Las células son muy buenas para recolectar energía. La principal fuente de energía
celular es la glucosa, aunque también puede obtenerse energía de otras moléculas
orgánicas, como grasas y aminoácidos.
Cuando los combustibles orgánicos se oxidan, generando CO2 y H2O, e
involucrándose al final del proceso la cadena de transporte de electrones, el proceso
de degradación se conoce como respiración celular.
Los procesos metabólicos requieren intercambio de electrones
Los transportadores de electrones tienen un papel clave en la respiración celular:
transportar electrones desde la reacciones de degradación de la glucosa, de ahora
en más Glucólisis, hacia la cadena de transporte de electrones. Hay dos tipos de
transportadores que son particularmente importantes en la respiración celular:
NAD+ (nicotinamida adenina dinucleótido) y FAD+ (flavina adenina dinucleótido).
Cuando NAD+ y FAD recolectan electrones, también ganan uno o más átomos de
hidrógeno:
𝑁𝐴𝐷 + + 𝐻+ + 2𝑒 − ⇄ 𝑁𝐴𝐷𝐻
𝐹𝐴𝐷+ + 2𝐻+ + 2𝑒 − ⇄ 𝐹𝐴𝐷𝐻2
Cuando entregan electrones, regresan a su forma original:
𝑁𝐴𝐷𝐻 ⇄ 𝑁𝐴𝐷 + + 𝐻+ + 2𝑒 −
𝐹𝐴𝐷𝐻2 ⇄ 𝐹𝐴𝐷+ + 2𝐻+ + 2𝑒 −
La energía que se libera cuando los electrones se mueven a un estado energético
más bajo se puede capturar y usar para realizar trabajo . En la respiración celular,
los electrones de la glucosa se mueven gradualmente a través de una cadena de
transporte de electrones hacia el oxígeno, pasan a estados de energía cada vez más
bajos y liberan energía en cada paso. El objetivo de la respiración celular es captar
esta energía en forma de ATP.
, Pasos de la Respiración Celular
1. Entrada al Ciclo de Krebs o Descarboxilación Oxidativa del Piruvato.
2. Ciclo de Krebs o Ciclo del Ácido Cítrico
3. Fosforilación oxidativa
La mayoría del piruvato que entra al Ciclo de Krebs, se obtiene a partir de un
proceso llamado glucólisis.
En la glucólisis, una molécula de glucosa es degradada poco a poco en dióxido de
carbono y agua. A lo largo de todo ese proceso se recolecta energía en forma de ATP
y se transportan electrones desde la glucosa hasta la membrana interna
mitocondrial donde serán utilizados en la fosforilación oxidativa, para culminar en
la síntesis de aún más ATP.
Los aminoácidos, los lípidos y otros carbohidratos pueden convertirse en
diferentes intermediarios de la glucólisis y del ciclo del ácido cítrico, pudiendo
ingresar a la vía de la respiración celular en diferentes puntos.
Glucólisis
La glucólisis es un proceso por el cual, a partir de una molécula de glucosa (hexosa,
aldosa), se obtienen dos moléculas de un compuesto de 3 carbonos llamado
piruvato. Ocurre en el citosol y se puede dividir en dos fases principales: una
primera fase en la que se requiere energía y una segunda fase en la que se libera.
Cada reacción de la glucólisis es catalizada por su propia enzima.
Paso 1: Activación de la Glucosa
La hexoquinasa es regulada de forma alostérica negativa por producto final, es
decir, por la misma Glucosa-6-P.
, Paso 2: Reordenamiento de la Glucosa-6P
Paso 3: Adición de un segundo fosfato
Es el paso limitante de la glucólisis por tratarse de la reacción más lenta y también
la más regulada.
La fosfofructoquinasa es regulada de forma alostérica negativa por citrato (primer
producto del Ciclo de Krebs) y por ATP. Además, es regulada de forma alostérica
positiva por AMP y por la misma fructosa-1,6-bifosfato.
También es una enzima sometida a regulación por fosforilación/defosforilación.
