Respiracion Celular Y Fotosíntesis 5o2o1m

RESPIRACIÓN CELULAR Y FOTOSÍNTESIS

Respiración celular 

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Sabemos que el oxígeno se incorpora a la célula por difusión simple y que a su vez la glucosa por difusión facilitada. Mediante reacciones metabólicas específicas dirigidas por enzimas, los seres vivos extraen energía de los nutrientes (glucosa) y a estas reacciones se les conoce con el nombre de respiración celular.

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Se identifican varias formas de obtener energía de los nutrientes: algunas reacciones utilizan oxígeno y otras no lo hacen. Las primeras se denominan reacciones aeróbicas y las segundas reacciones anaeróbicas

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Reacciones este anaeróbicas tipo de reacciones la glucosa

En es degradada en ausencia de oxígeno. Las principales reacciones anaeróbicas son la fermentación láctica y la fermentación alcohólica.

Fermentación alcohólica En la levadura y en otras células vegetales ocurre este proceso. La glucosa (C6H12O6) es desdoblada en dos moléculas de tres carbonos de ácido pirúvico ( C 3 H4 O3),en un proceso denominado glicólisis, luego es descarboxilado ( pierde una molécula de CO 2) y después reducido por el NADH para dar alcohol etílico, como producto final. Todo este proceso ocurre en el citoplasma de la célula. 

NADH 

Ácido pirúvico

NAD+

C2 H6 O

+ CO2

Alcohol etílico La fermentación alcohólica se utiliza para producir vinos, cerveza, sidra y aguardientes diversos. Las células de levadura se emplean también en la industria panificadora, para generar CO2 que hace “subir” la masa del pan.

Fermentación ácido láctica 

Algunos hongos y bacterias realizan este proceso. En este caso, los hidrógenos removidos durante la glucólisis, son transferidos a la molécula de ácido pirúvico, convirtiéndola en ácido láctico. NADH

Ácido pirúvico

NAD+

Ácido láctico + CO2 C3 H6O3

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Esta reacción ocurre cuando ciertas bacterias agrian la leche ( en la fabricación de yogurt por ejemplo ) o fermentan hojas de repollo ( chucrut). También se produce en la actividad física prolongada y fuerte del cuerpo humano, donde la cantidad de oxígeno que llega hasta las células musculares puede ser insuficiente para llegar a cabo la respiración celular aeróbica.

Respiración aeróbica 

Recordando:

C6H12O6 + 6 O 2

6 CO2 + 6 H2O + Energía (ATP)

La respiración consta de varias etapas: • Glicólisis • Formación de acetil – coenzima A • Ciclo de krebs • Cadena transportadora de electrones • Fosforilación

Glicólisis 

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Literalmente significa “ división del azúcar” es la secuencia de reacciones en que una molécula de glucosa (C6H12O6) se convierte en dos moléculas de piruvato ( C3 H4 O3) . Cada reacción de este proceso es catalizada por una enzima específica, con la ganancia neta de 2 moléculas de ATP y 2 NADH. La reacción no necesita la presencia de oxígeno.

Formación de acetil – coenzima A 

Una vez en el interior de la mitocondria, la molécula del ácido pirúvico es convertida en acetil- coenzima A ( acetil – CoA), compuesto que puede entrar al ciclo de Krebs. Además se libera dióxido de carbono ( descarboxilación) , que sale de la célula por difusión.

2 piruvato + 2 NAD+ + 2CoA

2acetil CoA + 2NADH + 2CO2

Reducción

Ciclo de krebs 

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También es conocido como el ciclo del ácido cítrico, por tratarse de una vía metabólica que empieza y termina con este mismo ácido orgánico.Ocurre en la matriz mitocondrial. La primera reacción del ciclo se produce cuando el compuesto acetil Co – A transfiere su grupo acetilo, de dos carbonos, al ácido oxalacético, de cuatro carbonos, para formar ácido cítrico, que contiene seis carbonos.

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Después durante el desarrollo del ciclo , suceden varias reacciones enzimáticas de descarboxilación oxidativas, en las cuales átomos de hidrógenos y moléculas de CO2 son removidos de diferentes sustratos intermedios. La energía liberada en la oxidación de intermediarios específicos es utilizada para formar una molécula de ATP. Los electrones y protones separados durante el ciclo de Krebs son tomados mayoritariamente,por NAD+,aceptor se reduce a NADH. Sólo en un caso ( conversión de ácido succínico a ácido fumárico) los hidrógenos son cogidos por otra enzima, denominada flavina – adenina – dinucléotido o FAD, que es reducida a FADH

Para resumir: en cada vuelta del ciclo de Krebs, el ácido cítrico origina dos CO2, tres NADH, un FADH, un ATP y una molécula de ácido oxaloacético que actuará como aceptor de nuevo grupo acetilo.Y para que se produzca la degradación completa de la glucosa, se necesita dar dos vueltas.

