Repblica Bolivariana De Venezuela Ministerio Del Poder Popular Para la Educacin Universitaria Universidad Pedaggica Experimental Libertador Maturn Estado Monagas Profesor: Bachilleres:Nino Omogrosso Ramrez, Gabriela Oliveros Leudys

Enero 2012

RespiracinLa respiracin celular es una serie de reacciones mediante las cuales la clula degrada molculas orgnicas y produce energa.

se divide en pasos y sigue distintas rutas en presencia o ausencia de oxgeno.La respiracin celular puede ser considerada como una serie de reacciones de xido-reduccin en las cuales las molculas combustibles son paulatinamente oxidadas y degradadas liberando energa.

Ecuacin general de la respiracinLa respiracin ocurre en distintas estructuras celulares. La primera de ellas es la gluclisis que ocurre en el citoplasma.

La segunda etapa depender de la presencia o ausencia de O2 en el medio, determinando en el primer caso la respiracin aerbica (ocurre en las mitocondrias), y en el segundo caso la respiracin anaerbica o fermentacin (ocurre en el citoplasma).

Comparacin entre fotosntesis y respiracin.

Fotosntesis RespiracinSe realiza solo en plantas verdes.*Es comn en plantas y animales.Durante el proceso de la fotosntesis se forman compuestos que tienen mucha energa.*Durante la respiracin se desdobla la glucosa para desprender energa.La fotosntesis adems de luz utiliza H2O y CO2 para sintetizar glucosa.*Durante la respiracin se elimina H2O Y CO2.Libera oxgeno.*Consume o utiliza oxgeno.Se acumula energa.*Libera energa.Se utilizan compuestos qumicos sencillos para obtener compuestos complejos, hidratos de carbono y otros.*Se utilizan compuestos complejos para producir compuestos sencillos = CO2 y H2O.

Mitocondrias vegetalesLas mitocondrias son orgnulos del tamao de una bacteria, se encuentran en el citoplasma de todas las clulas eucariticas aerobias.

Son los centros de la respiracin celular y donde tiene lugar la mayor produccin de energa en forma de ATP, para todas las necesidades celulares.

Las mitocondrias estn rodeadas por dos membranas, una externa que es lisa y una interna que se pliega hacia adentro formando crestas. Dentro del espacio interno de la mitocondria en torno a las crestas, existe una solucin densa (matriz o estroma) que contiene enzimas, coenzimas, agua, fosfatos y otras molculas que intervienen en la respiracin.

La membrana externa es permeable para la mayora de las molculas pequeas, pero la interna slo permite el paso de ciertas molculas como el cido pirvico y ATP y restringe el paso de otras. Esta permeabilidad selectiva de la membrana interna, tiene una importancia crtica porque capacita a las mitocondrias para destinar la energa de la respiracin para la produccin de ATP.

Proceso de respiracinRespiracin aerbicaRespiracin anaerbicaEl ciclo de KrebsEl transporte de electronesLa Fosforilacin oxidativaGlucolisisFermentacin

GluclisisLa gluclisis o glicolisis (del griego glycos, azcar y lysis, ruptura), es la va metablica encargada de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energa para la clula. La generacin de molculas de alta energa (ATP y NADH) como fuente de energa celular en procesos de respiracin aerbica (presencia de oxgeno) y fermentacin (ausencia de oxgeno).

La generacin de piruvato que pasar al ciclo de Krebs, como parte de la respiracin aerbica.

La produccin de intermediarios de 6 y 3 carbonos que pueden ser utilizados en otros procesos celulares.

Paso 1. Parte de la energa liberada se conserva en el enlace que une al fosfato con la molcula de glucosa que entonces se energiza.Glucosa + ATP glucosa 6 fosfato + ADP

Paso. 2La glucosa 6-fosfato sufre una reaccin de reordenamiento catalizada por una isomerasa, con lo que se forma fructosa 6-fosfato.

Paso. 3La fructosa 6-fosfato acepta un segundo fosfato del ATP, con lo que se genera fructosa 1,6-difosfato; es decir fructosa con fosfatos en las posiciones 1 y 6.

