que es la respiración celular? tipos de respiración Celular. Glucolisis tu tipos. La respiración celular o respiración interna es el conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales determinados compuestos orgánicos son degradados completamente, por oxidación, hasta convertirse en sustancias inorgánicas, proceso que proporciona energía aprovechable por la célula

1. Respiración celular
Oliver E. Capellan Álvarez
Matricula 100111818
Proceso Bioquímica II.
Sección: 3
(Recinto Santiago UASD)

2. ¿Que es la respiración
celular?• La respiración celular o respiración interna es el
conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales
determinados compuestos orgánicos son
degradados completamente, por oxidación, hasta
convertirse en sustancias inorgánicas, proceso que
proporciona energía aprovechable por
la célula (principalmente en forma de ATP).

3. Tipos de respiración celular
• Respiración aeróbica. El aceptor final de
electrones es el oxígeno molecular, que se reduce a agua.
La realizan la inmensa mayoría de células, incluidas las
humanas. Los organismos que llevan a cabo este tipo de
respiración reciben el nombre de organismos aeróbicos.
• Respiración anaeróbica. El aceptor final de
electrones es una molécula inorgánica distinta del
oxígeno, más raramente una molécula orgánica. Es un
tipo de metabolismo muy común en
muchos microorganismos, especialmente procariotas.
No debe confundirse con la fermentación, proceso
también anaeróbico, pero en el que no interviene nada
parecido a una cadena transportadora de electrones.

4. Glucolisis
• La glucólisis o glicólisis (del griego glycos, azúcar y lysis,
ruptura), es la vía metabólica encargada
de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía para
la célula. Consiste en 10 reacciones enzimáticas consecutivas
que convierten a la glucosa en dos moléculas de piruvato, el
cual es capaz de seguir otras vías metabólicas y así continuar
entregando energía al organismo.
• El tipo de glucólisis más común y más conocida es la vía de
Embden-Meyerhof, explicada inicialmente por Gustav
Embden y Otto Fritz Meyerhof. El término puede incluir vías
alternativas, como la ruta de Entner-Doudoroff. No obstante,
glucólisis se usa con frecuencia como sinónimo de la vía de
Embden-Meyerhof. Es la vía inicial
del catabolismo (degradación) de carbohidratos.

5. ¿Qué ocurre durante el proceso de
glucólisis?
• El primer set de reacciones de la respiración
celular se conoce como glucolisis una palabra
que literalmente significa ruptura del azúcar
• La glucolisis involucra muchos pasos químicos
que transforman a la glucosa . El resultado final
es la producción de 2 moléculas de 3 átomos de
carbono llamada acido pirúvico.

6. Función de la Glucolisis
• Las funciones de la glucólisis son:
• 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).
• La generación de piruvato que pasará al ciclo de
Krebs, como parte de la respiración aeróbica.
• La producción de intermediarios de 6 y 3 carbonos
que pueden ser utilizados en otros procesos
celulares.

7. Glucosa + ATP Glucosa-6-fosfato + ADP
7

8. Ciclo de Krebs.
• El ciclo de Krebs (ciclo del ácido
cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos) es
una ruta metabólica, es decir, una sucesión
de reacciones químicas, que forma parte de
la respiración celular en todas las células aeróbicas.
En células eucariotas se realiza en la
matriz mitocondrial. En las procariotas, el ciclo de
Krebs se realiza en el citoplasma
• En organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es parte
de la vía catabólica que realiza la oxidación
de glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos hasta
producir CO2, liberando energía en forma utilizable
(poder reductor y GTP).

9. • El metabolismo oxidativo de glúcidos,
grasas y proteínas frecuentemente se divide en tres
etapas, de las cuales el ciclo de Krebs supone la
segunda. En la primera etapa, los carbonos de estas
macromoléculas dan lugar a moléculas de acetil-CoA
de dos carbonos, e incluye las vías catabólicas de
aminoácidos (p. ej.desaminación oxidativa), la beta
oxidación de ácidos grasos y la glucólisis. La tercera
etapa es la fosforilación oxidativa, en la cual el poder
reductor (NADH y FADH2) generado se emplea para
la síntesis de ATP según lateoría del acomplamiento
quimiosmótico.

10. • El ciclo de Krebs también proporciona
precursores para muchas biomoléculas, como
ciertos aminoácidos. Por ello se considera una
vía anfibólica, es decir, catabólica y anabólica al
mismo tiempo.
• El Ciclo de Krebs fue descubierto por el
alemán Hans Adolf Krebs, quien obtuvo
el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en
1953, junto con Fritz Lipmann.

