fase aerobia de la respiración celular
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FASE AEROBIA DE LA RESPIRACIÓN CELULAR
Se realiza solo en presencia de oxígeno.
Consiste en la degradación de los piruvatos producidos durante la glucólisis hasta CO2 y H2O, con la obtención de 34 a 36 ATP.
1.- UBICACIÓN CELULAR
En las células procariotas se realiza en el citosol y en los mesosomas.
En las células eucariotas, existe un organelo llamado mitocondria especializado en realizar toda la fase aeróbica.
Son organelos bimembranosos presentando una cara externa lisa y una interna con pliegues llamados crestas.
El espacio que existe entre ambas membranas se denomina cámara externa.
El delimitado solo por la membrana interna como cámara interna.
La cámara interna presenta un coloide llamado mitosol o matriz mitocondrial. En el se encuentran suspendidos el ADNmt y los ribosomas 55S.
2.- Reacciones aeróbicas
Formación de acetil CoA
Ciclo de Krebs. Transporte de
electrones. Fosforilación
oxidativa.
2.1. Formación de acetil
El acetil, molécula de 2C, se forma a partir del piruvato, de aminoácidos y ácidos grasos.
La transformación de piruvato (3C) a acetil (2C) se realiza en células eucariotas dentro de las mitocondrias.
En la transformación del piruvato se realizan reacciones de descarboxilación y deshidrogenación.
Es la reacción metabólica de enlace entre la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico.
Reacción enzimática catalizada por la deshidrogenasa
pirúvica.
El acetil (2C) producido se une a una molécula llamada CoA, formando acetil CoA.
La función de la CoA es transferir el acetil hacia el Ciclo de Krebs.
La transformación de aminoácidos hasta acetil se realiza por un proceso de desaminación.
La transformación de ácidos grasos hasta acetil se realiza por un proceso de B - oxidación
2.2.- CICLO DE KREBS
Conjunto de reacciones encargadas d la degradación aerobia del acetil.
En este proceso se forman 3NADH+ H+; 1FADH+ H+, 1GTP los cuales son fuente para formación de ATP.
2.3.- Reacciones del Ciclo de Krebs Las reacciones del
Ciclo de Krebs se realizan en la matriz mitocondrial o mitosol.
Consta de ocho pasos. Empieza con la
formación de citrato a partir de oxalacetato y acetil, para terminar en la regeneración del oxalacetato.
a) Condensación.
La acetil CoA se une al oxalacetato con ingreso de 1 molécula de H2O, para formar citrato.
En el proceso participa la enzima citrato sintasa y se libera la CoA
b) Isomerización
El citrato es transformado a isocitrato.
La enzima que participa es la Aconitasa.
Aconitasa
c) Descarboxilación oxidativa El isocitrato
reacciona con una NAD+ para formar a.cetoglutarato, NADH+ H+ y libera CO2.
Enzima que participa es la Isocitrato deshidrogenasa.
d) Oxidación del a.cetoglutarato
El a.cetoglutararo reacciona con un NAD+ y con una CoASH para formar succinil-CoA, NADH+ H+ y liberar CO2.
Enzima que participa a.cetoglutarato deshidrogenasa.
e) Hidrólisis-fosforilación
El Succinil-CoA reacciona con el GDP y Pi para formar succinato; GTP y CoASH.
Enzima que participa la Succinato Tiocinasa.
e) Deshidrogenación (oxidación) El succinato
reacciona con un FAD+ para formar fumarato y FADH+ H+.
La enzima que participa es la succinato deshidrogenasa.
g) Hidratación.
La enzima fumarato hidratasa, cataliza la reacción al adicionar una molécula de agua al fumarato para producir malato adicionando un grupo OH a un carbono y un H al otro, eliminando así el doble enlace entre ellos.
h) Regeneración por deshidrogenación
El malato reacciona con el NAD+ para formar oxalacetato y NADH+ H+.
En el proceso participa la enzima malato deshidrogenasa.
2.4. Resultado global
La oxidación completa de acetil (2CO2).
Producción de tres moléculas de NADH2 y una de FADH2.
Producción de una molécula de GTP.
2.5. CICLO DEL GLIOXILATO
Muchas bacterias y plantas son capaces de convertir las unidades de acetilo en unidades de cuatro carbonos (succinato) para producir energía y para sus procesos de biosíntesis proceso conocido como ciclo del glioxilato.
