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Cap ítulo 8

Cap ítulo 8. Producción de Energía. Temas de interés: Cuando las mitocondrias trabajan. Hay m ás de 100 enfermedades mitocondriales Ataxia de Friedreich, causada por una mutación de un gen mitocondríal, resulta en debilidad muscular y problemas de visión

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Cap ítulo 8

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  1. Capítulo 8 Producción de Energía

  2. Temas de interés: Cuando las mitocondrias trabajan • Hay más de 100 enfermedades mitocondriales • Ataxia de Friedreich, causada por una mutación de un gen mitocondríal, resulta en debilidad muscular y problemas de visión • Los animales, plantas, protistas y hongos dependen de las mitocrondrias • Mitocondrias defectuosas pueden resultar en enfermedades letales

  3. Cuando las mitocondrias trabajan p.123

  4. ATP es fuente universal de energía • Organismos fotosintéticos obtienen energía del sol • Animales obtienen energía de plantas u otros animales • En todos los casos, la energía se transforma a ATP

  5. Hacer ATP • Las plantas hacen ATP en fotosíntesis • Las células de otros organismos hacen ATP metabolizando carbohidradtos, grasas y proteínas

  6. Vía Aeróbica Evolucionó después Requiere oxígeno Empieza con glicólisis en citoplasma Se completa en mitocondria Vía Anaeróbica Evolucionó primero No requiere oxígeno Empieza con glicólisis en citoplasma Se completa en el citoplasma Vías liberadoras de Energía

  7. Vías productoras de energía Inicia (glucólisis) en citoplasma Inicia (glucólisis) en citoplasma Termina en mitocondria Termina en mitocondria Vía anaeróbica Respiración aeróbica Fig. 8-2, p.124

  8. Ecuación Respiración Aeróbica C6H1206 + 6O2 6CO2 + 6H20 glucosa oxígeno dióxido carbono agua

  9. CYTOPLASMA glucosa Overview of Aerobic Respiration ATP 4 2 ATP Glucólisis e- + H+ (2 ATP netos) 2 piruvatos 2 NADH e- + H+ 2 CO2 2 NADH e- + H+ 4 CO2 8 NADH Ciclo Krebs e- + H+ 2 ATP 2 FADH2 e- Cadena transportadora electrones 32 ATP H+ agua e- +oxígeno Producción Energía Promedio: 36 ATP Fig. 8-3, p. 135

  10. La función de las coenzimas • NAD+ y FAD aceptan electrones e hidrógenos • Transforman en NADH y FADH2 • Entregan electrones a la cadena transportadora de electrones

  11. Glucosa • Un azúcar (C6H12O6) • Atomos unidos por uniones covalentes In-text figurePage 126

  12. Glucólisis en dos etapas • Reacciones endergónicas (inversión) • ATP activa la glucosa y sus carbones • Reacciones exergónicas (cosecha) • Los productos se parten en moléculas de piruvato de tres carbones • Se forma ATP y NADH

  13. glucosa Glucólisis glucólisis pyruvate a segunda parte de la vía aeróbica GLUCOSA Fig. 8-4a, p.126

  14. Glucólisis REACCIONES ENDERGÓNICAS DE GLUCÓLISIS glucosa ATP invierte 2 ATP ADP P glucosa–6–fosfato P fructosa–6–fosfato ATP ADP P P fructosa–1,6–difosfato DHAP Fig. 8-4b, p.127

  15. GLUCÓLISIS REACCIONES EXERGÓNICAS P P PGAL PGAL NAD+ NAD+ NADH NADH Pi Pi P P P P 1,3–difosfoglicerato 1,3–difosfoglicerato fosforilización a nivel de sustrato ADP ADP ATP ATP invierte 2 ATP P P 3–fosfoglicerato 3–fosfoglicerato Fig. 8-4c, p.127

  16. Glicólisis P P 2–fosfoglicerato 2–fosfoglicerato H2O H2O P P PEP PEP fosforilización a nivel de sustrato ADP ADP ATP ATP produce 2 ATP piruvato piruvato Fig. 8-4d, p.127

