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Oxidación del piruvato: ¿de dónde vino el hidrógeno?

Oxidación del piruvato: ¿de dónde vino el hidrógeno?


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Como se muestra en el diagrama anterior, NAD + se reduce y se convierte en NADH al ganar dos electrones

Ahora bien, ¿de dónde vino el hidrógeno?

En el diagrama, el piruvato tiene 3 hidrógeno, pero todavía tiene 3 hidrógeno en acetil CoA.


La página de Wikepedia tiene un diagrama realmente bueno de las reacciones involucradas. El complejo de piruvato deshidrogenasa facilita la eliminación de CO2 y la adición de dos átomos de hidrógeno a la reacción general proviene de la molécula FADH2 / FAD.


Biohidrógeno

El biohidrógeno se produce ahora comercialmente como biocombustible. Es el biocombustible avanzado, que utiliza biomasa u organismos vivos para la producción. El biohidrógeno ahora se considera el mejor entre todos los biocombustibles, ya que representa para satisfacer todas las demandas de energía, ya que se puede obtener de los recursos sostenibles como:

  • División biológica de las moléculas de agua.
  • Por la conversión de biomasa
  • Por la división térmica solar del agua

El biohidrógeno es un tipo de otros biocombustibles como el bioetanol, el biodiésel y el bioaceite, etc. El hidrógeno se puede generar tanto por métodos químicos como biológicos. Por lo tanto, un método a partir del cual se produce hidrógeno biológicamente (mediante el uso de microorganismos) en un biorreactor se denominará biohidrógeno. En palabras simples, podemos decir la conversión biológica de hidrógeno en biohidrógeno. a través de microorganismos se conoce como biohidrógeno.

Contenido: Biohidrógeno

Significado de biohidrógeno

El biohidrógeno se define como el biocombustible o la fuente de energía que utiliza la vida microorganismos para convertir hidrógeno a través de procesos biológicos como fermentación y fotólisis en un recipiente especializado o un biorreactor.

Hitos en el descubrimiento del biohidrógeno

AñoCientíficosDescubrimiento
1939Hans GaffronDescubrió el cambio de algas entre la producción de H2 y O2
1997Ananstasios MalisDescubrió la causa de que las algas dejaran de producir H2 mediante el agotamiento del azufre.
2006Investigadores de la Universidad de BielefeldDescubrió una gran cantidad de hidrógeno modificando genéticamente la reinhardtiin unicelular de Chlamydomonas
2007Ananstasios MalisDescubrió la conversión de energía solar en energía química en mutantes tax X de Chlamydomonas reinhardtiin

Generaciones de biocombustibles

Hay tres generaciones de biocombustibles, que incluyen:

  1. Los biocombustibles elaborados a partir de cultivos alimentarios y sus residuos se denominan “Biocombustibles de primera generación”.
  2. Los biocombustibles elaborados a partir de cultivos o desechos no alimentarios se denominan "Biocombustibles de segunda generación”.
  3. Y los biocombustibles elaborados mediante el uso de microorganismos se denominan “Biocombustibles de tercera generación" o "Biocombustibles avanzados”.

Entre estas tres generaciones de biocombustible, el biohidrógeno pertenece a la categoría de biocombustible de tercera generación o biocombustible avanzado. El biocombustible de tercera generación tiene ciertas ventajas sobre el biocombustible de primera y segunda generación. La producción del biocombustible de primera generación ha aumentado las tarifas de los alimentos. Los biocombustibles de segunda generación han requerido más superficie o tierra para la producción del biocombustible. Por el contrario, el biocombustible avanzado requiere áreas más pequeñas para la producción y puede capturar energía solar 10 veces más que la de la segunda generación.

Propiedades ideales del hidrógeno como biocombustible

En la mente de todos, habrá una pregunta: ¿por qué el hidrógeno? Entonces, discutiremos algunas propiedades ideales del hidrógeno, por eso se usa como “biocombustible”. Hay algunas propiedades únicas del hidrógeno, lo que lo hace ideal para la producción como biocombustible:

  • El hidrógeno tiene una densidad energética tres veces mayor que la gasolina y el diésel.
  • El hidrógeno es un combustible muy combustible.
  • La combustión de hidrógeno solo produce agua, que no contribuye a los contaminantes gaseosos.
  • La eficiencia de proporcionar energía es mayor, con su poco uso.
  • Actúa como un portador de energía, ya que puede atrapar la luz solar, el viento y el agua como fuente renovable.
  • El hidrógeno se puede utilizar como combustible de transporte, almacenándolo como hidruro metálico.
  • Puede ser producido fácilmente por fuentes renovables de energía como la solar, eólica, hídrica, etc.

Limitaciones del biohidrógeno

  • El almacenamiento de hidrógeno es difícil.
  • Existe una limitación del costo en la tecnología competitiva para la producción de biocombustible.
  • La utilización de hidrógeno es bastante difícil.
  • El hidrógeno se escapa fácilmente de la atmósfera al espacio.

Desglose del piruvato

Para que el piruvato, el producto de la glucólisis, entre en la siguiente vía, debe sufrir varios cambios. La conversión es un proceso de tres pasos (Figura).

Paso 1. Se elimina un grupo carboxilo del piruvato, liberando una molécula de dióxido de carbono en el medio circundante. El resultado de este paso es un grupo hidroxietilo de dos carbonos unido a la enzima (piruvato deshidrogenasa). Este es el primero de los seis carbonos de la molécula de glucosa original que se elimina. Este paso procede dos veces (recuerde: hay dos moléculas de piruvato producidas al final de la glicolesis) por cada molécula de glucosa metabolizada, por lo tanto, dos de los seis carbonos se habrán eliminado al final de ambos pasos.

Paso 2. El grupo hidroxietilo se oxida a un grupo acetilo y los electrones son recogidos por NAD +, formando NADH. Los electrones de alta energía de NADH se utilizarán más adelante para generar ATP.

Paso 3. El grupo acetilo unido a la enzima se transfiere a CoA, produciendo una molécula de acetil CoA.

Al entrar en la matriz mitocondrial, un complejo multienzimático convierte el piruvato en acetil CoA. En el proceso, se libera dióxido de carbono y se forma una molécula de NADH.

Tenga en cuenta que durante la segunda etapa del metabolismo de la glucosa, siempre que se elimina un átomo de carbono, se une a dos átomos de oxígeno, produciendo dióxido de carbono, uno de los principales productos finales de la respiración celular.


¿Se produce fadh2 en la glucólisis?

Dado que la glucólisis de una molécula de glucosa genera dos moléculas de acetil CoA, las reacciones en la vía glucolítica y el ciclo del ácido cítrico producen seis CO2 moléculas, 10 moléculas de NADH y dos FADH2 moléculas por molécula de glucosa (cuadro 16-1).

De manera similar, ¿cuánto fadh2 se produce en la respiración celular? La ganancia neta de energía de un ciclo es 3 NADH, 1 FADH2, Página 4 Respiración celular 4 y 1 GTP, el GTP se puede utilizar posteriormente para Produce ATP. Por lo tanto, el rendimiento energético total de una molécula de glucosa completa (2 moléculas de piruvato) es 6 NADH, 2 FADH2y 2 ATP.

También se puede preguntar, ¿dónde se produce fadh2?

Es en esta etapa que la mayor parte de la energía se crea y se libera de las mitocondrias (fuente de energía de la célula). Básicamente, el NADH y FADH2 las moléculas se fijan con electrones y se transfieren a la membrana interna de las mitocondrias.

¿Durante qué fase de la respiración aeróbica se produce fadh2?

Términos de este conjunto (20) Segunda etapa de respiración aeróbica en el que dos moléculas de piruvato (ácido pirúvico) de la primera etapa reaccionan para formar ATP, NADH y FADH2 también conocido como ciclo de Krebs.


Notas útiles sobre la respiración celular en las mitocondrias | Biología

Las mitocondrias realizan una serie de funciones como oxidación, deshidrogenación, fosforilación oxidativa y actividad respiratoria.

