Cap ítulo 8
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Transcript of Cap ítulo 8
Capítulo 8
Producción de Energía
Hay más de 100 enfermedades mitocondriales
Ataxia de Friedreich, causada por una mutación de un gen mitocondríal, resulta en debilidad muscular y problemas de visión
Los animales, plantas, protistas y hongos dependen de las mitocrondrias
Mitocondrias defectuosas pueden resultar en enfermedades letales
Temas de interés: Cuando las mitocondrias trabajan
p.123
Cuando las mitocondrias trabajan
Organismos fotosintéticos obtienen energía del sol
Animales obtienen energía de plantas u otros animales
En todos los casos, la energía se transforma a ATP
ATP es fuente universal de energía
Hacer ATP
Las plantas hacen ATP en fotosíntesis
Las células de otros organismos hacen
ATP metabolizando carbohidradtos,
grasas y proteínas
Vías liberadoras de Energía
Vía Aeróbica
Evolucionó después
Requiere oxígeno Empieza con
glicólisis en citoplasma
Se completa en mitocondria
Vía Anaeróbica
Evolucionó primero No requiere
oxígeno Empieza con
glicólisis en citoplasma
Se completa en el citoplasma
Inicia (glucólisis) en citoplasma
Termina en mitocondria
Inicia (glucólisis) en citoplasma
Termina en mitocondria
Respiración aeróbica
Vía anaeróbica
Fig. 8-2, p.124
Vías productoras de energía
Ecuación Respiración Aeróbica
C6H1206 + 6O2 6CO2 + 6H20 glucosa oxígeno dióxido carbono agua
Overview of Aerobic Respiration
CYTOPLASMA
Glucólisis
Cadena transportadora
electrones
Ciclo Krebs ATP
ATP
2 CO2
4 CO2
2
32
agua
2 NADH
8 NADH
2 FADH2
2 NADH 2 piruvatos
e- + H+
e- + oxígeno
(2 ATP netos)
glucosa
Producción Energía Promedio: 36 ATP
e-
e- + H+
e- + H+
ATP
H+
e- + H+
ATP2 4
Fig. 8-3, p. 135
La función de las coenzimas
NAD+ y FAD aceptan electrones e
hidrógenos
Transforman en NADH y FADH2
Entregan electrones a la cadena
transportadora de electrones
Un azúcar (C6H12O6)
Atomos unidos por uniones covalentes
Glucosa
In-text figurePage 126
Glucólisis en dos etapas
Reacciones endergónicas (inversión) ATP activa la glucosa y sus carbones
Reacciones exergónicas (cosecha) Los productos se parten en moléculas de
piruvato de tres carbones
Se forma ATP y NADH
GLUCOSA
glucosa
glucólisis
pyruvate
a segunda parte dela vía aeróbica
Fig. 8-4a, p.126
Glucólisis
ATP
ATP
invierte 2 ATP
REACCIONES ENDERGÓNICASDE GLUCÓLISIS
glucosa
ADP
ADP
P
P
P
P
glucosa–6–fosfato
fructosa–6–fosfato
fructosa–1,6–difosfato DHAP
Fig. 8-4b, p.127
Glucólisis
ATPADP
REACCIONES EXERGÓNICAS
NAD+
P
PGAL
1,3–difosfoglicerato
fosforilización anivel de sustrato
Pi
1,3–difosfoglicerato
ATP
NADHNADH
P
PGALNAD+
Pi
P PP P
3–fosfoglicerato 3–fosfoglicerato
P P
invierte 2 ATP
ADP
Fig. 8-4c, p.127
GLUCÓLISIS
produce 2 ATP
ATPADP
P
fosforilización a nivel de sustrato
2–fosfoglicerato
ATP
P
piruvato piruvato
ADP
P P
2–fosfoglicerato
H2O H2O
PEP PEP
Fig. 8-4d, p.127
Glicólisis
Energy-Requiring Steps
invierten 2 ATPReacciones endergónicas
glucosa
PGAL PGALPP
ADP
P
ATP
glucosa-6-fosfato
Pfructosa-6-fosfato
ATP
fructosa1,6-defosfatoP P
ADP
Figure 8-4(2)Page 127
Energy-Releasing
Steps
ADPATP
piruvato
ADPATP
piruvato
H2OP
PEP
