Biología I. Biología I. Tema 6. Respiración celular. Explicar en qué consiste la respiración aeróbica y las etapas que la conforman.

Transcripción

1 Biología I Tema 6. Respiración celular 1 Objetivo de aprendizaje del tema Al finalizar el tema serás capaz de: Explicar en qué consiste la respiración aeróbica y las etapas que la conforman. Explicar en qué consiste la respiración anaeróbica y cómo puede dividirse. Analizar el proceso de fermentación alcohólica y láctica a partir de la respiración anaeróbica. 1

2 Introducción al tema Sabes por qué suceden los calambres después de realizar ejercicio en exceso? La respuesta es que algunas de las células de tu propio cuerpo, específicamente las de los músculos esqueléticos, el sistema circulatorio no es capaz de abastecerlas del oxígeno que se requiere para la respiración aeróbica. Introducción al tema Sin embargo es suficiente para que lleven a cabo la fermentación láctica. De esta manera el ácido láctico producido durante estos esfuerzos, se acumula en los músculos, produciendo dolores y calambres. Imagen obtenida de: Solo para fines educativos. 2

3 Introducción al tema Es por eso que aquellos remedios caseros que sugieren tomar un alkaseltzer o un sobre de sal de uvas disuelto en agua, inmediatamente después de la actividad física excesiva, provocan una fermentación en tu organismo para poder producir un rápido aporte de ATP y que el músculo siga trabajando. Respiración celular La respiración puede presentarse en dos procesos biológicos, el pulmonar y el celular. Ambos procesos requieren la participación de CO 2 y O 2. Respiración pulmonar: Se trata de un intercambio de gases en el que el cuerpo toma el oxígeno y elimina el CO 2 y el agua que se producen en las células. Esta respiración se lleva cabo en todo momento. 3

4 Respiración celular Respiración celular: Todas las células necesitan respirar para sobrevivir. Se lleva a cabo en la mitocondria. Es una parte del metabolismo específicamente del catabolismo. Conjunto de reacciones bioquímicas, en las que el ácido pirúvico producido por la glucólisis se desdobla a CO 2 y agua produciendo hasta 38 moléculas de ATP. Respiración celular Respiración celular: Proceso básico dentro de la nutrición celular mediante el cual la energía contenida en diversas biomoléculas es transformada y liberada al citosol en forma de ATP por reacciones exotérmicas, que la célula usa para cumplir con procesos endotérmicos (anabolismo). 4

5 Respiración celular Respiración celular. Imagen obtenida de: Para fines educativos. Respiración celular Puede ser de dos tipos: Aeróbica y Anaeróbica. Aeróbica Usa O 2 molecular. Degrada glucosa en CO 2 y H 2 O. Exergónica. Recupera cerca del 50% de energía química. Presente en la mayoría de los organismos. Enzimas localizadas en mitocondrias. Respiración Anaeróbica No usa O 2 molecular. Degrada glucosa en triosas y otros compuestos orgánicos. Exergónica. Recupera menor proporción de energía química. Presente en algunos microorganismos e importante en células embrionarias y neoplásticas. Enzimas localizadas en la matriz citoplasmática. Fuente: Frías, M.I. (2008). Biología 1. (2ª Ed.) Editorial Nueva Imagen. 5

6 Respiración aeróbica Consiste en un proceso químico que requiere la presencia de oxígeno para realizarse y de él se obtienen como productos de desecho CO 2 y agua. Se resume en cuatro etapas: Glucólisis. Formación de Acetil Coenzima A(CoA). Ciclo de Krebs. Cadena de transporte de electrones. Respiración aeróbica (Glucólisis) Proceso en el cual una molécula se rompe mediante una molécula de oxígeno, en dos moléculas de ácido pirúvico. Es la primera etapa de la respiración celular y sucede en el citosol de la célula. Este proceso lo llevan a cabo todos los seres vivos, aerobios o anaerobios, procariontes o eucariontes. Consiste en 10 reacciones que son catalizadas por una enzima. 6

7 Respiración aeróbica (Glucólisis) Se presenta en tres fases: preparación, oxidación y fosforilación. En total se obtienen durante esta etapa, dos moléculas de ATP, dos de NADH y dos de ácido pirúvico. Respiración aeróbica (Formación de acetil coenzima A[CoA]) Segunda etapa de la respiración celular. En ella las moléculas de ácido pirúvico atraviesan las membranas de la mitocondria hasta llegar a la matriz mitocondrial, donde existe un complejo enzimático, llamado piruvato deshidrogenasa que permite la unión de dos ácidos pirúvicos para formar un compuesto llamado coenzima A(CoA), con lo que se forman dos moléculas de acetil coenzima A. 7

