respiración celular.

ERIC GREENWOOD GONZÁLEZ
RESPIRACIÓN CELULAR.
C6H12O6 + 6O2

6CO2 + 6H2O + E
Se obtienen de 36 a 38 moléculas de ATP (AEROBICA).
Es un proceso realizado por TODAS las células Eucariontes.


Este proceso se realiza en la Mitocondria. (y una parte en el citoplasma).
Como las células Procariontes no tienen mitocondria no hacen Respiración Celular.
La respiración celular es un proceso catabólico-demolitivo-oxidativo. Además es
considerada una combustión en frio. En este proceso es completamente esencial la presencia
de glucosa, la cual es llamada Combustible Metabólico.
Hay 2 tipos de Respiración celular:
1. AERÓBICA:
En este proceso se da una demólisis completa de la glucosa, y tiene un rendimiento
energético mucho mayor a la respiración celular anaeróbica. Para que la demólisis de la
glucosa sea completa se necesita la presencia de un comburente (sustancia que ayuda a que el
combustible se queme, sin la cual no es posible que esto ocurra)
La Respiración Aeróbica tiene 3 etapas las cuales son:
1. Glucólisis:
Esta etapa es la única de carácter ANAERÓBICO, y la única que ocurre a nivel del
citoplasma.
Para que se inicie esta etapa es necesaria una energía de activación. Esta energía de
activación son dos moléculas de ATP, las cuales se desfosforilan. Esta desfosforilización libera
energía, e iones fosfato. Con esta energía se hace el primer rompimiento de la glucosa (quedan
2 moléculas de 3 carbonos cada una). A cada una de estas moléculas se les une un ion fosfato,
y se obtienen 2 moléculas de C3-P (G3P también llamada triosa fosfato).
Estas triosas rompen los enlaces del fosfato, y en este rompimiento se liberan iones
hidronio, y electrones cargados de energía. Los iones hidronio se van a un aceptor (NAD+) que
se transforma en NADH (molécula ricoenergética).
Al finalizar esta etapa se tienen 2 moléculas de C3 llamadas Piruvatos, o Ácidos
Pirúvicos. Además se han obtenido 2 moléculas de ATP (netas), y 2 moléculas de NADH.
 Reacciones Intermedias.
Estas reacciones también son de carácter ANAERÓBICO, y se realizan en el citoplasma.
En estas reacciones los Piruvatos (C3) se combinan con la coenzima A, y cuando esto
ocurre también se genera un rompimiento. Uno de los carbonos se libera, se combina con O2, y
forma CO2, el cual es liberado a la atmosfera como un producto desecho. Además en este
rompimiento se liberan iones hidronio, los cuales se van al NAD+, y lo transforman en NADH.
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Al terminar estas reacciones intermedias tenemos 2 moléculas de Acetil (C2) coenzima A (acetil-CoA). Además durante el proceso se obtienen 2 moléculas de NADH, y se
liberan 2 moléculas de CO2
2. Ciclo de Krebs o Ciclo Cítrico:
Esta etapa es de carácter AERÓBICO (es necesaria la presencia de O2), y es llevada a
cabo en la matriz de la mitocondria (fluido de la mitocondria). Al ser un ciclo para iniciar el
proceso es necesario un remanente, este remanente es llamado OXALOACETATO (un
compuesto de 4 carbonos).
El acetil-CoA con ayuda del agua separa la coenzima A, y el acetil (C2) se combina con el
oxaloacetato y se forma ÁCIDO CÍTRICO (también llamado CITRATO). Luego uno de los enlaces
del citrato “gira” en el plano tridimensional, y cambia su orientación espacial, esto produce
una molécula llamada ISOCITRATO (cadena de 6 carbonos).
Se da un rompimiento en el ISOCITRATO, en este rompimiento se liberan iones
hidronio que son capturados por el aceptor NAD+, y forman NADH. EL rompimiento es de un
átomo de Carbono, el cual se combina con O2 para formar CO2. La molécula que queda
después de este rompimiento es llamada ALFACETOGLUCARATO (cadena de 5 carbonos).
En el ALFACETOGLUCARATO se da un rompimiento de un carbono, el cual se combina
con O2 y forma CO2. En el rompimiento se liberan iones hidronio que son capturados por el
aceptor NAD+ que se convierte en NADH, además la energía liberada en el rompimiento es
suficiente para hacer una fosforilización, y obtener una molécula de ATP. La molécula que
queda después del rompimiento del carbono es llamada SUCCINATO (4 carbonos). Para esta
etapa del ciclo, ya todos los tres carbonos del piruvato original han sido liberados como CO2.
Con ayuda de H2O el SUCCINATO reacomoda sus enlaces, y libera un hidrógeno
cargado de energía, que se va a un aceptor llamado FAD que se transforma en FADH2. Después
de este reacomodo la molécula que queda es llamada FUMARATO (4 carbonos).
Con el ayuda de H2O el FUMARATO se transforma en MALATO, en esta reacomodación
no hay liberación alguna de energía.
Con ayuda de H2O el MALATO reacomoda sus enlaces y forma OXALOACETATO,
