LABORATORIO DE RESPIRACIÓN CELULAR

I.INTRODUCCIÓN

El proceso de oxidación de la glucosa puede ser aerobia o anaerobia .la oxidación anaeróbica evoluciono primero y se llevaba a cabo en ausencia del oxígeno .tiene lugar en el citoplasma y tiene un papel importante en las actividades metabólicas de los peces.

Este proceso llamado glicolisis o vía glucolítica conduce a la formación de ácido pirú vico que en ausencia de oxigeno (fermentación) conduce a su reducción a ácidos orgánicos y alcohol.

La respiración celular llevada a cabo en presencia de oxígeno .tiene lugar en la mitocondria y es un proceso muy eficiente en obtención de energía. El ácido pirú vico proviene a la vía glucolítica puede ser oxidada completamente en el ciclo del ácido cítrico con la síntesis de ATP .la respiración aeróbica se e indica con la degradación de ácido pirú vico a acetil coenzima A, CO2 y NADH.

Esta oxidación de la glucosa es total. La molécula de acetil coenzima A entra a una compleja serie de reacciones que se conocen con el nombre de ciclo de Krebs .la fase final de la respiración aeróbica incluye la cadena de transporte de electrones en la cual los electrones de un muéstralo a otro por medio de oxidaciones de oxidación reducción.

El aceptor final de electrones es el oxígeno que interacciona con el hidrogeno para formar agua .en la transferencia de electrones se produce la disminución de gradiente de energía liberada es emplead apara formar ATP por medio del proceso conocido como fosforilación oxidativa .estos procesos bioquímicos son de gran importancia ya que permiten a la célula obtener energía para realizar sus actividades metabólicas.

En la práctica se observara el proceso de la respiración celular del hígado utilizando como indicador ala azul de metileno para comprobar la actividad de las enzimas deshidrogenasas y coenzimas NAD y FAD que intervienen en las reacciones de oxidación de la glucosa hasta CO2 y H2O y evidenciar la cadena de transporte de electrones.

CADENA RESPIRATORIA:

Toda energía útil liberada durante la oxidación de ácidos grasos aminoácidos y virtualmente todo lo que proviene de la oxidación de los carbohidratos se vuelve disponible dentro de la mitocondria en forma de equivalentes reductores.

Las mitocondrias contienen la serie de catalizadores conocidos como la cadena respiratoria que colectan y transportan equivalentes reductores y los dirige a su reacción final con el oxígeno para formar agua. También está en las mitocondrias la maquinaria que atapa la energía libre producida como fosfato de alta energía.

RESPIRACION CELULAR

Es el conjunto de reacciones en las cuales el ácido pirúvico producido por la glucolisis es desdoblado a CO2 Y H2O y se producen 36 ATP. En las células eucariotas la respiración se realiza en la mitocondria. Se da en dos etapas:

 OXIDACION DEL PIRUVATO

 CICLO DEL ACIDO TRICARBOXILICO

El problema con la fermentación es que al usar moléculas orgánicas como aceptores terminales de electrones y tener que eliminar como residuo al producto resultante (ácido láctico/etanol), se pierde la energía potencial de esos compuestos.

La solución alternativa es usar alguna molécula no orgánica que pueda aceptar electrones y convertirse así en una molécula reducida. El oxígeno es perfecto para esto, porque luego de recibir los electrones se combina con dos protones convirtiéndose así en el residuo líquido perfecto para el ambiente: H2O

LA MITOCONDRIA Y EL SISTEMA TRANSPORTADOR DE ELECTRONES.

Una vez que se absorbe la glucosa en el hígado, se fosforila se almacena en forma de glucógeno o se metaboliza y entra en la vía glicolitica para convertirse en dos moléculas de piruvato y está en lactato sin que haya necesidad de oxígeno. Pero, en condiciones aeróbicas el piruvato se convierte en acetil CoA que entra en el ciclo de Krebs.

CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES

La cadena respiratoria donde la reducción monovalente de la molécula de oxigeno da lugar a la formación de la mayoría de estos compuestos.

II.OBJETIVOS

Conocer las reacciones de la respiración celular evidenciando el transporte de electrones por el cambio de color del indicador.

Conocer las condiciones que se requieren para la oxidación completa de la glucosa hasta CO2 y agua.

