¿Cuál es la fuente principal de energía celular?

¿Cuál es la fuente principal de energía celular?

Es probable que desde que eras joven comprendieras que la comida que comes debe convertirse en "algo" mucho más pequeño que la comida de lo que sea que esté en la comida para poder ayudar a tu cuerpo. como sucede, más específicamente, una única molécula de un tipo de carbohidrato clasificado como azúcar es la fuente última de combustible en cualquier reacción metabólica que ocurra en cualquier célula en cualquier momento.

esa molécula es la glucosa , una molécula de seis carbonos en forma de anillo puntiagudo. en todas las células, entra en la glucólisis , y en células más complejas también participa en la fermentación, la fotosíntesis y la respiración celular en diversos grados en diferentes organismos.

pero una forma diferente de responder a la pregunta "¿qué molécula es utilizada por las células como fuente de energía?" lo interpreta como "¿qué molécula potencia directamente los procesos propios de la célula?"

nutrientes vs. combustibles

esa molécula "potenciadora", que al igual que la glucosa está activa en todas las células, es atp , o trifosfato de adenosina , un nucleótido a menudo llamado "la moneda de energía de las células". en qué molécula deberías pensar, entonces, cuando te preguntas, "¿qué molécula es el combustible para todas las células?" ¿Es glucosa o atp?

responder a esta pregunta es similar a comprender la diferencia entre decir que "los humanos obtienen combustibles fósiles de la tierra" y "los humanos obtienen la energía de combustibles fósiles de las plantas que funcionan con carbón". ambas afirmaciones son ciertas, pero abordan diferentes etapas en la cadena de conversión de energía de las reacciones metabólicas. En los seres vivos, la glucosa es el nutriente fundamental , pero atp es el combustible básico .

células procariotas vs. células eucariotas

todos los seres vivos pertenecen a una de dos categorías amplias: procariotas y eucariotas. procariotas son los organismos unicelulares de los dominios taxonómicos bacterias y arqueas, mientras que los eucariotas caen en el dominio eucariota, que incluye animales, plantas, hongos y protistas.

procariotas son pequeños y simples en comparación con los eucariotas; sus células son correspondientemente menos complejas. en la mayoría de los casos, una célula procariota es lo mismo que un organismo procariótico, y las necesidades energéticas de una bacteria son mucho más bajas que las de cualquier célula eucariótica.

Las células procariotas tienen los mismos cuatro componentes que se encuentran en todas las células del mundo natural: ADN, una membrana celular, citoplasma y ribosomas. su citoplasma contiene todas las enzimas necesarias para la glucólisis, pero la ausencia de mitocondrias y cloroplastos significa que la glucólisis es realmente la única vía metabólica disponible para los procariotas.

que es la glucosa

La glucosa es un azúcar de seis carbonos en forma de anillo, representado en diagramas por una forma hexagonal. su fórmula química es c 6 h 12 o 6 , lo que le da una relación ac / h / o de 1: 2: 1; Esto es cierto, de hecho, o todas las biomoléculas clasificadas como carbohidratos.

La glucosa se considera un monosacárido , lo que significa que no se puede reducir a azúcares diferentes y más pequeños al romper los enlaces de hidrógeno entre los diferentes componentes. La fructosa es otro monosacárido; La sacarosa (azúcar de mesa), que se produce al unir la glucosa y la fructosa, se considera un disacárido .

La glucosa también se conoce como "azúcar en la sangre", ya que es este compuesto cuya concentración se mide en la sangre cuando una clínica o laboratorio de laboratorio determina el estado metabólico de un paciente. Puede infundirse directamente en el torrente sanguíneo en soluciones intravenosas porque no requiere descomposición antes de entrar en las células del cuerpo.

que es atp

atp es un nucleótido , lo que significa que consiste en una de las cinco bases nitrogenadas diferentes, un azúcar de cinco carbonos llamado ribosa y uno a tres grupos fosfato. Las bases en los nucleótidos pueden ser adenina (a), citosina (c), guanina (g), timina (t) o uracilo (u). los nucleótidos son los bloques de construcción de los ácidos nucleicos dna y rna; a, cyg se encuentran en ambos ácidos nucleicos, mientras que t se encuentra solo en dna y u solo en rna.

el "tp" en atp, como ha visto, significa "trifosfato" e indica que atp tiene el número máximo de grupos fosfato que un nucleótido puede tener: tres. La mayoría de los ataques se realizan mediante la unión de un grupo fosfato a un adp, o difosfato de adenosina, un proceso conocido como fosforilación.

