Introducción a la Respiración Celular...

Introducción a la Respiración celular 
 

La mayoría de alumnos de bachillerato entienden por respiración celular como el simple intercambio de gases con el medio ambiente que se lleva a cabo con el aparato respiratorio y no van más allá en la cuestión, sin acabar de comprender que la verdadera respiración se lleva a cabo en cada una de nuestras células y que la función del aparato respiratorio es la de actuar como intermediario en todo el proceso de la respiración celular. Esto trae consecuencias de grandes errores conceptuales, como es el caso de: “si los vegetales carecen de aparato respiratorio, que es lo que lleva a cabo la respiración, ¡pues será que no respiran!”. (1)

Se debe entender mas bien por respiración celular que es un proceso biológico, realizado por la células vivas, en el cual, se descompone la glucosa en dióxido de carbono y agua con el fin de obtener energía química en forma de ATP contenida en las moléculas orgánicas; en otras palabras, Es claro que si todos los seres vivos necesitan utilizar energía para sus procesos metabólicos, la respiración celular por ser el medio para la liberación y utilización gradual de esa energía, se convierte en el  “motor de combustión” de la célula. (2)

La respiración celular constituye el proceso más importante dentro de la célula, el cual abordaremos en pequeña medida pero de manera significativa. (3)

Esta investigación toma en cuenta a todos aquellos que de alguna manera participan aunque sea de forma mínima en la respiración celular.

Pero la respiración celular no sólo es importante por ser el medio general de obtención de energía, sino porque su rendimiento es verdaderamente excepcional. (3)

La ecuación general del proceso de respiración celular es la siguiente:

C6H12O6 (Glucosa)  +  6 O2 (oxígeno)   à  6 CO2 (dióxido de carbono)   +  6 H2O (Agua)   +  ATP (energía)

Aunque esta ecuación contiene los reactivos y los productos de las reacciones generales, no describe todo el proceso; no nos dice nada de otras sustancias que son necesarias. En vez de ser una reacción simple  como lo indica la reacción , la respiración consiste en una serie mas detallada de reacciones. Cada una de las reacciones que participan en el proceso está controlada por una enzima específica. Se ha calculado que en la respiración celular de la glucosa participan cerca de 100 enzimas. (2)

Esta energía en forma de ATP es aprovechada por los seres vivos en:

-          Trabajo mecánico: llevado a cabo por la contracción de las fibras musculares

-          Transporte activo: en el transporte celular de iones y moléculas contra sus gradientes de concentración.

-          Producción de calor: para los organismos como las aves y los mamíferos que dependen del calor generado internamente (2)

“Jorge y Lucre entrenan para las competencias de atletismo de los próximos juegos intercolegiales. Durante una de las sesiones de entrenamiento Lucre sufrió un fuerte

dolor en su pierna izquierda, su entrenador manifestó que era un arratonamiento” a causa del proceso anaeróbico de fermentación láctica. (2)

Referencias:

(1)   2007. Importancia de la respiración celular. En línea, 03/08/2011. Disponible en:http://telesecundaria.setab.gob.mx/pdf/ciencias/Ciencias_Antologia06.pdf#page=79

(2)   Jorge E. Rodriguez Chacón. 2008. Biología 10 y 11 año. Editograma S.A. San José, Costa Rica, Capitulo 3.5

(3)    Neil A. Campbell, Jane B. Reece .2007. Biología. Mc Graw Hill. México. Capítulo 4

(4)   Ministerio de Educación Pública. 2009. Programa de estudios. Educación Diversificada. Biología. San José, Costa Rica 

Publicado por: Andrey Marín González

Importancia de la respiración celular...

Importancia de la respiración celular

Al igual que obtenemos energía calorífica al quemar leña en una chimenea, las células “queman” la materia orgánica contenida en su alimento (fundamentalmente glucosa y grasas) obteniendo así la energía que necesitan para realizar todas sus funciones. La energía química se almacena en unas moléculas especiales llamadas ATP. En ello consiste la respiración celular.

Siguiendo con el ejemplo de la chimenea, igual que la leña necesita oxigeno para arder, la célula también precisa de este gas para respirar. Como el proceso respiratorio ocurre en las mitocondrias, podemos considerar estas como las centrales de energía de la célula.

Al respirar, las células toman oxigeno del aire y a la vez expulsan dióxido de carbono. De no ser por las plantas verdes que toman ese dióxido de carbono y liberan oxigeno en la fotosíntesis, llegaría un momento en que la vida sería imposible por falta de oxigeno.