  17. Reacciones endergónicas invierten 2 ATP glucosa ADP ATP ATP P P P P P P glucosa-6-fosfato fructosa-6-fosfato ADP fructosa1,6-defosfato PGAL PGAL Energy-Requiring Steps Figure 8-4(2)Page 127

  18. ATP ATP ATP ATP P P P P P P P P P P P P Energy-Releasing Steps PGAL PGAL NAD+ NAD+ NADH NADH Pi Pi 1,3-difosfoglicerato 1,3-difosfoglicerato ADP ADP 3-fosfoglicerato 3-fosfoglicerato 2-fosfoglicerato 2-fosfoglicerato H2O H2O PEP PEP ADP ADP piruvato piruvato Figure 8-4 Page 127

  19. Glucólisis: Ganancia Neta Energía Reacciones endergónicas: 2 ATP invertidos Reacciones exergónicas: 2 NADH formados 4 ATP formados Ganancia neta 2 ATP y 2 NADH

  20. Reacciones secundarias • Reacciones preparación • Piruvato se oxida a moléculas de acetil (2 carbonos) y dióxido de carbono • NAD+ se reduce • Ciclo Krebs • Las moléculas de acetil se oxidan a dióxido de carbono • NAD+y FAD son reducidos

  21. Reacciones secundarias mitocondria mitocondria Fig. 8-5a, p.128

  22. Reacciones secundarias Fig. 8-5b, p.128

  23. Reacciones secundarias membrana interna de la mitocondria membrana externa de la mitocondria matriz espacio intermembranoso Fig. 8-6a, p.128

  24. Dos piruvatos atraviesan la membrana interna mitocondria espacio intermembranoso matriz mitocondrial NADH 2 NADH 6 Ciclo Krebs Ocho NADH, dos FADH 2, y dos ATP son la ganancia de la descomposición de dos piruvatos. FADH2 2 ATP 2 Los seis átomos de carbono del piruvato se difunden fuera de la mitocondria y la célula en forma de seis moléculas de CO2 6 CO2 Fig. 8-6b, p.128

  25. O O Reacciones de Preparación piruvato coenzyme A (CoA) NAD+ dióxido carbono NADH CoA acetil-CoA

  26. Formación de acetil-CoA piruvato Reacciones preparación coenzima A NAD+ (CO2) NADH CoA acetil-CoA Ciclo Krebs CoA oxalacetato citrato NAD+ NADH NADH NAD+ NAD+ FADH2 FAD NADH ADP + grupo fosfato ATP Fig. 8-7a, p.129

  27. glucosa Reacciones de preparación GLUCÓLISIS PIRUVATO CICLO KREBS CADENA TRANSPORTADORA ELECTRONES Fig. 8-7b, p.129

  28. ATP O O =CoA CicloKrebs acetil-CoA CoA oxalacetato citrato H2O NADH NAD+ H2O malato isocitrato NAD+ H2O O O NADH fumarato FADH2 a-ketoglutarato FAD NAD+ CoA NADH succinato succinil-CoA ADP + grupo fosfato Figure 8-6Page 129

  29. Productos Coenzima A 2 CO2 3 NADH FADH2 ATP Reactivos Acetil-CoA 3 NAD+ FAD ADP y Pi Ciclo de Krebs

  30. Resultados segunda etapa • Todas las moléculas de carbono del piruvato terminan en dióxido carbono • Las coenzimas se reducen (ganan electrones e hidrógenos) • Se forma una molécula de ATP • Se regenera el oxalacetato de cuatro carbonos

  31. Reducción de coenzimas en dos etapas • Glucólisis 2 NADH • Reacciones preparación 2 NADH • Ciclo Krebs 2 FADH2 + 6 NADH • Total 2 FADH2 + 10 NADH