Paso. 4 La fructosa 1,6 -difosfato se divide luego en dos azcares de 3 carbonos, gliceraldehdo 3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato. La dihidroxiacetona fosfato es convertida enzimticamente (isomerasa) en gliceraldehdo fsfato.

Paso. 5Las molculas de PGAL se oxidan es decir, se eliminan tomos de hidrgeno con sus electrones, y el NAD+ se reduce a NADH. El producto de esta reaccin es el fosfoglicerato. Este compuesto reacciona con un fosfato inorgnico (Pi) para formar 1,3 difosfoglicerato.

Paso. 6 El fosfato rico en energa reacciona con el ADP para formar ATP

Paso 7El grupo fosfato remanente se transfiere enzimticamente de la posicin 3 a la posicin 2 (cido 2-fosfoglicrico).

Paso. 8En este paso se elimina una molcula de agua del compuesto 3 carbono. Este reordenamiento interno de la molcula concentra energa en la vecindad del grupo fosfato. El producto es el cido fosfoenolpirvico

Paso 9El cido fosfoenolpirvico tiene la capacidad de transferir su grupo fosfato a una molcula de ADP para formar ATP y cido pirvico. (dos molculas de ATP y cido pirvico por cada molcula de glucosa).

Resumen

Respiracin anaerbicaLa respiracin anaerbica ocurre en ausencia de oxgeno, este mecanismo no es tan eficiente como el de la respiracin aerbica, ya que solo produce 2 molculas de ATP, mientras que en la respiracin aerbica se producen 36. Esto se debe a la oxidacin del NADH, que en lugar de penetrar en la cadena respiratoria, cede sus electrones a compuestos orgnicos con poco poder oxidante, pero al menos permite obtener alguna energa a partir del piruvato que se produce en la gluclisis.Hay dos tipos de respiracin celular anaerbica que son: Fermentacin lctica y fermentacin alcohlica.

La fermentacin es un proceso catablico de oxidacin incompleta, totalmente anaerbico, siendo el producto final un compuesto orgnico. Estos productos finales son los que caracterizan los diversos tipos de fermentaciones.El cido pirvico formado en la gluclisis se convierte anaerbicamente en etanol. En el primer caso se libera dixido de carbono, y en el segundo se oxida el NADH y se reduce a acetaldehdo.Fermentacin lctica

En esta reaccin el NADH se oxida y el cido pirvico se reduce transformndose en cido lctico.Fermentacin alcohlicaLa finalidad de la fermentacin es regenerar el NAD+ permitiendo que la gluclisis contine y produzca una provisin pequea pero vital de ATP para el organismo.

Respiracin aerbica La respiracin aerobia es la que utiliza oxgeno para extraer energa de la glucosa.El cido pirvico obtenido durante la respiracin anaerobia o gluclisis, es oxidado para proporcionar energa, CO2 y H2O. A esta serie de reacciones se le conoce con el nombre de respiracin aerobia En presencia de O2, las dos molculas de cido pirvico sern oxidadas hasta acetil-CoA, iniciando as la siguiente etapa del proceso respiratorio aerobio

Los tomos de carbono y oxgeno del grupo carboxilo se eliminan como dixido de carbono (descarboxilacin oxidativa) y queda un grupo acetilo, de dos carbonos. En esta reaccin, el hidrgeno del carboxilo reduce a una molcula de NAD+ a NADH.Cada grupo acetilo es aceptado por un compuesto llamado coenzima A dando un compuesto llamado acetil coenzima A (acetil CoA).

Este ciclo debe su nombre al bioqumico ingles H.A. Krebs, quien en 1937 propuso esta secuencia cclica de reacciones para explicar la degradacin del piruvato.Ciclo de KrebsEs una ruta metablica, es decir, una sucesin de reacciones qumicas, que forma parte de la respiracin celular en todas las clulas aerbicas. El ciclo del acido ctrico esta formado por ocho reacciones que tiene lugar en dos fases:El grupo acetilo de dos carbonos del acetil-CoA entra en el ciclo al reaccionar con el compuesto de 4 C oxalacetato liberando dos molculas de Co2.El oxalacetato se regenera de forma que pueda reaccionar con otra acetil CoA.

