Respiración celular: cómo obtienen energía las células

Respiración Celular: una visión generalRespiración Celular: una visión general
MetabolismoMetabolismo
Respiración Celular:Respiración Celular:
una visión generaluna visión general

http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/cellularrespiration.html
 Estimados usuarios de esta PowerPoint. Les sugiero abrir la dirección escrita
arriba. Son 4 animaciones que favorecerán el aprendizaje del proceso de
respiración celular.
 Una vez que corra el video, vayan a subtítulos y elijan la opción “Español” (silo
desean).
 En el extremo inferior izquierdo está este símbolo . Si hacen click ahí,
estando en opción “Español”, se desplegará el texto completo de la animación.
 Espero haber aportado en la comprensión del tema.
 Prof. GAToledo, SFC, 2014.

PIENSA EN ESTO
Te sientes débil cuando tienes hambre porque la comida te sirve
como un recurso energético. ¿De qué manera los alimentos que
consumes se convierten en una forma utilizable de energía para
tus células?

Energía Química y alimentos
¿De dónde obtienen energía los organismos?

Energía química y alimentos
¿De dónde obtienen energía los organismos?
Los Organismos obtienen la energía que necesitan de los alimentos.

Los alimentos proporcionan a los seres vivos los bloques de
construcción químicos que necesitan para crecer y reproducirse.
Las Moléculas de los alimentos contienen Energía Química que se
libera cuando se rompen sus enlaces químicos.

La energía almacenada en los alimentos se expresa en unidades de
calorías. Una caloría es la cantidad de energía necesaria para elevar la
temperatura de 1 gramo de agua en 1 grado Celsius. 1000 calorías = 1
kilocalorías o caloría.
.
Las células utilizan todo tipo de moléculas de los alimentos, incluidas las
grasas, proteínas y carbohidratos. La energía almacenada en cada una de
estas moléculas varía, debido a que se diferencian en sus estructuras
químicas y, por lo tanto, se diferencian también en sus enlaces de
almacenamiento de energía.
Las células rompen las moléculas de alimento gradualmente y utilizan la
energía almacenada en los enlaces químicos para producir compuestos
tales como ATP, que proporciona energía a las actividades de la célula.

Visión general de la Respiración Celular
¿Qué es Respiración Celular?

¿Qué es Respiración Celular?
La Respiración Celular es el proceso que libera energía de los alimentos
en presencia de Oxígeno.

Si el Oxígeno está disponible, los organismos pueden obtener energía de
los alimentos por un proceso llamado Respiración Celular. El resumen de
la Respiración Celular se presenta abajo.
En símbolos:
6 O2 + C6H12O6  6 CO2 + 6 H2O + energía
En palabras:
Oxígeno + glucosa  Dióxido de Carbono + agua + energía
La célula tiene que liberar gradualmente la Energía Química presente en
las moléculas de los alimentos (como la glucosa), de lo contrario la
mayoría de la Energía se degradaría en forma de calor y luz.

Estados de la Respiración Celular
Los tres principales estados de la
Respiración Celular son la Glicólisis,
el ciclo de Krebs y la cadena de
transporte de electrones.

La Glicólisis produce sólo una
pequeña cantidad de energía. La
mayor parte de la energía de la
glucosa permanece bloqueada
en los enlaces químicos del
Ácido Pirúvico al final de la
Glicólisis.
http://cienciasnaturales.es/GLUCOLISIS.swf

Durante el ciclo de Krebs, se
libera un poco más de energía
del Ácido Pirúvico.

La cadena de transporte de
electrones produce la mayor
parte de la energía en la
Respiración Celular usando
Oxígeno, un poderoso aceptor
de electrones

Oxígeno y energía
Las vías de la Respiración Celular
que requieren Oxígeno son
llamadas aeróbicas. El ciclo de
Krebs y la cadena de transporte
de electrones son procesos
aeróbicos. Ambos procesos tienen
lugar dentro de la mitocondria.

