Tema 10 Metabolismo II Respiración celular

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PIRUVATO
GLUCOSA
Glucólisis
Oxígeno disponible Oxígeno 
no disponible
RESPIRACIÓN 
CELULAR
• ciclo de Krebs
• cadena respiratoria 
FERMENTACIÓN
TRABAJO CELULAR
utilizado para
ATP
Energía solar
Fotosíntesis
Moléculas 
inorgánicas
La 
energía 
de la 
vida
Tema 10: Metabolismo celular II. Vías metabólicas productoras de energía. Glucólisis. Respiración 
celular. Mitocondrias. Oxidación del piruvato. Ciclo de Krebs. Cadena respiratoria. Fermentación. 
Rendimiento energético. Homeostasis de la glucosa. Otras oxidaciones biológicas: peroxisomas.
Vías metabólicas productoras de energía
GLUCÓLISIS
VÍA METABÓLICA CATABÓLICA QUE
CONVIERTE UNA GLUCOSA (6C) EN
DOS MOLÉCULAS DE PIRUVATO
(ÁCIDO PIRÚVICO, 3C) Y SE PRODUCE
ATP Y NADH (TRANSPORTADOR DE
ELECTRONES REDUCIDO).
GLUCÓLISIS
La glucólisis ocurre en el citoplasma de las células 
procariotas y en el citosol de las células eucariotas.
PROCESO METABÓLICO CATABÓLICO DONDE EL PIRUVATO
ORIGINADO EN LA GLUCÓLISIS (U OTRO PRODUCTO DE LA
DEGRADACIÓN DE OTRAS BIOMOLÉCULAS), ES OXIDADO
COMPLETAMENTE PARA PRODUCIR ATP, CON CONSUMO DE
OXÍGENO (O2) Y GENERANDO DIÓXIDO DE CARBONO GASEOSO
(CO2) Y AGUA (H2O) COMO SUBPRODUCTOS.
RESPIRACIÓN CELULAR
La oxidación del Piruvato
El ciclo de Krebs (ciclo del Ácido Cítrico o de los Ácidos 
tricarboxílicos)
La cadena respiratoria (cadena de transporte de 
electrones)
INCLUYE
La respiración celular ocurre en la membrana 
plasmática o sus proyecciones (laminillas) y el 
citoplasma de las células procariotas, y en las 
mitocondrias de las células eucariotas.
CICLO DE KREBS
OXIDACIÓN DEL PIRUVATO
CICLO DE REACCIONES
QUÍMICAS DONDE SE
REGENERA EL PRIMER
COMPUESTO ACEPTOR
(ÁCIDO OXALACÉTICO), Y
SE PRODUCEN
TRANSPORTADORES DE
ELECTRONES REDUCIDOS
(NADH Y FADH2), ATP Y CO2.
EL PIRUVATO SE DESCARBOXILA PARA
FORMAR ACETILO, QUE SE COMBINA
CON LA COENZIMA A, FORMANDO
ACETILCOENZIMA A (AcetilCoA), QUE
INGRESA AL CICLO DE KREBS.
Extraída y modificada de http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/hframe.html
La oxidación del piruvato y el ciclo de Krebs se llevan a cabo en el citoplasma 
de las células procariotas y en la matriz mitocondrial de las células eucariotas
CADENA RESPIRATORIA
INCLUYE EL TRANSPORTE DE ELECTRONES Y LA FOSFORILACIÓN
OXIDATIVA. EL NADH Y EL FADH2 PRODUCIDOS EN EL CICLO DE KREBS, Y
EN OTROS PROCESOS, CEDEN SUS ELECTRONES A TRANSPORTADORES
DE LA MEMBRANA MITOCONDRIAL INTERNA. ESTE TRANSPORTE DE
ELECTRONES, GENERA UN GRADIENTE DE H+ QUE ES UTILIZADO PARA
SINTETIZAR ATP MEDIANTE UN MECANISMO QUIMIOSMÓTICO. EL
ACEPTOR FINAL DE LOS ELECTRONES ES EL O2 Y SE PRODUCE AGUA.
Ocurre en la membrana 
plasmática o sus 
proyecciones 
(laminillas) de las 
células procariotas y en 
la membrana interna de 
la mitocondria de las 
células eucariotas.
