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Respiracion Celular
Prof. Nerybelle Perez-Rosas
2011
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Respiracion Celular
Podemos clasificar organismos
basandonos en la forma en
que obtienen energia.
autotrofos: son capaces de producir sus
propias moleculas organicas mediante fotosintesis.
heterotrofos: obtienen sus moleculas
organicas de las producidas por otros
organismos.
Todos los organismos utilizan
la respiracion celular para
extraer energia de las
moleculas organicas.
Respiracion celular: una serie
de reacciones bioquimicas:
- oxidaciones – perdida de electrones
- dehidrogenaciones – realmente se
pierde un atomo de H {1 electron,
1 proton}.
- Durante Rx redox los e- cargan
energia de una molecula a otra.
NAD+ es un portador de electrones.
- NAD acepta 2 electrones y 1 proton se
convierte en NADH (esta es reversible)
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Respiracion celular es un proceso bioquimico es lento.
Equivale a romper los alimentos para obtener la energia almacenada en las moleculas.
El proceso cambia dramaticamente dependiendo de la presencia o ausencia de oxigeno.
Durante respiracion celular los electrones son movidos a traves de varios portadores hasta llegar a un aceptador final.
• Respiracion aerobica: el aceptador final de electrones es oxigeno (O2).
• Respiracion anaerobica: el aceptador final de electrones es una molecula inorganica (no O2)
• Fermentacion: el aceptador final de electrones es una molecula organica
Respiracion Aerobica:
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
DG = -686kcal/mol de glucosa
DG puede ser mayor en una celula
Esta gran cantidad de energia debe liberarse paso a paso.
La meta de la respiracion
celular es producir ATP.
- se libera energia de la rx de
oxidacion en forma de electrones
- electrones son enviados por los
portadores de electrones (e.g.
NAD+) a la cadena de transporte
de electrones
- La energia de los electrones es
convertida a ATP en la cadena de
transporte de electrones
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Oxidacion de GlucosaLas cells pueden sintetizar su
ATP via:
1. Fosforilizacion a nivel de
sustrato – transferencia de
un fosfato directamente de
una molecula a un ADP.
2. Fosforilizacion oxidativa –
usa ATP synthasa y
energia de un proton (H+)
para hacer ATP
Etapas para la oxidacion
completa de glucosa:
1. glicolisis
2. Oxidacion de piruvato
3. Ciclo de Krebs
4. Quimiosmosis y cadena de
transporte de electrones
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Glicolisis
Convierte glucosa a piruvato.
- 10 pasos bioquimicos
- ocurre en el citoplasma
- se forman 2 moleculas de piruvato
- produccion de 2 ATP en la fosforilizacion a
nivel de sustrato
- se producen 2 NADH por la reduccion de
NAD+
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GlicolisisPara que continue la glicolisis el
NADH debe ser reciclado en NAD+ via:
1. Respiracion aerobica –ocurre cuando oxigeno es el aceptador final de electrones
2. Fermentacion – ocurre cuando oxigeno no esta disponible para aceptar electrones y entonces una molecula organica sirve de aceptador final
La formacion de
piruvate depende de
la disponibilidad de
oxigeno.
- Cuando Oxigeno esta presente el
piruvato se oxida en acetyl-CoA quien
entra al Ciclo de Krebs
- Sin oxigeno, el piruvato se reduce y
oxida NADH en NAD+
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Oxidacion de PiruvatoEn presencia de oxigeno el
piruvato de oxida.
- ocurre en las mitocondrias
de eucariotes y en el plasma
de los procariotes
- en mitocondrias, un
complejo multienzimas
(dehidrogenasa de piruvato)
cataliza la reaccion
El producto de la oxidacion de piruvato incluye:
1 CO2
1 NADH
1 acetyl-CoA que consiste de 2 carbonos de piruvato pegados a coenzyma A
Acetyl-CoA proviene del Ciclo de Krebs.
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Ciclo de Krebs
El Ciclo de Krebs oxida a
grupo acetil el piruvato.