H2OP
PEP
P
2-fosfoglicerato
P
2-fosfoglicerato
ADPATP
P3-fosfoglicerato
ADPATP
P3-fosfoglicerato
NAD+
NADHPi
1,3-difosfogliceratoP P
NAD+
NADHPi
1,3-difosfogliceratoP P
PGALP
PGALP
Figure 8-4 Page 127
Glucólisis: Ganancia Neta Energía
Reacciones endergónicas: 2 ATP invertidos
Reacciones exergónicas:2 NADH formados 4 ATP formados
Ganancia neta 2 ATP y 2 NADH
Reacciones secundarias
Reacciones preparación Piruvato se oxida a moléculas de acetil (2
carbonos) y dióxido de carbono NAD+ se reduce
Ciclo Krebs Las moléculas de acetil se oxidan a dióxido
de carbono NAD+ y FAD son reducidos
Fig. 8-5a, p.128
mitocondria
mitocondria
Reacciones secundarias
Fig. 8-5b, p.128
Reacciones secundarias
membrana interna de la
mitocondria
membrana externade la
mitocondria
matriz espaciointermembranoso
Fig. 8-6a, p.128
Reacciones secundarias
Dos piruvatos atraviesan la membrana interna mitocondria
espacio intermembranoso
NADH
NADH
FADH2
ATP
2
6
2
2
Ciclo Krebs
6 CO2
matriz mitocondrial
Ocho NADH, dos FADH 2, y dos ATP son la ganancia de la descomposición de dos piruvatos.
Los seis átomos de carbono del piruvato se difunden fuera de la mitocondria y la célula en forma de seis moléculas de CO2
Fig. 8-6b, p.128
Reacciones de Preparación
piruvato
NAD+
NADH
coenzyme A (CoA)
O O dióxido carbono
CoAacetil-CoA
Formación de acetil-CoA
acetil-CoA
(CO2)
piruvato
coenzima A NAD+
NADH
CoA
Ciclo KrebsCoA
NADH
FADH2
NADH
NADH
ATP ADP + grupo fosfato
NAD+
NAD+
NAD+
FAD
oxalacetato citrato
Fig. 8-7a, p.129
Reacciones preparación
glucosa
GLUCÓLISIS
PIRUVATO
CICLO KREBS
CADENA TRANSPORTADORAELECTRONES
Fig. 8-7b, p.129
Reacciones de
preparación
CicloKrebs
NAD+
NADH
=CoAacetil-CoA
oxalacetato citrato
CoA
H2O
malato isocitrato
H2O
H2O
FAD
FADH2
fumarato
succinato
ADP + grupo fosfatoATP
succinil-CoA
O O
CoANAD+
NADH
O ONAD+
NADH
a-ketoglutarato
Figure 8-6Page 129
Ciclo de Krebs
Productos
Coenzima A 2 CO2
3 NADH FADH2
ATP
Reactivos
Acetil-CoA 3 NAD+
FAD ADP y Pi
Resultados segunda etapa
Todas las moléculas de carbono del piruvato terminan en dióxido carbono
Las coenzimas se reducen (ganan electrones e hidrógenos)
Se forma una molécula de ATP Se regenera el oxalacetato de cuatro
carbonos
Reducción de coenzimas en dos etapas
Glucólisis 2 NADH Reacciones
preparación 2 NADH Ciclo Krebs 2 FADH2 + 6 NADH
Total 2 FADH2 + 10 NADH
Se da en mitocondria Coenzimas entregan electrones a la
cadena transportadora Cadena transportadora de electrones
produce un gradiente de iones H+ Flujo de H+ a favor de gradiente produce
ATP
Cadena transportadoraelectrones
glucosa
GLUCÓLISIS
piruvato
CILCOKREBS
CADENA TRANSPORTADORAELECTRONES
Fig. 8-8a, p.130
Fosforilización
Fig. 8-8b, p.130
ESPACIO INTERMEMBRANA
MATRIZ MITOCONDRIAL
Cadena transportadora Electrones ATP Sintetasa
ATP
H+
H+H+
H+
H+
H+
H+H+
H+H+
H+
H+H+
H+
H+
H+
H+
H+H+
H+
H+
H+
H+
H+
NADH + H+ NAD+ + 2H+ FAD + 2H+FADH2 2H+ + 1/2 02 H2O ADP + Pi
e-e- e-
Fosforilización
glucosa
glycolysis
e–
CICLOKREBS
cadenatransportadora
electrones
2 PGAL
2 pyruvate
2 NADH
2 CO2
ATP
ATP
2 FADH2
H+
2 NADH
6 NADH
2 FADH2
2 acetil-CoA
ATP2 CicloKrebs
4 CO2
ATP
ATP
ATP
36
ADP + Pi
