RESPIRACIÓN CELULAR

5/9/2018 RESPIRACI N CELULAR - slidepdf.com

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RESPIRACIÓN CELULAR

1. Tipos de respiración celular

2. La mitocondria y sus partes

3. Ciclo de Krebs

INTRODUCCIÓN

La respiración celular constituye el proceso más importante dentro de la célula, el cual

abordaremos en pequeña medida pero de manera significativa.

Esta investigación toma en cuenta a todos aquellos que de alguna manera participan

aunque sea de forma mínima en la respiración celular.

Hablar de respiración celular es referirnos a un proceso bioquímico del cual nos

ramificaremos a dos tipos de respiración celular: aeróbica y anaeróbica.

En este proceso interfieren factores químicos capaces de ser procesados dentro de

las células, y que en gran medida constituyen las bases para que la respiración celular se

lleve a cabo.

RESPIRA CIÓN CELUL AR

La respiración celular es el conjunto de reacciones bioquímicas que ocurren en la mayoría

de las células. También es el conjunto de reacciones químicas mediante las cuales se

obtiene energía a partir de la degradación de sustancias orgánicas, como los azúcares y

los ácidos principalmente.

Comprende dos fases:

* PR IMERA FASE:

Se oxida la glucosa (azúcar) y no depende del oxígeno, por lo que recibe el nombre de

respiración anaeróbica y glucolisis, reacción que se lleva a cabo en el citoplasma de la

celula.

* SEGUNDA FASE:

Se realiza con la intervención del oxígeno y recibe el nombre de respiración aeróbica o el

ciclo de krebs y se realiza en estructuras especiales de las células llamadas mitocondrias.

Tanto que es una parte del metabolismo, concretamente del catabolismo, en el cual la

energía contenida en distintas biomoléculas, como los glúcidos (azúcares, carbohidratos),

es liberado de manera controlada.

IMPORTA NCI A:

- Crecimiento

- Transporte activo de sustancias energéticas

- Movimiento, ciclosis

- Regeneración de células

- Síntesis de proteínas

- División de células



TIPOS DE RESPIRA CIÓN CELUL AR

RESPIRA CIÓN A N AER ÓBIC A:

La respiración anaeróbica es un proceso biológico de oxidorreducción de azúcares y otros

compuestos. Lo realizan exclusivamente algunos grupos de bacterias.

En la respiración anaeróbica no se usa oxígeno sino para la misma función se emplea otrasustancia oxidante distinta, como el sulfato.No hay que confundir la respiración anaeróbica

con la fermentación, aunque estos dos tipos de metabolismo tienen en común el no ser

dependiente del oxigeno.

Todos los posibles aceptores en la respiración anaeróbica tienen un potencial de reducción

menor que el O2, por lo que se genera menor energía en el proceso.

ETAPAS:

* Glucólisis

* Fermentación

GLUCÓLISIS .- También denominado glicólisis, es la secuencia metabólica en la que se

oxida en la glucólisis, cuando hay ausencia de oxígeno, la glucólisis es la única vía que

produce ATP en los animales.

Está presente en todas las formas de vías actuales. Es la primera parte del metabolismo

energético y en las células eucariotas en donde ocurre el citoplasma.

Por lo tanto es una secuencia compleja de reacciones que se efectuan en el citosol de una

celula mediante las cuales una molécula de glucosa se desdobla en dos moléculas de acido

piruvico. De manera que la glucolisis consta de dos pasos principales:

*Activacion de la glucosa.

* Producción de energía.

IMPORTA NCI A : Permite a los músculos esqueléticos realizar su contracción.

FER MENTA CIÓN.- Es un proceso catabólico de oxidación completa, siendo

el producto final de un compuesto orgánico. La fermentación típica es llevada acabo por las

levaduras. También unos metazoos y plantas menores son capaces de producirla.

El proceso de fermentación anaeróbica se produce en la ausencia de oxigeno como aceptor

final de los electrones del N ADH producido en la glucólisis.

En los seres vivos la fermentación es un proceso anaeróbico y en el no interviene la cadena

respiratoria que son propios del micro organismo como las bacterias y levaduras.

Además en la industria d ela fermentación puede ser oxidativa, es decir como presencia de

oxigeno, pero es una oxidación aeróbica incompleta, como la producción de acido acético

apartir del etanol.

La fermentación puede ser naturales cuando las condiciones ambientales permitan

la interacción del microorganismo, sustratos orgánicos susceptibles, o artificiales, cuando el

hombre propicia condiciones y en contacto referido.

USOS:

y El conocimiento de la dieta a través del desarrollo de una diversidad de sabores, aromas

y texturas en los substratos de los alimentos.



y Preservación de cantidades substanciales de alimentos a través del acido lácteo,

alcohólico, acido acético y fermentación alcalinas.