Cortesía de imagen: fc01.deviantart.net/fs70/i/2012/006/8/4/mitochondria_muzucya-d4lj2ep.jpg

En una mitocondria, más de 73 enzimas y numerosos cofactores y metales esenciales para las funciones mitocondriales trabajan juntos de manera ordenada. Además del oxígeno, el único combustible que necesita una mitocondria es el fosfato y el difosfato de adenosina (ADP). Los principales productos finales son ATP más CO2 y H2O.

Oxidación de alimentos:

Las mitocondrias son los órganos respiratorios de las células. Allí los alimentos, como los carbohidratos y las grasas, se oxidan completamente en CO2 y H2O, y durante la oxidación se libera una gran cantidad de energía que es utilizada por las mitocondrias para la síntesis de un compuesto rico en energía llamado trifosfato de adenosina (ATP). Debido a que las mitocondrias sintetizan un compuesto rico en energía ATP, también se las conoce como centrales eléctricas de la célula.

El ATP está formado por una base de purina (adenina), un azúcar pentosa (ribosa) y tres moléculas de ácidos fosfóricos. La adenina + el azúcar ribosa forman colectivamente el nucleósido llamado adenosina. Posee uno, dos o tres grupos fosfato, formando monofosfato de adenosina (AMP), difosfato de adenosina (ADP) y trifosfato de adenosina (ATP), respectivamente. En ATP, el último grupo fosfato está unido al ADP mediante un enlace especial llamado enlace rico en energía.

A medida que se libera el último grupo fosfato de ATP, se libera una gran cantidad de energía (7.000 calorías). La oxidación de los alimentos en la mitocondria aporta una gran cantidad de energía para la síntesis del enlace rico en energía (enlace ≈ P).

Por lo tanto, una gran cantidad de energía permanece almacenada en el enlace fosfato rico en energía (≈ P) del ATP, que puede usarse inmediatamente en el momento de la necesidad en diversas funciones celulares, por ejemplo, ciclo respiratorio, síntesis de proteínas, síntesis de ácidos nucleicos, transmisión nerviosa. , división celular, transporte y bioluminiscencia, etc.

Además del ATP, existen otros compuestos químicos ricos en energía que participan en el metabolismo celular. Estos son trifosfato de citosina (CTP), trifosfato de uridina (UTP) y trifosfato de guanosina (GTP). Estos compuestos obtienen energía del ATP mediante la nucleósido difosfocinasa.

En última instancia, tres alimentos principales de la célula (carbohidratos, grasas y proteínas) se degradan en el citoplasma a acetato, que es una unidad de dos carbonos, que se une a la coenzima A para formar acetilcoenzima A. Penetra en la mitocondria y el grupo acetato se condensa con ácido oxaloacético para formar ácido cítrico, un compuesto de seis carbonos.

El ácido cítrico se oxida y pierde dos carbonos como CO2. De esta manera se forma el ácido succínico compuesto de cuatro carbonos. Posteriormente se oxida a ácido oxaloacético, iniciando un nuevo ciclo. En cada vuelta del círculo penetra una molécula de acetato y dos CO2 son liberados. (Para más detalles, consulte el ciclo de Kreb).

En cada turno del ciclo de Kreb, se eliminan cuatro pares de átomos de hidrógeno de los intermedios del sustrato mediante deshidrogenación enzimática. Estos átomos de hidrógeno entran en la cadena respiratoria y son aceptados por NAD + o FAD. Tres pares de hidrógenos son aceptados por NAD, reduciéndolo a NADH, y un par por FAD, reduciéndolo a FADH2 (este último par proviene directamente de la reacción succínica deshidrogenasa).

A partir de una molécula de glucosa se forman dos moléculas de acetato en la glucólisis. Para metabolizar dos moléculas de acetato, ocurren dos vueltas del ciclo, produciendo un total de seis moléculas de NADH y dos de FADH.2 en el punto de partida de la cadena respiratoria. La oxidación de los productos alimenticios en detalle es la siguiente:

1. Oxidación de carbohidratos:

Como saben, los carbohidratos ingresan a la célula como monosacáridos (glucosa o glucógeno). Los monosacáridos se descomponen en un compuesto de 3 carbonos, ácido pirúvico. En este proceso tienen lugar una serie de reacciones químicas con la ayuda de muchas enzimas.

El ácido pirúvico luego ingresa a las mitocondrias para su oxidación completa en CO2 y agua. Toda esta reacción, que implica la oxidación de glucosa en CO2 y agua, constituyen las vías metabólicas que pueden agruparse en los siguientes epígrafes:

(2) descarboxilación oxidativa

(3) ciclo de Kreb (ciclo del ácido cítrico)

(4) Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa.

1. Glucólisis (del gr., Glykys, lisis dulce, destruir). La hidrólisis de la glucosa se produce en varios pasos y cada paso es catalizado por una enzima específica. Durante la glucólisis (descomposición de la glucosa), a la molécula se le roba su energía y pierde átomos de hidrógeno, y finalmente se descompone en СO2 y agua.

Las moléculas de enzima implicadas están presentes como moléculas solubles. El cofactor que participa en la vía de Embden-Meyerhof es el dinucleótido de nicotinamida-adenina (NAD). Estos pasos han sido elaborados por Embden y Meyerhof (bioquímicos alemanes) y, por lo tanto, se conocen como vías de Embden-Meyerhof.

Ocurre en el citoplasma y no requiere oxígeno. Aquí la molécula de glucosa se rompe en ácido pirúvico (molécula de cadena de 3 carbonos) y se libera energía que es suficiente para sintetizar dos moléculas de ATP. Este ácido pirúvico se convierte en alcohol etílico o ácido láctico en células anaeróbicas (por ejemplo, células de levadura o músculos) como se muestra a continuación:

En células de levadura = ácido pirúvico & # 8211 CO2 → Acetaldehído etílico → alcohol + energía

En células musculares = Ácido pirúvico Deshidrogenasa láctica / + NADH → Ácido láctico + NAD + energía

NAD = dinucleótido de nicotinamida y adenina

Vía Embden-Meyerhof:

Los pasos en las reacciones de la vía son los siguientes:

(1) La glucosa se fosforila por reacción con una molécula de ATP que se convierte en ADP. La reacción depende de Mg ++.

(2) La glucosa 6-fosfato así formada sufre una transformación isomérica en fructosa 6-fosfato.

(3) Esto se combina con otra molécula de ATP para formar fructosa 1,6-difosfato. Esta reacción depende de Mg ++.

(4) La fructosa 1, 6-difosfato ahora se divide en dos moléculas de 3 carbonos: 3-fosfogliceraldehído y fosfato de dihidroxiacetona. Pero el fosfato de dihidroxiacetona es convertido por una enzima en 3-fosfogliceraldehído. A partir de esta etapa hay moléculas de dos carbonos que participan en las reacciones posteriores.

(5) En esta reacción, el cofactor NAD + se reduce a NADH con la formación de 1,3-difosfoglicerato (ácido 1,3-difosfoglicérico).

(6) En el siguiente 1, el 3-difosfoglicerato se desfosforila para formar 3-fosfoglicerato (o ácido 3-fosfoglicérico) con un rendimiento de una molécula de ATP por cada molécula de 3 carbonos.

(7) El 3-fosfoglicerato se convierte en 2-fosfoglicerato que se transforma en fosfoeno 1-piruvato.

(8) La desfosforilación de dos moléculas de fosfoenol y piruvato produce dos moléculas más de ATP.

(9) Finalmente se producen dos moléculas de piruvato (ácido pirúvico).

La ganancia neta de ATP muestra que la degradación de una molécula de glucosa produce dos moléculas de ATP.

Los nombres de las enzimas que participan en la ruta son fosfohexcinasa o fosfoglucocinasa, fosfohexosa isomerasa o glucosa-fosfato isomerasa, aldolasa, fosfoglicerocinasa, enolasa y piruvato quinasa.

En la mayoría de las células, estas reacciones proporcionan una fuente de NADH que se utiliza más tarde dentro de las mitocondrias. En el músculo, las reacciones no se detienen en el ácido pirúvico. Normalmente, el músculo respira ácido pirúvico oxidando aeróbicamente a través del ciclo de Krebs, pero durante el ejercicio violento el oxígeno no puede llegar a los tejidos lo suficientemente rápido. En este caso, los músculos obtienen energía extra mediante la reducción del ácido pirúvico a ácido láctico, oxidando una molécula de NADH.

