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Seguimiento de moléculas de oxígeno en la oxidación de glucosa.

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Para esta reacción, que se encuentra en un libro de texto típico de bioquímica:

$ C_6H_ {12} O_6 + 6O_2 a 6CO_2 + 6H_2O $

Estoy interesado en saber dónde van los átomos de oxígeno de $ 6O_2 $. Creo que van a $ 6H_2O $, pero esto no es suficiente para mantener el equilibrio. Entonces, ¿el átomo de oxígeno de $ 6CO_2 $ también entra en el dióxido de carbono? Experimentalmente, estos pueden confirmarse mediante experimentos de marcaje de iostopos. Se agradecerá la referencia a tales experimentos.

Estoy interesado en esta pregunta porque el metabolismo central puede entenderse como un proceso de transferencia de electrones donde la glucosa es donante y el oxígeno es aceptor. Necesitamos calcular, efectivamente, cuántos electrones transfiere la glucosa al oxígeno en caso de oxidación total.


Creo que este experimento (archivo PDF) le ayudará a comprender el concepto básico sobre el destino del oxígeno en la respiración aeróbica. Básicamente el resultado es:

  1. El oxígeno del dióxido de carbono respiratorio está en equilibrio de intercambio con el agua corporal.
  2. El oxígeno molecular utilizado se convierte en agua corporal.

Con respecto al cálculo de los electrones donados al oxígeno, simplemente calculando cuántos NADH2 y cuántos FADH2 se reduce en cuántos pasos durante el ETC podrá responder su pregunta.


El catabolismo de la glucosa es un proceso de varios pasos que implica una serie de reacciones. La reacción que dio es simplemente la ecuación balanceada general; en realidad, no sucede así en las células vivas. Todo el oxígeno diatómico se convierte en agua en la cadena de transporte de electrones, pero el agua también se consume y se produce a lo largo de los pasos anteriores, por lo que la ecuación no se equilibra de esa manera.

Vea estas imágenes de Wikipedia y observe todos los compuestos que entran y salen del proceso.

Glucólisis

Ciclo de TCA

Cadena de transporte de electrones mitocondrial


¿Qué es la oxidación de glucosa? (con imagenes)

La oxidación de la glucosa es un proceso químico que proporciona energía para que un organismo lleve a cabo todas sus actividades requeridas. Durante este proceso, la glucosa, una simple molécula de azúcar obtenida de los alimentos, se descompone en dióxido de carbono y agua. Esta reacción libera energía y la almacena en forma química para que la use la célula. Hay tres etapas separadas de oxidación de la glucosa: la glucólisis, el ciclo del ácido cítrico y el sistema de transporte de electrones.

Glucosa

Las moléculas de glucosa se utilizan para construir carbohidratos más complejos, como almidón y celulosa. La fórmula química de esta molécula es C6H12O6, lo que significa que está formado por seis átomos de carbono, 12 átomos de hidrógeno y seis átomos de oxígeno. La glucosa, que se encuentra en las plantas y en muchos tipos de alimentos, se absorbe en el torrente sanguíneo durante la digestión.

Oxidación

La oxidación de la glucosa es un proceso aeróbico, una reacción química que requiere oxígeno. El término "oxidación", de hecho, se refiere a cualquier reacción en la que el oxígeno se combina con otra molécula, que luego se dice que está oxidada. Durante el proceso, una molécula de glucosa se combina con seis moléculas de oxígeno para producir seis moléculas de dióxido de carbono, seis moléculas de agua y trifosfato de adenosina (ATP), una molécula que las células utilizan para almacenar o transferir energía.

Glucólisis

El primer paso en el proceso de oxidación es la glucólisis, que tiene lugar dentro del citoplasma de una célula, la sustancia gelatinosa que llena la célula y rodea los otros órganos celulares. Durante esta etapa, la molécula de glucosa se descompone en dos moléculas de piruvato, un ácido orgánico que puede suministrar energía a las células. Esta descomposición también libera energía, que se utiliza para agregar un ion fosfato al difosfato de adenosina (ADP) para crear ATP. El ADP, a su vez, se forma con el ATP que se descompone para liberar su energía.

La glucólisis de una sola molécula de glucosa consume dos moléculas de ATP y produce cuatro en total, lo que lleva a una ganancia neta de energía de dos ATP. La energía del proceso también se usa para producir dos NADH, una forma de enzima que se usa para transferir electrones para impulsar reacciones químicas celulares.

El ciclo del ácido cítrico

Para comenzar el ciclo del ácido cítrico, también llamado ciclo de Krebs, las moléculas de piruvato producidas por la glucólisis se mueven a las mitocondrias, un órgano celular involucrado en los procesos metabólicos. Una vez allí, las moléculas se convierten en acetil CoA, la molécula que impulsa el ciclo del ácido cítrico. El acetil CoA está compuesto por carbono del piruvato y la coenzima A, una molécula que ayuda en los procesos biológicos. El proceso de conversión produce un NADH.

