Vías Metabólicas: • Glucolisis, • Ciclo de Krebs, • Cadena de transporte de electrones en la célula. • Fermentación. Flashcards
¿Que es la glucolisis?
La glucólisis es el primer paso en la respiración celular y es un proceso mediante el cual una molécula de glucosa (C₆H₁₂O₆) se descompone en dos moléculas de piruvato (C₃H₄O₃), generando una pequeña cantidad de energía en forma de ATP y NADH.
¿Donde ocurre la glucolisis?
En el citoplasma de la célula
¿Cuales son las dos fases de la glucolisis
Fase 1: Inversión de energía (Requiere ATP)
Fase 2: Ganancia de energía (Genera ATP y NADH)
Cuales son los pasos de la fase 1?
Fosforilación de la glucosa:
La glucosa es fosforilada por la enzima hexoquinasa, que transfiere un grupo fosfato desde una molécula de ATP a la glucosa, formando glucosa-6-fosfato.
Importancia: Esto hace que la glucosa sea más reactiva y evita que salga de la célula.
Isomerización de la glucosa-6-fosfato:
La glucosa-6-fosfato se convierte en su isómero, fructosa-6-fosfato, mediante la enzima fosfoglucosa isomerasa.
Importancia: Esta reorganización prepara la molécula para una segunda fosforilación.
Fosforilación de la fructosa-6-fosfato:
La fosfofructoquinasa transfiere un segundo grupo fosfato desde el ATP a la fructosa-6-fosfato, formando fructosa-1,6-bisfosfato.
Importancia: Esta reacción es altamente regulada y es el paso que compromete a la glucosa a seguir por la vía de la glucólisis.
Escisión de la fructosa-1,6-bisfosfato:
La aldolasa rompe la fructosa-1,6-bisfosfato en dos moléculas de tres carbonos: dihidroxiacetona fosfato (DHAP) y gliceraldehído-3-fosfato (G3P).
Importancia: Ahora se tienen dos moléculas que pueden ser transformadas en piruvato.
Isomerización del DHAP:
La triosa fosfato isomerasa convierte la dihidroxiacetona fosfato (DHAP) en gliceraldehído-3-fosfato (G3P). Ahora hay dos moléculas de G3P que seguirán por el resto de la glucólisis.
Importancia: Este paso asegura que ambas moléculas resultantes de la escisión puedan seguir la misma vía.
Cuales son los pasos de la fase 2?
Oxidación del gliceraldehído-3-fosfato:
La enzima gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa cataliza la oxidación de G3P, transfiriendo un electrón a NAD⁺ para formar NADH y añadiendo un grupo fosfato inorgánico a G3P, formando 1,3-bisfosfoglicerato.
Importancia: Se genera NADH, que lleva electrones a la cadena de transporte de electrones para generar más ATP en la respiración aeróbica.
Transferencia de fosfato a ADP (fosforilación a nivel de sustrato):
El 1,3-bisfosfoglicerato dona un fosfato al ADP, formando ATP y convirtiéndose en 3-fosfoglicerato. Este paso es catalizado por la fosfoglicerato quinasa.
Importancia: Aquí se produce el primer ATP de la glucólisis.
Isomerización del 3-fosfoglicerato:
El 3-fosfoglicerato se reorganiza para convertirse en 2-fosfoglicerato por la enzima fosfoglicerato mutasa.
Importancia: Esto prepara la molécula para la eliminación de agua en el siguiente paso.
Deshidratación del 2fosfoglicerato:
La enzima enolasa elimina una molécula de agua del 2-fosfoglicerato, formando fosfoenolpiruvato (PEP).
Importancia: El PEP es una molécula de alta energía que puede transferir fácilmente su grupo fosfato a ADP.
Transferencia de fosfato a ADP (fosforilación a nivel de sustrato):
El fosfoenolpiruvato (PEP) transfiere su grupo fosfato al ADP, formando ATP y produciendo piruvato. Este paso es catalizado por la piruvato quinasa.
Importancia: Aquí se genera el segundo ATP de la glucólisis y se forma piruvato, que puede entrar en la respiración aeróbica (ciclo de Krebs) o seguir hacia la fermentación en ausencia de oxígeno.
¿Que es el ciclo de krebs?
