Cómo metabolizar la glucosa para hacer ATP

Cómo metabolizar la glucosa para hacer ATP

La glucosa, un az√ļcar de seis carbonos, es el "aporte" fundamental en la ecuaci√≥n que alimenta toda la vida: la energ√≠a del exterior, de alg√ļn modo, se convierte en energ√≠a para la c√©lula. Cada organismo que est√° vivo, desde su mejor amigo hasta la bacteria m√°s baja, tiene c√©lulas que queman la glucosa como combustible a nivel metab√≥lico de la ra√≠z. Los organismos difieren en la medida en que sus c√©lulas pueden extraer energ√≠a de la glucosa. En todas las c√©lulas, esta energ√≠a se encuentra en forma de trifosfato de adenosina (atp).

por lo tanto, una cosa que todas las c√©lulas vivas tienen en com√ļn es que metabolizan la glucosa para producir atp . una determinada mol√©cula de glucosa que ingresa a una c√©lula podr√≠a haber comenzado como una cena de bistec, como la presa de un animal salvaje, como materia vegetal o como otra cosa. Independientemente, varios procesos digestivos y bioqu√≠micos han destruido todas las mol√©culas de multi-carbono en las sustancias que el organismo ingiere para alimentarse del az√ļcar de monosac√°rido que ingresa a las v√≠as metab√≥licas celulares.

que es la glucosa

qu√≠micamente, la glucosa es un az√ļcar de hexosa , el hex es el prefijo griego para "seis", el n√ļmero de √°tomos de carbono en la glucosa. Su f√≥rmula molecular es c 6 h 12 o 6 , lo que le da un peso molecular de 180 gramos por mol. La glucosa tambi√©n es un monosac√°rido, es un az√ļcar que incluye solo una unidad fundamental, o mon√≥mero. La fructosa es otro ejemplo de un monosac√°rido, mientras que la sacarosa o el az√ļcar de mesa (fructosa m√°s glucosa), la lactosa (glucosa m√°s galactosa) y la maltosa (glucosa m√°s glucosa) son disac√°ridos .

tenga en cuenta que la proporción de átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno en la glucosa es 1: 2: 1. todos los carbohidratos, de hecho, muestran esta misma proporción, y sus fórmulas moleculares son todas de la forma c n h 2n o n .

que es atp

atp es un nucle√≥sido , en este caso adenosina, con tres grupos fosfato unidos a √©l. esto realmente lo convierte en un nucle√≥tido , ya que un nucle√≥sido es un az√ļcar pentosa ( ribosa o desoxirribosa ) combinada con una base nitrogenada (es decir, adenina, citosina, guanina, timina o uracilo), mientras que un nucle√≥tido es un nucle√≥sido con uno o m√°s fosfatos. grupos adjuntos. Pero aparte de la terminolog√≠a, lo importante que se debe saber sobre atp es que contiene adenina, ribosa y una cadena de tres grupos fosfato (p).

atp se realiza a través de la fosforilación del difosfato de adenosina (adp) y, a la inversa, cuando el enlace fosfato terminal en atp se hidroliza , adp y pi (fosfato inorgánico) son los productos. atp se considera la "moneda de energía" de las células, ya que esta extraordinaria molécula se utiliza para impulsar casi todos los procesos metabólicos en las células vivas.

respiración celular

La respiración celular es el conjunto de vías metabólicas en los organismos eucarióticos que convierten la glucosa en atp y el dióxido de carbono en presencia de oxígeno, liberando agua y produciendo una gran cantidad de atp (36 a 38 moléculas por molécula de glucosa invertida) en el proceso.

La fórmula química equilibrada para la reacción neta general, excluyendo los portadores de electrones y las moléculas de energía, es:

c 6 h 12 o 6 + 6 o 2 ‚Üí 6 co 2 + 6 h 2 o

La respiración celular en realidad incluye tres vías distintas y secuenciales:

  • La gluc√≥lisis , que se produce en todas las c√©lulas y tiene lugar en el citoplasma, es siempre el primer paso del metabolismo de la glucosa (y en la mayor√≠a de los procariotas, tambi√©n el √ļltimo paso).
  • el ciclo de Krebs , tambi√©n llamado ciclo del √°cido tricarbox√≠lico (tca) o ciclo del √°cido c√≠trico, que se desarrolla en la matriz mitocondrial.
  • La cadena de transporte de electrones , que tiene lugar en la membrana mitocondrial interna y genera la mayor parte del ATP producido en la respiraci√≥n celular.