1. ADICION DEL GRUPO ACETILO AL OXALACETATO .Esta reaccin est catalizada por la enzima "Citrato sintasa" y es una reaccin de adicin de un grupo acetilo, a una molcula de cuatro tomos de carbono denominada "oxalacetato".

El grupo acetilo es transportado ,por la coenzima A, una coenzima especializada en el transporte de estos grupos de dos tomos de carbono provenientes tanto de la gluclisis como de la b-oxidacin de cidos grasos.Fases del ciclo de Krebs

2. ISOMERIZACION DEL CITRATO A ISOCITRATO El cido ctrico experimenta un reordenamiento, transposicin del grupo hidroxilo de la posicin 3 a la posicin 2 formando el cido isoctrico, su ismero.

3. OXIDACION DEL ISOCITRATO A - CETOGLUTARATO.El grupo hidroxilo del isocitrato es oxidado hasta grupo carbonilo, con la correspondiente perdida de dos tomos de hidrgeno y un par de electrones; par que es "recibido" y transportado por la coenzima NAD+, por medio de la accin de la enzima "isocitrato deshidrogenasa".

En consecuencia se debilita el enlace con el grupo carbonilo central y la molcula, pierde este grupo en forma de CO2. El producto obtenido es el a-cetoglutarato, tambin llamado "oxalosuccinato

4. OXIDACION DEL - CETOGLUTARATO Y SINTESIS DE SUCCINIL-CoAEl - cetoglutarato es oxidado nuevamente por medio de un complejo multienzimtico denominado " - cetoglutarato deshidrogenasa" . Durante este proceso la molcula de -cetoglutarato pierde un tomo de carbono ( liberado como CO2),quedando una porcin de molcula de cuatro tomos de carbono que es "transportada por la Coenzima A ( en forma de "Succinil CoA

5. HIDROLISIS DEL SUCCINIL-CoA Y FORMACION DE GTPEl Succinil CoA se hidroliza mediante la accin de la enzima "succinil CoA sintetasa", liberando la coenzima A y el residuo de cuatro tomos de carbono que se convierte en la molcula de cido succnico o "succinato".

6. OXIDACIN DEL SUCCINATO Esta etapa es catalizada por la enzima "Succinato deshidrogenasa", una oxidoreductasa que utiliza FAD como coenzima.

7. HIDRATACION DEL FUMARATOEsta etapa es catalizada por la enzima "Fumarasa", una hidratasa.

El agua se adiciona a la insaturacin del cido fumrico (o fumarato), formando un a-hidroxicido: el cido mlico (o malato).

8. OXIDACION DEL MALATOEsta etapa es catalizada por la enzima "Malato deshidrogenasa", una oxidorreductasa que utiliza NAD+ como coenzima. El NAD+ oxida el grupo alcohol del a-hidroxicido a grupo carbonilo para producir nuevamente el a-cetocido que sirve de sustrato para el primer paso: el oxalacetato, completando de esta manera el ciclo.

La cadena de transporte de electrones (CTE) consiste de una serie de molculas, mayormente protenas, embebidas en la membrana interna de la mitocondria.

La cadena de transporte de electrones permite la liberacin de una gran cantidad de energa qumica almacenada en el NAD+ reducido (NADH) y FAD reducido (FADH2). La energa liberada es capturada en la forma de un ATP (3 ATP por NADH y 2 ATP por FADH2).

Cadena de transporte de electrones

Es un proceso metablico que utiliza energa liberada por la oxidacin de nutrientes para producir adenosn trifosfato (ATP).

