RESPIRACIÓN CELULAR. Material para Ing. Ambiental

Transcripción

1 RESPIRACIÓN CELULAR

2 Respiración celular La Respiración Celular es una de las vías principales del metabolismo, gracias a la cual la célula obtiene energía en forma de ATP. Tiene lugar en las mitocondrias.

3 METABOLISMO conjunto de procesos físicos y químicos o reacciones a las que está sujeta una célula. Estos son los que les permitirán a las mismas sus principales actividades, como la reproducción, el crecimiento, el mantenimiento de sus estructuras y la respuesta a los estímulos que reciben.

4 METABOLISMO

5 METABOLISMO Ejemplos de las vías catabólicas y anabólicas Vías catabólicas -Nombres terminados en lisis, que significa rotura - Glucogenólisis Vías anabólicas -Nombres terminados en génesis, que significa crear - Glucogénesis Proteólisis Lipólisis Glucólisis Síntesis de proteínas Lipogénesis Gluconeogénesis

6 METABOLISMO

7 Respiración celular El proceso por el cual las células degradan las moléculas de alimento para obtener energía recibe el nombre de respiración celular. Este proceso es una combustión controlada del cual la célula obtiene energía. Como combustible bioquímico las células utilizan principalmente glucosa.

8 Fases de la respiración celular La respiración celular tiene 3 fases: Glucólisis. La glucosa se oxida para dar dos moléculas de 3 átomos de carbono. Ciclo de Krebs. Los grupos acetilo se oxidan completamente a CO 2 y H 2 O. Cadena de transporte electrónico. Los coenzimas reducidos se regeneran

9 Fórmula general La fórmula general de la respiración celular se puede representar con la siguiente ecuación. C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP

10 Glucolisis La glucólisis es una ruta central del catabolismo. Tiene lugar en el citoplasma y no necesita O 2 Consiste en la conversión de una molécula de glucosa (6 átomos de C) en 2 de piruvato (3 átomos de C) con la producción de 2 ATP y 2 NADH.

11 Glucolisis Procedencia de la glucosa: Azucares del alimento Glucógeno o almidón almacenado. Transformación a partir de otros compuestos. Fotosíntesis.

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13 Fases de la glucólisis La glucólisis es una secuencia de 10 reacciones que se dividen en 2 fases: Fase preparatoria o activación: la molécula de glucosa se divide en dos moléculas de 3 átomos de C. Fase generación de energía : se oxidan dos moléculas de PGA hasta Pyr.

14 GLUCOLÍSIS

15 GLUCÓLISIS 1ª Fase: Glucosa + 2 ATP + 2 H 2 O 2ª Fase: 2 PGA + 2 NAD ADP + 4 Pi 2 PGA + 2 ADP + 2 Pi 2 PYR + 2 NADH + 2 H ATP + 4 H 2 0 Reacción global: Glucosa + 2 NAD ADP + 2 Pi 2 PYR + 2 NADH + 2 H ATP + 2 H 2 0

16 Funciones de la glucólisis La glucólisis tiene tres funciones principales: La generación de moléculas de alta energía, ATP y NADH como fuente de energía celular. La generación de ácido pirúvico que pasará al ciclo de Krebs, como parte de la respiración aeróbica. La producción de compuestos intermediarios de 3 carbonos, que pueden ser utilizados en otros procesos celulares.

17 Consideraciones sobre la glucólisis La glucólisis libera solamente el 10% de la energía disponible en la molécula de glucosa que se almacena en forma de ATP y NADH. La energía restante en la glucosa se libera al oxidarse cada una de las moléculas de ác. pirúvico a agua y CO 2.

18 Significado biológico de la glucólisis Se realiza tanto en procariotas como eucariotas. En los eucariotas se realiza en el citoplasma. Se trata de una degradación parcial de la glucosa. Es un proceso anaerobio que permite obtener energía en ausencia de O 2. La cantidad de energía obtenida por molécula de glucosa es escasa (2 ATP). La glucólisis fue, probablemente, uno de los primeros mecanismos para la obtención de energía en la primitiva atmósfera sin O 2 de la Tierra.

19 Descarboxilación del piruvato

20 Descarboxilación del piruvato Es el lazo entre glucólisis y el ciclo de Krebs. El ácido pirúvico, (3 C) entra en la mitocondria y se oxida a grupo acetilo (2 C), y se une al coenzima A (Acetil-coA). Al formarse el acetil-coa, se produce una molécula de CO 2. En esta oxidación se forma NADH.

21 Oxidación (deshidrogenación) del piruvato

22 Acetil CoA

23 Obtención del Acetil CoA El Acetil CoA es el producto principal de la degradación de los combustibles orgánicos. Continúa su proceso de oxidación hasta CO 2 y H 2 O, en el ciclo de Krebs. En el ciclo de Krebs (matriz mitocondrial) confluyen todas las rutas catabólicas de la respiración aerobia.

24 Ciclo de Krebs

25 Ciclo de Krebs Es una ruta cíclica, que forma parte de la respiración celular en todas las células aerobias, es decir que utilizan oxígeno

26 Ciclo de Krebs El ciclo de Krebs o del ácido cítrico, tiene lugar en las mitocondrias. El acetil-coa se une al ác. oxaloacético (4 C ) para formar ác. Cítrico (6 C). A través de las reacciones del ciclo, el ácido cítrico vuelve a regenerar el ac. oxaloacético. En cada vuelta del ciclo se liberan 2CO 2, se generan 3NADH y 1FADH 2 y se produce 1 ATP.

