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2.4.- Cadena
respiratoria: hipótesis quimiosmótica.
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La molécula de
glucosa
que inició la glucólisis
está completamente oxidada.
Parte de su energía se ha invertido
en la síntesis de ATP. Sin
embargo, la mayor parte de la energía
está en los electrones capturados
por el NAD+ y el FAD.
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Los electrones
procedentes de la glucólisis,
de la oxidación del ácido
pirúvico y del ciclo de Krebs
se encuentran en un nivel energético
aún muy alto. En el transporte
de electrones éstos son conducidos
a través de una cadena con
múltiples y sucesivos aceptores.
Cada uno de los cuales es capaz de
aceptar electrones a un nivel ligeramente
inferior al precedente. Los transportadores
pueden existir en dos estados de oxidación
próximos, pasando del uno al
otro según acepten o desprendan
electrones.
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Cada par
redox sólo puede recibir
electrones de otro par que tenga potencial
de reducción más negativo
y solo puede cederlos al par que lo
tenga menos negativo. El potencial
mas negativo de la cadena respiratoria
es el NAD+ con -0,32 voltios. En el
otro extremo está el agua con
+0,82 voltios.
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Cuando los electrones
se mueven por la cadena transportadora
salen a niveles energéticos
inferiores y van liberando energía.
Esta energía se emplea para
fabricar ATP, a partir de ADP, en
el proceso de fosforilación
oxidativa.
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Por cada dos electrones
que pasan del NADH al oxígeno
se forman 3 moléculas de ATP.
Por cada dos electrones que pasan
desde el FADH2
al oxígeno forman 2 de ATP.
El mecanismo por el cual se produce
ATP se explica por la teoría
del acoplamiento
quimiosmótico.
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| Actividad
de investigación 5: Acoplamiento
quimiosmótico |
 Introducción:
El transporte de electrones, a través
de la membrana mitocondrial, produce una
liberación de energía imprescindible
para la síntesis de las moléculas
energéticas como el ATP a nivel de
unas ezimas llamadas ATPsintetasas. Este
ATP es el que después se usará
en las distintas reacciones bioquímicas
de la célula que requieran un aporte
energético. |
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Tarea: Busca en la red información
sobre Peter Michell (1950) y sobre el
mecanismo de fosforilación oxidativa.
Recopila textos, imágenes y esquemas
y analiza la información. Intenta
comprender, paso a paso, el complejo mecanismo
del acoplamiento quimiosmótico.
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Descripción: Una vez analizada
la información seleccionada para
esta actividad en el apartado de recursos,
realiza una presentación en power
point o un mural en cartón pluma
que describa de forma sintética
y precisa: dónde, cómo,
a través de qué pares redox,
y con qué elementos químicos
se produce la síntesis de moléculas
de ATP. Explica la localización
y estructura de las ATPsintetasas y su
importancia metabólica. Define
correctamente los términos: gradiente
electroquímico, partículas
F de la membrana mitocondrial y acoplamiento
quimiosmótico.
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Recursos:
Quimiosmósis.
Bioenergética.
Bioquímica.
La
respiración.
Fosforilación
oxidativa.
La
fosforilación oxidativa.
Cadena
transportadora de electrones.
Síntesis de ATP en membrana.
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| Evaluación:
Se valorará la capacidad de síntesis
del proceso y, sobre todo, la explicación
acerca de la finalidad biológica
del proceso, su lugar exacto de desarrollo
y su explicación físico-química. |
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La célula viva
es más eficaz que cualquier
motor. Cerca del 40% de energía
liberada de la combustión de
la glucosa se emplea en convertir
ADP en ATP. Resumiendo todo lo anteriormente
explicado podemos hacer un balance
energético global de
los procesos de catabolismo de los
azúcares:
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- La glucólisis produce
2 moléculas de ATP y 2 de
NADH.
- En la cadena transportadora de
electrones cada molécula
de NADH se convierteen 3 de ATP
(2 NADH x 3 =
6 ATP).
- La conversión de acido
pirúvico en AcetilCoA en
la matriz mitocondrial da 2 de NADH
por cada molécula de glucosa.
(2 NADH x 3 ATP= 6
ATP).
- En el ciclo de Krebs entran 2
moléculas de acetil-CoA y
dan dos de GTP y 6 de NADH y 2 de
FADH2:
2 GTP= 2 ATP
6 NADH X 3 ATP= 18 ATP
2 FADH X 2 ATP= 4 ATP
Total de moléculas de ATP
en ciclo de Krebs: 24
ATP.
La suma de todas las moléculas
de ATP, formadas en el mecanismo de
oxidación completa de una molécula
de glucosa, arroja un balance de 36
moléculas de ATP sintetizadas.
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