Reacción química para la respiración celular
Hemos aprendido anteriormente que la producción de energía es una tarea celular extremadamente importante. La falta de producción de suficiente energía en forma de ATP puede resultar en fatiga, entre otras cosas. Es la diferencia entre ser el corredor cuyo cuerpo todavía se está desempeñando a un alto nivel y el corredor que está gaseado. Exploremos cómo nuestras células tratan de evitar que nuestros cuerpos se queden sin energía aprendiendo sobre las reacciones químicas que contribuyen a producir ATP.
La respiración celular es un proceso biológico en el que los compuestos orgánicos se convierten en energía. Durante la respiración celular, el oxígeno reacciona con un compuesto orgánico para producir dióxido de carbono, agua y energía. Esta parece una fórmula bastante generalizada para las reacciones químicas, así que veamos si podemos hacerla un poco más específica y parecida a la química.
Compuesto orgánico + O2 -> CO2 + H2O + Energía
El azúcar glucosa es la principal fuente de combustible para la respiración celular. Así que reemplacemos el ‘compuesto orgánico’ con la fórmula química de la glucosa, que es C6H12O6.
C6H12O6 + O2 -> CO2 + H2O + Energía
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Si recuerda, también sabemos que el ATP es la molécula que es la «moneda» de la energía en las células. La respiración celular convierte ADP en ATP, así que agreguemos eso también a nuestra ecuación de respiración celular.
C6H12O6 + O2 + ADP -> CO2 + H2O + ATP
Esta es la fórmula básica que describe la respiración celular.
Pronto veremos cómo la célula usa una serie de reacciones redox para descomponer la glucosa y liberar energía. Esa energía se usa para convertir ADP en ATP que se puede usar para impulsar procesos biológicos en toda la célula.
Portador de electrones
Recuerde que una ‘ reacción redox ‘ es simplemente una abreviatura de una reacción de oxidación-reducción. Eso significa que durante la respiración celular, algunas moléculas en nuestra reacción química de respiración celular se oxidarán y otras se reducirán.
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¿Qué significa eso exactamente? Recuerda nuestra ayuda mnemotécnica, ‘LEO el león dice GER’. Una molécula que se oxida pierde electrones y una molécula que se reduce gana electrones.
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Bueno, ese es un recordatorio supermnemónico, pero ¿qué significa en términos de respiración celular? ¿Cómo va a ayudar una reacción redox a producir ATP?
Hay mucha energía almacenada en los enlaces entre los átomos de carbono e hidrógeno de la glucosa. Durante la respiración celular, las reacciones redox básicamente transfieren esta energía de enlace en forma de electrones desde la glucosa a moléculas llamadas portadoras de electrones. Entonces, un portador de electrones es básicamente una molécula que transporta electrones durante la respiración celular. Mediante el uso de portadores de electrones, la energía extraída de la glucosa se puede almacenar temporalmente hasta que la célula pueda convertir la energía en ATP.
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NAD + y NADH
Dos moléculas que cumplen esta función son NAD y FAD. NAD significa dinucleótido de nicotinamida y adenina . Es uno de los principales portadores de energía durante la respiración celular.
Veamos cómo NAD puede almacenar energía para una célula durante la respiración celular. Recuerde que vamos a almacenar energía en NAD añadiéndole electrones. Eso significa que la molécula de NAD puede existir en forma oxidada o reducida.
NAD + es la forma oxidada de NAD. Cuando NAD + reacciona con dos átomos de hidrógeno, se pueden agregar dos electrones a la molécula de NAD +, lo que da como resultado una molécula de NADH y un protón, o H +.
Esta ecuación puede parecer un poco confusa, pero analicémosla más para ver si tiene más sentido. Un átomo de hidrógeno consta de un protón y un electrón, por lo que podemos reescribir los dos átomos de hidrógeno como 2H + y 2e-. En la reacción de reducción, NAD + acepta los dos electrones y uno de los protones para formar una molécula de NADH neutra. Eso deja un protón libre como segundo producto de la reacción.
FAD y FADH2
FAD es un segundo portador de electrones utilizado por una célula durante la respiración celular. Significa flavina adenina dinucleótido. Como NAD, FAD puede almacenar energía temporalmente durante la respiración celular a través de una reacción de reducción. Cuando FAD reacciona con dos átomos de hidrógeno, puede formar FADH2.
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Importancia de NAD y FAD
Tanto el NAD como el FAD juegan un papel crucial en la respiración celular para almacenar temporalmente energía a medida que se libera de la glucosa. La transferencia de los electrones que transportan NAD y FAD durante una reacción de oxidación libera la energía almacenada que se extrajo de la glucosa. NADH se oxida de nuevo a NAD + y FADH2 se oxida de nuevo a FAD. Esta energía almacenada se puede utilizar para generar ATP, la moneda de energía básica de una célula. A medida que aprendamos más detalles sobre el proceso de respiración celular, veremos específicamente cómo y dónde tienen lugar estas reacciones dentro de una célula.
Resumen de la lección
En resumen, la respiración celular es el proceso biológico en el que los compuestos orgánicos se convierten en energía. Una reacción redox es la abreviatura de una reacción de oxidación-reducción y es una reacción química en la que una molécula pierde electrones mientras que otra molécula gana electrones.
Un portador de electrones es una molécula que transporta electrones durante la respiración celular. NAD es un portador de electrones que se utiliza para almacenar energía temporalmente durante la respiración celular. Esta energía se almacena mediante la reacción de reducción NAD + + 2H -> NADH + H +. FAD es otro portador de electrones que se utiliza para almacenar energía temporalmente durante la respiración celular. Esta energía se almacena mediante la reacción de reducción FAD + 2H -> FADH2. La energía almacenada en NADH + H + y FADH2 se liberará posteriormente en la respiración celular para generar ATP, que se puede utilizar como fuente de energía en toda la célula.
Resultado de aprendizaje
Al final de esta lección, podrá explicar los componentes de la reacción química que produce la respiración celular.
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