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Qué  hace  que  nos   mantengamos   vivos?     CATABOLISMO  


CATABOLISMO:  RESPIRACIÓN  CELULAR   Conjunto  de  reacciones  metabólicas  tendientes  a  la   transformación  completa  de  biomoléculas  complejas  en   moléculas  sencillas  y  en  el  almacenamiento  de  la  energía   química  desprendida  en  forma  de  enlaces  de  fosfato  y   de  moléculas  de  ATP,  para  luego  ser  usadas  en  “trabajo   biológico”   BIOMOLÉCULAS  

Complejas   Reducidas     Ricas  en  energía  

RESPIRACIÓN   CELULAR  

MOLÉCULAS   +ATP   +  CALOR   “DESECHOS”   Sencillas   Oxidados     Pobres  en  energía  


CATABOLISMO  

RESPIRACIÓN  CELULAR   Ambientes   O2   AEROBIA   oxigenados  

X

RESPIRACIÓN  CELULAR   Ambientes   O2   ANAEROBIA   anóxicos  

RESPIRACIÓN  CELULAR   ANAEROBIA  

RESPIRACIÓN  CELULAR   AEROBIA  

Oxidación  de  la  glucosa   cuyo  úlQmo  aceptor  de   electrones  no  es  el  oxígeno   y  se  produce  poco  ATP.  Si  el   úlQmo  aceptor  es  orgánico   =  FERMENTACION  

Oxidación  de  la  glucosa   cuyo  úlQmo  aceptor  de   electrones  es  el  oxígeno  y   producción  de  bastante  ATP  


RESPIRACIÓN  CELULAR    ANAEROBIA  FERMENTATIVA   Procesos  asociados:   1.Glicólisis  &     2.  Fermentación   (alcohólica  y  lácQca)  

1.  Glicólisis:  

secuencia  compleja  de   reacciones  que  se  realizan  en   el  citosol  celular  y  por  el  cual   una  molécula  de  glucosa  se   desdobla  en  dos  moléculas   de  Ác.  Pirúvico.  Producción    2  ATP  netos.  (dos  etapas)  


Fase  1:  “Inversión”  energéQca:  

*Consumo  2  ATP   *AcQvación  (fosforilación)  glucosa   *Producción  2  moléculas  de   gliceraldehído  3-­‐fosfato  (G3P  )  

Fase  2:  “Cosecha”  energéQca:  

Producción  2  Ácido  pirúvico   *Oxidación  G3P  &  producción   2  NADH2   *Fosforilación  G3P  para  producir   gliceraldehído  1-­‐3  fosfato  (G1-­‐3P)   *Fosforilación  a  nivel  de  sustrato   de  ADP  produciendo   2  ATP  por  cada  G1-­‐3P  

En  total  4  ATP  por  cada   glucosa  tan  solo  2  ATP  netos   14.6  kcal/mol   2%  rendimiento  


2.  Fermentación:  proceso  catabólico  de  oxidación   incompleta  de  productos  de  la  respiración  celular   anaeróbica  –glicolisis,  donde  el  producto  final  es   un  compuesto  orgánico.  2  Qpos  generales:   Fermentación   Lác.ca:  

Reducción  del  Ac.   Pirúvico  produciendo   Ac.  LácQco.   Bacterias  lácQcas,   algunos  protozoos  y  en   el  músculo  esqueléQco   humano.    


Fermentación   Alcohólica:    

Reducción  del  Ac.   Pirúvico  en  dos  etapas:   decarboxilación  inicial   con  producción  de   acetaldehído  y  CO2  y   reducción  final   libreando  etanol.   Realizada  por  

levaduras  ,  otros   hongos  y  algunas   bacterias.    


RESPIRACIÓN  CELULAR  AEROBIA   Conjunto  de  reacciones   1.  catabólicas  con  alta   2.  liberación  de  energía  (ATP)  a   parQr  de  biomoléculas  en   3.  medios  aerobios  donde  el   4.  úlQmo  aceptor  de  electrones   es  el  oxígeno  y  los  productos   finales  son  CO2  y  H2O.   Cuatro  etapas  

Glicólisis  (citoplasma)   Decarboxilación  del  Ácido   Pirúvico  (citoplasma)   Ciclo  de  Krebs  (mitocondrias)   Fosforilación  OxidaQva:   Sistema  transporte  de   electrones    y  quimiósmosis   protones  (mitocondrias)  

Oxidación  

Reacción  General:  C6H12O6    +  6O2    

6CO2    +  12H2O  +  38  ATP       Reducción  


GLICOLISIS:  

Tras  la  acQvación   energéQca  de  una   glucosa  en  el   citoplasma  mediante   el  uso  de  2  ATPs  se:   Producen  2  ATP  netos   Forman  2  NADH2   Forman  2  Ác.  Pirúvicos  


DECARBOXILACIÓN  DEL  ÁCIDO  PIRÚVICO:   Reacción  química  en  la  que  cada  molécula   de  Ác.  Pirúvico  reacciona  con  la  Coenzima-­‐ A  (CoA)  libreando  una  molécula  de  AceQl-­‐ CoA,  CO2  y  NADH2  (en  la  matriz   mitocondrial)  


CICLO  DE  KREBS:  

Ruta  metabólica  que  inicia   con  la  reacción  del  ace[l-­‐ CoA  con  el  oxalacetato   formando  ácido  cítrico,  y   este  tras  una  serie  de   reacciones  finalmente   regeneran  la  molécula   inicial  de  oxalacetato.  En   cada  vuelta,  se  obQenen   GTP  ,  equivalentes   reductores  (NADH2  y   FADH2),  CO2,  H2O  y  calor.  


