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RESPIRACIÓN CELULAR
El proceso por el cual las células degradan las moléculas de alimento para obtener energía recibe el nombre de RESPIRACIÓN CELULAR. La respiración celular es una reacción exergónica, donde parte de la energía contenida en las moléculas de alimento es utilizada por la célula para sintetizar ATP. La respiración ocurre en distintas estructuras celulares. La primera de ellas es la glucólisis que ocurre en el citoplasma. La segunda etapa dependerá de la presencia o ausencia de O2 en el medio, determinando en el primer caso la respiración aeróbica (abunda el oxígeno, el alimento es degradado por moléculas simples CO2 y H20 aportan mucha energía, ocurre en las mitocondrias), y en el segundo caso la respiración anaeróbica o fermentación (respira con poco O o sin él el alimento se degrada parciamente, produce poca energía, ocurre en el citoplasma). § Procariota: estructura respiratoria de la MP § Eucariota: Se lleva a cabo en las mitocondrias (2 membranas una interna y otra externa)
Int: genera las crestas mitocondriales, aca va a ocurrir la cadena respiratoria y la fosforilación oxidativa, bañadas por la matriz mitocondrial esta el ciclo de kreps, ( pasos de la respiración aeróbica, solo dejo pasar el Ac pirubirato y Atp) Mitocondrias: depende del ADN celular pero como presenta material genético propio se lo considera organo semi-autónomo, El acido prubico proveniente de la glucólisis se oxida a CO2 yH2O completando así la degradación de la glucólisis. GLUCOLISIS Tiene lugar en una serie de nueve reacciones, cada una catalizada por una enzima específica, hasta formar dos moléculas de ácido pirúvico, con la producción concomitante de ATP. La ganancia neta es de dos moléculas de ATP, y dos de NADH por cada molécula de glucosa. Las reacciones de la glucólisis se realizan en el citoplasma. Es exergórico, libera energía Sustratos:
- glucosa
- NAD+ (oxidado)
- 2 ADP
- 2 fosforo inorgánico
Productos:
- 2 moleculas de ac. Pirúbico (ppal)
- 2 ATP
- 2 NADH (reducido)
VIAS ANAERÓBICAS
El ácido pirúvico puede tomar por una de varias vías. Dos son anaeróbicas (sin oxígeno) y se denomina FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA y FERMENTACIÓN LÁCTICA.
A la falta de oxígeno, el ácido pirúvico puede convertirse en etanol (alcohol etílico) o ácido láctico según el tipo de célula. La formación de alcohol a partir del azúcar se llama fermentación.
Otras células, como por ejemplo los glóbulos rojos, las células musculares y algunos microorganismos transforman el ácido Pirúvico en ácido láctico.
Ocurre en el citoplasma y no produce energía, volver al oxido el NADH para que pueda volver a actuar en la glucolisis. A) Alcohólica : 2 ácido pirúvico + 2 NADH Þ 2 etanol + 2 CO2 + 2 NAD+ B) Láctica : 2 ácido pirúvico + 2 NADH Þ 2 ácido láctico + 2 NAD+ Respiración Aeróbica En presencia de oxígeno, la etapa siguiente de la degradación de la glucosa es la respiración, es decir la oxidación escalonada del ácido pirúvico a dióxido de carbono y agua. La respiración aeróbica se cumple en dos etapas: el ciclo de Krebs y el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa (estos dos últimos procesos transcurren acopladamente). En las células eucariotas estas reacciones tienen lugar dentro de las mitocondrias; en las procariotas se llevan acabo en estructuras respiratorias de la membrana plasmática. Estructura de mitocondrias: Las mitocondrias están 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 solución densa (matriz o estroma) que contiene enzimas, coenzimas, agua, fosfatos y otras moléculas que intervienen en la respiración. La membrana externa es permeable para la mayoría de las moléculas pequeñas, pero la interna sólo permite el paso de ciertas moléculas como el ácido pirúvico y ATP y restringe el paso de otras. Esta permeabilidad selectiva de la membrana interna, tiene una importancia crítica porque capacita a las mitocondrias para destinar la energía de la respiración para la producción de ATP. La mayoría de las enzimas del ciclo de Krebs se encuentran en la matriz mitocondrial. Las enzimas que actúan en el transporte de electrones se encuentran en las membranas de las crestas. En las mitocondrias, el ácido pirúvico proveniente de la glucólisis, se oxida a dióxido de carbono y agua, completándose así la degradación de la glucosa. es importante destacar que el ciclo de Krebs se lleva a cabo en la matriz mitocondrial; mientras que el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa se producen a nivel de las crestas mitocondriales. CICLO DE KREBS Se lleva a cabo en la matriz mitocondrial, mientras que el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa a nivel de las crestas mitocondriales. La coenzima A lleva los radicales acetilos al ciclo de Krebs Sustratos: § ACETIL COA § OXAL ACETILO § COENZIMAS OXIDADAS § GDP § FOSFOROS INORGÁNICOS
Producto:
§ COENZIMAS REDUCIDAS § GTP § CO
grupo acetilo se oxida y los aceptores de electrones NAD+ y FAD se reducen. El NADH y FADH2 transfieren sus electrones a la serie de transportadores de la cadena de transporte de electrones. Al circular los electrones hacia niveles energéticos menores se liberan cantidades relativamente grandes de energía libre. Esta liberación transporta protones a través de la membrana mitocondrial interna estableciendo el gradiente de protones que propulsa la síntesis de ATP a partir del ADP. § En ausencia de O2 la respiración aeróbica se detiene porque se hace limitante la concentración de coenzimas oxidadas § Las ps rinden mayor cantidad de energía porque son complejos § FADH da el ciclo de krebs § Los electrones que reducen al NAD y FAD vienen de la oxidación de grupos acetilos
En la fotosíntesis, la energía lumínica se convierte en química y se fija carbono en compuestos orgánicos.