El acetil CoA libera la porción de carbono de la molécula en el ciclo del ácido cítrico, que funciona constantemente y produce ATP, electrones de alta energía y dióxido de carbono. La mayor parte de la energía producida se almacena en forma de electrones de alta energía, y una vuelta del ciclo dará como resultado tres NADH y un FADH.2. Como NADH, FADH2 almacena los electrones capturados. El ciclo también produce dos ATP y emite el resto de la energía en forma de calor.

El sistema de transporte de electrones

La etapa final de la oxidación de la glucosa también tiene lugar dentro de las mitocondrias, donde un grupo de proteínas, llamado sistema de transporte de electrones, ayuda a transformar la energía de los electrones capturados por NADH y FADH.2 en ATP. Este proceso está modelado por la teoría quimiosmótica, que describe la forma en que estos electrones pasan a lo largo del sistema de transporte, liberando energía a medida que avanzan.

La energía liberada se usa para mover iones de hidrógeno cargados positivamente hacia adelante y hacia atrás a través de la membrana que separa dos partes de la mitocondria. La energía de este movimiento se almacena en ATP. Este proceso se llama fosforilación oxidativa, porque el oxígeno es necesario para el paso final, aceptando electrones y átomos de hidrógeno para convertirse en H2O, o agua. El rendimiento energético de esta etapa es de 26 a 28 ATP.

Energía ganada

Cuando se oxida una sola molécula de glucosa, la célula gana entre 30 y 32 ATP. Este número puede variar, porque a menudo una mitocondria no funciona a plena capacidad. Es posible que se pierda algo de energía a medida que las moléculas de NADH formadas en la glucólisis transfieren sus electrones a través de la membrana que separa las mitocondrias y el citoplasma.

El ATP está presente en todos los organismos vivos y desempeña un papel fundamental en el metabolismo celular, ya que es la principal forma en que las células almacenan y transfieren energía. Las plantas lo producen por fotofosforilación, un proceso que convierte la luz solar en energía. El ATP también se puede producir en un proceso anaeróbico, una reacción que no requiere oxígeno. La fermentación, por ejemplo, puede tener lugar sin oxígeno presente, pero este y otros procesos metabólicos anaeróbicos tienden a ser formas mucho menos eficientes de producir esta molécula.

Una gran cantidad de funciones celulares requieren ATP. La célula descompone estas moléculas en iones ADP y fosfato, liberando la energía almacenada. Esta energía luego se usa para hacer cosas como mover moléculas grandes dentro y fuera de la célula o para ayudar a crear proteínas, ADN y ARN. El ATP también participa en el movimiento muscular y es esencial para mantener el citoesqueleto de la célula, la estructura dentro del citoplasma que sostiene la célula y la mantiene unida.


MATERIALES Y MÉTODOS

Animales

En 2008 y 2009 gorriones comunes, Passer domesticus L. (norte= 60 25,3 ± 2 g media ± s.d.) fueron capturados con redes de niebla en Midreshet Ben-Gurion, Israel. Las aves fueron anilladas con bandas de patas de plástico o aluminio numeradas de forma única y puestas en cuarentena en un aviario grande y permanente al aire libre (4 m × 3 m × 2 m de largo × ancho × alto), donde fueron alimentadas con una dieta de semillas de mijo mixtas (aprox. 12% de proteína y 5% de masa seca de lípidos) (Williams y Ternan, 1999) y se le proporciona agua del grifo. ad libitum por un mínimo de 45 días. También se proporcionaron cáscaras de huevo de gallina trituradas, agua suplementada con vitaminas y lechuga fresca una vez a la semana. Los machos y las hembras se alojaron juntos, pero no se observó reproducción.

Al menos un mes antes de los experimentos, a las aves se les administraron dos tratamientos antiparasitarios con una semana de diferencia para eliminar los parásitos intestinales que podrían influir en la dinámica oxidativa de los trazadores. A las aves se les administró una dosis oral de ivermectina (220 μg kg -1 en 0,5 ml de agua), seguida una semana después de una dosis de Fenbendazol (30 mg kg -1 en 0,5 ml de agua). Después de la desparasitación, los gorriones se transfirieron a aviarios exteriores más pequeños y vecinos (1,5 m × 1,5 m × 2,5 m de largo × ancho × alto) con 8-12 individuos en cada uno.

