7: Respiración celular
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Al igual que una planta generadora, las plantas y los animales también deben tomar energía del ambiente y convertirla en una forma que sus células puedan utilizar. La energía entra en el cuerpo de un organismo en una forma y se convierte en otra forma que puede alimentar las funciones vitales del organismo. En el proceso de fotosíntesis, las plantas y otros productores fotosintéticos toman energía en forma de luz (energía solar) y la convierten en energía química, glucosa, que almacena esta energía en sus enlaces químicos. Luego, una serie de vías metabólicas, llamadas colectivamente respiración celular, extrae la energía de los enlaces en la glucosa y la convierte en una forma que todos los seres vivos pueden usar, tanto productores, como plantas, y consumidores, como los animales.
- 7.0: Preludio a la respiración celular
- La energía entra en el cuerpo de un organismo en una forma y se convierte en otra forma que puede alimentar las funciones vitales del organismo. Una serie de vías metabólicas, llamadas colectivamente respiración celular, extrae la energía de los enlaces en la glucosa y la convierte en una forma que todos los seres vivos pueden usar, tanto productores, como plantas, y consumidores, como los animales.
- 7.1: Energía en Sistemas Vivos
- La producción de energía dentro de una célula implica muchas vías químicas coordinadas. La mayoría de estas vías son combinaciones de reacciones de oxidación y reducción. La oxidación y reducción ocurren en tándem. Una reacción de oxidación elimina un electrón de un átomo en un compuesto, y la adición de este electrón a otro compuesto es una reacción de reducción. Debido a que la oxidación y la reducción suelen ocurrir juntas, estos pares de reacciones se denominan reacciones de oxidación-reducción, o reacciones redox.
- 7.2: Glicólisis
- La glucólisis es el primer paso en la descomposición de la glucosa para extraer energía para el metabolismo celular. Casi todos los organismos vivos llevan a cabo la glucólisis como parte de su metabolismo. El proceso no utiliza oxígeno y por lo tanto es anaeróbico. La glucólisis tiene lugar en el citoplasma tanto de células procariotas como eucariotas.
- 7.3: Oxidación del piruvato y el Ciclo del Ácido Cítrico
- Si hay oxígeno disponible, la respiración aeróbica seguirá adelante. En las células eucariotas, las moléculas de piruvato producidas al final de la glucólisis son transportadas a las mitocondrias, que son los sitios de respiración celular. Allí, el piruvato se transformará en un grupo acetilo que será recogido y activado por un compuesto portador llamado coenzima A (CoA). El compuesto resultante se llama acetil CoA. El CoA está hecho de vitamina B5, ácido pantoténico.
- 7.4: Fosforilación Oxidativa
- Acabas de leer sobre dos vías en el catabolismo de la glucosa, la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico, que generan ATP. La mayor parte del ATP generado durante el catabolismo aeróbico de la glucosa, sin embargo, no se genera directamente a partir de estas vías. Más bien, se deriva de un proceso que comienza con el movimiento de electrones a través de una serie de transportadores de electrones que experimentan reacciones redox. Esto hace que los iones de hidrógeno se acumulen dentro del espacio de la matriz.
- 7.5: Metabolismo sin Oxígeno
- En la respiración aeróbica, el aceptor de electrones final es una molécula de oxígeno, O2. Si se produce respiración aeróbica, entonces el ATP se producirá utilizando la energía de los electrones de alta energía transportados por el NADH o FADH2 a la cadena de transporte de electrones. Si no se produce respiración aeróbica, el NADH debe ser reoxidado a NAD+ para su reutilización como portador de electrones para que continúe la vía glicolítica.
- 7.6: Conexiones de las vías metabólicas de carbohidratos, proteínas y lípidos
- Todas las vías catabólicas para carbohidratos, proteínas y lípidos eventualmente se conectan con la glucólisis y las vías del ciclo del ácido cítrico. Las vías metabólicas deben considerarse porosas, es decir, las sustancias entran por otras vías y los intermedios salen hacia otras vías. Estas vías no son sistemas cerrados. Muchos de los sustratos, intermedios y productos en una ruta particular son reactivos en otras vías.
- 7.7: Regulación de la respiración celular
- La respiración celular debe ser regulada para proporcionar cantidades equilibradas de energía en forma de ATP. La célula también debe generar una serie de compuestos intermedios que se utilizan en el anabolismo y catabolismo de las macromoléculas. Sin controles, las reacciones metabólicas se detendrían rápidamente a medida que las reacciones hacia adelante y hacia atrás alcanzarían un estado de equilibrio. Los recursos serían utilizados de manera inapropiada.
Miniaturas: La estructura generalizada de una célula procariota. (CC BY 4.0; OpenStax).