liberando en el proceso iones hidronio, los cuales son capturados por el aceptor NAD+, que se
transforma en NADH.
*Recordar que este proceso es el mismo para cada uno de los 2 piruvatos.
Al finalizar esta etapa; durante ella se obtienen 6 moléculas de NADH, 2 moléculas de
ATP, 2 moléculas de FADH2, y se liberan 4 moléculas de CO2.
3. Reacción de la Cadena Respiratoria:
Esta etapa es de carácter AERÓBICO (es necesaria la presencia de O2), y ocurre en las
crestas mitocondriales, ya que ahí es donde están presentes las enzimas necesarias para que el
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proceso se lleve a cabo. Para que se inicie el proceso se necesitan los iones hidronio que
fueron liberados en la estas anteriores.
El proceso se inicia cuando los aceptores de las etapas pasadas (NADH, FADH2) llegan a
las crestas mitocondriales. Estos se oxidan, y liberan electrones cargados, y iones hidronio (se
liberan 2 electrones por cada ion hidronio).
Los iones hidronio pasan de la matriz mitocondrial a el espacio intermembranal por
medio de difusión facilitada por proteínas de canal, mientras los electrones pasan por las
proteínas (que son de tipo enzimático), y estas funcionan como aceptores de energía,
tomando energía de los electrones, hasta que estos se quedan sin energía. Cuando los
electrones están sin energía regresan a la matriz, y se combinan con un hidronio, para formar
un átomo de hidrogeno, el cual se combina con Oxígeno para formar H2O. Esta agua es
reciclada o excretada (orina, sudor).
La gran cantidad de iones hidronio situados en el espacio intermembranal crea un
gradiente de concentración, el cual crea un flujo de iones hidronio hacia la matriz. Este flujo es
utilizado por la ATP-sintasa (enzima sintetizadora de ATP) para generar ATP a partir de ADP y Pi
(Fosfato inorgánico). En este proceso se crean de 32 a 34 moléculas de ATP.
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2. ANAERÓBICA:
La respiración celular Anaeróbica se caracteriza por que no tiene presente el
comburente oxígeno. Por esta razón la demólisis de la Glucosa no es completa, y debido a esto
el rendimiento energético es mínimo (2 moléculas de ATP). Todo el proceso de la respiración
anaeróbica se lleva a cabo en el citoplasma.
El proceso de la respiración Anaeróbica es llamado Fermentación, hay tres tipos de
fermentación:
1. Fermentación Alcohólica:
Este tipo de fermentación se caracteriza debido a que es necesaria la presencia de
hongos unicelulares (Levadura). Ya que ni las células humanas, ni animales tienen levadura
este proceso no puede ser realizado por ninguna de ellas.
La primera etapa de este tipo de fermentación es la GLUCOLISIS, de la cual obtenemos
los Ácidos Pirúvicos (Piruvatos). Este Piruvato gracias a la presencia de las levaduras pierde un
átomo de Carbono, y 2 átomos de Oxígeno (liberados como CO2), y queda un compuesto
denominado ACETALDEHIDO. Con los iones hidronio, producto de la oxidación de una
molécula de NADH2 se obtiene el producto final ETANOL (Alcohol Etílico).
Este proceso es muy importante en la industria, ya que por medio de este tipo de
fermentación es que se obtienen productos como el vino, la cerveza, la sidra, entre otros
productos alcohólicos.
2. Fermentación Acética:
Para que este proceso se dé se necesita primero que se haya dado la fermentación
alcohólica. En esta fermentación es necesaria la presencia del género de bacterias Acetobacter.
Estas bacterias en presencia de O2 son capaces de transformar el alcohol etílico (etanol) en
Ácido Acético.
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Este tipo de fermentación es muy importante para la industria, ya que de este proceso
es del que se obtiene el vinagre (vino amargo).
3. Fermentación Láctica.
La fermentación láctica es un proceso que se lleva a cabo en el citosol, y transforma el
ácido pirúvico en ácido láctico con la ayuda de enzimas.
Este proceso es llevado a cabo por muchas bacterias, hongos, y algunos tejidos
animales.
Este tipo de respiración se hace en el tejido muscular, cuando la capacidad respiratoria
no da abasto, y por lo tanto no se puede suministrar suficiente ATP (energía) por medio de la
Respiración Celular Aeróbica. Esto ocasiona un gran problema ya que la acumulación de ácido
pirúvico en las células produce “arratonamientos”.
Un ejemplo de este tipo de proceso es la acidificación de la leche. La cual se puede
fermentar en Yogurt, Leche Agria (cuajada), natilla, queso, entre otros productos derivados de
la leche.
Fotosíntesis vs. Respiración Celular.
Necesita:
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

