Durante la respiración celular, una
molécula de glucosa se degrada poco a poco en dióxido de carbono y agua. A lo
largo del camino, se produce directamente un poco de ATP en las reacciones que
transforman a la glucosa. No obstante, más tarde se produce mucho más ATP en un
proceso llamado fosforilación oxidativa. La fosforilación oxidativa es
impulsada por el movimiento de electrones a través de la cadena de transporte
de electrones, una serie de proteínas embebidas en la membrana interna de la
mitocondria.
Estos electrones provienen
originalmente de la glucosa y se trasladan a la cadena de transporte de
electrones con ayuda de los acarreadores de electrones NAD+ y FAD, que se
convierten en NADH y FADH2 cuando adquieren esos electrones. Para ser claros,
esto es lo que sucede en el diagrama anterior donde dice NADH o FADH2. La
molécula no aparece de la nada, solo se convierte a la forma en que transporta
electrones:
NAD+ + 2e - + 2
H+ NADH + H+
FAD + 2e- + 2 H+ FADH2
Para ver cómo una molécula de glucosa
se convierte en dióxido de carbono y cómo se recolecta su energía en forma de
ATP y NADH y FADH2 en una de las células de tu cuerpo, vamos a ver
paso a paso las cuatro etapas de la respiración celular.
Glucólisis. En la glucólisis, la
glucosa —un azúcar de seis carbonos— se somete a una serie de transformaciones
químicas. Al final, se convierte en dos moléculas de piruvato, una molécula
orgánica de tres carbonos. En estas reacciones se genera ATP y NAD QUE se
convierte en NADH.
Oxidación del piruvato. Cada piruvato
de la glucólisis viaja a la matriz mitocondrial, que es el compartimento más
interno de la mitocondria. Ahí, el piruvato se convierte en una molécula de dos
carbonos unida a coenzima A, conocida como acetil-CoA. En este proceso se
libera dióxido de carbono y se obtiene NADH.
Ciclo del ácido cítrico. El
acetil-CoA obtenido en el paso anterior se combina con una molécula de cuatro
carbonos y atraviesa un ciclo de reacciones para finalmente regenerar la
molécula inicial de cuatro carbonos. En el proceso se genera ATP, NADH y FADH2, y se libera dióxido
de carbono.
Fosforilación oxidativa. El NADH y
FADH2 producidos en pasos anteriores depositan sus electrones en la
cadena de transporte de electrones y regresan a sus formas "vacías" (NAD
y FAD) El movimiento de los electrones por la cadena libera energía
que se utiliza para bombear protones fuera de la matriz y formar un gradiente.
Los protones fluyen de regreso hacia la matriz, a través de una enzima llamada
ATP sintasa, para generar ATP. Al final de la cadena de transporte de
electrones, el oxígeno recibe los electrones y recoge protones del medio para
formar agua.
La glucólisis puede ocurrir en
ausencia de oxígeno en un proceso llamado fermentación. Las otras tres etapas
de la respiración celular —la oxidación del piruvato, el ciclo del ácido
cítrico y la fosforilación oxidativa— necesitan de la presencia de oxígeno para
suceder. Solo la fosforilación oxidativa usa oxígeno directamente, pero las
otras dos etapas no pueden proceder sin la fosforilación oxidativa.
En la siguiente liga puedes descargar el formato de la práctica.
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