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Universidad Nacional Autónoma de México

Escuela Nacional Colegio de Ciencias y Humanidades

Plantel Vallejo

Biología l.

Unidad 2.

Actividad 15: Respiración celular y fermentación

EQUIPO AZUL

Islas Escutia Mariana del Carmen.

Jiménez Alva Edwin Gael.

López Alba Oswaldo Valentín.

Grupo: 359A

Octubre de 2024

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La glucólisis es un proceso que ocurre en el citoplasma de células animales, vegetales y microorganismos, en el cual una molécula de glucosa (6 carbonos) se descompone en dos moléculas de piruvato (3 carbonos). Aunque consume 2 moléculas de ATP, produce 4, resultando en una ganancia neta de 2 ATP. Además, genera NADH, que luego se utiliza en la cadena de transporte de electrones. La glucólisis es un proceso anaeróbico (no requiere oxígeno) y es la principal fuente de energía en organismos anaerobios como bacterias y levaduras.

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La glucólisis consta de una serie de 10 reacciones en las que participan diversas enzimas clave.

1. Hexoquinasa: Fosforila la glucosa, utilizando ATP para formar glucosa-6-fosfato.

2. Fosfoglucosa isomerasa: Convierte la glucosa-6-fosfato en fructosa-6-fosfato.

3. Fosfofructoquinasa-1 (PFK-1): Fosforila la fructosa-6-fosfato utilizando ATP, formando fructosa-1,6-bisfosfato (paso clave y regulador).

4. Aldolasa: Corta la fructosa-1,6-bisfosfato en dos moléculas: dihidroxiacetona fosfato (DHAP) y gliceraldehído-3-fosfato (G3P).

5. Triosa fosfato isomerasa: Convierte el DHAP en gliceraldehído-3-fosfato (G3P), para que ambas moléculas entren a la fase posterior.

6. Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa: Oxida G3P y lo convierte en 1,3-bisfosfoglicerato, produciendo NADH.

7. Fosfoglicerato quinasa: Convierte 1,3-bisfosfoglicerato en 3-fosfoglicerato, generando ATP.

8. Fosfoglicerato mutasa: Convierte el 3-fosfoglicerato en 2-fosfoglicerato.

9. Enolasa: Convierte el 2-fosfoglicerato en fosfoenolpiruvato (PEP), liberando agua.

10. Piruvato quinasa: Convierte el fosfoenolpiruvato en piruvato, generando ATP.

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Este proceso genera una ganancia neta de 2 ATP y produce 2 NADH.

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Glucosa: El principal sustrato inicial, una molécula de 6 carbonos (C6H12O6).

ATP: Se consumen 2 moléculas de ATP en las primeras reacciones para activar la glucosa y sus intermediarios.

NAD⁺: Se utiliza para aceptar electrones, convirtiéndose en NADH durante la oxidación del gliceraldehído-3-fosfato.

Todos estos colaboran en la producción de piruvato, ATP y NADH.

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La glucólisis se lleva a cabo en el citoplasma de la célula. Este proceso ocurre en el citoplasma de células animales, vegetales, hongos, bacterias y otros microorganismos. La glucosa se descompone en moléculas más pequeñas

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La glucólisis se clasifica como un proceso de reacciones catabólicas. En este proceso, la glucosa, que es una molécula más grande y compleja, se descompone en moléculas más pequeñas (piruvato), liberando energía en forma de ATP y NADH.

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2 Piruvato: Cada molécula de glucosa se convierte en dos moléculas de piruvato (C3H4O3).

2 ATP: Se generan 4 ATP en total, pero se consumen 2, lo que resulta en una ganancia neta de 2 ATP.

2 NADH: Se producen dos moléculas de NADH, que se utilizarán en la cadena de transporte de electrones para generar más ATP.

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Eventos principales: Los electrones de alta energía transportados por NADH y FADH2 se transfieren a través de una serie de complejos proteicos en la membrana interna mitocondrial. Esto impulsa el bombeo de protones y genera un gradiente de protones, que luego es utilizado por la ATP sintasa para generar ATP.