Degradación de 
biomoléculas a 
AcetilCoa
Ciclo de Krebs
BIOMOLÉCULAS
ACETILCoA
Cadena 
respiratoria
NADH Y FADH2 - CO2
ATP - AGUA
ACETILCoA
ATP + AGUA + CO2BIOMOLÉCULAS + O2
Se 
consume
Se produce
NADH Y FADH2 - O2
Se produce
Se 
consume
Se 
consume
Se produce
FÓRMULA GENERAL DE LA DEGRADACIÓN 
AERÓBICA DE LA GLUCOSA Y OTRAS 
BIOMOLÉCULAS
VÍAS 
METABÓLICAS 
PRODUCTORAS 
DE ENERGÍA
FERMENTACIÓN
PROCESO METABÓLICO (CATABÓLICO) DONDE SE TRANSFIEREN
ELECTRONES DEL NADH AL PIRUVATO, O DERIVADOS DEL PIRUVATO,
PARA GENERAR NAD+, DE MANERA DE MANTENER, EN AUSENCIA
DE OXÍGENO, LA PRODUCCIÓN DE ATP DE LA GLUCÓLISIS.
La fermentación ocurre en el 
citoplasma de células procariotas 
(algunas bacterias y arqueas) y 
en el citosol de células 
eucariotas (algunos hongos y 
algunas células animales). 
Campbel N. y J. Reece. 2007. Biología. Séptima edición. 
Editorial Médica Panamericana. Buenos Aires.
Bacterias de los géneros Lactobacillus, 
Streptococcus o Leuconostoc, en algunos 
tejidos animales (musculares).
Levaduras del género Saccharomyces (anaerobias 
facultativas); ciertas bacterias, y en los tejidos de 
algunas plantas (raíces del maíz).
RENDIMIENTO 
ENERGÉTICO DE 
LA DEGRADACIÓN 
AERÓBICA DE 
UNA MOLÉCULA 
DE GLUCOSA
Rendimiento 
energético 
de la 
fermentación
HOMEOSTASIS DE LA GLUCOSA EN ANIMALES
LOS PEROXISOMAS SON VESÍCULAS RODEADAS POR UNA
MEMBRANA. CONTIENEN ENZIMAS EN SU INTERIOR.
PARTICIPAN EN EL METABOLISMO DE LÍPIDOS Y EN LA
PROTECCIÓN CELULAR FRENTE A PERÓXIDOS Y MOLÉCULAS
OXIDATIVAS PERJUDICIALES (SUBPRODUCTOS TÓXICOS DE
MUCHAS REACCIONES CELULARES). ESTÁN PRESENTES EN
MUCHOS TIPOS CELULARES DE TODOS LOS ORGANISMOS
EUCARIOTAS.
OTRAS OXIDACIONES BIOLÓGICAS. PEROXISOMAS
PROCESOS METABÓLICOS BÁSICOS EN PROCARIOTAS
FOTOSÍNTESIS
1. Fotosíntesis oxigénica: hay producción de oxígeno.
- Cianobacterias. Poseen clorofila a. Organización de los centros
reactivos en fotosistemas. Presencia de tilacoides.
2. Fotosíntesis anoxigénica: no hay producción de oxígeno, porque la
fuente de electrones no es el agua.
- Bacterias no del azufre. Utilizan compuestos orgánicos o hidrógeno
molecular como donador de electrones.
- Bacterias rojas oxidadoras del azufre. El pigmento principal es
la bacterioclorofila a. Obtienen electrones a partir de la oxidación del
ácido sulfídrico. Sus pigmentos se encuentran en la membrana
plasmática, en los centros reactivos sin ningún tipo de organización.
- Bacterias verdes oxidadoras del azufre. Los pigmentos
principales son la bacterioclorofila c, d y e. Sus pigmentos se
encuentran en los centros reactivos que se asocian con proteínas
formando clorosomas.
VÍAS METABÓLICAS PRODUCTORAS DE ENERGÍA
1. Respiración aeróbica: consume glucosa u otras biomoléculas como
combustible, y oxígeno como aceptor final de electrones (oxidante). Se
obtiene dióxido de carbono, agua y numerosas cantidades de
Adenosíntrifosfato (ATP), que es gastado en la mayoría de los procesos
celulares que requieren energía.
2. Fermentación: la única vía de extracción de energía es la glucólisis,
con uno o dos reacciones extras al final para regenerar el transportador
de electrones (NAD+). Lactococcus, Streptococcus, Pediococcus,
Enterococcus, Leuconostoc y Lactobacillus.
3. Respiración anaeróbica: los electrones extraídos de una molécula
de combustible (glucosa u otra biomolécula) pasan a través de una
cadena de transporte de electrones para impulsar la síntesis de ATP, pero
el aceptor final de los electrones no es el oxígeno. El aceptor final de
electrones puede ser sulfato, nitrato, dióxido de carbono, o hierro.
Proceso metabólico sólo presente en procariotas: bacterias
anaerobias facultativas reductoras de nitratos (Pseudomonas y Bacillus),
bacterias sulfato-reductoras del género Desulfovibrio y algunas
especies de Clostridium; arqueas metanogénicas del tracto digestivo de
rumiantes.
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