Explica los distintos procesos metabólicos que tienen los seres vivos. Cuáles son los funciones principales de los participantes en los procesos metabolicos. Que la energía útil para los seres vivos, eficiente es la energía que utilizan los cloroplastos. Como ocurre el proceso de fotosíntesis. Mitosis y meiosis.

1. BIOLOGÍA
Dra Melina
Alvarez

2.  Todas las células necesitan energía para crecer, en algunos casos
desarrollarse, y reproducirse, y aún células que no crecen o no se reproducen,
requieren energía para mantenerse a sí mismas y cumplir con sus procesos
vitales. Las células no pueden usar la energía directamente en sus procesos
celulares y tienen mecanismos que convierten la energía de una forma a otra.
 El Sol es la fuente de toda la energía que sostiene a la vida, gracias a sus
reacciones termonucleares, y esta energía radiante fluye del Sol como ondas
electromagnéticas. Menos del 1% de esa energía que llega a la Tierra es
captada y transformada por las células vegetales.
 Los organismos fotosintéticos convierten energía radiante en energía química
en los enlaces de moléculas orgánicas. Esta energía química queda disponible
para la respiración celular de las propias plantas, animales, hongos, bacterias
y protozoos, en dónde se degradan las moléculas orgánicas y su energía se
convierte en formas de uso más inmediato.

3. Recordar que….
ENERGÍA: es la capacidad de realizar un trabajo, que es cualquier cambio de
estado o de movimiento de la materia. Se expresa en unidades de trabajo
(Kilojoules-kj) o de energía calorífica (kilocalorías – Kcal). En el Sol, más de 4
mil millones de kilogramos de materia se convierten en energía cada segundo.
ENERGÍA MECÁNICA ESTÁ FORMADA POR la E POTENCIAL Y
CINÉTICA que son fundamentales para los seres vivos, ya que pueden
transformar una en la otra.
TRABAJO BIOLÓGICO: es la Fxd (fuerza por la distancia), es la
transferencia de energía a un objeto para que se mueva.

4. Ep es la energía almacenada en los enlaces de los
átomos y moléculas (energía química) o la
almacenada en la posición o el estado (como el
pingüino listo para saltar o el arquero listo para
disparar, cuerda tensionada).
Ec es la energía del movimiento: zambullirse, caminar,
correr, hablar, etc.
La energía química potencial liberada mediante la
respiración celular (ATP) se convierte en energía
cinética en los músculos, que hacen el trabajo de
estirar el arco. La energía potencial almacenada en el
arco estirado se transforma en energía cinética
conforme la cuerda impulsa la flecha hacia su
objetivo.

5. Dentro de las células pueden ocurrir gran parte de las transformaciones de
energía que se observan en el mundo físico, por ejemplo la transformación
de energía química en energía lumínica (bioluminiscencia) gracias a la
enzima luciferasa. La luciferasa consume/oxida el pigmento luciferina con
gasto de ATP. La reacción de oxidación libera luz, de color diferente según
la composición de la luciferina y la luciferasa, lo que explica la producción
de varios colores, en distintas especies de organismo
Es un fenómeno muy extendido en todos los niveles biológicos: bacterias,
hongos, protistas unicelulares, celentéreos, gusanos, moluscos, cefalópodos,
crustáceos, insectos, equinodermos, peces, medusas.

6. La visión animal se produce gracias a la conversión de energía lumínica en
energía eléctrica gracias a los fotopigmentos o fotorreceptos que existen
en los órganos de la visión.
En mamíferos y otros vertebrados, son los conos y bastones que existen en la
retina, estas transforman la luz en impulsos fotoeléctricos que se transfieren
al nervio óptico y de ahí al cerebro.

