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Metabolismo energético




Enviado por aparicio_rolando



    1. Los alimentos: fuente de
      energía
    2. El ATP: la "moneda universal de
      E°" en los sistemas biológicos
    3. Metabolismo energético:
      Glucólisis.
    4. Breve resumen, recapitulemos un
      poco
    5. Antes de continuar algunos
      conceptos importantes.
    6. Glucólisis: via
      aerobia.
    7. Glucólisis: vías
      anaerobias.
    8. Metabolismo
      energético: El Ciclo de Krebs
    9. Transporte de electrones, otros
      nombres.
    10. Metabolismo
      energético: balance final de
      ATP´s.

    Los alimentos: fuente
    de energía

    Todas las unidades biológicas se alimentan, con
    la finalidad de proveerse tanto de energía como de
    materia prima
    para su crecimiento y desarrollo.

    Los alimentos pueden agruparse en tres grandes grupos: Carbohidratos,
    Proteínas y Grasas.

    Estos tres tipos de alimentos al final pueden
    metabolizarse como energía para el organismo.

    Grupo
    alimenticio

    Unidad
    metabolizada

    Transformación
    convergente

    Carbohidratos

    Glucosa

    ENERGÍA en ATP

    Grasas (Lípidos)

    Acidos grasos

    Proteínas

    Aminoácidos

    El ATP: la "moneda
    universal de E°" en los sistemas
    biológicos

    Concepto:

    El ATP pertenece al grupo de los
    nucleótidos, por lo tanto esta compuesto por una base
    nitrogenada (adenina), una pentosa (ribosa) y un grupo fosfato
    (tres radicales fosfato con enlaces de alta
    energía).

    ATP significa Adenosina Tri Fosfato, o Trifosfato de
    Adenosina. Tómese en cuenta que fósforo se abrevia
    con la letra P.

    Recuerde que la palabra fosfato significa
    que el fósforo está participando con carga de -5
    (si fuera carga -3 sería fosfito). Vea el siguiente
    esquema del ATP:

    El ATP es una molécula que almacena bastante
    energía, la misma se almacena en los enlaces fosfato que
    son dos para cada molécula de ATP (vea la figura). Cada
    uno de ellos equivale a 8000 kcal/mol, por lo tanto si tomamos en
    cuenta que son dos enlaces, tendríamos un potencial de
    16000 kcal/mol de energía para cada molécula de
    ATP. Sirva de comparación que una molécula de
    glucosa tiene apenas 2260 kcal/mol de energía,
    pequeña cantidad comparada con el ATP.

    Otro aspecto importante es que estos enlaces fosfato se
    rompen fácilmente, por lo cual su energía
    almacenada es bastante disponible para los proceso
    bioquímicos.

    Vea el siguiente gráfico de los radicales fosfato
    y sus enlaces:

    Liberación de energía del
    ATP:

    La energía almacenada en los enlaces de fosfato
    se libera a través de un proceso
    catabólico.

    Recuerde que catabolismo es un tipo de metabolismo
    que consiste en la transformación de una molécula
    compleja en otras más sencillas con liberación de
    energía.

    Pues este es el caso del ATP, el cual tiende a liberar
    su grupo fosfato para transformarse en Adenosina Di Fosfato o
    ADP. Vea el siguiente gráfico:

    De esta forma es que el ATP, libera energía
    transformándose en ADP + P + E°.

    Esta reacción es reversible, o sea el ATP del
    organismo se reconstituye a partir de ADP para almacenar la
    energía presente en los alimentos que
    consumimos.

    Usualmente el ATP se transforma en ADP para liberar
    energía, y el ADP en ATP para almacenar
    energía.

    Sin embargo bajo ciertas condiciones el ADP se
    transforma en AMP (Adenosina Mono Fosfato), liberando así
    un excedente de energía al romper el segundo enlace
    fosfato, pero esta condición no es muy usual.

    Atp, moneda universal de energía en los
    sistemas biológicos.

    Es importante recalcar que esta "transacción"
    energética (almacenamiento y
    liberación) utilizando ATP es común en todos los
    sistemas biológicos, desde los procariotes hasta los
    organismos mas complejos del grupo pluricelular.

