Glucólisis: oxida la glucosa para formar piruvato

Ch.9 Respiración Celular

Una visión general

Hay tres etapas que ocurren en la respiración celular:

1. La glucólisis

* es la oxidación parcial de la glucosa (6 carbonos)en 2 moléculas de piruvato (ácido pirúvico) que tiene 3 carbonos

2. Krebscycle (también conocido como ciclo del ácido cítrico)

* Completa la oxidación de la glucosa

i. Descompone el piruvato en CO2

3. Cadena de transporte eléctrico y fosforilación oxidativa

· Acepta electrones energizados de moléculas transportadoras de coenzimas reducidas (NADH y FADH2).

* Utiliza el movimiento de electrones para crear fosforilación antioxidante de ATP. Produce alrededor del 90% de ATP.

o Los electrones se recolectaron durante la glucólisis y el ciclo de Krebs.

o Oxigenapulsa los electrones a través de una serie de reacciones en la cadena de transporte de electrones a estados de energía sucesivamente más bajos

Vía catabólica durante la cual una molécula de glucosa de 6 carbonos se divide en dos azúcares de 3 carbonos que luego se oxidan y reorganizan por un proceso metabólico astep que produce dos moléculas de ácido pirúvico.

* No se libera CO2 en la oxidación de glucosa a piruvato.

Las reacciones de glucólisis se producen en 2 fases:

1. Fase de inversión energética: un proceso de 5 pasos que divide la glucosa en dos. Este proceso consume ATP.

Paso 1: la glucosa entra en la célula y el carbono # 6 se fosforila (el fosfato se une a ella). Esta reacción utiliza ATP.

Paso 2: una enzima llamada isomerasa cataliza la acción que cambia la estructura de la glucosa 6-fosfato a su isomerfructosa 6-fosfato.

Paso 3: El carbono # 1 de fructosa 6-fosfato se fosforila. Usa un ATP.

Paso 4: El difosfato de fructosa 1,6 se corta en dos azúcares de tres carbonos idénticos en una reacción controlada por enzimas. Esta es la reacción que le da nombre a glicolisis.

Paso 5: Reacción controlada por enzimas que permite convertir los dos azúcares en el otro.

2. Fase de generación de energía: las 2 moléculas intermedias de 3 carbonos se oxidan y se producen ATP y NADH.

• Ganancia neta de 2 ATP por fosforilación a nivel de sustrato (la producción de ATP por la transferencia directa de PO4 de un sustrato intermedio a ADP. La reacción es controlada por enzimas)

· 2 las moléculas de NAD se reducen a la forma de NADH. La energía en los electrones de alta energía del NADH se utilizará para producir ATP en la fosforilación oxidativa (producción de la transferencia exergónica de electrones de moléculas de alimentos al aceptor de electrones final, en este caso O2.

Paso 1: 2 reacciones catalizadas por enzimas, una reduce el NADto NADH y la otra fosforila los 2 azúcares. Las moléculas de 2 NADH se producen a partir de cada molécula de glucosa.

Paso 2: El ATP se produce en la fosforilación de nivel de sustrato. La PO4 se transfiere de los azúcares fosforilados a ADP. Produce 2 moléculas de ATP de cada glucosemolécula. Esto sustituye a los 2 ATP utilizados en la fase de inversión energética.

Paso 3: Se prepara para la siguiente reacción. Mueve el fosfato del Carbono # 3 al Carbono # 2.

Paso 4: Las enzimas eliminan el agua. Esto hace que el enlace que sostiene el fosfato tocarbono #2 sea débil e inestable.

Paso 5: 2 Las moléculas de ATP se producen por fosforilación a nivel de sustrato.

Ecuación de resumen:

C6H12O6 + 2 NAD + 2 ATP —> 2 C3H4O3 + 2H2O + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP

la Glucosa se oxida en 2molecules de ácido pirúvico en una reacción exergónica. La mayor parte de la energía se conserva en los electrones de alta energía del NADH y en los enlaces fosfatados del ATP.

KrebsCycle

El Krebscycle completa la oxidación de las moléculas orgánicas. Libera la energía que se almacena en las 2 moléculas de piruvato. El piruvato puede oxidarse completamente en presencia de oxígeno.

1. Antes de que podamos entrar en el ciclo de Krebs, debemos formar acetil Co-A

· Las moléculas de ácido pirúvico se trasladan del citoplasma a las mitocondrias mediante proteínas transportadoras en la membrana mitocondrial. Una vez dentro de la mitocondria,el piruvato se convierte en acetil Co-A en una reacción que utiliza múltiples enzimas.

el CO2 se elimina del grupo carboxilo del piruvato, cambiándolo de un compuesto de 3 carbonos a un compuesto de 2 carbonos. Se libera CO2.

o La molécula de 2 carbonos se oxida a formacetato. El NAD se reduce a NADH en el proceso y se producen 2 moléculas de NADH.

o Coenzima A, un compuesto formado a partir de vitamina A,se une al acetato y forma acetil Co-A, que es mucho más reactivo que el piruvato.