12. Reacciones del ciclo de Krebs
• El ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz
mitocondrial en la célula eucariota
• Ciclo de Krebs en la matriz mitocondrial.
• El acetil-CoA (Acetil Coenzima A) es el principal
precursor del ciclo. El ácido cítrico (6 carbonos) o
citrato se obtiene en cada ciclo por condensación de
un acetil-CoA (2 carbonos) con una molécula
deoxaloacetato (4 carbonos). El citrato produce en
cada ciclo una molécula de oxaloacetato y dos CO2,
por lo que el balance neto del ciclo es:

13. Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O → CoA-SH + 3 (NADH + H+) +
FADH2 + GTP + 2 CO2
• Los dos carbonos del Acetil-CoA son oxidados a CO2, y la
energía que estaba acumulada es liberada en forma de energía
química: GTP y poder reductor (electrones de alto
potencial): NADH y FADH2. NADH y
FADH2 son coenzimas (moléculas que se unen a enzimas)
capaces de acumular la energía en forma de
poder reductor para su conversión en energía química en
la fosforilación oxidativa.
• El FADH2 de la succinato deshidrogenasa, al no poder
desprenderse de la enzima, debe oxidarse nuevamente in situ.
El FADH2 cede sus dos hidrógenos a la ubiquinona (coenzima
Q), que se reduce a ubiquinol (QH2) y abandona la enzima.

15. Reacciones enzimáticas

16. Regulación
Muchas de las enzimas del ciclo de Krebs son
reguladas por retroalimentación negativa, por
unión alostérica del ATP, que es un producto de la vía
y un indicador del nivel energético de la célula. Entre
estas enzimas, se incluye el complejo de la piruvato
deshidrogenasa que sintetiza el acetil-CoA necesario
para la primera reacción del ciclo a partir de piruvato,
procedente de la glucólisis o
del catabolismo de aminoácidos. También las
enzimas citrato sintasa, isocitrato deshidrogenasa y α-
cetoglutarato deshidrogenasa, que catalizan las tres
primeras reacciones del ciclo de Krebs,

17. son inhibidas por altas concentraciones de ATP. Esta
regulación frena este ciclo degradativo cuando el nivel
energético de la célula es bueno.
• Algunas enzimas son también reguladas
negativamente cuando el nivel de poder reductor de
la célula es elevado. El mecanismo que se realiza es
una inhibición competitiva por producto
(por NADH) de las enzimas que emplean
NAD+ como sustrato. Así se regulan, entre otros, los
complejos piruvato deshidrogenasa y citrato sintasa.

18. Fosforilación oxidativa
QFB Roger López Díaz

19. Fosforilacion oxidativa
• La fosforilación oxidativa es un
proceso metabólico que utiliza energía liberada
por la oxidación de nutrientes para
producir adenosina trifosfato (ATP). Se le llama
así para distinguirla de otras rutas que producen
ATP con menor rendimiento, llamadas « a nivel
de sustrato". Se calcula que hasta el 90% de la
energía celular en forma de ATP es producida de
esta forma

20. • Consta de dos etapas: en la primera, la energía libre generada
mediante reacciones químicas redox en varios complejos
multiproteicos -conocidos en su conjunto como cadena de transporte
de electrones- se emplea para producir, por diversos procedimientos
como bombeo, ciclos quinona/quinol o bucles redox, un gradiente
electroquímico de protones a través de una membrana asociada en un
proceso llamado quimiosmosis. La cadena respiratoria está formada
por tres complejos de proteínas principales (complejo I, III, IV), y
varios complejos "auxiliares", utilizando una variedad de donantes y
aceptores de electrones. Los tres complejos se asocian en
supercomplejos para canalizar las moléculas transportadoras de
electrones, la coenzima Q y el citocromo c, haciendo más eficiente el
proceso.

21. Fosforilación oxidativa
• La fosforilación oxidativa es la transferencia de electrones de los
equivalentes reducidos NADH, NADPH, FADH, obtenidos en la
glucólisis y en el ciclo de Krebs hasta el oxígeno molecular, acoplado
con la síntesis de ATP.
• Este proceso metabólico está formado por un conjunto de enzimas
complejas que catalizan varias reacciones de óxido-reducción,
donde el oxígeno es el aceptor final de electrones y donde se forma
finalmente agua.
• La fosforilación oxidativa junto con la fotofosforilación (síntesis de
ATP impulsada por luz) son los dos procesos transductores de
energía más importante en la biósfera.
• De una molécula de glucosa se obtienen 38 moléculas de ATP
mediante la fosforilación oxidativa.