    Debido a esto es que se conceptúa al ATP como la
    "moneda universal" de las transacciones energéticas en
    todos los sistemas biológicos.

    Usos comunes del ATP

    El ATP a parte que sirve para el almacenamiento "a
    cortísimo plazo" de la energía, es utilizado por el
    organismo para los siguientes procesos
    (todos ellos trabajos, recuerde que trabajo es toda
    utilización de energía):

    • Transporte activo en las membranas celulares, para el
      movimiento
      de solutos en contra del gradiente de concentración. De
      toda la utilización de ATP por las células,
      se le atribuye a este proceso un 30% de
      participación.
    • Síntesis de compuestos químicos
      (anabolismo), recuerde que muchos de los procesos
      bioquímicos requieren energía para ejecutarse o
      sea son procesos endergónicos. El ATP provee la
      energía para la ejecución de dichas reacciones.
      Se atribuye a estos proceso un 70% de participación en
      el uso global de ATP a niveles celulares.
    • Trabajo mecánico, específicamente
      movimiento muscular, de cilios – flagelos y movimientos
      ameboides.

    Metabolismo energético: Síntesis
    de ATP

    Lugar de síntesis

    El lugar donde se sintetiza el ATP radica en las crestas
    mitocondriales. En los procariotes, este trabajo se realiza en la
    membrana celular.

    En el citoplasma también se produce ATP, pero en
    proporciones considerablemente menores o muy poco
    significativas.

    la energía de los alimentos y su
    transformación en ATP

    Todos los grupos alimenticios (carbohidratos,
    lípidos y proteínas) pueden transformarse en ATP.
    Sin embargo los procesos que atraviesan son diferentes. Vea el
    siguiente esquema que acontece en el citoplasma
    celular:

    En un primer paso, todos los grupos alimenticios se
    simplifican al dividirse en sus compuestos más sencillos,
    tal es el caso de los diversos carbohidratos que acaban
    simplificándose en glucosa, o las proteínas en
    aminoácidos.

    Posteriormente estas "unidades menores" o simplificadas
    sufren transformaciones para convertirse en piruvato (o
    ácido pirúvico) para el caso de los carbohidratos y
    en acetoacetato para el caso de los lípidos y las
    proteínas.

    Al final de este proceso que ocurre en el citoplasma
    celular, tanto el piruvato como el acetoacetato se transforman en
    acetil CoA, compuesto que ingresa a las mitocondrias para
    participar en la síntesis de ATP.

    En un segundo paso, que ocurre en las mitocondrias, el
    acetil CoA es utilizado en un proceso denominado "Ciclo de Krebs"
    (en honor a Hans Krebs su descubridor), del cual resultan
    principalmente dos tipos de compuestos denominados NADH y FADH,
    los cuales son "vehículos biológicos de
    transferencia de electrones". Es pues durante este ciclo de Krebs
    que se libera bastante energía en procesos de
    oxido-reducción, de la cual concluyen estos
    "transportadores de electrones". Posteriormente el NADH y FADH
    ingresan a un proceso denominado "cadena respiratoria" del cual
    ya resulta la síntesis de ATP.

    Metabolismo
    energético: Glucólisis.

    ALGUNOS CONCEPTOS IMPORTANTES: ISOMERIZACIÓN Y
    REDOX

    Primeramente, repasemos que es un isómero. Un
    isómero es un compuesto químico que tiene al misma
    composición de elementos y la misma cantidad de los mismos
    que otro compuesto químico. La única diferencia
    entre estos dos elementos radica en la distribución espacial de los átomos
    de los elementos.

    Por ejemplo, el caso de la glucosa que es isómero
    de la fructosa. Ambos tienen la misma composición química de C, H y O y
    en iguales cantidades. O sea que la fórmula C6H12O6 es
    común para ambos compuestos la diferencia radica en la
    distribución espacial de estos. Vea la figura:

    Por lo tanto "isomerización", vendría a
    ser la transformación de un compuesto químico en su
    isómero, para el ejemplo anterior, la
    transformación de glucosa en fructosa o
    viceversa.

    Ahora, repasemos un poco los conceptos de
    reducción y oxidación.

    Se dice que un compuesto se oxida cuando libera
    electrones y que se reduce cuando los captura. Vea el siguiente
    esquema.

