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La respiración celular es un proceso mediante el cual una molécula de glucosa sera degrada mediante diversos procesos a dióxido de carbono y agua, obteniendo, también, energía en forma de ATP en un principio en poca cantidad pero, obteniendo mucho mas ATP para el sistema en los siguientes procesos. En total este proceso puede proporcionar entre 30 y 32 moleculas de ATP a la celula.

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En la glucólisis la molécula de glucosa, mediante un proceso de transformaciones químicas, se convertirá en dos moléculas de piruvato, utilizando 2 moléculas de ATP en su primera etapa y produciendo 4 ATP y 2 NADH al final.

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  REACCIONES Y ENERGÍA LIBRE DE GIBBS DE LA GLUCÓLISIS

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  REACCIONES Y ENERGÍA LIBRE DE GIBBS DE LA GLUCÓLISIS

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En esta etapa de la respiración celular el piruvato obtenido en la glucolisis pasa a la mitocondria de la célula donde por una descarboxilacion oxidativa se obtendrá acetil-coA y NADH, liberando también dioxido de carbono.

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Energía libre de Gibbs de la oxidacion del piruvato

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Energía libre de Gibbs de la oxidacion del piruvato

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En esta etapa el Acetil-CoA, dentro de la matriz mitocondiral se combina con una molécula de cuatro carbonos llamada oxaloacetato y posteriormente pasara por una serie de reacciones que terminaran regenerando al oxaolacetato y de la que se obtendra energía en forma de un ATP, tres NADH, y tres FADH₂.

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Finalmente los los NADH y FDH2 producidos en los procesos anteriores depositan sus electrones en la cadena de electrones, volviendo así a sus formas iniciales NAD+ y FAD. dentro de esta cadena de electrones, en la fosforilacion oxidativa, se obtendrá la mayor parte de energía en forma de ATP de la respiración celular, los electrones pasan de un miembro a otro por medio de reacciones redox, y que al final serán recibidos por moléculas de oxigeno para formar agua, la energía liberada en estas reacciones es almacenada formando un gradiente electroquimico el cual sera usado para la quimiosmosis, en la cual mediante el uso del gradiente de concentración la proteínas ATP sintasa capturara la energía del gradiente en forma de ATP. De todo este proceso se obtendran aproximadamente 18 ATP.

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Energía libre de Gibbs de la fosforilación oxidativa

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Energía libre de Gibbs de la fosforilación oxidativa

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2. Formación del ISOCITRATO (De citrato a isocitrato)

Participación de la enzima acotinasa

En esta reacción ocurre una deshidratación y una hidratación de forma sucesiva

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3. Descarboxilación oxidativa del ISOCITRATO (De isocitrato a alfa cetoglutarato)

La enzima isocitrato deshidrogenasa en presencia de NAD⁺ y de Mn²⁺ o Mg²⁺ oxida al isocitrato

Liberación de la primera molécula de CO₂

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4. Descarboxilación oxidativa del ALFA CETOGLUTARATO (De cetoglutarato a succinil-CoA)

Oxidación del alfa cetoglutarato

Liberación de una segunda molécula de CO₂

Reducción del NAD⁺ a NADH + H⁺

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5. Conversión de succinil-CoA a succinato 

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5. Conversión de succinil-CoA a succinato 

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Succinil-CoA sintetasa libera la coenzima A, produciendo succinato y liberando energía.

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Transferencia de dos átomos de hidrógeno a FAD que se reduce a FADH2.

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Malato deshidrogenasa oxida al malato en oxalacetato

NAD+ se reduce a NADH + H+

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Balance neto de la oxidación de un acetil-S-CoA en ciclo de Krebs

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Balance neto de la oxidación de un acetil-S-CoA en ciclo de Krebs

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En la semicelda anódica ocurren las oxidaciones, mientras que en la semicelda catódica ocurren las reducciones.

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La pila galvánica, consta de una lámina de zinc metálico, Zn (electrodo anódico), sumergida en una disolución de sulfato de zinc, ZnSO₄, 1 M (solución anódica) y una lámina de cobre metálico, Cu (electrodo catódico), sumergido en una disolución de sulfato de cobre, CuSO₄, 1 M (solución catódica).