Ganancia neta de ATP: Aproximadamente 34 ATP.

Organelo celular: Se lleva a cabo en la membrana interna de la mitocondria.

Tipo de reacciones: Catabólicas, ya que los electrones de alta energía se transfieren para liberar energía y producir ATP.

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Reacciones con enzimas: En el ciclo de Krebs participan varias enzimas, como la citrato sintasa y la succinato deshidrogenasa.

Ganancia neta de ATP: Por cada vuelta del ciclo se obtiene 1 GTP (equivalente a 1 ATP).

Organelo celular: Se lleva a cabo en la matriz mitocondrial.

Tipo de reacciones: Catabólicas, ya que el acetil-CoA se oxida completamente en CO2.

Productos de la reacción: 2 moléculas de CO2, 3 NADH, 1 FADH2 y 1 GTP (equivalente a 1 ATP) por vuelta del ciclo.

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Son portadores de electrones que desempeñan un papel fundamental en las reacciones de oxidación-reducción (redox) celular.

NAD+: Acepta electrones de alta energía y los transporta a la cadena de transporte de electrones (CTE). También actúa como indicador del estado energético celular y es sustrato de varias enzimas

FAD: Oxida los alcanos a alquenos

Durante las primeras etapas de la respiración celular, se producen las formas reducidas de NAD+ y FAD, NADH y FADH₂ respectivamente. Los portadores de electrones reducidos donan sus electrones a la CTE, donde se convierten de nuevo en NAD+ y FAD.

Los portadores de electrones son esenciales para la producción de trifosfato de adenosina (ATP). Sin ellos la célula no funcionaría.

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Es un proceso químico que utiliza oxígeno para generar energía a partir de carbohidratos, proteínas y lípidos.

La respiración aerobia se lleva a cabo en los organismos eucariontes, así como en algunos tipos de bacterias y arqueas. En los organismos eucariotas, el proceso ocurre en las mitocondrias y se divide en dos etapas: el ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa

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Reacción de glucosa y oxígeno:

La glucosa reacciona con el oxígeno para formar ATP, que es utilizado por la célula.

Subproductos:

Se producen dióxido de carbono y agua como subproductos.

Organismos aeróbicos:

La mayoría de los organismos, incluidos los humanos, realizan este tipo de respiración.

Liberación de energía:

La respiración aeróbica libera mucha más energía que la respiración anaeróbica.

Etapas:

En las células eucariotas, la respiración aeróbica ocurre en dos etapas: el Ciclo de Krebs (o ciclo de ácido cítrico) y la fosforilación oxidativa.

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C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + ATP

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Libera mucha energía:

La respiración aerobia libera más energía que la respiración anaeróbica. En la respiración aerobia, la glucosa se descompone hasta convertirse en dióxido de carbono, lo que libera energía suficiente para producir hasta 38 moléculas de ATP.

Es esencial para el funcionamiento de los tejidos y órganos:

La respiración aerobia es fundamental para el correcto funcionamiento de los tejidos y órganos, especialmente aquellos con alta demanda energética como el corazón, el cerebro y los músculos.

Es común en la mayoría de los organismos:

La respiración aerobia es común en la mayoría de las plantas y animales, aves, humanos y otros mamíferos

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Glucólisis (en organismos anaerobios)

Ejemplo de organismos anaerobios: Algunas bacterias y levaduras, como la levadura de cerveza.

Reacciones con enzimas: Las mismas enzimas que en la glucólisis aerobia: hexoquinasa, fosfofructoquinasa, y piruvato quinasa.

Ganancia neta de ATP: Se generan 2 ATP netos.

Sustratos de la vía metabólica: Glucosa (C6H12O6).

Organelo celular: Se lleva a cabo en el citoplasma.

Tipo de reacciones: Catabólicas, porque la glucosa se descompone en piruvato.

Productos de la vía metabólica: 2 piruvato, 2 NADH, 2 ATP.

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Ecuación general: C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2

Sustratos de vías metabólicas: Los sustratos principales de la fermentación alcohólica son los azúcares, especialmente la glucosa.

