9.4: Una visión general de la respiración celular

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La glucosa y otras moléculas de los alimentos se descomponen para liberar energía en una compleja serie de reacciones químicas que juntas se llaman respiración celular.

La respiración celular es un conjunto de reacciones metabólicas y procesos que tienen lugar en las células de los organismos para convertir la energía bioquímica de los nutrientes en ATP, y luego liberar los productos de desecho. Las reacciones involucradas en la respiración son reacciones catabólicas, que rompen moléculas grandes en pequeñas, liberando energía en el proceso. Estos procesos requieren una gran cantidad de enzimas cada una de las cuales realiza una reacción química específica.

Respiración aeróbica

La respiración aeróbica requiere oxígeno. Esta es la razón por la que respiramos oxígeno desde el aire. Este tipo de respiración libera una gran cantidad de energía de la glucosa que puede almacenarse como ATP. La respiración aeróbica ocurre todo el tiempo en animales y plantas, donde la mayoría de las reacciones ocurren en las mitocondrias. Incluso algunos procariotas pueden realizar respiración aeróbica (aunque como los procariotas no contienen mitocondrias, las reacciones son ligeramente diferentes). La fórmula química general para la respiración aeróbica se puede escribir como:

\[\ce{C6H12O2 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + (approximately)\: 38 ATP}\nonumber\]

Traduciendo esa fórmula al inglés: Una molécula de glucosa se puede descomponer en presencia de gas oxígeno para producir productos de desecho de dióxido de carbono (que exhalamos) y agua. Este proceso tiene una liberación global de energía que es capturada y almacenada en 38 moléculas de ATP.

La respiración aeróbica es un proceso complejo que se puede dividir en tres etapas básicas: la glucólisis, el ciclo del ácido cítrico y la fosforilación oxidativa. Las siguientes secciones del libro de texto abordan los detalles de estas etapas.

Respiración anaeróbica

La respiración anaeróbica ocurre en ausencia de oxígeno. Libera una cantidad mucho menor de energía que la respiración aeróbica. La respiración anaeróbica no libera suficiente energía para alimentar las células humanas por mucho tiempo — piense en cuánto tiempo puede vivir una persona si no es capaz de respirar. La respiración anaeróbica ocurre en las células musculares durante el ejercicio duro (después de que se haya consumido el oxígeno). También se presenta en la levadura al elaborar cerveza. Muchos procariotas realizan respiración anaeróbica.

Existen varios tipos diferentes de respiración anaeróbica, que se discutirán con más detalle más adelante. Todos los tipos de respiración anaeróbica implican glucólisis, y ninguno de ellos pasa por el ciclo del ácido cítrico o la fosforilación oxidativa. En cambio, se utilizan varios otros métodos para regenerar las moléculas necesarias para la glucólisis, por ahora, los resumiremos todos usando esta fórmula química:

\[\ce{C6H12O2 + NAD+ → $\text{various waste products}$ + NADH + 2 ATP}\nonumber\]

NAD ⁺ y NADH son dos estados de una molécula que transportará energía durante este proceso. Se abordará más adelante en una sección posterior. Por ahora, solo debes saber que el NADH lleva energía (similar a ATP) y el NAD ⁺ es la forma que lleva menos energía (similar al ADP).

Respiración aeróbica vs anaerobia

	Aeróbico	Anaeróbico
¿Requiere oxígeno?	Sí	No
Desglose de glucosa	Completa	Incompleto
Productos finales	CO ₂ y H ₂ O	Células animales: ácido láctico Células vegetales y levaduras: dióxido de carbono y etanol
ATP producido	Acerca de 38	2

La respiración aeróbica es mucho más eficiente que la respiración anaeróbica. Una molécula de glucosa puede generar hasta 38 moléculas de ATP si se usa respiración aeróbica. En contraste, solo se generan 2 moléculas de ATP en la respiración anaeróbica.

Para decirlo de otra manera, un proceso celular que requiere de 100 moléculas de ATP:

Requerirá que aproximadamente 2.5 moléculas de glucosa se descompongan usando respiración aeróbica (100/38 = 2.63)
Requerirá que 50 moléculas de glucosa se descompongan mediante respiración anaeróbica (100/2 = 50)

Consulta$\PageIndex{1}$

Referencias

Wikipedia.