    Algo importante para mencionar en el tema redox es que
    los electrones no se liberan solos, sino mas bien
    acompañados por un protón. Por lo tanto recordemos
    que la conformación de un electrón mas un
    protón forma el átomo de
    hidrógeno, el cual está representado en el anterior
    esquema. Debido a esto es que a las oxidaciones también se
    las denomina "deshidrogenaciones".

    Dentro de los sistemas biológicos, toda
    reacción de oxidación está acompañada
    por otra reacción de reducción, o sea que una no
    ocurre sin la otra.

    GLUCOLISIS, EL METABOLISMO DE LOS
    CARBOHIDRATOS.

    La palabra glucólisis etimológicamente
    proviene de gluco que significa "dulce" y de lisis que significa
    "solución".

    Conceptualmente podemos definirla como "la
    conversión metabólica de los azúcares en
    compuestos más sencillos", para este caso en ácido
    pirúvico o piruvato.

    Recuerde que todos los carbohidratos que se consumen se
    transforman en glucosa, la cual es almacenada en los animales en forma
    de glucógeno.

    Es importante recalcar que este proceso se aplica
    exclusivamente a los carbohidratos, no a las proteínas y
    lípidos.

    LA GLUCÓLISIS SE PUEDE DIVIDIR EN TRES
    FASES.

    El proceso de transformación de la
    molécula de glucosa (6C) a dos moléculas de
    piruvato (3C) se puede dividir en las siguientes tres
    fases:

    • Activación e isomerización.
    • Fraccionamiento.
    • Recuperación de energía.

    PRIMERA FASE: ACTIVACIÓN E
    ISOMERIZACIÓN.

    La glucosa es una molécula cuya carga
    energética alcanza a las 2260 kcal/mol. También es
    una molécula bastante estable, por lo cual lo primero que
    busca el proceso es desestabilizarla a través de un
    proceso de activación durante el cual se incrementa la
    energía contenida en la glucosa mediante un enlace fosfato
    transformándola en Fosfato-glucosa. Posteriormente esta
    fosfato-glucosa es transformada en un isómero de
    Fosfato-fructosa, el cual otra vez es activado al incrementar
    nuevamente su energía con otro enlace fosfato, formando
    así la DiFosfato-Fructosa, producto final
    de esta primera etapa.

    Para aclarar sus dudas vea el siguiente
    esquema:

    Obsérvese en la gráfica la
    participación de diversas enzimas en el
    proceso como ser la Hexocinasa, la Fosfoglucoisomerasa y la
    Fosfofructocinasa.

    SEGUNDA FASE: FRACCIONAMIENTO.

    La DiFosfato-Fructosa es un compuesto mas inestable que
    la glucosa y se encuentra cargado de energía (a
    raíz de los enlaces fosfato), por lo cual se encuentra
    listo para fraccionarse.

    La DiFosfato-Fructosa se fracciona por acción de
    la enzima aldolasa quedando como producto de esta ruptura dos
    compuestos de 3 carbonos y un fósforo cada uno: el
    FosfatoGlicerAldehido o PGAL y la FosfatoDiHidroxiAcetona o
    PDHA.

    De estos dos compuestos de 3 carbonos, el único
    que puede pasar a la siguiente etapa es el PGAL, sin embargo por
    acción de la enzima isomerasa de triosa, el PDHA se
    transforma en PGAL. En resumen durante este proceso de
    fraccionamiento de una DiFosfato-Fructosa se producen dos PGAL
    que ingresan a la siguiente fase.

    Vea el esquema:

    TERCERA FASE: RECUPERACIÓN DE
    ENERGÍA.

    Hasta este momento, el proceso de glucólisis ha
    sido un "gasto" de energía proveniente del ATP para el
    organismo. Sin embargo a partir de ahora se recuperará
    "con intereses" la energía invertida en el
    proceso.

    Los PGAL resultantes del fraccionamiento ingresan a un
    nuevo ciclo en el cual son oxidados (o sea liberan electrones) a
    través de una reducción de NAD en NADH, absorben
    Fósforo y reaccionan a través de la enzima SH. De
    esta forma se transforman en Difosfoglicerato (recuerde que el
    PGAL tenía ya un átomo de P) cuya molécula
    tiene un enlace fosfato energizado y otro enlace con P sin
    energía.

