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Respiración Celular (página )




Partes: 1, 2


 

La Glicocalix

Algunas células bacterianas están rodeadas por una capa de material viscoso llamada glicocalix. Este glicocalix está compuesto por polímeros de azúcares (polisacáridos). Si el glicocalix está organizado en una estructura definida y está unido firmemente a la pared celular se denomina cápsula. Si por el contrario está desorganizado, sin una forma definida y no está firmemente unido a la pared celular se denomina capa mucilaginosa.

La Glucólisis

Es el proceso donde se descompone una molécula de glucosa de 6 carbonos, en dos moléculas de acido pirúvico, este proceso es preámbulo de respiración aeróbica y anaeróbica. Durante esta reacción, se forman dos moléculas de ATP y dos portadores de electrones NADH. Este proceso ocurre en el citosol.

Características:

  • Ocurre en células procariotas y en eucariotas (Presente en los 5 reinos)
  • Ocurre en el Citosol de la célula.
  • Consiste en la degradación de la glucosa hasta producir Piruvatos o Ácidos Pirúvicos.
  • Es un proceso anaeróbico que implica inversión de energía (2ATP), para obtener mayor producción (4ATP) y ocurre la reducción de 2NADH2.
  • Es el primer paso en el metabolismo celular.

Glucogénesis

La glucosa es fosforilada a glucosa-6-fosfato, una reacción que es común para la primera reacción en la vía de glucólisis a partir de la glucosa. La glucosa-6-fosfato es después convertida en glucosa-1-fosfato en una reacción catalizada por la enzima fosfoglucomutasa. Este enzima es fosforilada y el grupo fosforico participa en una reacción reversible en la cual la glucosa-1,6-bifosfato es un intermediario.

Enz-p + glucosa-6-fosfato > enz + Glucosa-1,6-bisfosfato > enz-p + glucosa-1-fosfato

La glucosa-1-fosfato reacciona con el uridintrifosfato (UTP) para formar el nucleótido activo uridinfosfatoglucosa (UDPG).

La reacción entre la glucosa-1-fosfato y el uridintrifosfato es catalizada por la enzima UDPG pirofosforilisa.

UTP + glucosa-1-fosfato > UDPG + PPi

La consiguiente hidrolosis del pirofosfato inorgánico por la pirofosfatasa inorgánica impulsa la reacción hacia la derecha de la ecuación.

Por la acción de la enzima glucogenosintetasa (una glucosiltransferasa), el C1 de la glucosa activada de la UDPG forma un enlace glucosidico con el C4 del residuo Terminal de glucosa del glucogeno, liberando uridindifosfato (UDP). Debe haber una molécula primordial de glicógeno puede a su vez haberse formado sobre un esqueleto proteínico, que puede ser un proceso semejante a la síntesis de otras glucoproteinas.

UDPG + (C6)n  UDP + (C6)n+1

Glucógeno glucógeno

La adicción de un residuo de glucosa a una cadena previa de glucógeno o molécula primordial ocurre en el extremo externo no reductor de la molécula, de manera que las "ramas" del "árbol" de glucógeno se vayan alargando conforme se forman otras uniones-1,4-. Cuando la cadena se ha alargado como mínimo a once residuos de glucosa, una segunda enzima ramificante, actúa sobre el glucógeno. Este enzima transfiere una parte de la cadena -1,4- a una cadena vecina, pero por medio de una unión -1,6-, estableciendo de este modo un punto de ramificación en la molécula. Las ramas crecen por más de adiciones de unidades 1,4- glucosilo con ramificacion posterior.

La acción de la enzima ramificante ha sido estudiada en animales vivos alimentándolos con glucosa marcada con 14C y examinando en glucógeno hepático a diversos intervalos de tiempo. Al principio solo las ramas externas de la cadena están marcadas, lo cual indica que en este punto se añade nuevos residuos de glucosa. Mas tarde, algunas de estas cadenas externas son transferidas a la porción interna de la molécula, apareciendo como ramificaciones marcadas -1,6- . Así, bajo la acción combinada de la glucogenosintetasa y de la enzima ramificante, es armada la molécula de glucógeno.

Glucogenólisis

La fosforilaza cataliza el paso siguiente que es limitante de la velocidad en la glucogenolisis:

(C6)n + Pi - (C6) n-1 + glucosa 1-fosfato

Glucógeno glucógeno

Este enzima es especifica para la degradación fosforilitica de los enlaces -1,4- del glucógeno para producir glucosa 1-fosfato. Los residuos glucosilo de as cadenas mas externas de la molécula de glucógeno son separadas hasta que más o menos 4 residuos de glucosa permanecen a cada lado de una rama -1,6-. Otra enzima transfiere una unidad trisacarida de una rama a la otra, exponiendo los puntos -1,6- de la rama. La escisión hidrolitica de los enlaces -1,6- requiere la acción de una enzima desrramificadora, la cual parece ser una segunda actividad de la glucano transferasa.

  1. Denominado con dicho nombre en honor al bioquímico ingles, Hans Krebs de la universidad de Oxford, se le llama ciclo de ácido cítrico porque termina restaurando la molécula con que se inició.