7. La materia, la energía y el orden
Incorporamos materia a través de los alimentos
que consumimos, y la transformamos en energía
química y cinética cuando nos movemos o
hablamos.
La energía se transfiere de un objeto a otro, o de
un ser vivo a otro.
Los intercambios de energía que ocurren en los
seres vivos siguen las leyes de la física o Leyes
de la Termodinámica, que se basan en el estudio
de la energía y sus transformaciones, que
gobierna todas las actividades del universo.
Realizamos
trabajo sobre
nuestro entorno
Energía
cinética
Calor disipado
al ambiente
CO2
H2O
(materia)
¿Qué tipo de sistema somos los seres vivos?
Somos sistemas ABIERTOS, ya que intercambiamos
ENERGIA y MATERIA constantemente con nuestro
entorno.
Energía
química
O2
(materia)
(materia)

8. La materia, la energía y el orden
En biología, la termodinámica se refiere
al estudio de la transferencia de energía
que se produce entre moléculas o
conjuntos de moléculas.
Cuando hablamos de termodinámica, el
elemento o conjunto particular de
elementos que nos interesa investigar
(podría ser algo tan pequeño como una
célula o tan grande como un
ecosistema) se llama SISTEMA,
mientras que todo lo que no está
incluido en el sistema que hemos
definido se llama ENTORNO O
ALREDEDORES.
SISTEMA + ENTORNO = UNIVERSO
Sistema
Entorno
UNIVERSO

9. Primera ley de la termodinámica
1
Esta Ley hace referencia a la conservación de la energía, y
dice que la cantidad total de energía del universo no cambia,
y siempre fue la misma, sólo puede transferirse de un objeto
a otro o de una forma en otra. Es un sistema aislado.
De igual forma, la energía de cualquier sistema más la de
sus alrededores es constante. Un sistema puede absorber
energía de sus alrededores, o puede dar a éstos alguna
energía, pero siempre es el mismo contenido de energía
total de ese sistema más sus alrededores.
Si cierta cantidad de calor ingresa a un sistema, la energía
interna del sistema debe aumentar o bien puede
manifestarse como un trabajo del sistema sobre su entorno
en forma de calor.
La Energía no se crea ni se destruye por métodos ordinarios (energía
nuclear en la excepción, sino que se transforma, incluyendo las
conversiones entre materia y energía

10. Los organismos no pueden crear la energía que requieren para vivir, deben
capturar energía del ambiente y convertirla a una forma que se pueda
utilizar para trabajo biológico.
Los músculos de la maratonista transforman la energía química que
obtuvieron de los alimentos, gracias a la Respiración celular, en energía
cinética y térmica (que se pierde como calor).
Solo un 25% se transforma en Ec, el resto se pierde como calor al entorno,
que le sirve para enfriar su cuerpo y no colapsar. El calor que sale del cuerpo
aumenta el movimiento aleatorio de los átomos o moléculas del aire.

11. La materia, la energía y el orden
¿Entonces, la E puede ser reciclada una y otra vez?
Si y no. Si bien la E no se destruye, puede
pasar de formas más útiles a formas menos
útiles. Energía
química
Calor disipado
al ambiente
Energía
cinética
Ninguna transferencia de Energía es
completamente eficiente.
En cada transformación, parte de la
energía inicial (útil) se libera como energía
térmica (calor) que es energía no útil, ya
que no puede realizar trabajo.
Para ver por qué la generación de calor es
importante debemos entender la segunda
ley de la termodinámica.

12. Segunda ley de la termodinámica
En cada transformación de la energía, esta va
perdiendo su capacidad de realizar trabajo,
disipándose parcialmente a su entorno en forma de
calor (movimiento de partículas aleatorio) hacia los
alrededores. Y como el calor tiene poca capacidad
para realizar trabajo, el desorden aumenta y
decimos que aumenta la ENTROPÍA.
Existe una tendencia natural al desorden tanto en
los sistemas vivos como en los no vivos. El ORDEN
requiere ENERGÍA.
En el universo no está disminuyendo la cantidad
total de energía. Sin embargo, en el universo sí
está disminuyendo la cantidad total de energía
utilizable o disponible para efectuar trabajo.
2
La cantidad de entropía o desorden del universo tiende a
incrementarse con el tiempo.

13. SÓLIDO
Entropía = desorden
Aumento de Temperatura
LÍQUIDO GASEOSO
Aumento de Entropía (desorden)
La energía útil se guarda en materia ordenada, y cuando a un sistema cerrado se le
entrega energía térmica, el calor tiende a desorganizar los sistemas, aumenta el
desorden y la aleatoriedad de la materia.

