La respiración celular y la glucólisis son procesos mediante los cuales las células liberan energía de los carbohidratos de forma controlada. La respiración celular ocurre en las mitocondrias y consta de la glucólisis, el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones, donde la energía liberada se almacena en ATP.
1. Respiración celularRespiración celular
Mientras que la FOTOSÍNTESIS provee los carbohidratos necesarios
para las plantas (y los organismos de las cadenas alimenticias siguientes),
la GLUCÓLISIS y la RESPIRACIÓN CELULAR son los procesos por los
cuales la energía contenida en los carbohidratos es liberada de manera
controlada.
Durante la respiración la energía que se libera es incorporada en la
molécula de ATP, que puede ser inmediatamente reutilizado en el
mantenimiento y desarrollo del organismo. Desde el punto de vista
químico, la respiración se expresa como la oxidación de la gucosa:
C6
H12
O6
+ 6 O2
+6 H2
0 --> 6 CO2
+ 12 H2
O
Conversión energética
Mitocondrias
Cloroplastos
Convertir la energía de la luz o de los alimentos
en energía utilizable para procesos internos.
Walter Franco
Secretario Academico del FRIM
fher151@hotmail.com
2. Mitocondria
Sin las mitocondrias las células dependerían de
la glucólisis anaeróbica para formar ATP. Pero
este proceso solo es capaz de liberar una
pequeña cantidad de la energía disponible en la
glucosa. En las mitocondrias el metabolismo de
los azúcares está integrado: el piruvato
(glucóilisis) es importado dentro de la
mitocondria y oxidado por el O2 a CO2 y H2O.
La energía liberada es almacenada de una
manera tan eficiente que por cada glucosa
oxidada se producen aprox. 30 ATP.
Cada mitocondria esta limitada por dos membranas muy especializadas.
Definen dos compartimientos: Matriz y el espacio intermembranoso.
3. La membrana externa contiene una alta cantidad de una proteína llamada
porina, que forma grandes canales acuosos a través de la bicapa. Tamiz
permeable!.
Mientras que la membrana interna es impermeable. Forma numerosas
crestas, que aumentan su superficie total. Contiene tres tipos de
proteínas:
a) Realizan reacciones de oxidación en la cadena respiratoria.
b) Complejo ATP sintasa.
c) Proteínas de transporte.
4. *GLUCÓLISIS: ocurre en el citosol, donde cada molécula de glucosa, con sus
6 átomos de carbono, se oxida parcialmente dando lugar a dos moléculas de
piruvato (de 3 átomos de carbono). Se invierten dos ATP pero se generan
cuatro.
*RESPIRACIÓN CELULAR: cuando el ambiente es aerobio (contiene O2
) el
piruvato se oxida totalmente a dióxido de Carbono (CO2
), liberando la energía
almacenada en los enlaces piruvato y atrapándola en el ATP. Se subdivide en
etapas:
Ciclo de los ác. tricarboxílicos (o del ác. Cítrico ó ciclo de Krebs): ocurre en la
matriz de la mitocondria.
Cadena respiratoria: se lleva a cabo en las membranas mitocondriales.
*FERMENTACIÓN: cuando el O2
está ausente (ambiente anaerobio), el
piruvato no produce CO2,
sino que se forman otras moléculas como el ác.
láctico o el etanol. Siendo el balance neto de ATP mucho menor!.
5.
6. Glucólisis
La mitocondria utiliza como combustibles mayoritarios el piruvato y los ác.
grasos producidos en el citoplasma a través de la glucólisis. Estas
moléculas son transportadas selectivamente hacia el matriz mitocondrial.
Las células animales almacenan los hidratos de carbono en forma de glucógeno y
los ácidos grasos en forma de grasas.
La oxidación de las grasas libera mucha más energía (más de 6 veces) que la del
glucógeno.
Una persona adulta almacena una cantidad de glucógeno suficiente para un solo
día de actividad normal, pero almacena una cantidad de grasa suficiente para un
mes de actividad normal.
Tejido adiposo.
Cuando es necesario
energía la célula comienza
con los procesos de
degradación de estas
moléculas.
7. También es hidrolizado el glucógeno en moléculas más pequeñas (glucosa
1-fosfato) sustrato de la glucólisis.
Los ácidos grasos a través de procesos de oxido-reducción también se
rompen en moléculas pequeñas aprovechables.
Las reacciones de glucólisis
convierten a las moléculas de
glucosa (6 átomos de carbono) en
dos moléculas de piruvato, de tres
átomos de carbono, las cuales aún
contienen la mayor parte de la
energía que se puede obtener de
la oxidación de los azúcares.
8. Ciclo de Krebs
Ocurre en la matriz mitocondrial.
Resultado: CO2 y electrones ricos en
energía, que pasan vía NADH y FADH2
a la cadena respiratoria.
El CO2 se elimina como producto de
deshecho, mientras que los electrones
de alta energía se desplazan por la
cadena respiratoria y finalmente se
combinan con O2 y forman H2O.
9.
10. Cadena de transporte de electrones
Ocurre en la membrana
interna de la mitocondria.
Fosforilación oxidativa
Cuando los electrones de alta energía de los hidrógenos del NADH y del
FADH2 son transferidos a lo largo de la cadena respiratoria de la
membrana mitocondrial interna, la energía que se libera cada vez que pasan
de una molécula transportadora a otra, es utilizada para bombear protones
(H+) a través de la membrana interna desde la matriz al espacio
intermembrana. Esto genera un gradiente electroquímico de protones a
través de la membrana mitocondrial interna, y el flujo de H+ a favor de
gradiente es utilizado, mediante una enzima ligada a la membrana: ATP
sintasa.