    El Difosfoglicerato "cargado" de energía en su
    enlace fosfato, libera un P transformando una molécula de
    ADP en ATP, transformándose en Fosfoglicerato,
    molécula con un solo átomo de P pero que carece de
    un enlace fosfato energizado.

    Entonces este Fosfoglicerato sufre un proceso de
    oxidación produciendo agua, gracias
    a esta oxidación su enlace de fósforo se transforma
    en enlace fosfato cargándose de energía,
    transformándose en Fosfopiruvato.

    Este Fosfopiruvato libera su P energizado, para
    convertir una molécula de ADP en ATP a través de la
    enzima piruvatocinasa.

    El producto final de esta reacción es el Piruvato
    o ácido pirúvico.

    Para entender mejor vea la siguiente
    gráfica.

    BREVE RESUMEN,
    RECAPITULEMOS UN POCO

    Ya hemos revisado el proceso de glucólisis desde
    el momento en que la glucosa (6 carbonos) ingresa hasta su
    transformación en dos moléculas de piruvato (3
    carbonos), note como existe equilibrio en
    las reacciones bioquímicas, ya que el número de
    carbonos (seis) se mantiene desde el inicio hasta el
    final.

    Durante la primera fase "activación e
    isomerización", la glucosa se transforma en
    DiFosfato-Fructosa. Durante la segunda fase "fraccionamiento",
    este compuesto se divide para formar dos FosfatoGlicerAldehidos
    (PGAL), los cuales ingresan a la tercera etapa.

    Ya en la "recuperación de energía", cada
    uno de los PGAL se acaba transformando en Piruvato, por lo cual
    se concluye que de una glucosa se forman dos
    piruvatos.

    Es importante hacer notar que el piruvato es el producto
    más importante de este proceso, los cuatro ATP´s que
    se forman son realmente un bajo aporte al global de la
    síntesis de ATP del organismo a través del
    metabolismo energético.

    En resumen podemos expresar el conjunto de entradas y
    salidas al proceso de la siguiente forma:

    Resumen de compuestos que
    ingresan y productos que salen del
    proceso

    Entradas:

    Glucosa + 2 ATP + 4 ADP + 2 Pi +
    2 NAD

    Salidas:

    2 piruvatos + 2 ADP + 4 ATP + 2
    NADH + H2O

    Para comprobarlo, solo tiene que revisar los tres
    esquemas anteriores.

    ANTES DE CONTINUAR
    ALGUNOS CONCEPTOS IMPORTANTES.

    Antes de continuar con el tema es preciso tener en claro
    que son el NAD y el FAD.

    Bueno, inicialmente podemos definirlos como
    "vehículos biológicos para la transferencia de
    electrones". O sea estos dos compuestos sirven para equilibrar
    las reacciones de oxidación y reducción al absorber
    o aportar electrones.

    Presentación
    oxidada

    Presentación
    reducida

    NAD

    NADH

    FAD

    FADH

    Como ejemplo cuando el PGAL se oxida para transformarse
    en Difosfoglicerato la reacción se ve acompañada
    por una reducción del NAD que se transforma en NADH al
    recibir los electrones que se liberan durante la oxidación
    anterior. Por eso se dice que la presentación reducida es
    NADH.

    GLUCÓLISIS:
    VIA AEROBIA.

    El proceso de la glucólisis no termina en el
    piruvato, sino que continua bajo dos modalidades, una vía
    aerobia (o sea con presencia de oxigeno) y una
    vía anaerobia (en ausencia de oxigeno). Dependiendo de
    esta condicional, se obtendrá un producto
    específico.

    Para el caso de la formación de ATP como producto
    final de la serie de proceso de la cual la glucólisis
    forma parte, nos interesa la "vía aerobia".

    El oxigeno cumple la función de
    "reductor final" de los procesos bioquímicos,
    principalmente reduciendo el NADH y el FADH que se forman, para
    habilitarlos nuevamente en su presentación oxidada de NAD
    y FAD.