El Ciclo de Krebs, también llamado Ciclo del Ácido Cítrico o Ciclo de los Ácidos Tricarboxílicos (TCA), es una serie de reacciones químicas que ocurren en las células de los organismos vivos para generar energía. Es una parte fundamental de la respiración celular aeróbica, y se lleva a cabo en la matriz mitocondrial (el espacio interior de las mitocondrias) en las células eucariotas.
¿Cuales son los pasos del ciclo de krebs?
Formación de Acetil-CoA:
Antes de que el ciclo de Krebs comience, la glucosa se ha descompuesto durante la glucólisis en dos moléculas de piruvato.
El piruvato (C₃H₄O₃) entra en la mitocondria, donde se transforma en acetil-CoA (Acetil coenzima A, una molécula de dos carbonos) mediante un proceso llamado descarboxilación del piruvato. En este proceso, se libera CO₂ y se forma NADH (un transportador de electrones).
Condensación del Acetil-CoA con Oxaloacetato:
La primera reacción del ciclo de Krebs es la condensación del acetil-CoA (C₂) con una molécula de oxaloacetato (C₄) para formar citrato (C₆), una molécula de seis carbonos. Esta reacción es catalizada por la enzima citrato sintasa.
Concepto: El citrato es un ácido tricarboxílico, de ahí que también se llame ciclo del ácido cítrico.
Isomerización de Citrato:
El citrato se reorganiza (isomeriza) mediante la enzima aconitasa, que convierte el citrato en isocitrato (otro isómero del citrato, C₆). Este paso solo cambia la estructura de la molécula, pero es necesario para que las siguientes reacciones tengan lugar.
Descarboxilación oxidativa del Isocitrato:
El isocitrato se oxida (pierde electrones), lo que lleva a la producción de NADH. Luego, el isocitrato pierde una molécula de CO₂, formando α-cetoglutarato (C₅). Este paso es catalizado por la enzima isocitrato deshidrogenasa.
Concepto: La oxidación de moléculas genera electrones que son capturados por NAD+, que se convierte en NADH (que lleva electrones a la cadena de transporte de electrones).
Descarboxilación oxidativa del α-Cetoglutarato:
El α-cetoglutarato también se oxida, generando otra molécula de NADH, y se pierde otra molécula de CO₂. Este paso produce una molécula de succinil-CoA (C₄), catalizado por la α-cetoglutarato deshidrogenasa.
Concepto: En las descarboxilaciones oxidativas, una molécula pierde tanto electrones como un grupo carboxilo, que se libera como CO₂.
Conversión de Succinil-CoA en Succinato:
La molécula de succinil-CoA se convierte en succinato (C₄), generando una molécula de GTP (trifosfato de guanosina), que puede ser convertida a ATP. Esta reacción es catalizada por la succinil-CoA sintetasa.
Concepto: ATP es la molécula energética utilizada por la célula, pero en este paso se forma GTP, que es una molécula similar que también puede transferir energía.
Oxidación del Succinato a Fumarato:
El succinato se oxida para formar fumarato (C₄). En esta reacción, el FAD (flavina adenina dinucleótido) actúa como el receptor de electrones, transformándose en FADH₂.
Concepto: El FADH₂ es otro transportador de electrones similar al NADH, pero produce menos ATP cuando sus electrones llegan a la cadena de transporte de electrones.
Hidratación del Fumarato a Malato:
El fumarato se convierte en malato (C₄) mediante la adición de una molécula de agua (H₂O) en una reacción catalizada por la enzima fumarasa.
Oxidación del Malato a Oxaloacetato:
Finalmente, el malato se oxida para formar oxaloacetato (C₄), el cual puede unirse a una nueva molécula de acetil-CoA para reiniciar el ciclo. En este paso se genera una molécula más de NADH.
Concepto: Al final del ciclo, el oxaloacetato se regenera para poder continuar el ciclo una y otra vez.
¿Cuales son los productos del ciclo de krebs?
6 NADH (3 NADH por vuelta).
2 FADH₂ (1 FADH₂ por vuelta).
2 ATP o 2 GTP (1 por vuelta).
4 CO₂ (2 CO₂ por vuelta).
¿Que es el CTE?
La cadena de transporte de electrones (CTE), también conocida como la fosforilación oxidativa, es la última fase de la respiración celular aeróbica. Ocurre en la membrana interna de las mitocondrias y tiene como objetivo generar ATP, que es la principal fuente de energía celular. En este proceso, los electrones que provienen del NADH y el FADH₂ (producidos en la glucólisis, el ciclo de Krebs y otras rutas metabólicas) son transportados a lo largo de una serie de complejos proteicos que bombean protones (H⁺) a través de la membrana para finalmente producir ATP.