Tasas metabólicas

Los gorriones con cosechas completas se retiraron de los aviarios y se pesaron a ± 0,1 g. Tasas de consumo de oxígeno () y producción de dióxido de carbono () se midieron cada 30 minutos entre las 10:00 y las 15:00 ha 24 ± 1 ° C (norte= 8 hembras norte= 14 machos) por calorimetría indirecta de flujo abierto utilizando el sistema de respirometría de multiplexación (Qubit Systems, Kingston, Ontario, Canadá) previamente descrito por Marom et al. (Marom et al., 2006).

VcGBzw1hCZBfvcMFrsNTJZWlFpw __ & ampKey-Pair-Id = APKAIE5G5CRDK6RD3PGA "/> y se calcularon como ml de gas min −1 usando las ecuaciones 1 y 2:


Isómeros

Los isómeros son las moléculas que tienen la misma fórmula molecular pero difieren con respecto a la disposición del átomo en el espacio tridimensional. El número de isómeros de una molécula depende del número de carbonos quirales que contiene. Un carbono quiral es el que está unido a cuatro grupos diferentes de átomos. La fórmula para encontrar el número de isómeros basada en carbonos quirales es la siguiente

Número de isómeros = 2 n (aquí, n = número de carbonos quirales)

A excepción del primer y último átomo de carbono, los otros cuatro átomos de carbono de la glucosa son quirales. Por tanto, la glucosa tiene 2 4 = 16 isómeros.

Cuando está en forma de anillo, cada uno de estos 16 isómeros puede tener una de las dos posibles orientaciones alfa o beta. Por tanto, la glucosa en realidad tiene 32 isómeros.

Las dos formas estructurales diferentes de glucosa son las siguientes

Cuando se disuelve en solución, cada uno de ellos puede tener una de las siguientes estructuras de anillo.

Isómeros D y L

Estas son las dos formas isoméricas de glucosa que difieren en las propiedades ópticas.

La D-glucosa es dextrorrotatoria. Cuando un rayo de luz pasa a través de una solución de D-glucosa, desvía la luz en la dirección correcta. Es la forma más abundante de glucosa presente en la naturaleza. Cuando se dibuja la estructura de la D-glucosa en un papel, los grupos -OH se escriben en el lado derecho de los átomos de carbono, excepto el tercer átomo de carbono que tiene el grupo -OH en su lado izquierdo.

La L-Glucosa es levógira. Dobla los rayos de luz hacia la izquierda cuando pasa a través de su solución acuosa. Normalmente está presente en células vivas. Su estructura es opuesta a la de la D-glucosa, es decir, los grupos -OH están unidos al lado izquierdo de los átomos de carbono, excepto el tercer carbono.

Isómeros alfa y beta

Cuando se disuelve D-glucosa o L-glucosa en agua, forma una estructura de anillo hexagonal conocida como glucopiranosa. El anillo formado por cada una de estas moléculas puede tener orientación alfa o beta.

En alfa-D-glucosa o alfa-L-glucosa, el grupo hidroxilo unido al carbono carbonilo o el primer carbono está en el lado del anillo opuesto al del sexto carbono.

Por otro lado, en beta-D-glucosa o beta-L-glucosa, el grupo hidroxilo del carbono carbonilo está en el mismo lado del anillo que el sexto carbono.

Epímeros de glucosa

Los epímeros son moléculas que difieren en estructura alrededor de un solo átomo de carbono. La glucosa tiene ocho epímeros.

  • Glucosa
  • Allose
  • Altrose
  • Manosa
  • Dosis
  • Galactosa
  • Talose
  • Gulose

Todos estos ocho epímeros tienen forma D y forma L, lo que hace un total de 16 isómeros.

Cada uno de los 16 isómeros puede tener un anillo alfa o un anillo beta cuando se disuelve en una solución acuosa.


Papel de las especies reactivas de oxígeno (ROS) en la terapéutica y la resistencia a los fármacos en el cáncer y las bacterias

Evitar la resistencia persistente a los medicamentos en el cáncer y las bacterias es esencial para restaurar la salud en los seres humanos e impulsa las estrategias de intervención. Una propiedad distinta del fenotipo del cáncer es el aumento del metabolismo de la glucosa y el estrés oxidativo. Las especies reactivas de oxígeno (ROS) son subproductos metabólicos de la respiración aeróbica y son responsables de mantener la homeostasis redox en las células. El equilibrio redox y el estrés oxidativo están orquestados por enzimas antioxidantes, tioles reducidos y cofactores NADP (H), que son fundamentales para la supervivencia y progresión de las células cancerosas. De manera similar, Escherichia coli (E. coli) y patógenos infecciosos potencialmente mortales como Staphylococcus aureus (SA) y Mycobacterium tuberculosis (Mtb) son apreciablemente sensibles a los cambios en el ambiente oxidativo intracelular. Por tanto, pequeñas moléculas que modulan los niveles de antioxidantes y / o potencian las ROS intracelulares podrían alterar el entorno oxidativo celular e inducir la muerte celular y, por tanto, podrían servir como nuevas terapias. Aquí se presenta una colección de enfoques que involucran la modulación de ROS en las células como una estrategia para atacar el cáncer y las bacterias.


