RESPIRACIÓN Y
FOTOSÍNTESIS
La célula es una máquina que
necesita energía para realizar sus
trabajos
1. RESPIRACIÓN AEROBIA
1.1. CATABOLISMO DE GLÚCIDOS
1.2. CATABOLISMO DE LÍPIDOS
1.3. CATABOLISMO DE PROTEÍNAS
2. CATABOLISMO ANAEROBIO
3. ANABOLISMO
3.1. FOTOSÍNTESIS
3.1.1. FASE LUMINOSA. FOTOFOSFORILACIÓN.
3.1.2. FASE OSCURA. EL CICLO DE CALVIN.
3.2. QUIMIOSÍNTESIS
1. RESPIRACIÓN
AEROBIA
1. RESPIRACIÓN AEROBIA
• La respiración aerobia incluye el conjunto de rutas
metabólicas por las que las biomoléculas orgánicas
son oxidadas completamente, produciendo energía,
H2O y CO2, siendo el oxidante utilizado es el
oxígeno molecular.
• Las biomoléculas orgánicas que las células utilizan cmo
combustible son:
– Glúcidos
– Lípidos
– Proteínas
• La glucosa es el principal combustible metabólico,
debido a la facilidad de su utilización y movilización.
VÍAS
CATABÓLICAS
1.1. CATABOLISMO DE GLÚCIDOS
• La primera etapa del
catabolismo de
glúcidos es la
glucolisis y ocurre en
el citosol.
• Después, la
oxidación completa,
continúa en la
mitocondria. En este
orgánulo tienen lugar
el Ciclo de Krebs.
A. GLUCOLISIS
• Ocurre en el citosol.
• No necesita oxígeno.
• Sustrato inicial: una molécula de glucosa.
(6C)
• Molécula final: 2 moléculas de piruvato.
(3C)
A. GLUCOLISIS: etapas
1ª: La glucosa es fosforilada y fragmentada, dando
lugar a dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato.
En este proceso se consumen dos moléculas de
ATP.
Glucosa + 2 ATP → 2 gliceraldehído-3-fosfato+ 2ADP
2ª: Las dos moléculas de gliceraldehído-3-fosfato son
oxidadas por el NAD+ y convertidas en piruvato. Se
obtienen 4 moléculas de ATP.
Gliceraldehído-3-fosfato + 2NAD+ + 4ADP + Pi → 2 piruvato +
2 NADH + 2H+ + 4 ATP + 2 H2O
A. GLUCOLISIS: 1ª Etapa
PASO 1
PASO 2
PASO 3
PASOS 4
Y5
A. GLUCOLISIS: 2ª Etapa
A partir de aquí los productos obtenidos hay que
multiplicarlos por dos.
PASO
6
PASO
7
PASO
8
PASO
9
PASO
10
GLUCOLISIS
1ª Etapa
2ª Etapa
A. GLUCOLISIS
• RESUMEN:
– Conjunto de reacciones que convierten la
GLUCOSA en ÁCIDO PIRÚVICO en el citosol.
– Se libera ATP + PODER REDUCTOR +
METABOLITOS (PIRUVATO)
• BALANCE:
– GLUCOSA +2ADP + 2Pi + 2NAD+ -> 2 PIRUVATO +
2ATP + 2 NADH + 2H++ 2H2O
• EL ATP SE OBTIENE POR FOSFORILACIÓN A
NIVEL DE SUSTRATO
B. CICLO DE KREBS: SITUACIÓN INICIAL
• Piruvato en el citosol..
• Se ha de continuar la
RESPIRACIÓN
CELULAR: conjunto
de etapas que
terminan la oxidación
del piruvato hasta
CO2 y agua
generando poder
reductor para la
síntesis de ATP.
PASOS PREVIOS AL CICLO DE KREBS
• Paso del piruvato al interior de la matriz
mitocondrial.
– Membrana mitocondrial externa: permeable
– Membrana mitocondrial interna: selectiva.
Pasan:
• ADP y ATP
• Ácido pirúvico
PASOS PREVIOS AL CICLO DE KREBS
• Se forma NADH+H+ (en realidad 2 por
glucosa)
• Producto: ACETIL COENZIMA A
B. CICLO DE KREBS
•Es la ruta final de la oxidación de la glucosa y de la
mayoría de combustibles metabólicos. Su función es oxidar
el grupo acetilo del Acetil-CoA a CO2, al mismo tiempo que
se reducen los coenzimas NAD+ y FAD.
B. CICLO DE KREBS
En cada vuelta de
Ciclo:
•Entra un grupo acetilo
(2 átomos de carbono)
que es oxidado
completamente: salen
dos CO2)
•Se reducen 3
moléculas de NAD+ y
una de FAD.
•Se forma una
molécula de GTP.
B. CICLO DE KREBS
(no es necesario estudiar reacciones ni fórmulas)
B. CICLO DE KREBS: BALANCE
Por cada molécula de glucosa:
2ACETILCoA + 6NAD++ 2FAD + 2GDP + 2Pi + 2H2O→
4CO2 + 2 GTP + 6 NADH + 2FADH2
EL GTP SE OBTIENE POR FOSFORILACIÓN A
NIVEL DE SUSTRATO
C. CADENA DE TRANSPORTE ELÉCTRICO
Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
• La fosforilación oxidativa es el
principal medio de regeneración
del ATP en los organismos
heterótrofos. En ella el ATP se
regenera a partir de ADP + Pi, y
este proceso está acoplado a al
transporte de electrones desde
el NADH y el FADH hasta el O2
a través de la cadena
respiratoria.