  32. Cadena transportadoraelectrones • Se da en mitocondria • Coenzimas entregan electrones a la cadena transportadora • Cadena transportadora de electrones produce un gradiente de iones H+ • Flujo de H+ a favor de gradiente produce ATP

  33. glucosa Fosforilización GLUCÓLISIS piruvato CILCO KREBS CADENA TRANSPORTADORA ELECTRONES Fig. 8-8a, p.130

  34. Fosforilización H+ H+ ESPACIO INTERMEMBRANA H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ e- e- e- H+ H+ ATP H+ ADP + Pi NADH + H+ NAD+ + 2H+ FADH2 FAD + 2H+ 2H+ + 1/2 02 H2O Cadena transportadora Electrones ATP Sintetasa H+ MATRIZ MITOCONDRIAL Fig. 8-8b, p.130

  35. Fosforilización glucosa ATP 2 PGAL ATP 2 NADH 2 pyruvate glycolysis 2 FADH2 2 CO2 e– 2 acetil-CoA 2 NADH H+ H+ 6 NADH CICLO KREBS 2 ATP Ciclo Krebs ATP H+ 2 FADH2 ATP H+ 4 CO2 36 ATP H+ H+ ADP + Pi cadena transportadora electrones H+ H+ H+ Fig. 8-9, p.131

  36. Generando gradiente H+ espacio intermembrana NADH matriz mitocondrial

  37. Produccción ATP: Modelo Quimiosmótico ATP MATRIZ MITOCONDRIAL ADP+Pi

  38. Importancia Oxígeno • Cadena transportadora electrones requiere oxígeno • Oxígeno recoge electrones de la cadena y los combina con H+ para formar agua

  39. Resumen Ganancia de Energía(por molécula glucos) • Glucólisis • 2 ATP • Ciclo Krebs y reacciones preparación • 2 ATP • Cadena transportadora electrones • 32 ATP

  40. Ganancia energía varía • NADH formado en citoplasma no puede entrar a mitocondria • Entrega electrones a membrana mitocondrial • Membrana transporta NAD+ o FAD hacia interior mitocondria • Electrones entregados a FAD producen menos ATP que aquellos entregados al NAD+

  41. Eficiencia de respiración aeróbica • 686 kcal de energía se liberan • 7.5 kcal se conservan en cada ATP • Cuando se forman 36 ATP, 270 kcal (36 X 7.5) se capturan en ATP • Eficiencia = 270 / 686 X 100 = 39% • Mayoría energía se pierde en calor

  42. Vías anaeróbicas • No usan oxígeno • Produce menos ATP • Dos tipos • Fermentación • Transporte electrónes anaeróbicos

  43. Fermentación • Empieza con glucólisis • No metaboliza glucosa a agua y dióxido de carbono • Produce sólo 2 ATP de la glucólisis • Pasos que siguen a glucólisis sólo regeneran NAD+

  44. glucólisis FermentaciónAlchólica C6H12O6 ATP 2 inversión 2 ADP 2 NAD+ NADH 2 4 ATP 2 piruvato cosecha 2 ATP net forma etanol 2 H2O 2 CO2 2 acetaldehídos electrones, hidrógeno forma NADH 2 etanol Fig. 8-10d, p.132

  45. FermentaciónAlchólica Fig. 8-10a, p.132

  46. FermentaciónAlchólica Fig. 8-10b, p.132

  47. Fermentación Alchólica Fig. 8-10c, p.132

  48. FermentaciónLáctica glucólisis C6H12O6 ATP 2 inversión 2 ADP 2 NAD+ 2 NADH 4 ATP 2 piruvato cosecha 2 ATP netos lactate fermentation electrones, hidrógeno froma NADH 2 lactato Fig. 8-11, p.133

  49. Fermentación Láctica Fig. 8-12, p.133

  50. Cadena Transportadora anaeróbica • Realizan algunas bacterias • Cadena transportadora de elctrones se da en la membrana plasmática bacteriana • El receptor final de electrones es un compuesto del ambiente como los nitratos. No oxígeno • Ganancia ATP es baja

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