H2O
CO2
C6H12O6
 O2
Fases:
1. Fase Luminosa (Reacción de
Hill).
2. Fase oscura (Ciclo CalvinBenson).
1. Glucolisis.
 Reacciones intermedias.
2. Ciclo de Krebs (Ciclo Cítrico).
3. Reacción de la Cadena
Respiratoria.
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Produce:



C6H12O6
 O2
H2O
CO2
Características:
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
Es un proceso AnabólicoReductivo.
 Sintetiza moléculas
ricoenergeticas.
Realizado únicamente por
células Eucariontes Vegetales.
 El proceso se realiza en los
Cloroplastos.

Es un proceso CatabólicoOxidativo.
 Demuele moléculas
ricoenergeticas para extraer la
energía de sus enlaces.
 Es realizado por todas las
células Eucariontes.
 El proceso se realiza en el
citoplasma, y la mitocondria.
Reproducción Celular.





Cromosoma:
- Centrómero: es el asinturamiento central, o centro de gravedad.
- Telómero: es el punto final de un cromosoma
- Todas las especies tienen cromosomas.
- Los cromosomas están compuestos de ADN enroscado una y otra vez en
proteína histona.
- Cada especie tiene un número distinto (y PAR) de cromosomas, y estos
cromosomas son todos de distintos tamaños.
Cariotipo:
- El cariotipo es el conjunto de características que exhiben los cromosomas de
una especie. Tales como; numero, tamaño, forma y disposición.
Cromosomas homólogos:
- Los cromosomas están ordenados en pares (uno de origen materno y otro de
origen paterno), y se dice que cada miembro de un par es homologo a su
compañero.
- Todos los cromosomas están ordenados en pares homólogos excepto los
cromosomas sexuales masculinos (XY).
- Los cromosomas homólogos son aquellos que son de un mismo par, y que
además los genes que están en LOCI correspondientes codifican para una
misma característica, aunque su codificación sea distinta.
Locus:
- Es el espacio que ocupa un gen dentro de un cromosoma.
Loci:
- Son los espacios que ocupan varios genes en un cromosoma (plural de
Locus).
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



Genes ALELOS:
- Son genes que están en LOCUS correspondientes dentro de un par de
cromosomas homólogos, y codifican para una misma característica, aunque
su codificación sea distinta.
- Cada característica tiene 2 ALELOS, los cuales representan alternativas para
la codificación de una MISMA característica.
Célula Diploide (2N):
- Es una célula que tiene TODOS los cromosomas de su especie (46 en
humanos).
Célula Haploide (N):
- Es una célula con LA MITAD de los cromosomas de su especie (23 en
humanos).
Dupla Cromosómica:
- Dos cromosomas homólogos unidos.
Tétrada Cromosómica:
- Dos Duplas de un mismo par unidas.
Division Celular:
- La división celular se divide en ciclos, y un ciclo celular se define como:
“Todos los procesos que ocurren entre un periodo de división y otro.”
- Cuando una célula se va a dividir debe de sufrir unos cambios, estos cambios
se dan en etapas o “GAP’s”:
G0
Etapa de reposo (en términos de división).
G1
INTERFASE
Fase de Preparación.
S
CICLO CELULAR.
G2
Periodo de División.
M
- El control de los “GAP’s” (cuando acaba uno y debe iniciar el otro), se da
por enzimas.
Hay 2 tipos de reproducción celular (MITOSIS y MEIOSIS), ambas deben llevar
los mismos procesos en la:
INTERFASE:
G1
o En esta etapa se tiene una célula diploide (2N)
- Aumenta el volumen de la célula.
CRECE.
- Aumenta el número de organelas en la célula, ya que estas deberán ser
dividida en las células producto (“hijas”).
- Se da un aumento significativo en la síntesis de proteínas. En este GAP la
proteína fabricada es Histona muy necesaria para el siguiente GAP.
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S
-
En esta etapa se da la auto-duplicación/replicación del ADN.
El ADN se va enrollando y enrollando, y comprimiendo con la ayuda de la
proteína histona, y luego se segmenta en cromosomas
o En esta etapa la célula tiene el doble de cromosomas que al inicio del proceso.
G2
o En esta etapa la célula tiene el doble de cromosomas que al inicio del proceso.
- Se da más crecimiento.
- Se fabrica mucha proteína necesitada para la fase “M”, esta proteína es la
necesaria para construir el Huso Acromático o Aparato Mitótico.
Al finalizar la etapa de INTERFASE se da el proceso de división, el cual puede
ser de dos tipos:
MITOSIS:





Ocurre solamente en Células Somáticas.
Tiene 4 sub-etapas (Profase, Metafase, Anafase, y Telofase), al terminar las 4 subetapas se da la Cariocinesis.
Produce 2 Células únicamente, y estas son Diploides.
NO es reduccional
NO se reducen a la mitad los cromosomas.
Ambas células “hijas” son Genéticamente idénticas a la Célula Madre.
PROFASE:
o Temprana:
- La membrana nuclear empieza a desaparecer.
- El centrómero se divide en dos, y me forma los ÁSTERES (se empieza a
formar el huso acromático).
o Media:
- El huso se va poniendo en posición (polo a polo).
- Se forman las fibras del huso.
- Los cromosomas están más separados.
o Tardía:
- El huso se ubica polo a polo, y los cromosomas son alcanzados por las fibras
del huso. Cada fibra esta enlazada a una dupla de cromosomas.
METAFASE:
o Las fibras del huso acomodan las duplas de cromosomas en el la Placa
Metafásica (ecuador de la célula).
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ANAFASE:
o Las fibras separan (escinden) los cromosomas (disyunción cromosómica).
o El centrómero de los cromosomas se va hacia adelante y las cromáticas hacia
atrás (posición aerodinámica), y estos se van hacia los polos.
TELOFASE:
o Se tienen 2 núcleos de cromosomas, alrededor de cada uno se va formando una
membrana nuclear, y también se va formando un nucléolo.
o Las fibras del huso desaparecen.
o Hay 2 núcleos en una misma célula.
CITOCINESIS:
o La célula con dos núcleos se separa en dos células.
MEIOSIS:
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

Ocurre en Células Germinales (Gametos) únicamente.
Tiene 8 sub-etapas (Profase I, Metafase I, Anafase I, Telofase I, Profase II, Metafase II,
Anafase II, Telofase II).
Produce 4 Células (Gametos), y estas son Haploides.
SI es reduccional
La cantidad de Cromosomas se reduce a la mitad.
Todas las células “hijas” son genéticamente distintas, entre sí, y a la Célula Madre.
PROFASE I:
 Además de todos los procesos que se dan en MITOSIS:
o Se da el Entrecruzamiento:
- Los cromosomas homólogos, se juntan en los puntos de QUIASMA, en estos
puntos se rompe la histona, y el material genético se intercambia. Cuando
esto pasa se dice que los cromosomas están en SINAPSIS.
- Gracias a este proceso se obtienen alelos nuevos, y por lo tanto el material
genético es distinto.
o De este proceso se obtienen TÉTRADAS RECOMBINADAS de cromosomas.
o Las tétradas se unen a las fibras del huso.
METAFASE I:
o Las fibras del huso acomodan a las tétradas recombinadas en el plano ecuatorial
ANAFASE I:
o Se da la disyunción cromosómica a duplas.
o Las duplas se van a cada polo.
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TELOFASE I:
o Se forman membranas alrededor de cada grupo de cromosomas.
CITOCINESIS:
o Se separa la célula en dos células.
PROFASE II, METAFASE II, ANAFASE II, TELOFASE II: mismo proceso que en
MITOSIS.
CITOCINESIS: se obtienen 4 células (gametos) cada una con un centriolo.