atp y sus derivados tienen una amplia gama de aplicaciones en bioquímica y medicina, muchas de las cuales se encuentran en las etapas exploratorias a medida que el siglo XXI se aproxima a su tercera década.

biología de la energía celular

la liberación de energía de los alimentos implica romper los enlaces químicos en los componentes de los alimentos y aprovechar esta energía para la síntesis de moléculas atp. por ejemplo, todos los carbohidratos se oxidan al final a dióxido de carbono (co 2 ) y agua (h 2 o). Las grasas también se oxidan, con sus cadenas de ácidos grasos que producen moléculas de acetato que luego entran en la respiración aeróbica en las mitocondrias eucariotas.

Los productos de descomposición de las proteínas son ricos en nitrógeno y se utilizan para la construcción de otras proteínas y ácidos nucleicos. pero algunos de los 20 aminoácidos de los que se construyen las proteínas pueden modificarse y entrar en el metabolismo celular al nivel de la respiración celular (p. ej., después de la glucólisis)

glucólisis

Resumen: la glucólisis produce directamente 2 atp para cada molécula de glucosa; suministra piruvato y portadores de electrones para procesos metabólicos posteriores.

La glucólisis es una serie de diez reacciones en las que una molécula de glucosa se transforma en dos moléculas de la molécula de tres carbonos piruvato, produciendo 2 atp en el camino. consiste en una fase de "inversión" temprana en la que se usan 2 atp para unir grupos de fosfato a la molécula de glucosa cambiante, y una fase de "retorno" posterior en la que el derivado de glucosa, que se ha dividido en un par de compuestos intermedios de tres carbonos , produce 2 atp por compuestos de tres carbonos y este 4 en general.

esto significa que el efecto neto de la glucólisis es producir 2 atp por molécula de glucosa, ya que 2 atp se consumen en la fase de inversión, pero un total de 4 atp se realizan en la fase de pago.

fermentación

Resumen: la fermentación repone nad + para la glucólisis; no produce atp directamente.

cuando no hay suficiente oxígeno para satisfacer las demandas de energía, como cuando corre muy fuerte o levanta pesas con fuerza, la glucólisis puede ser el único proceso metabólico disponible. Aquí es donde entra la "quemadura de ácido láctico" de la que puede haber oído hablar. Si el piruvato no puede ingresar a la respiración aeróbica como se describe a continuación, se convierte en lactato, que a su vez no hace mucho bien, pero garantiza que la glucólisis pueda continuar. suministrando una molécula intermedia clave llamada nad + .

ciclo de Krebs

Resumen: el ciclo de Krebs produce 1 atp por giro del ciclo (y, por lo tanto, 2 atp por glucosa "corriente arriba", ya que 2 piruvato puede producir 2 acetil coa).

En condiciones normales de oxígeno adecuado, casi todo el piruvato generado en la glucólisis en los eucariotas se mueve del citoplasma a los orgánulos ("órganos pequeños") conocidos como mitocondrias, donde se convierte en la molécula de dos carbonos acetil coenzima a (acetil coa) por extracción. Apagar y soltar co 2 . esta molécula se combina con una molécula de cuatro carbonos llamada oxaloacetato para crear citrato, el primer paso en lo que también se conoce como el ciclo tca o ciclo del ácido cítrico.

esta "rueda" de reacciones eventualmente redujo el citrato de nuevo a oxaloacetato, y en el camino se genera un único atp junto con cuatro llamados portadores de electrones de alta energía (nadh y fadh 2 ).

cadena de transporte de electrones

Resumen: la cadena de transporte de electrones produce alrededor de 32 a 34 atp por molécula de glucosa "corriente arriba", lo que la convierte en el mayor contribuyente a la energía celular en los eucariotas.

Los portadores de electrones del ciclo de Krebs se mueven desde el interior de las mitocondrias a la membrana interna del orgánulo, que tiene todo tipo de enzimas especializadas llamadas citocromos listas para funcionar. En resumen, cuando los electrones, en forma de átomos de hidrógeno, se retiran de sus portadores, esto potencia la fosforilación de las moléculas de adp en una gran cantidad de atp.

el oxígeno debe estar presente como el aceptor final de electrones en la cascada que ocurre a través de la membrana para que ocurra esta cadena de reacciones. si no lo es, el proceso de respiración celular "retrocede" y el ciclo de Krebs tampoco puede ocurrir.



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