Contenido
- ¿Qué es la glucosa?
- ¿Qué es el ATP?
- Respiración celular
- Glucólisis temprana
- Glucólisis posterior
- El ciclo de Krebs
- La cadena de transporte de electrones
La glucosa, un azúcar de seis carbonos, es el "input" fundamental en la ecuación que impulsa toda la vida. La energía del exterior, de alguna manera, se convierte en energía para la célula. Cada organismo que está vivo, desde tu mejor amigo hasta la bacteria más baja, tiene células que queman glucosa como combustible a nivel metabólico de la raíz.
Los organismos difieren en la medida en que sus células pueden extraer energía de la glucosa. En todas las células, esta energía está en forma de trifosfato de adenosina (ATP)
Por lo tanto, una cosa todas las células vivas tienen en común que metabolizan la glucosa para producir ATP. Una molécula de glucosa dada que ingresa a una célula podría haber comenzado como una cena de carne, como la presa de un animal salvaje, como materia vegetal o como otra cosa.
De todos modos, varios procesos digestivos y bioquímicos han descompuesto todas las moléculas de múltiples carbonos en cualquier sustancia que el organismo ingiera para nutrirse del azúcar monosacárido que ingresa a las vías metabólicas celulares.
¿Qué es la glucosa?
Químicamente, la glucosa es un hexosa azúcar, maleficio siendo el prefijo griego para "seis", el número de átomos de carbono en glucosa. Su fórmula molecular es C6H12O6, dándole un peso molecular de 180 gramos por mol.
La glucosa también es un monosacárido es decir, un azúcar que incluye solo una unidad fundamental, o monómero Fructosa es otro ejemplo de un monosacárido, mientras que sacarosao azúcar de mesa (fructosa más glucosa), lactosa (glucosa más galactosa) y maltosa (glucosa más glucosa) son disacáridos.
Tenga en cuenta que la proporción de átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno en glucosa es 1: 2: 1. Todos los carbohidratos, de hecho, muestran esta misma proporción, y sus fórmulas moleculares son todas de la forma CnorteH2nOnorte.
¿Qué es el ATP?
ATP es un nucleósido, en este caso adenosina, con tres grupos fosfato unidos a ella. Esto en realidad lo convierte en un nucleótido, como un nucleósido es un pentosa azúcar (ya sea ribosa o desoxirribosa) combinado con una base nitrogenada (es decir, adenina, citosina, guanina, timina o uracilo), mientras que un nucleótido es un nucleósido con uno o más grupos fosfato unidos. Pero aparte de la terminología, lo importante que debe saber sobre el ATP es que contiene adenina, ribosa y una cadena de tres grupos fosfato (P).
El ATP se realiza a través de fosforilación de adenosina difosfato (ADP), y viceversa, cuando el enlace de fosfato terminal en ATP es hidrolizado, ADP y Pyo (fosfato inorgánico) son los productos. El ATP se considera la "moneda energética" de las células, ya que esta molécula extraordinaria se utiliza para impulsar casi todos los procesos metabólicos.
Respiración celular
Respiración celular es el conjunto de vías metabólicas en los organismos eucariotas que convierte la glucosa en ATP y dióxido de carbono en presencia de oxígeno, liberando agua y produciendo una gran cantidad de ATP (36 a 38 moléculas por molécula de glucosa invertida) en el proceso.
La fórmula química equilibrada para la reacción neta general, excluyendo los portadores de electrones y las moléculas de energía, es:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
La respiración celular en realidad incluye tres vías distintas y secuenciales:
Las últimas dos de estas etapas dependen del oxígeno y juntas forman respiración aeróbica. Sin embargo, a menudo, en las discusiones sobre el metabolismo eucariota, la glucólisis, aunque no depende del oxígeno, se considera parte de la "respiración aeróbica" porque casi todo su producto principal, piruvato, pasa a las otras dos vías.