Oxígeno y energía
La Glicólisis es un proceso
anaeróbico. No requiere Oxígeno ni
depende de un Proceso que requiera
Oxígeno para funcionar. Sin embargo
sigue siendo considerada parte de la
Respiración Celular. La Glicólisis
tiene lugar en el citoplasma de una
célula.

Comparación entre la fotosíntesis y la
Respiración Celular
¿Cuál es la relación entre fotosíntesis y Respiración Celular?

¿Cuál es la relación entre fotosíntesis y Respiración Celular?
La fotosíntesis remueve Dióxido de Carbono desde la atmósfera y la
Respiración Celular lo devuelve a la atmósfera. La fotosíntesis libera
Oxígeno hacia la atmósfera y la Respiración Celular usa ese Oxígeno para
liberar energía de los alimentos.

La fotosíntesis y la Respiración
Celular son procesos opuestos.
La energía fluye en direcciones
opuestas. La fotosíntesis “deposita”
energía y la Respiración Celular
“remueve” energía.
Los reactantes de la Respiración
Celular son los productos de la
fotosíntesis y vice versa.

La liberación de energía por la
Respiración Celular tiene lugar en
plantas, animales, hongos,
protistas y en la mayor parte de las
bacterias.
La energía capturada por la
fotosíntesis ocurre sólo en las
plantas, algas y en algunas
bacterias.

El proceso deEl proceso de
Respiración CelularRespiración Celular

PIENSA EN ESTO
Los alimentos se queman ¿Cómo una célula viva extrae la Energía
almacenada en los alimentos sin provocar un incendio o hacer
explotar cosas?

Glicólisis
¿Qué ocurre durante el proceso de Glicólisis?

Glicólisis
¿Qué ocurre durante el proceso de Glicólisis?
Durante la Glicólisis, 1 molécula de glucosa, un compuesto de 6 carbonos,
es transformado a 2 moléculas de Ácido Pirúvico, un compuesto de 3
carbonos.

Glicólisis
La Glicólisis es el primer estado
de la Respiración Celular.
Durante la Glicólisis, la glucosa es
descompuesta a 2 moléculas de
Ácido Pirúvico, molécula de 3
átomos de C. El Ácido Pirúvico es
un reactante en el ciclo de Krebs.
El ATP y el NADH son producidos
como parte del proceso.

Producción de ATP
La célula “deposita” 2
moléculas de ATP en su
“cuenta” para que el proceso
de Glicólisis continúe. (La
fosforilación de la glucosa al
inicio del proceso es
necesaria para desestabilizar
a la molécula y favorecer su
escisión final a dos ácido
pirúvico.

Producción de ATP
La Glicólisis luego produce 4
moléculas de ATP, dando a la
célula una ganancia neta de 2
moléculas de ATP por cada
molécula de glucosa que entra
a Glicólisis.

Producción de NADH
Durante la Glicólisis, el
transportador de electrones
NAD+
(nicotinamida adenina
dinucleótido) acepta un par de
electrones de alta energía y se
transforma en NADH.

Producción de NADH
El NADH transporta a los
electrones de alta energía a la
cadena de transporte de
electrones, donde pueden ser
usados para producir más ATP.
Se producen 2 moléculas de
NADH por cada molécula de
glucosa que entra a Glicólisis.

Las ventajas de Glicólisis
La Glicólisis produce ATP muy rápido, lo cual es una ventaja cuando las
demandas de energía de la célula aumentan repentinamente.
La Glicólisis no requiere Oxígeno, de modo que puede abastecer de
energía rápidamente a las células cuando el Oxígeno no está
disponible.

El ciclo de Krebs
¿Qué ocurre durante el ciclo de Krebs?
https://www.youtube.com/watch?v=NVpKllhlHC8

El ciclo de Krebs
¿Qué ocurre durante el ciclo de Krebs?
Durante el ciclo de Krebs, el Ácido Pirúvico es descompuesto a Dióxido de
Carbono en una serie de reacciones que extraen energía.