    Durante la vía aerobia, el piruvato que contiene
    un grupo carboxilo (-COOH) libera carbono y
    oxigeno para formar CO2. De esta forma el piruvato se transforma
    en acetaldehido, el cual sufre un proceso de oxidación al
    liberar electrones y se junta con el grupo HS-CoA (Coenzima A)
    para formar la Acetil CoA.

    Vea el siguiente esquema:

    Y este Acetil CoA es el que ingresa a las crestas
    mitocondriales para iniciar el Ciclo de Krebs.

    Nótese la importancia que tiene el oxigeno como
    aceptor de electrones para formar agua y volver a habilitar al
    NAD para continuar los procesos.

    GLUCÓLISIS:
    VÍAS ANAEROBIAS.

    Cuando existe escasez de oxigeno, el NADH deja de
    oxidarse y por lo tanto se acumula, para comenzar una serie de
    reacciones distintas a la vía aerobia.

    Contamos con dos casos para exponer: la fermentación alcohólica producida
    por levaduras y la fermentación acidoláctica que
    ocurre en los músculos.

    Para el primer caso, la fermentación
    alcohólica, esta es producida por levaduras las cuales
    transforman el piruvato en acetaldehido (al igual que en la
    vía aerobia) y posteriormente este se reduce para formar
    etanol. Recuerde que esto ocurre por el exceso de NADH presente
    en el organismo.

    Vea el gráfico:

    Normalmente esta fermentación ocurre hasta que
    los niveles de etanol llegan de 12 a 17% de concentración,
    momento en el cual se inhiben los procesos de fermentación
    alcohólica.

    Durante el segundo caso de fermentación
    acidoláctica, esta ocurre en los tejidos
    musculares y es producto del trabajo excesivo, por lo cual la
    demanda de
    oxigeno para reducir el NADH a NAD es superior al abastecimiento
    de oxigeno de la respiración. Ante esta circunstancia el
    NADH se oxida a NAD reduciendo el piruvato a ácido
    láctico.

    Vea el gráfico:

    Este ácido láctico se acumula en los
    tejidos musculares produciendo fatiga o cansancio y
    dolor.

    Y es debido a esta demanda insatisfecha de oxigeno que
    se da el fenómeno del "jadeo", ya que el organismo busca
    incrementar la velocidad de
    la respiración para así compensar la falta de
    oxigeno.

    Metabolismo
    energético: El Ciclo de Krebs

    Hasta este momento hemos desglosado los procesos
    anteriores al ciclo de Krebs. El producto final de estos procesos
    -que ocurren en el citoplasma de cada célula
    bajo condiciones aerobias es el acetil CoA.

    El acetil CoA ingresa entonces a las mitocondrias para
    participar en una serie de reacciones bioquímicas de
    oxidación, cuya finalidad es producir coenzimas reducidas
    de NADH y FADH. Esta serie de reacciones es el Ciclo de
    Krebs.

    El ciclo de krebs: una cadena de oxidaciones

    El ciclo de Krebs, debe su nombre a Sir Hans Krebs,
    quien fue su descubridor.

    Este proceso también es conocido como el "ciclo
    del ácido cítrico" o el "ciclo de los ácidos
    tricarboxílicos".

    El ciclo de Krebs consiste en una serie de reacciones en
    la cual confluyen todas las reacciones catabólicas de la
    respiración aerobia.

    También se lo podría definir como una
    "cadena de oxidaciones", debido a que recibe AcetilCoA para
    "impulsar" una serie de cuatro oxidaciones cuyo producto final
    son las coenzimas NADH y FADH reducidas al ser cargadas de
    electrones.

    Para entenderlo mejor en forma global vea el siguiente
    gráfico:

    Y estas coenzimas reducidas por el ciclo de Krebs (FADH
    y NADH) son las que irán a participar del último
    eslabón de la cadena del metabolismo energético: el
    transporte de
    electrones.

    CICLO DE KREBS: DESGLOSE DE PROCESOS

    Para fines didácticos vamos a ir paso por paso,
    partiendo y finalizando en el compuesto Oxalacetato, a
    través de las cuatro oxidaciones que ocurren en el
    proceso.