2. Ciclo de Krebs

Por cada giro del ciclo de Kreb:

* 2 carbonos entran en la parte acetil de acetilCo-A.

* 2 carbonos diferentes se oxidan y se dejan como CO2

* Se producen 3 NADH y 1 FADH2

* 1 molécula de ATP se produce por fosforilación de nivel de sustrato

* El oxaloacetato debe regenerarse

Para cada molécula de glucosa que se divide durante la glucólisis:

* se deben completar 2 vueltas del ciclo de Krebs para oxidar completamente la glucosa

Pasos del Krebscycle: cada paso está mediado por enzimas

1. El acetil Co-A se rompe y el acetato de 2 carbonos se une a una molécula de 4 carbonos de oxaloacetato (un compuesto que se encuentra naturalmente en la matriz mitocondrial) y forma ácido cítrico.

2. El ácido cítrico se convierte en su isómero, el ácido isocitrico.

3. suceden 2 cosas:

a. El ácido isocitrico pierde CO2 dejando una molécula de carbono 5

b. El compuesto de carbono 5 se oxida y el NAD se reduce

4. Catalizada por múltiples enzimas:

a. El CO2 se elimina de la molécula de carbono 5

b. La molécula de carbono restante de 4 se oxida y el NAD se reduce

5. Se produce fosforilación a nivel de sustrato. Se crea 1 ATP.

6. Una molécula se oxida El DCP se reduce para formar FADH2

7. Se agrega agua para hacer posible la siguiente reacción

8. Una molécula se oxida y el NAD se reduce para formar NADH y el oxaloacetato se regenera para que el ciclo pueda comenzar de nuevo.

2 las vueltas del ciclo de Krebs producen la siguiente forma en cada molécula de glucosa:

6 moléculas de CO2

2 moléculas de ATP son creadas por fosforilación de nivel de sustrato

6 moléculas de NADH

2 moléculas de FADH2

Cadena de Transporte de Electrones

ETC está hecho de moléculas portadoras de electrones incrustadas en la membrana innermitocondrial. Cada portador es más electronegativo que el anterior, por lo que los electrones se tiran hacia abajo de la cadena hasta que alcanzan el receptor final de electrones, el oxígeno.

* La mayoría de los portadores en ETC son proteínas que están unidas a cofactores. Son los cofactores los que aceptan y donan electrones.

Secuencia de reacciones en el ETC:

el NADH se oxida y flavoproteína es reducido. Los electrones de alta energía se transfieren de Nadh a FMN

La flavoproteína se oxida a medida que pasa electrones a una sulfurproteína de hierro (FeS)

El FeS se oxida a medida que pasa a la electrónica, el único compuesto no proteico de la cadena, la uniquinona (Q)

Q pasa electrones a una sucesión de moléculas del citocromo

El citocromo a3, el último portador de la cadena, pasa los electrones al oxígeno molecular, O2

A medida que se reduce el O2, se forma agua. Por cada 2 moléculas de NADH, se reduce un O2 y se fabrican 2 moléculas de H2O.

Nota: el ETC NO hacen ATP directamente. Genera un gradiente de protones en la membrana interna de las mitocondrias. Esto almacena energía potencial química que se puede utilizar para fosforilar ADP.

Quimiosmosis: unión de los procesos de flujo exergónico de electrones por una cadena de transporte de electrones a la producción endergónica de ATP mediante la creación de un gradiente de protones a través de una membrana. El gradiente de protones impulsa la síntesis de ATP a medida que los protones se difunden a través de la membrana.

* Hace posible la fosforilación oxidativa (en la respiración celular) y la fotofosforilación (en la fotosíntesis)

* Solo puede producir ATP con la ayuda de la enzymeATP sintasa

Examen del Proceso

Secuencia de flujo de energía:

Glucose -> NADH ->ETC -> proton gradient -> ATP

la Fermentación

Permite que las células produceATP sin oxígeno.

1. La glucólisis ocurre exactamente igual que en la respiración aeróbica, pero en la respiración anaeróbica, el piruvato se reduce y el NAD se regenera. Esto evita que la célula agote su suministro de NAD que es necesario para la respiración aeróbica.

2. El piruvato se somete a la fermentación. Hay 2 tipos de fermentación.

a. Fermentación alcohólica: se produce en plantas, levaduras y bacterias. El piruvato se convierte en etanol.

1. Piruvatelosa CO2 y se convierte en el compuesto de 2 carbonos acetaldehído.

2. NADHis oxidado y acetaldehído reducido a etanol

b. Fermentación de ácido láctico: se produce en células animales. El piruvato se convierte en ácido láctico. Se usa para hacer queso y yogur y en células musculares humanas cuando el oxígeno es escaso.

1. El NADHis oxidado y el piruvato se convierte en ácido láctico