14. Leyes de la Termodinámica
Primera Ley
Ley de la
conservación de la
energía
Segunda Ley
La energía no se crea ni se
destruye, solo se
transforma
Ley de la entropía
Energía química presente
en moléculas altamente
ordenadas, cuando se
usa se tiende al desorden.
En toda transformación de
energía, la cantidad de
energía útil decrece.
Esta tendencia a la pérdida de complejidad (pasa de un azúcar a dióxido
de carbono y agua), orden y energía útil (y el aumento de aleatoriedad,
desorden y energía menos útil) se le llama ENTROPÍA (S).
Para contrarrestar esta pérdida la energía debe de ingresar al sistema de
una fuente EXTERNA, LOS SERES VIVOS LUCHAN CONTRA EL DESORDEN!.

15. Recordar que….
Reacciones endergónicas: son aquellas que forman nuevos enlaces covalentes
entre átomos almacenando en ellos energía química, en general se libera una
molécula de agua.
Reacciones exergónicas: son aquellas que rompen o hidrolizan enlaces covalentes
liberando energía, en general se necesita una molécula de agua.
Metabolismo: conjunto de reacciones químicas que ocurren en una célula,
liberando o almacenando energía, y que les permiten a los seres vivos realizar todas
sus actividades.
- Anabolismo: conjunto de reacciones endergónicas que ocurren en una célula
almacenando energía en nuevos enlaces químicos, de moléculas simples a
complejas.
- Catabolismo: conjunto de reacciones exergónicas que ocurren en una célula
cuándo se rompen enlaces covalente y se libera energía, de moléculas complejas
a simples.
En general, las reacciones de oxidación son exergónicas y las de reducción
endergónicas.

16. (A) Una reacción exergónica libera energía y se dice que es una reacción
espontánea o una “reacción cuesta abajo”, de alta energía libre a más baja.
Pero que sea espontánea, no quiere decir que sea rápida, ahí es importante
hablar de enzimas que bajan la energía de activación de las reacciones.
(B) Una reacción endergónica es una reacción en la que existe ganancia de
energía libre. Como la energía libre de los productos es mayor que la energía
libre de los reactivos, entonces ΔG tiene un valor positivo. Esta reacción no
puede suceder cuándo se obtiene energía de los alrededores.

17. Un gradiente de concentración, con una región de alta concentración y otra
región de más baja concentración, es un estado ordenado.
Una célula debe gastar energía para producir un gradiente de
concentración. Como el trabajo es realizado para producir este orden,
entonces un gradiente de concentración es una forma de energía potencial.
Conforme las partículas se mueven aleatoriamente a favor de su gradiente, la
diferencia de concentración se disipa. Así, la energía libre disminuye al
aumentar la entropía.

18. ATP (nucleótido + azúcar + fosfatos): LA MONEDA
ENERGÉTICA DE LA CÉLULA
En todas las células vivas, la
energía está temporalmente
almacenada dentro de un
conocido compuesto químico
llamado trifosfato de
adenosina (ATP), que
conserva la energía disponible
durante muy cortos períodos.

19. El ATP ocupa una posición intermedia en el metabolismo celular y es
un importante enlace entre reacciones exergónicas, que en general
son componentes de rutas catabólicas, y reacciones endergónicas,
que generalmente son parte de rutas anabólicas.
ATP + H2O -----------------ADP + Pi ΔG = −32 kJ/mol
Esta reacción exergónica se puede acoplar a reacciones
endergónicas en las células.
glucosa + fructosa--------------- sacarosa + H2O ΔG = +27 kJ/mol
La primer reacción puede impulsar la segunda, pero sólo si las
reacciones están acopladas mediante un intermediario común o
mediador fisiológico, y ese es el ATP.

20. Balance
Oxido-Reducción
Celular
TRANSFERENCIA DE ENERGÍA EN REACCIONES REDOX
La energía también se transporta por transferencia de electrones, pero los
electrones son parte de un átomo, y en general este átomo es el H. Cuando
un electrón, se elimina de un compuesto orgánico, se lleva algo de la energía
almacenada en el enlace químico del que formaba parte. Ese electrón, junto
con su energía, se transfiere a una molécula receptora (aceptora).
La sustancia que se oxida da energía liberando electrones, y la sustancia
reducida recibe energía al ganar electrones.
Con frecuencia, las reacciones redox ocurren en una serie, conforme los
electrones son transferidos de una molécula a otra.

