Proceso de respiración celular en bacterias
¿Qué es la respiración celular?
No muchos de nosotros pensamos en la supervivencia de las bacterias o en cómo se produce. Todos los organismos vivos necesitan formas de obtener nutrientes y energía, incluidas las bacterias. Las células pueden adquirir energía de diversas formas, incluida la respiración celular. La respiración celular es un proceso que utiliza oxígeno, nitrato o sulfato para descomponer los nutrientes y generar la energía de una célula. Si se usa oxígeno, se llama respiración celular aeróbica . Si no se usa oxígeno, se llama respiración celular anaeróbica .
En el proceso de descomposición de nutrientes como la glucosa, se generan dióxido de carbono y agua. El dióxido de carbono y el agua son productos de desecho de la respiración celular aeróbica. Cuando la gente exhala dióxido de carbono (CO2) o sudor, está viendo subproductos de la respiración celular en las células humanas. Las bacterias hacen lo mismo, simplemente no respiran ni sudan, por lo que generalmente no pensamos en que generen energía de la misma manera que lo hacemos.
Preparación para la respiración celular
Las células, incluidas las bacterias, pueden considerarse como fábricas productoras de energía que toman nutrientes y los convierten en energía llamada trifosfato de adenosina (ATP). Algunas células pueden producir mejor ATP que otras porque utilizan métodos más eficientes. El beneficio de utilizar la respiración celular para las bacterias es la cantidad de energía o ATP generado. La razón por la que la respiración celular genera tanto ATP es porque maximiza el uso de glucosa mediante el uso de subproductos generados en otras vías de producción de energía.
La glucólisis es el primer paso en la descomposición de la glucosa para obtener energía a través de la respiración celular en las bacterias. Este conjunto de reacciones se produce en el citoplasma de las bacterias. El producto de la glucólisis, piruvato., se puede descomponer aún más para generar aún más energía. Dos posibles resultados del piruvato son el ciclo de Krebs o la fermentación. La fermentación genera algo de energía para la célula, pero también genera productos tóxicos como alcohol, ácido acético (o vinagre) y ácido láctico que deben limpiarse o eliminarse de la célula. Este proceso se puede comparar con la quema de carbón para obtener energía; se proporciona energía, pero es bastante mala para el medio ambiente. La respiración, por otro lado, podría compararse con la energía solar o eólica. Toma el mismo producto, piruvato, y extrae energía de él de una manera que es ‘más limpia’ para la célula y, a su vez, genera más energía.
El ciclo de Krebs , también llamado ciclo del ácido cítrico, es el segundo paso preparatorio para la respiración celular en bacterias aeróbicas. El ciclo de Krebs también ocurre en el citoplasma de las bacterias. En el ciclo de Krebs, el piruvato se descompone en dióxido de carbono. Además de generar ATP, el ciclo de Krebs y la glucólisis generan iones de hidrógeno (H +) y electrones como se muestra en esta figura. Los electrones y el H + se recolectan en la respiración celular para generar energía en la cadena de transporte de electrones.
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¿Qué es la cadena de transporte de electrones?
La respiración celular requiere la cadena de transporte de electrones , o ETC, que es una serie de enzimas que bombean electrones e hidrógeno (H +) generados en la glucólisis y el ciclo de Krebs, fuera de la célula para que la ATP sintasa sintetice ATP. Tanto la ETC como la ATP sintasa se encuentran en la membrana plasmática. Los portadores de electrones como NADH y FADH2 mueven los iones de hidrógeno y los electrones del citoplasma a la membrana plasmática para optimizar la producción de energía.
Además de usar piruvato de una manera más eficiente y más limpia para la célula, la respiración celular aeróbica usa oxígeno. El oxígeno molecular (O2) es tóxico para las células, por lo que los antioxidantes son beneficiosos. Las bacterias que pueden usar oxígeno para producir ATP tienen la ventaja de que pueden usar el oxígeno para evitar daños en las proteínas y el ADN de la célula.
Una vez que el hidrógeno (H +) ingresa al ETC, los iones se bombean fuera del citoplasma. El H + es bombeado de regreso a la célula por la ATP sintasa para producir ATP a partir de ADP en un proceso llamado fosforilación oxidativa . La fosforilación oxidativa es diferente de la fosforilación a nivel de sustrato que se observa en vías como la glucólisis; utiliza el movimiento de H + a través de la membrana para promover la síntesis de ATP. En la fosforilación a nivel de sustrato , los grupos fosfato se mueven de una molécula a otra.
Los electrones pasan entre las enzimas del ETC y finalmente se bombean de regreso a la celda. Una vez que el H + y los electrones están nuevamente dentro de la celda, se pasan a un aceptor final de electrones. En la respiración celular aeróbica, el aceptor de electrones final es el oxígeno. Cuando el oxígeno acepta los electrones y el H +, se convierte en agua, que es segura para la célula. Algunas bacterias pueden utilizar otras moléculas como el nitrato (NO3) o el sulfato (SO4) como aceptor final de electrones en la respiración anaeróbica.
Resumen de la lección
La respiración celular es un proceso de generación de energía que ocurre en la membrana plasmática de las bacterias. La glucosa se descompone en dióxido de carbono y agua usando oxígeno en la respiración celular aeróbica , y otras moléculas como el nitrato (NO3) en la respiración celular anaeróbica , es decir, simplemente, sin oxígeno. El proceso lo lleva a cabo la cadena de transporte de electrones , que es una serie de enzimas que bombean electrones e hidrógeno (H +) generado en la glucólisis y el ciclo de Krebs fuera de la célula para que la ATP sintasa sintetice ATP, y ATP sintasa ubicada en el plasma. membrana.
La cadena de transporte de electrones coloca los iones de hidrógeno generados por la glucólisis (que es el primer paso en la descomposición de la glucosa para obtener energía a través de la respiración celular en las bacterias; el piruvato es el producto de la glucólisis) y el ciclo de Krebs (que también se conoce como ciclo del ácido cítrico. y es el segundo paso preparatorio para la respiración celular en bacterias aeróbicas) para ser utilizado por la ATP sintasa para generar ATP a partir de ADP a través de la fosforilación oxidativa , que utiliza el movimiento de H + a través de la membrana para promover la síntesis de ATP a diferencia de la fosforilación a nivel de sustrato en la que se encuentran los grupos fosfato movido de una molécula a otra.
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