III.MARCO TEORICO

RESPIRACIÓN CELULAR

UNA ETAPA PREVIA: LA GLUCÓLISIS

La definiremos como el conjunto de reacciones que degradan la glucosa (C6) transformándola en dos moléculas de ácido pirúvico (PYR) (C3). Estas reacciones se realizan en el citoplasma de la célula. Es un proceso anaerobio, que no necesita oxígeno, y en el que por cada molécula de glucosa (GLU) se obtienen 2ATP y 2NADH+H+.

 Reactivos (puede aparecer con el nombre de sustrato):

Glucosa + 2ATP + 4ADP + 2Pi + NAD+

 Productos:

2 ácido pirúvico + 2 ADP + 4 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O

ESQUEMA GENERAL DE LA GLUCÓLISIS:

Características y significado biológico de la glucólisis:

 Se realiza tanto en procariotas como en eucariotas.

 En los eucariotas se realiza en el citoplasma.

 Se trata de una degradación parcial de la glucosa.

 Es un proceso anaerobio que permite la obtención de energía a partir de los compuestos orgánicos en ausencia de oxígeno.

 La cantidad de energía obtenida por mol de glucosa es escasa (2 ATP).

 La glucolisis fue, probablemente, uno de los primeros mecanismos para la obtención de energía a partir de sustancias orgánicas en la primitiva atmósfera sin oxígeno de la Tierra.

Vías del catabolismo del pirúvico

Para evitar que la glucolisis se detenga por un exceso de ácido pirúvico (PYR) y NADH+H+ o por falta de NAD+, se necesitan otras vías que eliminen los productos obtenidos y recuperen los substratos imprescindibles. Esto va a poder realizarse de dos maneras:

 Respiración aerobia (catabolismo aerobio, 1). Cuando hay oxígeno, el pirúvico es degradado completamente obteniéndose dióxido de carbono (CO2). El NADH+H+ y otras coenzimas reductoras obtenidas son oxidadas y los electrones transportados hacia el oxígeno (O2), recuperándose el NAD+ y obteniéndose H2O. Este proceso se realiza en los eucariotas en las mitocondrias.

 Fermentación (catabolismo anaeróbico, 2). Cuando no hay oxígeno el ácido pirúvico se transforma de diferentes maneras sin degradarse por completo a CO2 y H2O. Este proceso tiene como objetivo la recuperación del NAD+. En los eucariotas se realiza en el citoplasma.

PRIMERA ETAPA: LA ACTIVACIÓN DEL PIRUVATO (O ÁCIDO PIRÚVICO)

En condiciones aeróbicas el ácido pirúvico (PYR) obtenido en la glucolisis y en otros procesos catabólicos atraviesa la membrana de la mitocondria y en la matriz mitocondrial va a sufrir un proceso químico que tiene dos procesos:

 Descarboxilación. El ácido pirúvico (PYR) va a perder el grupo CO2 correspondiente al primer carbono, el carbono que tiene la función ácido.

 Oxidación. Al perderse el primer carbono, el segundo pasa de tener un grupo cetona a tener un grupo aldehído. Este grupo se oxidará a grupo ácido (ácido acético) por acción del NAD+. En el proceso interviene una sustancia, la coenzima-A (HS-CoA) que se unirá al ácido acético para dar acetil-coenzima A (ACA).

En consecuencia, se van a formar 2 nuevas moléculas de NADH+H+ por cada molécula de glucosa (GLU) y, al mismo tiempo, se originan las primeras 2 moléculas de CO2.

SEGUNDA ETAPA: EL CICLO DE KREBS

Consideraciones previas

Krebs (1938), denominó ciclo del ácido cítrico, y hoy se conoce también como ciclo de Krebs, a la ruta metabólica a través de la cual el ácido acético unido a la coenzima-A va a completar su oxidación en la matriz mitocondrial.

Este ciclo, no sólo va a ser la última etapa de la degradación de los azucares, otros compuestos orgánicos (los ácidos grasos y determinados aminoácidos) van a ser también degradados a acetil-CoA (ACA) e integrados en el ciclo de Krebs. El ciclo de Krebs es, por lo tanto, la vía fundamental para la degradación de la mayoría de los compuestos orgánicos y para la obtención coenzimas reductoras. Es la vía más importante para el catabolismo de las sustancias orgánicas.

Funcionamiento del ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs, como todo proceso cíclico, no tiene más principio o fin que el que nosotros queramos ponerle. Es alimentado continuamente en substratos y continuamente genera productos.

Las sustancias intermediarias se recuperan para ser de nuevo integradas en él. Como una rueda girando sin fin, sólo se detendrá si faltan los substratos o si, por exceso de productos, se inhiben las enzimas que participan en él.

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