RESPIRACIÓN AEROBIA

C6H12O6 + O2 enzimas CO 2 + H2O + ATP

La respiración aerobia permite que los organismos que viven en condiciones aerobias obtengan un mayor rendimiento energético a partir de la oxidación de compuestos orgánicos, de ahí su importancia biológica.

Consta de tres procesos interrelacionados y catalizados por enzimas específicas: la glucólisis que ocurre en el citoplasma, el ciclo de Krebs que se produce en la matriz mitocondrial y la cadena respiratoria acoplada a la fosforilación oxidativa que ocurre en las crestas mitocondriales.

Entre sus características podemos mencionar que:

• - La respiración aerobia ocurre en el citoplasma y en las mitocondrias.

http://biologia.cubaeduca.cu/index.php?option=com_content&view=article&id=10037:metabolismo-degradativo-respiracion-aerobia-caracteristicas-e-importancia

La respiración aerobia es un conjunto de reacciones en las cuales el ácido pirúvico producido por glucólisis se desdobla a bióxido de carbono y agua, y se producen grandes cantidades de ATP. Utiliza la glucosa como combustible y el oxígeno como aceptor final de electrones. Se distinguen cuatro etapas en la respiración aerobia:
1. Glucólisis.
2. Formación de acetil coenzima A.
3. Ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico.
4. Cadena respiratoria.

Glucólisis
Comienza en el citosol de la célula. Es una secuencia compleja de reacciones, mediante las cuales una molécula de glucosa se desdobla en dos moléculas de ácido pirúvico, lo que produce una ganancia de energía de dos moléculas de ATP y dos moléculas del trasportador de electrones NADH. Este proceso consta de dos etapas: la primera es la activación de la glucosa (azúcar con seis átomos de carbono), en la que ocurren dos reacciones de catalización enzimática y cada una de ellas utiliza ATP y se convierte de una molécula relativamente estable de glucosa en una muy reactiva de bifosfato de fructuosa y se separa en dos moléculas de tres carbonos de fosfogliceraldehído que pasan por una serie de reacciones antes de producir dos moléculas de ácido pirúvico. Dos de estas reacciones se asocian a la síntesis de ATP, es decir, generan 2 moléculas de ATP por cada fosfogliceraldehído.
La segunda es la producción de energía y un ion hidrógeno se agrega al transportador de electrones vacío NAD+ para formar NADH. Se producen dos moléculas de fosfogliceraldehído por cada molécula de glucosa, de tal manera que se forman dos transportadores NADH.

Glucosa + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi ▬► 2 Ácido pirúvico + 2NADH + 2H+ + 2ATP

Formación de acetil coenzima ACada molécula de ácido pirúvico entra a la matriz intermembranal de una mitocondria y se oxida en una molécula de dos carbonos, el grupo acetil se une a la coenzima A para formar acetil coenzima A. Simultáneamente, el NAD+ recibe dos electrones y un ion hidrógeno para obtener NADH y se produce CO2 como producto de desecho.

http://benitobios.blogspot.mx/2009/05/respiracion-aerobia.html

2.3.- Respiración celular: ciclo de Krebs.

Mediante la respiración celular, el ácido pirúvico formado en la glucólisis se oxida completamente a CO2 y agua en presencia de oxígeno. Se desarrolla en dos etapas sucesivas: el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria, asociada a la fosforilación oxidativa.

En las células eucariotas el ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz de la mitocondria en presencia de oxígeno. La membrana mitocondrial externa es permeable a la mayoría de las moléculas de pequeño tamaño, sin embargo la interna tiene una permeabilidad selectiva y controla el movimiento de iones hidrógeno.

La cadena respiratoria acontece en las crestas mitocondriales, donde se encuentran las enzimas necesarias y específicas que permiten el acoplamiento energético y la transferencia de electrones. Para este proceso se necesita oxígeno en la célula.

