Respiración celular y Fermentaciones

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. 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
la que la célula obtiene energía.
 Como combustible bioquímico las células
utilizan principalmente glucosa.

4. 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 CO2 y H2O.
 Cadena de transporte electrónico. Los
coenzimas reducidos se regeneran

5. 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

6. Glucolisis
 La glucólisis es una ruta central del
catabolismo.
 Tiene lugar en el citoplasma y no
necesita O2
 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.

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

8. Glucólisis

9. Fases de la glucólisis
 La glucólisis es una secuencia de 10
reacciones que se dividen en 2 fases:
 Fase preparatoria: la molécula de
glucosa se divide en dos moléculas de 3
átomos de C.
 2ª Fase: se oxidan dos moléculas de
PGA hasta Pyr.

12.  1ª Fase:
Glucosa + 2 ATP + 2 H2O 2 PGA + 2 ADP + 2 Pi
 2ª Fase:
2 PGA + 2 NAD+ + 4 ADP + 4 Pi 2 PYR + 2 NADH + 2 H++ 4 ATP + 4 H20
Reacción global:
Glucosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi 2 PYR + 2 NADH + 2 H++ 2 ATP + 2 H20

13. 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.

14. 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 CO2.

15. 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 O2.
 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 O2 de la Tierra.

16. Descarboxilación del piruvato

17. 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 CO2.
 En esta oxidación se forma NADH.

18. Oxidación del piruvato

19. Acetil CoA

20. Obtención del Acetil CoA
 El Acetil CoA es el producto principal de la
degradación de los combustibles orgánicos.
 Continúa su proceso de oxidación hasta
CO2 y H2O, en el ciclo de Krebs.
 En el ciclo de Krebs (matriz mitocondrial)
confluyen todas las rutas catabólicas de la
respiración aerobia.

21. Ciclo de Krebs

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

23. 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 2CO2, se
generan 3NADH y 1FADH2 y se produce 1
ATP.

24. Ciclo de Krebs
 El CO2 que se forma en el ciclo de ácido cítrico
es un producto de desecho que se elimina.

25. 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.

27. 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 FADH2.
 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.

28. Cadena transportadora de e-

29. Crestas mitocondriales

30. Transportadores de electrones
 Tanto el NADH como el FADH2 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 de un
transportador a otro, van liberando energía.
 La energía se libera, poco a poco, a lo largo de la
cadena respiratoria.

31. Cadena transportadora de e-
 Los enzimas de la cresta mitocondrial
transportan los e- hasta el O2 y forman H2O

33.  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 FADH2
y 10 NADH2) por cada molécula de glucosa degradada.
 Hay una ganancia neta de 38 ATP por cada glucosa que se
degrada en CO2 y H2O.

36. Fermentaciones

37. Fermentaciones

38.  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.
Fermentaciones

39. Fermentaciones
 La fermentación es otra forma de producir energía a
partir de la degradación de la glucosa sin presencia
de O2.
 En la respiración celular, el aceptor de los electrones
es una sustancia inorgánica, el O2
 La fermentación es la degradación de glucosa y
liberación de energía utilizando sustancias orgánicas
como aceptores finales de electrones.

40. Tipos de fermentación
Fermentación
Alcohólica Láctica
Tipos según la naturaleza del producto final
Alcohol etílico Ácido láctico
Tipos de organismos
según el proceso
catabólico que
realicen
Anaerobio facultativo
Anaerobio estricto
En presencia de O2 realizan la respiración y en
ausencia fermentación
Siempre realizan fermentación
Levaduras
del género
Saccharomyces
y bacterias
Lactobacillus

41. Fermentaciones
 La fermentación se produce en dos partes:
 1ª parte: glucólisis.
 2ª parte: conversión del ác. pirúvico en alcohol etílico y
CO2, 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.

42. Fermentación alcohólica
 La realizan levaduras y ciertas bacterias,
que transforman la glucosa en etanol y CO2
obteniendo 2 ATP.
 El piruvato se descarboxila para formar
acetaldehído y CO2.
 A continuación, el acetaldehído se reduce
a etanol regenerándose el NADH.

43. Fermentación alcohólica
C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 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.

44. 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.

45. 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.