Se describe el mecanismo de acción de la respiración celular

1. BIOLOGÍA GENERAL
Ing.MSC. Sigfredo Ramos Cortez
UNIDAD 2: ENERGÍA Y METABOLISMO
TEMA: LA FUENTE DE ENERGÍA PARA LAS CELULAS
SUBTEMAS:
• La glucosa
• El trifosfato de adenosina (ATP)
OBJETIVOS DE LA CLASE:
• Comprender la importancia de la glucosa como fuente
principal de energía de los seres vivos y familiarizarse con su
estructura molecular.
• Conocer la importancia del ATP como un compuesto para el
almacenamiento de energía utilizable por las células

2. LA GLUCOSA
• La fuente principal de energía para los
seres vivientes es la glucosa, un
azúcar de seis carbonos.(C6H12O6 )
• La energía química se almacena en la
glucosa y en otras moléculas orgánicas
que pueden convertirse en glucosa.
• Las células usan esta energía para
hacer trabajos como halar (las células
mus­culares), trasmitir impulsos (las
células nerviosas), trasportar nutrientes
(las células de la raíz vegetal) y
sintetizar proteínas y otros compuestos
necesarios para la célula.

3. EL TRIFOSFATO DE ADENOSINA
• Cuando las células
degradan la glucosa,
se libera energía
que se libera en una
serie de pasos
controlados por
enzimas. La mayor
parte de la energía
que se libera se
almacena en otro
compuesto químico:
el trifosfato de
adenosina o ATP.

4. EL TRIFOSFATO DE ADENOSINA
• La adenosina tiene dos
partes: adenina (una base
que aparece también en el
ADN y el ARN) y ribosa (un
azúcar de cinco carbonos
que también aparece en el
ARN).
• Tres grupos fosfato Cada
uno de los cuales posee un
átomo de fósforo unido a
cuatro átomos de oxígeno.
Algunos de los átomos de
oxígeno están unidos al
hidrógeno.

5. EL TRIFOSFATO DE ADENOSINA
• Las líneas onduladas entre
los grupos fosfato. Estas
líneas onduladas
representan enlaces de alta
energía. La energía
almacenada en los
compuestos está
almacenada en los enlaces.
• Cuando una enzima separa
el grupo fosfato terminal de
una molécula de ATP, se
libera una gran cantidad de
energía que la célula utiliza.
La molécula que queda
cuando un ATP pierde un
grupo fosfato es el difosfato
de adenosina o ADP.

6. EL TRIFOSFATO DE ADENOSINA
• Una célula necesita
continuamente energía, razón por
la cual debe producir
continuamente ATP, a partir de
ADP, y el fosfato los cuales están
en la célula.
• La energía que se necesita para
formar ATP de estos materiales
proviene del alimento, generalmente
de la glucosa.
• El ATP que se forma es una fuente
de energía más útil que lo era el
alimento.
• El ATP se degrada y libera
energía mucho más fácilmente
que el alimento. Por lo tanto,
el ATP es un portador valioso
de energía química que la
célula puede usar con
facilidad.

7. BIOLOGÍA GENERAL
Ing. Sigfredo Ramos Cortez
UNIDAD 2: ENERGÍA Y METABOLISMO
TEMA: LA FUENTE DE ENERGÍA PARA LAS CELULAS
SUBTEMAS:
• La respiración celular (Glucólisis, Fermentación,
Respiración anaeróbica)
OBJETIVOS DE LA CLASE:
• Analizar el proceso de la respiración celular que se
lleva a cabo a través de la glucólisis, fermentación y
respiración anaeróbica, enfatizando en sus materias
primas, productos y lugar de la célula donde se
realizan.

8. 19/04/12 8

9. RESPIRACIÓN (concepto
general)
• Es el proceso fisiológico por el
cual los organismos vivos
toman oxígeno del medio
circundante y desprenden
dióxido de carbono.
19/04/12 9

10. RESPIRACIÓN CELULAR
• El término respiración se utiliza
también para el proceso de
liberación de energía por parte de
las células, procedente de la
combustión de moléculas como los
hidratos de carbono y las grasas.
• El dióxido de carbono y el agua
son los productos que rinde este
proceso.
19/04/12 10

11. RESPIRACIÓN CELULAR
• Es el conjunto de reacciones bioquímicas
que ocurre en la mayoría de las células, en
las que el ácido pirúvico producido por la
glucólisis se desdobla a dióxido de carbono
(CO2) y agua (H2O) y se producen 36
moléculas de ATP.
Su fórmula general es:
C6H12O6 + 6O2 6H2O + 6CO2
y se liberan 36 moléculas de ATP

12. RESPIRACIÓN CELULAR
• En las células eucariotas la respiración
se realiza en las mitocondrias y ocurre
en tres etapas que son estas:
D. Glucólisis
E. ciclo de Krebs
F. Cadena de transporte de electrones
• El objetivo final de la respiración celular es
producir la energía que la célula necesita para
realizar trabajo mecánico, químico y de
transporte.

