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III. ETAPAS DE LA RESPIRACIÓN CELULAR AERÓBICA
La respiración celular aeróbica comprende 3 etapas:
1. GLUCOLISIS (VIA DE EMBDEN-MEYERHOF)
Se realiza en el citosol del citoplasma por medio de reacciones enzimáticas que requieren de 2 moléculas de ATP para oxidar a la glucosa hasta 2 moléculas de ácido pirúvico y cada una de ellas proporciona 2 moléculas de ATP por lo tanto deduciendo el gasto la ganancia neta es de 2 ATP.
Este proceso se inicia con la fosforilación de la glucosa formándose una molécula de glucosa 6-fosfato la cual se isomerisa a fructosa 6-fosfato y luego esta molécula es fosforilada convirtiéndose en fructosa 1,6-difosfato, está se fragmenta en dos triosas fosfato que se isomerisan a gliceraldehído 3-fosfato que luego de varias reacciones enzimáticas dan lugar a dos moléculas de ácido pirúvico.
En condiciones anaeróbicas el ácido pirúvico se transforma en ácido láctico el cual requiere de la enzima lactato deshidrogenasa y del NADH2.
En condiciones aeróbicas cada molécula de ácido pirúvico ingresa a las mitocondrias en donde termina de ser oxidado a través del ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa.
CICLO DE KREBS
También se le conoce como el ciclo del ácido citrico o de los ácidos tricarboxilicos.
Previamente al llegar el ácido pirúvico a la matriz mitocondrial sufre reacciones de deshidrogenación y descarboxilación dando lugar a un radical de 2 átomos de carbono denominado acetil que es aceptado por la coenzima A formándose una molécula de acetil coenzima A, la cual incorpora el radical acetil al ácido oxalacético formándose el ácido cítrico que a su vez sufre reacciones de descarboxilación y deshidrogenación lo que da lugar a intermediarios que van a originar una nueva molécula de ácido oxalacetico, que a su vez acepta al segundo radical acetil repitiéndose una vuelta del ciclo.
En cada vuelta se genera un GTP (Guanosin-trifosfato) equivalente energético de un ATP. Además en el ciclo completo se desprenden 6 moléculas de dióxido de carbono.
FOSFORILACIÓN OXIDATIVA:
Se realiza a nivel de las unidades respiratorias localizadas en la membrana interna de la mitocondria.
Este proceso permite usualmente producir un total de 32 ATP aprovechando la energía que se libera durante el transporte de electrones que son movilizados hasta el oxígeno molecular (ultimo aceptor) el cual queda reducido y recibe los hidrógenos hasta la formación de agua metabólica.
En el transporte de electrones y de los hidrógenos interviene las coenzimas NAD (Nicotidamin-adenin-dinuicleótido) y FAD (Flavio-adenin-dinucleótido)
El Transporte de electrones:
Luego del ciclo de Krebs, las coenzimas reducidas NADH2 y FADH2 son oxidados por una serie de sustancias llamadas citocromos localizados en las crestas mitocondriales las cuales realizan reacciones de óxidoreducción. Entre estos tenemos a los citocromos b, c, a y a3.
El producto final es la combinación del hidrógeno con el oxígeno molecular para formar agua metabólica.
En tres puntos de la actividad de la cadena respiratoria se forma ATP a partir de ADP más fosfato inorgánico.
RESUMEN DE LA PRODUCCIÓN TOTAL DE ATPs POR MOLÉCULA DE GLUCOSA DEGRADADA
Cuando los lípidos son utilizados como fuente de energía y degradados a glicerol y 3 ácidos grasos, la molécula de glicerol se convierte en Fosfogliceraldehido en tanto que los ácidos grasos son escindidos y sus fracciones pasan a constituir moléculas de acetil Co A (metabolismo intermedio de la glucólisis y la respiración celular), referente a las proteínas, el esqueleto carbonado de los aminoácidos, puede ser fraccionado, luego desaminado (remoción de su grupo amino) e ingresar a la vía metabólica de la respiración celular.
Es consecuencia, decir que las reacciones de síntesis o anabólicas dependen de las de degradación o catabólicas, es aceptable, puesto que el ATP que resulta de ellas es utilizada en la formación de moléculas y macromoléculas; a continuación se muestra, un esquema integral de las principales vías metabólicas.
La molécula de glucosa (6C ), es degradada a dos moléculas de ácido láctico (3C ) y simultáneamente hay una síntesis neta de 2 moléculas de ATP; las reacciones involucradas se llevan a cabo en el citosol y cada una es catalizada por una enzima diferente. Esta vía es utilizada por algunos hongos, bacterias (ej. leche agria) y también ciertos casos por el hombre u otros animales, cuando el despliegue de su actividad, hace que en un determinado momento, las células musculares ya no cuenten con la cantidad de oxígeno suficiente para mantener la tasa de oxidación de piruvato en sus mitocondrias y consecuentemente, sustituyen la respiración aeróbica (vía usual de degradación del piruvato) por la fermentación Acido Láctica.
Cada piruvato ahora es transformado en dos moléculas de lactato en un paso adicional, en el que los electrones del NADH + H+ (formados durante la glucólisis) son transferidos a la molécula de piruvato, igualmente se sintetizarán 2 moléculas de ATP.
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