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Questions and Answers
¿Cuál es el resultado final de la respiración aeróbica?, incluyendo los productos de la reacción?
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¿Qué tipo de reacción se describe como la pérdida de electrones de una sustancia?
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¿Cuál de las siguientes moléculas se forma a partir de la glucólisis?
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¿Qué describe mejor el concepto de quimiosmosis en el contexto de la respiración celular?
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¿Cuál es la función del agente reductor en una reacción redox?
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¿Qué tipo de respiración se produce en ausencia de oxígeno?
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¿Qué energía se libera durante el proceso de oxidación del metano?
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¿Cuál es la ΔG aproximada para el proceso de respiración celular según el contenido?
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¿Cuál es el papel del NAD+ en la oxidación de la glucosa?
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¿Qué representa la fosforilación a nivel de sustrato?
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¿Cuál es la función de las enzimas en el proceso de respiración celular?
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¿Cuál de las siguientes es una de las vías de la respiración aeróbica?
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Durante la oxidación de la glucosa, ¿qué ocurre con los electrones transferidos al oxígeno?
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¿Cuál es el principal producto de la glucólisis?
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¿Dónde ocurre la glucólisis en la célula?
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¿Qué producto se libera por primera vez en la respiración aeróbica durante la oxidación de piruvato?
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¿Cuál es el rol del acetil-CoA en el ciclo de Krebs?
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¿Cuántas moléculas de CO₂ se producen en total por cada molécula de acetil-CoA que entra al ciclo de Krebs?
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¿Qué transportan NADH y FADH₂ a la cadena de transporte de electrones?
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¿Qué proceso sucede al final de la glicólisis cuantificando el ingreso neto de energía?
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¿Cómo se regula el ciclo de Krebs?
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¿Qué proceso se activa cuando el suministro de oxígeno en la sangre es insuficiente durante el metabolismo de azúcar?
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¿Cuál es el resultado de la desaminación en el catabolismo de proteínas?
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¿Qué moléculas se producen durante el ciclo de Krebs?
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¿Por qué las grasas son consideradas excelentes combustibles?
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¿Qué fragmento se genera a partir de la beta-oxidación de ácidos grasos?
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¿Cuál es la principal fuente de calorías en la dieta humana según el contenido?
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¿Qué se forma a partir de la conversión del lactato en el hígado?
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¿Cuál de las siguientes enzimas es considerada un regulador clave en el ciclo de Krebs?
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¿Qué se utiliza en la cadena de transporte de electrones para generar ATP?
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¿Dónde ocurre principalmente la cadena de transporte de electrones?
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¿Cuál es la función principal de la cadena de transporte de electrones?
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¿Qué nombre recibe el mecanismo que acopla el flujo de electrones con la síntesis de ATP?
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¿Qué grupo prostético se encuentra presente en el complejo IV de la cadena de transporte de electrones?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta acerca de la ubiquinona?
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¿Cuál es el papel del citocromo C en la cadena de transporte de electrones?
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¿Qué ocurre cuando el donador de electrones es FADH2 en la cadena de transporte de electrones?
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¿Qué es la quimiosmosis?
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¿Cuántas moléculas de ATP genera una molécula de glucosa tras su completa oxidación?
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En la respiración anaeróbica, ¿qué tipo de agentes aceptan electrones en lugar del oxígeno?
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¿Qué es la fermentación de alcohol?
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¿Cuál es la principal diferencia entre la respiración anaeróbica y la fermentación?
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¿Qué importancia tiene la regresión de NAD+ en la fermentación?
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¿Cómo se lleva a cabo la síntesis de ATP en la sintetasa de ATP?
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¿Cuál es el porcentaje de energía de glucosa que se convierte en energía química (ATP)?
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¿Qué producen las bacterias en un ambiente anaeróbico cuando utilizan sulfatos como aceptadores de electrones?
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¿Qué sustancia se forma durante la fermentación de ácido láctico?
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Study Notes
Lección 13: Respiración Celular y Fermentación
- La respiración celular es un proceso que incluye la respiración aeróbica y anaeróbica
- El proceso general de respiración aeróbica se resume como: compuesto orgánico + oxígeno → CO2 + agua + energía
- La dieta común de los animales contiene almidón, un polisacárido que se puede descomponer en una molécula simple.