    DEL OXALACETATO HASTA LA PRIMERA
    OXIDACIÓN

    El oxalacetato es un compuesto de 4 carbonos, este se
    combina con el acetilCoA de 2 carbonos (el cual libera su grupo
    coenzima A) para formar el citrato o ácido cítrico
    que tiene 6 carbonos.

    Recuerde que la principal función del ciclo de
    Krebs es producir oxidaciones. Sin embargo, el citrato no puede
    oxidarse, debido a que carece de la configuración
    molecular para hacerlo, por tal motivo sufre una etapa de
    "preparación" al combinarse y separarse con una
    molécula de agua formando un isómero de citrato
    denominado isocitrato (6 carbonos). Este compuesto si cuenta con
    la configuración adecuada para oxidarse y por lo tanto se
    oxida (reduciendo al NAD en NADH) para formar oxalosuccinato (6
    carbonos).

    Vea el gráfico:

     DEL OXALOSUCCINATO A LA SEGUNDA
    OXIDACIÓN

    El oxalosuccinato (6 carbonos) cuenta con el grupo
    carboxilo en su estructura
    molecular, por lo cual sufre un proceso de
    descarboxilación liberando CO2 y formando A-cetoglutarato
    (5 carbonos). Este compuesto también cuenta con el grupo
    carboxilo y por lo tanto libera CO2, produciendo también
    una segunda oxidación. Posteriormente se une a un grupo
    coenzima A para formar succinil Coa (4 carbonos).

    Vea el gráfico:

    DEL SUCCINIL-COA A LA TERCERA
    OXIDACIÓN

    Succinil CoA libera el grupo coenzima A que
    anteriormente se adicionó, liberando también la
    energía necesaria para combinar un GDP (guanina di
    fosfato) con un Pi (fósforo inorgánico) formando
    así GTP (guanina tri fosfato). Este "primo hermano" del
    ATP produce una segunda reacción para transformar un ADP
    en ATP al transferirle su grupo fosfato.

    El producto de la reacción del succinil CoA es el
    succinato (4 carbonos) el cual cuenta con la configuración
    molecular adecuada para oxidarse formando así fumarato (4
    carbonos).

    Vea el siguiente gráfico:

    DEL FUMARATO A LA CUARTA OXIDACIÓN

    Finalmente el fumarato (4 carbonos) que no cuenta con la
    configuración molecular adecuada para oxidarse, sufre un
    proceso de "preparación", durante el cual es adicionada
    una molécula de agua, entonces el fumarato se transforma
    en malato (4 carbonos) el cual si está listo para oxidarse
    transformándose en oxalacetato (4 carbonos), el cual fue
    el compuesto con el cual comenzamos esta descripción.

    Vea el siguiente gráfico:

    CICLO DE KREBS: ESQUEMA RESUMEN DE TODOS LOS PROCESOS Y
    BALANCE FINAL

    Una vez desglosadas cada una de las reacciones de
    oxidación que componen el Ciclo de Krebs, resumiremos todo
    el ciclo en el siguiente gráfico. Observe:

     Para el balance final del ciclo de Krebs en cuanto
    a las entradas y salidas veamos la siguiente tabla:

    Ciclo de Krebs: balance de
    entradas y salidas

    Entradas

    Acetil CoA + 3 NAD + FAD + ADP + Pi +
    H2O

    Salidas

    HS-CoA + 2 CO2 + 3 NADH + FADH + ATP

    Recuerde que por cada glucosa que entra al metabolismo
    energético salen dos Acetil CoA, por lo tanto se concluye
    que por cada glucosa se obtienen dos Ciclos de Krebs.

    Metabolismo energético: Transporte de
    electrones, el paso final.

    RECAPITULEMOS: CUANTO NADH, FADH Y ATP HEMOS
    CONSEGUIDO.

    Antes de finalizar el tema con la revisión de la
    cadena respiratoria, considero necesario recordar cuanta
    "energía" hemos conseguido hasta este momento tanto en
    ATP, como en NADH y FADH.

    Revisemos la siguiente tabla:

    Proceso
    metabólico:

    ATP´s

    NADH´s

    FADH´s

    Glucólisis

    2

    2

    Metabolismo de piruvato a Acetil CoA
    (x2)

    2

    Ciclo de Krebs (x2)

    2

    6

    2

    TOTAL:

    4

    10

    2

    TRANSPORTE DE
    ELECTRONES, OTROS NOMBRES.

