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Respiración celular
Metabolismo:
reacciones
catabólicas
Biología NM
Metabolismo
• El metabolismo es la suma de todas las
reacciones químicas que suceden en un
organismo.
• Las reacciones metabólicas pueden ser
de dos tipos:
- catabólicas: reacciones que rompen
moléculas orgánicas complejas y liberan
energía
- anabólicas: reacciones que usan energía
para construir moléculas complejas a
partir de otras más simples.
Metabolismo
Reacciones
anabólicas
Se construyen
moléculas
complejas
Endergónicas
(absorben calor)
Reacciones
catabólicas
Se rompen
moléculas
complejas
Exergónicas
(liberan calor)
biosintéticas
degradativas
ejemplo:
fotosíntesis
ejemplo:
respiración
celular
Rutas metabólicas
• Casi todas las reacciones químicas de un
organismo son catalizadas por enzimas.
• Las reacciones suelen ocurrir en
secuencias específicas llamadas rutas
metabólicas o bioquímicas.
• Una ruta metabólica simple sería:
sustrato A → sustrato B → producto final
• Algunas rutas metabólicas en vez de
cadenas, son ciclos de reacciones
Las enzimas requeridas para catalizar cada paso se suelen
encontrar en distintos compartimientos de la célula. Por
ejemplo, el último conjunto de reacciones de esta ruta de la
respiración celular se da en la mitocondria, que es un
organelo de las células eucariotas.
RESPIRACIÓN CELULAR
Respiración celular
• Todas la células vivas necesitan una
fuente de energía para funcionar.
• La energía es usada en todos los
procesos y reacciones químicas que se
dan en la célula, como por ejemplo la
síntesis de una proteína en los ribosomas
o la replicación del DNA, también mover
cromosomas o la contracción de un
músculo.
Respiración celular
• Esos procesos requieren energía
generalmente en forma de ATP.
• El ATP (trifosfato de adenosina) es una
molécula que atrapa energía y la hace que
la célula la pueda utilizar.
animación:
http://student.ccbcmd.edu/biotutorials/energy/atpan.html
Respiración celular
• definición = la respiración celular es la
liberación controlada de energía en forma
de ATP a partir de compuestos orgánicos
en las células.
• Para que la célula pueda romper las moléculas
orgánicas como la glucosa, deben actuar varias
enzimas que catalizan una secuencia de
reacciones en las que se rompen enlaces
covalentes, liberando energía (los enlaces son
“oxidados” = pierden electrones). Esta energía
es atrapada por los enlaces del ATP formado a
partir del ADP.
ATP: la “moneda” de energía en la célula
http://www.brooklyn.cuny.edu/bc/ahp/LAD/C7/graphics/C7_atp_2.GIF
Respiración anaeróbica
(glicólisis)
y respiración aeróbica
La glicólisis (o glucólisis) es el primer
paso en el proceso de la respiración
celular
• Cuando la glucosa es la molécula a
metabolizar, todas las células empiezan el
proceso de la respiración de la misma
manera:
• Una serie de enzimas modifican la
glucosa (que posee 6 carbonos) y la
convierten en dos moléculas de 3
carbonos llamadas piruvato.
La glicólisis (o glucólisis) es el primer
paso en el proceso de la respiración
celular
• Debido a que en el proceso de formación
del piruvato hay rompimiento de algunos
enlaces covalentes, se ha liberado
energía, ganándose 2 moléculas de ATP
por cada piruvato formado.
• Sin embargo, como para iniciar el proceso
de reacciones la célula invierte 2
moléculas de ATP, la ganancia neta de
ATP es 2.
El priruvato (ácido pirúvico) puede seguir dos vías:
1. Sin oxígeno y en el citoplasma, menos eficiente en obtención de
energía, hacia la fermentación
2. Con oxígeno y en la mitocondria, máxima eficiencia, hacia el ciclo
de Krebs y la cadena de transporte de electrones
Glicólisis
Algunas células usan la respiración anaeróbica
como única forma para producir ATP
• El término respiración celular se refiere a
una variedad de vías bioquímicas para
metabolizar la glucosa. Todas esas vía
empiezan con la glicólisis.
• Algunos organismos obtienen su ATP solo
a partir de la glicólisis, y son llamados
anaeróbicos, pues no usan oxígeno para
“sacarle” más energía a la glucosa y llegar
a obtener CO2 y H2O como productos
finales.
Fermentación
• El rompimiento de moléculas orgánicas
para producir ATP en forma anaeróbica se
llama fermentación.
• La fermentación se llama anaeróbica
porque no requiere de oxígeno.
• Es poco eficiente: solo produce 2 ATP
netos, que equivale al 10% de la energía
disponible en una molécula de glucosa.
Distintos organismos pueden liberar sustancias diversas como desecho
de la fermentación: CO2, etanol, ácido láctico, ácido butírico, ácido
acético (en el vinagre), y otras.
Fermentación
• La fermentación convierte el piruvato en
CO2, y alcohol o ácido láctico.
