Qué hace que nos mantengamos vivos? CATABOLISMO
CATABOLISMO: RESPIRACIÓN CELULAR Conjunto de reacciones metabólicas tendientes a la transformación completa de biomoléculas complejas en moléculas sencillas y en el almacenamiento de la energía química desprendida en forma de enlaces de fosfato y de moléculas de ATP, para luego ser usadas en “trabajo biológico” BIOMOLÉCULAS
Complejas Reducidas Ricas en energía
RESPIRACIÓN CELULAR
MOLÉCULAS +ATP + CALOR “DESECHOS” Sencillas Oxidados Pobres en energía
CATABOLISMO
RESPIRACIÓN CELULAR Ambientes O2 AEROBIA oxigenados
X
RESPIRACIÓN CELULAR Ambientes O2 ANAEROBIA anóxicos
RESPIRACIÓN CELULAR ANAEROBIA
RESPIRACIÓN CELULAR AEROBIA
Oxidación de la glucosa cuyo úlQmo aceptor de electrones no es el oxígeno y se produce poco ATP. Si el úlQmo aceptor es orgánico = FERMENTACION
Oxidación de la glucosa cuyo úlQmo aceptor de electrones es el oxígeno y producción de bastante ATP
RESPIRACIÓN CELULAR ANAEROBIA FERMENTATIVA Procesos asociados: 1.Glicólisis & 2. Fermentación (alcohólica y lácQca)
1. Glicólisis:
secuencia compleja de reacciones que se realizan en el citosol celular y por el cual una molécula de glucosa se desdobla en dos moléculas de Ác. Pirúvico. Producción 2 ATP netos. (dos etapas)
Fase 1: “Inversión” energéQca:
*Consumo 2 ATP *AcQvación (fosforilación) glucosa *Producción 2 moléculas de gliceraldehído 3-‐fosfato (G3P )
Fase 2: “Cosecha” energéQca:
Producción 2 Ácido pirúvico *Oxidación G3P & producción 2 NADH2 *Fosforilación G3P para producir gliceraldehído 1-‐3 fosfato (G1-‐3P) *Fosforilación a nivel de sustrato de ADP produciendo 2 ATP por cada G1-‐3P
En total 4 ATP por cada glucosa tan solo 2 ATP netos 14.6 kcal/mol 2% rendimiento
2. Fermentación: proceso catabólico de oxidación incompleta de productos de la respiración celular anaeróbica –glicolisis, donde el producto final es un compuesto orgánico. 2 Qpos generales: Fermentación Lác.ca:
Reducción del Ac. Pirúvico produciendo Ac. LácQco. Bacterias lácQcas, algunos protozoos y en el músculo esqueléQco humano.
Fermentación Alcohólica:
Reducción del Ac. Pirúvico en dos etapas: decarboxilación inicial con producción de acetaldehído y CO2 y reducción final libreando etanol. Realizada por
levaduras , otros hongos y algunas bacterias.
RESPIRACIÓN CELULAR AEROBIA Conjunto de reacciones 1. catabólicas con alta 2. liberación de energía (ATP) a parQr de biomoléculas en 3. medios aerobios donde el 4. úlQmo aceptor de electrones es el oxígeno y los productos finales son CO2 y H2O. Cuatro etapas
Glicólisis (citoplasma) Decarboxilación del Ácido Pirúvico (citoplasma) Ciclo de Krebs (mitocondrias) Fosforilación OxidaQva: Sistema transporte de electrones y quimiósmosis protones (mitocondrias)
Oxidación
Reacción General: C6H12O6 + 6O2
6CO2 + 12H2O + 38 ATP Reducción
GLICOLISIS:
Tras la acQvación energéQca de una glucosa en el citoplasma mediante el uso de 2 ATPs se: Producen 2 ATP netos Forman 2 NADH2 Forman 2 Ác. Pirúvicos
DECARBOXILACIÓN DEL ÁCIDO PIRÚVICO: Reacción química en la que cada molécula de Ác. Pirúvico reacciona con la Coenzima-‐ A (CoA) libreando una molécula de AceQl-‐ CoA, CO2 y NADH2 (en la matriz mitocondrial)
CICLO DE KREBS:
Ruta metabólica que inicia con la reacción del ace[l-‐ CoA con el oxalacetato formando ácido cítrico, y este tras una serie de reacciones finalmente regeneran la molécula inicial de oxalacetato. En cada vuelta, se obQenen GTP , equivalentes reductores (NADH2 y FADH2), CO2, H2O y calor.
