domingo, 30 de octubre de 2016
viernes, 21 de octubre de 2016
miércoles, 5 de octubre de 2016
Introducción
Los seres vivos son estructuras complejas, extremadamente ordenadas y diferenciadas de su entorno. Para mantener su equilibrio requieren el suministro constante de energía .
La respiración celular es el proceso por el cual, los seres vivos, obtienen energía (en forma de ATP), a partir de la degradación de alimentos. Las células que se encuentran en un ambiente con oxígeno utilizan la respiración aeróbica. Los nutrientes se degradan hasta convertirse en dióxido de carbono y agua en la respiración aeróbica. Se necesita de varias reacciones químicas para realizar esta transformación.
El proceso es realizado por enzimas específicas que controlan una serie de reacciones de óxido reducción en las que las moléculas combustibles son oxidadas y degradas, liberan protones que son captados por coenzimas. La respiración celular consiste en varias fases y ocurren en distintas estructuras celulares. La primera fase llamada glucólisis, ocurre en el citoplasma. La segunda fase dependerá de la ausencia o presencia de O2, si hay ausencia la respiración será anaeróbica, esto ocurre en el citoplasma. Si hay oxígeno la respiración será aeróbica y ocurre en el mitocondrias.
La fase de la glucólisis ocurre en el citoplasma de las células, durante esta fase la molécula de glucosa compuesta con seis carbonos se transforma en varios compuestos para dividirse en dos con tres carbonos cada uno (piruvato). En este proceso se consumen dos moléculas de ATP pero se sintetizan cuatro, por lo que la ganancia es de dos ATP. En esta fase también se produce NADH, esta molécula se utiliza después en el sistema de transporte de electrones.
Las moléculas de piruvato obtenidas en la glucólisis son transformados en acetil coenzima A (Acetil-CoA) en el citoplasma, después entran a la mitocondria liberando CO2. La molécula de acetil.CoA se divide en dos, acetil y coenzima A, el acetil es transferido a una molécula de oxalacetato que pertenece al ciclo de Krebs.En el ciclo de krebs se llevan a cabo una serie de reacciones en las que hidrógenos y electrones son transferidos a moléculas NAD+ y FAD, para producir NADH y FADH2. Se produce ATP y la molécula de oxalacetato se encuentra libre, lista para aceptar a otra molécula de acetil-CoA.
Historia
El ciclo de Krebs podría definirse como la serie de cambios químicos de los productos alimentarios (azúcares, lípidos y proteínas) una vez consumidos. Esta degradación es una de las reacciones químicas fundamentales en la vida de los organismos que la realizan, porque es la que proporciona la energía necesaria para la construcción y el mantenimiento de la vida ( movimiento, crecimiento…).
Este ciclo fue descubierto por Hans Adolf Krebs. En 1993 realizó experimentos probando la oxidabilidad de varios tejidos, centrándose en hígado, músculo y riñón.
Utilizó sustancias que podrían ser intermediarios en la degradación de azúcares, grasas y proteínas.
Su interés en los ácidos dicarboxílicos y tricarboxílicos surgieron del conocimiento de que estaban relacionados con la degradación de alimentos. Tenía tres razones para pensar esto, la primera fue que eran las únicas sustancias que se degradan a la misma velocidad que la comida. La segunda, casi todas las propiedades de la vida tienen una función: si una sustancia o un proceso ocurre, es probable que tenga un papel en el juego de la vida de la célula. Y la última, tenía conocimiento sobre trabajos sobre el ácido málico. Una sustancia con una estructura que inhibe la oxidación de succinato en fumarato, y todos los procesos de combustión de la célula. Esto indicaba que el paso de succinato en fumarato es un componente de la reacción biológica de degradación. Esto establecía un vínculo entre la oxidación de los alimentos y la secuencia de reacción que conduce de ácido cítrico a oxalacetato.