El papel de NAD + como coenzima ahora está claro. En la formación de ácido láctico, el NADH se oxida, mientras que el ácido pirúvico se reduce. El NAD + ahora vuelve a estar disponible para participar en el itinerario (etapa 5).

En la glucólisis no se requiere oxígeno. Por esta razón el proceso se llama glucólisis anaeróbica, el retorno neto son dos moléculas de ATP por una molécula de glucosa utilizada. Esto es muy ineficiente en comparación con las 38 moléculas producidas cuando se usa ácido pirúvico para la respiración (oxidación del carbono a CO2) en las mitocondrias.

La glucólisis anaeróbica, sin embargo, es importante cuando se necesita un suministro rápido de energía: un atleta produce ATP en sus músculos durante un sprint, pero también se produce ácido láctico. Un exceso de ácido láctico reduce el pH del torrente sanguíneo a un nivel intolerable. Los músculos han incurrido en una deuda de oxígeno. Cuando cesa la actividad violenta, continúan usando grandes cantidades de oxígeno para reconvertir el ácido láctico en ácido pirúvico.

Las células animales utilizan glucógeno, un polímero de glucosa, como punto de partida en la vía.

Cuando el ácido pirúvico ingresa a las mitocondrias de las células aeróbicas, se oxida en CO2 y agua.

2. Descarboxilación oxidativa:

Es un proceso en el que dos moléculas de ácido pirúvico ingresan a la mitocondria donde cada una de ellas se convierte en dos átomos de carbono, ácido acético. Un carbono se libera como CO2. La eliminación de dióxido de carbono del ácido pirúvico se llama descarboxilación.

El ácido acético se combina con la coenzima A formando acetil CoA. Durante este proceso se liberan 2H que son aceptados por NAD + para formar NADH. Los 2H se transfieren al sistema de transporte de electrones donde estos producen 3 moléculas de ATP.

Por lo tanto, en total, las 6 moléculas de ATP se producen a partir de dos moléculas de ácido pirúvico. En este proceso interviene un sistema complejo de tres enzimas, es decir, descarboxilasa del ácido pirúvico, dihidroxilipoil transacetilasa y deshidroxilipoil deshidrogenasa y cinco factores: coenzima A, NAD, ácido lipídico, Mg ++ y pirofosfato de tiamina.

El ciclo de Kreb o ciclo del ácido tricarboxílico del ácido cítrico tiene lugar en la matriz de las mitocondrias. En este proceso participan muchas enzimas y coenzimas. Catalizan un ciclo de reacciones bioquímicas en el curso del cual el ácido pirúvico se degrada a CO2 y también se produce NADH. El NADH se usa para otras reacciones dentro de las mitocondrias que eventualmente conducen a la producción de ATP.

Sir Hans Krebs esclareció la naturaleza del ciclo en 1937 y recibió el Premio Nobel por su descubrimiento. Se llama ciclo porque el citrato o ácido cítrico, el punto de partida nominal de la reacción, se produce nuevamente al final de la vía a partir del ácido oxaloacético, utilizando acetil-coenzima A. La reacción luego se reinicia.

Las diversas etapas del ciclo de Krebs son las siguientes:

(1) El ácido pirúvico producido en la vía de Embden-Meyerhoff se convierte primero en acetil-coenzima A por combinación con la coenzima A, un proceso de descarboxilación oxidativa, con la formación de NADH a partir de NAD +.

(2) El ácido oxaloacético se combina con la acetil-coenzima A para formar ácido cítrico, el punto de partida nominal del ciclo.

(3) El ácido cítrico pierde una molécula de agua para formar ácido aconitico (aconitato) catalizado por aconitasa.

(4) Al añadir agua, el ácido aconítico se convierte en ácido isocítrico catalizado por la isocitrato deshidrogenasa.

(5) La oxidación del ácido isocítrico a ácido oxalosuccínico reduce el NAD + a NADH catalizado por la enzima isocítrica. La molécula de NADH participa en otras reacciones mitocondriales que conducen a la producción de ATP.

(6) El ácido oxalosuccínico pierde CO2 y forma un ácido cctoglutárico (α-oxoglutarato) catalizado por una enzima isocítrica.

(7) Una reacción que involucra nuevamente a la coenzima A conduce a la formación de NADH a partir de NAD + con liberación de CO2 catalizado por oxoglutarato oxidasa. Se forma succinil coenzima A.

(8) La conversión de succinil-coenzima A en ácido succínico conduce a la formación de la molécula de guanosina trifosfato (GTP) a partir de guanosina difosfato (GDP) y a la liberación de coenzima A catalizada por succínico deshidrogenasa.

(9) Parte del ácido succínico así producido también se utiliza en etapas posteriores para la formación de ATP.

El resto del ácido succínico se convierte en ácido fumárico catalizado por succínico deshidrogenasa.

(10) El ácido fumárico se convierte luego en ácido maliq mediante la adición de agua y se cataliza mediante fumerasa.

(11) El ácido málico se oxida a ácido oxaloacético con la formación de una molécula más de NADH a partir de NAD +. Es catalizado por málica deshidrogenasa.

Y así se repite el ciclo, el ácido oxaloacético nuevamente se combina con acetil & # 8211 coenzima A para producir ácido cítrico. Esto ocurre en la matriz de las mitocondrias.

Durante las diversas etapas del ciclo de Krebs se producen una molécula de ácido pirúvico, dos moléculas de NADH, una de NADPH, una de GTP y una de ácido succínico. Todos estos se utilizan como portadores de energía. En última instancia, el lergy está bloqueado en ATP. Por ejemplo, GTP convierte ADP en ATP mediante la transferencia de fosfato.

4. Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa:

En el ciclo de Kreb, una molécula de acetil & # 8211 coenzima A se oxida y junto con ella se reducen una molécula de FAD (flavoproteína) y tres moléculas de NAD (dinucleótido de nicotinamida y adenina).

Estas coenzimas reducidas se oxidan con la ayuda de un sistema de enzimas y coenzimas, que se denominan cadena respiratoria o sistema de transporte de electrones que se produce en la membrana mitocondrial interna.

En este proceso de oxidación se libera una gran cantidad de energía. Parte de la energía liberada es utilizada por las subunidades de la membrana interna de F1 partículas que tienen tres factores de acoplamiento y enzima ATPasa en la síntesis de moléculas de ATP. La formación de moléculas de ATP durante la oxidación se denomina fosforilación oxidativa.

La cadena respiratoria absorbe ácido succínico (succinato) y NADH de las enzimas del ciclo de Krebs. Estos junto con el oxígeno, la cadena respiratoria produce muchas moléculas de ATP y finalmente CO2 y agua. A medida que los electrones transportados por el NADH y el ácido succínico viajan por la cadena, ceden su energía, que se utiliza para la conversión de ADP en ATP.

Estas enzimas de transporte de electrones se encuentran dentro de la membrana interna de las mitocondrias [Fernandez Moran (microscopista electrónico) y bioquímicos Keilin, Hartree, Lehninger, King, etc.] Las moléculas de NADH y ácido succínico están formadas por enzimas de ciclo de freno dentro de la matriz.

En el caso del ácido succínico, ahora se llama succinato deshidrogenasa, la primera enzima de la cadena se encuentra en el lado de la matriz y el citocromo C, que opera en la etapa 5, se encuentra en el lado opuesto de la membrana interna.

Racker sugiere que3 se ubica nuevamente en el lado de la matriz, de modo que la cadena respiratoria involucraría un bucle de enzimas en el cual los materiales entrarían a la cadena en el lado de la matriz y los productos finales de oxidación también saldrían por el mismo lado.

El paso final en la producción de ATP implica el acoplamiento de fosfato con ADP. La enzima que cataliza esta etapa es una ATPasa, ubicada en las partículas acechadas en el lado de la matriz de la membrana interna.