Sistema de transporte de electrones (ETS) | Microbiología

El catabolismo de sustratos que aportan energía (principalmente glucosa) hasta la etapa de ácido pirúvico a través de EMP o EDP produce una cantidad comparativamente pequeña de energía en forma de ATP por fosforilación a nivel de sustrato. Los organismos anaeróbicos deben estar satisfechos con esta pequeña cantidad de energía.

Pero los organismos aeróbicos pueden extraer una cantidad mucho mayor de energía de la oxidación de la misma cantidad de sustrato a través del ciclo de TCA y el sistema de transporte de electrones en el que los átomos de H, transferidos a aceptores específicos, como NAD y FAD en el ciclo de TCA, son completamente oxidado en el curso del transporte de electrones.

El último aceptor de H + y electrones es el oxígeno en los organismos que respiran oxígeno. En el curso del transporte de electrones a través de varios portadores, el ATP se genera por fosforilación oxidativa. Como se verá, de cada mol de glucosa oxidada, se forman 38 moles de ATP, en contraste con solo dos moles en EMP y un mol en EDP.

El ETS es una secuencia de moléculas portadoras que son capaces de actuar alternativamente como aceptor de electrones (o hidrógeno) y donador de electrones, es decir, sufrir una reducción y oxidación alternas. Los componentes de ETS se encuentran en la membrana interna de las mitocondrias en eucariotas y en las membranas citoplasmáticas en procariotas.

Hay tres clases de moléculas portadoras. Las primeras son las flavoproteínas que contienen FMN (mononucleótido de flavina) como coenzima. Un ejemplo de esta clase es NADH2 deshidrogenasa que contiene, además de FMN, un hierro no hemo. La función de esta enzima es transferir hidrógeno desde NADH2 a la ubiquinona.

La ubiquinona o coenzima Q constituye otra clase de molécula portadora que puede aceptar átomos de hidrógeno de forma reversible. Es un derivado de benzoquinona con una larga cadena isoprenoide (R).

La tercera y más importante clase de moléculas portadoras de electrones está constituida por los citocromos. Hay varios citocromos diferentes, pero no todos ellos están presentes en todos los organismos, pero algunos miembros de esta clase están presentes en todos los organismos aeróbicos.

Todos los citocromos están compuestos por un grupo protésico de hierro-porfirina conocido como anillo de hemina (también presente en la hemoglobina) unido a una proteína. El grupo hemina es común a todos los citocromos que se diferencian entre sí en su componente proteico. El átomo de hierro central del anillo de hemina sufre un cambio de valencia reversible con reducción u oxidación.

El citocromo terminal del ETS es la citocromo oxidasa. Reacciona con el oxígeno y transfiere dos electrones al oxígeno para formar un átomo de oxígeno con doble carga negativa que se combina con 2H + para formar una molécula de agua.

En la cadena respiratoria, el hidrógeno o los electrones pasan de un potencial redox negativo a uno positivo. Por ejemplo, NAD / NADH2 tiene un potencial redox de & # 8211 0,32 voltios, mientras que el oxígeno tiene un potencial redox de + 0,81 voltios. Durante el paso del potencial negativo al positivo, hay una caída en la energía libre que puede ser atrapada para la fosforilación de ADP para formar ATP. Este modo de formación de ATP se conoce como fosforilación oxidativa.

El paso de hidrógeno y electrones a través del ETS se muestra de manera simplificada en la figura 8.49 y en detalle en la figura 8.50:

En la figura 8.50 se puede observar que la cadena de transporte de electrones comienza con la transferencia de protones y electrones de alta energía que tienen un potencial redox de & # 8211 0,32 voltios a un potencial redox que disminuye gradualmente. El flujo descendente de electrones libera energía libre que queda atrapada en moléculas de ATP.

La producción de ATP por fosforilación oxidativa de ADP puede explicarse por el mecanismo quimiosmótico. Esta teoría postula que el transporte de electrones por las moléculas portadoras que se encuentran en la membrana crea un gradiente de iones H + a través de la membrana. Esto es posible porque la membrana es impermeable a los iones H +.

El gradiente de protones se forma mediante el transporte activo de iones H + por las bombas de protones hacia el exterior. En el caso de las mitocondrias, la concentración de iones H + aumenta en el espacio entre la membrana externa e interna en comparación con la concentración de iones H + en la matriz. En el caso de las bacterias, la concentración de iones H + en el medio circundante aumenta en comparación con la del citoplasma.

