Oxidación y reducción en la respiración celular

ahora que ya vimos un repaso sobre oxidación y reducción veamos si podemos aplicar lo que ya sabemos a la respiración celular vamos a ver en la respiración celular por cada molde glucosa que es 66 h 12 o 6 que puede estar en solución acuosa está disuelto en agua podemos combinar esto con 6 moles de oxígeno molecular y así las células pueden realizar la respiración celular mediante una serie de pasos se realiza la respiración celular y terminamos con 6 moles de dióxido de carbono necesitamos inhalar este oxígeno para que se realice la respiración celular y así exhalamos el dióxido de carbono que es un subproducto de la respiración celular entonces tenemos 6 moles de dióxido de carbono y 6 moles de agua y el objetivo de la respiración celular es que obtenemos esto y un poco de energía se produce energía en esta reacción y nuestros cuerpos almacenan esta energía bueno una parte se transforma en calor pero el objetivo principal de la respiración celular es almacenar esa energía en 38 atp que ya vimos que es la moneda de los sistemas biológicos nuestros cuerpos o cualquier sistema biológico en general pueden usar estos atp para contraer los músculos o generar impulsos nerviosos o para que las células crezcan o se dividan o para lo que sea que necesite hacer el sistema biológico ahora en el vídeo anterior aprendimos un poco sobre oxidación y reducción entonces apliquemos esas ideas aquí en el vídeo anterior vimos que un químico diría lo escribiré de esta manera un químico diría que la oxidación significa perder electrones no se los pueden quedar electrones mientras que para la reducción un químico nos diría que la reducción es ganar electrones ganar electrones y si les cuesta trabajo solo recuerden que la oxidación es perder electrones si quieren pueden usar la mnemotecnia pero perder electrones es oxidación y ganar electrones es reducción pueden usar here help eso es lo que aprenden en una clase de química pero miren los biólogos o los bioquímicos dirían bueno ya sabes me gusta definirlo un poco diferente vamos a escribirlo así un biólogo diría que la oxidación es perder perder átomos de hidrógeno de hidrógeno y que la reducción es ganar átomos de hidrógeno ganar átomos de hidrógeno y en el vídeo anterior vimos que esta definición es un poco difícil cuando tratamos de aplicarla al hidrógeno molecular porque el átomo de hidrógeno no se puede perder o ganar a sí mismo y la razón por la que dijimos que estas dos ideas son consistentes es porque si hablamos de un carbono y un carbono pierde un hidrógeno por ejemplo si tenemos un compuesto como este que tal vez está conectado a un montón de otras cosas pero supongamos que también tenemos un oxígeno unido o tal vez a otro oxígeno y tal vez este oxígeno está unido a algo más solo por decir pero si con esto es con lo que empezamos y del otro lado de la reacción terminamos con algo que se ve así en donde el carbono está unido a un oxígeno y tal vez el otro oxígeno está unido a este hidrógeno bueno los biólogos dirían o este carbono se ha oxidado porque perdió un hidrógeno verdad el hidrógeno se movió de este carbono a este oxígeno y los biólogos también dirían que este oxígeno se ha reducido se ha reducido porque ganó un litro pero la realidad es que la definición de los químicos que es en lo personal me gusta un poco más es que como el carbono es más electro negativo miren aquí podemos ver que el carbono es más electro negativo que el hidrógeno y a su vez el oxígeno es más electro negativo que el carbono cuando algunos de estos elementos está unido al hidrógeno acaparan los electrones entonces aquí el carbono acapara los electrones el carbono acapara los electrones mientras que aquí los electrones son acaparados por el oxígeno el oxígeno acapara así que al perder un hidrógeno el carbono pierde su oportunidad de acaparar los electrones y como el hidrógeno termina unido al oxígeno el carbono no solamente no puede acaparar los electrones del hidrógeno sino que además sus propios electrones son acaparados por un átomo más electro negativo es que estas dos definiciones son consistentes y lo mismo ocurre con el oxígeno miren aquí está unido a otro oxígeno no acapara nada pero cuando gana un hidrógeno puede acaparar los electrones que comparte con el hidrógeno porque es mucho más electro negativo y simplemente podemos decir que gana electrones por eso es que de alguna manera estas dos definiciones son consistentes aunque algunas veces no funcionan sino estamos trabajando con hidrógeno por un lado la definición química aplica más a todos los casos pero por el otro la definición de los biólogos es más fácil de encontrar en los libros pero bueno regresemos a la respiración celular y tratemos de saber qué es lo que se oxida y qué es lo que se reduce vamos a ver aquí tenemos