 Importancia:

- Crecimiento

- Transporte activo de sustancias energéticas

- Movimiento, ciclosis

- Regeneración de células

- Síntesis de proteínas

- División de células

·         Proceso más  importante dentro de la célula

-   Comprende la respiración aeróbica q consiste en la degradación de los piruvatos producidos durante la glucosis hasta CO2 y H2O como obtención de 34 a 36 ATP

 

Permite a los músculos esqueléticos realizar su contracción

 

·         Comprende el proceso de glicolisis, la glucólisis es la única vía que produce  ATP en los animales.

·         es la degradación de biomoléculas (glucosa, lípidos, proteínas) para que se produzca la liberación de energía necesaria, y así el organismo pueda cumplir con sus funciones vitales.

·         sin respiración celular las células no obtienen su combustible o sea,  el ATP AdenosinTrifosFato

·         un aspecto importante es la liberación de agua a la atmosfera, la liberación de  moléculas de CO2 (dióxido de carbono) útil para las plantas para realizar la fotosíntesis.

·         Todas las células vivas llevan a cabo respiración celular para obtener la energía necesaria para sus funciones.

·         Usualmente se usa glucosa como materia prima, la cual se metaboliza a dióxido de carbono y agua, produciéndose energía que se almacena como ATP (adenosin trifosfato).

·         Su importancia es que es la que permite la obtención de energía a las células

·         sin la respiración no se realizarían los procesos biológicos

Referencias:

(1) http://www.fq.uh.cu/dpto/qf/uclv/infoLab/infoquim/complementos/fermentacion/Fermentaciones.htm

(2) http://es.wikipedia.org/wiki/Etanol_(combustible)

(3) http://www.jrc.es/pages/iptsreport/vol20/spanish/FOO1S206.htm

Publicado por: Luis Carlos Castro

Procesos aeróbicos y anaeróbicos...

Procesos aeróbicos y anaeróbicos

El proceso de respiración celular tiene 2 procesos: la parte anaeróbica (la cual no es una respiración) (glucólisis y fermentación), y la aeróbica, que requiere la presencia de oxígeno (Ciclo de Krebs y cadena respiratoria).

**Es importante no confundir el proceso anaeróbico como un tipo de respiración, pues para que pueda ser respiración requiere de oxígeno, y en este  caso el proceso aeróbico carece de esta molécula.

En ambos procesos las moléculas de glucosa, ricas en energía, se transforman en productos más simples y al hacerlo se libera la energía que contienen. La respiración comienza con el desdoblamiento de un azúcar simple, como lo es la glucosa. La molécula de glucosa es degradada en 3 pasos:

-          La glucólisis

-          El ciclo de Krebs

-          y la cadena transportadora de electrones

      En el caso del proceso anaeróbico después del proceso de glucólisis pasa a la fermentación (alcohólica, láctica y acética)

Referencias:

(1)   (1) Jorge E. Rodriguez Chacón. 2008. Biología 10 y 11 año. Editograma S.A. San José, Costa Rica, Capitulo 3.5

(2)   Gama Fuertes, María de los Ángeles. 2007. Biología I, un enfoque constructivista, Tercera Edición. Pearson Education. México. Capitulo 4

Publicado por: Andrey Marín González

Ciclo de la Glucólisis...

Ciclo de la Glucólisis

Generalidades

Durante la glucólisis se obtiene un rendimiento neto de dos moléculas de ATP y dos moléculas de NADH; el ATP puede ser usado como fuente de energía para realizar trabajo metabólico, mientras que el NADH puede tener diferentes destinos. Puede usarse como fuente de poder reductor en reacciones anabólicas; si hay oxígeno, puede oxidarse en la cadena respiratoria, obteniéndose tres ATP; si no hay oxígeno, se usa para reducir el piruvato a lactato (fermentación láctica), o a CO₂ y etanol (fermentación alcohólica), sin obtención adicional de energía.
Las funciones de la glucólisis son:

1. La generación de moléculas de alta energía (ATP y NADH) como fuente de energía celular en procesos de respiración aeróbica (presencia de oxígeno) y fermentación (ausencia de oxígeno).
2. La generación de piruvato que pasará al ciclo de Krebs, como parte de la respiración aeróbica.
3. La producción de intermediarios de 6 y 3 carbonos que pueden ser utilizados en otros procesos celulares.

