Lección 9 Respiración celular aeróbica y anaeróbica PDF

Leccion 9: Respiracion celular aerobica y anaerobica Todos los seres vivos necesitan energía. Todas las células de los seres vivos requieren un aporte constante de energía para mantenerse vivas. La energía almacenada por las moléculas orgánicas de los alimentos procede en última instancia del Sol,...

Leccion 9: Respiracion celular aerobica y anaerobica Todos los seres vivos necesitan energía. Todas las células de los seres vivos requieren un aporte constante de energía para mantenerse vivas. La energía almacenada por las moléculas orgánicas de los alimentos procede en última instancia del Sol, obtenida mediante la fotosíntesis. La fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos, orgánulos que se encuentran en las células de las hojas y tallos verdes. Mediante la fotosíntesis, las plantas transforman energía luminosa en energía química y, posterioremente, esta energía se almacena en los compuestos orgánicos. Estos compuestos orgánicos se oxidan a través de la respiración celular. La respiración celular es el proceso por el cual obtenemos energía que la célula almacena en forma de ATP para utilizarlo cuando sea necesario en el proceso que sea necesario. La energía obtenida de este proceso sirve:  Transporte de sustancias entre la célula y el exterior.  Síntesis de macromoléculas.  Desplazamiento del organismo, en animales.  Mantenimiento de la temperatura. La respiración: conjunto de vías metabólicas por las cuales conseguimos oxidar moléculas orgánicas y carbohidratos para conseguir energía y esqueletos carbonados que serán utilizados para el crecimiento y el mantenimiento celular. 85 1.-Esquema general de la respiracion celular aerobica “La especificación de respiración celular aeróbica es necesaria ya que existe otro tipo de respiración realizada por algunos microorganismos como bacterias y células que se encuentran en escasez de oxígeno, esta respiración no provoca gasto de oxígeno, se denomina respiración anaeróbica.” Partiendo de compuestos orgánicos complejos y O2 se obtienen: 1. Esqueletos carbonados para el crecimiento y el mantenimiento celular. 2. H2O, CO2 y Energía. Una parte de la energía obtenida se disipa en forma de calor y otra se almacena y se aprovecha para realizar un trabajo. Un método de utilizar esta energía almacenada bastante curioso es el proceso de termogénesis que consiste en la utilización de la energía para mantener la temperatura. En la respiración, las moléculas complejas ricas en energía son degradadas por enzimas específicas en moléculas más sencillas con menor energía. La respiración es un proceso redox en el que se oxidan moléculas orgánicas obtenidas de los elementos. La respiración celular es un proceso secuencial que permite la liberación controlada de energía. De esta forma, el rendimiento de la transformación es mayor. 86 2.-Fases de la respiracion celular La respiración celular se puede dividir en las siguientes etapas: 2.1.-Glucólisis En la glucólisis se prepara el sustrato para el ciclo de Krebs, se convierte una molécula de glucosa en dos moléculas de piruvato y se libera una pequeña cantidad de energía. La enzima que cataliza esta reacción se denomina fosfofructokinasa. 2.2.-Ciclo de Krebs El ciclo de Krebs tiene lugar en las mitocondrias, en las células eucariotas. Este ciclo consta de ocho partes y en cada una de ellas actúa una enzima específica. Proporciona sustratos para el crecimiento y energía. Una vuelta completa al ciclo supone la combustión del piruvato y la cesión de tres moléculas de CO2. 2.3.-Fosforilación oxidativa Dentro de la fosforilación oxidativa podemos ver dos etapas bien diferenciadas:  Fosforilación oxidativa I: cadena de transporte electrónico. La cadena de transporte electrónico tiene lugar entre los cuatro complejos multiproteicos localizados en la membrana interna de la mitocondria. Al inicio de este proceso FAD y NAD+ actúan como aceptores de electrones formándose así FADH2 y NADH, estas nuevas moléculas entran en la cadena de transporte electrónico cediendo electrones ricos en energía potencial a un siguiente aceptor, y así sucesivamente en una serie de reacciones redox, el último aceptor es el oxígeno, ya que es el más electronegativo de los que actúan en la reacción. Parte de esta energía potencial se disipa en forma de calor y la otra parte se utiliza para la síntesis de ATP. La membrana interna de la mitocondria queda con cierta energía en forma de gradiente de protones que será utilizada en la quismiósmosis. 87   Fosforilación oxidativa II: quismiósmosis. Es un proceso en el que la energía almacenada en forma de gradiente de protones a través de la membrana se utiliza para realizar un trabajo. En este proceso trabaja ATPasa, el rotor molecular más pequeño conocido, funciona tanto por hidrólisis de ATP como por movimiento de protones a favor de gradiente, síntesis de ATP. 3.-Rendimiento energetico de la respiracion El rendimiento energético no es constante y se puede ver reducido si se consume ATP para procesos de transporte en la etapa de quismiósmosis por parte de la acción del ATPasa si funciona por hidrolisis. 88 4.-Ánaerobiosis En este tipo de respiración obtenemos energía a partir de sustratos alimentarios sin consumo de oxígeno y sin cadena de transporte electrónico. A partir de una glucosa obtenemos por un proceso de glucólisis dos piruvatos y dos ATPs. Para + mantener el proceso de glucólisis es necesario regenerar NAD. Existen algunos métodos para conseguir esta regeneración:  Fermentación láctica: se regenera NAD+, necesario para la glucólisis mediante la reducción del piruvato al lactato. No se produce C02.  Fermentación alcohólica: se regenera NAD+, necesario para la glucólisis mediante la reducción del acetaldehído a etanol. Se produce CO2. El etanol es un producto muy tóxico. 89 5.-Ánoxia Las raíces de las plantas que viven en lugares encharcados pueden presentar anoxia, falta de oxígenos. Para poder seguir transportando oxígeno y realizar la respiración celular este tipo de plantas han tenido que sufrir adaptaciones morfológicas y anatómicas. Para poder realizar la respiración han desarrollado tejidos especializados como:  Raíces aéreas, captan el oxígeno del aire a partir de estas estructuras y llega hasta las raíces sumergidas.  Costillas basales, el oxígeno difunde por las pequeñas aberturas, llamadas lenticelas, en la superficie del tronco. 90  Pneumatoforos: se forman desde la raíz sumergida a modo de chimeneas, estas estructuras verticales ayudan a captar el oxígeno del aire. La difusión de gases por estos troncos se da por medio de un tejido especializado formado por grandes espacios huecos que llegan desde las raíces hasta la base del tronco facilitando la difusión de gases llamado aerénquima. 91