13. RESPIRACIÓN CELULAR
• La respiración celular es una parte del
metabolismo, concretamente del
catabolismo, en la cual la energía contenida
en distintas biomoléculas, como los glúcidos
o hidratos de carbono, es liberada de manera
controlada.
• Durante la respiración una parte de la
energía libre desprendida en estas
reacciones exotérmicas, es incorporada a la
molécula de ATP, que puede ser a
continuación utilizado en los procesos
endotérmicos, como son los de
mantenimiento y desarrollo del organismo (
anabolismo).

14. RESPIRACIÓN CELULAR
GLUCOLISIS
(EL CICLO DEL
CITOSOL)

15. LA GLUCOLISIS (el ciclo del citosol)
• El citosol, también llamado hialoplasma, es el medio
acuoso del citoplasma en el que se encuentran
inmersos los orgánulos celulares.
• La glucolisis tiene lugar en el citoplasma celular.
• Se produce en la mayoría de las células vivas, tanto
en procariotas como en las eucariotas.
• Consiste en una serie de diez reacciones, cada
una catalizada por una enzima determinada, que
permite transformar una molécula de glucosa en
dos moléculas de un compuesto de tres carbonos,
el ácido pirúvico.(ganancia neta 2 ATP)
19/04/12 15

16. LA GLUCOLISIS (el ciclo del citosol)
• EN LA PRIMERA FASE se
necesita energía, que es
suministrada por dos
moléculas de ATP, que
servirán para fosforilar la
glucosa y la fructosa.
• Al final de esta fase se
obtienen, en la práctica
dos moléculas de PGAL
(fosfogliceraldehido), ya
que la molécula de DHAP
(dihidroxiacetona-fosfato),
se transforma en PGAL.

17. LA GLUCOLISIS (el ciclo del citosol)
• EN LA SEGUNDA FASE, que
afecta a las dos moléculas de
PGAL (fosfogliceraldehido),, se
forman cuatro moléculas de ATP y
dos moléculas de NADH (NADH
es la forma reducida del NAD+ o
dinucleótido de nicotinamida
adenina) .
• Se produce una ganancia
neta de dos moléculas de
ATP.
• Al final del proceso la molécula de
glucosa queda transformada en
dos moléculas de ácido
pirúvico, es en estas moléculas
donde se encuentra en estos
momentos la mayor parte de la
energía contenida en la glucosa.

18. RESPIRACIÓN CELULAR
El CICLO DE
KREBS

19. RESPIRACIÓN CELULAR: INGRESO AL CICLO DE
KREBS
• El ácido pirúvico sale del
citoplasma, donde se
produce mediante
glucólisis y atraviesa las
membranas externa e
interna de las
mitocondrias.
• El ácido pirúvico
resultante de la
glucólisis se oxida y
forma el ácido acético
que se combina con la
coenzima A para formar
el acetil coenzima A.

20. RESPIRACIÓN CELULAR: EL CICLO DE
Son una serie de reacciones que se KREBS
realizan en las mitocondrias y durante
este ciclo se liberan 2 moléculas de
CO2 por cada molécula de ácido
pirúvico.
El ciclo ocurre de la siguiente manera:
• La molécula de dos carbonos, ácido
acético, que se originó por el
desdoblamiento de una molécula de
ácido pirúvico, entra en una serie de
reacciones químicas conocidas como
el ciclo de Krebs
• El ácido acético ( C2) se combina con el
ácido oxalacético ( C4) para dar origen
al ácido cítrico (C6 ).
• El ácido cítrico (C6 ) pierde un CO2 y
se origina el ácido cetoglutárico (C5 ).
• El ácido cetoglutárico (C5 ) pierde un CO2 y
se transforma en ácido oxalacético (C4 ) que
se combina nuevamente con el ácido acético
para iniciar el ciclo.
19/04/12 20