En eucariotas y procariotas, la glucólisis ocurre en el citosol de la célula. En células vegetales, algunas de las reacciones glucolíticas se encuentran también en el ciclo de Calvin, que ocurre dentro de los cloroplastos. La amplia conservación de esta vía incluye los organismos filogenéticamente más antiguos, y por esto se considera una de las vías metabólicas más antiguas.²

Descubrimiento

Los primeros estudios informales de los procesos glucolíticos fueron iniciados en 1860, cuando Louis Pasteur descubrió que los microorganismos son los responsables de la fermentación,³ y en 1897 cuando Eduard Buchner encontró que cierto extracto celular pueden causar fermentación. La siguiente gran contribución fue de Arthur Harden y William Young en 1905, quienes determinaron que para que la fermentación tenga lugar son necesarias una fracción celular de masa molecular elevada y termosensible (enzimas) y una fracción citoplasmática de baja masa molecular y termorresistente (ATP, ADP, NAD⁺ y otros cofactores). Los detalles de la vía en sí se determinaron en 1940, con un gran avance de Otto Meyerhoff y algunos años después por Luis Leloir. Las mayores dificultades en determinar lo intrincado de la vía fueron la corta vida y las bajas concentraciones de los intermediarios en las rápidas reacciones glicolíticas.


 

Reacción

• El ATP (adenosín trifosfato) es la fuente de energía universal de la célula.
• NADH y H⁺, otorgan la capacidad de reducir otros compuestos pertenecientes a otras vías metabólicas, o bien para sintetizar ATP.
• El piruvato es la molécula que seguirá oxidándose en el ciclo de Krebs, como parte de la respiración aeróbica, donde dará origen a más moléculas de NADH, que podrán pasar a sintetizar ATP en la mitocondria.

Destino del piruvato

Véanse también: Fermentación y Ciclo de Krebs

Luego de que una molécula de glucosa se transforme en 2 moléculas de piruvato, las condiciones del medio en que se encuentre determinarán la vía metabólica a seguir.
En organismos aeróbicos, el piruvato seguirá oxidándose por la enzima piruvato deshidrogenasa y el ciclo de Krebs, creando intermediarios como NADH y FADH₂. Estos intermediarios no pueden cruzar la membrana mitocondrial, y por lo tanto, utilizan sistemas de intercambio con otros compuestos llamados lanzaderas. Los más conocidos son la lanzadera malato-aspartato y la lanzadera glicerol-3-fosfato. Los intermediarios logran entregar sus equivalentes⁴ al interior de la membrana mitocondrial, y que luego pasarán por la cadena de transporte de electrones, que los usará para sintetizar ATP.
De esta manera, se puede obtener hasta 30 moles de ATP a partir de 1 mol de glucosa como ganancia neta.
Sin embargo, cuando las células no posean mitocondrias (Ej. eritrocito) o cuando requieran de grandes cantidades de ATP (Ej. el músculo al ejercitarse), el piruvato sufre fermentación que permite obtener 2 moles de ATP por cada mol de glucosa, por lo que esta vía es poco eficiente respecto a la fase aeróbica de la glucólisis.

Fase de gasto de energía (ATP)

Esta primera fase de la glucólisis consiste en transformar una molécula de glucosa en dos moléculas de gliceraldehído. Hasta el momento solo se ha consumido energía (ATP), sin embargo, en la segunda etapa, el gliceraldehído es convertido a una molécula de mucha energía, donde finalmente se obtendrá el beneficio final de 4 moléculas de ATP.

Hexoquinasa

La primera reacción de la glucólisis es la fosforilación de la glucosa, para activarla (aumentar su energía) y así poder utilizarla en otros procesos cuando sea necesario. Esta activación ocurre por la transferencia de un grupo fosfato del ATP, una reacción catalizada por la enzima hexoquinasa,⁶ la cual puede fosforilar (añadir un grupo fosfato) a moléculas similares a la glucosa, como la fructosa y manosa.
Las ventajas de fosforilar la glucosa son 2: La primera es hacer de la glucosa un metabolito más reactivo, mencionado anteriormente, y la segunda ventaja es que la glucosa-6-fosfato no puede cruzar la membrana celular -a diferencia de la glucosa-ya que en la célula no existe un transportador de G6P. De esta forma se evita la pérdida de sustrato energético para la célula.
Técnicamente hablando, la hexoquinasa sólo fosforila las D-hexosas, y utiliza de sustrato Mgatp²⁺, ya que este catión permite que el último fosfato del ATP (fosfato gamma, γ-P o P_γ) sea un blanco más fácil para el ataque nucleofílico que realiza el grupo hidroxilo (OH) del sexto carbono de la glucosa, lo que es posible debido al Mg²⁺ que apantalla las cargas de los otros dos fosfatos.^{1 7}

