¬ŅCu√°l es el papel de la glucosa en la respiraci√≥n celular?

¬ŅCu√°l es el papel de la glucosa en la respiraci√≥n celular?

La vida en la tierra es extraordinariamente diversa, desde las bacterias m√°s peque√Īas que viven en respiraderos t√©rmicos hasta los majestuosos elefantes de varias toneladas que tienen su hogar en Asia. pero todos los organismos (los seres vivos) tienen una serie de caracter√≠sticas b√°sicas en com√ļn, entre ellas la necesidad de mol√©culas de las que derivar energ√≠a. El proceso de extracci√≥n de energ√≠a de fuentes externas para el crecimiento, reparaci√≥n, mantenimiento y reproducci√≥n se conoce como metabolismo .

todos los organismos constan de al menos una c√©lula (su propio cuerpo incluye billones), que es la entidad irreductible m√°s peque√Īa que incluye todas las propiedades atribuidas a la vida usando definiciones convencionales. el metabolismo es una de esas propiedades, al igual que la capacidad de replicarse o reproducirse de otra manera. Cada c√©lula del planeta puede y usa la glucosa , sin la cual la vida en la Tierra nunca habr√≠a surgido o se ver√≠a muy diferente.

la química de la glucosa

La glucosa tiene la f√≥rmula c 6 h 12 o 6 , lo que le da a la mol√©cula una masa molecular de 180 gramos por mol. (Todos los carbohidratos tienen la f√≥rmula general c n h 2n o n ). Esto hace que la glucosa tenga aproximadamente el mismo tama√Īo que los amino√°cidos m√°s grandes.

La glucosa en la naturaleza existe como un anillo de seis átomos, representado como hexagonal en la mayoría de los textos. cinco de los átomos de carbono están incluidos en el anillo junto con uno de los átomos de oxígeno, mientras que el sexto átomo de carbono es parte de un grupo hidroximetilo (-ch 2 oh) unido a uno de los otros carbonos.

Los amino√°cidos, como la glucosa, son mon√≥meros prominentes en bioqu√≠mica. As√≠ como el gluc√≥geno se ensambla a partir de largas cadenas de glucosa, las prote√≠nas se sintetizan a partir de largas cadenas de amino√°cidos. Si bien hay 20 amino√°cidos distintos con numerosas caracter√≠sticas en com√ļn, la glucosa se presenta en una sola forma molecular. por lo tanto, la composici√≥n del gluc√≥geno es esencialmente invariante, mientras que las prote√≠nas var√≠an mucho de una a otra.

el proceso de respiración celular

El metabolismo de la glucosa para producir energ√≠a en forma de trifosfato de adenosina (atp) y co 2 (di√≥xido de carbono, un producto de desecho en esta ecuaci√≥n) se conoce como respiraci√≥n celular . La primera de las tres etapas b√°sicas de la respiraci√≥n celular es la gluc√≥lisis , una serie de 10 reacciones que no requieren ox√≠geno, mientras que las dos √ļltimas etapas son el ciclo de Krebs (tambi√©n conocido como ciclo del √°cido c√≠trico ) y la cadena de transporte de electrones , que s√≠ lo hacen. requiere oxigeno En conjunto, estas dos √ļltimas etapas se conocen como respiraci√≥n aer√≥bica .

La respiración celular ocurre casi por completo en eucariotas (animales, plantas y hongos). los procariotas (los dominios en su mayoría unicelulares que incluyen bacterias y arqueas) derivan energía de la glucosa, pero casi siempre de la glucólisis sola. la implicación es que las células procarióticas pueden generar solo alrededor de una décima parte de la energía por molécula de glucosa que las células eucariotas, como se detalla más adelante.

La "respiraci√≥n celular" y la "respiraci√≥n aer√≥bica" a menudo se usan indistintamente cuando se analiza el metabolismo de las c√©lulas eucari√≥ticas. se entiende que la gluc√≥lisis, aunque es un proceso anaer√≥bico, casi invariablemente pasa a los dos √ļltimos pasos de la respiraci√≥n celular. independientemente, para resumir el papel de la glucosa en la respiraci√≥n celular: sin ella, la respiraci√≥n se detiene y sigue la p√©rdida de vidas.

Enzimas y respiración celular.

Las enzimas son prote√≠nas globulares que act√ļan como catalizadores en reacciones qu√≠micas. esto significa que estas mol√©culas ayudan a acelerar las reacciones que de otra manera seguir√≠an sin las enzimas, pero mucho m√°s lentamente, a veces por un factor de m√°s de mil. cuando las enzimas act√ļan, no se cambian ellas mismas al final de la reacci√≥n, mientras que las mol√©culas sobre las que act√ļan, llamadas sustratos, se modifican por dise√Īo, con reactivos como la glucosa transformada en productos como el co 2 .