• En eucariotas, la cadena
respiratoria se localiza en la
membrana interna de la
mitocondria. En ella, agrupados
en cuatro complejos, se sitúan
los diferentes transportadores,
cuyos componentes son
proteínas.
C. CADENA DE TRANSPORTE ELÉCTRICO
Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
• El NADH cede sus electrones a una primera molécula
aceptora (complejo I), con lo que el NADH se reoxida y
queda reducida esa molécula aceptora. Ésta, a su vez,
cede los electrones a un segundo aceptor, que se
reduce reoxidando al primer aceptor. El proceso sigue
varios pasos, hasta que un último transportador reducido
cede los electrones al O2. La energía liberada en este
transporte de electrones se emplea para bombear H+
desde la matriz mitocondrial hacia el espacio
intermembrana. La vuelta de los protones hacia la
matriz, a favor de gradiente, se realiza a través del
complejo ATP-sintetasa, que libera energía para producir
ATP.
• El FADH2 cede sus electrones al complejo II, siguiendo
el mismo camino después que en el caso del NADH
Espacio
intermembrana
Matriz
TRANSPORTE DE ELECTRONES
DESDE EL NADH
TRANSPORTE DE ELCTRONES
DESDE EL FADH2
Mecanismo general de la
fosforilación oxidativa
EL ATP EN ESTE CASO SE OBTIENE POR VÍA
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Y NO POR
FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO
C. CADENA DE TRANSPORTE
ELÉCTRICO Y FOSFORILACIÓN
OXIDATIVA. RESUMEN Y BALANCE
• En este proceso es donde se obtiene la mayor parte de
la energía contenida en la glucosa y otros compuestos
orgánicos, que es almacenada en forma de ATP. Al
mismo tiempo se recuperan las coenzimas
transportadoras de electrones en su forma oxidada, lo
que permitirá la oxidación de nuevas moléculas de
glucosa y de otras moléculas orgánicas. Como producto
de deshecho se obtiene agua.
• BALANCE:
– Se obtienen 3 moléculas de ATP por cada
NADH y 2 ATP por cada FADH2
1.2. CATABOLISMO DE LÍPIDOS
• Las grasas (triacilglicéridos) son
unos importantes depósitos
energéticos.
• Se acumulan en los adipocitos y
son hidrolizadas en: Ácidos grasos
y glicerol.
– El glicerol es transportado al
hígado, donde es convertido en
glucosa se transforma en
Gliceraldehido 3P y se incorpora a
la Glucolisis.
– Los ácidos grasos pasan a la
sangre y son transportados a las
distintos tejidos para ser utilizados
como fuente de energía. Los
Ácidos Grasos van liberando
fragmentos de 2 carbonos en la
matriz mitocondrial en forma de
Acetil CoA en un proceso llamado:
β- oxidaxión de los ácidos
grasos
1.2. CATABOLISMO DE LÍPIDOS:
A. Activación de los ácidos grasos.
• Los ácidos grasos se
activan por la unión con
la CoA para dar acilCoA, con gasto de 2
moléculas de ATP. Esto
ocurre en la membrana
mitocondrial externa.
• Después los acil-CoA
son transportados a la
matriz través de
transportados
específicos (carnitina)
1.2. CATABOLISMO DE LÍPIDOS:
B. β-oxidación
de los ácidos grasos
• La oxidación de los ácidos
grasos (saturados y con nº
par de átomos de carbono),
consiste en la liberación
sucesiva de fragmentos de
dos átomos de carbono a
partir del extremo carboxílico
del acil-CoA.
• En cada vuelta la cadena del
ácido graso se acorta 2
átomos de carbono y se
genera:
– 1 molécula de NADH y
otra de FADH2, que son
oxidados en la cadena
respiratoria generando ATP.
– 1 molécula de acetil-CoA,
que se oxida en el Ciclo de
Krebs.
1.2. CATABOLISMO DE LÍPIDOS:
C. Visión general
Fase I : obtención de poder
reductor y Acetil-CoA en la βoxidaxión de los ácidos grasos
Fase II: Acetil- CoA va al Ciclo de
Krebs.
Fase II : Los coenzimas reducidos
NADH y FADH2 se oxidan en la
cadena respiratoria generando 3 y
dos moléculas de ATP
respectivamente.
1.2. CATABOLISMO DE LÍPIDOS:
D. Balance energético.
Ejemplo: Ácido esteárico (18 átomos de carbono)
•Por cada vuelta: 1 FADH2 (2 ATP) y 1 NADH+H+ (3 ATP) = 5 ATP
•Hay 8 vueltas: 8 x 5 = 40 ATP
•Por cada Acetil-CoA = 12 ATP ;
•Se forman 9 Acetil-CoA x 12 = 108 ATP
•108 + 40 = 148 ATP – 2 ATP (activación) = 146 ATP
Descargar

RESPIRACIÓN Y FOTOSÍNTESIS