 

Fosfofructoquinasa

 

Fosforilación de la fructosa 6-fosfato en el carbono 1, con gasto de un ATP, a través de la enzima fosfofructoquinasa-1. También este fosfato tendrá una baja energía de hidrólisis. Por el mismo motivo que en la primera reacción, el proceso es irreversible. El nuevo producto se denominará fructosa-1,6-bifosfato.
La irreversibilidad es importante, ya que la hace ser el punto de control de la glucólisis. Como hay otros sustratos aparte de la glucosa que entran en la glucólisis, el punto de control no está colocado en la primera reacción, sino en ésta. La fosfofructoquinasa tiene centros alostéricos, sensibles a las concentraciones de intermediarios como citrato y ácidos grasos. Liberando una enzima llamada fosfructocinasa-2 que fosforila en el carbono 2 y regula la reacción.
 

Triosa fosfato isomerasa

Puesto que sólo el gliceraldehído-3-fosfato puede seguir los pasos restantes de la glucólisis, la otra molécula generada por la reacción anterior (dihidroxiacetona-fosfato) es isomerizada (convertida) en gliceraldehído-3-fosfato. Esta reacción posee una energía libre en condiciones estándar positiva, lo cual implicaría un proceso no favorecido, sin embargo al igual que para la reacción 4, considerando las concentraciones intracelulares reales del reactivo y el producto, se encuentra que la energía libre total es negativa, por lo que la dirección favorecida es hacia la formación de G3P.
Éste es el último paso de la "fase de gasto de energía". Sólo se ha consumido ATP en el primer paso (hexoquinasa) y el tercer paso (fosfofructoquinasa-1). Cabe recordar que el 4to paso (aldolasa) genera una molécula de gliceraldehído-3-fosfato, mientras que el 5to paso genera una segunda molécula de éste. De aquí en adelante, las reacciones a seguir ocurrirán dos veces, debido a las 2 moléculas de gliceraldehído generadas de esta fase. Hasta esta reacción hay intervención de energía (ATP).

Fase de beneficio Energético

 

Regulación enzimática

 

 

Gráfico que muestra la Energía libre de cada reacción en la Glucólisis

La glucólisis se regula enzimáticamente en los tres puntos irreversibles de esta ruta, esto es, en la primera reacción (G -- >G-6P), por medio de la hexoquinasa; en la tercera reacción (F-6P --> F-1,6-BP) por medio de la PFK1 y en el último paso (PEP --> Piruvato) por la piruvato quinasa.

• La hexoquinasa es un punto de regulación poco importante, ya que se inhibe cuando hay mucho G-6P en músculo. Es un punto poco importante ya que el G-6P se utiliza para otras vías.

HQ: Inhibe G-6P

• La PFK1 es la enzima principal de la regulación de la glucólisis, actúa como una llave de agua, si está activa cataliza muchas reacciones y se obtiene más Fructosa 1,6 bifosfato, lo que permitirá a las enzimas siguientes transformar mucho piruvato. Si está inhibida, se obtienen bajas concentraciones de producto y por lo tanto se obtiene poco piruvato.

Esta enzima es controlada por regulación alostérica mediante: Por un lado se activa gracias a niveles energéticos elevados de ADP y AMP, inhibiéndose en abundancia de ATP y citrato, y por otro se activa en presencia de un regulador generado por la PFK2 que es la Fructosa-2,6-Bifosfato (F-2,6-BP), que no es un metabolito ni de la glucólisis ni de la gluconeogénesis, sino un regulador de ambas vías que refleja el nivel de glucagón en sangre.
La lógica de la inhibición y activación son las siguientes:

• ATP: inhibe esta enzima pues si hay una alta concentración de ATP entonces la célula no necesita generar más.

• Citrato: Si la concentración de citrato es alta el Ciclo de Krebs va más despacio de lo que el sustrato (acetil-CoA) llega para degradarse, y la concentración de glucosa será más alta. En el Ciclo de Krebs se produce mucho NADH y FADH2, para que funcionen se han de reoxidar en la cadena de transporte electrónico creando gradiente de protones, si el gradiente no se gasta los coenzimas no se reoxidan y el Ciclo de Krebs se para.