Ultima etapa del catabolismo

Ocurre en la membrana mitocondrial interna o crestas mitocondriales

Las coenzimas reducidas NADH y FADH2(Glucolisis y ciclo de Krebs)

Son oxidados, entregando sus electrones a los componentes de la cadena trasportadora de electrones

El ultimo aceptor de los electrones es el oxigeno con quien se une para formar agua.Fosforilacin Oxidativa

Fosforilacin oxidativa va cadena de trasporte de electrones.

El NADH transfiere iones H+ y electrones dentro de la cadena transportadora de electrones. Los protones son translocados a travs de la membrana, desde la matriz hasta el espacio intermembrana.

Los e- son transportados a lo largo de la membrana, por medio de una serie de protenas transportadoras.

El oxgeno es el aceptor terminal del electrn, combinndose con e- e iones H+ para producir agua .

A medida que el NADH proporciona mas H+ y e- a la Cadena Transportadora de e-, se incrementa el gradiente de protones, con los H+ que se mantienen externamente a la membrana interna de la mitocondria, y los OH- dentro.

Es una ruta metablica durante la cual se utiliza la glucosa para generar ribosa,. Adems, tambin se obtiene poder reductor en forma de NADPH que se utilizar como coenzima de enzimas propias del metabolismo anablico.

Este proceso metablico, esta es regulado por insulina

La ruta de la pentosa fosfato tiene lugar en el citosol, y puede dividirse en dos fases:

Fase oxidativa: se genera NADPH.

Fase no oxidativa: se sintetizan pentosas-fosfato y otros monosacridos-fosfato.Ciclo de las pentosas fosfatos

Fase oxidativaLa primera reaccin es la oxidacin de la glucosa-6-fosfato, llevada a cabo por la enzima glucosa-6-fosfato deshidrogenasa. En este primer paso se deshidrogena el grupo C1 para dar un grupo carboxilo, el cual, junto al C5, forma una lactona, es decir, un ster intramolecular.

Es aqu donde se liberan dos hidrgenos de los cuales se transfiere un protn (H+) y dos electrones (e-) (hidridin) al NADP+ que acta como aceptor de electrones reducindose hasta formar la primera molcula de NADPH; el protn sobrante queda libre en el medio.

Fase oxidativaSe produce la hidrlisis de la lactona gracias a la actuacin de la lactonasa, con lo que se obtiene el cido libre 6-fosfoglucanato. Seguidamente, ste ltimo se transforma en ribulosa-5-fosfato por accin de la 6-fosfoglucanato deshidrogenasa.

Aqu se obtiene la segunda molcula de NADPH, adems de la liberacin de una molcula de CO2 debido a la descarboxilacin oxidativa del cido libre.

Finalmente, la enzima pentosa-5-fosfato isomerasa, mediante un intermediario en diol, isomeriza la ribulosa-5-fosfato y la convierte en ribosa-5-fosfato, gracias a la transformacin del grupo cetosa en aldosa.

Fase oxidativa

La primera reaccin llevada a cabo es la epimerizacin, regulada mediante la enzima pentosa-5-fosfato epimerasa, que convertir la ribulosa-5-fosfato, producto de la fase oxidativa, en xilulosa-5-fosfato, generando as el sustrato necesario para la siguiente reaccin controlada por la transcetolasa, la cual acta junto a la coenzima pirofosfato de tiamina (TPP). sta convertir la xilulosa-5-fosfato en ribosa-5-fosfato y, mediante la transferencia de una unidad de C2 de la cetosa a la aldosa, se producir gliceraldehdo-3-fosfato y sedoheptulosa-7-fosfato.Fase no oxidativa

La transaldolasa, con la ayuda de un resto lisina en su centro activo, transfiere una unidad C3 de la sedoheptulosa-7-fosfato a gliceraldehdo-3-fosfato, con lo que se formarn la tetrosa eritrosa-4-fosfato, adems de uno de los primeros productos finales: la hexosa fructosa-6-fosfato, la cual se dirigir hacia la gluclisisFase no oxidativa