Los fotosintetizadores o autótrofos elaboran hidratos de carbono a partir de CO2 y agua y liberan O2 a la atmósfera. Son estos organismos los que mantienen estables las concentraciones de CO2, y O2 atmosféricos.
En la respiración aeróbica los compuestos orgánicos son degradados a CO2 y H2O con la concomitante producción de energía química bajo la forma de ATP.
RESPIRACIÓN
La oxidación de la glucosa es una fuente principal de energía en la mayoría de las células.
La primera fase de este proceso es la glucólisis, en la cual la molécula de glucosa (6C), se escinde en dos moléculas de ácido pirúvico (3C). Este paso produce un rendimiento neto de 2 moléculas de ATP y dos moléculas de NADH.
La segunda fase de la degradación de la glucosa es la respiración aeróbica que ocurre en tres etapas: ciclo de Krebs, transporte de electrones y fosforilación oxidativa.
En ausencia deO2 el ácido pirúvico de la glucólisis se convierte en etanol o ácido láctico mediante fermentación. En el curso de la respiración las moléculas de ácido pirúvico se fraccionan en grupos acetilos; los cuales ingresan al ciclo de Krebs. En este ciclo los grupos acetilos se oxidan por completo a CO2, se reducen cuatro aceptores de electrones (tres NAD+ y Un FAD) y se forma GTP.
La etapa final de la respiración es el transporte de electrones y la fosforilación oxídativa (se dan acopladamente). En este paso intervienen una cadena de transportadores de electrones que transportan los electrones de alta energía aceptados por el NADH y el FADH2 viajando cuesta abajo hacia el oxígeno.
En tres puntos de su descenso por toda la cadena transportadora, se liberan grandes cantidades de energía que propulsan el bombeo de protones hacía el espacio intermembranoso de la mitocondria. Esto crea un gradiente electroquímico a través de la membrana interna. Cuando los protones atraviesan el complejo ATP sintetasa hacia la matriz, la energía liberada se utiliza para sintetizar moléculas de ATP. Este mecanismo por el cual se cumple la fosforilación oxidativa se conoce como hipótesis quimiosmótica.
FOTOSÍNTESIS
Algunas vías como la glucólisis y la respiración son prácticamente universales y existen en casi todos los sistemas vivientes. Las reacciones metabólicas pueden diferenciarse en dos tipos principales:
ANABÓLICAS : son reacciones de síntesis de moléculas relativamente complejas (por ejemplo: proteínas, polisacáridos, ácidos nucleicos) y de sus monómeros (aminoácidos, monosacáridos, nucleótidos)Las reacciones anabólicas requieren el aporte de energía. CATABÓLICAS : son reacciones de degradación de moléculas relativamente complejas (por ejemplo: monosacáridos, lípidos, etc.), procedentes del medio extracelular Las reacciones catabólicas van acompañadas por la liberación de energía y proporcionan materias primas para los procesos anabólicos. Las reacciones consumidoras de energía se denominan ENDERGÓNICAS Las reacciones productoras de energía se denominan EXERGÓNICAS El ATP actúa como un transportador de energía, desde las reacciones en que ésta se libera hacia los procesos que la consumen. La clorofila es el pigmento que les da el color verde a las plantas; aunque también está presente en plantas y algas de distintos colores que hacen fotosíntesis. La más importante sea la clorofila a Los cloroplastos son organoides en los que se lleva a cabo la fotosíntesis en las células vegetales eucariontes. En los procariontes fotosintetizadores no existen tales organoides. Los pigmentos captadores de energía, se hallan asociados a las laminillas derivadas de la membrana plasmática, poseen forma discoide, El cloroplasto está limitado por una doble membrana que no posee clorofila ni citocromos, que envuelve a la matriz o estroma. Esta posee el 50% de las proteínas, que en su mayoría son solubles; también contiene ribosomas y ADN de características procarionte. Estas dos últimas características explican que el cloroplasto sea un organoide semiautónomo. Dentro del estroma se hallan los tilacoides, que son vesículas aplanadas dispuestas como un retículo membranoso. Su superficie externa está en contacto con el estroma, la interna limita el espacio intratilacoide. Los tilacoides se disponen como pilas de monedas para formar las granas, entre las cuales se extienden laminillas intergrana formando un retículo membranoso. La membrana tilacoidal responde al modelo del mosaico lipoproteico. Se encuentra en ella el 50% de los lípidos del cloroplasto y entremezclados moléculas de clorofila, carotenoides, plastoquinonas que intervienen en la fotosíntesis. Etapas de la fotosíntesis Lumínica: Depende de la luz blanca, ocurre en las granas tiracoides o membrana de los tiracoides (alli estan los pigmentos)
Recorrido de los electrones: H2O---fotosintesis II ----fotosintesis I---NADPH
Sustrato:
- NADP+
- ADP
- FOSFORO INORGÁNICO
- H2O
Productos:
- NADPH
- ATP
Para que esto ocurra se tiene que dar 4 procesos.