• AMP, ADP: la alta concentración de estas moléculas implica que hay una carencia de ATP, por lo que es necesario realizar glucólisis, para generar piruvato y energía.

PFK1: Inhibe: ATP - Activa: ADP, AMP y F-2,6-BP.

• La piruvato quinaza se regula distintamente según el tejido en el que trabaje, pero en hígado se inhibe en presencia de ATP y Acetil Coenzima-A (Acetil-CoA), y se activa gracias de nuevo ante la F-2,6-BP y la concentración de fosfoenolpiruvato.

PQ: Inhibe: ATP, A-CoA - Activa: PEP y F-2,6-BP

Regulación por insulina

Al aumentar la glucosa en la sangre, después de una comida, las células beta del páncreas estimulan la producción de insulina, y ésta a su vez aumenta la actividad de la glucocinasa en los hepatocitos.
Las concentraciones altas de glucagón y las bajas de insulina disminuyen la concentración intracelular de fructosa 2,6 bisfosfato. Esto trae por consecuencia la disminución de la glicólisis y el aumento de la gluconeogenésis.

-Lo que queda del ciclo, sirve para regenerar el oxaloacetato. El succinato con grupo ceto, da lugar a un oxaloacetato. Se va a oxidar este C a cetona. Se hace introduciendo 1 doble enlace entre los C centrales del succinato mediante la succinato deshidrogenasa. Se reduce FAD a FADH₂. Es el único enzima que está en la membrana interna mitocondrial. Se relaciona con la cadena de transporte de electrones. Se forma el ácido fumaral.

-El fumaral es hidratado por la fumarasa, que es estéreo específica. Forma la L-Malato, que es oxidada a cetona para dar oxaloacetato mediante la malatodeshidrogenasa, que reduce NAD a NADH.

 ANÁLISIS ESTEQUIOMÉTRICO DE LA GLUCÓLISIS

Glucosa + 2Pi + 2 ADP + 2 NAD⁺      2 Pyr + 2 ATP + 2 NADH + 2 H⁺ + 2 H₂O

La glucólisis es una vía que transforma la glucosa en Piruvato y, a su vez, reduce 2 NAD⁺ del citosol a NADH y usa 2 Adp para formar 2 ATP.

La célula en cuanto puede, transforma otros monosacáridos a moléculas que están en la vía de la glucólisis.

                                                         Fructosa

Se encuentra en el  azúcar, se metaboliza según:

· En el hígado: la fructosa se transforma en fructosa-1-P. Se gasta 1 ATP que pasa a ADP. Lo realiza la fructoquinasa. La fructosa-1-P es degradada por una aldolasa, que da lugar a dihidroxiacetona-P y a gliceraldehido. El gliceraldehido es fosforilado con gasto de ATP a G3P. Se produce el mismo rendimiento que en la glucosa.

· En el tejido adiposo: la fructosa es fosforilada a fructosa-6-P a partir de la transformación de ATP a ADP por la hexoquinasa. La hexoquinasa tiene mucha menos afinidad por la fructosa que por la glucosa. Por eso, en el hígado, la hexoquinasa fosforila glucosa. En el tejido adiposo la hexoquinasa (HK) actúa sobre la fructosa porque no hay tanta glucosa.

                                                                   Galactosa:

La galactosa se fosforila en Gal-1-P y se gasta ATP que pasa a ADP. Lo hace la galactoquinasa. La Gal-1-P es transferida al Uridindifosfoglucosa (UDPglucosa), que es la forma activada de la glucosa, por la Gal-1-P-uridiltransferasa y se genera UDPgalactosa y se libera Glucosa-1-P Después se transforma la Glucosa-1-P en Glucosa-6-P mediante la fosfoglucomutasa.

Para que el circuito funcione correctamente, hay que regenerar UDPglucosa. Hay una epimerasa que retransforma UDP-galactosa en UDPglucosa.

Referencias:

(1) es.wikipedia.org/wiki/Glucólisis

(2) www.angelfire.com/scifi/anarkimia/Biologia/glucolisis.html

(3) www.biologia.edu.ar/metabolismo/met3glicolisis.htm

(4) canal-h.net/webs/sgonzalez002/Bioquimic/GLUCOL.htm

Publicado por: Jorge José Herrera Fallas

 

 

Ciclo de Krebs...

Ciclo de Krebs

También se llama ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo del citrato.

