Respiración vegetal

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13. - RESPIRACIÓN. Proceso global. Mitocondrias vegetales. Respiración resistente al cianuro. Factores que afectan a la respiración.

OBJETIVOS

Recordar el proceso general de respiración como mecanismo productor de energía para procesos específicos en la planta.

• Enfatizar en las características de mitocondrias vegetales.
• Destacar alternativas típicas de plantas
• Observar lasposibles variaciones según distintos factores

PROCESO GLOBAL

Las células respiran continuamente absorbiendo O2 y eliminando CO2. El proceso global de la respiración consta de un conjunto de reacciones de oxidorreducción mediante las cuales ciertos compuestos son oxidados hasta transformarse en CO2 y H2O.

Como posibles sustratos las células disponen de:

- Carbohidratos ( sobretodo en el caso vegetales sacarosa y almidón)
- Lípidos ( grasas)
- Ácidos orgánicos
- Proteínas ( más raramente, sobre todo aminoácidos)

La reacción general de la respiración es la siguiente:

C6H12O6+6O2► 6CO2+6H2O+ Energía

Parte de esa energía se libera como calor y otra queda atrapada en moléculas de ATP que podrán ser utilizadas posteriormente para otras funciones, comodinámica estomática y transporte de sustancias.

El proceso respiratorio tiene lugar en varias etapas (Fig. 1)
La primera es la llamada glucólisis ( visto en bioquímica 2º curso) tiene lugar en el citoplasma y consiste básicamente en producción de intermediarios metabólicos que sirvan como sustratos para la síntesis de ácidos nucleicos y grasos, aminoácidos y metabolitos secundarios, es laoxidación de glucosa a piruvato, que posteriormente se transformará en Acetil-CoA en la matriz mitocondrial por el complejo de la Piruvato-deshidrogenasa.

Su ecuación general será:

Se produce consumo de 2 moléculas ATP en las primeras reacciones, pero posteriormente se producen 4 ATP y 2 NADH, de modo que el balance final es de +2 ATP.

Fig. 1. Esquema general de la respiración (tomado del libro Bioquemistry & Molecular Biology of the plants )
La segunda será el ciclo de Krebs donde hay producción de donadores-reductores de electrones ( NADH y FADH2) en la matriz. También se lleva a cabo la formación de esqueletos carbonados como base en la síntesis de aminoácidos mediante un proceso de transaminación.

Su ecuación será:

La tercera etapa del proceso es laCadena de Transporte de Electrones en la membrana mitocondrial interna.

Consistente en la transferencia de electrones del NADH Y FADH2 (procedentes de la glicólisis y del ciclo de Krebs) al O2 dando como resultado H2O, produciendo un transporte de protones desde la matriz al espacio intermembrana. Este transporte de electrones da como resultado una diferencia de potencial que seráutilizado por la ATP sintasa para dar ATP. Siendo esta última parte del proceso semejante a cadena de transporte de electrones en fotosíntesis.

El transporte de electrones tiene lugar a favor de gradiente electroquímico, es decir los electrones son cedidos a potenciales redox más elevados.

Dicha cadena de electrones esta compuesta por distintos complejos que son los encargados de generardicho movimiento: (Fig. 2)

- Complejo I: Es un complejo multimérico que presenta FMN y 7 centros S-Fe. Es una NADH deshidrogenasa, que oxida el NADH producido en la matriz mitocondrial y reduce a la Ubiquinona. En este paso se produce una translocación de protones a través de la membrana. Dicho paso es inhibido específicamente por rotenona.

- Complejo II: Es el único enzima que esta unidoa la membrana mitocondrial, media el paso de electrones desde el succinato a la Ubiquinona. No se produce transporte de protones en este paso.
- Complejo III: Transfiere los electrones del Ubiquinol al citocromo c. El flujo de electrones está acoplado al bombeo de protones al espacio intermembrana, por 2 electrones un protón.

- Complejo IV: Encargado de la reducción del oxígeno para formar...
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