- La fórmula general es: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energía (ATP + calor)
- Este proceso es exergónico, con un cambio de energía libre estándar (ΔG) de -686 kcal/mol.
Reacciones Redox
- Las reacciones químicas pueden ocurrir mediante transferencia de electrones, llamadas reacciones de oxidación-reducción (reacciones redox)
- La pérdida de electrones por una sustancia se considera oxidación.
- La adición de electrones a una sustancia se considera reducción.
- El metano (CH4) y el oxígeno (O2) reaccionan para formar dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O), liberando energía.
Recolecciónde energía escalonada a través de NAD+
- La respiración celular no oxida la glucosa de una vez, sino que lo hace por etapas catalizadas por enzimas.
- NAD+ (nicotinamida adenina dinucleótido) es un derivado de la vitamina niacina (vitamina B3).
- NAD+ es un compuesto formado por dos nucleótidos unidos por fosfato.
- La nicotinamida y la adenina son bases nitrogenadas.
¿Cómo el NAD+ atrapa electrones de la Glucosa?
- La enzima deshidrogenasa quita dos átomos de hidrógeno (2 protones y 2 electrones) del sustrato.
- Los dos electrones y un protón son transferidos a la coenzima NAD+, que se reduce a NADH.
- El protón restante se libera a la solución acuosa circundante.
¿Qué es la fosforilación a nivel de sustrato?
- Es una forma de síntesis de ATP.
- Ocurre cuando se transfiere un grupo fosfato desde una molécula de sustrato a ADP.
- Una molécula de sustrato es una molécula orgánica producida como intermediario durante el catabolismo de la glucosa.
Respiración Aeróbica
- La respiración aeróbica implica cuatro vías importantes: glucólisis, oxidación de piruvato, ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa.
- Estas vías trabajan en conjunto para descomponer la glucosa y producir ATP.
Glucólisis
- La glucólisis recoge energía química mediante la oxidación de la glucosa a piruvato.
- La glucosa, una molécula de 6 carbonos, se divide en dos moléculas de 3 carbonos de piruvato.
- El proceso se divide en dos fases: fase de inversión de energía y fase de pago de energía.
- El proceso produce 2 moléculas de ATP, 2 NADH y 2 piruvato.
Oxidación de Piruvato
- El piruvato es oxidado en la mitocondria, pasando por un transporte activo.
- El proceso conlleva la descarboxilación del piruvato y la formación de acetil-CoA.
- Cada piruvato se convierte a acetil-CoA y produce una molécula de CO2, un NADH y un acetil CoA por molécula de piruvato.
Ciclo de Krebs
- Hay una adición de una molécula de agua que reorganiza los enlaces.
- Se transfieren dos hidrógenos a FAD, formando FADH2 y oxidando el succinato.
- El isocitrato se oxida, reduciendo NAD+ a NADH.
- El compuesto resultante pierde un CO2
- El compuesto restante se une a la coenzima A mediante un enlace inestable, produciendo succinil-CoA.
- El ciclo produce 2 moléculas de CO2, 3 NADH, 1 FADH2 y un GTP (que se convierte en ATP).
- El ciclo de Krebs produce energía en forma de electrones de alta energía (NADH y FADH2) y una molécula de ATP.
Oxidación Fosforilativa
- La oxidación fosforilativa implica dos partes: la cadena de transporte de electrones y la quimiosmosis.
- La cadena de transporte de electrones es un proceso que transfiere electrones de alta energía desde moléculas de NADH y FADH2 al oxígeno (el aceptor final).
- La quimiosmosis utiliza el gradiente de protones generado en la cadena de transporte de electrones para impulsar la síntesis de ATP.
- El proceso genera aproximadamente 26-28 moléculas de ATP por molécula de glucosa.
Cadena Transporte de Electrones (CTE)
- Se compone de diversas enzimas que existen como complejos multiproteicos numerados del I al IV.
- Las enzimas incluyen NADH deshidrogenasa, succinato deshidrogenasa, citocromo bc1 y citocromo c oxidasa.
