Mitocondria y el Proceso de
Respiración celular
Profa. María M. Meléndez Ortega
Temas
Mitocondria
Respiración Celular
Glucólisis
Reacción de Transición
Ciclo del ácido cítrico
Sistema de transporte de electrones
Repaso de conceptos
Referencias
Mitocondria
Respiración Celular
Proceso celular que requiere oxígeno y emite bióxido de
carbono
Implica la ruptura de la glucosa en dióxido de carbono y agua
Energía extraída de la molécula de glucosa: Liberada paso a paso y el ATP se produce de
forma eficiente
Enzimas oxidación-reducción, incluyen las NAD+ y FAD como coenzimas
Oxidación – perdida de electrones de un
átomo o molécula. O cuando se añade
oxígeno
Ciclo del NAD+
NAD + (nicotinamida adenina dinucleótido)
Coenzima de oxidación-reducción
NAD+ - es la forma oxidada
NADH + H+ - es la forma reducida
Cada molécula de NAD + se utiliza una y otra vez
FAD (flavina adenina dinucleótido)
Coenzima de oxidación-reducción
A veces se utiliza en lugar de NAD +
Acepta dos electrones de una molécula donadora y
dos iones de hidrógeno (H +) en solución .
FAD – forma oxidada
FADH2 - forma reducida
http://highered.mcgraw-
hill.com/olcweb/cgi/pluginpop.cgi?it=swf::525::530::/sites/dl/free/0072464631/291136
/nad.swf::nad.swf
1. Las células obtiene la energía por la_______ de las moléculas del
alimento como es la glucosa.
a. Reducción
b. Oxidación
c. Oxidoreducción
d. Anabolismo
e. Fosforilación
2. ¿cuál de las siguientes reacciones describe mejor la reducción de la
coenzima NAD?
a. NAD + H → NADH
b. NAD+ + H → NADH
c. NAD+ + H → NADH2
d. NADH → NAD+ + H
e. NADH → NAD + H
3. Un átomo de hidrógeno consiste de _______.
a. Protones solamente
b. Electrones solamente
c. Un protón y un electrón
d. Un protón y algunos electrones
e. Un número variable de protones y electrones
4. Cuando una molécula se oxida, otra molécula se
debe reducir.
a. Cierto
b. Falso
5. El NADH sirve como un transportador de electrones que
puede donar su hidrógeno a otras moléculas.
a. Cierto
b. Falso
Fases de la Respiración Celular
1. Glucólisis:
Citoplasma
Glucosa se rompe en dos moléculas de
piruvato
Se forma ATP
2. Reacción de transición:
Ambos piruvatos se oxidan
La energía de los electrones es
almacenado en NADH
Dos átomos de carbono se liberan en
forma de CO2
3. Ciclo del ácido cítrico:
La energía de los electrones es
almacenada en NADH y FADH2
Se forma ATP
Cuatro átomos de carbono se liberan
4. Cadena de transporte de electrones:
Se extrae la energía de NADH y FADH2
Produce 32 ó 34 moléculas de ATP
Glucólisis
Se produce en el citoplasma fuera de la mitocondria
Pasos de Inversión de Energía :
Dos ATP se utiliza para activar la glucosa
La glucosa se divide en dos moléculas de G3P
Pasos de Recolección de Energía :
Dos electrones (como los átomos de hidrógeno) se recolectan por
dos NAD +
Cuatro ATP se producen por fosforilación a nivel de sustrato
Ganancia neta de dos ATP
Ambos G3Ps convertidos en Piruvatos
Fosforilación a nivel de sustrato
Transferencia de un grupo fosfato
proveniente de un sustrato al ADP
1. 2 ATP se hidrolizan para crearfructosa-1,6 bifosfato
2. Rompimiento Pasos 4-5Una molécula de 6 carbonos se
rompen en 2 moléculas de 3 carbonos (gliceraldehido – 3 –fosfato)
3. Liberación de energíaPasos 6-10Dos moléculas de gliceraldehido -3-
fosfato se convierten en dos moléculas de piruvatoproduciendo 2 NADH y 4 ATP
Fosforilación a nivel de
sustrato
Glucólisis: El Balance de Situación
http://highered.mcgraw-
hill.com/olcweb/cgi/pluginpop.cgi?it=swf::525::530::/sites/dl/free/0072464631
/291136/glycolysis.swf::glycolysis.swf
1. En glucólisis, la glucosa es convertida a ________.
a. CO2 and H2O
b. Piruvato
c. Citrato
d. Acetil CoA
e. NAD+ y ADP
2. El resultado Neto de una corrida de glucólisis simple, es la
formación de ______.