Lo primero que ocurre tras la glucólisis es que el ácido pirúvico pasa desde el citoplasma a la matriz mitocondrial, atravesando las membranas. El ácido pirúvico sufre una oxidación, se libera una molécula de CO2 y se forma un grupo acilo (CH3-CO). En esta reacción se forma una molécula de NADH. Como en la glucólisis el producto final eran dos moléculas de ácido pirúvico, lógicamente se formarán ahora dos de NADH por cada molécula de glucosa. Cada grupo acilo se une a un Coenzima A y se forma acetilCoenzimaA. En este momento empieza el ciclo de Krebs.

ATP Como reservorio de energía

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• Las células acostumbran a guardar la energía necesaria para sus reacciones en ciertas moléculas, la principal es el: ATP
• Estructura del ATP: Note que las cargas altamente ionizables de los grupos fosfatos hacen que se repelan unos de otros; por lo tanto resulta fácil separar uno o dos Pi ( fosfatos inorgánicos) del resto de la molécula.
1. ATP + H₂O ---> ADP + P_i

G _o' = -7,3 Kcal/mol -- muy exergónica
2. ADP + H₂O ---> AMP + P_i

G _o' = -7,2 Kcal/mol -- muy exergónica
• Para sintetizar ATP(adenosín-trifosfato) a partir de ADP (adenosín-difosfato) se debe suministrar por lo menos una energía superior a 7,3 Kcal. Las reacciones que, típicamente suministran dicha energía son la reacciones de oxidación .
• El ATP es usado como donante de energía en muchas reacciones anabólicas (de síntesis) acoplándose a las mismas en manera tal que el G sea negativo y la reacción se produzca espontáneamente.

Síntesis del ATP

• Es la mayor función del metabolismo degradativo (catabolismo) : producir energía suficiente para fosforilar el ADP (adenosín difosfato).
• Existen por lo menos tres maneras de obtener ATP:
1. Fosforilación a nivel de Sustrato. Esta es la forma por medio del cual se produce ATP en ausencia de un receptor externo de los electrones.-
2. Fosforilación Quimio-osmótica . Es posible cuando el O₂ es el receptor final de los e- .
3. Fotofosforilación. Interviene la luz en el proceso
4. Nota: Aparte del ATP existen otras moléculas con características similares: GTP, CTP, UTP, las mismas conforman un reservorio ("pool") de nucleótidos , cuyos fosfatos pueden intercambiarse en presencia de la enzima apropiada.

Reacciones Redox

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Algunas consideraciones respecto a este tema, cuyos detalles se ven el los cursos de Qúimica General y Biológica

• Las reacciones de oxido-reduccioón (Redox) estan asociada con la transferencia de energía en la célula.
• El oxígeno raramente interviene directamente.
• Las reacciones de oxidacíon siempre están acopladas con reacciones de reducción.
• Definiciónes:

Pérdida de electrón = Oxidación. (PEO)
Ganancia de electrón =R>educción (GER)

• Ejemplo:
1. Fe⁺⁺ ---> Fe⁺⁺⁺ + e^- (ocurre en los citocromos de la cadena respiratoria)

La pérdida de hidrógeno también es una oxidación, ejemplo:

2. ácido succínico ----> ácido fumárico + [2H] (reacción de deshidrogenación que ocurre en el Ciclos de los Ácidos Tricarboxílicos)
1. Etapas de la oxidación-reducción

2H = 2 H⁺ + 2 e^-
NAD⁺ (oxi) + 2H⁺ + 2e^- ----> NADH (red) + H+
• Las reacciones Redox siempre ocurren en pares ; cuando una sustancia se oxida, otra se reduce.

1.3 Cofactores Redox

• ¿Que es el NAD⁺? Es una, de un pequeño número de biomoléculas, que funcionan como cofactores Redox, alternativamente se reducen y luego se oxidan.
• Nota: la concentración de NAD⁺ en la célula es pequeña; por lo tanto debe continuamente reciclarse de la forma oxidada a la reducida y viceversa.
• Estructura del NAD:
• Otros cofactores Redox:
1. FAD -- transporta 2H
2. Ubiquinona (Coenzima Q) -- transporta 2H
3. Grupo Hemo (en los citocromos) -- transporta un electrón

http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosfera/web/alumno/2bachillerato/Fisiologia_celular/contenidos4.htm