¿Qué proceso celular ocurre en la mitocondria y por qué y cómo ocurre?
La mayoría de la respiración celular, incluida la respiración aeróbica, se produce dentro de las mitocondrias.
La respiración celular se puede dividir en 5 pasos, y todos ellos, excepto el primero, ocurren dentro de las mitocondrias.
1. Glicólisis
Convierte 1 molécula de glucosa en 2 moléculas de piruce.
La glucosa es un azúcar de 6 carbonos, y el piruvato es una molécula de 3 carbonos (es ácido pirúvico, con protones ácidos eliminados).
¿Qué pasaría si la división celular en todo nuestro cuerpo se detuviera por un minuto entero?
¿Hay alguna célula con más de un nucleolo?
La glucólisis consta de dos fases: la fase de inversión de energía (consume 2 ATP para comenzar) y la fase de captura de energía (o recuperación de energía) (produce 4 ATP). Consumir 2 y producir 4 significa que hay 2 ATP netas producidas.
En el proceso, la glucólisis reduce 2 NAD + a 2 NADH.
Principales productos: 2 piruvatos, 2 ATP netos y 2 NADH.
La glucólisis ocurre en el citosol; todos los demás pasos ocurren en las mitocondrias.
2. Enlace de reacción
Convierte los 2 piruvatos en 2 acetil CoA.
Principales productos: 2 acetil CoA y 2 NADH (y libera 2 CO2, que surgieron de las descarboxilaciones)
3. Ciclo del ácido cítrico (también llamado ciclo del ácido tricarboxílico, o – usando el nombre más antiguo y menos descriptivo – el ciclo de Kreb)
Para cada turno (2 turnos por glucosa fija), combina una molécula de 4 carbonos llamada oxaloacetato con un grupo acetilo de 2 carbonos del acetil CoA para producir el citrato de la molécula de 6 carbonos (que es solo ácido cítrico, con protones ácidos eliminados). En otros procesos, el oxaloacetato se reforma, listo para aceptar otro grupo acetilo para comenzar un nuevo ciclo.
Nota: dado que la primera molécula formada en el ciclo es el ácido cítrico, un nombre significativo para estos pasos metabólicos cíclicos es el ciclo del ácido cítrico . Y dado que el ácido cítrico es un ácido tricarboxílico, otro término descriptivo para el ciclo es el ciclo del ácido tricarboxílico. Llamarlo el ciclo de Kreb no nos dice nada sobre el ciclo a nivel molecular, por lo que no es un término significativo.
Por turno, el ciclo del ácido cítrico produce 3 NADH y 1 FADH2 (y libera 2 CO2, que surgieron de las descarboxilaciones). Como el ciclo gira dos veces por glucosa inicial, la salida final es …
Principales productos: 6 NADH y 2 FADH2 (y 4 de CO2 liberados)
4. Transporte de electrones
Utiliza la energía de los electrones donados por NADH y FADH2 para producir un gradiente electroquímico a través de la membrana mitocondrial interna.
En pasos previos, por glucosa inicial, se produjeron 10 NADH y 2 FADH2. Estos donan sus electrones a la cadena de transporte de electrones (perder sus electrones significa que se oxidan de nuevo a NAD + y FAD … listos para ser reducidos a NADH y FADH2 por glicólisis, reacción de enlace y ciclo de ácido cítrico). Los electrones de alta energía se pasan entre los complejos respiratorios de la cadena respiratoria en la membrana hasta que son recibidos por el aceptor de electrones terminal, oxígeno; esto forma agua Cada transferencia de los electrones de una portadora a otra en la cadena libera una pequeña cantidad de energía, que se usa para bombear protones a través de la membrana mitocondrial interna, formando un gradiente electroquímico a través de ella.
Nota: Dado que el oxígeno es el aceptor de electrones terminal de la cadena de transporte de electrones, es la respiración aeróbica que ocurre en las mitocondrias. En la respiración anaeróbica, como ocurre en muchos procariotas, se sigue utilizando una cadena de transporte de electrones y aún se produce un gradiente electroquímico a través de una membrana y se sigue utilizando la ATP sintasa para producir ATP; la principal diferencia es que en la respiración anaeróbica, el aceptor de electrones terminal de la cadena de transporte de electrones es algo distinto al oxígeno: podría ser nitrato, fumarato, DMSO, etc. La fermentación no usa una cadena de transporte de electrones, no produce un gradiente electroquímico a través de una membrana y no usa ATP sintasa para producir ATP. En otras palabras, la fermentación NO es una forma de respiración anaeróbica. Muchos maestros de escuela secundaria y libros de texto están equivocados, al afirmar que sí lo es.
Principales productos: un gradiente electroquímico de protones a través de la membrana mitocondrial interna (así como 10 NAD + y 2 FAD)
5. Chemiosmosis
Utiliza el PMF (fuerza motriz del protón) del gradiente electroquímico para producir aproximadamente 28 ATP.
Los protones en el espacio intermembrana fluyen de regreso a través de las moléculas que atraviesan la membrana de la ATP sintasa. El flujo de protones a través de la membrana (Fo) región de la ATP sintasa hace que un eje central en la enzima gire, y ese giro da como resultado cambios conformacionales cíclicos en la parte ‘cap’ (F1) de la ATP sintasa. Esos cambios conformacionales conducen a (1) unión de ADP y Pi, (2) compresión de ADP y Pi para formar ATP, y (3) liberación de ATP; el ciclo de 3 pasos (atar, apretar, soltar, o más formalmente, el ciclo Abrir, Suelto, Estrecho) ocurre una y otra vez, siempre y cuando los protones fluyan a través de la región Fo.
Principales productos: alrededor de 28 ATP
Más
Los dos últimos pasos se pueden combinar en un proceso llamado fosforilación oxidativa . Hay estimaciones más antiguas y desactualizadas y las estimaciones actuales, en relación con la cantidad de ATP que se producen de cada NADH y FADH2.
Estimaciones antiguas: 3 ATP / NADH y 2 ATP / FADH2, da 34 ATP
(10 NADH) * (3 ATP / NADH) = 30 ATP
(2 FADH2) * (2 ATP / FADH2) = 4 ATP
Nuevas estimaciones: 2.5 ATP / NADH y 1.5 ATP / FADH2, da 28 ATP
(10 NADH) * (2.5 ATP / NADH) = 25 ATP
(2 FADH2) * (1.5 ATP / FADH2) = 3 ATP
Agregar esos 28 ATP con el 2 ATP neto producido en la glucólisis y el 2 ATP producido en el ciclo del ácido cítrico, da como resultado un gran total de aproximadamente 32 ATP por glucosa .
Sin embargo … se consumen aproximadamente 2 ATP para obtener materiales en las mitocondrias (esto no ocurre en los procariotas), por lo que debemos deducir 2 ATP. Tomando todo en cuenta, el gran total cuando las mitocondrias están involucradas es aproximadamente 30 ATP por glucosa inicial.
Los valores más antiguos de 36 a 38 ATP por glucosa están desactualizados.