a la glucosa y aquí he puesto la molécula que copié de wikipedia esta es una molécula de glucosa aunque tiene un error porque aquí falta otro hidrógeno unido a ese carbono aquí todos los hidrógenos están unidos ya sea a un oxígeno o a un carbono entonces del lado izquierdo todos los hidrógenos están unidos a un oxígeno o a un carbono y si escribimos su estado de oxidación en cada caso un hidrógeno está unido a algo que es más electro negativo por lo tanto dona sus electrones tiene un estado de oxidación de uno más y el oxígeno en cada caso está unido a un carbono oa un hidrógeno entonces si el oxígeno está unido a un carbono oa un hidrógeno acapara los electrones que comparte con cualquiera de ellos así que en la glucosa el oxígeno tiene un estado de oxidación de 2 - ok y en el caso del carbono como toda la molécula es neutra podemos pensar que el carbono tiene un estado de oxidación neutro porque miren si analizamos esto podemos ver que la mayoría de estos carbonos tienen estados de oxidación neutros voy a circular algunos por ejemplo este carbono acá para el electrón de este hidrógeno pero uno de sus electrones es acaparado por el oxígeno y claro eso no le hace nada al carbono así que es neutro y este carbono también es neutro por la misma razón éste también es neutro por la misma razón y éste también porque aunque está unido a dos carbonos uno de sus electrones es acaparado por el oxígeno pero a su vez acapara el electrón del hidrógeno así que es neutro entonces 4 carbonos de esta molécula son neutros pero este carbono tiene 2 electrones acaparados por 2 oxígenos y sólo acapara uno del hidrógeno así que tiene un estado de oxidación de más 1 y en este caso ocurre lo contrario el carbono acapara los electrones de los dos hidrógenos pero tiene que darle uno de sus electrones al oxígeno entonces éste tiene un necesitado de oxidación de -1 y así los dos se cancelan entonces podemos decir que los carbonos de la glucosa tienen un estado de oxidación neutro y hasta ahí estamos trabajando con la definición química pero acuérdense que las dos definiciones son equivalentes y miren aquí los dos oxígenos tienen un estado de oxidación neutro porque como están unidos con un doble enlace al otro oxígeno no acapara nada tienen la misma electro negatividad ok y si analizamos los productos el dióxido de carbono se ve así por lo que en cualquiera de los dos casos el oxígeno acaparados electrones del carbón así que tiene un estado de oxidación de 2 - y este oxígeno también acapara 2 electrones del carbono así que tiene un estado de oxidación de 2 - y como este carbono pierde todos sus electrones de valencia porque todos sus electrones son acaparados por los oxígenos tienen estado de oxidación de 4 más podemos imaginar que pierde sus 4 electrones entonces en el carbono podemos escribir 4 más y cada oxígeno tiene un estado de oxidación de 2 - ok y finalmente si analizamos el agua el oxígeno acaparados electrones entonces escribimos 2 - por lo tanto cada hidrógeno tiene un estado de oxidación de uno más y si analizamos las reacciones parciales de la respiración celular que en términos químicos es analizar el movimiento de los electrones podemos decir bueno empezamos con 12 hidrógenos de este lado vamos a escribirlo así tenemos h 12 de este lado y todos tienen un estado de oxidación de uno más y después de que ocurre la respiración celular también tenemos 12 hidrógenos pero vamos a escribirlo un poco diferente y nuevamente cada hidrógeno tiene estado de oxidación de uno más así que desde el punto de vista de oxidación y reducción no le pasa nada al hidrógeno pero ahora si analizamos el carbono del lado izquierdo de la reacción tenemos 6 carbonos y todos tienen un estado de oxidación neutro pero después que pasa del lado derecho bueno también tenemos 6 carbonos pero escritos un poco diferente aquí tenemos 6 carbonos y cada uno tiene un estado de oxidación de 4 más lo que significa que cada uno perdió 4 electrones al perder 4 electrones que sabemos que están cargados negativamente el estado de oxidación es 4 más así que después de la respiración celular terminamos con 6 carbonos con un estado de oxidación de 4 + más y como cada uno pierde 4 electrones y tenemos 64 por 6 en total son 24 electrones estos son los electrones que pierde el carbón así que en la respiración celular el carbono es oxidado recuerden la oxidación es la pérdida de electrones entonces en la respiración celular al analizar la reacción parcial los 6 carbonos pierden 24 electrones en total ok y finalmente si analizamos el oxígeno vamos a ver estos 6 oxígenos del lado izquierdo tienen un estado de oxidación de 2 - entonces vamos a ponerlo así y tienen un estado de oxidación de 2 - y después tenemos estos 12 oxígenos que son completamente neutros vamos a ponerlos esos 12 oxígenos son neutros así que no