21. Oxidación de
moléculas orgánicas
Progresivamente, un electrón pierde energía libre al ser
transportado de un aceptor a otro.

22. Fuente de la imagen: IBMC - Alberto Kornblihtt
Cuando la NADH transporta electrones hacia alguna otra molécula, parte de
su energía también se transfiere a través de una serie de reacciones que
finalmente resultan en la formación de ATP. Los electrones del NADPH se utilizan
para proporcionar energía para ciertas reacciones esenciales de fotosíntesis,
pero no para formar ATP. Otros importantes aceptores de hidrógeno o
aceptores de electrones son el FAD y los citocromos (proteínas que contienen
Hierro que acepta e- del H).

23. XH2+ NAD+ ----------------------X + NADH + H+ Oxidado a Reducido
La NAD+ se reduce cuando se combina con el hidrógeno. NAD+ es un ion con
una carga neta de +1. Cuando se agregan 2 electrones y un protón, la carga
se neutraliza y se produce la forma reducida del compuesto, NADH.

24. Los principios de la termodinámica
ayudan a predecir si una reacción
puede ocurrir de manera
espontánea, pero no dicen nada
acerca de la rapidez de una
reacción.
Las células necesitan de enzimas,
que son catalizadores biológicos
que bajan la Ea (barrera de
energía) de una reacción, ya sea
endergónica o exergónica,
aceleran los tiempos y no se
consumen en el proceso.
La Ea es la energía requerida para
romper los enlaces existentes e
iniciar la reacción. Una reacción no
catalizada depende de las
colisiones aleatorias entre los
reactivos, que deberán una alta Ec
para poder encontrarse y
reaccionar.
ENZIMAS

25. La mayoría de las enzimas son proteínas, aunque existen moléculas de ARN
con actividad catalítica.
Si las moléculas necesitan menos energía para reaccionar porque ha
descendido la barrera de activación, entonces en un tiempo dado
reacciona una mayor proporción de moléculas del reactivo dando productos
más rápidamente.
Complejo
enzima-
sustrato, o
complejo
ES.
Las enzimas son específicas. Llave-cerradura.

26. Algunas enzimas poseen dos componentes: una proteína llamada
apoenzima y un componente químico adicional llamado cofactor.
Ni la apoenzima ni el cofactor solos tienen actividad catalítica; solamente
cuando ambos se combinan permiten que la enzima funcione.
Un cofactor puede ser inorgánico (iones de calcio, magnesio, hierro, cobre,
zinc, etc.) , o puede ser una molécula orgánica.
Un compuesto orgánico, no polipéptido que se une a la apoenzima y sirve
como un cofactor, es una coenzima. ATP, Coenzima A, NADH, NADPH y
FADH2 son ejemplos de coenzimas.

27. Las enzimas trabajan mejor bajo ciertas condiciones estrechas de temperatura,
pH y concentración de iones. Cualquier desviación de las condiciones óptimas
afecta de modo adverso la actividad enzimática.
Si se mantienen constantes el pH y la temperatura (como ocurre en la mayoría
de las células), la rapidez de la reacción se puede afectar por la
concentración del sustrato o por la concentración enzimática. Cuándo hay
exceso de sustrato, y no se generan nuevas moléculas de E, entonces se llega
a la saturación.

28. CONTROL ENZIMÁTICO

29. En su forma inactiva, los sitios activos de la enzima están configurados
inapropiadamente, así que los sustratos no encajan y el producto no se
forma.
Entre los factores que influyen en la configuración de la enzima son el pH, la
concentración de ciertos iones, y la adición de grupos fosfatos a
determinados aminoácidos a la enzima. Las sustancias que afectan la
actividad enzimática uniéndose a sitios alostéricos se llaman reguladores
alostéricos, y pueden ser inhibidores y activadores.

30. Las enzimas son inhibidas por ciertos
agentes químicos o venenos La inhibición de la enzima puede
ser reversible o irreversible. La
inhibición reversible ocurre cuando
un inhibidor forma enlaces
químicos débiles con la enzima. La
inhibición reversible puede ser
competitiva o no competitiva.
La inhibición alostérica, que ya se
analizó, es un tipo de inhibición no
competitiva en la que el inhibidor
se une a un sitio especial, el sitio
alostérico.
En la inhibición irreversible, un
inhibidor desactiva
permanentemente a una enzima
o la destruye cuando se combina
con uno de los grupos funcionales,
con el sitio activo u otro lugar.

