tanto
que los ácidos grasos son escindidos y sus fracciones pasan a constituir
moléculas de acetil Co A (metabolismo intermedio de la glucólisis y la
respiración celular), referente a las proteínas, el esqueleto carbonado de los
aminoácidos, puede ser fraccionado, luego desaminado (remoción de su grupo
amino) e ingresar a la vía metabólica de la respiración celular.Es consecuencia, decir que las reacciones de síntesis o anabólicas dependen de las de degradación o catabólicas, es aceptable, puesto que el ATP que resulta de ellas es utilizada en la formación de moléculas y macromoléculas; a continuación se muestra, un esquema integral de las principales vías metabólicas.
La molécula de glucosa (
Cada piruvato ahora es transformado en dos moléculas de lactato en un paso adicional, en el que los electrones del NADH + H+ (formados durante la glucólisis) son transferidos a la molécula de piruvato, igualmente se sintetizarán 2 moléculas de ATP.
TABLA COMPARATIVA ENTRE LOS TIPOS DE
FERMENTACIÓN Y LA RESPIRACIÓN CELULAR.
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Fermentación Láctica
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Respiración Celular
|
Fermentación Alcohólica
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·
No requiere O2
·
La glucosa se degrada hasta Ácido Láctico.
·
Exergónica
·
Recupera poca energía química de la glucosa
·
Ocurre en el citosol
·
Cada molécula de glucosa produce netamente 2 ATP.
|
·
Requiere O2
·
Degrada el piruvato hasta CO2 y H2O.
·
Exergónica
·
Recupera el 40% de la energía química de la glucosa.
·
Ocurre en la mitocondria.
·
Cada molécula de piruvato produce 17 ATP
|
·
No Requiere O2
·
La glucosa se degrada hasta Etanol.
·
Exergónica
·
Recupera poca energía química de la glucosa.
·
Se lleva a cabo en el citosol
·
Cada molécula de glucosa produce netamente 2 ATP
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