La beta oxidacin (-oxidacin) es un proceso catablico de los cidos grasos en el cual sufren remocin, mediante la oxidacin, de un par de tomos de carbono sucesivamente en cada ciclo del proceso, hasta que el cido graso se descomponga por completo en forma de molculas acetil-CoA, oxidados en la mitocondria para generar energa (ATP). La -oxidacin de cidos grasos consta de cuatro reacciones recurrentes:El resultado de dichas reacciones son unidades de dos carbonos en forma de acetil-CoA, molcula que pueden ingresar en el ciclo de Krebs, y coenzimas reducidos (NADH y FADH2) que pueden ingresar en la cadena respiratoria.No obstante, antes de que produzca la oxidacin, los cidos grasos deben activarse con coenzima A y atravesar la membrana mitocondrial interna, que es impermeable a ellos.

Beta oxidacin

Reacciones de la beta oxidacin

La -oxidacin en vegetales

En las clulas vegetales la oxidacin de los cidos grasos se lleva a cabo exclusivamente en los perosixomas. As, el papel biolgico de la oxidacin en estos orgnulos es principalmente el almacenamiento de lpidos con la funcin de producir precursores biosinttico y no energa en forma de ATP. Los perosixomas, llamados glioxisomas, en las semillas son responsables de convertir los cidos grasos almacenados en glcidos aspecto que es crtico para obtener energa y materia prima para la germinacin y desarrollo de la planta. Durante la germinacin de las semillas se liberan los cidos grasos de los triglicridos almacenados en los glioxisomas, siendo activados con la coenzima CoA y oxidados en estos por un proceso catablico en cuatro etapas, similar a la beta oxidacin de los cidos grasos en la mitocondria que degrada el cido graso-CoA en un cido graso de dos carbonos menos con la produccin de un grupo acetil-CoA.

El acetil-CoA producido en la oxidacin en los glioxisomas es convertido va el ciclo de Glioxilato en precursores de cuatro carbonos para la gluconeognesis convirtindolo en glucosa, sacarosa y una variedad de metabolitos esenciales.

Las enzimas del ciclo del Glioxilato, principalmente la isocitritasa y la malato sintetiza se encuentran localizadas en unos Organelos especiales llamados glioxisomas, que se encuentran rodeados por una membrana. Estos Organelos estn presentes solamente en clulas de plantas capaces de convertir grasas en azucares.

Reacciones qumicas del ciclo Glioxilato

La acetil-CoA (procedente de la oxidacin de cidos grasos) reacciona con el oxalacetato formando citrato. La enzima que cataliza esta reaccin es la citrato sintasa. El citrato reacciona con la enzima aconitasa formando Isocitrato.El Isocitrato, mediante una reaccin catalizada por la enzima Isocitrato liasa, se fragmenta en glioxilato y succinato.4* El succinato es metabolizado en forma similar que en el ciclo del cido ctrico a fumarato mediante la enzima succinato deshidrogenasa y luego a malato por la enzima fumarasa.4.** La acetil-CoA transfiere un acetilo al glioxilato produciendo malato en una reaccin catalizada por la enzima malato sintasa.

5. El malato se deshidrogena para formar nuevamente oxalacetato mediante una reaccin catalizada por la enzima malato deshidrogenasa. El oxalacetato es capaz de generar glucosa mediante gluconeognesis.

La gluconeognesis es una Ruta metablica anablica que permite la biosntesis de glucosa a partir de precursores no glucdicos Incluye la utilizacin de varios aminocidos, lactato, piruvato, glicerol y cualquiera de los intermediarios del ciclo de Krebs como fuentes de carbono para la va metablica. Todos los aminocidos, excepto la leucina y la lisina, pueden suministrar carbono para la sntesis de glucosa.

Nombres en azul indican los sustratos de la va, flechas en rojo las reacciones nicas de esta va, flechas cortadas indican reacciones de la glucolisis , que van en contra de esta va, flechas en negrita indican la direccin de la gluconeognesis.