Es una vía muy importante que ocurre en la matriz mitocondrial. Es un mecanismo que incorpora el Acetil del Acetil Co-Enzima-A sobre un oxaloacetato y resulta en la eliminación de 2 C más oxidados (CO₂), a expensas del paso de algunas moléculas de NAD a NADH y de FAD a FADH. Es un proceso central en el metabolismo de carbohidratos y de lípidos y de muchos aminoácidos.

Las reacciones que implica el ciclo de Krebs son:

-Una molécula de Acetil Co-A se incorpora en una molécula de oxaloacetato, dando el ácido cítrico. La condensación se da por el enzima citratosintasa. Esta reacción tiende hacia la incorporación de Acetil Co-A incluso en concentraciones muy pequeñas.

-El citrato tiene un OH central, que se transfiere a un C adyacente mediante la aconitasa. Se forma un intermedio, que es el cis-aconitato. Es una reacción de deshidratación, seguida de rehidratación. El agua que entra, entra en el otro C involucrado en el proceso.

-El isocitrato se deshidrata formando NADH por la isocitrato deshidrogenasa. Da lugar al oxalosuccinato (es químicamente inestables porque es un b-cetoácido (descarboxilan muy fácilmente) y un a-cetoácido, y pierde el carboxilo de la posición b y pasa de 6 a 5 C). Da lugar al a-cetoglutarato.

-El a-cetoglutarato, mediante la a-cetoglutarato deshidrogenasa, es descarboxilado, reduciendo un NAD, y se genera succinil co-A. Se trata de la misma reacción que realiza la piruvato deshidrogenasa. El a-cetoglutarato es un complejo proteico con 4 aminoácidos y 5 coenzimas.

-La hidrólisis del tío éster (succinil Co-A), se acopla a la síntesis de una molécula de GTP a partir de GDP. Lo hace la Succinil Co-A sintetasa). El GTP está informando a la piruvato deshidrogenasa de como va el metabolismo. El GTP pasa a ATP gracias a la nucleósido-difosfoquinasa:

 -Lo que queda del ciclo, sirve para regenerar el oxaloacetato. El succinato con grupo ceto, da lugar a un oxaloacetato. Se va a oxidar este C a cetona. Se hace introduciendo 1 doble enlace entre los C centrales del succinato mediante la succinato deshidrogenasa. Se reduce FAD a FADH₂. Es el único enzima que está en la membrana interna mitocondrial. Se relaciona con la cadena de transporte de electrones. Se forma el ácido fumaral.

-El fumaral es hidratado por la fumarasa, que es estereo-específica. Forma la L-Malato, que es oxidada a cetona para dar oxaloacetato mediante la malatodeshidrogenasa, que reduce NAD a NADH.

BALANCE ESTEQUIOMÉTRICO

La energía sale cuando las formas reducidas de FADH₂ y NADH van a la cadena de transporte de electrones. Cada NADH rendirá 2´5 y cada FADH₂, 1´5.

El ciclo de Krebs no requiere O₂ en ningún lado. Sólo se necesita para regenerar FAD y NAD. Es un mecanismo anaeróbico.

Los Carbonos que entran en el ciclo de Krebs no son los mismos que salen en forma de CO₂.

RELACIÓN DEL CICLO DE KREBS Y OTRAS VÍAS

El ciclo de Krebs es un punto intermedio para formar moléculas de otras vías. Es una vía anfibólicas (catabólica o anabólica).

El Acetil Co-A es también inicio de síntesis de ácidos grasos. El oxaloacetato es inicio para la síntesis de algunos aminoácidos. El a-cetoglutarato produce el esqueleto carbonado de la síntesis de algunos aminoácidos y la síntesis de purina (DNA y RNA).

El succinato es sobretodo para formar algunas porfirinas.

El fumarato se usa en la síntesis de aminoácidos y esqueletos de las pirimidinas.

La capacidad del ciclo de Krebs para regular, depende de:

     -La cantidad de moléculas de oxaloacetato.

     -Regulación de algún enzima.

La manera de meter Carbonos en el ciclo de Krebs es a nivel del oxaloacetato. Son 2 reacciones de relleno del ciclo de Krebs. También se llaman reacciones anapleróticas.

El paso de Acetil co-A a oxaloacetato no es posible en animales.

1. Se transforma el piruvato en oxaloacetato, catabolizado por el enzima piruvato carboxilasa. Esta reacción es muy importante, sobretodo, cuantitativamente en riñón e hígado de mamífero.