Las etapas de las reacciones en cadena respiratoria son:

(1) Las moléculas de ácido succínico y NADH atraviesan el espacio entre las membranas internas y externas de las mitocondrias y actúan como enlaces entre las enzimas del ciclo de Krebs que se encuentran en el exterior y las enzimas de la cadena respiratoria que se encuentran en el interior. NADH se oxida a NAD + y vuelve al ciclo de Krebs. De este modo se produce la reducción de otra coenzima Flavin-adenina dinucleótido (FAD).

Está permanentemente unido al catalizador enzimático con el que está asociado en su reacción específica. Por lo tanto, esta enzima se llama flavoproteína, porque FAD contiene flavina.

(2) La siguiente etapa (es decir, 2) involucra la coenzima Q o ubiquinona. Es una proteína soluble en lípidos. Actúa como una especie de sistema de transporte entre las flavoproteínas y la serie de citocromos que comienzan con el citocromo b.

(3) La tercera etapa (es decir, 3) involucra las enzimas que contienen citocromos-hierro. El átomo de hierro se encuentra en el centro de un anillo de porfirina. Las proteínas de este tipo participan en reacciones de oxidación-reducción y dependen del cambio Fe +++ + e → Fe ++

Los citocromos son al menos de cinco tipos en animales, conocidos como citocromos b, c1, c, ay a3. Cada uno difiere ligeramente en su potencial redox debido a la disposición y estructura de los anillos de porfirina y las proteínas. (El potencial redox es una medida en voltios de capacidad reductora). Citocromo aз lleva a cabo la etapa final de transferir los electrones al oxígeno y combinarlo con los iones de hidrógeno liberados anteriormente en la cadena, para formar agua.

Ésta es la única etapa de la respiración aeróbica en la que se necesita oxígeno.

Fosforilación oxidativa:

La figura 13 muestra que la energía liberada en varias etapas a lo largo de la cadena respiratoria se usa para producir ATP a partir de ADP. Esta es una reacción endergónica y la energía se almacena en ATP. El proceso de formación de ATP se llama fosforilación oxidativa, porque el fosfato se agrega al ADP utilizando energía de oxidación.

ADP + Pi + energía → ATP (i = inorgánico)

[II] Síntesis de ATP a partir de una molécula de glucosa.:

En resumen, una molécula de glucosa en la hidrólisis se descompone en dos ácido pirúvico (compuesto de 3 carbonos) en el citoplasma. Dos moléculas de ácido pirúvico en las mitocondrias se convierten en 2 moléculas de acetil coenzima A con la ayuda de 3 enzimas y cinco cofactores.

Una molécula de acetil coenzima (acetil Со-A) en el ciclo de Kreb produce tres moléculas de NADH y una molécula de flavoproteína reducida (FAD o FP), y pueden producirse 12 moléculas de ATP.

La otra molécula de ATP se produce en la reacción de succinil coenzima-A sintetasa. Por lo tanto, a partir de una molécula de ácido pirúvico, se producen 15 moléculas de ATP.

De 38 moléculas de ATP, 8 se producen a partir de la glucólisis de una molécula de glucosa y 30 a partir de 2 moléculas de ácido pirúvico.

[III] Principales líneas de transferencia de electrones:

Durante la cadena respiratoria, como ya se describió, una serie de pigmentos, químicos y enzimas juegan el papel principal. En la vía principal, la línea principal de reacciones de oxidación-reducción de la célula es la eliminación de hidrógeno del sustrato (AH2) por deshidrogenasas.

El hidrógeno suele ser recogido por la parte coenzima de la deshidrogenasa del sustrato y transportado a las flavoproteínas, que actúan como portador de hidrógeno (es decir, FAD, dinucleótido de flavina y adenina).

Ahora, desde FAD, cada hidrógeno se descarga como ión en el fluido celular y los electrones pasan a los pigmentos, citocromos que son a, b, c, c.1 y aз tipos principalmente. A partir de los citocromos, se le dan electrones a la enzima, la citocromo oxidasa, que finalmente descarga electrones en oxígeno. Este oxígeno se une a los iones de hidrógeno formando agua. Todo el proceso se ilustra en la fig. 13.


Corriendo en tentaciones diarias con ginebra

  1. Fosforilación
  2. División de hexosa, 1,6 bisfosfato
  3. Oxidación de triosa fosfato
  4. Conversión de triosa fosfato en piruvato
  • Uno ATP la molécula es hidrolizado y el liberado fosfato grupo se une a la molécula de glucosa.
  • Fosfato de glucosa 6 se convierte en Fructosa 6 fosfato. - & gt Isomerización
  • Otro ATP La molécula se hidroliza y el grupo fosfato se une a la Fructosa 6 fosfato para formar un Bisfosfato de hexosa 1,6.
  • Cada molécula de 1,6-bisfosfato de hexosa se divide en dos nuevas moléculas llamadas fosfato de triosa. Esto se debe a que una molécula como Hexosa, 1,6-bisfosfato es inestable. A fosfato de triosa es una molécula de azúcar de 3 carbonos con un grupo fosfato.
  • Un proceso de oxidación.
  • Dos átomos de hidrógeno se eliminan de cada fosfato de triosa.
  • Involucra enzimas deshidrogenasa.
  • Ayudado por coenzima NAD, los dos átomos de hidrógeno vínculo con el NAD formar NAD REDUCIDO. NAD es un aceptor de hidrógeno.
  • Dos NAD reducidos por molécula de glucosa.
  • Dos moléculas de ATP también se producen = FOSFORILACIÓN A NIVEL DE SUSTRATO.
  • 4 enzima reacciones catalizadas convierten cada molécula de fosfato triosa a una molécula de piruvato.
  • 2 moléculas de ADP están fosforilados a 2 moléculas de ATP
  • Ganancia neta de: 2 ATP
  • 2 moléculas de NAD reducido
  • 2 moléculas de piruvato

  • Enzimas que catalizan estas etapas de la reacción.
  • Moléculas de coenzima NAD
  • oxaloacetato: compuesto 4C que acepta acetato de la reacción de enlace
  • ADN mitocondrial / ADN Eve
  • Ribosomas mitocondriales (partículas acechadas)
  • es impermeable a la mayoría de las moléculas pequeñas, incluidos los iones de hidrógeno
  • doblado en muchas crestas para una superficie más grande
  • tiene transportadores de electrones y enzimas ATP sintasa
  • es una enzima, también tiene cofactores, que no son proteínas y contienen un grupo hemo y hierro
  • los cofactores pueden donar y aceptar electrones
  • enzimas oxireductasa
  • algunos tienen coenzimas que ayudan a bombear los protones desde la matriz al espacio entre membranas.
  • los protones se acumulan en el espacio entre membranas, porque la membrana interna es impermeable.
  • sobresalen de la membrana interna a la matriz
  • partículas acechadas
  • permitir que los protones pasen (iones H +)
1. El acetato se descarga de CoA y se une con oxaloacetato para formar un compuesto 6C llamado citrato.

Para estudiantes y profesores de amplificador

Solo para profesores

COMPRENSIÓN PERMANENTE
ENE-1
La organización altamente compleja de los sistemas vivos requiere un aporte constante de energía y el intercambio de macromoléculas.

OBJETIVO DE APRENDIZAJE
ENE-1.K
Describe los procesos que permiten a los organismos utilizar la energía almacenada en macromoléculas biológicas.

ENE-1.L
Explica cómo las células obtienen energía de macromoléculas biológicas para potenciar las funciones celulares.

CONOCIMIENTOS ESENCIALES
ENE-1.K.1
La fermentación y la respiración celular utilizan energía de macromoléculas biológicas para producir ATP. La respiración y la fermentación son características de todas las formas de vida.

ENE-1.K.2
La respiración celular en eucariotas implica una serie de reacciones coordinadas catalizadas por enzimas que capturan energía de macromoléculas biológicas.