31. Los metales pesados como el mercurio y el plomo se unen de manera
irreversible a muchas proteínas y las desnaturalizan, incluyendo enzimas.
Ciertos gases nerviosos u plaguicidas organofosforados, envenenan la
enzima acetilcolinesterasa, que es importante para el funcionamiento de
nervios y músculos.

32. La citocromo oxidasa, una de las enzimas que transporta electrones en la
cadena respiratoria de la respiración celular aeróbica, es especialmente
sensible al cianuro. Este metal pesado se une al Fe y la inactiva de manera
irreversible, provocando que deje de transferir electrones hacia el oxígeno, y
que por ende, no se produzca ATP.

33. Este emite radiación que se
propaga por el espacio en
forma de ondas, cuyas
longitudes y amplitudes
determinan la cantidad de
energía que contienen los
fotones (que son algo así
como “paquetes de energía”).
Fuente de la imagen: IBMC - Alberto Kornblihtt

34. FOTOSÍNTESIS

35. Espectro de acción de los pigmentos
fotosintéticos
La que permite la fotosíntesis es la
luz naranja-roja y la azul-violeta de
la clorofila a, la verde que no se
absorbe se refleja.
Los pigmentos accesorios como la
clorofila b, los carotenos o
xantofilas absorben el verde y otros
colores.
Los carotenoides son antioxidantes
que desactivan formas altamente
reactivas del oxígeno generado en
los cloroplastos.
Luz monocromática de diferente
longitud de onda.

36. Fuente de la imagen: IBMC - Alberto Kornblihtt

38. Fotosíntesis:
anabolismo celular
(dos etapas, una
dependiente de la luz
y la otra
independiente de la
luz)
- Las reacciones dependientes de la luz se producen en la membrana de los
tilacoides y necesitan un suministro continuo de energía luminosa. La clorofila
absorbe esta energía luminosa, que se convierte en energía química mediante la
formación de dos compuestos: ATP (una molécula de almacenamiento de energía)
y NADPH (un portador de electrones reducido). En este proceso, las moléculas de
agua también se convierten en gas oxígeno.
- El ciclo de Calvin, también llamado reacciones independientes de la luz, se lleva a
cabo en el estroma y no necesita luz directamente. En el ciclo de Calvin el ATP y
NADP producidos en las reacciones dependientes de la luz, se usan para fijar el
dióxido de carbono y producir azúcares de tres carbonos —moléculas de
gliceraldehído-3-fosfato, o G3P— que se unen para formar la glucosa.

39. Fotosistemas:
Complejo
Antena
La clorofila es una porfirina (como el grupo Hemo de la hemoglobina, y es un
tetrapirrol). Es una molécula plana que posee sus electrones en nubes por encima y
por debajo de la misma. Esa deslocalización de los e- permite que alguno de ellos
pueda tomar un fotón de energía y pasar a un estado excitado de mayor energía.
Cada fotosistema tiene complejos que absorben
la luz que contienen proteínas, 300-400 clorofilas
y otros pigmentos accesorios. El par central es de
clorofila a.

40. Fotosíntesis:
Etapa
Luminosa (ocurre en la
membrana de los
tilacoides)
Fotofosforilación no cíclica
o “Z”.

43.  Cuándo necesitan ATP o bien oxidar el NADPH, hacen la
Fotofosforilación cíclica, en dónde usan solo el FSI.
 Este proceso es el que usan las bacterias fotoautótrofas, ya que hacen
Fotosíntesis para obtener energía y no glucosa.
II

44. Una enzima (ATP sintasa) en la membrana del tilacoide utiliza la energía del
gradiente de protones para elaborar ATP. El transporte cíclico de electrones
puede ocurrir en células vegetales cuando existe muy poco NADP+, ya que el
NADPH no es producido, no se disocia el H2O, y no se genera oxígeno.
También cuándo es necesaria la producción rápida de ATP.