8 Respiración aeróbica (Formación de acetil coenzima A[CoA]) Por cada una de ellas se produce una molécula de NADH y otra de CO 2. El acetil coenzima puede provenir de la oxidación de la glucosa, de los ácidos grasos o de los aminoácidos. Respiración aeróbica (Ciclo de Krebs) Se lleva a cabo en la matriz mitocondrial y es la tercera etapa de la respiración. El ciclo inicia cuando un grupo acetil transportado por CoA se combina con una molécula C 4 para formar ácido cítrico dos veces más, los sustratos son oxidados conforme el NAD + se reduce a NADH y el CO 2 se libera. El ATP se produce conforme el fosfato energizado es transferido de un sustrato al ADP. De nuevo un sustrato se oxida, pero esta vez el FAD se reduce a FADH 2. Una vez más el sustrato se oxida y el NAD + se reduce a NADH. 8

9 Respiración aeróbica (Ciclo de Krebs) El resultado neto de una ruta completa en este ciclo son dos moléculas transportadoras de electrones, NADH y FADH 2, GTP, y una molécula de ATP. Respiración aeróbica (Cadena de trasporte de electrones) También llamada fosforilación oxidativa es la última etapa en el proceso de respiración celular. En ella se produce la mayor cantidad de energía en forma de ATP. Se lleva a cabo en el espacio intermembranoso de las células por donde fluyen los electrones a favor de un gradiente de oxidorreducción. 9

10 Respiración aeróbica (Cadena de trasporte de electrones) Durante esta cadena se producen en total, por las dos moléculas de acetil CoA que entran al ciclo de krebs; de 26 a 28 moléculas de ATP y 6 moléculas de agua. La diferencia en la producción de ATP en esta etapa depende del tipo de célula que la realice. Respiración aeróbica Imagen obtenida de: Solo para fines educativos. 10

11 Respiración anaeróbica No requiere de oxígeno para realizarse y tiene menor duración y productividad. También se le conoce como fermentación. Dependiendo del organismo que la realice y de las enzimas que participen en el proceso, puede dividirse en 2 tipos: fermentación alcohólica y láctica. Ambas fermentaciones presentan el rompimiento de la molécula de glucosa en dos moléculas de ácido pirúvico, es aquí cuando la ruta metabólica se dirige a la obtención del ácido láctico o del alcohol. Proceso de fermentación alcohólica y láctica Fermentación alcohólica Fermentación realizada por levaduras y algunas clases de bacterias, en donde los piruvatos son deshidrogenados hasta obtener un acetaldehído que es reducido a etanol por medio de una enzima deshidrogenasa y con consumo de NADH. 11

12 Proceso de fermentación alcohólica y láctica Fermentación láctica Causada por algunos hongos y bacterias. Proceso en el cual las bacterias como el Lactobacillus sp, Bifidobacterium bifidus y el Streptococcus lactis fermentan, pues el ácido pirúvico proveniente de la lactosa se reduce a lactato por medio de la enzima deshidrogenasa láctica. La fermentación láctica es usada en todo el mundo para producir variedad de comidas. El ácido láctico fermentado inhibe el crecimiento de las bacterias causantes de la descomposición de los alimentos, ya que el ph se reduce. Cierre Todas las células de nuestro cuerpo, desde los glóbulos rojos hasta las neuronas pasan muchísimo tiempo desempeñando funciones específicas en nuestro organismo sin detenerse, sus procesos pueden durar días o años. Hasta que por un resfriado, el humo de un cigarro o la luz solar se emita un error bioquímico cambiándoles el ADN definitivamente. 12

13 Cierre Dadas las circunstancias, la célula comienza su autodestrucción haciendo uso de un programa establecido genéticamente, un proceso complejo llamado Apoptosis y que puede llegar a ocurrir cien mil veces por segundo de una vida humana. Es así como los procesos de la respiración y división celular se entrelazan para regenerar o destruir células por completo. En el siguiente tema te enfocarás en la división celular de las células somáticas y sexuales, conocerás su ciclo y diferentes etapas que lo conforman. Referencias bibliográficas De Erice, E. y González, A. (2009). Biología: la ciencia de la vida. (1ª Ed.) México: McGraw Hill. Frías, M.I. (2008). Biología 1. (2ª Ed.). Nueva Imagen. En Tempe. (2008). Fermentación láctica. Recuperado el 4 de enero de 2010 de lactica.php González, S. (Julio 2002). GLUCÓLISIS. Recuperado el 4 de enero de 2010 de h.net/webs/sgonzalez002/bioquimic/glucol.htm 13

14 Referencias bibliográficas Márquez, S. Zavala E. (2008). RESPIRACIÓN CELULAR. Recuperado del 4 de enero de 2010 de Warburg, O. (Mayo, 1955). El origen de las células del Cáncer de Dr. Otto Warburg. En Ozonoterapia del Dr. Pérez Olmedo. Recuperado el 5 de enero de 2010 de 0del%20cancer.html En nuestros vinos. (s.f.) Proceso de elaboración del vino. Recuperado el 4 de enero de 2010 de elaboracion vino/ Créditos Diseño de contenido: Ing. Laura Gabriela Ríos Contreras, MCP Coordinador académico: Ing. Norma Yolanda Loera Hernández, MA Edición de contenido: Lic. Cintia Esquivelzeta Rabell Edición de texto: Lic. María Eugenia Baba Félix Diseño gráfico: Ing. Nidia Lizzeth López Alanís, MGTI 14