7.1: Introducción

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Hemos visto que la glucólisis genera dos moléculas de piruvato por molécula de glucosa, y que la posterior oxidación de cada piruvato genera dos moléculas de Ac-S-CoA. Después de la oxidación adicional de cada Ac-S-CoA por el ciclo de Krebs, las células aeróbicas han capturado aproximadamente 30 Kcal de las 687 Kcal potencialmente disponibles a partir de un mol de glucosa en dos moléculas de ATP. ¡No mucho por todo ese esfuerzo bioquímico! Sin embargo, un total de 24 H+ (protones) extraídos de la glucosa en reacciones redox también han sido capturados, en la forma o los portadores de electrones reducidos NADH y FADH2. Comenzamos aquí con una mirada al transporte de electrones y la fosforilación oxidativa, el mecanismo vinculado (“acoplado”) que transfiere gran parte de la energía libre de nutrientes al ATP. Veremos que la energía libre liberada por el transporte de electrones de los portadores de electrones reducidos es capturada en un gradiente de protones (H +). Entonces veremos cómo la disipación de este gradiente libera energía libre para alimentar la síntesis de ATP por fosforilación oxidativa. A continuación, contrastaremos la fosforilación oxidativa mitocondrial con la fosforilación a nivel de sustrato que vimos en la glucólisis y el ciclo de Krebs. Después de presentar un balance energético para la respiración, observamos cómo las células capturan energía libre a partir de nutrientes alternos. Luego discutimos la fotosíntesis (en general, lo contrario de la respiración) y concluimos comparando la fotosíntesis y la respiración.

objetivos de aprendizaje

Cuando hayas dominado la información de este capítulo, deberías ser capaz de:

1. explicar la centralidad del Ciclo Krebs para el metabolismo aeróbico.

2. identificar fuentes de electrones en reacciones redox que conducen al ciclo de Krebs y dentro del mismo.

3. ilustrar la trayectoria de los electrones desde el ciclo de Krebs hasta y a través de la cadena de transporte de electrones.

4. rastrear la evolución de la cadena de transporte de electrones desde su ubicación en una membrana bacteriana aeróbica hasta su ubicación en células eucariotas.

5. enumerar las propiedades esperadas de una compuerta de protones y una bomba de protones.

6. interpretar experimentos que involucran reacciones redox, síntesis de ATP e hidrólisis de ATP realizados con mitocondrias intactas y membranas mitocondriales separadas.

7. distinguir entre los gradientes de pH, H+ y eléctricos establecidos por el transporte de electrones.

8. explicar el mecanismo quimiosmótico de la síntesis de ATP y contrastarlo con la fosforilación a nivel de sustrato.

9. comparar y contrastar el papel del transporte de electrones en la respiración y la fotosíntesis y discutir la evolución de cada uno.

10. trazar y explicar los diferentes caminos que los electrones pueden tomar en la fotosíntesis.

11. explicar la presencia de intermedios bioquímicos similares (o incluso idénticos) en la respiración y la fotosíntesis.