El gradiente de protones creado por la expulsión activa de iones H + por las bombas de protones también crea un gradiente de carga eléctrica, debido a la acumulación de exceso de iones H + cargados positivamente en un lado de la membrana. El gradiente electroquímico resultante tiene energía potencial que se conoce como fuerza motriz del protón (pmf).

Los protones expulsados ​​por las bombas de protones pueden atravesar la membrana solo a través de algunos canales de protones especiales donde se encuentra una enzima ATP sintasa. Cuando los protones pasan a través de estos canales, la energía potencial se libera y la enzima la utiliza para la síntesis de ATP a partir de ADP y ácido fosfórico inorgánico. Tanto los organismos eucariotas como los procariotas utilizan el mecanismo quimiosmótico para la síntesis de ATP.

La formación de ATP por este mecanismo en las células bacterianas se muestra esquemáticamente en la figura 8.51:

Rendimiento de ATP en respiración aeróbica:

El rendimiento total de ATP cuando la glucosa se oxida completamente a CO2 y H2O equivale a 38 moles por mol de glucosa. Ahora se puede examinar en qué pasos se forma esta cantidad de ATP (Tabla 8.3). Para calcular el rendimiento de ATP, debe tenerse en cuenta que NADH2 puede generar 3 ATP a través de ETS y FADH2 puede producir 2 ATP (Fig. 8.50).

Entonces, la reacción general de la oxidación de la glucosa en la respiración aeróbica se puede escribir como:

Cuando se oxida 1 mol de glucosa en condiciones no biológicas, se liberan 674 K calorías de energía en forma de calor. Ahora, se puede calcular cuánta de esta energía se conserva en forma de ATP.

Tomando un valor promedio de energía liberada por hidrólisis de ATP que produce ADP + Pi como -Δ K calorías (ATP ADP + Pi, ∆G = -7 K cal), se observa que un poco menos del 40% de la energía total liberada por la oxidación de la glucosa se conserva como ATP en la respiración aeróbica. Por tanto, la eficacia de la oxidación biológica es de casi el 40%. El resto de la energía se emite en forma de calor.


Respiración aeróbica

La glucólisis puede tener lugar sin oxígeno. Esto forma la parte anaeróbica de la respiración celular y, por lo tanto, se denomina respiración celular anaeróbica. Sin embargo, el piruvato producido a partir de la glucólisis no se puede oxidar más sin la presencia de oxígeno. La oxidación del piruvato forma parte de la respiración aeróbica y, por tanto, se denomina respiración celular aeróbica. La respiración aeróbica ocurre en las mitocondrias de las células. La primera reacción que se produce es la reacción de enlace.

La reacción del enlace

Las mitocondrias en las células absorben el piruvato que se forma a partir de la glucólisis en el citoplasma. Una vez que el piruvato está en la mitocondria, las enzimas dentro de la matriz de la mitocondria eliminan el hidrógeno y el dióxido de carbono del piruvato. Esto se llama oxidación (eliminación de hidrógeno o adición de oxígeno) y descarboxilación (eliminación de dióxido de carbono). Por lo tanto, el proceso se denomina descarboxilación oxidativa. El hidrógeno eliminado es aceptado por NAD +. La reacción de enlace da como resultado la formación de un grupo acetilo. Este grupo acetilo luego es aceptado por CoA y forma acetil CoA.

Figura 8.1.3 - La reacción del enlace

El ciclo de Krebs

Paso 1: en la primera etapa del ciclo de Krebs, el grupo acetilo del acetil CoA se transfiere a un compuesto de cuatro carbonos. Esto forma un compuesto de seis carbonos.

Paso 2: este compuesto de seis carbonos luego se somete a descarboxilación (CO2 se elimina) y oxidación (se elimina el hidrógeno) para formar un compuesto de cinco carbonos. El hidrógeno es aceptado por NAD + y forma NADH + H +.

Paso 3: el compuesto de cinco carbonos sufre descarboxilación y oxidación (se elimina el hidrógeno) nuevamente para formar un compuesto de cuatro carbonos. El hidrógeno es aceptado por NAD + y forma NADH + H +.

Paso 4: el compuesto de cuatro carbonos luego se somete a fosforilación a nivel de sustrato y durante esta reacción produce ATP. La oxidación también ocurre dos veces (se eliminan 2 hidrógenos). El hidrógeno es aceptado por NAD + y forma NADH + H +. El otro es aceptado por FAD y forma FADH2. El compuesto de cuatro carbonos está listo para aceptar un nuevo grupo acetilo y se repite el ciclo.

El dióxido de carbono que se elimina en estas reacciones es un producto de desecho y se excreta del cuerpo. Las oxidaciones liberan energía que luego es almacenada por los portadores cuando aceptan el hidrógeno. Esta energía es luego utilizada por la cadena de transporte de electrones para producir ATP.