- Exitación de la clorofila Fotoexitación
- Fotólisis del H2O oxidación del H2O
- Reducción de la coenzima NADP+ fotoreducción
Paracrina : Una célula o un grupo de ellas liberan una hormona que actúa sobre las células adyacente que presenten el receptor adecuado
Autocrina: Una célula libera una hormona que actúa sobre la misma célula.
Neuroendocrina: Una neurona libera su neurosecreción al torrente sanguíneo
contacto directo: La hormona o molécula inductora es retenida en la membrana plasmática de la célula inductora, por lo tanto no se secreta.
Yuxtacrina a través de uniones nexus o gap: puede responder de forma coordinada ante un inductor que se une a alguna de las células que están comunicadas
Cuando una hormona pasa a la circulación sanguínea, puede alcanzar todos los tejidos del cuerpo, sin embargo, por lo general su acción sólo se evidencia en un limitado número de células. Como señaláramos, el receptor es por lo general un complejo proteico específico al que cada inductor se une selectivamente, de este modo la sustancia inductora y su receptor forman un complejo que presenta las siguientes características:
Encaje inducido : La unión inductor- receptor supone una adaptación estructural entre ambas moléculas, similar al complejo enzima-sustrato.
Saturabilidad : ya que el número de receptores en una célula es limitado, un eventual aumento en las concentraciones del inductor, pondría en evidencia la saturabilidad del sistema.
Reversibilidad : El complejo inductor-receptor se disocia después de su formación.
La interacción inductor-receptor es la primera de una serie de reacciones consecutivas
A su vez las moléculas que actúan como hormonas pueden clasificarse de acuerdo a su estructura química en cuatro categorías:
Esteroides : Las hormonas esteroides son derivados del colesterol. Ejemplos de las hormonas esteroides son los glucocorticoides, los mineralocorticoides, los esteroides sexuales, la vitamina D y el ácido retinoico.
- Derivados de aminoácidos : hormonas derivadas del aminoácido tirosina. Conocidas como aminohormonas. Existen dos tipos de aminohormonas las que interactúan con receptores de membrana (adrenalina y noradrenalina, producidas por la glándula suprarrenal) y las que se unen a receptores citosólicos (por ejemplo, la hormona tiroidea producida por la glándula tiroides).
- Péptidos o proteínas : Son cadenas de aminoácidos. Ejemplos de hormonas peptídicas son la oxitocina y la hormona antidiurética. Ejemplos de hormonas proteicas son la Insulina y la hormona del crecimiento. Estas proteínas y otros factores de crecimiento son mitógenos potentes. (es decir activan la mitosis).
- Derivados de ácidos grasos : Las prostaglandinas y las hormonas juveniles de los insectos son hormonas derivadas de ácidos grasos.
En general vamos a denominar a las señales externas (hormonas), como primeros mensajeros , y a las señales internas como segundos mensajeros. El proceso de generar los segundos mensajeros, depende de una serie de proteínas de la membrana celular. Los segundos mensajeros son en general moléculas de pequeño tamaño, cuya rápida difusión permite que las eñal se propague rápidamente por todo el interior celular.
La Proteína Gs (s, stimulatory G protein) unida a GTP activa a la AC (adenilato ciclasa) aumentando la cantidad de AMPc en el interior celular.
La proteína Gi (i, inhibitory G protein) unida a GTP inactiva a la adenilato ciclasa, disminuyendo indirectamente la cantidad de AMPc intracelular.
Una proteína Gs aumenta la concentración de AMPc en el citosol. Este AMPc puede unirse a un sitio regulador de una proteinquinasa especifica denominada
proteinquinasa A (PKA). Toda proteinquinasa A consta de dos subunidades una catalítica y otra regulatoria. La unión del AMPc a la subunidad regulatoria, provoca la activación de la PKA y la liberación de las subunidades catalíticas activas § La función del AMPc es la de segundo mensajero § Las hormonas esteroides tienen sus receptores en el citoplasma § Cuál de las siguientes hormonas disminuye la concentración de ázucar en sangre Insulina
§ Cuál de las siguientes puede representa la secuencia precisa de componentes en una respuesta celular a una hormona peptídico Hormona unida al receptor proteína G AC proteinquinasa fosforilación de proteínas
§ La principal diferencia en el mecanismo de acción entre las hormonas esteroideas y peptídicas es que Las hormonas esteroideas principalmente afectan la síntesis proteica mientras que las peptídicas afectan mayormente la actividad de las proteínas ya existentes en la célula.