- Ocurre en la matrix de la
mitocondria
- 9 pasos bioquimicos
- Paso 1:acetil group + oxaloacetate citrate
(2 carbons) (4 carbons) (6 carbons)
Otros pasos del Ciclo de
Krebs:
- Liberacion de 2CO2
- Reduccion de 3NAD+ a 3 NADH
- Reduccion de 1FAD (electron
carrier) a FADH2
- produce 1ATP
- regenera oxaloacetato
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Krebs Cycle
Despues de glicolisis, oxidacion de piruvato
y Ciclo de Krebs, la glucosa se oxido a:
- 6 CO2
- 4 ATP
- 10 NADH
- 2 FADH2
Estos portadores de e- procedena la cadena de transporte de e-.
Cadena de Transporte de
ElectronesLa cadena de transporte
de e- (ETC) es una serie de portadores de e-rodeados de membrane.
- dentro de la membrana interna de la mitocondria
- electrones de NADH y FADH2 son transferidos a complejos de la ETC
- cada complejo transfiere electrones al proximo complejo en la cadena
Segun los electrones son
transferidos, alguna
energia del electron es
cedida en cada
transferencia.
Esa energia es usada para
bombear protones (H+) a
ttraves de la membrana
de la matrix al espacio
interno de la membrana.
Se establece un gradiente
de protones. 18
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Cadena de Transporte de
ElectronesLa carga electrica negativa
mayor en la matrix atrae los
protones (H+) de vuelta al
espacio intermembranoso de
la matrix.
La acumulacion de protones en
el espacio intermembranoso
guia los protones a la matrix
via difusion.
La mayor parte de los
protones se mueven
de vuelta a la matrix
utilizando ATP sintasa.
ATP sintasa es una
enzima pegada a la
membrana que usa
energia del gradiente
de protones para
sintetizar ATP de
ADP + Pi. 20
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Produccion de Energia por
RespiracionTeoricamente:
- 38 ATP por glucosa en bacterias
- 36 ATP por glucosa en eucariotes
Actual:
- 30 ATP por glucosa en eucariotes
- Reduccion dado a: uso para otros
propositos que no son sintesis de ATP
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Regulacion de la Respiracion
Ocurre por inhibicion retroalimentada.
- un paso en la glicolisis es alostericamente
inhibido por ATP y por citrato
- altos niveles de NADH inhiben la dehidrogenasa
de piruvato
- altos niveles de ATP inhiben sintetasa de citrato
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Oxidacion sin O2
Respiracion ocurre sin O2
via:
1. respiracion anaerobica
- usa moleculas
inorganicas (no O2) como el
aceptador final de e-
2. fermentacion
- usa moleculas
organicas como el aceptador
final de e-
Respiracion Anaerobica
por metanogenos
- metanogenos usan CO2
- CO2 es reducido a CH4 (methane)
Respiracion Anaerobica
por bacterias
sulfuricas
- Sulfatos inorganicos (SO4)
son reducidos a sulfuro
de Hidrogeno (H2S)
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Oxidacion sin O2
Fermentacion reduce moleculas organicas
para regenerar NAD+
1. Fermentacion de etanol ocurre en levaduras
- produce: CO2, etanol y NAD+
2. Fermentacion de acido lactico
- ocurre en celulas animales (especialmente musculares)
- electrones son transferidos del NADH a piruvato para
producir acido lactico
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Catabolismo
de Proteinas y Grasas- En los amino acidos ocurre
deaminacion para remover el
grupo amino
- Rastros de amino acidos son
convertidos a moleculas que
entran a glicolisis o a Krebs
- Ejemplo:
alanine se convierte a piruvato
aspartato se convierte a oxaloacetato
Catabolismo de grasas:
- las grasas se rompen a
acidos grasos y glicerol
- Los acidos grasos se
convierten a grupos acetil
por b-oxidacion
La respiracion de un acido
graso de 6 carbonos
resulta en 20% mas
energia que una glucosa.
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Produccion Total de Energia:
• 38 ATP total en
presencia de oxigeno
• 2 ATP total de la
fermentacion