El dióxido de carbono se elimina en dos reacciones.

El hidrógeno se elimina en 4 reacciones

NAD + acepta el hidrógeno en 3 reacciones

FAD acepta el hidrógeno en 1 reacción

El ATP se produce en una de las reacciones.

La cadena de transporte de electrones

Dentro de la membrana interna de las mitocondrias hay una cadena de portadores de electrones. Esta cadena se llama cadena de transporte de electrones. Los electrones de las reacciones oxidativas en las primeras etapas de la respiración celular pasan a lo largo de la cadena. NADH dona dos electrones al primer portador de la cadena. Estos dos electrones pasan a lo largo de la cadena y liberan energía de un portador al siguiente. En tres lugares a lo largo de la cadena, se libera suficiente energía para producir ATP a través de la ATP sintasa. La ATP sintasa es una enzima que también se encuentra en la membrana mitocondrial interna. FADH2 también dona electrones pero en una etapa posterior al NADH. Además, los electrones de FADH liberan suficiente energía en solo dos lugares a lo largo de la cadena.2. La producción de ATP depende de la liberación de energía por oxidación y, por lo tanto, se denomina fosforilación oxidativa.

Figura 8.1.5 - Cadena de transporte de electrones

El papel del oxígeno

El oxígeno es importante para la respiración celular, ya que al final de la cadena de transporte de electrones, los electrones se donan al oxígeno. Esto ocurre en la matriz en la superficie de la membrana interna. Al mismo tiempo, el oxígeno se une a los iones de hidrógeno y forma agua.
Si no hay oxígeno, los electrones ya no pueden pasar a través de la cadena de transporte de electrones y NADH + H + ya no se puede reconvertir en NAD +. Finalmente, el NAD + en la mitocondria se agota y, por lo tanto, la reacción de enlace y el ciclo de Krebs ya no tienen lugar.


Diferencia entre la glucólisis y el ciclo de Krebs | Ingeniería metabólica

La glucólisis es la secuencia de reacciones enzimáticas que oxidan la glucosa del azúcar de seis carbonos en dos compuestos de tres carbonos con la producción de una pequeña cantidad de trifosfato de adenosina (ATP). La glucólisis tiene dos funciones básicas si la célula.

Primero, metaboliza azúcares simples de seis carbonos en compuestos más pequeños de tres carbonos que luego son completamente metabolizados por las mitocondrias para producir dióxido de carbono y una gran cantidad de ATP o usados ​​para la síntesis de grasa para almacenamiento.

En segundo lugar, la glucólisis funciona para producir una pequeña cantidad de ATP, que es esencial para algunas células que dependen únicamente de esa vía para la generación de energía.

La vía glicolítica es catalizada por enzimas solubles ubicadas en el citosol de las células. La vía glucolítica opera tanto en presencia (aeróbica) como en ausencia de oxígeno (anaeróbico). El metabolismo de las moléculas de combustible en la célula puede considerarse un proceso de oxidación.

En la glucólisis, la glucosa es la molécula de combustible que se oxida. A medida que la glucosa es oxidada por las enzimas glicolíticas, la coenzima nicotinamida adenina dinucleótido (NAD +) se convierte de su forma oxidada a reducida (NAD + a NADH).

Cuando hay oxígeno disponible (condiciones aeróbicas), las mitocondrias de la célula pueden volver a oxidarse a NADH a NAD +. Sin embargo, si los niveles de oxígeno son insuficientes (condiciones anaeróbicas) o la actividad mitocondrial está ausente, la célula debe volver a oxidar el NADH mediante algún otro mecanismo. En las células animales, la reoxidación del NADH se logra reduciendo el piruvato, el producto final de la glucólisis, para formar ácido láctico.

Este proceso se conoce como glucólisis anaeróbica. Durante el ejercicio vigoroso, el músculo esquelético depende en gran medida de él. En la levadura, las condiciones anaeróbicas dan como resultado la producción de dióxido de carbono y etanol a partir de piruvato en lugar de ácido láctico. Este proceso, denominado fermentación alcohólica, es la base de la elaboración del vino y la razón por la que se eleva la masa del pan.

Aunque algunas células dependen en gran medida de la glucólisis para la generación de ATP, la cantidad de ATP generada por molécula de glucosa es en realidad bastante pequeña. En condiciones anaeróbicas, el metabolismo de cada molécula de glucosa produce solo dos ATP. Por el contrario, el metabolismo aeróbico completo de la glucosa a dióxido de carbono mediante la glucólisis y el ciclo de Krebs produce hasta treinta y ocho ATP.

