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Esquema describiendo las fases de la glicolisis
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
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La glucólisis es el proceso inicial de la degradación de la glucosa en el citoplasma celular, donde se obtienen dos moléculas de piruvato, dos moléculas de ATP y dos moléculas de NADH. El ciclo de Krebs, también conocido como ciclo del ácido cítrico o ciclo del ácido tricarboxílico, ocurre en la matriz mitocondrial y completa la oxidación del piruvato. Durante este ciclo, el piruvato se convierte en acetil-CoA y entra en una serie de reacciones que liberan electrones y producen moléculas transportadoras de energía, como el NADH y el FADH2. Además, se generan tres moléculas de NADH, una molécula de FADH2, una molécula de ATP y dos moléculas de CO2. La cadena respiratoria, ubicada en las crestas de la membrana interna mitocondrial, utiliza los electrones transportados por el NADH y el FADH2 para generar energía en forma de ATP. Durante este proceso, los electrones pasan a través de una serie de complejos proteicos que bombean protones hacia el espacio intermembrana, creando un gradiente electroquímico. La energía almacenada en este gradiente se utiliza por la ATP sintasa para sintetizar ATP a través de la fosforilación oxidativa. La fosforilación oxidativa es el proceso final en la producción de ATP y consiste en la transferencia de grupos fosfato a ADP para formar ATP utilizando la energía liberada durante la oxidación de los electrones transportados por el NADH y el FADH2 en la cadena respiratoria. En conjunto, estos procesos son esenciales para la producción de energía en las células y permiten la generación de ATP, la molécula que proporciona energía para diversas actividades celulares.
Esto significa que una molécula de glucosa más 2 NAD +, más 2 ADP y 2 grupos fosfato dan como resultado 2 moléculas de piruvato, más 2 NADH, 2 protones H+, 2 moléculas de ATP y 2 de agua. En la glucólisis se consumen: 1 molécula de glucosa. 2 moléculas de adenosintrifosfato (ATP). 4 moléculas de adenosindifosfato (ADP) 2 moléculas de nicotinamida adenindinucleótido oxidado (NAD+). 2 fosfatos (PO 4 ). En la glucólisis se producen: 4 moléculas de ATP, 2 moléculas de nicotinamida adenindinucleótido reducido (NADH). 2 moléculas de piruvato.
El piruvato puede pasar luego al ciclo de Krebs en la respiración aerobia o a la fermentación, el ATP se usará en otras reacciones celulares y el NADH puede pasar a la mitocondria para producir más ATP.
Paso 1 Fosforilación de la glucosa: en esta reacción, la enzima glucokinasa (o hexokinasa en algunos tejidos) favorece la adición de un grupo fosfato proveniente del ATP al carbono 6 de la glucosa, formando glucosa 6-fosfato y ADP. Paso 2 Conversión de glucosa 6 - fosfato: la enzima fosfohexosa isomerasa transforma a la glucosa 6-fosfato en fructosa 6-fosfato. Paso 3 Fosforilación de la fructosa 6-fosfato: la fosfofructokinasa transfiere un grupo fosfato de un ATP al carbono 1 de la fructosa 6-fosfato, formando fructosa 1,6- bifosfato y ADP. Paso 4 Ruptura de la fructosa 1,6-bifosfato: la fructosa 1,6-bifosfato se rompe en dos moléculas diferentes de tres carbonos, dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído 3 - fosfato, gracias a la aldolasa. Paso 5 Conversión de dihidroxiacetona fosfato: para continuar el proceso de la glucólisis, la dihidroxiacetona fosfato tiene que transformarse a gliceraldehído 3- fosfato. A partir de este paso, ahora hay dos moléculas de gliceraldehído 3-fosfato que continúan a la par con las reacciones siguientes. Paso 6 Fosforilación y oxidación del gliceraldehído 3-fosfato: el gliceraldehído 3- fosfato se oxida al perder dos hidrógenos, que pasan al NAD+, formando NADH + H+. Al mismo tiempo, gana un grupo fosfato a partir de fosfato inorgánico (PO43-). La enzima que cataliza este paso es la Gliceraldehído fosfato deshidrogenasa y el producto que continúa en el siguiente paso es 1,3-bifosfoglicerato.
