Respiración Celular. La respiración celular es un proceso donde la célula convierte energía de los nutrimentos (alimentos) en energía (ATP)

Transcripción

1 Respiración Celular

2 Respiración Celular La respiración celular es un proceso donde la célula convierte energía de los nutrimentos (alimentos) en energía (ATP) que será utilizada para los procesos metabólicos que requieren energía.

3 Respiración Celular cont. La respiración celular puede ser aerobia o anaerobia. La respiración aerobia requiere oxígeno molecular (O 2 ), mientras que las vías anaeróbicas, como la respiración anaerobia y la fermentación, no necesitan oxígeno. La mayor parte de las células utilizan la respiración aerobia. La respiración aerobia es un proceso redox.

4 Metabolismo Aeróbico El metabolismo o respiración aeróbica tiene cuatro etapas: 1-Glucólisis - 2-Formación de acetilcoenzima A 3-Ciclo del ácido cítrico 4-Cadena de transporte de electrones y quimiósmosis

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6 Detalle de la estructura de una mitocondria.

7 Dos mitocondrias de tejido pulmonar de mamífero vistas al microscopio electrónico de transmisión. Se pueden apreciar algunas estructuras de la mitocondria, como sus membranas, las crestas mitocondriales y la matriz.

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9 Simetría entre ecuaciones de Fotosíntesis y Respiración Celular Fotosíntesis 6CO 2 + 6H 2 O + energía C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Respiración Celular C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO2 + 6 H2O + energía

10 Glucólisis En el proceso de glucólisis, una molécula de glucosa (6C) se rompe convirtiéndose en dos de ácido pirúvico (3C). La glucólisis no necesita oxígeno. Ocurre en el citosol. Consiste de una serie de reacciones catalizadas por enzímas específicas. Ganancia neta: 2 ATP y 2 NADH.

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13 Fermentación Fermentación reacción anaeróbica que convierte el ácido pirúvico producido por glucólisis en ácido láctico o alcohol y CO 2 Ocurre cuando se hace demasiado ejercicio, estamos obteniendo poco oxígeno es necesario regenerar NAD+ para producir NADH por glucólisis

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15 Formación de acetilcoenzima A Cada molécula de piruvato entra a la mitocondria y se oxida para convertirse en una molécula de dos carbonos (acetato) que se combina con coenzima A y forma acetilcoenzima A; se produce NADH y se libera bióxido de carbono como producto de desecho.

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23 Ciclo del ácido cítrico El grupo acetato del acetilcoa se combina con una molécula de cuatro carbonos (oxalacetato), y se forma una molécula de seis carbonos (citrato). En el transcurso del ciclo ésta se recicla a oxalacetato y se libera bióxido de carbono como producto de desecho. Se captura energía como ATP y los compuestos reducidos de alto contenido de energía NADH y FADH 2.

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26 Cadena de transporte de electrones y quimiósmosis. Los electrones extraídos de la glucosa durante las etapas precedentes se transfieren de NADH y FADH 2 a una cadena de compuestos aceptores de electrones. A medida que los electrones pasan de un aceptor a otro, parte de su energía se emplea para bombear hidrogeniones (protones) a través de la membrana mitocondrial interna, formando un gradiente de protones. En un proceso denominado quimiósmosis, la energía de este gradiente se usa para producir ATP.

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30 Representación de la cadena de transporte de electrones.

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32 Productos de RC Glucólisis 2 Piruvatos + 2 NADH + 2 ATP Formación de AcetilCoa 2 AcetilCoA + 2 CO2 + 2 NADH Ciclo de Acido Cítrico 4 CO2 + 6 NADH + 2 FADH2 + 2ATP Las 10 moléculas de NADH pueden producir de 28 a 30 de ATP La oxidación defadh2 genera 2 de ATP, osea, 4 ATP en total

33 Rendimiento Energético Glucólisis: 2 ATP Ciclo del ácido cítrico: 2 ATP Cadena de transporte de electrones y quimiósmosis: ATP Si se suman todas las moléculas de ATP producidas, el metabolismo aerobio de una molécula de glucosa produce un total de 36 a 38 ATP.

34 Esquema generalizado de la respiración celular.

35 Otros nutrimentos como fuente de energía Muchos organismos dependen de otros nutrimentos distintos de la glucosa (o además de ésta) como fuente de energía. Los seres humanos y otras especies de animales suelen obtener su energía de la degradación de ácidos grasos. Los amino ácidos de las proteínas también se utilizan como moléculas de combustible.

36 Otros nutrimentos como fuente de energía Los aminoácidos se metabolizan en reacciones en las que primero se disocia el grupo amino, en un proceso llamado desaminación. En los mamíferos y otros animales, este grupo se convierte en urea y se excreta, pero la cadena de carbonos se metaboliza y tarde o temprano se emplea como reactivo en uno de los pasos del ciclo del ácido cítrico.

37 Metabolismo Anaeróbico La respiración anaeróbica, en la que no se emplea al oxígeno como aceptor final de electrones. Está presente en algunos tipos de bacterias que viven en ambientes privados de oxígeno (anaerobios), como suelos inundados, aguas estancadas o los intestinos de animales. El aceptor final de electrones es una sustancia inorgánica como nitrato (NO 3 ) - o sulfato (SO 4 ) -2.

38 Metabolismo Anaeróbico cont. Existe otro tipo de bacterias específicas así como algunos hongos que utilizan la fermentación, una vía anaerobia en la que no participa una cadena de transporte de electrones.

39 Metabolismo Anaeróbico cont. Las levaduras son anaerobios facultativos. Estos hongos unicelulares (eucarióticos) tienen mitocondrias y realizan respiración aeróbica cuando el oxígeno está presente, pero cambian a fermentación alcohólica cuando no hay oxígeno. La fermentación alcohólica es la base de la producción de cerveza, vino y otras bebidas alcohólicas. Las levaduras se usan además en la producción de pan.

40 Metabolismo Anaeróbico cont. Algunos hongos y bacterias realizan fermentación láctica (de ácido láctico). Este mecanismo es similar al que ocurre en las células musculares de humanos y otros animales complejos durante actividad muscular intensa. Si la cantidad de oxígeno que llega a las células musculares es insuficiente para sostener la respiración aerobia, las células cambian con rapidez a la fermentación láctica.

41 Metabolismo Anaeróbico cont. Este cambio es solo temporal, y se requiere oxígeno para el trabajo sostenido. La acumulación de lactato en las células musculares contribuye a la fatiga y a los calambres del músculo. Los seres humanos pueden usar este mecanismo solo por escasos minutos.

42 Metabolismo Anaeróbico cont. La capacidad de algunas bacterias para producir lactato se aprovecha para la fabricación de yogurt.

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44 Metabolismo Anaeróbico cont. Tanto la fermentación alcohólica como la de ácido láctico son mecanismos de producción de energía menos eficientes que la respiración aerobia. Una célula muscular que realiza fermentación debe consumir hasta 20 veces más glucosa por segundo para hacer el mismo trabajo que una que lo hace por la vía aerobia.

45 Relación entre Fotosíntesis y Respiración Celular Aunque al mirar estos procesos puede dar la impresión de que sean opuestos fotosíntesis y respiración celular son procesos complementarios. La fotosíntesis permite a los organismos capaces de hacerla capturar energía del medio ambiente y convertirla en una forma accesible a todos los seres vivos.

46 Cont. relación entre foto. Ecuaciones Balanceadas Fotosíntesis 6 CO 2 + 6H 2 O + energía solar C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Respiración Celular C 6 H 12 O 6 + 6O CO 2 + 6H 2 O + energía