ENE-1.K.3
La cadena de transporte de electrones transfiere energía de los electrones en una serie de reacciones acopladas que establecen un gradiente electroquímico a través de las membranas & # 8212

  1. Las reacciones en cadena de transporte de electrones ocurren en cloroplastos, mitocondrias y membranas plasmáticas procariotas.
  2. En la respiración celular, los electrones entregados por NADH y FADH2 pasan a una serie de aceptores de electrones a medida que se mueven hacia el aceptor de electrones terminal, el oxígeno. En la fotosíntesis, el aceptor de electrones terminal es NADP +. Los procariotas aeróbicos usan oxígeno como aceptor terminal de electrones, mientras que los procariotas anaeróbicos usan otras moléculas.
  3. La transferencia de electrones va acompañada de la formación de un gradiente de protones a través de la membrana mitocondrial interna o la membrana interna de los cloroplastos, con la (s) membrana (s) separando una región de alta concentración de protones de una región de baja concentración de protones. En los procariotas, el paso de electrones va acompañado del movimiento de protones a través de la membrana plasmática.
  4. El flujo de protones de regreso a través de la ATP sintasa unida a la membrana por quimiosmosis impulsa la formación de ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico. Esto se conoce como fosforilación oxidativa en la respiración celular y fotofosforilación en la fotosíntesis.
  5. En la respiración celular, el desacoplamiento de la fosforilación oxidativa del transporte de electrones genera calor. Este calor puede ser utilizado por organismos endotérmicos para regular la temperatura corporal.

ENE-1.L.1
La glucólisis es una vía bioquímica que libera energía en la glucosa para formar ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico, NADH a partir de NAD + y piruvato.

ENE-1.L.2
El piruvato se transporta desde el citosol a la mitocondria, donde se produce una mayor oxidación.

ENE-1.L.3
En el ciclo de Krebs, el dióxido de carbono se libera de los intermedios orgánicos. El ATP se sintetiza a partir de ADP y fosfato inorgánico, y los electrones se transfieren a las coenzimas NADH y FADH.2.

ENE-1.L.4
Los electrones extraídos en la glucólisis y las reacciones del ciclo de Krebs son transferidos por NADH y FADH2 a la cadena de transporte de electrones en la membrana mitocondrial interna.

ENE-1.L.5
Cuando los electrones se transfieren entre moléculas en una secuencia de reacciones a medida que pasan a través del ETC, se establece un gradiente electroquímico de protones (iones de hidrógeno) a través de la membrana mitocondrial interna.

ENE-1.L.6
La fermentación permite que la glucólisis proceda en ausencia de oxígeno y produce moléculas orgánicas, incluidos alcohol y ácido láctico, como productos de desecho.

ENE-1.L.7
La conversión de ATP en ADP libera energía, que se utiliza para impulsar muchos procesos metabólicos.

DECLARACIÓN DE EXCLUSIÓN

Los nombres de los portadores de electrones específicos en la cadena de transporte de electrones están más allá del alcance del curso y del examen AP.

Los pasos específicos, los nombres de las enzimas y los productos intermedios de las vías de estos procesos están más allá del alcance del curso y del examen AP.

La memorización de los pasos de la glucólisis y el ciclo de Krebs, y de las estructuras de las moléculas y los nombres de las enzimas involucradas, están más allá del alcance del curso y del examen AP.


Mitocondrias, tercera edición

Michael J. Bennett,. Ann Saada, en Métodos en biología celular, 2020

3.3.1.3 Protocolo

Se utiliza palmitoil-CoA como sustrato para la medición de VLCAD, y octanoil-CoA y butiril-CoA para MCAD y SCAD, respectivamente (Hale et al., 1990).

Las condiciones finales del ensayo para los tres ACD & # x27s, con un volumen final de 400 μL, son Tris-HCl 20 mM, pH 8,0, con cantidades variables de flavoproteína de transferencia de electrones (según el rendimiento de la purificación), d -glucosa 18,5 mM , 20 unidades de d -glucosa y 0,5 unidades de catalasa (para eliminar el oxígeno del recipiente de reacción) y 50 μM de sustrato (palmitoil-CoA para VLCAD, octanoil-CoA para MCAD y butiril-CoA para SCAD).

Después de desgasificar y enjuagar la cubeta con nitrógeno, la reacción se inicia con la adición de 20–200 μg de proteína. La fluorescencia se controla a una longitud de onda incidente de 405 nm y la emisión a 490 nm.


7 pensamientos sobre & ldquo NADH.H + Reoxidación durante condiciones anaeróbicas & rdquo

¿Por qué NAD & amp NADH + H + se escriben así, y cuál es la diferencia?

The right form of writing NAD in the oxidized form is NAD+ since this chemical structure has a positive charge (like the N in NH4+) in a reduction process,
NAD+ + H2 —> A Hydrogen with two electrons are bound to the NAD+, so it becomes NADH
As you see, the only “part” of the H2 that results bound to the NAD+ is H: and that is why we should write the reduced form as NADH
but since a proton H+ of the original H2 is released to the environment, then it is used to write the reduced form of NAD+ as NADH. H+, indicating also the proton (H+) that has been released.
Gracias por tu pregunta.

in all those reactions assuming only 1 glucose molecule is used therefor only 12 hydrogen atoms are available for the whole reaction. If this system of NADH + H+ is used, I find a total of 22 hydrogen atoms would be required. ¿Qué me estoy perdiendo? where are the extra H+ ions coming from?

Ie. Glycolysis: Glucose ==> 2x Pyruvate 4H removed (2x NADH + H+)
Link Reaction: 2x Pyruvate ==> 2x Acetyl CoA 4H removed (2x NADH + H+)
Krebs Cycle:2x Oxaloacetate + Acetyl ==> Citrate ==>…==> Oxaloacetate(2x (3x NADH + H+)
+ (FADH2) = 18H)

Please explain where the 10 extra H+ ions are coming from cos this is a nightmare. The entire reaction is limited to 12H as far as I can see as no more are added anywhere.

Hi, Matthew!
Thanks for sharing your doubts with me.
(I assume that you are very young since your call it a nightmare…happily you have not found real nightmares yet!)

Let’s balance some global equations:

This is the very global equation:
C6 H12 O6 (glucose) + 6 O2 —–> 6 CO2 + 6 H2O (you can see 12 Hydrogens at the left and 12 at the right)

Let’s see if it is true, buy analizing two big steps:

Aerobic glycolysis:
C6 H12 O6 +O2——-> 2 (C3 H4 O3) (pyruvic) + 2 H2O

From Pyruvic to CO2 -includes pyruvic decarboxylation and krebs cyle-(you can balance and check)

2 (C3 H4 O3)pyruvic + 5 O2 —> 6 CO2 + 4 H2O

(If you add both reactions you obtain the more global reaction written above)

So, you can see that there are 12 hydrogens at the left and 12 hydrogens at the right.

This 12 hydrogens are included in 6 molecules of water, since they go, from the reduced cofactors formed in these processes, to the respiratory chain.

I think I may have phrased my question wrong. What I was asking was why “NADH + H+” was now the terminology rather than what I previously thought: simply “NADH”. Why the additional H+? The whole equation works when only NADH is used.

The answer here might be option (G)

in the reaction of glycolysis
when glyceraldehyde 3 phosphate is converted to 1,3 bis phosphoglycerate….
only one hydrogen is removed from glyceraldehyde 3 phosphate and is replaced by one phosphate
and this hydrogen is denoted to NAD+
so it must be written as NADH then why do we write NADH + H+
from where did the other hydrogen come from ?


Pyruvate oxidation - where did the hydrogen come from? - biología

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Campbell Biology: Chapter 9 Test Preparation (powell_h)

What is the term for metabolic pathways that release stored energy by breaking down complex molecules?
A) anabolic pathways
B) catabolic pathways
C) fermentation pathways
D) thermodynamic pathways
E) bioenergetic pathways

The molecule that functions as the reducing agent (electron donor) in a redox or oxidation-reduction reaction
A) gains electrons and gains potential energy.
B) loses electrons and loses potential energy.
C) gains electrons and loses potential energy.
D) loses electrons and gains potential energy.
E) neither gains nor loses electrons, but gains or loses potential energy.

When electrons move closer to a more electronegative atom, what happens?
A) The more electronegative atom is reduced, and energy is released.
B) The more electronegative atom is reduced, and energy is consumed.
C) The more electronegative atom is oxidized, and energy is consumed.
D) The more electronegative atom is oxidized, and energy is released.
E) The more electronegative atom is reduced, and entropy decreases.