El rendimiento o cosecha neta de energa qumica (ATP) a partir de la Oxidacin Biolgica de una molcula de Glucosa es de 36ATP.La respiracin celular aerobia abarca 3 vas,La Gluclisis (anaerobia).El Ciclo de Kbres ( aerobio), yLa cadena oxidativa (aerobio). En total se liberan 36 molculas de ATP En la reaccin 1 y 3 se gastaron 2 ATP, es decir en la fosforilacin de la glucosa a glucosa 6- fosfato y en la fosforilacin de la Fructosa 6 fosfato a fructosa 1,6 di fosfato la cosecha neta de energa qumica (ATP) es de 8 molculas de ATP ya que se gastaron 2 ATP de la clula para Fosforilar a la Glucosa y a la Fructosa 6 fosfato.

Acetil CoA: beta oxidacin; biosntesis de los cidos grasos; degradacin de la lisina; degradacin de la valina, leucina e isoleucina; metabolismo de la fenilalanina.

-cetoglutarato: biosntesis de la lisina; metabolismo del cido ascrbico; metabolismo del glutamato.

Succinil CoA: metabolismo del propanato; degradacin de la valina, leucina e isoleucina; metabolismo de la fenilalanina.

Succinato: metabolismo del butanato; metabolismo de la tirosina.

Fumarato: ciclo de la urea; metabolismo de la arginina y la prolina; metabolismo de la tirosina.

* Oxalacetato: metabolismo del glioxilato; metabolismo del glutamato y el aspartato; gluconeognesis.En las rutas metablicas se encuentran implicados los intermediarios producidos. las rutas en las que estn implicados los metabolitos del ciclo son :

Se define como la cantidad de gas, intercambiado (CO2 producido o O2 absorbido) por unidad de tiempo y por unidad de materia respirante.

La respiracin no se desarrolla de manera uniforme en todas las plantas, los rganos o los tejidos. La IR es una medida cuantitativa de la actividad respiratoria de un tejido dado y de su actividad metablica general:

las hojas tienen una IR elevada.los tejidos embrionarios (cambium); IR elevadalos tejidos de reserva (raz, endospermo) respiran menos.Tambin puede expresarse la IR en funcin del peso de nitrgeno proteico contenido en la materia respirante

Es un tejido vegetal meristemtico especfico de las plantas leosas, situado entre la corteza y el leo, compuesto normalmente por una capa nica de clulas embrionarias

Se define QR como la relacin entre la cantidad de CO2 producido y la cantidad de O2 absorbido en un tiempo dado, por una misma masa de materia respirante:

QR = CO2 producido O2 absorbidoEl valor terico del QR vara segn la naturaleza del metabolito utilizado en la combustin respiratoria:cido orgnico: (superior a 1)C4H6O5 + 302 4CO2 + 3H2O QR = 4/3 = 1,33glcido: (unidad: 1)C6H12O6 + 602 6CO2 + 6H2O QR = 6/6 = 1 (glucosa)Lpido: (menor que 1)C18H36O7 + 26O2 18CO2 + 18H2O QR = 0,7 (ac. esterico)

Q10 son un grupo de coenzimas formadas por una Quinona biolgicamente activa, con una cadena lateral de isoprenos, con una estructura qumica similar a las vitaminas E y K.

Estructura de la ubiquinona o Q10

La respiracin Es un proceso catablico en el que se oxida una molcula combustible, la glucosa, cuya energa es atrapada en forma de ATP(fuente universal de energa).La respiracin puede ser anaerbica en ausencia del oxgeno (gluclisis) o aerbica en presencia de oxgeno molecular.

Factores Abiticos

Efecto de la temperatura CO2Presin de O2 en la atmosfera Nutricin Nitrogenada

Factores Biticos

Estado de Desarrollo. Hidratacin del ProtoplasmaEdad y Tipo de Tejido.

Tres componentes principales se combinan para caracterizar la utilizacin por parte de la planta, de la energa producida globalmente en el proceso respiratorio:

La respiracin de crecimiento: energa utilizada por la biosntesis ligada al crecimiento.

La respiracin de mantenimiento: energa utilizada para renovacin de los componentes celulares.

La respiracin para la absorcin de los iones: (este ltimo puede estar comprendido en la respiracin de mantenimiento).

Gracias

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