Respiración Celular - ffffdf PDF

Preview

Summary

ffffdf...

Description

RESPIRACIÓN CELULAR Y FERMENTACIÓN La respiración celular es un proceso catabólico aeróbico que incluye una serie de reacciones químicas en las que se libera energía contenida en las moléculas orgánicas de los alimentos. En este proceso, la glucosa y otras moléculas son degradadas, y como resultado se libera la energía que estaba contenida en los enlaces entre sus átomos. Esta energía se aprovecha en buena parte para la formación de moléculas de ATP a partir de moléculas de ADP y grupos fosfato (P). La energía que no se puede aprovechar se libera al medio en forma de calor. A través de la membrana plasmática entran a la célula numerosos nutrientes, entre ellos la glucosa. Ésta es degradada en una serie de tapas, de manera gradual, hasta formar dióxido de carbono, agua y ATP. Este proceso de respiración se puede resumir con una ecuación general: C6H12O6 + 6 O2 + 36 ADP + 36 P -> 6 CO2 + 6 H2O + 36 ATP Para estudiar el proceso podemos dividirlo en tres etapas: 1) Glucólisis. 2) Descarboxilación del ácido pirúvico y ciclo de Krebs. 3) Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa. Glucólisis: cada molécula de glucosa se transforma en dos moléculas que contienen tres átomos de carbono cada una: el ácido pirúvico. El resultado neto de esta etapa es la formación de dos moléculas de ATP. De la glucosa se desprenden algunos de sus átomos de hidrógeno (oxidación) y son aceptados por moléculas de una sustancia aceptora de hidrógenos denominada NAD, que se convierte en su forma reducida, el NADH. La glucólisis ocurre en el citoplasma de la célula, dado que allí se encuentran las enzimas encargadas de estas reacciones. Descarboxilación del ácido pirúvico y el ciclo de Krebs: el ácido pirúvico (piruvato) pasa desde el citoplasma al interior de las mitocondrias, donde es transformado por una enzima de la matriz mitocondrial en una molécula de dos átomos de carbono llamada acetilo, y en una molécula de dióxido de carbono. Esta es la reacción de descarboxilación del ácido pirúvico. El acetilo formado se combina con un compuesto conocido como coenzima A para continuar su proceso de degradación y oxidación. Esto ocurrirá durante un conjunto de reacciones que constituyen el ciclo de Krebs. Allí la coenzima A se desprende del acetilo y éste se combina con una molécula decuatro átomos de carbono, formándose así otra de seis carbonos. Este es el comienzo de un proceso cíclico en el cual se consigue la oxidación total de los dos átomos de carbono del acetilo, cada uno de los cuales se elimina en forma de dióxido de carbono. Al final de esta serie de reacciones se genera la molécula inicial de cuatro carbonos. Una parte de la energía liberada en el ciclo de Krebs se usa para formar una molécula de ATP mediante la unión de un ADP y un P. Los átomos de hidrógeno obtenidos en la oxidación de ácido pirúvico y del acetilo se utilizan para formar varias moléculas de NADH (reducido). Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa: los átomos de hidrógeno “arrancados” de la glucosa y almacenados en moléculas de NADH irán pasando por una serie de transportadores, situados en las crestas de la membrana interna de la mitocondria. La

disposición de estos transportadores, uno al lado del otro como eslabones, permite que durante ese pasaje se libere una gran cantidad de energía, que se usa para formar muchas moléculas de ATP. Esta reacción de formación de ATP acoplada a la cadena respiratoria se conoce como fosforilación oxidativa. Al final de la cadena interviene el O2, que es el último aceptor de los hidrógenos. Al aceptarlos se reduce, formándose moléculas de agua. Por su parte, como las moléculas de NADH cedieron todos sus hidrógenos, se regeneran los NAD oxidados. De esta manera, la etapa final cumple con dos funciones: por un lado la formación de gran cantidad de ATP, y por el otro la regeneración del NAD, necesario para que puedan volver a ocurrir las etapas anteriores. Fermentación: proceso catabólico de oxidación incompleta, que no requiere oxígeno, siendo el producto final un compuesto orgánico. Estos productos finales son los que caracterizan los diversos tipos de fermentaciones. El proceso de fermentación es anaeróbico ya que se produce en ausencia de oxígeno; ello significa que el aceptor final de los electrones del NADH producido en la glucólisis no es el oxígeno, sino un compuesto orgánico que se reducirá para poder reoxidar el NADH a NAD+. El compuesto orgánico que se reduce es un derivado del sustrato que se ha oxidado anteriormente. En los seres vivos, en la fermentación no interviene la mitocondria ni la cadena respiratoria. Son propias de los microorganismos, como algunas bacterias y levaduras. También se produce la fermentación en la mayoría de las células de los animales; algunas células, como los eritrocitos, carecen de mitocondrias y se ven obligadas a fermentar. Desde el punto de vista energético, las fermentaciones son muy poco rentables si se comparan con la respiración aerobia, ya que a partir de una molécula de glucosa sólo se obtienen 2 moléculas de ATP, mientras que en la respiración se producen 36. Esto se debe a la oxidación del NADH, que en lugar de penetrar en la cadena respiratoria, cede sus electrones a compuestos orgánicos con poco poder oxidante. - Fermentación láctica: es una ruta metabólica anaeróbica que ocurre en el citosol de la célula. Este proceso lo realizan muchas bacterias (llamadas bacterias lácticas, como hongos y algunos protozoos) y muchos tejidos animales; en efecto, la fermentación láctica también se verifica en el tejido muscular cuando, a causa de una intensa actividad motora, no se produce una aportación adecuada de oxígeno que permita el desarrollo de la respiración aeróbica. En condiciones de ausencia de oxígeno, la fermentación responde a la necesidad de la célula de generar la molécula de NAD, que ha sido consumida en el proceso energético de la glucólisis. En la glucólisis la célula transforma y oxida la glucosa en un compuesto de tres átomos de carbono, el ácido pirúvico, obteniendo dos moléculas de ATP; sin embargo, en este proceso se emplean dos moléculas de NAD que actúan como receptores de electrones y se reducen a NADH. Para que puedan tener lugar las reacciones de la glucólisis productoras de energía es necesario reoxidar el NADH, esto se consigue mediante la cesión de dos electrones del NADH al ácido pirúvico, que se reduce a ácido láctico. - Fermentación alcohólica: originado por la actividad de algunos microorganismos que procesan los hidratos de carbono para obtener como productos finales un alcohol en forma de etanol (CH3-CH2-OH), dióxido de carbono (CO2) y unas moléculas de ATP que consumen los propios microorganismos en su metabolismo celular energético anaeróbico.

La fermentación alcohólica tiene como finalidad biológica proporcionar energía anaeróbica a los microorganismos unicelulares, como las levaduras, en ausencia de oxígeno....