Esta vía se diferencia del ácido cítrico porque se omiten las dos reacciones de decarboxilación.
Otra diferencia es que ingresan dos acetil-CoA en lugar de uno en el ciclo de krebs.
El isocitrato en lugar de descarboxilarse es escindido por la isocitrato liasa en succinato y glioxilato.
El glioxilato se condensa con otra molécula de acetil-CoA para formar malato por la enzima malato sintetasa.
Cuando hay abundancia de energía el isocitrato es escindido en succinato y glioxilato.
El ciclo del ácido cítrico y del glioxilato pueden funcionar simultaneamente.
3.- TRANSPORTE DE ELECTRONES. Es el proceso
mediante el cual los electrones provenientes del ciclo de Krebs son movilizados a través de un conjunto de proteínas de la membrana interna mitocondrial hacia el oxígeno que es el aceptor final.
Las moléculas que incorporan electrones en la membrana interna mitocondrial son el NADH2 y el FADH2.
NADH2 NAD + 2H + 2e
FADH2 FAD + 2H + 2e
Los electrones son transferidos de un componente a otro en la membrana interna de la mitocondria, por un proceso de oxido – reducción.
los componentes que transportan los electrones son denominados cadena transportadora de e-
3.1. moléculas de la C.T.E.
FMN (Flavin mononucleótido).
CoQ. Citocromos A1; A3;
By C (proteínas con hierro).
O2
Proceso de transporte de e-
Los e- llegan a la cadena respiratoria mediante el NADH2 Y EL FADH2.
Loe e- liberados por el NADH2 son tomados por el FMN
Del FMN pasan a la CoQ, luego al citocromo b, de aquí al citocromo c, luego al citocromo a1, al citromo a3 y finalmente al ½ O2
Desde el punto de vista químico, el transporte de e- se da por óxido reducción.
Cada uno de los componentes capta e- (reduce) y luego los cede (oxida)
Desde el punto de vista físico (energético), en el transporte de e- se va de un nivel de alta energía hacia uno de baja energía, debido a que hay una constante liberación de energía.
Los sitios de liberación de energía fundamentalmente son tres: Entre el FMN y la
CoQ Entre el Citoc. b y
el c. Entre el Citoc. a3 y
el ½ O2
4.- FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
Proceso por el cual se sintetiza ATP en la mitocondria.
Consiste en la condensación de ADP y Pi para formar ATP.
Se llama fosforilación por que el ADP gana Pi y oxidativa por que se encuentra acoplada a la oxidación de los componentes del sistema de Transp. de e-
La F.O. se realiza en toda la membrana interna mitocondrial.
En las crestas se encuentran un tipo de partículas llamadas partículas F (oxisomas), las cuales llevan consigo ATP sintetasas las que se encargan de la fosforilación oxid.
Las partículas F, presentan dos partes: F1, región vesicular,
que presenta la agrupación de enzimas ATP sintetasas, y es ahí donde se forma ATP.
F0, región cilíndrica que actúa como canal protónico.
4.1.- Proceso de fosforilación oxidativa. Los protones
(2H+) liberados por el NADH2 y el FADH2 pasan a la cámara externa generando un potencial químico.
La repulsión entre protones (2H+) permite que fluyan hacia la matriz mitocondrial.
Este proceso de retorno se hace a través del canal protónico (F0) de la partícula F, desprendiendo energía que se utiliza en la región vesicular (F1) para promover la unión del ADP al Pi para formar ATP
Los protones liberados por el NADH2 permiten sintetizar 3 ATP debido a que utilizan los tres sitios de liberación de energía del transporte electrónico.
Los protones liberados por el FADH2 permiten sintetizar 2ATP por que solo utilizan dos sitios de liberación de energía el sitio 2 y el 3.
RENDIMIENTO ENERGÉTICO A PARTIR DE UNA GLUCOSA
GLUCOLISIS 2ATP 2ATP 2NADH2 6ATP
FORMACIÓN DE ACETIL 1NADH2 3ATP (x2) 6ATP
CICLO DE KREBS 1GTP 1ATP 3NADH2 9ATP (x2) 24ATP 1FADH2 2ATP ------------ TOTAL 38ATP