• Veremos dos tipos de fermentación:
- Fermentación alcohólica: se produce
etanol (alcohol) y CO2
- Fermentación láctica (o acido láctica): se
produce lactato
Los dos tipos de fermentación con más detalle:
http://www.bio.miami.edu/~cmallery/255/255atp/255makeatp.htm
Fermentación alcohólica
Fermentación alcohólica
• Las levaduras son hongos unicelulares
que usan la fermentación alcohólica para
obtener ATP.
• El piruvato (3C) lo convierten en etanol
(2C), perdiendo un carbono (C).
• Este carbono perdido se convierte en una
molécula de CO2 que es gaseosa.
• Ambos, etanol y CO2 son productos de
desecho de la fermentación.
Levaduras (Saccharomyces spp.)
en la industria
• Industria del pan: el CO2 producido en la
fermentación hace crecer la masa.
• Producción de bebidas alcohólicas como el
vino y la cerveza. En el vino las levaduras
presentes en la cáscara de la uva inician la
fermentación.
• Creciente uso del alcohol como combustible
para vehículos a partir de caña o de maíz.
Brasil es líder en esta industria. En los
últimos años también Estados Unidos
destina gran parte del maíz a combustibles.
Fermentación acido láctica
• Organismos que usan la respiración
aeróbica a veces necesitan energía con
urgencia, y la obtienen en forma
ineficiente a través de la fermentación.
• En los seres humanos, el piruvato es
convertido en lactato (ácido láctico)
El ácido láctico cristalizado se acumula en
músculos poco entrenados
La respiración anaeróbica
en resumen:
• La glicólisis es usada por las células para
iniciar el proceso total de la respiración.
• La glicólisis se realiza en el citoplasma
de la célula.
• Aunque es poca energía la que se obtiene
de una molécula de glucosa (6C), al
menos se ganan 2 ATP.
• El resultado es la producción de dos
moléculas de piruvato (3C).
La
respiración
aeróbica
La respiración aeróbica es el camino
más eficiente para obtener energía
• Al intervenir el oxígeno, el piruvato puede
ser degradado y oxidado hasta CO2 y H2O,
liberando toda su energía.
• La respiración aeróbica es muy eficiente, y el
proceso completo produce 36 o 38 ATP por
cada molécula de glucosa en las
mitocondrias de las células.
• En los seres humanos la respiración de un
día puede producir medio litro de agua. Hay
animales del desierto que solo ingieren
alimentos secos y nunca agua.
La reacción resumida de la
respiración aeróbica:
• C6H12O6 + 6O2 -----> 6CO2 + 6H20 +
energía (calor y ATP)
La respiración aeróbica se realiza en la
mitocondria
• Si el oxígeno está disponible en la célula,
el piruvato es absorbido dentro de la
mitocondria y es totalmente oxidado,
hasta llegar a CO2 y H2O.
• El piruvato es transformado en acetil
coenzima A, y entra a una cadena de
reacciones llamada ciclo de Krebs (o ciclo
del ácido cítrico) en honor al bioquímico
que descubrió este proceso y fue
galardonado con el premio Nóbel.
La respiración aeróbica se realiza dentro
de la mitocondria, que es un organelo
celular con membranas internas
plegadas
foto de microscopio
electrónico
Foto de microscopio electrónico de la
mitocondria
El último paso de la respiración
aeróbica es la fosforilación oxidativa
• El último paso se llama fosforilación
porque el ADP es ´fosforilado´ (gana un
enlace de alta energía entre fosfatos) para
almacenar energía en forma de ATP.
• La energía no es liberada toda a la vez,
sino que se da una serie de reacciones,
donde existe una cadena de transporte de
electrones que capta el oxígeno y luego
se forma agua como producto final.
- No solo se obtiene
energía de la
glucosa.
- Existen rutas
metabólicas desde
diferentes fuentes
de energía como
lípidos y proteínas.
Al final del proceso de respiración anaeróbica y aeróbica se
obtienen 36 ATP por cada molécula de glucosa.
¿36 o 38 ATP por molécula
de glucosa?
En procariotas aeróbicos, se
obtienen 38 moléculas de ATP por
la completa oxidación de la
molécula de glucosa en la
glucólisis, ciclo de Krebs y cadena
de transporte de electrones.
En eucariotas, pueden formarse
36 o 38 moléculas de ATP a partir de
la completa oxidación de la glucosa.
En algunos tejidos, 2 moléculas de
ATP se requieren para enviar 2
electrones del NADH producido en
la glucólisis a través de la
membrana mitocondrial hacia la
cadena de transporte de electrones.
En otras células no hay costo de
energía y se producen 38 ATP.
http://classes.midlandstech.edu/carterp/cours
es/bio225/chap05/lecture4.htm
http://mtraburgos-inmunologia.blogspot.com/2010/12/respiracion-celular.html
Fotosíntesis y respiración son dos procesos inversos: en la
fotosíntesis se crean enlaces a partir de la energía lumínica,
mientras en la respiración se rompen, liberando energía.
http://galerias.educ.ar/main.php?g2_view=keyalbum.KeywordAlbum&g2_keyword=esquema&g2_itemId=9513
FIN