Es en ese momento en que pensó que sería posible que el ácido oxálico se combinara con una sustancia derivada de los alimentos para formar citrato. Lo más probable para reaccionar con el oxalacetato era el piruvato. Así que realizó un experimento para probar si el piruvato y el oxalacetato juntos formaban citrato, y observó que así fue.
La información que se obtuvó solo fue cualitativa. Faltaba demostrar la velocidad de la reacción clave, la síntesis/degradación del ácido cítrico era lo suficientemente alta como para que la totalidad de la combustión del tejido pasara por esa etapa. Si se sabía la velocidad del proceso de combustión, se podía calcular la velocidad de la síntesis y la degradación del citrato.
Realizó las mediciones necesarias y encontró que el tejido muscular, igual que otros tejidos animales, la velocidad era suficientemente alta para soportar la idea de que los ácidos dicarboxilicos y tricarboxílicos jugaban un papel en la degradación de los alimentos (azúcares, grasas y proteínas). Esta información hizo posible la construcción del ciclo, del cual estos ácidos eran intermediarios.
El ciclo
El piruvato obtenido en la glucólisis pasa a la matriz mitocondrial, donde se convierte en acetil-CoA mediante un proceso de oxidación, en donde interviene un complejo multienzimático deshidrogenasa.
El ciclo inicia con la incorporación del acetil-CoA procedente de la glucosa (o, en otros casos, de ácidos grasos o aminoácidos). También se denomina ciclo del ácido cítrico o de los ácidos tricarboxílicos porque interviene el ácido cítrico que posee tres grupos carboxilo (-COOH).
Este ciclo se considera el centro del metabolismo aerobio, en el que confluyen la mayoría de los procesos catabólicos e, incluso, algunas vías anabólicas. Tiene lugar en la matriz mitocondrial, donde se encuentran las enzimas necesarias para cada paso.
El acetil-CoA se incorpora al ciclo de Krebs y se producen 8 reacciones:
1. El grupo acetilo del acetil-CoA se condensa con el oxalacetato formando citrato, una molécula de 3 grupos carboxilos y 6 carbonos.
2. El citrato se isomeriza a isocitrato que es más fácilmente oxidable.
3. Por descarboxilación oxidativa del isocitrato se convierte en α-cetoglutarato. En esta reacción se desprende CO2 y se forma NADH + H+.
4. De nuevo tiene lugar una descarboxilación oxidativa en la que el α-cetoglutarato pasa a succinil-CoA. También aquí se desprende CO2 y se forma NADH + H+.
5. El succinil-CoA pierde CoA y pasa a succinato, liberando la energía suficiente como para que se forme GTP mediante un proceso de fosforilación a partir del sustrato.
6. El succinato se oxida a fumarato, mediante una reacción acoplada en la que la coenzima FAD se reduce a FADH2.
7. Por hidratación del doble enlace del fumarato se forma malato.
8. A partir del malato se regenera el oxalacetato con el que se iniciaba el ciclo. La oxidación del malato se acopla a la formación de otra molécula de NADH + H+.
En resumen, la reacción global del ciclo de Krebs es la siguiente:
Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + H2O à 2 CO2 + CoA-SH + 3 (NADH + H+) + FADH2 + GTP
Conclusión
Los seres vivos necesitan energía para realizar todas sus actividades, la obtención de esta energía almacenada en los alimentos que consumimos lo podemos obtener mediante la respiración celular. Ésta consiste en varias fases y dependerá de la ausencia o presencia de oxígeno. La glucólisis es la primera fase de la respiración para la obtención del tan preciado ATP, esta molécula es de muy alta energía. La segunda fase es el Ciclo de Krebs, cuyo descubridor fue Adolf Hans Kreb. Llegó a descubrir este ciclo mediante una serie de experimentos y de conocimientos sobre trabajos anteriores. Este ciclo consiste en 8 reacciones, siguiendo el camino de la respiración celular, sigue la última fase, transporte de electrones.
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