La respiración es una ruta catabólica oxidativa

Es una ruta común a todas las rutas degradativas en los organismos que la poseen.

En ella confluye el catabolismos de glúcidos, ácidos grasos, aminoácidos, etc

Parte del Acetil-Coenzima A
Una molécula de dos carbonos unida al trasportador de grupos acilo llamado Coenzima A

Oxida los carbonos del acetilo a CO2

Se producen nucleótidos reducidos en forma de NADH2 y FADH2 por lo que necesita un aceptor final de para reciclar el NAD y el FAD

De este aceptor final se puede obtener energía en forma de ATP

Fases

Descarboxilación del piruvato

No pertenece propiamente a la respiración pero es la vía de entrada del piruvato a esta ruta catabólica
El piruvato es un troducto del catabolismo de los glúcidos y varios aminoácidos

Ciclo de los Ácidos tricarboxílicos (Ciclo de Krebs o ciclo del Ácido cítrico)

Ruta metabólica muy antigua que utiliza la respiración para eliminar los carbonos del Acetil-CoA convirtiéndolos en CO2
Los H van a parar a nucleótidos en forma de NADH2 y FADH2
Rinde algo de energía
El ciclo de los ácidos tricarboxílicos no se produce en la respiración incompleta

Cadena Respiratoria. (Cadena de trasporte de electrones)

Es lo esencial del proceso respirartorio: siempre se produce

En ella se ceden los H del NADH2 y FADH2 a un aceptor final

Aprovechando esta cesión se transportan protones a través de una membrana lo que crea un gradiente de concentración de protones.

Se aprovecha este gradiente para obtener energía en forma de ATP mediante una ATPasa transportadora de protones

Tipos de respiración

Atendiendo al aceptor final de H se puede diferenciar en

 

Respiración aeróbica

El aceptor final de H es oxígeno molecular (O2) y el producto final es H2O

Respiración anaeróbica

El aceptor final de H es una molécula reducible diferente del oxígeno molecular

Respiración completa

Presenta ciclo de Krebs y cadena de transporte de electrones.

Respiración incompleta

Presenta cadena de transporte de electrones pero no ciclo de Krebs

En definitiva lo esencial de la respiración es una ata asa dependiente de protones; la ATP sintasa que de encuentra en la membrana de bacterias respiradoras y membrana interna de las mitocondrias

El resto de las fase de la respiración consiste en crear este gradiente de protones en la membrana

Acción de la ATP sintasa con gradiente de protones

Vía del ácido pirúvico al ciclo de los ácidos tricarboxílicos El piruvato se produce en glucolisis y vías catabólicas de aminoácidos y otros compuestos celulares La reacción es irreversible La realiza un enzima alostérica: la Piruvato deshidrogenasa En eucariotas se produce en la matriz mitocondrial. El piruvato ha de ser transportado por las dos membranas de la mitocondria

En procariotas respiradores se produce en el citoplasma celular

Se produce en organismos respiradores basado en una ruta metabólica antigua

Se localiza en procariotas en citoplasma, en eucariontas en la matriz mitocondrial.

Intervienen una serie de enzimas solubles o ligadas a interior de membrana interna de la mitocondria

Es común al metabolismo de glúcidos, lípidos y prótidos. Diversos productos entran en diferentes etapas del ciclo

El conjunto de enzimas conforman una ruta cíclica de reacciones químicas

- Se incorpora 1 Acetil-CoA al Oxalactetato formando ácido cítrico
- Se producen 2 descarboxilaciones. Rinden 2 moléculas de CO2
- Se producen 4 reducciones. 1 de FAD y 3 de NAD
- Se obtiene 1 GTP
- Se adicionan a las moléculas del ciclo dos moléculas de agua
- Se recicla en oxalacetato

Rendimiento del Ciclo de Krebs
CH3CO-S-CoA Acetil coenzima A	2 CO2 Piruvato
2 H2O	CoA-SH
3 NAD	3 NADH2
1 FAD	1 FADH2
1 GDP + Pi	1 GTP

Consume H2O y produce CO2 e H en forma de nucleótidos reducidos de FAD y NAD

La regulación principal se produce a nivel de la reacción Isocitrato--> Oxoglutarato por la isocitrato deshidrogenasa

Se produce en la membrana interna mitocondrial eucariota o membrana plasmática de procariotas respiradores

Supone:

Un transporte de electrones del NADH2 o del FADH2 a un aceptor o receptor final
Este transporte de electrones lo realizan proteínas y otras sustancias en una membrana celular

El transporte de electrones se aprovecha para bombear protones al exterior de la membrana
Se crea un gradiente de concentración de protones y un potencial (diferencia de cargas)

El gradiente eléctrico permite la formación de ATP .
Un ATP por cada 2 H+ transportados
Lo realiza un complejo enzimático: ATP asa mitocondrial

Oxidación de NADH2

• NAD cede los protones y los electrones a la NAD deshidrogenasa proteína con un grupo FMN
• La NAD deshidrogenasa transporta 2 H+ al exterior y pasa 2e- a la Coenzima Q
• La Coenzima Q toma dos protones del interior y con los dos electrones se reduce.
• La Coenzima QH2 puede moverse en el interior de la membra transportando al otro lado de la membrana 2 H+ y cede los electrones al complejo citocromo b-c1.
• El complejos de citocromos b-c1 transporta 2H+ al exterior y cede los e- al complejo citocromo a-a3 medianto un intermediario libre, el Citocromo c

Oxidación de FADH2

Semejante a la del NADH2 pero comienza con la Succinato deshidrogenasa que no bombea protones como si lo hace la NAD deshidrogenasa por lo que el balance de protones transportados es menor.

• La succinado deshidrogenasa cede protones y electrones a la coenzima Q
• El resto del proceso es el mismo

Las deshidrogenasas, ferredoxina y citocromos son capaces de oxidarse y reducirse cambiando de valencia el Fe II a Fe III Los citocromos tienen un anillo pirrólico semejante a hemo capaz de oxidar y reducir el Fe Algún citocromo es inhibido irreversible por cianuro. Por ello este producto es un potente veneno. - Se transportan 6 protones por NADH2 - Se transportan 4 protones por FADH2 - Se consume medio O2 por NADH2 o FADH2
	Citocromo C
ATP asa En la mitocondria es un complejo enzimático de más de 10 subunidades de, al menos, cuatro tipos diferentes. Por su elevado tamaño es visible en microfotografías electrónicas de la membrana interna. El las bacterias respiradoras posee una estructura semejante Otro video sobre la ATP sintasa
	ATPasa bacteriana