Cadena transportadora de electrones 

Es una serie de moléculas complejas alineadas en la membrana interna de la mitocondria, cada una de las cuales puede ser oxidada y reducida alternativamente. Esta secuencia de sustancias redox transfiere átomos de hidrógeno ( H + e- ) de una molécula a otra, a lo largo de la cadena, liberando en sitios específicos energía que sirve para sintetizar ATP, a partir de ADP y Pi (fosfato inorgánico). El proceso mediante el cual se produce ATP en la cadena respiratoria es conocido como Fosforilación oxidativa.

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De las sustancias que forman la cadena respiratoria, son especialmente importante las llamadas citocromos, esto es, un grupo de proteínas caracterizadas por tener en su molécula un átomo central de fierro, que se oxida y se reduce fácilmente. Los diversos citocromos se designan con letras a, b, c y a3 (este último llamado, más a menudo “citocromo oxidasa”). Los cianuros se unen estrechamente al citocromo a3, impidiéndole que transporte electrones hasta el oxígeno, lo que determina la producción de ATP y consecuentemente, la realización de los procesos vitales de la célula.

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El metabolismo energético completo de una molécula de glucosa proporciona una ganancia neta de 38 moléculas de ATP; de éstas, 34 moléculas son producidas como resultado de la cadena respiratoria de electrones, específicamente la fosforilación oxidativa.

RESUMEN DE LA RESPIRACIÓN CELULAR AEROBICA Etapa

Acontecimiento

Ganancia

Transformación

1. Glicólisis

Glucosa es degradada a piruvato

2 ATP 2 NADH

2ATP 2 NADH x 3= 6 ATP

2. Formación de acetil- Co A

Piruvato es degradado y combinado con Coenzima A para formar acetil – Co A; CO2 liberado

2 NADH

2 NADH x 3 = 6ATP

3. Ciclo de Krebs

Serie de reacciones que parte de la molécula acetil – CO A es degradada a hidrógeno y CO2

3 NADH 1 FADH 1 ATP

3 NADH x 3 = 9ATP 1FADH x2 = 2 ATP 1 ATP 12 ATP ( Son dos vueltas )

34 ATP

Aquí los NADH y los FADH son transformados en ATP

4.Cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa

El hidrógeno o sus electrones son transferidos a lo largo de la cadena, la energía liberada es usada para formar ATP

Fotosíntesis 

Consiste en la transformación de dióxido de carbono, agua y otros precursores minerales en compuesto orgánicos , utilizando energía lumínica. Como la respiración celular, la fotosíntesis también incluye numerosas reacciones redox, cada una de las cuales catalizadas por una enzima específica Energía luminosa

6 CO2 + 6 H2O

C6H12O6 + 6 O 2

Reacciones luminosas 

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Los cloroplastos están constituido por un pigmento que se denomina clorofila que le otorga la coloración característico a las plantas. Existen dos tipos de clorofila ( a y b) El proceso de fotosíntesis comienza cuando las partículas de luz, los fotones, impactan a la clorofila y “excitan “ sus electrones, pasando ellos a un nivel energético mayor. Estas reacciones ocurren en los tilacoides de los cloroplastos .

Fotosistemas De acuerdo a lo que se conoce, en las membrana de los tilacoide, las moléculas pigmentarias están agrupadas en unidades llamadas fotosistemas. Las evidencias actuales señalan que existen dos fotosistemas: a) Fotosistema I: Contiene clorofila a, denominada P700 porque la luz que mejor absorbe tiene una longitud de onda de 700 nanómetros. b) El fotosistema II: Contiene un tipo de clorofila a conocida como P680, pues absorbe mayoritariamente esta longitud de onda ( 680 nm) 

Entonces, cuando el fotosistema II es activado por un fotón, la energía lumínica absorbida por los pigmentos antenas ( todos los pigmentos de las plantas) es transferida al centro de la reacción. Aquí la clorofila P680 reacciona e impulsa dos electrones a una molécula aceptora de electrones. Al perder estos electrones, P680 queda positiva y ejerce una fuerte atracción sobre los electrones de agua, causando su ruptura ( fotólisis de agua). El oxígeno es liberado en forma de gas, que escapa hacia la atmósfera. Los electrones adquiridos por el aceptor primario del fotosistema II pasan de inmediato, a una cadena transportadora de electrones, ganándose así moléculas de ATP que son necesarias para las reacciones siguientes.

La cadena de electrones provenientes de P680, termina en el centro de reacción del fotosistema I. Recuerda que la denominación “reacciones oscuras" no significa que la oscuridad sea necesaria para que ellas ocurran, puesto que también pueden llevarse a cabo en presencia de luz. Si lo es en las reacciones lumínicas.

Reacciones “oscuras” 

Ocurren en el estroma del cloroplastos y consta de una serie de reacciones redox, en los cuales los ATP generados por las reacciones luminosas, son utilizados para reducir el CO2 a hidratos de carbonos.

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Las reacciones oscuras forman un ciclo, llamado ciclo de Calvin.

Ciclo de Calvin 

El CO2 del aire es absorbido por la planta por medio de una estructura llamada estoma.Entra al ciclo, ocurre una serie de sucesos metabólicos que finalmente las restantes moléculas de PGAL abandonan el ciclo y sirven de base para la síntesis de glucosa y otros hidratos de carbono.