a. 1 NADH y 1 ATP
b. 2 NADH y 2 ATP
c. 2 NADH y 4 ATP
d. 4 NADH y 2 ATP
e. 4 NADH y 4 ATP
3. Bajo condiciones anaeróbicas, el producto final de glucólisis es
convertido a:
a. CO2 and H2O
b. amino ácidos
c. ácido láctico
d. ácido hidroclorhídrico
e. ácido acético
4. Durante glucólisis una molécula de azúcar de 6 carbonos
bifosfatada es dividida en dos moléculas de azúcar fosfatada.
a. Cierto
b. Falso
5. Bajo condiciones aeróbicas , el producto final de glucólisis
es reducido para dar un mayor rendimiento de ATP.
a. Cierto
b. Falso
Glucólisis
La Reacción Preparatoria El producto final de la glucólisis entra en la matriz mitocondrial
Conversión del piruvato
Se añade la coenzima A para formar acetil-CoA
Se recolectan los electrones por NAD + (como átomo de H+)
CO2 liberado
• Transportados fuera de la mitocondria en el citoplasma
El ciclo del ácido cítrico
(ácido tricarboxílico o Krebs)
Ocurre en la matriz de las mitocondrias
Se oxida la molécula Acetyl CoA.
Ciclo del ácido cítrico
http://highered.mcgraw-
hill.com/olcweb/cgi/pluginpop.cgi?it=swf::525::530::/sites/dl/free/0072464631/291136/krebsCycl
e.swf::krebsCycle.swf
1. Antes de entrar al Ciclo de Krebs, el piruvato es convertido
a ________
a. Glucosa
b. CO2 and H2O
c. Acido acético
d. Acetil CoA
e. Oxaloacetato
2. Una sola vuelta del ciclo de Krebs puede rendir ________
a. 1 ATP, 1 NADH y 1 FADH2
b. 1 ATP, 2 NADH y 2 FADH2
c. 1 ATP, 3 NADH y 1 FADH2
d. 2 ATP, 2 NADH y 2 FADH2
e. 2 ATP, 3 NADH y 2 FADH2
3. La reacción inicial del ciclo de Krebs envuelve la unión de
_____.
a. 2 moléculas de carbono a 4 moléculas de carbono
b. 2 moléculas de carbono a 5 moléculas de carbono
c. 2 moléculas de carbono a 6 moléculas de carbono
d. 3 moléculas de carbono a 4 moléculas de carbono
e. 3 moléculas de carbono a 5 moléculas de carbono
4. El ciclo de Krebs ocurre en la mitocondria
a. Cierto
b. Falso
5. Una sola vuelta de ciclo de Krebs envuelve tres reacciones
diferentes de descarboxilación.
a. Cierto
b. Falso
Cadena de Transporte de Electrones
Ubicación:
Eucariotas: crestas de las mitocondrias
Moléculas transportadoras en serie
Pasan los electrones ricos en energía
Arreglos complejas de proteínas y citocromos
Los citocromos son moléculas respiratorias
Anillos complejos de carbono con un átomos del metal en el centro
Reciben los electrones del NADH y FADH2 produciendo ATP
mediante fosforilación oxidativa Fosforilación oxidativa
Formación de ATP controlada por energía
derivada de los electrones de alta energía.
Cadena de
Transporte de
Electrones
http://www.youtube.com/watch?v=xbJ0nbzt5Kw
Organización de
las crestas
Los átomos de H+ se combinan con el O2
Complejo I - NADH deshidrogenasa que
contiene flavinamononucleotido (FMN)
Complejo II - succinato deshidrogensa
* ambos ceden electrones a la coenzima Q
Complejo III – citocromo bc1, cede electrones
al citocromo c.