escribimos ningún estado de oxidación ok y después qué pasa cuando ocurre la respiración celular bueno en el dióxido de carbono tenemos 12 oxígenos con un estado de oxidación 2 - 62 vamos a escribir del dióxido de carbono tenemos 62 con un estado de oxidación de 2 - y después tenemos otros 6 oxígenos que también tienen un estado de oxidación de 2 - entonces más 6 oxígenos con un estado de oxidación de 2 - ok y si lo pensamos un poco aquí en total tenemos una carga de menos 12 6 por menos 2 y aquí tenemos 6 por menos 2 que nuevamente es menos 12 pero después otra vez tenemos 6 por menos 2 por 2 porque son dos átomos y eso es menos 24 entonces al pasar de menos 12 hasta una carga total de menos 36 debemos ganar 24 electrones y miren esos 24 electrones que ganan los oxígenos son los mismos 24 electrones que los carbonos pierde desde el punto de vista químico es muy claro el carbono fue oxidado y el oxígeno que ganó estos electrones ger gana electrones el que es reducido el oxígeno es reducido todo esto es un repaso pero es bueno verlo en el contexto de la respiración celular y de hecho esto nos explica de dónde proviene esta energía y en cualquiera de estas reacciones químicas cuando se produce energía es porque los electrones pasan de un estado de mayor energía a uno de menor energía por ejemplo si tenemos un electrón que se encuentra aquí en un estado de mayor energía mayor y pasa a un estado más cómodo de menor energía aquí hay un estado de energía más estable bueno este cambio libera energía en forma de calor o incluso puede producir un trabajo que de alguna manera ayude a formar las moléculas de atp entonces cuando nos encontramos con estas reacciones parciales en la que se pierden 24 electrones por el carbono el carbono es oxidado porque esos electrones se van con el oxígeno claro aunque eso ocurre en varios pasos no todo de golpe todo esto ocurre en una serie de pasos y conforme estos electrones pasan a estados de menor energía especialmente al pasar de los carbonos hacia los oxígenos de ahí se obtiene la energía para producir 38 moléculas de atp así que hasta ahora hemos hablado un poco sobre como los químicos ven la oxidación y al principio del vídeo vimos como es que los biólogos ven la oxidación y después vimos que la respiración celular desde el punto de vista químico claramente demuestra que el carbono es oxidado porque pierde electrones y que el oxígeno es reducido gana electrones los electrones pasan de este carbono a estos oxígenos que tenemos aquí cómo es que la definición de los biólogos respalda todo esto bueno en realidad lo explica bastante bien miren podemos imaginar que aquí todos los hidrógenos están asociados a la glucosa entonces si analizamos la estructura de la glucosa podemos ver que los hidrógenos están unidos ya sea a carbonos oa oxígenos verdad entonces estos hidrógenos están unidos a carbonos y oxígeno y si nos vamos al lado derecho de la reacción todos los hidrógenos están unidos únicamente al oxígeno así que definitivamente el carbono pierde todos los hidrógenos y el oxígeno gana esos hidrógenos vamos a escribir en la respiración celular el carbono pierde hidrógenos pierde hidrógeno y el oxígeno gana hidrógenos el oxígeno gana hidrógenos y eso es consistente porque ya vimos que desde el punto de vista de un biólogo algo que pierde hidrógeno se dice que es oxidado y por el contrario al ganar hidrógenos en este caso el oxígeno es reducido y bueno este proceso de transferir los hidrógenos es facilitado por moléculas como el n además y el f ate pero por el momento solo queremos comprender que los hidrógenos son transferidos de un átomo electro negativo a otro y lo que realmente se transfiere es la oportunidad de acaparar electrones si el carbono está unido al hidrógeno puede acaparar los electrones pero si el hidrógeno todo el átomo de hidrógeno pasa al oxígeno ahora el oxígeno gana ese electrón que puede acaparar mientras que el carbono perdió ese electrón así que el carbono es oxidado y el oxígeno es reducido probablemente lo más confuso sobre la oxidación es que siempre queremos decir seguramente tiene algo que ver con el oxígeno y en parte sí pero la oxidación en realidad quiere decir que le hizo el oxígeno a algo entonces cuando el oxígeno se une a algo le quita sus electrones o en una reacción generalmente quita los hidrógenos en este caso le quitó los hidrógenos al carbón de ahí que se le llame oxidación aunque en realidad no tenemos que tener oxígeno en la reacción para que ocurra la oxidación o la reducción entonces espero que esto les sirva esto fue muy complicado para mí cuando me lo enseñaron porque a mí me gusta más la definición química de oxidación y reducción y de pronto al estudiar biología cuando nos hablaron de perder y ganar hidrógenos en lugar de electrones me costó un poco entender las dos nociones