    El ácido pirúvico es procesado por el acetil CoA en el interior de la mitocondria y el acetato activado entre el Ciclo de Krebs por condensación con el ácido oxalacético para formar el ácido cítrico, un compuesto de seis carbonos. Los carbonos del acetato son liberados como CO2 durante reacciones conducentes a la succinil CoA, un intermedio de cuatro carbonos. En las reacciones restantes se genera el ácido oxalacético y se combina con otro acetil CoA en un nuevo ciclo. De este modo, un oxalacetato puede ayudar en la oxidación de un número infinito de acetatos en vueltas sucesivas del Ciclo de Krebs, pero puede ser formado indirectamente a partir del GTP producto del ciclo. Las enzimas que catalizan las reacciones del cuadro están enlistadas en el centro de la ilustración.

    1. Visión simplificada del proceso
  2. Ciclo de Krebs

  • El proceso comienza con la oxidación del piruvato, produciendo un acetil-CoA y un CO2.
  • El acetil-CoA reacciona con una molécula de oxalacetato (4 carbonos) para formar citrato (6 carbonos), mediante una reacción de condensación.
  • A través de una serie de reacciones el citrato se convierte de nuevo en oxalacetato. El ciclo consume netamente 1 acetil-CoA y produce 2 CO2. También consume 2 NAD+ y 1 FAD, produciendo 3 NADH y 3 H+ y 1 FADH+.
  • El resultado de un ciclo es (por cada molécula de piruvato): 1 GTP, 3 NADH, 1 FADH2, 2CO2
  • Cada molécula de glucosa produce (vía glucólisis) dos moléculas de piruvato, que a su vez producen dos acetil-CoA, por lo que por cada molécula de glucosa en el ciclo de Krebs se produce: 2 GTP, 6 NADH, 2 FADH2, 4CO2.

Importancia del Ciclo de Krebs

El ciclo del ácido cítrico se llama ciclo del ácido tricarboxilico (TCA) o ciclo de Krebs, en honor de Sir HANS KREBS, quien trabajo en él durante el decenio de 1930. Este ciclo es la ruta final de la oxidación del piruvato, ácidos grasos y cadenas de carbono de los aminoácidos. Dicho ciclo se lleva a cabo en la mitocondria.

Cadena respiratoria

En este punto la célula ha ganado solo 4 ATP, 2 en la glucólisis y dos en el ciclo de Krebs, sin embargo ha capturado electrones energéticos en 10 NADH2 y 2 FADH2. Estos transportadores depositan sus electrones en el sistema de transporte de electrones localizado en la membrana interna de la mitocondria.

La cadena respiratoria está formada por una serie de transportadores de electrones situados en la cara interna de las crestas mitocondriales y que son capaces de transferir los electrones procedentes de la oxidación del sustrato hasta el oxígeno molecular, que se reducirá formándose agua.

Como resultado de esta transferencia de electrones, los transportadores se oxidan y se reducen alternativamente, liberándose una energía que en algunos casos es suficiente para fosforilar el ADP y formar una molécula de ATP. Se trata de la fosforilación oxidativa que permite ir almacenando en enlaces ricos en energía la energía contenida en las moléculas NADH2, FADH2, NADPH2, que se liberan en la glucólisis y en el ciclo de Krebs y que será más tarde fácilmente utilizada. Toda cadena respiratoria que comience por el NAD conduce a la formación de 3 ATP mientras que si comienza por el FAD produce sólo 2 ATP. El rendimiento energético del NADP es similar al del NAD, así como el del GTP lo es al del ATP.

Balance Energético

El balance para una molécula de glucosa que se convierte en 2 piruvatos, luego en 2 Acetil- CoA y luego a CO2 en la vía el ciclo de krebs, con todo el NADH y el FADH convertidos en ATP por la fosforilación oxidativa: 6 CO2 + H2O + 38 ATP

Es de suma importante considerar que 2 de los NADH son formados en el
citoplasma durante la glicólisis. Para ser transportados a la matriz
mitocondrial para ser posteriormente oxidado por la cadena trasportadora de
electrones, tienen que pasar por medio de transporte activo al interior de la mitocondria, esto "cuesta" 1ATP por NADH.
Por lo tanto el balance final resulta en 36 ATP por molécula de glucosa y
no 38 ATP.

Conclusiones

La respiración celular es un proceso intracelular que incluye a un conjunto de reacciones catabólicas en cadena, en la cual las biomoléculas orgánicas energéticas como los glúcidos y lípidos sufren la ruptura de sus enlaces covalentes para transformarse en biomoléculas inorgánicas más simples (H2O y CO2). De la ruptura de los enlaces, se libera energía; una parte se pierde como calor y la otra es transferida finalmente a la formación del ATP. El ATP, es una molécula energética utilizada por la célula en el transporte activo, división, movimiento, etc. En el proceso de respiración, la célula puede hacerlo por fase anaeróbica o aeróbica, de la cual la respiración aeróbica tiene procesos como: glucólisis y el ciclo de Krebs y la respiración anaeróbica: la glucólisis y la fermentación.

Bibliografía

  1. Biología Celular, 2da Edición Charlotte J. Avers
  2. Biología 4to año Sec. 1ra Edición Berta Fernández.
  3. Biología, Centro Pre- Univ UNMSM, año 1995
  4. Biología, séptima edición Claude A. Villee
  5. Bioquímica de Harper, Decima edición, Martin Mayes Rodwell Granner

 

Alumna:

Carolina Olivera C.

carolina_-1444[arroba]hotmail.com

UIGV

Facultad: Estomatología

Docente: Rosario Zarate Cardenas

Lima 2007


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