    A la cadena de "transporte de electrones",
    también se la denomina como "cadena respiratoria",
    "cascada de electrones" y cadena de "fosforilación
    oxidativa".

    CONCEPTO GLOBAL.

    Sería un verdadero desperdicio si toda esta
    energía -que hemos rescatado de la molécula de
    glucosa que inicialmente entro al metabolismo energético-
    almacenada en las coenzimas FADH y NADH fuera utilizada
    directamente para reducir el oxigeno en agua, bajo la siguiente
    reacción:

    NADH + 1/2 O2 è NAD + H2O

    Sin embargo los sistemas biológicos aprovechan la
    energía almacenada en las coenzimas al interponer entre el
    NADH, el FADH y el O2 una serie de compuestos capaces de oxidarse
    y reducirse alternativamente. De esta forma se produce una
    "cascada de electrones" cuya energía es utilizada para la
    fosforilación oxidativa del ADP.

    Es por eso que podemos decir que la cadena respiratoria
    consiste en "una cadena de enzimas, coenzimas y citocromos en la
    cual cada componente representa un nivel de
    oxido-reducción."

    También se puede decir que es "un conjunto de
    moléculas que a través de oxidaciones y reducciones
    transfieren electrones desde las coenzimas reducidas (NADH y
    FADH) hasta el oxigeno."

    Y ocurre que estas transferencias de electrones son
    altamente exergónicas, por lo cual esa energía es
    utilizada para cubrir la "energía de activación" de
    la fosforilación oxidativa del ADP en ATP.

    DESGLOSE DE LOS PROCESOS.

    Vamos a dividir estos procesos en niveles para su mejor
    comprensión.

    Primer nivel: El NADH llega a las crestas
    mitocondriales, donde se oxida con una "flavoproteína",
    reduciéndola (o sea cargándola de
    electrones).

    Segundo nivel: Posteriormente la flavoproteína se
    oxida y reduce a una coenzima denominada "Q". Durante este
    proceso se libera energía que ejecuta una primera
    fosforilación oxidativa de ATP.

    Tercer nivel: Es en este nivel donde recién
    ingresa el FADH. La coenzima Q que se encuentra reducida, se
    oxida reduciendo así a un compuesto denominado citocromo
    b. Durante esta oxidación se libera energía para
    ejecutar la segunda fosforilación oxidativa de
    ATP.

    Como concepto, un
    citocromo es una proteína rica en Fe (por lo cual se oxida
    y reduce fácilmente).

    Cuarto nivel: El citocromo b se oxida, reduciendo
    así al citocromo c.

    Quinto nivel: El citocromo c se oxida, reduciendo
    así al citocromo a.

    Sexto nivel: El citocromo a se oxida con oxigeno,
    reduciéndolo de esta forma a agua. Durante esta
    última oxidación se libera la energía para
    ejecutar la tercera y última fosforilación
    oxidativa de ATP.

    Vea el siguiente gráfico.

     Como conclusión se puede decir que por cada
    NADH que ingresa a la "cadena respiratoria" se consiguen 3 ATP.
    Mientras que por cada FADH que ingresa a la "cadena respiratoria"
    (a la altura de la coenzima A) se obtienen 2 ATP.

    Metabolismo
    energético: balance final de ATP´s.

    Como ya habíamos resumido anteriormente, hasta
    antes de ingresar a la "cadena respiratoria" teníamos un
    total de 4 ATP´s, 10 NADH´s y 2
    FADH´s.

    Si tomamos en cuenta que cada NADH equivale a 3
    ATP´s y cada FADH equivale a 2 ATP´s,
    tendríamos la siguiente sumatoria: 4 ATP´s (de la
    glucólisis y formación de Acetil CoA) + 30
    ATP´s (provenientes de los NADH´s) + 4 ATP´s
    (provenientes de los FADH´s).

    Con un total de 38 ATP´s como producto del
    metabolismo energético de una molécula de
    glucosa.

    Fácil ¿verdad?.

    Bibliografía.

     

     

    Por:

    Agr. Rolando R. Aparicio Romero

    .

    Docente Biología. ISTACH.

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