 2. Del fosfoenolpiruvato (PEP), se transforma en oxaloacetato. El PEP capta CO₂ y utiliza GTP en vez de ATP. Da lugar a OAA. Esta reacción puede ser reversible. Se da en músculo esquelético y cardíaco. La reacción es catalizada por la fosfoenolpiruvato carboxiquinasa (PEPCK).

 Estos Carbonos pueden venir de glucosa y pueden rellenar componentes del ciclo de Krebs. Dota a la célula de un mecanismo que permite retroceder la glucólisis a través de PEP. El Piruvato puede pasar a OAA y luego a PEP invirtiendo un poco de energía.

Referencias: 

(1) canal-h.net/webs/sgonzalez002/Bioquimic/GLUCOL.htm

(2) www.elergonomista.com/biologia/catabolismoglucidos.htm

(3) es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Krebs

Publicado por: Jorge José Herrera Fallas

Ciclo de Krebs (2da Parte)...

REGULACIÓN DEL CICLO DE KREBS

Hay varios puntos de control:

1. Las tres reacciones importantes (2 descarboxilaciones y entrada de Acetil co-A), se inhiben por carga energética alta (ATP).

2. La a-cetoglutarato deshidrogenasa (oxida citrato en a-cetoglutarato) y la succinil co-A deshidrogenasa (oxida a-cetoglutarato en succinato) también se inhiben por concentraciones elevadas de NADH.

3. La regulación definitiva es si hay o no acetil co-A disponible. La capacidad del ciclo suele venir dada por la cantidad de acetil co-A. Viene regulada por la actividad de la piruvato deshidrogenasa (desde el punto de vista de la glucosa). La piruvato deshidrogenasa puede ser regulada por su producto (Acetil co-A y NADH). Un incremento en los triglicéridos da un aumento en Acetil co-A. La piruvato deshidrogenasa, nota que hay mucho acetil co-A y deja de gastar glucosa como fuente energética .Se activa cuando hay mucha concentración de AMP y se inhibe por altos niveles de GTP. Los altos niveles de GTP son captados como hiperactividad debido al ciclo de Krebs. La fosforilación también inhibe la actividad piruvato deshidrogenasa.

El acetil co-A es un producto de degradación de los ácidos grasos y de los esqueletos ácidos carbonados. Cuando hay un exceso de Acetil co-A, se frena el uso de glucosa para fabricar Acetil co-A porque los diferentes órganos de un animal son diferentes metabólicamente. La forma de obtener energía es diferente. Hay órganos que pueden obtener energía usando acetil co-A, productos de aprovechamiento de acetil co-A (cuerpos cetónicos). Otros tejidos son muy dependientes de glucosa y se avienen muy mal a otras moléculas. Ej. cerebro.

Siempre que se pueda evitar malgastar Glucosa, se evitará, usando combustibles alternativos.

El acumulo de Acetil co-A informa a la piruvato deshidrogenasa de que se acumula acetil co-A. Esto provoca que no se use más glucosa para formar Acetil co-A, porque hay órganos glucosas dependientes.

Referencias: 

(1) es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Krebs

(2) www.ciclodekrebs.com/

       (3) www.ciclodekrebs.com/etapas_del_ciclo_de_krebs

Publicado por: Jorge José Herrera Fallas

Cadena respiratoria...

Cadena respiratoria (transporte de electrones)

Los átomos de carbono de la cadena de la molécula de glucosa se han oxidado completamente. Parte de la energía contenida en los enlaces de la molecula de glucosa se han utilizado para producir ATP a partir de ADP. La mayor parte de la glucosa, sin embargo, pertenece en los electrones de alto nivel energético que han sido extraídos de los enlaces C-C y C-H y transferidos a los transportadores de electrones NAD+ y FAD. En la etapa final de la respiración, estos electrones de un nivel de energía alto pasan gradualmente al oxígeno que tiene un nivel de energía bajo. La energía así liberada en el curso de este pasaje se usa finalmente para regenerar ATP a partir de ADP. Este pasaje escalonado es posible debido a la presencia de una serie de transportadores de electrones, cada uno de los cuales mantiene los electrones a un nivel ligeramente inferior al precedente. (1)

Estos transportadores constituyen lo que se conoce como la cadena transportadora de electrones. El transporte de electrones se lleva a cabo en la membrana interna mitocondrial. Los electrones son mantenidos transitoriamente en la cima de la colina energética por la NADH y la FADH2. La mayor parte de energía de la molécula de glucosa reside ahora en estos aceptores de electrones.

