domingo, junio 26, 2011

RESPIRACIÓN CELULAR: energía útil para las células


Todos los seres vivos necesitamos alimentarnos para obtener energía útil de los nutrientes incorporados a las células, para ello en los eucariotas participan los mitocondrias donde se forma el ATP ( energía útil ). El nutriente o molécula orgánica que nos brinda dicha energía es la glucosa, y como aceptor final de electrones participa el oxigeno, luego como desecho se libera bióxido de carbono.

La respiración celular es una reacción exergónica, donde parte de la energía contenida en las moléculas de alimento es utilizada por la célula para sintetizar ATP.
Aproximadamente el 40% de la energía libre emitida por la oxidación de la glucosa se conserva en forma de ATP. Si lo comparamos con los autos el 75% de la energía del combustible se pierde como calor; solo el 25% se convierte en formas útiles de energía. La célula es mucho más eficiente.

Tanto la respiración como la combustión son reacciones exergónicas.

La respiración ocurre en distintas estructuras celulares. La primera de ellas es la glucólisis que ocurre en el citoplasma. La segunda etapa dependerá de la presencia o ausencia de O2 en el medio, determinando en el primer caso la respiración aeróbica (ocurre en las mitocondrias), y en el segundo caso la respiración anaeróbica o fermentación (ocurre en el citoplasma).

ECUACIÓN DE LA GLUCÓLISIS
Glucosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD ----- 2 piruvato + 2ATP + 2NADH + 2H+ 2H2O

El ácido pirúvico puede tomar por una de varias vías. Dos son anaeróbicas (sin oxígeno) y se denomina FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA y FERMENTACIÓN LÁCTICA.


La formación de alcohol a partir del azúcar se llama fermentación.

Otras células, como por ejemplo los glóbulos rojos, las células musculares y algunos microorganismos transforman el ácido Pirúvico en ácido láctico.

ESQUEMA BIOQUÍMICO DEL PROCESO DE FERMENTACIÓN
A) Alcohólica : 2 ácido pirúvico + 2 NADH--- 2 etanol + 2 CO2 + 2 NAD+
B) Láctica : 2 ácido pirúvico + 2 NADH------- 2 ácido láctico + 2 NAD+

Por la vía aeróbica:En presencia de oxígeno, la etapa siguiente de la degradación de la glucosa es la respiración, es decir la oxidación escalonada del ácido pirúvico a dióxido de carbono y agua.
La respiración aeróbica se cumple en dos etapas: el ciclo de Krebs y el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa (estos dos últimos procesos transcurren acopladamente).

El 95 % del ATP producido se genera, en la mitocondria

El ácido pirúvico sale del citoplasma, donde se produce mediante glucólisis y atraviesa las membranas externa e interna de las mitocondrias. Antes de ingresar al Ciclo de Krebs, el ácido pirúvico, de 3 carbonos, se oxida. Los átomos de carbono y oxígeno del grupo carboxilo se eliminan como dióxido de carbono (descarboxilación oxidativa) y queda un grupo acetilo, de dos carbonos. En esta reacción exergónica, el hidrógeno del carboxilo reduce a una molécula de NAD+ a NADH.

El ciclo de Krebs también conocido como ciclo del ácido cítrico es la vía común final de oxidación del ácido pirúvico, ácidos grasos y las cadenas de carbono de los aminoácidos.

La primera reacción del ciclo ocurre cuando la coenzima A transfiere su grupo acetilo (de 2 carbonos) al compuesto de 4 carbonos (ácido oxalacético) para producir un compuesto de 6 carbonos (ácido cítrico).

TRANSPORTE DE ELECTRONES O CADENA RESPIRATORIA
En esta etapa se oxidan las coenzimas reducidas, el NADH se convierte en NAD+ y el FADH2 en FAD+. Al producirse esta reacción, los átomos de hidrógeno (o electrones equivalentes), son conducidos a través de la cadena respiratoria por un grupo de transportadores de electrones, llamados citocromos. Los citocromos experimentan sucesivas oxidaciones y reducciones (reacciones en las cuales los electrones son transferidos de un dador de electrones a un aceptor).

En consecuencia, en esta etapa final de la respiración, estos electrones de alto nivel energético descienden paso a paso hasta el bajo nivel energético del oxígeno (último aceptor de la cadena), formándose de esta manera agua.

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