Los animales, como los demás heterótrofos, dependen de la energía química contenida en las moléculas orgánicas sintetizadas por las plantas.
Las células de los heterótrofos no pueden utilizar directamente la energía química de las moléculas orgánicas, necesitan transformarla a energía utilizable en forma de ATP, mediante 2 procesos: Glucólisis y Respiración Celular.
Glucólisis
Ocurre en el citosol de la célula, se lleva a cabo exactamente de la misma manera bajo condiciones aeróbicas (con oxígeno) y anaeróbicas (sin oxígeno). Cada molécula de Glucosa se desdobla en 2 moléculas de ácido pirúvico; durante estas reacciones se forman 2 moléculas de ATP y 2 de NADH (molécula trasportadora de electrones)
Respiración celular
Es un conjunto de reacciones en las cuales el ácido pirúvico producido por la glucólisis se desdobla a bióxido de carbono y agua, produciéndose grandes cantidades de ATP.
Las reacciones finales de la respiración celular necesitan oxígeno porque éste actúa como aceptor final de electrones.
En las células eucarióticas, la respiración celular se realiza en la mitocondria.
La estructura de la mitocondria es parecida a la del cloroplasto; su membrana interna separa un compartimiento interno o matriz (que contiene enzimas solubles) del compartimiento intermembranoso que se encuentra entre las membranas externa e interna.
Metabolismo de la Glucosa
La glucólisis se inicia en el citosol y produce dos ácidos pirúvicos a partir de cada molécula de Glucosa, de tal manera que cada conjunto de reacciones de matriz ocurren dos veces durante el metabolismo de una sola molécula de Glucosa.
En la matriz mitocondrial ocurre la formación de CoA y el Ciclo del Ácido Cítrico o ciclo de Krebs, llamado así en honor de su descubridor Hans Krebs.
Primera etapa: Formación de acetil CoA
El ácido pirúvico se divide en CO2 y un grupo acetil.
El grupo acetil se une a la coenzima–A para formar acetil CoA.
Simultáneamente el NAD+ recibe dos electrones y un ion hidrógeno para formar el NADH.
El acetil CoA entra a la segunda etapa de las reacciones en la matriz.
Recordar Mnemotecnia: SI HIZO ALFA, SUCCIÓNALE, FÚ-MALE, OXÍGENO.
Cítrico Isocítrico Alfa-cetoglutárico, Succínico Fumárico-Maléico, Oxalacético
Segunda etapa: Ciclo del Ácido Cítrico o Ciclo de Krebs
El acetil CoA cede su grupo acetil al ácido oxalacético para formar ácido cítrico.
El ácido cítrico se reordena para formar ácido isocítrico.
El ácido isocítrico cede un carbono para el CO2 formando ácido alfa-cetoglutárico; se forma NADH a partir de NAD+.
El ácido alfa-cetoglutárico pierde un carbono hacia CO2, formando ácido succínico, se forma NADH a partir de NAD+ y energía adicional que está almacenada en forma de ATP. En este punto, se han producido dos moléculas de CO2. (Estas dos moléculas de CO2, junto con la que fue liberada durante la formación de acetil CoA se toman en cuenta para los tres carbonos del ácido pirúvico original.)
El ácido succínico se convierte en ácido fumárico, y el transportador de electrones FAD es cargado para formar FADH2.
El ácido fumárico se convierte en ácido maléico.
El ácido maléico se convierte en ácido oxalacético y se forma NADH a partir de NAD+.
El ciclo del ácido cítrico produce tres moléculas de CO2 y NADH, una de FADH2 y una de ATP por cada acetil CoA.El NADH y el FADH donarán sus electrones al sistema de transporte de electrones de la membrana interna, donde la energía de los electrones se utilizará para sintetizar ATP.
Los electrones de los transportadores de electrones NADH y FADH2 entran al sistema de transporte de electrones de la membrana mitocondrial interna.
Aquí su energía se utiliza para elevar el gradiente de iones hidrógeno. El movimiento de iones hidrógeno hacia su gradiente a través de las enzimas que sintetizan ATP produce la síntesis de 32 a 34 moléculas de ATP.
Al final del sistema de transporte de electrones, se combinan dos electrones con un átomo de oxígeno y dos iones hidrógeno para formar agua.
Resumen.
Metabolismo de la Glucosa
Durante la fotosíntesis, los organismos fotosintéticos producen y almacenan la energía de la luz solar en Glucosa. Durante el desdoblamiento de la glucosa, esa energía se libera y convierte en ATP.
Este proceso lo realizan las células eucarióticas en dos etapas:
La primera es llamada Glucólisis ("romper un azúcar") y NO requiere oxígeno y se lleva a cabo en el citosol o citoplasma exactamente de la misma manera bajo condiciones aeróbicas (con oxígeno) y anaeróbicas (sin oxígeno).
Cada molécula de Glucosa se desdobla en dos moléculas de ácido pirúvico. Durante estas reacciones se forman dos moléculas de ATP y dos moléculas del transportador de electrones NADH.
La segunda etapa es llamada Respiración Celular y se realiza en la mitocondria en presencia de oxígeno.Matriz mitocondrial: En ella ocurre la formación de CoA y se realiza el Ciclo del Ácido Cítrico o ciclo de Krebs y se producen tres moléculas de CO2 y NADH, una de FADH2 y una de ATP por cada acetil CoA.Membrana interna de la mitocondria: El NADH y el FADH2 donarán sus electrones al sistema de transporte de electrones de la membrana interna, donde la energía de los electrones se utilizará para sintetizar de 32 a 34 moléculas de ATP.Al final del sistema de transporte de electrones, se combinan dos electrones con un átomo de oxígeno y dos iones hidrógeno para formar agua.