Complejo IV - citocromo c oxidasa que cede
electrones al O2 para producir dos moléculas de
agua
Formación de ATP
http://www.youtube.com/watch?v=3y1dO4nNaKY&feature=related
***NADH suministran la energía suficiente para
formar 3 ATP
***FADH2 sólo forman 2 ATP
Quimioósmosis
Mecanismo para la síntesis de ATP en el que el movimiento de los
electrones a través de la cadena transportadora de electrones resulta
en el establecimiento de un gradiente de protones por medio de la
membrana interna mitocondrial. El gradiente actúa como un
intermediario de alta energía y relaciona la oxidación de los sustratos
con la fosforilación de ADP
Del espacio Intermembranoso un protón de
hidrógeno entra a la ATP sintetasa, permitiendo que
su energía pueda girar la misma. Cuando dos
protones adicionales entran generará la energía
suficiente para formar ATP.
http://highered.mcgraw-
hill.com/olcweb/cgi/pluginpop.cgi?it=swf::525::530::/sites/dl/free/0072464631/291136
/electron_transport.swf::electron_transport.swf
1. Organizar los siguientes aceptores de electrones en
el orden apropiado en el que ellos participan en el
transporte de electrones.
1 = Citocromo c
2 = oxígeno
3 = citocromo c oxidasa
a. 1,2,3
b. 1,3,2
c. 2,3,1
d. 3,1,2
e. 3,2,1
2. Los electrones que son transferidos a través del sistema de
transporte de electrones están inicialmente en __________.
a. NADH
b. FADH2
c. ATP
d. Oxígeno
e. A y B
3. El movimiento de protones a través de la ATP sintetasa ocurre
del _________
a. Matriz al espacio intermembranoso
b. Matriz al citoplasma
c. Espacio intermembranoso al matrix
d. Espacio intermembranoso al citoplasma
e. Citoplasma al espacio intermembranoso
4. Cuando el oxígeno acepta electrones, el agua es
producida como producto final.
a. Cierto
b. Falso
5. La formación de ATP como resultado de la actividad
del sistema de transporte de electrones es
denominada como fosforilación a nivel de sustrato.
a. Cierto
b. Falso
El catabolismo de la glucosa: Rendimiento
general de la Energía
El rendimiento neto por la glucosa:
De la glucólisis - 2 ATP
Del ciclo del ácido cítrico - 2 ATP
De la cadena de transporte de electrones - 32 a 34 ATP
36 a 38
ATP
En algunas células el costo energético de transportar los
electrones desde el NADH formado en la glucólisis a través de la
membrana mitocondrial interna deprime el rendimiento neto
En Resumen la energía producida por cada
molécula de glucosa
Otras vías
catabólicas Proteínas
Aminoácidos
Grasas
Ácidos Grasos
y glicerol
NH2 CO2
Ampliar
conocimientos
1. Gluconeogénesis – vía anabólica
de la glucosa a partir de piruvato
2. Fermentación – oxidación
anaeróbica de la glucosa.
Repaso
• Glucólisis
• Reacción de Transición
• Ciclo del ácido cítrico
• Sistema de transporte de electrones
https://www.youtube.com/watch?v=-Gb2EzF_XqA
Para repasar
RESPIRACIÓN CELULAR by Silvia Márquez - Enrique
Zabala
http://www.genomasur.com/lecturas/Guia09.htm
Glucolisis
http://www.mhhe.com/biosci/multilevel/majors_bio/Cell/Questi
on9/index.html
Respiracion celular
http://www.mhhe.com/biosci/multilevel/majors_bio/Cell/Questi
on10/index.html
Para repasar (interactivo)
Glucólisis
http://www.mhhe.com/biosci/multilevel/majors_bio/Cell/Questi
on9/index.html
Respiración celular
http://www.mhhe.com/biosci/multilevel/majors_bio/Cell/Questi
on10/index.html
Referencias
Karp, G. (2010). Cell and molecular biology : concepts and experiments
(6th. ed.) Hoboken, NJ: John Wiley
Glick, B. R. (2010). Molecular biotechnology: principles and applications
of recombinant DNA (4th ed.) Washington, DC: ASM Press. Retrieved
from:
http://site.ebrary.com/lib/interpuertorico/docDetail.action?docID=1
0430839
Lodish, H. F. (2008). Molecular cell biology. New York : W.H. Freeman
Voet, D. (2011). Biochemistry. Hoboken, NJ: John Wiley. QD415 .V64
2011
Campbell, N. A., Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A.,
Jackson, R. B., & Minorsky, P. V. (2011). Campbell Biology (9th ed.). San
Francisco, California: Pearson Education.