45. Fotosíntesis:
Etapa
Independiente
de la Luz
Plantas C3
(Estroma de las
células del mesófilo)
6CO2 + 6H2O + 18 ATP + 12 NADPH --->12C6H12O6 + 6O2 + 18 ADP + 12 NADP+
Las 13 reacciones del ciclo de Calvin (plantas C3) se dividen en tres fases:
absorción de CO2, reducción de carbono, y regeneración de RuBP.
Las 13 enzimas que catalizan los diferentes pasos en el ciclo de Calvin están
localizadas en el estroma del cloroplasto.

46. Enzima Rubisco: ribulosa bifosfato carboxilasa oxigenasa

47. El ciclo de Calvin también se conoce como la ruta C3 porque el producto de la
reacción de fijación de carbono inicial es un compuesto de tres carbonos.
En algunas plantas,
la glucosa y la
fructosa se unen
para producir
sacarosa (azúcar de
mesa común).
La sacarosa se
puede obtener de
la caña de azúcar,
de la remolacha,
y de la savia de
arce).
La célula vegetal
también utiliza
glucosa para
producir almidón o
celulosa.

48. La fotorrespiración reduce la eficiencia fotosintética
Muchas plantas C3, incluidos ciertos cultivos de importancia en la agricultura
como soja, trigo y papas, no producen tantos carbohidratos mediante la
fotosíntesis, como sería de esperar en períodos de altas temperaturas en el
verano.
Este fenómeno se debe a que deben de cerrar los estomas para no perder
agua, y como resultado no entra CO2 por los estomas de las células del
mesófilo. Una vez que los estomas están cerrados, la fotosíntesis utiliza
rápidamente el CO2 que queda en la hoja y produce O2, que se acumula en
los cloroplastos.
Esto sucede porque la rubisco actúa como una carboxilasa y oxigenasa
pudiendo utilizar ambos gases (CO2 y O2) en el ciclo de Calvin. Al cerrar los
estomas aumenta el O2 y disminuye el CO2.
Se llama fotorrespiración porque: (1) ocurre en presencia de luz; y al igual que
en una respiración aeróbica, (2) requiere oxígeno y (3) produce CO2 y H2O.
Sin embargo, la fotorrespiración no produce ATP, y reduce la eficiencia
fotosintética porque elimina parte de los intermediarios empleados en el ciclo
de Calvin. Se cree que tiene que ver con que esta enzima surgió cuándo el
CO2 era alto y el O2 bajo en la atmósfera primitiva.

50. ¿POR QUÉ ALGUNAS PLANTAS UTILIZAN OTRAS VÍAS PARA FIJAR EL CARBONO?
Ruta del metabolismo ácido de las crasuláceas (CAM)

51. Algunas diferencias entre las C3 y C4:
- Las plantas C3 poseen una vaina perivascular que carece de
cloroplastos, y las plantas C4 tienen cloroplastos en la vaina y en el
mesófilo.
- Los cloroplastos del mesófilo de las plantas C4 carecen de las enzimas
usadas en el ciclo de Calvin; sólo los cloroplastos de la vaina perivascular
de las plantas C4 poseen estas enzimas.
- Las células del mesófilo de las plantas C4 fijan el carbono con una
enzima llamada PEP carboxilasa (fosfoenolpiruvato carboxilasa) que
incrementa la concentración de CO2 en la vaina perivascular (hasta 10
veces más que el CO2 atmosférico).
- En las C4 la rubisco fija el carbono y así produce glucosa con poca
competencia del oxígeno. Ejemplos de plantas son: maíz, sorgo, cardo y
algunas pasturas.
- Las plantas CAM son los cactus, la mayoría de las plantas suculentas, las
piñas, las orquídeas y los lirios.

53. Respiración celular es en proceso REDOX que puede darse en
presencia de O2 o sin O2, dependiendo el tipo de organismo que la
realice, pero es un proceso de catabolismo celular .
(Si necesita oxígeno se dice que es aeróbica)

54. Eucariotas---glucólisis en el citoplasma, el ciclo de Krebs en la matriz mitocondrial y
cadena respiratoria en la membrana interna de la mitocondria.
Procariotas----glucólisis y ciclo de Krebs en el protoplasma y cadena respiratoria en la
membrana plasmática.
3
0
-
3
2

