Respiración Celular

La respiración celular es el proceso mediante el cual las células convierten los azúcares en energía. Para crear ATP y otras formas de energía para alimentar las reacciones celulares, las celdas requieren combustible y un aceptador de electrones que impulsa el proceso químico de convertir la energía en una forma utilizable.

Características de la respiración celular

Los eucariotas, incluyendo todos los organismos multicelulares y algunos organismos unicelulares, utilizan la respiración aeróbica para producir energía. La respiración aeróbica utiliza oxígeno – el aceptador de electrones más poderoso disponible en la naturaleza.

respiracion celular propiedades

La respiración aeróbica es un proceso extremadamente eficiente que permite a los eucariontes tener funciones vitales complicadas y estilos de vida activos. Sin embargo, también significa que requieren un suministro constante de oxígeno, o no podrán obtener energía para mantenerse vivos.

Los organismos procariotas como las bacterias y las archaebacterias pueden utilizar otras formas de respiración, que son algo menos eficaces. Esto les permite vivir en ambientes donde los organismos eucarióticos no podrían, porque no necesitan oxígeno.

Ecuación de la respiración celular

Dependiendo del tipo de respiración celular, podemos plantear una ecuación u otra.

Ecuación de la respiración aeróbica

La ecuación para la respiración aeróbica muestra que la glucosa se combina con oxígeno y ADP para producir dióxido de carbono, agua y ATP:

C6H12O6 (glucosa)+ 6O2 + 36 ADP (ATP agotado) + 36 Pi (grupos de fosfato)→ 6CO2 + 6H2O + 36 ATP

Usted puede ver que una vez que se descompone completamente, las moléculas de carbono de la glucosa son exhaladas como seis moléculas de dióxido de carbono.

Ecuación de fermentación con ácido láctico

En la fermentación del ácido láctico, una molécula de glucosa se descompone en dos moléculas de ácido láctico. La energía química que se almacenaba en los enlaces de glucosa rotos se transforma en enlaces entre ADP y un grupo de fosfato.

C6H12O6 (glucosa) + 2 ADP (ATP reducido) + 2 Pi (grupos de fosfato) → 2 CH3CHOHCOOOH (ácido láctico) + 2 ATP

Ecuación de fermentación alcohólica

La fermentación alcohólica es similar a la fermentación del ácido láctico en que el oxígeno no es el aceptador final de electrones. Aquí, en lugar de oxígeno, la célula utiliza una forma convertida de piruvato para aceptar los electrones finales.

Esto crea alcohol etílico, que es lo que se encuentra en las bebidas alcohólicas. Los cerveceros y destiladores utilizan células de levadura para crear este alcohol, que son muy buenos en esta forma de fermentación.

C6H12O6 (glucosa) + 2 ADP (ATP agotado) + 2 Pi (grupos de fosfato) → 2 C2H5OH (alcohol etílico) + 2 CO2 + 2 ATP

Pasos de la respiración celular

La respiración celular tiene varios tipos de procesos muy bien diferenciados, los cuales te mostramos a continuación.

Gliclólisis

La glicólisis es el único paso que comparten todos los tipos de respiración. En la glicólisis, una molécula de azúcar como la glucosa se divide por la mitad, generando dos moléculas de ATP.

La ecuación para la glicólisis es:

C6H12O6 (glucosa) + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 CH3COCOO- + 2 NADH + 2 ATP + 2 H2O + 2H+

El nombre «glicólisis» viene del griego «glyco», que significa «azúcar» y «lisis» que significa «dividir». Esto puede ayudarle a recordar que la glicólisis es el proceso de dividir un azúcar.

En la mayoría de las vías, la glicólisis comienza con la glucosa, que luego se divide en dos moléculas de ácido pirúvico. Estas dos moléculas de ácido pirúvico se procesan posteriormente para formar productos finales diferentes, como el alcohol etílico o el ácido láctico.

Reducción

La reducción es la siguiente parte del proceso. En términos químicos, «reducir» una molécula significa añadirle electrones.

En el caso de la fermentación del ácido láctico, la NADH dona un electrón al ácido pirúvico, dando como resultado los productos finales del ácido láctico y NAD+. Esto es útil para la célula porque NAD+ es necesario para la glicólisis.

En el caso de la fermentación alcohólica, el ácido pirúvico sufre un paso adicional en el que pierde un átomo de carbono en forma de CO2. La molécula intermedia resultante, llamada acetaldehído, se reduce para producir NAD+ más alcohol etílico.

Respiración

La respiración aeróbica lleva estos procesos a otro nivel. En lugar de reducir directamente las sustancias intermedias del ciclo de Krebs, la respiración aeróbica utiliza oxígeno como receptor final del electrón.

Pero primero, los electrones y protones unidos a portadores de electrones (como el NADH), son procesados a través de la cadena de transporte de electrones. Esta cadena de proteínas dentro de la membrana mitocondrial utiliza la energía de estos electrones para bombear protones a un lado de la membrana.

Esto crea una fuerza electromotriz, que es utilizada por el complejo de proteína ATP sintasa fosforilada por un gran número de moléculas ATD, creando ATP.

Productos de Respiración Celular

A partir del proceso de respiración celular se crean diferentes productos, estos son los más importantes

respiracion celular caracteristicas e informacion

ATP

El producto principal de cualquier respiración celular es la molécula trifosfato de adenosina (ATP). Esta molécula almacena la energía liberada durante la respiración y permite que la célula transfiera esta energía a varias partes de la célula.