Why does the oxidation of organic compounds by molecular oxygen to produce CO₂ and water release free energy?
A) The covalent bonds in organic molecules and molecular oxygen have more kinetic energy than the covalent bonds in water and carbon dioxide.
B) Electrons are being moved from atoms that have a lower affinity for electrons (such as C) to atoms with a higher affinity for electrons (such as O).
C) The oxidation of organic compounds can be used to make ATP.
D) The electrons have a higher potential energy when associated with water and CO₂ than they do in organic compounds.
E) The covalent bond in O₂ is unstable and easily broken by electrons from organic molecules.

Which of the following statements describes the results of this reaction?
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + Energy
A) C₆H₁₂O₆ is oxidized and O₂ is reduced.
B) O₂ is oxidized and H₂O is reduced.
C) CO₂ is reduced and O₂ is oxidized.
D) C₆H₁₂O₆ is reduced and CO₂ is oxidized.
E) O₂ is reduced and CO₂ is oxidized.

When a glucose molecule loses a hydrogen atom as the result of an oxidation-reduction reaction, the molecule becomes
A) hydrolyzed.
B) hydrogenated.
C) oxidized.
D) reduced.
E) an oxidizing agent.

When a molecule of NAD⁺ (nicotinamide adenine dinucleotide) gains a hydrogen atom (not a proton), the molecule becomes
A) dehydrogenated.
B) oxidized.
C) reduced.
D) redoxed.
E) hydrolyzed.

Which of the following statements describes NAD⁺?
A) NAD⁺ is reduced to NADH during glycolysis, pyruvate oxidation, and the citric acid cycle.
B) NAD⁺ has more chemical energy than NADH.
C) NAD⁺ is oxidized by the action of hydrogenases.
D) NAD⁺ can donate electrons for use in oxidative phosphorylation.
E) In the absence of NAD⁺, glycolysis can still function

Where does glycolysis take place in eukaryotic cells?
A) mitochondrial matrix
B) mitochondrial outer membrane
C) mitochondrial inner membrane
D) mitochondrial intermembrane space
E) cytosol

The ATP made during glycolysis is generated by
A) substrate-level phosphorylation.
B) electron transport.
C) photophosphorylation.
D) chemiosmosis.
E) oxidation of NADH to NAD⁺.

The oxygen consumed during cellular respiration is involved directly in which process or event?
A) glycolysis
B) accepting electrons at the end of the electron transport chain
C) the citric acid cycle
D) the oxidation of pyruvate to acetyl CoA
E) the phosphorylation of ADP to form ATP

Which process in eukaryotic cells will proceed normally whether oxygen (O₂) is present or absent?
A) electron transport
B) glycolysis
C) the citric acid cycle
D) oxidative phosphorylation
E) chemiosmosis

An electron loses potential energy when it
A) shifts to a less electronegative atom.
B) shifts to a more electronegative atom.
C) increases its kinetic energy.
D) increases its activity as an oxidizing agent.
E) moves further away from the nucleus of the atom.

Why are carbohydrates and fats considered high energy foods?
A) They have a lot of oxygen atoms.
B) They have no nitrogen in their makeup.
C) They can have very long carbon skeletons.
D) They have a lot of electrons associated with hydrogen.
E) They are easily reduced.

Substrate-level phosphorylation accounts for approximately what percentage of the ATP formed by the reactions of glycolysis?
A) 0%
B) 2%
C) 10%
D) 38%
E) 100%

During glycolysis, when each molecule of glucose is catabolized to two molecules of pyruvate, most of the potential energy contained in glucose is
A) transferred to ADP, forming ATP.
B) transferred directly to ATP.
C) retained in the two pyruvates.
D) stored in the NADH produced.
E) used to phosphorylate fructose to form fructose 6-phosphate.

In addition to ATP, what are the end products of glycolysis?
A) CO₂ and H₂O
B) CO₂ and pyruvate
C) NADH and pyruvate
D) CO₂ and NADH
E) H₂O, FADH₂, and citrate

The free energy for the oxidation of glucose to CO₂ and water is -686 kcal/mol and the free energy for the reduction of NAD⁺ to NADH is +53 kcal/mol. Why are only two molecules of NADH formed during glycolysis when it appears that as many as a dozen could be formed?
A) Most of the free energy available from the oxidation of glucose is used in the production of ATP in glycolysis.
B) Glycolysis is a very inefficient reaction, with much of the energy of glucose released as heat.
C) Most of the free energy available from the oxidation of glucose remains in pyruvate, one of the products of glycolysis.
D) There is no CO₂ or water produced as products of glycolysis.
E) Glycolysis consists of many enzymatic reactions, each of which extracts some energy from the glucose molecule.

Starting with one molecule of glucose, the energy-containing products of glycolysis are
A) 2 NAD⁺, 2 pyruvate, and 2 ATP.
B) 2 NADH, 2 pyruvate, and 2 ATP.
C) 2 FADH₂, 2 pyruvate, and 4 ATP.
D) 6 CO₂, 2 ATP, and 2 pyruvate.
E) 6 CO₂, 30 ATP, and 2 pyruvate.

In glycolysis, for each molecule of glucose oxidized to pyruvate
A) two molecules of ATP are used and two molecules of ATP are produced.
B) two molecules of ATP are used and four molecules of ATP are produced.
C) four molecules of ATP are used and two molecules of ATP are produced.
D) two molecules of ATP are used and six molecules of ATP are produced.
E) six molecules of ATP are used and six molecules of ATP are produced.

A molecule that is phosphorylated
A) has been reduced as a result of a redox reaction involving the loss of an inorganic phosphate.
B) has a decreased chemical reactivity it is less likely to provide energy for cellular work.
C) has been oxidized as a result of a redox reaction involving the gain of an inorganic phosphate.
D) has an increased chemical potential energy it is primed to do cellular work.
E) has less energy than before its phosphorylation and therefore less energy for cellular work.

Which kind of metabolic poison would most directly interfere with glycolysis?
A) an agent that reacts with oxygen and depletes its concentration in the cell
B) an agent that binds to pyruvate and inactivates it
C) an agent that closely mimics the structure of glucose but is not metabolized
D) an agent that reacts with NADH and oxidizes it to NAD⁺
E) an agent that blocks the passage of electrons along the electron transport chain

Why is glycolysis described as having an investment phase and a payoff phase?
A) It both splits molecules and assembles molecules.
B) It attaches and detaches phosphate groups.
C) It uses glucose and generates pyruvate.
D) It shifts molecules from cytosol to mitochondrion.
E) It uses stored ATP and then forms a net increase in ATP.

The transport of pyruvate into mitochondria depends on the proton-motive force across the inner mitochondrial membrane. How does pyruvate enter the mitochondrion?
A) active transport
B) diffusion
C) facilitated diffusion
D) through a channel
E) through a pore

Which of the following intermediary metabolites enters the citric acid cycle and is formed, in part, by the removal of a carbon (CO₂) from one molecule of pyruvate?
A) lactate
B) glyceraldehydes-3-phosphate
C) oxaloacetate
D) acetyl CoA
E) citrate

During cellular respiration, acetyl CoA accumulates in which location?
A) cytosol
B) mitochondrial outer membrane
C) mitochondrial inner membrane
D) mitochondrial intermembrane space
E) mitochondrial matrix

How many carbon atoms are fed into the citric acid cycle as a result of the oxidation of one molecule of pyruvate?
A) two
B) four
C) six
D) eight
E) ten

Carbon dioxide (CO₂) is released during which of the following stages of cellular respiration?
A) glycolysis and the oxidation of pyruvate to acetyl CoA
B) oxidation of pyruvate to acetyl CoA and the citric acid cycle
C) the citric acid cycle and oxidative phosphorylation
D) oxidative phosphorylation and fermentation
E) fermentation and glycolysis

A young animal has never had much energy. He is brought to a veterinarian for help and is sent to the animal hospital for some tests. There they discover his mitochondria can use only fatty acids and amino acids for respiration, and his cells produce more lactate than normal. Of the following, which is the best explanation of his condition?
A) His mitochondria lack the transport protein that moves pyruvate across the outer mitochondrial membrane.
B) His cells cannot move NADH from glycolysis into the mitochondria.
C) His cells contain something that inhibits oxygen use in his mitochondria.
D) His cells lack the enzyme in glycolysis that forms pyruvate.
E) His cells have a defective electron transport chain, so glucose goes to lactate instead of to acetyl CoA.