21. BALANCE PARCIAL DE LA RESPIRACIÓN
PROCESO SUSTRATO PRODUCTOS
2 ácido pirúvico
2 ATP (trifosfato de adenosina)
GLUCÓLISIS Glucosa
2 NADH (dinucleótido de nicotinamida adenina
reducido)
ENTRADA AL 2 Acetil CoA
CICLO DE 2 ácido pirúvico 2 CO2
KREBS 2 NADH
4 CO2
CICLO DE 2 GTP (equivalentes a 2 ATP) (guanosín trifosfato)
2 Acetil CoA
KREBS 6 NADH
2 FADH2 (Flavín adenín dinucleótido reducido)
6 CO2
2 ATP
TOTAL
2 GTP
(Glucosa)
10 NADH
2 FADH2

22. Number ATP Produced
Source
Glycolysis 2 ATP
Transport of NADH into Matrix. -2 ATP
Krebs Cycle (ATP & GTP) 2 ATP
Electron Transport (NADH & 34 ATP
FADH2)
NET TOTAL 36 ATP

23. RESPIRACIÓN CELULAR: LA CADENA TRANSPORTADORA
DE ELECTRONES (produce 32 moléculas de ATP)
• Durante el proceso de transferencia
de carbonos que ocurre en el ciclo
de Krebs no se obtuvo energía, es
sólo a través de la transferencia del
hidrógeno que la energía se libera en
la respiración.
• Durante el ciclo de Krebs los
hidrógenos y los electrones son
transferidos al oxígeno desde ciertos
productos del ácido cítrico.
• Cuando se está dando la
transferencia de electrones, se
efectúa la máxima liberación de
energía y se captura en forma de
ATP.
• Los electrones de los átomos de
hidrógeno son transferidos por unas
enzimas, conocida como cadena
respiratoria.
• En el transcurso de la respiración se
obtiene la energía de la glucosa,
obteniéndose 36 moléculas de ATP.
19/04/12 23

24. RESPIRACIÓN CELULAR: LA CADENA TRANSPORTADORA DE
ELECTRONES
• En esta representación
de la cadena
respiratoria, las
moléculas que se
indican: flavina
mononucleótido (FMN),
coenzima Q (CoQ) y
los citocromos b, c, a y
a3, son los principales
transportadores de
electrones de la cadena.

25. RESPIRACIÓN CELULAR: LA CADENA
TRANSPORTADORA DE ELECTRONES
• Los electrones transportados por
la NADH (dinucleótido de
nicotinamida adenina reducido)
entran en la cadena cuando son
transferidos a la FMN (flavina
mononucleótido), que entonces
se reduce (azul). Casi
instantáneamente, el FMN cede
los electrones al CoQ.
• El FMN vuelve así a su forma
oxidada (naranja), listo para
recibir otro par de electrones, y la
CoQ se reduce.
• CoQ entonces pasa los
electrones al siguiente aceptor, y
vuelve a su forma oxidada.

26. RESPIRACIÓN CELULAR: LA CADENA
TRANSPORTADORA DE ELECTRONES
• El proceso se repite en sentido
descendente. Los electrones, al pasar
por la cadena respiratoria, van
saltando a niveles energéticos
sucesivamente inferiores.
• Los electrones que son transportados
por el FADH2 (Flavín adenín dinucleótido
reducido) se encuentran en un nivel
energético ligeramente inferior que
los del NADH (dinucleótido de nicotinamida
adenina reducido)
• . En consecuencia, entran en la
cadena de transporte más abajo, a la
altura de la CoQ.
• Los electrones finalmente son
aceptados por el oxígeno, que se
combina con protones (iones
hidrógeno) en solución, y forman
agua.

27. RESPIRACIÓN CELULAR: LA CADENA
TRANSPORTADORA DE ELECTRONES
• Los electrones producidos en glucólisis y
en el ciclo de Krebs pasan a niveles mas
bajos de energía y se libera energía para
formar ATP.
• El ultimo aceptador de electrones de la
cadena es el oxigeno.
• En la cadena se producen 34 moléculas
de ATP a partir de una molécula inicial de
glucosa.
19/04/12 27

28. RESPIRACIÓN CELULAR
• La respiración celular se
divide en pasos y sigue
distintas rutas en
presencia o ausencia de
oxigeno:
– Respiración aeróbica­ en
presencia de oxigeno.
– Respiración anaeróbica­
en ausencia de oxigeno.
19/04/12 28

29. RESPIRACIÓN ANAERÓBICA
(FERMENTACIÓN)
• El ácido pirúvico puede tomar por una
de varias vías:
Dos son anaeróbicas (sin oxígeno) y se
denomina FERMENTACIÓN
ALCOHÓLICA y FERMENTACIÓN
LÁCTICA.
La formación de alcohol a partir del
azúcar se llama fermentación.