La fermentación tiene algunos usos exclusivos para los alimentos pueden producir

nutrientes importantes o eliminar autonutrientes.

TIPOS DE FER MENTA CIÓN:

y Fermentación acetica

y Fermentación alcoholica

y Fermentación butirica

y Fermentación de la glicerina

y Fermentación lactica

y Fermentación putrica

RESPIRA CIÓN AER ÓBIC A:

Es un tipo de metabolismo energetico en el que los seres vivos extraen energía de moléculas

organicas como la glucosa, por un proceso complejo en donde el carbono queda oxidado y

en el que el aire es el oxidante empleado.

La respiración aerobica es propia de los organismo eucariontes en general y de algunos

tipos de bacterias.

y La susecion de reacciones quimicas que ocurren dentro de las celulas mediante las

cuales se realiza las descomposición final de las moléculas en los alimentos y en la que se

produce CO2 y H2O.

y Se realiza solo en el proceso de oxigeno. Consiste en la degradacion de los piruvatos

producidos durante la glucosis hasta CO2 y H2O como obtención de 34 a 36 ATP.

IMPORTA NCI A:

Participa en la respiración celular formando ATP.

REA CCIONES AER ÓBIC AS.

y Las reacciones aerobicas ocurre en la mitocondria y son:

1. Formación del acetilo

2. Transferencia del acetilo Actividades en matriz

3. Ciclo de krebs

Cadena respiratoria

4. Transporte de electrones

5. Fosforilacion oxidativa (actividad de crestas)



L A MITOCONDR I A Y SUS PARTES



CICLO DE KREBS:

Propuesto por Hans A . Krebs en 1937 quien descubrio el ciclo estudiando suspensiones de

papillas del músculo pectoralde la paloma que peçresebta un elevado ritmo respiratorio.

El ciclo de krebs (tambien llamado ciclo del acido citrico o ciclo de lso acidos

tricarboxilicos) es una serie de reacciones quimicas de gran importancia, que forman parte

de la respiración celular en toda las celulas aerobicas, es decir que utilizan oxigeno. Enorganismo aerobico el ciclo de krebs es parte de la via catabolica que realizan oxidación de

hidratos de carbono, acidos graos y aminoácidos hasta producir CO2 y H2O, liberando

energía en forma utilizable.

El ciclo de krebs tambien proporciona recurso para muchas biomoleculas tales como ciertos

animoacidos. Por ello se considera una via anfibolica, es decir que es catabolico y anabolica

al mismo tiempo.

UBIC A CIÓN

Tiene lugar en tres partes:

y Matriz mitocondrial

y En las eucariotas

y En el citoplasma de eucariotas

CICLO DE KREBS:





ATP

(Adenosin Trifosfato)

Indice

Contenido Pagina

- Concepto, ATP Sustancia Clave en la Liberación de Energía ----3

- ATP Sustancia Clave en la Liberación de Energía ---------------4

- Sustancias de Interés Biológico --------------------------------- 5

- Sustancias de Interés Biológico --------------------------------- 6

- Pasos desde la Glicólisis a la cadena de transporte de electrones. ¿Por qué la Mitocondria esImportante?--------------7

- Cadena de Transporte de Electrones ---------------------------- 8

- Cadena de Transporte de Electrones ---------------------------- 9

Concepto

Aunque son muy diversas las biomoléculas que contienen energía almacenada en sus enlaces,es el ATP(adenosín trifosfato) la molécula que interviene en todas las transacciones de energía que se llevan acabo 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 losgrupos fosfato; al romperse dichos enlaces se libera la energía almacenada.

En la mayoría de las reacciones celulares el ATP se hidroliza a ADP, rompiéndose un sólo enlace yquedando un grupo fosfato libre, que suele transferirse a otra molécula en lo que se conoce comofosforilación; sólo en algunos casos se rompen los dos enlaces resultando AMP + 2 grupos fosfato.El sistema ATP <-> ADP es el sistema universal de intercambio de energía en las células.

ATP, Sustancia Clave en la Liberación de Energía

La contracción muscular (esquelética) sólo es posible utilizando la energía que es liberada aldescomponerse el ATP (Adenosín trifosfato) bajo la acción de una enzima (ATPasa). En presencia de la

ATPasa el ATP se descompone en ADP (Adenosín difosfato) más P (Fósforo) más ENERGIA (de estaúltima, una parte se utiliza al realizar trabajo y otra parte variable en su magnitud se pierde en forma decalor).