¿Donde ocurre el CTE?
La cadena de transporte de electrones ocurre en la membrana interna de la mitocondria en células eucariotas. Esta membrana tiene una gran cantidad de proteínas incrustadas que funcionan como los transportadores de electrones.
Se establece un gradiente de protones entre el espacio intermembrana y la matriz mitocondrial.
¿Cuales son las principales etapas del CTE?
- Complejo I (NADH deshidrogenasa):
Entrada de electrones: Los electrones son donados al complejo I por el NADH (producido en el ciclo de Krebs, la glucólisis y otras vías). El NADH se oxida a NAD⁺, liberando sus electrones.
Los electrones pasan a través del complejo I, que utiliza la energía liberada para bombear protones (H⁺) desde la matriz mitocondrial hacia el espacio intermembrana.
Los electrones son luego transferidos a una molécula móvil llamada ubiquinona (Coenzima Q), que los transporta al siguiente complejo.
Concepto: La oxidación de NADH genera suficiente energía para bombear protones y así contribuir a la formación de un gradiente electroquímico.
- Complejo II (Succinato deshidrogenasa):
Entrada de electrones: Los electrones también pueden ingresar a la CTE a través del FADH₂, que se oxida a FAD. Estos electrones ingresan al complejo II.
A diferencia del complejo I, el complejo II no bombea protones. Los electrones son transferidos directamente a la ubiquinona (Coenzima Q), que también lleva estos electrones al complejo III.
Concepto: Aunque el FADH₂ también proporciona electrones a la cadena, su oxidación genera menos ATP que el NADH porque no contribuye al bombeo de protones en este punto.
- Complejo III (Citocromo bc1):
Los electrones transportados por la ubiquinona se entregan al complejo III, donde se transfieren a otra molécula móvil llamada citocromo c.
El complejo III utiliza la energía de estos electrones para bombear protones al espacio intermembrana, contribuyendo al gradiente de protones.
Concepto: Este complejo asegura que los electrones continúen avanzando hacia el siguiente transportador móvil (citocromo c) y que el gradiente de protones siga aumentando.
- Complejo IV (Citocromo c oxidasa):
El citocromo c transfiere los electrones al complejo IV, el último complejo de la cadena de transporte de electrones.
En este paso, los electrones finalmente son transferidos al oxígeno, que es el aceptor final de electrones. El oxígeno se combina con protones (H⁺) para formar agua (H₂O).
Además, el complejo IV bombea protones adicionales al espacio intermembrana.
Concepto: El oxígeno es vital en este proceso porque sin él no se puede continuar la transferencia de electrones. La falta de oxígeno (como en condiciones anaeróbicas) detiene la cadena de transporte y, por tanto, la producción de ATP.
¿Que es el gradiente ELECTROquímico en en el CTE?
Generación del gradiente de protones (fuerza protón-motriz): A lo largo de la cadena de transporte de electrones, los complejos I, III, y IV bombean protones desde la matriz mitocondrial hacia el espacio intermembrana, creando un gradiente electroquímico.
¿Como se produce el ATP en el CTE?
ATP sintasa: Este gradiente de protones se utiliza para generar ATP a través de una enzima llamada ATP sintasa, que se encuentra en la membrana interna mitocondrial.
Los protones fluyen de vuelta a la matriz mitocondrial a través de la ATP sintasa, impulsados por el gradiente.
A medida que los protones pasan por la ATP sintasa, esta enzima utiliza la energía del flujo de protones para catalizar la fosforilación del ADP, formando ATP.
¿Que es la fermentación?
La fermentación es un proceso metabólico anaeróbico que permite a las células generar energía en ausencia de oxígeno. A diferencia de la respiración celular aeróbica, la fermentación no utiliza el ciclo de Krebs ni la cadena de transporte de electrones y, como resultado, produce una cantidad significativamente menor de ATP. Sin embargo, es vital para ciertos organismos y células cuando el oxígeno no está disponible o en condiciones donde el oxígeno es insuficiente.
¿Cuales son los dos tipos de fermentación que existen?
Existen dos tipos principales de fermentación que ocurren en las células: fermentación láctica y fermentación alcohólica. Ambos tipos tienen como objetivo principal regenerar el NAD⁺, que es necesario para que la glucólisis continúe y, por lo tanto, la producción de ATP a partir de la glucosa.