During aerobic respiration, electrons travel downhill in which sequence?
A) food → citric acid cycle → ATP → NAD⁺
B) food → NADH → electron transport chain → oxygen
C) glucose → pyruvate → ATP → oxygen
D) glucose → ATP → electron transport chain → NADH
E) food → glycolysis → citric acid cycle → NADH → ATP

What fraction of the carbon dioxide exhaled by animals is generated by the reactions of the citric acid cycle, if glucose is the sole energy source?
A) 1/6
B) 1/3
C) 1/2
D) 2/3
E) 100/100

Where are the proteins of the electron transport chain located?
A) cytosol
B) mitochondrial outer membrane
C) mitochondrial inner membrane
D) mitochondrial intermembrane space
E) mitochondrial matrix

In cellular respiration, the energy for most ATP synthesis is supplied by
A) high energy phosphate bonds in organic molecules.
B) a proton gradient across a membrane.
C) converting oxygen to ATP.
D) transferring electrons from organic molecules to pyruvate.
E) generating carbon dioxide and oxygen in the electron transport chain.

During aerobic respiration, which of the following directly donates electrons to the electron transport chain at the lowest energy level?
A) NAD+
B) NADH
C) ATP
D) ADP + Pi
E) FADH2

The primary role of oxygen in cellular respiration is to
A) yield energy in the form of ATP as it is passed down the respiratory chain.
B) act as an acceptor for electrons and hydrogen, forming water.
C) combine with carbon, forming CO₂.
D) combine with lactate, forming pyruvate.
E) catalyze the reactions of glycolysis.

nside an active mitochondrion, most electrons follow which pathway?
A) glycolysis → NADH → oxidative phosphorylation → ATP → oxygen
B) citric acid cycle → FADH₂ → electron transport chain → ATP
C) electron transport chain → citric acid cycle → ATP → oxygen
D) pyruvate → citric acid cycle → ATP → NADH → oxygen
E) citric acid cycle → NADH → electron transport chain → oxygen

During aerobic respiration, H₂O is formed. Where does the oxygen atom for the formation of the water come from?
A) carbon dioxide (CO₂)
B) glucose (C₆H₁₂O₆)
C) molecular oxygen (O₂)
D) pyruvate (C₃H₃O₃-)
E) lactate (C₃H₅O₃-)

In chemiosmotic phosphorylation, what is the most direct source of energy that is used to convert ADP + Pi to ATP?
A) energy released as electrons flow through the electron transport system
B) energy released from substrate-level phosphorylation
C) energy released from movement of protons through ATP synthase, against the electrochemical gradient
D) energy released from movement of protons through ATP synthase, down the electrochemical gradient
E) No external source of energy is required because the reaction is exergonic.

Energy released by the electron transport chain is used to pump H⁺ into which location in eukaryotic cells?
A) cytosol
B) mitochondrial outer membrane
C) mitochondrial inner membrane
D) mitochondrial intermembrane space
E) mitochondrial matrix

The direct energy source that drives ATP synthesis during respiratory oxidative phosphorylation in eukaryotic cells is
A) oxidation of glucose to CO₂ and water.
B) the thermodynamically favorable flow of electrons from NADH to the mitochondrial electron transport carriers.
C) the final transfer of electrons to oxygen.
D) the proton-motive force across the inner mitochondrial membrane.
E) the thermodynamically favorable transfer of phosphate from glycolysis and the citric acid cycle intermediate molecules of ADP.

When hydrogen ions are pumped from the mitochondrial matrix across the inner membrane and into the intermembrane space, the result is the
A) formation of ATP.
B) reduction of NAD⁺.
C) restoration of the Na⁺/K⁺ balance across the membrane.
D) creation of a proton-motive force.
E) lowering of pH in the mitochondrial matrix.

Where is ATP synthase located in the mitochondrion?
A) cytosol
B) electron transport chain
C) outer membrane
D) inner membrane
E) mitochondrial matrix

It is possible to prepare vesicles from portions of the inner mitochondrial membrane. Which one of the following processes could still be carried on by this isolated inner membrane?
A) the citric acid cycle
B) oxidative phosphorylation
C) glycolysis and fermentation
D) reduction of NAD⁺
E) both the citric acid cycle and oxidative phosphorylation

How many oxygen molecules (O₂) are required each time a molecule of glucose (C₆H₁₂O₆) is completely oxidized to carbon dioxide and water via aerobic respiration,?
A) 1
B) 3
C) 6
D) 12
E) 30

Which of the following produces the most ATP when glucose (C₆H₁₂O₆) is completely oxidized to carbon dioxide (CO₂) and water?
A) glycolysis
B) fermentation
C) oxidation of pyruvate to acetyl CoA
D) citric acid cycle
E) oxidative phosphorylation (chemiosmosis)

Approximately how many molecules of ATP are produced from the complete oxidation of two molecules of glucose (C₆H₁₂O₆) in aerobic cellular respiration?
A) 2
B) 4
C) 15
D) 30-32
E) 60-64

The synthesis of ATP by oxidative phosphorylation, using the energy released by movement of protons across the membrane down their electrochemical gradient, is an example of
A) active transport.
B) an endergonic reaction coupled to an exergonic reaction.
C) a reaction with a positive ΔG .
D) osmosis.
E) allosteric regulation.

Chemiosmotic ATP synthesis (oxidative phosphorylation) occurs in
A) all cells, but only in the presence of oxygen.
B) only eukaryotic cells, in the presence of oxygen.
C) only in mitochondria, using either oxygen or other electron acceptors.
D) all respiring cells, both prokaryotic and eukaryotic, using either oxygen or other electron acceptors.
E) all cells, in the absence of respiration.

If a cell is able to synthesize 30 ATP molecules for each molecule of glucose completely oxidized by carbon dioxide and water, how many ATP molecules can the cell synthesize for each molecule of pyruvate oxidized to carbon dioxide and water?
A) 0
B) 1
C) 12
D) 14
E) 15

What is proton-motive force?
A) the force required to remove an electron from hydrogen
B) the force exerted on a proton by a transmembrane proton concentration gradient
C) the force that moves hydrogen into the intermembrane space
D) the force that moves hydrogen into the mitochondrion
E) the force that moves hydrogen to NAD⁺

In liver cells, the inner mitochondrial membranes are about five times the area of the outer mitochondrial membranes. What purpose must this serve?
A) It allows for an increased rate of glycolysis.
B) It allows for an increased rate of the citric acid cycle.
C) It increases the surface for oxidative phosphorylation.
D) It increases the surface for substrate-level phosphorylation.
E) It allows the liver cell to have fewer mitochondria.

Brown fat cells produce a protein called thermogenin in their mitochondrial inner membrane. Thermogenin is a channel for facilitated transport of protons across the membrane. What will occur in the brown fat cells when they produce thermogenin?
A) ATP synthesis and heat generation will both increase.
B) ATP synthesis will increase, and heat generation will decrease.
C) ATP synthesis will decrease, and heat generation will increase.
D) ATP synthesis and heat generation will both decrease.
E) ATP synthesis and heat generation will stay the same.

In a mitochondrion, if the matrix ATP concentration is high, and the intermembrane space proton concentration is too low to generate sufficient proton-motive force, then
A) ATP synthase will increase the rate of ATP synthesis.
B) ATP synthase will stop working.
C) ATP synthase will hydrolyze ATP and pump protons into the intermembrane space.
D) ATP synthase will hydrolyze ATP and pump protons into the matrix.