El ATP es utilizado por una serie de componentes celulares como fuente de energía. Por ejemplo, una enzima puede necesitar energía de ATP para combinar dos moléculas. El ATP también se utiliza comúnmente en transportadores, que son proteínas que funcionan para mover moléculas a través de la membrana celular.

Dióxido de carbono

El dióxido de carbono es un producto universal creado por la respiración celular. Típicamente, el dióxido de carbono se considera un producto de desecho y debe ser eliminado.

En una solución acuosa, el dióxido de carbono crea iones ácidos. Esto puede reducir drásticamente el pH de la célula, y eventualmente causará que las funciones celulares normales cesen. Para evitar esto, las células deben expulsar activamente el dióxido de carbono.

Otros Productos

Mientras que el ATP y el dióxido de carbono son producidos regularmente por todas las formas de respiración celular, diferentes tipos de respiración dependen de diferentes moléculas para ser los receptores finales de los electrones utilizados en el proceso.

Propósito de la respiración celular

Todas las células necesitan ser capaces de obtener y transportar energía para potenciar sus funciones vitales. Para que las células continúen viviendo, deben ser capaces de operar maquinaria esencial, como bombas en sus membranas celulares que mantienen el ambiente interno de la célula de una manera adecuada para la vida.

La «moneda de energía» más común de las células es el ATP – una molécula que almacena mucha energía en sus enlaces de fosfato. Estos enlaces pueden romperse para liberar esa energía y provocar cambios en otras moléculas, como las que se necesitan para alimentar las bombas de membrana celular.

Debido a que el ATP no es estable durante largos períodos de tiempo, no se utiliza para el almacenamiento de energía a largo plazo. En cambio, los azúcares y las grasas se utilizan como una forma de almacenamiento a largo plazo, y las células deben procesar constantemente esas moléculas para producir nuevo ATP. Este es el proceso de la respiración.

El proceso de respiración aeróbica produce una gran cantidad de ATP de cada molécula de azúcar. De hecho, cada molécula de azúcar digerida por una célula vegetal o animal produce 36 moléculas de ATP! En comparación, la fermentación generalmente sólo produce de 2 a 4 moléculas de ATP.

Los procesos de respiración anaeróbica usados por bacterias y arquebacterias producen cantidades más pequeñas de ATP, pero pueden ocurrir sin oxígeno. A continuación, discutiremos cómo los diferentes tipos de respiración celular producen ATP.

Tipos de respiración celular

Existen varios tipos de respiración celular, estos son los más conocidos

Respiración Aeróbica

Los organismos eucariotas realizan la respiración celular en sus mitocondrias, orgánulos que están diseñados para descomponer los azúcares y producir ATP de manera muy eficiente. A las mitocondrias a menudo se les llama «la fuente de energía de la célula» porque son capaces de producir tanto ATP!

La respiración aeróbica es tan eficiente porque el oxígeno es el aceptador de electrones más poderoso que se encuentra en la naturaleza. El oxígeno «ama» a los electrones, y su amor por los electrones los «atrae» a través de la cadena de transporte de electrones de las mitocondrias.

La anatomía especializada de las mitocondrias – que reúnen todos los reactantes necesarios para la respiración celular en un espacio pequeño, unido a una membrana dentro de la célula – también contribuye a la alta eficiencia de la respiración aeróbica.

En ausencia de oxígeno, la mayoría de las células eucariotas también pueden realizar diferentes tipos de respiración anaeróbica, como la fermentación del ácido láctico. Sin embargo, estos procesos no producen suficiente ATP para mantener las funciones vitales de la célula, y sin oxígeno, las células eventualmente morirán o dejarán de funcionar.

Fermentación

Fermentación es el nombre dado a muchos tipos diferentes de respiración anaeróbica, que son realizadas por diferentes especies de bacterias y arqueobacterias, y por algunas células eucariotas en ausencia de oxígeno.

Estos procesos pueden utilizar una variedad de aceptadores de electrones y producir una variedad de subproductos. Algunos tipos de fermentación lo son:

Fermentación alcohólica

Este tipo de fermentación, realizada por células de levadura y algunas otras células, metaboliza el azúcar y produce alcohol y dióxido de carbono como subproductos. Por eso las cervezas son espumosas: durante la fermentación, sus levaduras liberan tanto gas carbónico, que forma burbujas, como alcohol etílico.

Fermentación del ácido láctico

Este tipo de fermentación es realizada por células musculares humanas en ausencia de oxígeno, y por algunas bacterias. La fermentación del ácido láctico es realmente utilizada por los seres humanos para hacer yogur. Para hacer yogur, se cultivan bacterias inofensivas en la leche. El ácido láctico producido por estas bacterias confiere al yogur su distintivo sabor agridulce y también reacciona con las proteínas de la leche para crear una textura espesa y cremosa.

Fermentación con ácido proprio

Este tipo de fermentación es realizada por algunas bacterias, y se utiliza para hacer queso suizo. El ácido propriónico es el responsable del distintivo sabor picante y a nuez del queso suizo. Las burbujas de gas creadas por estas bacterias son responsables de los orificios que se encuentran en el queso.

Acetogénesis

La acetogénesis es un tipo de fermentación realizada por bacterias, que producen ácido acético como subproducto. El ácido acético es el ingrediente distintivo del vinagre que le da un sabor y un olor agrio y picante.

Interesantemente, las bacterias que producen ácido acético usan alcohol etílico como combustible. Esto significa que para producir vinagre, una solución que contiene azúcar debe primero ser fermentada con levadura para producir alcohol, luego fermentada nuevamente con bacterias que convierten el alcohol en ácido acético.

Dejar respuesta

Please enter your comment!
Please enter your name here