Las reservas de ATP en los músculos, apenas alcanzan para unas cuantas contracciones. Estas reservasdeben ser mantenidas por generación continua de ATP, fenómeno que ocurre gracias a la combustión delos alimentos en presencia de oxígeno. En trabajos un poco más prolongados el músculo dispone de otrofosfato rico en energía (Creatinfosfato), que al desdoblarse libera Energía y reconstituye el ADP en ATP.

Esa energía almacenada (como ATP y Creatinfosfato) puede compararse por analogía con la batería deun automóvil, ella alcanza para iniciar el trabajo muscular, pudiendo realizarse con esa energíaalmacenada trabajo durante 5 a 8 segundos. Esto puede ser suficiente para actividades deportivas comolanzamiento de disco, de martillo, salto alto, salto largo, etc., pero no para actividades musculares queduran más allá del tiempo mencionado, a menos de que este sistema (o reserva energética) seanuevamente llenado.

La forma más efectiva para lograr este relleno energético es mediante la combustión de sustancias ricasen energía (el papel principal lo tiene la glucosa). Sin embargo, cuando esto no es suficiente; entonces sepone en marcha el mecanismo de disposición de energía por la vía anaeróbica acompañada de la



formación de ácido láctico. Lo cual ocurre en tres condiciones:a) Al inicio del trabajo muscular, el proceso de combustión requiere de un intervalo de tiempo paraponerse a plena marcha.

b) El lactato siempre se forma en cargas dinámicas altamente intensivas (carrera de 400 mts).

c) La forma típica de carga que acompaña a la liberación de energía con predominante formación deácido láctico es la carga de fuerza (desarrollo y mantenimiento de fuerza). Caso del trabajo estático.

En este caso el músculo se contrae (desarrolla tensión sin acortamiento), lo cual eleva la presión en eltejido muscular, esto comprime los vasos sanguíneos que conducen la sangre arterializada (rica enoxígeno) hacia el músculo. Este tipo de trabajo muscular bloquea el suministro de oxígeno y por lo tanto lacombustión de sustancias ricas en energía (glucosa) se torna imposible.

Sustancias de Interés Biológico

Las sustancias que constituyen los seres vivos presentan una enorme variedad, aunque en su granmayoría son compuestos del carbono, con estructuras moleculares complejas. Sin embargo, estavariedad de moléculas orgánicas es consecuencia de las combinaciones de un número reducido demoléculas sencillas que se unen entre sí para dar origen a largas cadenas.Los cuatro grupos principales de macromoléculas que constituyen los seres vivos son: proteínas,polisacáridos, lípidos y ácidos nucleicos. Cada uno de estos grupos cumple una función específica en

todas las células.

y Las proteínas son las macromoléculas más abundantes en el interior de las células, constituyendo el 50% o más de su peso seco. Unas tienen funciones estructurales en las células y otras, actividadescatalíticas específicas.

y Los polisacáridos son almacén energético y cumplen funciones estructurales extracelulares.

y Los lípidos también cumplen dos funciones principalmente: son constituyentes de membranas celularesy almacenes ricos en energía.

y Los ácidos nucleicos actúan almacenando y transmitiendo la información genética.

Dentro de las funciones de los ácidos nucleicos tenemos la secuencia de bases del ADN se guarda la

información que permite la biosíntesis de las proteínas, determinando la secuencia de aminoácidos. Estainformación se denomina código genético.

La estructura de doble hélice permite la duplicación del ADN al abrirse las cadenas y poderse copiar, apartir de cada una, otra con idéntica estructura. Esta propiedad del ADN es la base de la reproducción delos seres vivos.

El ARN participa en la síntesis de proteínas, siendo un intermediario que se crea a partir del ADN.

EL ADENOSINTRIFOSFATO (ATP) se conoce como la «moneda energética» de la célula, ya que losenlaces entre los fosfatos son muy ricos en energía. Cuando se rompen estos enlaces se desprende grancantidad de energía. De la misma manera, si en un proceso metabólico (por ejemplo, en la glucólisis) sedesprende energía, ésta es captada en forma de ATP para su posterior utilización.



Esquema de la Organización Mitocondrial:

El alimento que comemos se oxida para producir electrones de alta energía que se convierten en energíaalmacenada. Esta energía es almacenada en enlaces fosfato de alta energía, en una molécula llamada

adenosín trifosfato o ATP. El ATP proviene de convertir el adenosín difosfato o ADP, mediante la adiciónde un grupo fosfato con un enlace alta energía. Varias reacciones en la célula pueden o utilizar la energía(en este caso el ATP se convierte en ADP liberando el enlace de alta energía), o producirla (en donde el

ATP se produce a partir del ADP.

Pasos desde la Glicólisis a la cadena de transporte de electrones. ¿Por qué la Mitocondria esImportante?