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
Fig. 8-9, p.131
Fosforilización
Generando gradiente H+
NADH
espacio intermembrana
matriz mitocondrial
Produccción ATP: Modelo Quimiosmótico
ATP
ADP+Pi
MATRIZ MITOCONDRIAL
Importancia Oxígeno
Cadena transportadora electrones requiere oxígeno
Oxígeno recoge electrones de la cadena y los combina con H+ para formar agua
Resumen Ganancia de Energía(por molécula glucos)
Glucólisis 2 ATP
Ciclo Krebs y reacciones preparación 2 ATP
Cadena transportadora electrones 32 ATP
Ganancia energía varía
NADH formado en citoplasma no puede entrar a mitocondria
Entrega electrones a membrana mitocondrial
Membrana transporta NAD+ o FAD hacia interior mitocondria
Electrones entregados a FAD producen menos ATP que aquellos entregados al NAD+
686 kcal de energía se liberan
7.5 kcal se conservan en cada ATP
Cuando se forman 36 ATP, 270 kcal (36 X 7.5)
se capturan en ATP
Eficiencia = 270 / 686 X 100 = 39%
Mayoría energía se pierde en calor
Eficiencia de respiración aeróbica
No usan oxígeno
Produce menos ATP
Dos tipos
Fermentación
Transporte electrónes anaeróbicos
Vías anaeróbicas
Fermentación
Empieza con glucólisis
No metaboliza glucosa a agua y dióxido de
carbono
Produce sólo 2 ATP de la glucólisis
Pasos que siguen a glucólisis sólo regeneran
NAD+
C6H12O6
ATP
ATPNADH
2 acetaldehídos
electrones, hidrógeno forma NADH
2 NAD+
2
2 ADP
2 piruvato
2
4
cosecha
inversión
glucólisis
forma etanol
2 ATP net
2 etanol
2 H2O
2 CO2
Fig. 8-10d, p.132
FermentaciónAlchólica
Fig. 8-10a, p.132
FermentaciónAlchólica
Fig. 8-10b, p.132
FermentaciónAlchólica
Fig. 8-10c, p.132
Fermentación Alchólica
C6H12O6
ATP
ATPNADH
2 lactato
electrones, hidrógeno froma NADH
2 NAD+
2
2 ADP
2 piruvato
2
4
cosecha
inversión
glucólisis
lactate fermentation
2 ATP netos
Fig. 8-11, p.133
FermentaciónLáctica
Fig. 8-12, p.133
Fermentación Láctica
Cadena Transportadora anaeróbica
Realizan algunas bacterias Cadena transportadora de elctrones se da
en la membrana plasmática bacteriana El receptor final de electrones es un
compuesto del ambiente como los nitratos. No oxígeno
Ganancia ATP es baja
p.134
ALIMENTO
carbohidratoscomplejos
azúcares simples
piruvato
acetil-CoA
glucógenoGRASAS proteínas
aminoácidos
esqueletoscarbono
acidosgrasos
glicerol
NH3
PGAL
glucosA-6-fosfato
GLUCÓLISIS
CILCO KREBS
urea
Fig. 8-13a, p.135
Formas alternas de energía
ALIMENTO
GRASAS glucógenocarbohidrátos
complejos proteínas
azúcares simples(e.g., glucosa) aminoácidos
glucosa-6-fosfato carbono
NH3
urea
ATP
(2 ATP netos)
PGAL
glucólisisATP2
glicerolacidosgrasos
NADH piruvato
acetil-CoA
NADH CO2
CicloKrebs
NADH,FADH2
CO2
ATP
ATPATP
mucho ATP
aguaH+
e– + oxígeno
e–
4
ATP2
Fig. 8-13b, p.135
cadena transportadoraelectrones
Formas alternas de
energía
Orígen vida, atmósfera con poco oxígeno
Primeros organismos vías anaeróbicas
Después, fotosíntesis aumenta oxígeno
atmosférico
Aparecen células que usan el oxígeno como
aceptor final de electrones en cadena
transportadora
Evolución Vías Metabólicas
Procesos ligados
energía solar
augua+
dióxidocarbono
FOTOSÍNTESIS
RESPIRACIÓNAERÓBICA
moléculasazúcar oxígeno