Glucólisis temprana
En la glucólisis, la glucosa se convierte en una serie de 10 reacciones en la molécula de piruvato, con un ganancia neta de dos moléculas de ATP y dos moléculas del "portador de electrones" nicotinamida adenina dinucleótida (NADH) Por cada molécula de glucosa que ingresa al proceso, se producen dos moléculas de piruvato, ya que el piruvato tiene tres átomos de carbono para glucosas seis.
En el primer paso, la glucosa se fosforila para convertirse glucosa-6-fosfato (G6P). Esto compromete a la glucosa a ser metabolizada en lugar de desplazarse nuevamente a través de la membrana celular, porque el grupo fosfato le da a G6P una carga negativa. En los próximos pasos, la molécula se reorganiza en un derivado de azúcar diferente y luego se fosforila por segunda vez para convertirse fructosa-1,6-bisfosfato.
Estos primeros pasos de la glucólisis requieren una inversión de dos ATP porque esta es la fuente de los grupos fosfato en las reacciones de fosforilación.
Glucólisis posterior
El fructosa-1,6-bisfosfato se divide en dos moléculas diferentes de tres carbonos, cada una con su propio grupo fosfato; casi todos uno de estos, se convierte rápidamente en el otro, gliceraldehído-3-fosfato (G3P). Por lo tanto, a partir de este momento, todo se duplica porque hay dos G3P por cada glucosa "aguas arriba".
Desde este punto, G3P se fosforila en un paso que también produce NADH a partir de la forma oxidada NAD +, y luego los dos grupos fosfato se entregan a las moléculas de ADP en los siguientes pasos de reordenamiento para producir dos moléculas de ATP junto con el producto de carbono final de la glucólisis, piruvato
Como esto ocurre dos veces por molécula de glucosa, la segunda mitad de la glucólisis produce cuatro ATP para un red ganancia de la glucólisis de dos ATP (ya que se necesitaron dos al principio del proceso) y dos NADH.
El ciclo de Krebs
En el reacción preparatoria, después de que el piruvato generado en la glucólisis encuentra su camino desde el citoplasma a la matriz mitocondrial, se convierte primero en acetato (CH3COOH-) y CO2 (un producto de desecho en este escenario) y luego a un compuesto llamado acetil coenzima Ao acetil CoA. En esta reacción, se genera un NADH. Esto prepara el escenario para el ciclo de Krebs.
Esta serie de ocho reacciones se llama así porque uno de los reactivos en el primer paso, oxaloacetato, también es el producto en el último paso. El trabajo del ciclo de Krebs es el de un proveedor en lugar de un fabricante: genera solo dos ATP por molécula de glucosa, pero aporta seis NADH más y dos de FADH2, otro portador de electrones y un pariente cercano de NADH.
(Tenga en cuenta que esto significa un ATP, tres NADH y un FADH2 por vuelta del ciclo. Por cada glucosa que ingresa a la glucólisis, dos moléculas de acetil CoA ingresan al ciclo de Krebs.)
La cadena de transporte de electrones
En función de la glucosa, el recuento de energía hasta este punto es cuatro ATP (dos de la glucólisis y dos del ciclo de Krebs), 10 NADH (dos de la glucólisis, dos de la reacción preparatoria y seis del ciclo de Krebs) y dos FADH2 del ciclo de Krebs. Mientras que los compuestos de carbono en el ciclo de Krebs continúan girando aguas arriba, los portadores de electrones se mueven desde la matriz mitocondrial a la membrana mitocondrial.
Cuando NADH y FADH2 liberan sus electrones, estos se utilizan para crear un gradiente electroquímico a través de la membrana mitocondrial. Este gradiente se usa para impulsar la unión de grupos fosfato al ADP para crear ATP en un proceso llamado fosforilación oxidativa, llamado así porque el aceptor final de los electrones en cascada desde el portador de electrones al portador de electrones en la cadena es el oxígeno2).
Porque cada NADH produce tres ATP y cada FADH2 produce dos ATP en fosforilación oxidativa, esto agrega (10) (3) + (2) (2) = 34 ATP a la mezcla. Así una molécula de glucosa puede producir hasta 38 ATP en organismos eucariotas.