30. RESPIRACIÓN ANAERÓBICA
(FERMENTACIÓN).
• En este proceso se degrada la glucosa en
ausencia del oxígeno, sus productos finales
son el bióxido de carbono (CO2), alcoholes o
ácidos lácticos, se libera poca energía
metabólica y es realizada en bacterias ,
levaduras y células musculares.
19/04/12 30

31. RESPIRACIÓN ANAERÓBICA (FERMENTACIÓN).
EJEMPLOS
• Por ejemplo, las células de las levaduras
pueden crecer con oxígeno o sin él.
• Al extraer jugos azucarados de las uvas y al
almacenarlos en forma anaerobia, las células
de las levaduras convierten el jugo de la fruta
en vino al convertir la glucosa en etanol.
Cuando el azúcar se agota las levaduras dejan
de fermentar y en este punto la concentración
de alcohol está entre un 12 y un 17 % según
sea la variedad de la uva y la época en que fue
cosechada.

32. RESPIRACIÓN ANAERÓBICA
(FERMENTACIÓN). EJEMPLOS
• Otras células, como por ejemplo los glóbulos
rojos, las células musculares y algunos
microorganismos transforman el ácido
Pirúvico en ácido láctico.
• En el caso de las células musculares, la
fermentación láctica, se produce como resultado
de ejercicios extenuantes durante los cuales el
aporte de oxígeno no alcanza a cubrir las
necesidades del metabolismo celular. La
acumulación del ácido láctico en estas células
produce la sensación de cansancio muscular
que muchas veces acompaña a esos ejercicios.

33. Fermentación alcohólica
• El ácido pirúvico formado
en la glucólisis se
convierte
anaeróbicamente en
etanol. En el primer caso
se libera dióxido de
carbono, y en el segundo
se oxida el NADH
(dinucleótido de
nicotinamida adenina
reducido) y se reduce a
acetaldehído.

34. Fermentación alcohólica
• Este tipo de fermentación
ocurre en levaduras y algunas
bacterias.
• Produce CO2 y alcohol etílico,
ambos son usados en la
producción del pan y de la
cerveza.
19/04/12 Ing. Agr. Balmore Martínez 34
Ciencias Agronómicas UES

35. Fermentación láctica
• En esta reacción el NADH
se oxida y el ácido pirúvico
se reduce transformándose
en ácido láctico.
• Ocurre en algunas bacterias
y gracias a este proceso
obtenemos productos como
el yogurt, queso, etc.
• Sucede también cuando hay
deficiencia de oxigeno en le
músculo humano.

36. CONCLUSIONES
• La fermentación sea ésta alcohólica o láctica ocurre
en el citoplasma.
• La finalidad de la fermentación es regenerar el NAD+
permitiendo que la glucólisis continúe y produzca una
provisión pequeña pero vital de ATP para el organismo.
• La respiración aeróbica se cumple en dos etapas: el
ciclo de Krebs y el transporte de electrones y la
fosforilación oxidativa (estos dos últimos procesos
transcurren acopladamente).
• En las células eucariotas la respiración aeróbica tienen
lugar dentro de las mitocondrias; en las procariotas se
llevan acabo en estructuras respiratorias de la
membrana plasmática.

37. ORGANELO RESPONSABLE DE LA
RESPIRACIÓN: MITOCONDRIAS
Atributos generales:
• Están presentes en todas las células eucarióticas.
• Tamaño: de 2.0 ­ 10.0 micras de longitud y de 0.5 ­ 1.0
micra de grosor.
• Envuelta por una doble membrana.
• La membrana interna está muy plegada.
• Encargadas del proceso de respiración aeróbica celular.
• Síntesis de ATP.
• Hay numerosas por célula (varios cientos): de 200 a
3000.
19/04/12 37

38. 19/04/12 Ing. Agr. Balmore Martínez 38
Ciencias Agronómicas UES