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Papel del NADH en la respiración celular

Publicado el 18 septiembre, 2020

¿Qué es la respiración celular?

Mientras nos sentamos aquí leyendo y escribiendo, nuestras células cerebrales están trabajando arduamente tratando de comprender el mundo que nos rodea. Reciben información de nuestros cuerpos, la procesan en una serie de señales y luego envían más información al cuerpo. Millones de células están involucradas en este proceso, que ocurre en un abrir y cerrar de ojos.

¿Qué demonios potencia esta incomparable capacidad de procesamiento? La respuesta es la energía celular o trifosfato de adenosina (ATP) . Cada una de sus células necesita miles de moléculas de ATP cada día, algunas más que otras. Tus células utilizan un proceso llamado respiración celular , que produce la energía que necesitamos. Utiliza glucosa y oxígeno y produce ATP y un producto de desecho, dióxido de carbono (el mismo dióxido de carbono que exhalamos). Hoy, aprenderemos sobre un jugador clave en este proceso llamado dinucleótido de nicotinamida adenina + hidrógeno, o NADH para abreviar.

¿Qué es NADH?

NADH es una coenzima crucial en la producción de ATP. Existe en dos formas en la celda: NAD + y NADH. La primera forma, NAD +, se llama forma oxidada . Cuando una molécula está oxidada, significa que puede aceptar electrones, pequeñas partículas cargadas negativamente, de otra molécula. Una vez que obtiene los electrones, tiene una carga negativa, por lo que también toma un átomo de hidrógeno del entorno circundante, ya que los átomos de hidrógeno están cargados positivamente. Ahora, tenemos la forma reducida o NADH.

La molécula actúa como lanzadera de electrones durante la respiración celular. En varias reacciones químicas, el NAD + recoge un electrón de la glucosa, momento en el que se convierte en NADH. Luego, el NADH, junto con otra molécula de dinucleótido de flavina y adenina (FADH2) finalmente transportará los electrones a las mitocondrias, donde la célula puede recolectar la energía almacenada en los electrones. Piense en el NADH como un camión de carga que transporta electrones como los camiones transportan mercancías a una fábrica. En la fábrica, los trabajadores, o en nuestro caso las proteínas de la mitocondria, toman las materias primas y fabrican algo que pueden vender por dinero, o ATP. De hecho, muchos biólogos se refieren al ATP como la “moneda energética de la vida”.

Hay tres pasos principales de la respiración celular:

  1. Glucólisis
  2. El ciclo del ácido cítrico, que produce la mayor cantidad de NADH
  3. Fosforilación oxidativa, que produce la mayor cantidad de ATP a partir de los electrones transportados por NADH.

Veamos dónde se produce NADH en cada paso y cómo se convierte en ATP.

Glucólisis

Durante la glucólisis , la glucosa ingresa a la célula. La célula la mueve a través de una serie de reacciones químicas y finalmente produce dos piruvatos, que son necesarios para el siguiente paso. También crea dos ATP y dos NADH, que se transportan a las mitocondrias.

Ciclo del ácido cítrico

Los dos piruvato se convierten en otra molécula llamada acetil-CoA donde ingresan a las mitocondrias para el ciclo del ácido cítrico . Durante el ciclo del ácido cítrico, se recolectan seis electrones como NADH y se regenera la acetil-CoA, de ahí la parte del “ciclo” del ciclo del ácido cítrico. También se fabrica FADH2. FADH2 lleva un electrón extra, lo que le permite producir más energía por molécula que NADH.

Fosforilación oxidativa

La fosforilación oxidativa es el paso final para NADH y FADH2. Todas estas moléculas se apresuran a transportar sus electrones a la membrana de las mitocondrias. La membrana está formada por dos capas, con un pequeño espacio entre ellas llamado espacio intermembrana.

Cuando llegan allí, NADH y FADH2 ceden sus electrones a proteínas en la cadena de transporte de electrones , en la que los electrones pasan entre moléculas y liberan energía. Estas proteínas están ordenadas por electronegatividad, que se refiere a cuánto les gusta retener electrones. A medida que avanza la cadena, cada proteína quiere los electrones más que la última proteína, por lo que los electrones se siguen transmitiendo. A medida que cada proteína obtiene los electrones, bombean iones de hidrógeno al espacio intermembrana. Esto crea un gradiente químico donde hay más átomos de hidrógeno en el espacio intermembrana que dentro de las mitocondrias.

Al final de la cadena, el oxígeno es el último aceptor de electrones. El oxígeno quiere los electrones más que cualquiera de las proteínas, por lo que los electrones se siguen transmitiendo. Al final, el oxígeno obtiene dos electrones y agarra dos iones de hidrógeno para producir agua. Ahora, la energía real está hecha. Todos esos iones de hidrógeno en el espacio intermembrana han acumulado bastante energía, como el agua almacenada en la parte superior de una presa. Los iones de hidrógeno fluyen a través de una proteína llamada ATP sintasa , que es como la presa misma, produciendo energía a medida que pasa el agua. La célula usa esta proteína para producir ATP a medida que fluyen los iones de hidrógeno.

Este paso produce la mayor cantidad de ATP, entre 32 y 34 moléculas. Todos estos ATP se crean utilizando los poderes portadores de electrones de NADH y FADH2. Al final, dado que han regalado sus electrones, NADH y FADH2 se convierten en sus formas oxidadas, NAD + y FAD +. Ahora, están listos para volver al punto de partida y volver a utilizarse.

Resumen de la lección

En resumen, la respiración celular es el proceso de producir energía a partir de glucosa y oxígeno. Produce ATP y dióxido de carbono. La respiración celular tiene tres pasos, cada uno diseñado para generar NADH , que transporta electrones a la cadena de transporte de electrones. En la glucólisis , se producen dos NADH y dos ATP, al igual que dos piruvato. El piruvato se lleva al ciclo del ácido cítrico , donde se convierte en acetil-CoA, y se producen seis NADH y un FADH2. Por último, los portadores de electrones proceden a la cadena de transporte de electrones para realizar la fosforilación oxidativa.. NADH y FADH2 ceden sus electrones a proteínas en la cadena de transporte de electrones, que finalmente bombean iones de hidrógeno hacia el espacio intermembrana. Este gradiente químico se usa para crear ATP usando ATP sintasa.

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