- Incluye componentes prostéticos como flavinas, grupos hierro-azufre y citocromos.
- Acepta electrones y los cede al aceptor final (oxígeno).
Flujo de Electrones en CTE
- Los electrones de NADH y FADH2 son transferidos a la cadena de transporte de electrones.
- Los electrones pasan a través de la cadena, lo que implica una serie de reacciones redox.
- Después de pasar por un grupo de enzimas, se produce una reducción de NAD/FAD. El oxígeno es el aceptor final y acepta los electrones y H generando agua.
Quimiosmosis
- La quimiosmosis es el proceso mediante el cual la energía almacenada en un gradiente de protones se utiliza para realizar trabajo.
- Estas enzimas generan ATP, bombeando nutrientes y desechos en la membrana.
Sintetasa de ATP
- El complejo de la sintetasa de ATP es una enzima multi-subunidad que cataliza la síntesis de ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico utilizando un gradiente de protones.
- Los protones fluyen a través de la sintetasa de ATP, haciendo rotar el rotor.
- El giro del rotor causa el cambio de forma de las subunidades del rotor, lo cual activa los sitios catalíticos en la cabeza, produciendo ATP.
- Los protones siguen el gradiente, desde el espacio intermembranoso hasta la matriz mitocondrial.
- Cada NADH produce aproximadamente 2,5 moléculas de ATP y cada FADH2 produce aproximadamente 1,5 moléculas de ATP.
Eficiencia de la Respiración Aeróbica
- La oxidación completa de una molécula de glucosa a dióxido de carbono y agua libera alrededor de 686 kcal/mol de energía.
- Se genera aproximadamente entre 32 y 38 moléculas de ATP por molécula de glucosa.
- Convierte alrededor de un 34% de la energía almacenada en la glucosa en energía química (ATP).
Respiración Anaeróbica y Fermentación
- La respiración anaeróbica es un proceso metabólico que ocurre en ausencia de oxígeno.
- La fermentación es un tipo de respiración anaeróbica.
- En la respiración anaeróbica, no se utiliza el oxígeno como aceptor final de electrones.
- Los agentes aceptores son diferentes de lo que ocurre en la respiración aeróbica. La eficiencia de producción de ATP es menor que en la respiración aeróbica.
Fermentación
- La fermentación regenera NAD+ utilizado en la glucólisis.
- Hay dos tipos principales de fermentación: fermentación alcohólica y fermentación láctica.
- La fermentación alcohólica produce etanol y dióxido de carbono.
- La fermentación láctica produce ácido láctico.
¿Qué ocurre en los músculos durante el ejercicio intenso?
- El metabolismo del azúcar para producir ATP supera el suministro de oxígeno a la sangre.
- Como resultado, se activa la fermentación láctica.
- El ácido láctico se acumula en los músculos, causando dolor y fatiga.
- El ácido láctico es transportado luego al hígado, donde se convierte de nuevo en piruvato.
Catabolismo de nutrientes
- La dieta humana consiste en macromoléculas como carbohidratos, proteínas y grasas.
- El catabolismo de macromoléculas implica la degradación de estas moléculas en unidades más pequeñas.
- Los carbohidratos se degradan en glucosa, fructosa y galactosa.
- Las proteínas se degradan en aminoácidos.
- Las grasas se degradan en ácidos grasos.
Oxidación de aminoácidos
- Los aminoácidos se descomponen en sus componentes.
- El grupo amino se elimina para formar amoníaco.
- El resto de la molécula entra al ciclo de Krebs en forma de intermediarios metabólicos como acetil-CoA, piruvato y oxaloacetato
- Entonces produce ATP, NADH y FADH2 que luego se utilizan en la cadena de transporte de electrones para generar más ATP.
Oxidación de ácidos grasos
- El proceso se llama beta oxidación.
- Los ácidos grasos se rompen en fragmentos de dos carbonos, que se transforman en acetil-CoA.
- Luego, el acetil-CoA entra al ciclo de Krebs.
- Las grasas son excelentes combustibles debido a su alto contenido de energía por gramo.
- Sin embargo, la pérdida de peso es difícil debido al alto contenido calórico por gramo de grasa.
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