Por lo tanto, en la mayoría de las células, la función más importante de la glucólisis es metabolizar la glucosa para generar compuestos de tres carbonos que pueden ser utilizados por otras vías. El producto final de la glucólisis aeróbica es el piruvato. El piruvato puede ser metabolizado por la piruvato deshidrogenasa para formar acetil coenzima A (acetil CoA). En condiciones en las que se necesita energía, el ciclo de Krebs metaboliza la acetil CoA para generar dióxido de carbono y una gran cantidad de ATP. El acetil CoA se puede utilizar para sintetizar grasas o aminoácidos, cuando la célula no necesita energía.

Krebs Cciclo:

El ciclo de Krebs es un conjunto de reacciones enzimáticas que catalizan el metabolismo aeróbico de las moléculas de combustible en dióxido de carbono y agua, produciendo así energía para la producción de moléculas de trifosfato de adenosina (ATP). El ciclo de Krebs se llama así porque gran parte de su elucidación fue obra del bioquímico británico Hans Krebs.

El ciclo puede introducir y utilizar muchos tipos de moléculas de combustible, incluida la acetil coenzima A (acetil CoA), derivada de la glucólisis o la oxidación de ácidos grasos. Algunos aminoácidos se metabolizan mediante reacciones enzimáticas del ciclo de Krebs. En las células eucariotas, todas menos una de las enzimas que catalizan las reacciones del ciclo de Krebs se encuentran en las matrices mitocondriales.

La secuencia de eventos conocida como ciclo de Krebs es de hecho un ciclo. El oxalacetato es tanto el primer reactivo como el producto final de la vía metabólica (creando un bucle). Debido a que el ciclo de Krebs es responsable de la oxidación final de los intermediarios metabólicos producidos durante el metabolismo de grasas, proteínas y carbohidratos, es el mecanismo central del metabolismo en la célula.

En la primera reacción del ciclo, el acetil CoA se condensa con el oxalacetato para formar ácido cítrico. El acetil CoA utilizado de esta manera por el ciclo se ha producido mediante la oxidación de ácidos grasos, la descomposición de ciertos aminoácidos o la descarboxilación oxidativa del piruvato (un producto de la glucólisis).

El ácido cítrico producido por la condensación de acetil CoA y oxalacetato es un ácido tricarboxílico que contiene tres grupos carboxilato. (Por lo tanto, el ciclo de Krebs también se conoce como ciclo del ácido cítrico o ciclo del ácido tricarboxílico).

Una vez que se ha formado el citrato, la maquinaria del ciclo continúa a través de siete reacciones catalizadas por enzimas distintas que producen, en orden, iso-citrato, un cetoglutarato, succinil coenzima A, succinato, fumarato, malato y oxaloacetato.

El oxalacetato recién producido, a su vez, reacciona con otra molécula de acetil CoA y el ciclo comienza de nuevo. Cada turno del ciclo de Krebs produce dos moléculas de dióxido de carbono, una molécula de trifosfato de guanosina (GTP) y suficientes electrones para generar tres moléculas de NADH y una molécula de FADH.2.

El ciclo de Krebs está presente en prácticamente todas las células eucariotas que contienen mitocondrias, pero funciona solo como parte del metabolismo aeróbico (cuando hay oxígeno disponible). Este requerimiento de oxígeno se debe a la estrecha relación entre la cadena de transporte de electrones mitocondrial y el ciclo de Krebs. En el ciclo de Krebs, ocurren cuatro reacciones de oxidación-reducción.

También se genera un enlace fosfato de alta energía en forma de GTP. (Este enlace fosfato de alta energía se transfiere luego al difosfato de adenosina [ADP] para formar trifosfato de adenosina [ATP]). A medida que las enzimas del ciclo de Krebs oxidan las moléculas de combustible a dióxido de carbono, las coenzimas NAD +, FAD y coenzima Q (también conocido como ubiquinona) se reducen.

Para que el ciclo continúe, estas coenzimas reducidas deben volver a oxidarse transfiriendo sus electrones al oxígeno, produciendo así agua. Por lo tanto, el aceptor final de los electrones producidos por la oxidación de moléculas de combustible como parte del ciclo de Krebs es el oxígeno. En ausencia de oxígeno, se inhibe el ciclo de Krebs.

El ciclo del ácido cítrico es una vía anfibólica, lo que significa que se puede utilizar tanto para la síntesis como para la degradación de biomoléculas. Además de la acetil CoA (generada a partir de glucosa, ácidos grasos o aminoácidos cetogénicos), el ciclo metaboliza otras biomoléculas.

Varios aminoácidos se degradan para convertirse en intermediarios del ciclo. Asimismo, los ácidos grasos de cadena impar se metabolizan para formar succinil coenzima A, otro intermedio del ciclo. Los intermediarios del ciclo de Krebs también son utilizados por muchos organismos para la síntesis de otras biomoléculas importantes.

