¿Qué sucede durante la respiración celular? ¿Cómo puedes describir mejor cada paso?

Bueno, para explicártelo, tengo que darte un dato interesante sobre su descubridor Hans Krebs.

En los años 30, Krebs y sus colegas observaron que en algunos cultivos celulares (riñón, hígado, músculo de pidgeon) algunas reacciones consumían grandes cantidades de oxígeno y dejaban dióxido de carbono y agua como productos de desecho de las reacciones químicas que actualmente ocurren en esas células.

Entonces, Krebs y otros supusieron que estas reacciones contienen un conjunto de productos intermedios que son importantes en la absorción de O2 y la producción de CO2.

Él y sus compañeros observaron que en los preparados de tejidos picados algunos ácidos orgánicos (citrato, succinato y fumarato) se oxidan rápidamente en dióxido de carbono.

Entonces estas reacciones dependen de un suministro continuo de oxígeno. Y aun así, jugaron con otros compuestos presentes en esas suspensiones celulares que desencadenan aún más absorción de O2, dando la secuencia “lineal”:

citrato »alfa-cetoglutatato» succinato

y

succinato »fumarato» malato »oxaloacetato

Pero lo que intrigó a Krebs y compañía. fue cómo estos ácidos podrían alimentar la oxidación del siguiente metabolito (el producto resultante de la reacción posterior) y estos oxidan muchas más moléculas. Eso fue un gran misterio incluso para el futuro laureado novel.

La forma en que Krebs resolvió el enigma celular de esas reacciones fue usando un compuesto engañador: Malonate.

La dosis hace que el veneno, él sabía que la molécula de malonato se asemeja a una gran cantidad de la molécula anterior que mencioné anteriormente, succinato. Cada una de esas reacciones está regulada por enzimas, y como estaban presentes y ezimas para procesar succinato, no eran una enzima para procesar el malonato, por lo que el malonato inhibía la enzima succinato. Mientras sucedía esto, observó que el succinato se acumulaba en los tejidos envenenados del malonato y no procesaba fumarato, malato y acetato de oxalato, por lo que añadió esos compuestos adicionales a los cultivos envenenados y descubrió que esos compuestos ocasionaban la acumulación de succinato también.

Esa evidencia sugiere que no se trataba de una reacción lineal, sino de un ciclo (más tarde llamado ciclo de Krebs o ciclo de ácido cítrico), convirtiendo a los productos de reacción en precursores de la siguiente molécula que consume oxígeno.

También advierte que en presencia de piruvato (el producto resultante de la degradación de la glucosa) interfiere con la absorción de oxígeno en el ciclo, mientras que hay una gran cantidad de piruvato, la mayor absorción de oxígeno y mayores cantidades de CoEnzimas reducidas NADH y FADH2 (Desarrollarán un rollo de portadores de electrones para la producción de energía en ese ciclo) y la menor cantidad de piruvato, la menor absorción de oxígeno en ese ciclo y los niveles más bajos de NADH y FADH2

Todos estos acertijos de una vía metabólica resueltos por un par de hombres que carecían de lo que hoy en día los bioquímicos modernos consideran esencial para una investigación completamente desarrollada.

El ciclo explicó:

Y para la respiración celular bien explicada tenemos la mitocondria como el orgánulo que desarrolla ese papel esencial.

1. En ese organelo entrará el piruvato que liberará un dióxido de carbono a través de la descarboxilación y reducirá un NAD + a NADH + H + y un CoA se unirá también y juntos formarán acetil CoA
2. El Acetil CoA se unirá a un acetato de oxalato con la ayuda de citrato sintasa y una molécula de agua ayudará a desengrasar mediante la hidrólisis CoA y la formación de ácido cítrico (citrato)
3. El citrato se modificará sacando y volviendo a poner una molécula de agua moviendo un grupo hidroxi al carbono vecino de la molécula, formando isocitrato
4. El isocitrato le quitará un par de su appart de hidrógeno con NAD +, lo que dará como resultado alfa-cetoglutarato y NADH + H +
5. Alfa-Ketoglutarae será descarboxilado y oxidado formando CO2, NADH + H + y succinil CoA
6. El compuesto resultante se hidrolizará (una molécula de agua añadida para romper la molécula) y GDP para formar succinato y GTP (un precursor de energía de la célula)
7. El succinato se oxidizará con FAD para formar fumarato y FADH2
8. La adición de agua transformará el fumarato en malato
9. Finalmente, Malate se oxidizará nuevamente con un NAD para formar acetato de oxalato y NADH + H + y el oxalacetato repetirá el ciclo nuevamente.

I NOTA IMPORTANTE

Todas estas reacciones no son lineales y unidireccionales, podría ser reversible en cada paso y estado. ¿Qué dependerá de las etapas de la reacción? Solo los requisitos de la celda lo sabrán.

Fuentes:

Alberts, Biología Celular Esencial, 3ra. Edición, 2010

Un buen enlace para ver todo lo que describí en la animación es una página que me iré de aquí:

comunicarse a un ritmo desconocido