22. Potenciales de reducción
electroquímica
• Todas las reacciones de oxido-reducción implican una transferencia
electrónica.
• La sustancia que se oxida (agente reductor) pierde electrones, que
son aceptados por la sustancia que se reduce (agente oxidante). El
proceso global se denomina reacción redox.
A oxidada + B reducida A reducida + B oxidada
B reducida B oxidada + ne-
A oxidada + ne- A reducida

23. Potenciales de reducción estándar de
acarreadores de electrones de la cadena
respiratoria
Medias reacciones redox E´o (V)
2H+ + 2e- H2 -0.414
NAD+ + H+ + 2e- NADH -0.320
NADP+ + H+ + 2e- NADPH -0.324
NADH deshidrogenasa (FMN) + 2H+ + 2e- NADH deshidrogenasa (FMNH2) -0.300
Ubiquinona + 2H+ + 2e- Ubiquinol 0.045
Citocromo b (Fe3+) + e- Citocromo b (Fe2+) 0.077
Citocromo c1 (Fe3+) + e- Citocromo c1 (Fe2+) 0.220
Citocromo c (Fe3+) + e- Citocromo c (Fe2+) 0.254
Citocromo a (Fe3+) + e- Citocromo a (Fe2+) 0.290
Citocromo a3 (Fe3+) + e- Citocromo a3 (Fe2+) 0.550
½ O2 + 2H+ + 2e- H2O 0.816

24. Fosforilación oxidativa
• En las células eucariotas este proceso se lleva a cabo en las mitocondrias.
• La fosforilación oxidativa comienza con la entrada de e- en la cadena
respiratoria.
• Los e- pasan a través de una serie de transportadores incluidos en la
membrana interna mitocondrial.
• Los transportadores electrónicos mitocondriales funcionan dentro de
complejos proteicos ordenados en serie.
• La cadena de transporte de e- es un proceso exergónico, que libera energía
suficiente para la síntesis de ATP.
• Existe una translocación de H+ desde la matriz hacia el EIM (fuerza
protomotriz).
• Síntesis de ATP por ATP sintasa.

25. Mitocondria • Posee DNA (mtDNA).
• Doble membrana: la membrana externa,
rodea a la organela; la interna, presenta
invaginaciones (crestas) que proporciona una
gran superficie.
• La membrana externa es permeable a
pequeñas moléculas (PM < 5000 Da) e
iones. Presencia de canales transmembrana.
• La membrana interna es impermeable a la
mayoría de moléculas e iones (H+, O2
-, etc).

26. Mitocondria • Las únicas moléculas que cruzan la
membrana interna son aquellas para
las que hay proteínas transportadoras
específicas. La membrana interna
posee transportadores de metabolitos
esenciales (ADP, ATP, ácidos
carboxílicos, Ca2+, aminoácidos, etc.).
• La membrana interna aloja a las
proteínas pertenecientes de los
componentes de la cadena respiratoria
y el complejo enzimático responsable
de la síntesis de ATP (ATP sintasa).

27. Relación entre ciclo de Krebs y
fosforilación oxidativa

28. Formación de ATP por fosforilación
oxidativa
Fuente de
energía
Electrones obtenidos por
oxidación de azúcares,
ácidos grasos y
aminoácidos (carbono
orgánico en estado
reducido)
En organismos no
fotosintéticos
Donadores de electrones
de alta energía (A
reducida)
(inicio)
(energía celular) ATP
ADP, Pi
FADH2
NADH
Reoxidación generadora de
energía mediante transporte de
electrones
(NAD+, FAD)
Aceptores de
Electrones (A
oxidada)

29. Los transportadores electrónicos funcionan
como complejos multienzimáticos

30. Complejo proteico de la cadena
respiratoria

31. NADH deshidrogenasa (complejo 1)
Gº’ de -69,5 kJ/mol (Eo’ = 0,36 V)

32. Succinato deshidrogenasa (complejo 2)
Gº’ = -16,4 kJ/mol (Eo’= 0,085 V)

33. Ubiquinona (complejo 3)
Gº’ = -36,7 kJ/mol (Eo’= 0,19 V)

34. Citocromo oxidasa (complejo 4)
Gº’ = -112 kJ/mol (Eo’= 0,58 V)

35. Fosforilación oxidativa

36. Translocación de H+ asociada al flujo de electrones
 Por cada par de e- transferidos al O2, 4 H+ son bombeados por el Complejo I,
4 H+ por el Complejo III y 2 H+ por el complejo IV; todos ellos desde la matriz
mitocondrial (Lado N), hacia el espacio intermembranas (Lado P)
NADH + 11 H+
(N) + 1/2 O2  H2O + NAD+ + 10 H+
(P)

37. Acoplamiento quimiosmótico
Gradiente de H+ rico
en energía
Creación de un potencial de protones

38. Estructura de la ATP sintasa

39. Fosforilación oxidativa

40. Translocasas de nucleótido de adenina
y fosfato.

41. Mecanismo de la transducción de
energía en los animales
Los animales (y todos los seres vivos) son máquinas químicas
 La energía química (G) de los sustratos (alimentos) que se oxidan
genera un gradiente electroquímico de H+ a través de la membrana
interna mitocondrial
 El gradiente electroquímico de H+ (G) se utiliza para la producción
de ATP (la F1-ATPasa es un rotor molecular)
 La energía química del ATP (G) se utiliza para que puedan ocurrir
las reacciones endergónicas.