Algunos organismos utilizan los intermedios del ciclo de Krebs a -cetoglutarato y oxaloacetato en la síntesis de varios aminoácidos. La succinil coenzima A se utiliza en la síntesis de anillos de porph5Tin, que se utilizan en la fabricación casera y en la biosíntesis de clorofila. El oxaloacetato y la maltasa se utilizan en la síntesis de glucosa, en un proceso llamado gluconeogénesis.


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Entonces, la acetil-CoA (una molécula de 2 carbonos unida a la coenzima A) es la forma en que los carbonos ingresan al ciclo de Krebs. El oxaloacetato es un intermedio del ciclo de Krebs y se produce en otras partes de la célula a través de reacciones anapleróticas (reacciones que generan intermediarios metabólicos), por lo que es un poco engañoso afirmar que es la molécula de entrada. Además, el ciclo de Krebs en sí mismo no produce mucha energía en absoluto. 1 ATP neto del ciclo no es nada. Lo que sí produce son los agentes reductores (NADH y FADH2) que transportan los electrones capturados de su piruvato inicial (que se convirtió en acetil-CoA) a la cadena de transporte de electrones, que es la parte del metabolismo oxidativo más importante. y completamente pasado por alto aquí.

Entiendo que probablemente esté optando por una visión muy simplificada del proceso, pero está omitiendo la parte más crucial del proceso. Además, los productos del ciclo de Krebs continúan por la vía catabólica para generar ATP, los únicos productos que no lo hacen son el 1 ATP (que en realidad se genera como GTP) y dos CO2. BambooForest 3 de diciembre de 2011

@ vogueknit17- Tengo un amigo que estudió biología y espera hacer investigación nutricional. Ella piensa que cosas como la capacidad de una persona para realizar una oxidación adecuada y el metabolismo de los alimentos resultarán en una gran parte del aumento de la obesidad, y que podría ser algo a lo que nos estamos adaptando como resultado de la dieta `` moderna ''. I don't understand much of it beyond that, but I agree that it's complicated, from what I do know. vogueknit17 December 3, 2011

Metabolism is so complicated. I know a lot of people argue a lot of different ways about things like weight gain and loss and nutrition, but it really can be a little different for everyone, because there are so many different cycles for metabolizing food. We think of it as "food in, energy out", but there are so many steps in a person's body.


What is Aerobic Glycolysis? (con imagenes)

Aerobic glycolysis is the first of three stages that make up aerobic cellular respiration. Cellular respiration is the process that takes place within all cells to release energy stored in glucose molecules. There are two forms of cellular respiration, aerobic and anaerobic, meaning requires oxygen and doesn’t require oxygen.

All living organisms need energy to survive. That energy is received through food, which for plants also includes energy captured from the sun. Whatever the form of food that is taken in by the organism, it is converted to carbohydrates, glucose in particular. During cellular respiration, glucose is converted to carbon dioxide and water with energy being released into the cell. Breaking down the glucose molecules is an oxidation reaction, so oxygen is required for the process to go ahead.

The three stages of aerobic respiration are aerobic glycolysis, the Krebs cycle and the electron transport system. During each stage, a number of chemical reactions take place which form the cellular respiration overall process. The outcome of aerobic glycolysis is that the glucose molecule is broken down into two pyruvate, or pyruvic acid, molecules, which are broken down further in the Krebs cycle, and two water molecules.

The energy that is released by cellular respiration does not happen all at once. In fact, some energy is released through each of the three main stages. When the energy is released from the glucose molecule, it is not released as free energy. The energy is stored in adenosine triphosphate (ATP) molecules, which are short term energy storage molecules that are easily transported within and between cells.

The energy production begins during aerobic glycolysis. During this process, two of the 36 total ATP molecules are created. All the stages of cellular respiration are made up of a number of complex chemical reactions. Aerobic glycolysis is actually made up of a number of different stages that the glucose molecule moves through. The energy necessary to produce the eight ATP molecules is released at different stages of the process.

During aerobic glycolysis, two ATP molecules are initially used to make the glucose molecule sufficiently reactive. The glucose molecule is phosphorylated, meaning that phosphate molecules are added to the glucose molecule from the ATP molecules. After the glucose has been phosphorylated, it splits from a six carbon sugar molecule into two three carbon sugar molecules. Hydrogen atoms are removed from the resulting three carbon sugars and two phosphates are lost from each, forming four new ATP molecules. After the glucose has gone through all these steps, the final outcome is two three carbon pyruvate molecules, two water molecules and two ATP molecules.


Ver el vídeo: PANORAMA GENERAL de la oxidación de la glucosa INTRO glucólisis y respiración celular (Agosto 2022).