Repasemos los pasos de tal manera que se pueda ver como el alimento se transforma en paquetes deenergía de ATP y agua. El alimento que ingerimos debe convertirse en los metabolitos básicos que lacélula puede utilizar. Por ejemplo el pan (que contiene carbohidratos), debe sufrir la acción de las enzimas

digestivas (en el borde del intestino o en la luz intestina) para convertirse en unidades de carbohidratossimples que hemos llamado glucosa. La glucosa debe absorberse y luego debe entrar en la célulamediante moléculas especiales en la membrana celular, que hemos denominado "transportadores deglucosa".

Una vez dentro de la célula la glucosa es procesada (se hacen moléculas mas pequeñas) para hacer ATPpor dos vías. La primera vía no requiere oxígeno y es llamado el metabolismo anaerobio. Esta vía esllamada glicólisis y se lleva a cabo el citoplasma, fuera de la mitocondria. Durante la glicólisis de la

molécula original de glucosa (6 carbonos) se obtienen dos moléculas de piruvato (3 carbonos cada una)(gluco - dulce, lisis-cortar). Otros alimentos como las grasas pueden también ser degradados ("cortados")para ser utilizados como combustible. Cada reacción ha sido diseñada algunos iones de hidrógeno(electrones), que pueden utilizarse para hacer paquetes de energía (ATP). Sin embargo sólo 4 moléculasde ATPs pueden ser hechas a partir de glucosa mediante esta vía (glicólisis). Por esto la mitocondria y eloxígeno son tan importantes. Necesitamos continuar con el proceso de degradación con el ciclo de Krebso de los ácidos tricarboxílicos, dentro de la mitocondria, para sí conseguir suficiente ATP para que lacélula pueda efectuar todas sus funciones.

Los eventos que ocurren dentro y fuera de la mitocondria son dibujados en el diagrama anterior. Piruvatoes llevado dentro de la mitocondria, y allí convertido a Acetil Co-A, el cual entra al ciclo de Krebs. Laprimera reacción produce dióxido de carbono, CO2, puesto esta reacción involucra la remoción de uncarbono del piruvato.

Cadena de Transporte de Electrones

La tercera bomba en la serie cataliza la transferencia de electrones al oxígeno para hacer agua. Estebombeo quemiosmótico crea un gradiente electroquímico de protones a través de la membrana, el cual esutilizado para potenciar "la maquina productora de energía", o sea a la Sintasa de ATP. .Esta moléculas



se encuentra en la pequeñas "partículas elementales" que se proyectan desde la cresta. La ilustración deabajo muestra una partícula elemental

Como se mencionó arriba, este proceso requiere oxígeno, por lo cual se llama "metabolismo aeróbico". La ATP Sintasa utiliza la energía del gradiente de iones hidrógeno (también llamado protón), para hacer ATPa partir de ADP y fosfato. También se produce agua a partir del oxígeno e hidrógeno. Así cadacompartimiento en las mitocondrias se especializa en una fase de estas reacciones.

Diagrama de la Sintasa del ATP:

Revisemos el NAD y FAD remueven electrones que se donan durante algunos de los pasos del ciclo delácido cítrico o de Krebs. Luego ellos llevan los electrones a las bombas de transporte de electrones ydonan los electrones a las bombas, así el NAD y el FAD se "oxidan" puesto que ellos pierden ioneshidrógeno que donan a las bombas. Luego las bombas transportan los iones hidrógeno al espacio entrelas dos membranas donde alcanzan una concentración suficientemente alta como para servir decombustible a las bombas de ATP. Con suficiente combustible, las bombas "fosforilan" el ADP. Entoncesasí es como la oxidación "está acoplada con la "fosforilación".

Los hidrógenos que son bombeados nuevamente a la matrix mitocondrial por la bomba de ATP secombinan con el oxígeno para hacer agua. Y esto es muy importante, por que sin oxígeno, los iones dehidrógeno se acumularían, y el gradiente de concentración requerido para correr las bombas de ATP noseria posible. Y por lo tanto no podría trabajar la bomba de ATP.

Por qué Necesitamos a la Mitocondria:

La idea detrás del proceso es obtener el máximo posible de ATP de la glucosa (y de otros productosalimenticios). Si no tenemos oxígeno, por cada molécula de glucosa sólo obtendremos 4 moléculas de

ATP - los paquetes de energía (en la glicólisis). Sin embargo, cuando tenemos oxígeno, podemos correr el ciclo de Krebs y producir muchos mas iones hidrógeno que pueden potenciar las bombas de ATP. Delciclo de Krebs podemos obtener 24-28 moléculas de ATP. De la glicólisis obtenemos 4 moléculas)Entonces Ud. puede ver cuanta más energía podemos obtener de una molécula de glucosa cuando seencuentran trabajando las mitocondrias y tenemos oxígeno

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