27 Ciclo de Krebs El CO 2 que se forma en el ciclo de ácido cítrico es un producto de desecho que se elimina.

28 Ciclo de Krebs El ciclo de ácido cítrico puede degradar otras sustancias además del acetil-coa. Algunas de las sustancias, producidas por la degradación de lípidos y proteínas pueden entrar en las reacciones del ciclo de ácido cítrico, y se obtiene energía.

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30 Cadena trasportadora de electrones Durante cada ciclo de ácido cítrico se libera ATP pero la mayor cantidad de energía la llevan los electrones de NADH y el FADH 2. Estos electrones sufren una serie de transferencias entre compuestos transportadores de electrones que se encuentran en las crestas de las mitocondrias: la cadena de transporte de electrones. En las células procarióticas, la respiración celular se lleva a cabo en estructuras respiratorias de la membrana celular.

31 Cadena transportadora de e -

32 Crestas mitocondriales

33 Transportadores de electrones Tanto el NADH como el FADH 2 ceden los electrones "energéticos" a la cadena formada por los tres transportadores: 1. El complejo NADH deshidrogenasa 2. El complejo citocromo b-c1 3. El complejo citocromo oxidasa. A medida que los electrones pasan transportador a otro, van liberando energía. de un La energía se libera, poco a poco, a lo largo de la cadena respiratoria.

34 Cadena transportadora de e - Los enzimas de la cresta mitocondrial transportan los e - hasta el O 2 y forman H 2 O

35 1 Mecanismo de la Cadena Respiratoria.Oxidación del FADH y síntesis de ATP. Ver video en I I I I I

36 La ganancia neta de ATP producido por la glucólisis es de 2 ATP y 2 ATP más que se producen en el ciclo de ácido cítrico. La cadena de transporte de electrones produce 34 ATP (2 FADH 2 y 10 NADH 2) por cada molécula de glucosa degradada. Hay una ganancia neta de 38 ATP menos 2 que se invierten en trans Act. por cada glucosa que se degrada en CO 2 y H 2 O.

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38 Balance total de ganancia energética en la respiración

39 Fermentaciones Algunos seres vivientes, como ciertas bacterias, obtienen energía solamente de la fermentación; no necesitan oxígeno. Sin embargo, la fermentación es una medida de emergencia para producir energía cuando el oxígeno escasea. Las células musculares animales pueden producir energía a partir de la fermentación, pero solo por corto tiempo.

40 Fermentaciones

41 Fermentaciones La fermentación es otra forma de producir energía a partir de la degradación de la glucosa sin presencia de O 2. En la respiración celular, el aceptor de los electrones es una sustancia inorgánica, el O 2 La fermentación es la degradación de glucosa y liberación de energía utilizando sustancias orgánicas como aceptores finales de electrones.

42 Fermentaciones

43 Tipos de fermentación Fermentación Tipos según la naturaleza del producto final Alcohólica Alcohol etílico Láctica Ácido láctico Anaerobio facultativo Tipos de organismos según el proceso catabólico que realicen En presencia de O 2 realizan la respiración y en ausencia fermentación Levaduras Anaerobio estricto Siempre realizan fermentación del género Saccharomyces y bacterias Lactobacillus

44 Fermentación alcohólica La realizan levaduras y ciertas bacterias, que transforman la glucosa en etanol y CO 2 obteniendo 2 ATP. El piruvato se descarboxila para formar acetaldehído y CO 2. A continuación, el acetaldehído se reduce a etanol regenerándose el NADH.

45 Fermentación alcohólica C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 5 OH + 2 CO ATP (glucosa) (alcohol etílico) (dióxido de carbono) (energía) Las células de levadura llevan a cabo la fermentación alcohólica, que hace que la masa del pan suba. Las fermentaciones ocurren en el citoplasma.

46 Fermentación láctica La fermentación que forma ácido láctico se llama fermentación láctica. Glucosa 2 Ácido láctico + 2 ATP La fermentación láctica es importante para la producción de muchos alimentos lácteos, como quesos y yogurt.

47 Fermentación láctica Cuando no hay suficiente oxígeno como en las células musculares de un atleta, la glucosa se fermenta. La acumulación de ácido láctico produce fatiga celular y la sensación de quemazón que se siente al hacer ejercicios extenuantes. Para recobrase de la fatiga es necesario que se produzca energía mediante la respiración aeróbica.

48 Fermentaciones La fermentación se produce en dos partes: 1ª parte: glucólisis. 2ª parte: conversión del ác. pirúvico en alcohol etílico y CO 2, o en ácido láctico. Al igual que en la respiración celular, se forman dos moléculas de ác. pirúvico, pero con una única ganancia neta de 2 ATP.

49 Fermentaciones

50 -Alteraciones de la síntesis mitocondrial de ATP por xenobióticos.- En general los XBs se comportan produciendo interferencias en la membrana interna mitocondrial, interrumpiendo el paso de los e-, el gradiente de H+ o la actuación de la ATP-sintasa. En un sentido muy amplio, los compuestos químicos que interfieren con la síntesis de ATP mitocondrial se pueden asociar en cuatro grupos, según se recoge en el siguiente esquema: I.- Inhibidores del metabolismo oxidativo. II.- Inhibidores del transporte electrónico. III.- Inhibidores de la liberación de O2 a la C.T.E.M. I V.- Inhibidores de la fosforilación oxidativa.

51 XBs Inhibidores cadena respiratoria

52 XBs Inhibidores cadena respiratoria II

53 XBs Inhibidores fosforilación oxidativa