La glucosa y el ATP tienen cierta similitud qu√≠mica entre s√≠, pero el uso de la energ√≠a almacenada en los enlaces de la mol√©cula anterior para potenciar la s√≠ntesis de esta √ļltima mol√©cula requiere considerables acrobacias bioqu√≠micas en toda la c√©lula. casi todas las reacciones celulares son catalizadas por una enzima espec√≠fica, y la mayor√≠a de las enzimas son espec√≠ficas para una reacci√≥n y sus sustratos. La gluc√≥lisis, el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones, combinados, presentan cerca de dos docenas de reacciones y enzimas.

glucólisis temprana

Cuando la glucosa ingresa a la célula por difusión a través de la membrana plasmática, se une inmediatamente a un grupo fosfato (p) o se fosforila . esto atrapa la glucosa en la célula debido a la carga negativa de la p. Esta reacción, que produce glucosa-6-fosfato (g6p), ocurre bajo la influencia de la enzima hexocinasa . (la mayoría de las enzimas terminan en "-ase", por lo que es bastante fácil saber cuándo se trata de una en el mundo de la biología).

a partir de ah√≠, g6p se reordena en un tipo fosforilado de la fructosa de az√ļcar , y luego se agrega otra p. Poco despu√©s, la mol√©cula de seis carbonos se divide en dos mol√©culas de tres carbonos, cada una con un grupo fosfato; estos pronto se organizan en la misma sustancia, gliceraldeh√≠do-3-fosfato (g-3-p).

glicólisis posterior

cada molécula de g-3-p pasa a través de una serie de pasos de reordenamiento para ser convertido en el molocule de tres carbonos piruvato , produciendo dos moléculas de ATP y una molécula del NADH portador de electrones de alta energía (reducido de nicotinamida adenina dinucleótido, o nad +) en el proceso.

la primera mitad de la glucólisis consume 2 atp en los pasos de fosforilación, mientras que la segunda mitad produce un total de 2 piruvato, 2 nadh y 4 atp. en términos de producción de energía directa, la glucólisis da como resultado 2 atp por molécula de glucosa . esto, para la mayoría de los procariotas, representa el techo efectivo de la utilización de la glucosa. en los eucariotas, el espectáculo de respiración de glucosa celular solo ha comenzado.

el ciclo de krebs

Las moléculas de piruvato luego se mueven desde el citoplasma de la célula hacia el interior de las orgánulas llamadas mitocondrias , que están encerradas por su propia membrana de plasma doble. aquí, el piruvato se divide en co 2 y acetato (ch 3 cooh-), y el acetato es tomado por un compuesto de la clase de vitamina b llamada coenzima a (coa) para convertirse en acetil coa , un importante intermediario de dos carbonos en Una gama de reacciones celulares.

Para entrar en el ciclo de Krebs, el acetil coa reacciona con el compuesto de oxaloacetato de cuatro carbonos para formar citrato . Debido a que el oxaloacetato es la √ļltima mol√©cula creada en la reacci√≥n de Krebs as√≠ como un sustrato en la primera reacci√≥n, la serie obtiene la descripci√≥n de "ciclo". el ciclo incluye un total de ocho reacciones, que reducen el citrato de seis carbonos a una mol√©cula de cinco carbonos y luego a una serie de intermediarios de cuatro carbonos antes de llegar nuevamente al oxaloacetato.

energetica del ciclo krebs

cada molécula de piruvato introducir los resultados ciclo de Krebs en la producción de dos más co 2 , 1 atp, 3 NADH y una molécula de un transportador de electrones similar a NADH llamado dinucleótido de flavina adenina , o FADH 2 .

  • el ciclo de krebs solo puede continuar si la cadena de transporte de electrones est√° operando en sentido descendente para recoger el nadh y el fadh 2 que genera. por lo tanto, si no hay ox√≠geno disponible para la c√©lula, el ciclo de Krebs se detiene.

la cadena de transporte de electrones

El nadh y fadh 2 se mueven hacia la membrana mitocondrial interna para este proceso. el papel de la cadena es la fosforilaci√≥n oxidativa de las mol√©culas adp para convertirse en atp. Los √°tomos de hidr√≥geno de los portadores de electrones se utilizan para crear un gradiente electroqu√≠mico a trav√©s de la membrana mitocondrial. la energ√≠a de este gradiente, que se basa en el ox√≠geno para recibir los electrones en √ļltima instancia, se aprovecha para potenciar la s√≠ntesis atp.

Cada molécula de glucosa contribuye de 36 a 38 atp a través de la respiración celular: 2 en la glucólisis, 2 en el ciclo de Krebs y 32 a 34 (dependiendo de cómo se mida en el laboratorio) en la cadena de transporte de electrones.



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