CICLO  DE  KREBS  (DETALLADO)  


FOSFORILACIÓN  OXIDATIVA:  CADENA   TRANSPORTE  DE  ELECTRONES-­‐  QUIMIOSMOSIS   Ruta   metabólica   que   emplea   la   energía   liberada   por   la   oxidación   de   moléculas   en   forma   de   NADH2   y   FAD2para   producir   ATP.   Los   electrones   son   transferidos   desde   el   donante   de   electrones   a   través  de  la  cadena  transportadora  de  electrones  (CTE)  mediante   reacciones  redox  al  aceptor  final  de  electrones  el  oxígeno.   La  energía  liberada  por  los  electrones  fluyendo  a  través  de  la  CTE   es   uQlizada   para   favorecer   la   quimiósmosis   de   protones   a   través   de   la   membrana   interna   mitocondrial.   Esto   genera   energía   potencial   bajo   la   forma   de   un   gradiente   de   pH   y   un   potencial   eléctrico   a   través   de   la   membrana.   La   energía   almacenada   es   aprovechada  permiQendo  que  los  protones  fluyan  de  regreso  a  la   matriz  a  favor  del  gradiente,  a  través  de  la  ATPsintasa.  La  enzima   uQliza   esta   energía   para   generar   ATP   desde   el   ADP,   en   una   reacción  de    fosforilación.  


Cadena   Transportadora  de   electrones  CTE  

Flujo  de  e-­‐  transportados  por  NAD2  y   FAD2  (oxidoreducción)   Oxido-­‐reducción  citocromos   Bombeo  de  p+  QUIMIOSMOSIS   Reducción  del  O…  producción  H2O    


El  gradiente  protónico   alcanzado  se  ve  liberado   a  través  de  la   ATPsintetasa  la  cual   promueve  la  síntesis  de   ATP  a  parQr  de  ADP+  P    

Por  cada  par  de  e-­‐  transferidos  por   NAD  (NADH2)  se  producen  3  ATP   Por  cada  par  de  e-­‐  transferidos  por   FAD  (FADH2)  se  producen  2  ATP  


BALANCE  NETO  TOTAL  ATP  x  1  glucosa   Glicólisis:  2  ATP  (nivel  sustrato)     2  NADH2=  6  ATP  (CTE-­‐fosforilacion-­‐oxidaQva)   Decarboxilacion  Ac  Piruvico   2NADH2=  6  ATP  (CTE-­‐fosforilacion-­‐oxidaQva)    

Ciclo  de  Krebs     2  succinil-­‐coA=  2  ATP  (nivel  sustrato)   2  x3NADH2=18ATP  (CTE-­‐fosforilacion-­‐oxidaQva)   2  x  FADH2  =  4  ATP   TOTAL  =  38  ATP      (39%  Energía  glucosa)  


ALIMENTO   Carbohidrato s  

aminoácidos  

monosacáridos   GLICOLISIS  

Proteínas  

Lípidos   Ac.  Grasos  &   glicerol  

FERMENTACION  

Piruvato   AceQl-­‐coA  

BIOSINTESIS   POLIMEROS   aminoacidos,   Proteínas  &   nucleo[dos  etc   Ac.  nucleicos  

CICLO  DE   KREBS  

NH3  

NADH2  

FADH2  

CO2   O2   CTE  

H2O   NAD/  FAD  

AT P  


1.  Qué  Qpos  básicos/generales  se  diferencian  de  respiración   celular  ?   2.  Que  sustancias  se  pueden  producir  de  un  proceso   fermentaQvo?     a.  Ac.  LácQco          b.  CO2          c.  Etanol          d.  H2O   3.  Que  proceso  transfiere  la  mayor  canQdad  electrones  a  la  CTE   durante  la  respiración  celular  aeróbica?     a.  Oxígeno          b.  Fermentación            c.  Glicólisis          d.  Ciclo  de  krebs           e.  decarboxilación  piruvato   4.  Las  flechas,  indicando  cambios  redox  y  origen  de  los  átomos  de   O2,  están  bien  ubicadas?  Falso  o  verdadero?  Por  qué?         Reducción  

Respiración   C6H12O6    +  6O2     celular  aerobia  

6CO2    +  12H2O  +  38  ATP       Oxidación  


Semana 8 respiracion celular