Respiración celular es un proceso por el cual los organismos obtienen energía para realizar las más diversas actividades. La respiración celular ocurre en las mitocondrias, en presencia de oxígeno, y se divide en tres etapas: glucólisis, ciclo del ácido cítrico (o ciclo de Krebs) y fosforilación oxidativa. A continuación, detallaremos cómo ocurre, sus pasos e importancia.
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Tabla de contenidos
¿Qué es la respiración celular?
Respiración celular es el proceso por el cual los organismos obtienen energía para realizar las más diversas actividades. Este procedimiento puede ocurrir tanto en presencia de oxígeno, siendo aeróbico, como en su ausencia, anaeróbico. Sin embargo, este término se usa comúnmente para referirse a la proceso aerobio, como también lo haremos aquí.
En la respiración celular, la obtención de energía se produce con el oxidación de una molécula orgánica, generalmente glucosa, liberando energía. Parte de esta energía se almacena en forma de moléculas de ATP (trifosfato de adenosina), y parte se libera en forma de calor.
Este proceso se puede dividir en tres pasos: glucólisis, ciclo del ácido cítrico (o ciclo de Krebs) y fosforilación oxidativa. En general, los bioquímicos utilizan el término respiración celular para representar las fases dos y tres, pasos que ocurren en mitocondrias.
Sin embargo, la glucólisis acaba siendo incluida por muchos autores debido a su importancia en la producción de materia prima para el siguiente paso. Podemos representar el proceso de respiración celular a través de la formula general mostrado abajo:
C6H12O6 (glucosa) + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Energía (ATP + calor)
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Respiración celular y fotosíntesis
A respiración celular y la fotosíntesis son procesos diferentes, pero interconectados. En la respiración celular, la energía se libera para ser utilizada por el cuerpo, sin embargo, esta energía es producida por otro proceso, la fotosíntesis.
A fotosíntesis produce moléculas orgánicas en organismos productores de fotosintéticos, como plantas y algas. Así, los organismos heterótrofos, como los animales, obtienen estas moléculas a través de los alimentos, ya sea alimentándose de organismos productores u otros organismos heterótrofos.
En fotosíntesis, los organismos productores capturar la energía luminosa a través de moléculas llamadas cloroplastos. Esta energía luego se convierte en energía química y se utiliza para la síntesis de compuestos orgánicos como moléculas de glucosa. Esta energía química se almacena en estas moléculas y se libera durante el proceso de respiración celular.
Además fotosíntesis También se presenta como producto final el oxígeno, que también se utilizará en la respiración celular, un proceso aeróbico. Yo y respiración celular se presenta como producto final dióxido de carbono y agua, que será utilizado por los organismos productores para realizar la fotosíntesis.
El proceso de fotosíntesis se puede resumir en la ecuación que se presenta en la siguiente tabla. Sin embargo, es importante señalar que las primeras moléculas producidas son azúcares más simples, con solo tres átomos de carbono.
6 CO2 + 12 H2O + energía luminosa → C.6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
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Etapas de la respiración celular
La respiración celular es un proceso que se puede dividir en tres pasos. Veamos cuáles son.
Si bien la respiración celular se considera un proceso que ocurre en presencia de oxígeno, no es esencial para este paso, por lo que la glucólisis puede ocurrir tanto en presencia como en ausencia de este elemento. En la glucólisis ocurre el degradación de la molécula de glucosa, con seis carbonos, en dos moléculas que contienen tres carbonos cada una, piruvato. Este paso tiene lugar en el citosol de las células.
La glucólisis consta de 10 reacciones que tienen lugar en dos pasos. En el primero, llamado fase de activación, se produce la fosforilación de la glucosa que, al recibir fosfato de dos moléculas de ATP, se vuelve químicamente activa. En esta etapa hay Gasto de energía.
En el segundo paso, el etapa de rendimiento, se produce la oxidación de la glucosa. La energía liberada en este proceso se utiliza para producción de cuatro moléculas de ATP. Los electrones liberados en la oxidación de la glucosa conducen a la reducción de NAD+ (dinucleótido de nicotinamida-adenina) en NADH.
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Ciclo del ácido cítrico (ciclo de Krebs)
En presencia de oxígeno, las moléculas de piruvato ingresan a las mitocondrias, desde allí, pasan por tres pasos para formar un nuevo compuesto, acetil coenzima-A (acetil-CoA). En el primer paso, el eliminación y liberación del grupo carboxilo del piruvato en forma de CO2.
En la segunda etapa, el formación de acetato y los electrones liberados se unen al NAD+, almacenándose en forma de energía en NADH. En la tercera fase, el el acetato se une a la coenzima A, un compuesto derivado de la vitamina B, que forma acetil coenzima A (acetil-CoA).
Entonces comienza el ciclo del ácido cítrico, también conocido como ciclo de Krebs. Aquí la oxidación completa de la glucosa tiene lugar a través de ocho pasos. La acetil-CoA reacciona con el oxalacetato, un ácido compuesto por cuatro carbonos, para formar citrato, una forma oxidada de ácido cítrico compuesto por seis carbonos.
Entonces habrá reacciones que conducirán a degradación de citrato, dos de los seis carbonos se eliminan y oxidan a CO2, formando nuevamente oxalacetato. El oxaloacetato reaccionará con otro acetil-CoA, comenzando el ciclo nuevamente.
Por cada acetil-CoA, 3 NAD+ se reducen a NADH. Los electrones se transfieren a FAD (dinucleótido de flavina-adenina), formando FADH2. En esta etapa, en varias células animales, el GTP (trifosfato de guanosina) se forma por fosforilación, una molécula similar en estructura y acción al ATP y que también puede usarse para la producción de ATP.Las bacterias forman moléculas de ATP por fosforilación. O saldo final de este ciclo, como cada glucosa produce dos acetil-CoA, es: 6 NADH, 2 FADH2 e 2 ATP.
En esta etapa, las moléculas NADH y FADH2, portadores de electrones producidos en el ciclo del ácido cítrico, donará electrones a la cadena de transporte de electrones o cadena respiratoria. En la cadena, la transferencia de electrones se produce a través de una serie de transportadores, como algunas proteínas, por ejemplo, los citocromos. Estos electrones pierden energía en cada paso de la cadena, siendo capturados por el oxígeno, el aceptor final, reduciéndolos a H20.
El transporte de electrones a lo largo de la cadena en la membrana interna de la mitocondria también conduce al transporte activo de protones en la cadena. Estos volverán a la matriz mitocondrial y, simultáneamente, a través de la fosforilación oxidativa del ADP, se formará ATP. Este paso se llama quimiosmose. Al final de todo el proceso de la respiración celular, se habrá producido, como máximo, 32 ATP.
Diferencia entre respiración celular y fermentación.
Respiración celular mi fermentación son procesos que se realizan para obtener energía, sin embargo, ambos presentan algunas diferencias.
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Tabla comparativa entre la respiración celular y los procesos de fermentación. |
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Respiración celular |
Fermentación |
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tipo de respiración |
aerobio |
anaeróbico |
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Etapas |
Glucólisis, ciclo del ácido cítrico (o ciclo de Krebs) y fosforilación oxidativa |
Glucólisis |
|
Balance energético (ATP) |
32 |
2 |
Por Helivânia Sardinha dos Santos