las dos √ļltimas de estas etapas dependen del ox√≠geno y juntas conforman la respiraci√≥n aer√≥bica . a menudo, sin embargo, en las discusiones sobre el metabolismo eucariota, la gluc√≥lisis, aunque no depende del ox√≠geno, se considera parte de la "respiraci√≥n aer√≥bica" porque casi todo su producto principal, el piruvato , ingresa en las otras dos v√≠as.

glucólisis temprana

en la glucólisis, la glucosa se convierte en una serie de 10 reacciones en la molécula piruvato, con una ganancia neta de dos moléculas de atp y dos moléculas del dinucleótido nicotinamida adenina "portador de electrones" (nadh). Por cada molécula de glucosa que ingresa al proceso, se producen dos moléculas de piruvato, ya que el piruvato tiene tres átomos de carbono a seis de la glucosa.

En el primer paso, la glucosa se fosforila para convertirse en glucosa-6-fosfato (g6p). esto confirma que la glucosa se metaboliza en lugar de desviarse hacia atr√°s a trav√©s de la membrana celular, porque el grupo fosfato le da a g6p una carga negativa. En los siguientes pasos, la mol√©cula se reorganiza en un derivado de az√ļcar diferente y luego se fosforila por segunda vez para convertirse en fructosa-1,6-bifosfato .

estos primeros pasos de la glucólisis requieren una inversión de dos atp porque esta es la fuente de los grupos fosfato en las reacciones de fosforilación.

glicólisis posterior

el fructosa-1,6-bifosfato se divide en dos moléculas diferentes de tres carbonos, cada una con su propio grupo fosfato; casi todos uno de estos, se convierte rápidamente en el otro, gliceraldehído-3-fosfato (g3p). así, desde este punto en adelante, todo se duplica porque hay dos g3p para cada glucosa "corriente arriba".

a partir de este punto, g3p se fosforila en un paso que también produce nadh a partir de la forma oxidada nad +, y luego los dos grupos fosfato se entregan a moléculas adp en pasos de reorganización posteriores para producir dos moléculas atp junto con el producto de carbono final de la glucólisis, piruvato ya que esto sucede dos veces por cada molécula de glucosa, la segunda mitad de la glucólisis produce cuatro atp para una ganancia neta de la glucólisis de dos atp (ya que se requirieron dos al principio del proceso) y dos nadh.

el ciclo de krebs

en la reacción preparatoria , después de que el piruvato generado en la glucólisis encuentra su camino desde el citoplasma a la matriz mitocondrial, se convierte primero en acetato (ch 3 cooh-) y co 2 (un producto de desecho en este escenario) y luego en un compuesto llamado acetil coenzima a , o acetil coa . En esta reacción, se genera un nadh. Esto prepara el escenario para el ciclo de Krebs.

esta serie de ocho reacciones se llama as√≠ porque uno de los reactivos en el primer paso, el oxaloacetato , es tambi√©n el producto en el √ļltimo paso. el trabajo del ciclo de krebs es el de un proveedor en lugar de un fabricante: genera solo dos atp por mol√©cula de glucosa, pero aporta seis nadh m√°s y dos de fadh 2 , otro portador de electrones y un pariente cercano de nadh. (tenga en cuenta que esto significa un atp, tres nadh y un fadh 2 por vuelta del ciclo . Por cada glucosa que ingrese a la gluc√≥lisis, dos mol√©culas de acetil coa ingresan al ciclo de Krebs).

la cadena de transporte de electrones

en base a la glucosa, el recuento de energ√≠a hasta este punto es de cuatro atp (dos de gluc√≥lisis y dos del ciclo de krebs), 10 nadh (dos de gluc√≥lisis, dos de la reacci√≥n preparatoria y seis del ciclo de krebs) y dos fadh 2 del ciclo de krebs. Mientras que los compuestos de carbono en el ciclo de Krebs contin√ļan girando r√≠o arriba, los portadores de electrones se mueven desde la matriz mitocondrial a la membrana mitocondrial.

Cuando nadh y fadh 2 liberan sus electrones, estos se utilizan para crear un gradiente electroquímico a través de la membrana mitocondrial. este gradiente se usa para potenciar la unión de los grupos fosfato a adp para crear atp en un proceso llamado fosforilación oxidativa , llamado así porque el aceptor final de los electrones que caen en cascada del portador de electrones al portador de electrones en la cadena es el oxígeno (o 2 ).

Debido a que cada nadh produce tres atp y cada fadh 2 produce dos atp en la fosforilación oxidativa, esto agrega (10) (3) + (2) (2) = 34 atp a la mezcla. por lo tanto, una molécula de glucosa puede producir hasta 38 atp en organismos eucarióticos.



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