Cada ciclo de Krebs produce: 3 NADH (nicotinamida adenina dinucleótido reducida) 1 GTP (guanosintrifosfato) 1 FADH2 (flavin adenin dinucleótido reducido) 2 moléculas de dióxido de carbono. Aunque en el ciclo de Krebs no se forma directamente ATP (adenosintrifosfato), el GTP puede transformarse en ATP. Además, los NADH y FADH2 que se forman en el ciclo, transfieren sus electrones a la cadena transportadora de electrones en la mitocondria que, por fosforilación oxidativa, conduce a la producción de ATP.
carbono. La energía liberada en esta oxidación (los electrones) se conserva en los transportadores de electrones, las coenzimas reductoras NADH y FADH2. En la tercera y última etapa estas coenzimas o moléculas energéticas son oxidadas liberando electrones y protones. Los electrones transportados por el NADH y FADH2 llegan a una cadena transportadora de electrones (conocida como cadena respiratoria) con reducción final de O2 a H2O Durante este proceso de transferencia de electrones se libera una gran cantidad de energía que se conserva en forma de ATP siendo impulsada por un proceso llamado fosforilación oxidativa. Los componentes de la cadena de transporte de electrones están ubicados en la bicapa lipídica de la membrana mitocondrial interna que es una membrana impermeable, en cambio con la membrana mitocondrial externa que es una membrana muy selectiva por el hecho de que posee poros si se compara con la membrana mitocondrial interna que es impermeable, estando ambas membranas separadas por el espacio mitocondrial. Los electrones pasan a través de una serie de transportadores de membrana, siendo proteínas tales como los complejos macromoleculares llamados Complejos I, II, III y IV acompañado de coenzimas móviles denominadas coenzima Q y citocromo C. Estos últimos tienen propiedad de oxidoreductasa, siendo capaces de reducirse y oxidarse. Por último se encuentra la ATP sintasa o complejo V encargada de la síntesis de ATP impulsada por la fosforilación oxidativa. Cuando los electrones van pasando a través de los
compartimientos hay en paralelo un bombeo de protones hacia el espacio intramitocondrial, a excepción del Complejo II que no bombea protones porque no atraviesan la membrana mitocondrial interna, a lo que cada complejo transportan en sentido de menor a mayor potencial de reducción estándar el último tiene más afinidad que el anterior por los electrones y por eso se van a ir transportando, hasta el oxígeno que es el que posee un potencial redox más grande Complejo I (NADH ubiquinona oxidoreductasa): Este complejo con grupos prostéticos FMN junto con centros Fe-sulfurados con forma de L, un brazo de esta en la membrana mitocondrial y el otro extremo con dirección hacia la matriz. El complejo I realiza dos procesos en paralelo, uno de ellos en común con los otros complejos III y IV que es que mueve los protones (H+) hacia una dirección específica bombeando hacia el espacio mitocondrial, por otro lado el otro proceso propio de este complejo I es la transferencia de electrones del NADH a NAD+ que entran al complejo, mediante los centros hierros sulfurados son conducidos a la coenzima Q. Complejo II (succinato deshidrogenasa): El complejo II contiene a la enzima succinato deshidrogenasa del ciclo de Krebs, y transfiere los electrones del succinato a la coenzima Q. Como ya hemos visto en el ciclo del ácido cítrico la succinato deshidrogenasa es la única enzima del ciclo que se encuentra en la membrana mitocondrial interna y esta localización tiene que ver con que cuando entra el succinato y se oxida a fumarato se liberan electrones se reduce el FAD a FADH2 Los electrones liberados a causa de la oxidación del succinato en fumarato pasan a los centros hierro-sulfurados dandolos a la coenzima Q. Coenzima Q: Es un componente de la cadena respiratoria de naturaleza lipídica siendo una molécula pequeña y liposoluble por lo cual se mueve de una manera fácil y rápida dentro de la bicapa lipídica de la membrana mitocondrial interna. Hay que tener en cuenta que la coenzima Q varía de nombre según su estado de óxido- reducción. Cuando está oxidada se le denomina Ubiquinona (Q) y cuando obtiene electrones dados por el complejo I y II (se reduce) pasa a llamarse Ubiquinol (QH2) Citocromo C: Son proteínas pequeñas ubicada en la cara externa de la membrana mitocondrial interna que tienen grupos prostéticos hemo que contienen hierro,