Entre los principales componentes de la cadena transportadora de electrones se encuentran los citocromas (formado por una proteína con un átomo de hierro), la flavina mononucleótido (FMN), la coenzima Q (CoQ) y los citocromos b, c, a y a3 y al menos otras nueve moléculas transportadoras funcionan como intermedias. (2)

Los NADH y FADH2 depositan sus electrones energéticos en el sistema de transporte de electrones dentro de la membrana interna mitocondrial. La energía de los electrones es utilizada para bombear iones de hidrógeno a través de la membrana a partir de la matriz hacia el compartimiento intermembranoso.

El movimiento de iones hidrógeno hacia su gradiente a través de los poros de la enzima (ATPsintetasa) que sintetiza ATP produce la síntesis de 32 a 34 moléculas de ATP. Al final del sistema de transporte de electrones, se combinan dos electrones con un átomo de oxígeno y dos iones hidrógeno para formar agua. (3)

Rendimiento energético global

-          Glucolisis: ----------------------------------------------- 2ATP Y 2NADH = 8ATP

-          Respiración: - de ácido pirúvico a Acetil CoA --- 2 x (1 NADH)    = 6ATP

                     -  Ciclo de Krebs ----------------------- 2 X (1 ATP)       = 2ATP

                                                                              3 X (3 NADH)   = 18ATP

                                                                              2 X (1 FADH)    = 4ATP

Total ----------------------------------------------------------------------------  38ATP (2)

(1)   Jorge E. Rodriguez Chacón. 2008. Biología 10 y 11 año. Editograma S.A. San José, Costa Rica, Capitulo 3.5

 

(2)   David G, José Ignacio García, Eduardo Rial Zued. Bioenergética: introducción a la teoría quimiosmótica. 2003. Editorial Reverte. Londres. Capitulo 5

(3)   Jaime Fornaguera, Georgina Gómez. Bioquímica: la ciencia de la vida. 2007. EUNED. Costa Rica. Capítulo 1

Publicado por: Andrey Marín González

Fermentacion

Cuando se habla de fermentación se dice que dicho proceso no implica gran importancia, sin embargo, la importancia de dicho proceso  para la respiración anaerobica requiere de muchos detalles como lo es el ácido pirúvico que puede tomar por una de varias vía. Dos son anaeróbicas (sin oxígeno) y se denomina fermentación alchológica alcohólica y fermentación láctica. (3)

El proceso trata que en la  ausencia de oxígeno, el ácido pirúvico puede seguir vías anaeróbicas (sin presencia de O₂ como aceptor). En donde el  ácido pirúvico puede convertirse en etanol (alcohol etílico) o en uno de varios ácidos orgánicos diferentes, de los cuales el ácido láctico es el más común. Los  producto de la reacción depende del tipo de célula. Cuando se daen los jugos azucarados de las uvas y de otras frutas cuando se extraen y se almacenan en condiciones anaeróbicas, las levaduras transforman el jugo de fruta en vino, convirtiendo la glucosa en etanol. Cuando el azúcar se agota, las levaduras dejan de funcionar; en este momento, la concentración de alcohol es entre 12% y 17% dependiendo de la variedad de uvas y de la estación en la cual fueron cosechadas(2).

En el primer paso de la glucólisis se desprende dióxido de carbono. En el segundo, se oxida el NADH y se reduce el acetaldehído. La mayor parte de la energía química de la glucosa permanece en el alcohol, que es el producto final de la secuencia. Sin embargo, regenerando NAD⁺, estos pasos permiten que la glucólisis continúe, con su pequeño, pero en algunos casos vitalmente necesario, rendimiento de ATP, por lo que es necesario mucho mas oxidaciones de acido pirúvico.

En terminos mas detallados podriamos decir que al usar una molécula orgánica producida durante el proceso metabólico como aceptor.

El termino fermentación, en su acepción escrita, se refiere a la obtención de energía en ausencia de oxígeno y generalmente lleva agregado el nombre del producto final de la reacción. (1)

Referencias:

(1) Dr. Jorge S. Raisman y Dra. Ana Maria Gonzalez, Fermentacion,en linea,fecha de consulta 22/07/2011,disponible en: http://www.biologia.edu.ar/metabolismo/met4.htm

(2) A. Lehninger, D, Nelson y M. Cox. "Principios de bioquímica". Editorial Omega, 2000.

(3)De Robertis, E.; Hib, J.; (1998) .Fundamentos de Biología Celular y Molecular. El Ateneo. Bs.As.

Publicado por: Steven Vargas Chaves