El ciclo de Krebs
Durante el ciclo de Krebs, el segundo
estado de la Respiración Celular, el
Ácido Pirúvico producido en la Glicólisis
es descompuesto a Dióxido de Carbono
en una serie de reacciones que extraen
energía.
El ciclo de Krebs también se conoce
como ciclo del ácido cítrico debido a
que este ácido es el primer compuesto
formado en esta serie de reacciones.

Producción de Ácido Cítrico
El Ácido Pirúvico de la
Glicólisis entra a la matriz,
el compartimento más
interno de la mitocondria.

Una vez que el Ácido Pirúvico
está en la matriz mitocondrial,
NAD+
acepta 2 electrones de alta
energía para formar NADH.
También se produce una
molécula de CO2.
Los 2 átomos de Carbono
remanentes reaccionan para
formar Acetil-CoA.

El Acetil-CoA se combina
con una molécula de 4
carbonos para producir ácido
cítrico.

Extracción de energía
El ácido cítrico es convertido a
un compuesto de 5 átomos de
carbono y luego a un
compuesto de 4 átomos de
carbono. Se liberan dos
moléculas de CO2. El
compuesto de 4 carbonos
puede entonces iniciar el ciclo
nuevamente combinándose con
Acetil-CoA.

La energía liberada por el
rompimiento y reordenamiento
de los enlaces de carbono es
capturada en la forma de ATP,
NADH y FADH2.

Por cada vuelta del ciclo, una
molécula de ADP se convierte
a ATP. El ATP puede potenciar
directamente las actividades
de la célula. (nota del Prof.
Toledo: En realidad, se
produce GTP a partir de
GDP+Pi)

Los transportadores de
electrones NAD+
y FAD aceptan
pares de electrones de alta
energía para formar NADH y
FADH2. NADH y FADH2 son
usados en la cadena de
transporte de electrones para
generar ATP.

¡Recuerda! Cada molécula de
glucosa se transforma en 2
moléculas de Ácido Pirúvico,
los cuales entran al ciclo de
Krebs. De modo que cada
molécula de glucosa resulta en
dos vueltas completas del ciclo
de Krebs.
Por lo tanto, por cada glucosa,
son producidas 6 moléculas de
CO2, 2 moléculas de ATP
(GTP), 8 moléculas de NADH y
2 de FADH2.

Transportador de electrones y síntesis
de ATP
¿Cómo la cadena de transporte de electrones usa electrones de alta
energía de la Glicólisis y del ciclo de Krebs?
https://www.youtube.com/watch?v=ZDz7JHElme8

Transportador de electrones y síntesis
de ATP
¿Cómo la cadena de transporte de electrones usa electrones de alta
energía de la Glicólisis y del ciclo de Krebs?
La cadena de transporte de electrones usa los electrones de alta energía
de la Glicólisis y del ciclo de Krebs para convertir ADP+Pi a ATP.

Transportador de electrones
NADH y FADH2 pasan sus electrones de alta energía a las proteínas
transportadoras de electrones en la cadena de transporte de electrones.

Transportador de electrones
Al final de la cadena de transporte de electrones, los electrones se
combinan con iones de H+
y Oxígeno para formar agua.

transportador de electrones
La energía generada por la la cadena de transporte de electrones es
usada para mover iones de H+ en contra de un gradiente de
concentración a través de la membrana mitocondrial interna y hacia el
espacio intermembrana.

Producción de ATP
Los iones de H+ vuelven hacia donde estaban a través de la membrana
mitocondrial, usando la ATP sintasa, causando que la molécula de ATP
sintasa gire. Con cada rotación, la ATP sintasa une un fosfato al ADP
para producir ATP.

Los Totales
¿Cuánta energía genera la Respiración Celular?

Los Totales
¿Cuánta energía genera la Respiración Celular?
Juntas, la Glicólisis, el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de
electrones liberan Ca. 29-30 moléculas de ATP por molécula de glucosa.

Energía Total
En presencia de Oxígeno, la
descomposición completa de la
glucosa a través de la Respiración
Celular permite la producción de
29-30 moléculas de ATP.
Esto representa cerca del 30 % de
la energía total de la glucosa. El
porcentaje remanente es liberado
como calor.