El funcionamiento de la celda se basa en el principio de que la oxidación de Zn a Zn²⁺ y la reducción de Cu²⁺ a Cu se puede llevar a cabo simultáneamente, pero en recipientes separados por un puente salino, con la transferencia de electrones, e⁻, a través de un alambre conductor metálico externo.

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PROCESOS NO BIOLÓGICOS: RECUBRIMIENTOS METÁLICOS - ELECTRODEPOSICIÓN 

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PROCESOS NO BIOLÓGICOS: RECUBRIMIENTOS METÁLICOS - ELECTRODEPOSICIÓN 

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                                  REACCIONES 

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                                  REACCIONES 

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1. Formación de CITRATO (De oxalacetato a citrato)

La reacción es exergónica, motivo por el cual este paso es irreversible

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Su fundamento radica en colocar por vía electroquímica finas capas de metal sobre la superficie de una pieza que este sumergida en una solución de iones metálicos o electrolíticos.
La mayoría de los metales, expuestos a la acción del ambiente, sufren transformaciones físico-químicas que los degradan, reducen su utilidad y llegan a destruirlos.
Importancia
La aplicación de un recubrimiento metálico tiene por finalidad proteger de la corrosión a otro metal mas barato.

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Se añade una molécula de agua al fumarato convirtiendolo en L-malato.

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Cuando hablamos la electrodeposición es un proceso por el cual un recubrimiento metálico es aplicado sobre una superficie a traes de una corriente eléctrica generalmente continua
La electrodeposición es usada para revestir piezas de grandes dimensiones con mínimos costos de operación.
Principio de proceso de electrodeposición
- Electrolito: Solución que contiene los iones del metal que se desea depositar.
- Cátodo: Superficie donde se presenta la reacción de reducción también conocido como electrodo de trabajo. Mn+ + ne-   ---> M.
- Ánodo: Superficie donde se produce la reacción de oxidación. el ánodo puede ser activo o inerte. Cuando el ánodo es activo, generalmente es del mismo metal que se desea depositar. cuando es inerte, este no sufre ningún cambio químico durante el proceso.
- Corriente eléctrica: puede ser directa o pulsante.
Su funcionamiento es el antagónico al de una celda galvánica, que utiliza una reacción redox para obtener una corriente eléctrica. La pieza que se desea recubrir se sitúa en el cátodo del circuito, mientras que el ánodo es del metal con el que se desea recubrir la pieza. El metal del ánodo se va consumiendo, reponiendo el depositado. En otros procesos de electrodeposición donde se emplea un ánodo no consumible, como los de plomo o grafito, los iones del metal que se deposita deben ser periódicamente repuestos en el baño a medida que se extraen de la solución.

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PROCESOS NO BIOLÓGICOS: CELDAS GALVÁNICAS

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PROCESOS NO BIOLÓGICOS: CELDAS GALVÁNICAS

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Las Celdas galváncias, son un dispositivo en el que la transferencia de electrones, de la semireacción de oxidación a la semireacción de reducción, se produce a través de un circuito externo en vez de ocurrir directamente entre los reactivos; de esta manera el flujo de electrones puede ser utilizado.

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Proceso Tecnológico-Electrodeposición sobre un metal (Me) de cobre en un baño de sulfato de cobre. 

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Proceso Tecnológico-Electrodeposición sobre un metal (Me) de cobre en un baño de sulfato de cobre. 

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Cuando se enciende la fuente de alimentación externa, el metal del ánodo se oxida a partir de un estado de valencia 0 para formar cationes con carga positiva. Estos cationes se asocian con los aniones de la solución. Los cationes se reduce en el cátodo depositándose en el estado metálico, valencia cero. Por ejemplo, en una solución ácida, el cobre se oxida en el ánodo a Cu²⁺ perdiendo dos electrones. El Cu²⁺ asociado con el anión SO₄ ²⁻ en la solución forman el sulfato de cobre. En el cátodo, el Cu²⁺ se reduce a cobre metálico al obtener dos electrones. El resultado es la transferencia efectiva de cobre de la fuente de ánodo a una película que recubre el cátodo.