CICLO DE KREBS (DETALLADO)
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA: CADENA TRANSPORTE DE ELECTRONES-‐ QUIMIOSMOSIS Ruta metabólica que emplea la energía liberada por la oxidación de moléculas en forma de NADH2 y FAD2para producir ATP. Los electrones son transferidos desde el donante de electrones a través de la cadena transportadora de electrones (CTE) mediante reacciones redox al aceptor final de electrones el oxígeno. La energía liberada por los electrones fluyendo a través de la CTE es uQlizada para favorecer la quimiósmosis de protones a través de la membrana interna mitocondrial. Esto genera energía potencial bajo la forma de un gradiente de pH y un potencial eléctrico a través de la membrana. La energía almacenada es aprovechada permiQendo que los protones fluyan de regreso a la matriz a favor del gradiente, a través de la ATPsintasa. La enzima uQliza esta energía para generar ATP desde el ADP, en una reacción de fosforilación.
Cadena Transportadora de electrones CTE
Flujo de e-‐ transportados por NAD2 y FAD2 (oxidoreducción) Oxido-‐reducción citocromos Bombeo de p+ QUIMIOSMOSIS Reducción del O… producción H2O
El gradiente protónico alcanzado se ve liberado a través de la ATPsintetasa la cual promueve la síntesis de ATP a parQr de ADP+ P
Por cada par de e-‐ transferidos por NAD (NADH2) se producen 3 ATP Por cada par de e-‐ transferidos por FAD (FADH2) se producen 2 ATP
BALANCE NETO TOTAL ATP x 1 glucosa Glicólisis: 2 ATP (nivel sustrato) 2 NADH2= 6 ATP (CTE-‐fosforilacion-‐oxidaQva) Decarboxilacion Ac Piruvico 2NADH2= 6 ATP (CTE-‐fosforilacion-‐oxidaQva)
Ciclo de Krebs 2 succinil-‐coA= 2 ATP (nivel sustrato) 2 x3NADH2=18ATP (CTE-‐fosforilacion-‐oxidaQva) 2 x FADH2 = 4 ATP TOTAL = 38 ATP (39% Energía glucosa)
ALIMENTO Carbohidrato s
aminoácidos
monosacáridos GLICOLISIS
Proteínas
Lípidos Ac. Grasos & glicerol
FERMENTACION
Piruvato AceQl-‐coA
BIOSINTESIS POLIMEROS aminoacidos, Proteínas & nucleo[dos etc Ac. nucleicos
CICLO DE KREBS
NH3
NADH2
FADH2
CO2 O2 CTE
H2O NAD/ FAD
AT P
1. Qué Qpos básicos/generales se diferencian de respiración celular ? 2. Que sustancias se pueden producir de un proceso fermentaQvo? a. Ac. LácQco b. CO2 c. Etanol d. H2O 3. Que proceso transfiere la mayor canQdad electrones a la CTE durante la respiración celular aeróbica? a. Oxígeno b. Fermentación c. Glicólisis d. Ciclo de krebs e. decarboxilación piruvato 4. Las flechas, indicando cambios redox y origen de los átomos de O2, están bien ubicadas? Falso o verdadero? Por qué? Reducción
Respiración C6H12O6 + 6O2 celular aerobia
6CO2 + 12H2O + 38 ATP Oxidación