Energía Total
La célula puede generar ATP desde casi cualquier fuente a pesar de
que se ha modelado usando sólo la glucosa. Los carbohidratos
Complejos se descomponen a azúcares simples como la glucosa. Los
lípidos y las proteínas pueden ser descompuestos a moléculas que
entran al ciclo de Krebs o a la Glicólisis en una de varias fases.

FermentaciónFermentación

PIENSA EN ESTO
Usamos Oxígeno para liberar Energía Química de los alimentos que
comemos; ¿qué pasa si el Oxígeno no está disponible?
¿Hay una vía que permite a las células extraer energía de los
alimentos en ausencia de Oxígeno?

Fermentación
¿Cómo generan energía los organismos cuando el Oxígeno no está
disponible?

Fermentación
¿Cómo generan energía los organismos cuando el O2 no está disponible?
En ausencia de Oxígeno, la fermentación libera energía de las moléculas
de alimentos produciendo ATP.

Fermentación
La fermentación es un proceso por el cual la energía puede ser liberada
de las moléculas de alimentos, en ausencia de Oxígeno. La fermentación
ocurre en el citoplasma de las células..

Fermentación
Bajo condiciones anaeróbicas, la fermentación continúa después de la
Glicólisis. Durante la fermentación, las células convierten el NADH
producido por Glicólisis a un transportador de electrones NAD+
, el cual
permite que continúe la Glicólisis para producir ATP.

Fermentación alcohólica
Las levaduras y otros pocos microorganismos usan la Fermentación
alcohólica que produce alcohol etílico y Dióxido de Carbono.
Este proceso es usado para producir bebidas alcohólicas y provoca que
el pan suba, previo a la cocción.
https://www.youtube.com/watch?v=7vyCkz05e-8

Fermentación alcohólica
Ecuación química:
Ácido Pirúvico + NADH  Alcohol + CO2 + NAD+

Fermentación del ácido láctico
La mayoría de los organismos, incluidos los humanos, realizan
fermentación usando una reacción química que convierte Ácido Pirúvico
a ácido láctico.
Ecuación química:
Ácido Pirúvico + NADH  ácido láctico + NAD+

Energía y ejercicio
¿Cómo el cuerpo produce ATP durante diferentes estados de ejercicios?

Energía y ejercicio
¿Cómo el cuerpo produce ATP durante diferentes estados de ejercicios?
Para un gasto corto y rápido de energía, el cuerpo usa ATP, ya presente
en los músculos, y ATP sintetizado por la Fermentación del ácido
láctico.
Para el ejercicio de duración mayor a 90 segundos, la Respiración Celular
es la única vía para continuar generando un abastecimiento de ATP.

Energía Rápida
Las células normalmente contienen pequeñas cantidades de ATP
producidos durante la Respiración Celular, que es suficiente para unos
segundos de intensa actividad física.
La Fermentación del Ácido láctico puede proveer el suficiente ATP que
dura cerca de unos 90 segundos. Sin embargo se requiere Oxígeno extra
para deshacerse del láctico Ácido producido. Tras un intenso Ejercicio
una persona requiere de varios minutos de resuellos y resoplidos con el
fin de “pagar” la "deuda Oxígeno" y descomponer el láctico Ácido del
Cuerpo.

Energía de largo plazo
Para un Ejercicio intenso que dure más de 90 segundos, la Respiración
Celular está obligada a continuar la producción de ATP. .
La Respiración Celular libera energía más lentamente que la fermentación.
El cuerpo almacena energía en la forma de glicógeno. Este glicógeno
almacenado es suficiente para un máximo de 15 a 20 minutos de
actividad. Después de eso, el cuerpo comienza a degradar a otras
moléculas almacenadas, como lípidos, para obtener energía.

Energía de largo plazo
Los animales que hibernan, como los osos pardo, dependen de la
grasa almacenada para su energía, cuando ellos duermen durante el
invierno.

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