Paso 4: Formación de gliceraldheído-3-fosfato
celular es la glucosa, aunque también puede obtenerse energía de otras moléculas
orgánicas, como grasas y aminoácidos.
Cuando los combustibles orgánicos se oxidan, generando CO2 y H2O, e
involucrándose al final del proceso la cadena de transporte de electrones, el proceso
de degradación se conoce como respiración celular.
Los procesos metabólicos requieren intercambio de electrones
Los transportadores de electrones tienen un papel clave en la respiración celular:
transportar electrones desde la reacciones de degradación de la glucosa, de ahora
en más Glucólisis, hacia la cadena de transporte de electrones. Hay dos tipos de
transportadores que son particularmente importantes en la respiración celular:
NAD+ (nicotinamida adenina dinucleótido) y FAD+ (flavina adenina dinucleótido).
Cuando NAD+ y FAD recolectan electrones, también ganan uno o más átomos de
hidrógeno:
𝑁𝐴𝐷 + + 𝐻+ + 2𝑒 − ⇄ 𝑁𝐴𝐷𝐻
𝐹𝐴𝐷+ + 2𝐻+ + 2𝑒 − ⇄ 𝐹𝐴𝐷𝐻2
Cuando entregan electrones, regresan a su forma original:
𝑁𝐴𝐷𝐻 ⇄ 𝑁𝐴𝐷 + + 𝐻+ + 2𝑒 −
𝐹𝐴𝐷𝐻2 ⇄ 𝐹𝐴𝐷+ + 2𝐻+ + 2𝑒 −
La energía que se libera cuando los electrones se mueven a un estado energético
más bajo se puede capturar y usar para realizar trabajo . En la respiración celular,
los electrones de la glucosa se mueven gradualmente a través de una cadena de
transporte de electrones hacia el oxígeno, pasan a estados de energía cada vez más
bajos y liberan energía en cada paso. El objetivo de la respiración celular es captar
esta energía en forma de ATP.
, Pasos de la Respiración Celular
1. Entrada al Ciclo de Krebs o Descarboxilación Oxidativa del Piruvato.
2. Ciclo de Krebs o Ciclo del Ácido Cítrico
3. Fosforilación oxidativa
La mayoría del piruvato que entra al Ciclo de Krebs, se obtiene a partir de un
proceso llamado glucólisis.
En la glucólisis, una molécula de glucosa es degradada poco a poco en dióxido de
carbono y agua. A lo largo de todo ese proceso se recolecta energía en forma de ATP
y se transportan electrones desde la glucosa hasta la membrana interna
mitocondrial donde serán utilizados en la fosforilación oxidativa, para culminar en
la síntesis de aún más ATP.
Los aminoácidos, los lípidos y otros carbohidratos pueden convertirse en
diferentes intermediarios de la glucólisis y del ciclo del ácido cítrico, pudiendo
ingresar a la vía de la respiración celular en diferentes puntos.
Glucólisis
La glucólisis es un proceso por el cual, a partir de una molécula de glucosa (hexosa,
aldosa), se obtienen dos moléculas de un compuesto de 3 carbonos llamado
piruvato. Ocurre en el citosol y se puede dividir en dos fases principales: una
primera fase en la que se requiere energía y una segunda fase en la que se libera.
Cada reacción de la glucólisis es catalizada por su propia enzima.
Paso 1: Activación de la Glucosa
La hexoquinasa es regulada de forma alostérica negativa por producto final, es
decir, por la misma Glucosa-6-P.
, Paso 2: Reordenamiento de la Glucosa-6P
Paso 3: Adición de un segundo fosfato
Es el paso limitante de la glucólisis por tratarse de la reacción más lenta y también
la más regulada.
La fosfofructoquinasa es regulada de forma alostérica negativa por citrato (primer
producto del Ciclo de Krebs) y por ATP. Además, es regulada de forma alostérica
positiva por AMP y por la misma fructosa-1,6-bifosfato.
También es una enzima sometida a regulación por fosforilación/defosforilación.
Paso 4: Formación de gliceraldheído-3-fosfato