Productos de vías metabólicas: Los productos principales de la fermentación alcohólica son el etanol y el dióxido de carbono. El etanol es el alcohol que se encuentra en las bebidas alcohólicas, mientras que el dióxido de carbono es el gas que hace que la masa madre suba y que las bebidas espumosas sean espumosas.

La importancia económica: Es un proceso muy importante para la economía. Se utiliza para producir una amplia variedad de productos, incluyendo:

Bebidas alcohólicas: como el vino, la cerveza, la sidra y el sake.

Biocombustibles: como el bioetanol, que se utiliza como combustible para vehículos.

Importancia biológica: La fermentación alcohólica es un proceso importante para la supervivencia de muchos organismos. Las levaduras utilizan la fermentación alcohólica para obtener energía en ausencia de oxígeno.

Sistemas vivos: La fermentación alcohólica es llevada a cabo por una variedad de organismos, incluyendo:

Levaduras: como Saccharomyces cerevisiae, que se utiliza para producir cerveza, vino y pan.

Bacterias: como Zymomonas mobilis, que se utiliza para producir bioetanol.

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Ecuación general: C6H12O6 → 2 CH3CHOHCOOH.

Sustratos: Los sustratos principales de la fermentación láctica son los azúcares, especialmente la glucosa. Las bacterias lácticas pueden utilizar otros azúcares como la lactosa, la sacarosa y la maltosa, pero la glucosa es la más común.

Productos: El producto principal de la fermentación láctica es el ácido láctico. Este ácido es responsable del sabor agrio de los productos lácteos fermentados como el yogur, el queso y el kéfir.

Importancia económica: La fermentación láctica es un proceso muy importante para la economía. Se utiliza para producir una amplia variedad de productos, incluyendo:

Alimentos fermentados: como el kimchi, el miso y el tempeh.Productos lácteos fermentados: como el yogur, el queso, el kéfir y el chucrut.

Alimentos fermentados: como el kimchi, el miso y el tempeh.Alimentos fermentados: como el kimchi, el miso y el tempeh.

Alimentos fermentados: como el kimchi, el miso y el tempeh.Bioplásticos: el ácido láctico se puede utilizar para producir plásticos biodegradables.

Importancia biológica: La fermentación láctica es un proceso importante para la supervivencia de muchos organismos. Las bacterias lácticas utilizan la fermentación láctica para obtener energía en ausencia de oxígeno. Este proceso también es importante para la salud humana, ya que las bacterias lácticas son parte de la flora intestinal y ayudan a digerir los alimentos y a mantener un sistema inmunológico saludable.

Sistemas vivos: La fermentación láctica es llevada a cabo por una variedad de organismos, incluyendo:

Bacterias lácticas: como Lactobacillus, Streptococcus y Lactococcus. Estas bacterias se encuentran en el intestino humano, en los productos lácteos y en otros alimentos.

Alimentos fermentados: como el kimchi, el miso y el tempeh.Alimentos fermentados: como el kimchi, el miso y el tempeh.Células musculares: Cuando los músculos trabajan duro y no hay suficiente oxígeno disponible, las células musculares realizan la fermentación láctica para obtener energía.

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La respiración anaerobia es un proceso biológico que permite a las células producir energía en ausencia de oxígeno. Este proceso es vital para muchos organismos, especialmente aquellos que viven en ambientes sin oxígeno, como las bacterias que viven en el intestino humano. La respiración anaerobia se caracteriza por la oxidorreducción de azúcares, donde los electrones extraídos de una molécula de combustible pasan a través de una cadena de transporte de electrones, pero el aceptor final de electrones no es el oxígeno, sino otra molécula como el sulfato, el nitrato o el ion férrico.

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Ejemplo de Respiración Anaeróbica en células musculares

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Ejemplo de Respiración Anaeróbica en células musculares

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CCH UNAM. (s.f.). Introducción a la respiración aerobia. Portal Académico CCH. Recuperado el 6 de octubre de 2024, de https://e1.portalacademico.cch.unam.mx/alumno/biologia1/unidad2/respiracionAerobia/introduccion