Which catabolic processes may have been used by cells on ancient Earth before free oxygen became available?
A) glycolysis and fermentation only
B) glycolysis and the citric acid cycle only
C) glycolysis, pyruvate oxidation, and the citric acid cycle
D) oxidative phosphorylation only
E) glycolysis, pyruvate oxidation, the citric acid cycle, and oxidative phosphorylation, using an electron acceptor other than oxygen

Which catabolic processes may have been used by cells on ancient Earth before free oxygen became available?
A) glycolysis and fermentation only
B) glycolysis and the citric acid cycle only
C) glycolysis, pyruvate oxidation, and the citric acid cycle
D) oxidative phosphorylation only
E) glycolysis, pyruvate oxidation, the citric acid cycle, and oxidative phosphorylation, using an electron acceptor other than oxygen

Which of the following normally occurs regardless of whether or not oxygen (O₂) is present?
A) glycolysis
B) fermentation
C) oxidation of pyruvate to acetyl CoA
D) citric acid cycle
E) oxidative phosphorylation (chemiosmosis)

Which of the following occurs in the cytosol of a eukaryotic cell?
A) glycolysis and fermentation
B) fermentation and chemiosmosis
C) oxidation of pyruvate to acetyl CoA
D) citric acid cycle
E) oxidative phosphorylation

Which metabolic pathway is common to both cellular respiration and fermentation?
A) the oxidation of pyruvate to acetyl CoA
B) the citric acid cycle
C) oxidative phosphorylation
D) glycolysis
E) chemiosmosis

The ATP made during fermentation is generated by which of the following?
A) the electron transport chain
B) substrate-level phosphorylation
C) chemiosmosis
D) oxidative phosphorylation
E) aerobic respiration

In the absence of oxygen, yeast cells can obtain energy by fermentation, resulting in the production of
A) ATP, CO₂, and ethanol (ethyl alcohol).
B) ATP, CO₂, and lactate.
C) ATP, NADH, and pyruvate.
D) ATP, pyruvate, and oxygen.
E) ATP, pyruvate, and acetyl CoA.

In alcohol fermentation, NAD⁺ is regenerated from NADH by
A) reduction of acetaldehyde to ethanol (ethyl alcohol).
B) oxidation of pyruvate to acetyl CoA.
C) reduction of pyruvate to form lactate.
D) oxidation of ethanol to acetyl CoA.
E) reduction of ethanol to pyruvate.

One function of both alcohol fermentation and lactic acid fermentation is to
A) reduce NAD⁺ to NADH.
B) reduce FAD⁺ to FADH₂.
C) oxidize NADH to NAD⁺.
D) reduce FADH₂ to FAD⁺.
E) do none of the above.

An organism is discovered that thrives both in the presence and absence of oxygen in the air. Curiously, the consumption of sugar increases as oxygen is removed from the organism's environment, even though the organism does not gain much weight. This organism
A) must use a molecule other than oxygen to accept electrons from the electron transport chain.
B) is a normal eukaryotic organism.
C) is photosynthetic.
D) is an anaerobic organism.
E) is a facultative anaerobe.

Which statement best supports the hypothesis that glycolysis is an ancient metabolic pathway that originated before the last universal common ancestor of life on Earth?
A) Glycolysis is widespread and is found in the domains Bacteria, Archaea, and Eukarya.
B) Glycolysis neither uses nor needs O₂.
C) Glycolysis is found in all eukaryotic cells.
D) The enzymes of glycolysis are found in the cytosol rather than in a membrane-enclosed organelle.
E) Ancient prokaryotic cells, the most primitive of cells, made extensive use of glycolysis long before oxygen was present in Earth's atmosphere.

Why is glycolysis considered to be one of the first metabolic pathways to have evolved?
A) It produces much less ATP than does oxidative phosphorylation.
B) It does not involve organelles or specialized structures, does not require oxygen, and is present in most organisms.
C) It is found in prokaryotic cells but not in eukaryotic cells.
D) It relies on chemiosmosis, which is a metabolic mechanism present only in the first cells' prokaryotic cells.
E) It requires the presence of membrane-enclosed cell organelles found only in eukaryotic cells.

When an individual is exercising heavily and when the muscle becomes oxygen-deprived, muscle cells convert pyruvate to lactate. What happens to the lactate in skeletal muscle cells?
A) It is converted to NAD⁺.
B) It produces CO₂ and water.
C) It is taken to the liver and converted back to pyruvate.
D) It reduces FADH₂ to FAD⁺.
E) It is converted to alcohol.

When skeletal muscle cells are oxygen-deprived, the heart still pumps. What must the heart muscle cells be able to do?
A) derive sufficient energy from fermentation
B) continue aerobic metabolism when skeletal muscle cannot
C) transform lactate to pyruvate again
D) remove lactate from the blood
E) remove oxygen from lactate

When skeletal muscle cells undergo anaerobic respiration, they become fatigued and painful. This is now known to be caused by
A) buildup of pyruvate.
B) buildup of lactate.
C) increase in sodium ions.
D) increase in potassium ions.
E) increase in ethanol.

A mutation in yeast makes it unable to convert pyruvate to ethanol. How will this mutation affect these yeast cells?
A) The mutant yeast will be unable to grow anaerobically.
B) The mutant yeast will grow anaerobically only when given glucose.
C) The mutant yeast will be unable to metabolize glucose.
D) The mutant yeast will die because they cannot regenerate NAD⁺ from NAD.
E) The mutant yeast will metabolize only fatty acids.

You have a friend who lost 7 kg (about 15 pounds) of fat on a regimen of strict diet and exercise. How did the fat leave her body?
A) It was released as CO₂ and H₂O.
B) It was converted to heat and then released.
C) It was converted to ATP, which weighs much less than fat.
D) It was broken down to amino acids and eliminated from the body.
E) It was converted to urine and eliminated from the body.

You have a friend who lost 7 kg (about 15 pounds) of fat on a regimen of strict diet and exercise. How did the fat leave her body?
A) It was released as CO₂ and H₂O.
B) It was converted to heat and then released.
C) It was converted to ATP, which weighs much less than fat.
D) It was broken down to amino acids and eliminated from the body.
E) It was converted to urine and eliminated from the body.

Phosphofructokinase is an important control enzyme in the regulation of cellular respiration. Which of the following statements correctly describes phosphofructokinase activity?
A) It is inhibited by AMP.
B) It is activated by ATP.
C) It is activated by citrate, an intermediate of the citric acid cycle.
D) It catalyzes the conversion of fructose 1,6-bisphosphate to fructose 6-phosphate, an early step of glycolysis.
E) It is an allosteric enzyme.

Phosphofructokinase is an allosteric enzyme that catalyzes the conversion of fructose 6-phosphate to fructose 1,6-bisphosphate, an early step of glycolysis. In the presence of oxygen, an increase in the amount of ATP in a cell would be expected to
A) inhibit the enzyme and thus slow the rates of glycolysis and the citric acid cycle.
B) activate the enzyme and thus slow the rates of glycolysis and the citric acid cycle.
C) inhibit the enzyme and thus increase the rates of glycolysis and the citric acid cycle.
D) activate the enzyme and increase the rates of glycolysis and the citric acid cycle.
E) inhibit the enzyme and thus increase the rate of glycolysis and the concentration of citrate.

Even though plants carry on photosynthesis, plant cells still use their mitochondria for oxidation of pyruvate. When and where will this occur?
A) in photosynthetic cells in the light, while photosynthesis occurs concurrently
B) in nonphotosynthesizing cells only
C) in cells that are storing glucose only
D) in all cells all the time
E) in photosynthesizing cells in the light and in other tissues in the dark

In vertebrate animals, brown fat tissue's color is due to abundant blood vessels and capillaries. White fat tissue, on the other hand, is specialized for fat storage and contains relatively few blood vessels or capillaries. Brown fat cells have a specialized protein that dissipates the proton-motive force across the mitochondrial membranes. Which of the following might be the function of the brown fat tissue?
A) to increase the rate of oxidative phosphorylation from its few mitochondria
B) to allow the animals to regulate their metabolic rate when it is especially hot
C) to increase the production of ATP
D) to allow other membranes of the cell to perform mitochondrial functions
E) to regulate temperature by converting most of the energy from NADH oxidation to heat

What is the purpose of beta oxidation in respiration?
A) oxidation of glucose
B) oxidation of pyruvate
C) feedback regulation
D) control of ATP accumulation
E) breakdown of fatty acids


Ver el vídeo: La Formación del Acetil-CoA (Mayo 2022).