56. 1. Glucólisis. La glucosa —un azúcar de seis carbonos— se somete a una serie de
transformaciones químicas en el citoplasma. Al final, se convierte en dos moléculas
de piruvato, una molécula orgánica de tres carbonos. En estas reacciones se
genera ATP y NADH.
2. Oxidación del piruvato. Cada piruvato de la glucólisis viaja a la matriz
mitocondrial, que es el compartimento más interno de la mitocondria. Ahí, el
piruvato se convierte en una molécula de dos carbonos unida a coenzima A,
conocida como acetil-CoA. En este proceso se libera dióxido de carbono y se
obtiene NADH.
3. Ciclo del ácido cítrico. El acetil-CoA obtenido en el paso anterior se combina
con una molécula de cuatro carbonos y atraviesa un ciclo de reacciones para
finalmente regenerar la molécula inicial de cuatro carbonos. En el proceso se
genera NADH, FADH2, GTP y se libera dióxido de carbono.
4. Fosforilación oxidativa. El NADH y FADH2 producidos en pasos anteriores
depositan sus electrones en la cadena de transporte de electrones y regresan a
sus formas oxidadas "vacías" NAD+ y FAD. El movimiento de los electrones por la
cadena libera energía que se utiliza para bombear protones fuera de la matriz y
formar un gradiente. Los protones fluyen de regreso hacia la matriz, a través de
una enzima llamada ATP sintasa, para generar ATP. Al final de la cadena de
transporte de electrones, el oxígeno recibe los electrones y recoge protones del
medio para formar agua.

57. +GTP

58. Glucólisis: citoplasma (no requiere de oxígeno)

59. Ciclo de Krebs

60. La cadena de transporte de electrones es un conjunto de proteínas y moléculas
orgánicas incrustadas en la membrana, la mayoría de las cuales se organizan en
cuatro grandes complejos nombrados del I al IV.
Los complejos I, III y IV de la cadena de transporte de electrones son bombas de
protones. Conforme los electrones se desplazan cuesta abajo energéticamente, los
complejos capturan la energía liberada y la usan para bombear iones de H+ de la
matriz hacia el espacio intermembrana.
Fosforilación oxidativa o quimiósmosis

62. Los aminoácidos se metabolizan por
reacciones en las que se elimina al
grupo amino (-NH2) «desaminación».
En los mamíferos y algunos otros
animales, el grupo amino se convierte
en urea y se excreta, pero la cadena
de carbono se metaboliza y a la larga
se utiliza como reactivo en uno de los
pasos de la respiración aeróbica.
Los lípidos son ricos en energía, ya
que son muy reducidos, tienen
muchos átomos de hidrógeno y
pocos átomos de oxígeno. Cuando
está completamente oxidado en la
respiración aeróbica, una molécula
de un ácido graso de seis carbonos
genera hasta 44 ATP (en
comparación con 36 a 38 ATP para
una molécula de glucosa, que
también tiene seis carbonos).

63. Fermentación
Cuándo la respiración celular normal que utiliza oxígeno (aerobia) no es
posible, porque no hay oxígeno disponible que actúe como aceptor al final
en la cadena de transporte de electrones, o bien, porque se necesita
regenerar NAD+ para qué la glucólisis continué, se produce la fermentación.
Si prácticamente todos los NAD+ se reducen a NADH durante la glucólisis,
entonces, la glucólisis se detiene y no se produce más ATP.
En la fermentación, las moléculas de NADH transfieren sus átomos de
hidrógeno a las moléculas orgánicas, por lo tanto la regeneración del NAD+
es necesaria para mantener la glucólisis en marcha.

64. En levaduras (hongos), las reacciones extras producen alcohol (cerveza y
vino); en los músculos, ácido láctico y en las bacterias del yogur también.
Las levaduras son microorganismos anaerobios facultativos que realizan la
respiración aeróbica cuando el oxígeno está disponible, pero cambian a la
fermentación de alcohol cuando se les priva de oxígeno.

65. Respiración anaerobia
Algunos sistemas vivos utilizan una molécula inorgánica diferente al O2,
como el sulfato (SO43-), CO2 o Nitrato (NO3-) como aceptores finales de la
cadena de transporte de electrones. De aquí que se produzca H2S y CH4,
por ejemplo.
Este proceso, llamado respiración celular anaerobio, lo realizan algunas
bacterias y archaeas.
ciclo del nitrógeno
Nitrito de
potasio