2.23: Respiración anaeróbica y aeróbica
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¿Por qué oxígeno?
El oxígeno es el aceptor final de electrones al final de la cadena de transporte de electrones de la respiración aeróbica. En ausencia de oxígeno, solo unos pocos ATP se producen a partir de la glucosa. En presencia de oxígeno, se hacen muchos más ATP.
La Presencia de Oxígeno
Hay dos tipos de respiración celular: aeróbica y anaeróbica. Uno ocurre en presencia de oxígeno (aeróbico), y otro ocurre en ausencia de oxígeno (anaeróbico). Ambos comienzan con la glucólisis, la división de la glucosa.
La glucólisis es un proceso anaeróbico - no necesita oxígeno para proceder. Este proceso produce una cantidad mínima de ATP. El ciclo de Krebs y el transporte de electrones necesitan oxígeno para proceder, y en presencia de oxígeno, estos procesos producen mucho más ATP que la glucólisis sola.
Los científicos piensan que la glucólisis evolucionó antes de las otras etapas de la respiración celular. Esto se debe a que las otras etapas necesitan oxígeno, mientras que la glucólisis no, y no había oxígeno en la atmósfera terrestre cuando la vida evolucionó por primera vez hace unos 3.5 a 4 mil millones de años. La respiración celular que procede sin oxígeno se llama respiración anaeróbica.
Entonces, hace cerca de 2 o 3 mil millones de años, poco a poco, las bacterias fotosintéticas tempranas (cianobacterias) agregaron oxígeno a la atmósfera. Después de eso, los seres vivos podrían usar oxígeno para descomponer la glucosa y producir ATP. Hoy en día, la mayoría de los organismos producen ATP con oxígeno. Siguen la glucólisis con el ciclo de Krebs y el transporte de electrones para producir más ATP que por glucólisis sola. La respiración celular que procede en presencia de oxígeno se llama respiración aeróbica.
Respiración aeróbica vs. anaeróbica: una comparación
La respiración aeróbica, que tiene lugar en presencia de oxígeno, evolucionó después de que se agregara oxígeno a la atmósfera terrestre. Este tipo de respiración es útil hoy en día porque la atmósfera es ahora 21% de oxígeno. Sin embargo, algunos organismos anaerobios que evolucionaron antes de la atmósfera contenían oxígeno han sobrevivido hasta el presente. Por lo tanto, la respiración anaeróbica, que se realiza sin oxígeno, también debe tener ventajas.
Ventajas de la respiración aeróbica
Una ventaja importante de la respiración aeróbica es la cantidad de energía que libera. Sin oxígeno, los organismos pueden dividir la glucosa en solo dos moléculas de piruvato. Esto libera solo la energía suficiente para producir dos moléculas de ATP. Con el oxígeno, los organismos pueden descomponer la glucosa hasta llegar a dióxido de carbono. Esto libera suficiente energía para producir hasta 38 moléculas de ATP. Así, la respiración aeróbica libera mucha más energía que la respiración anaeróbica.
La cantidad de energía producida por la respiración aeróbica puede explicar por qué los organismos aeróbicos llegaron a dominar la vida en la Tierra. También puede explicar cómo los organismos pudieron volverse multicelulares y aumentar de tamaño.
Ventajas de la respiración anaeróbica
Una ventaja de la respiración anaeróbica, también conocida como fermentación, es obvia. Permite que los organismos vivan en lugares donde hay poco o ningún oxígeno. Dichos lugares incluyen las aguas profundas, el suelo y los tractos digestivos de animales como los humanos (ver Figura a continuación).
Las bacterias E. coli son bacterias anaerobias que viven en el tracto digestivo humano. Otra ventaja de la respiración anaeróbica es su velocidad. Produce ATP muy rápidamente. Por ejemplo, permite que tus músculos obtengan la energía que necesitan para ráfagas cortas de actividad intensa (ver Figura a continuación). La respiración aeróbica, por otro lado, produce ATP más lentamente.
Los músculos de estos obstáculos necesitan utilizar la respiración anaeróbica para obtener energía. Les da la energía que necesitan para el corto plazo, intensa actividad de este deporte. Resumen
- La respiración celular siempre comienza con la glucólisis, que puede ocurrir ya sea en ausencia o presencia de oxígeno.
- La respiración celular que procede en ausencia de oxígeno es la respiración anaeróbica.
- La respiración celular que procede en presencia de oxígeno es la respiración aeróbica.
- La respiración anaeróbica evolucionó antes de la respiración aeróbica.
- La respiración aeróbica produce mucho más ATP que la respiración anaeróbica.
- La respiración anaeróbica ocurre más rápidamente que la respiración aeróbica.
Revisar
- Definir respiración aeróbica y anaeróbica.
- ¿Qué proceso es común a la respiración tanto aeróbica como anaeróbica?
- ¿Por qué los científicos piensan que la glicólisis evolucionó antes de las otras etapas de la respiración celular?
- ¿Cuál es la principal ventaja de la respiración aeróbica? ¿De respiración anaeróbica?
- Tanya está en el equipo de pista de la preparatoria y corre el sprint de 100 metros. Marissa está en el equipo de campo traviesa y corre carreras de 5 kilómetros. Explique qué tipo de respiración utilizan las células musculares en las piernas de cada corredor.
| Imagen | Referencia | Atribuciones |
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[Figura 1] | Crédito: Julo (Wikimedia); Mariana Ruiz Villarreal (LadyOfHats) para la Fundación CK-12 Fuente: Commons.wikimedia.org/wiki/Archivo:Presión arterial.jpg; Licencia Fundación CK-12: CC BY-NC 3.0 |
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[Figura 2] | Crédito: Usuario:Mattosaurus/Wikimedia Commons; Megan Totah Fuente: Commons.wikimedia.org/wiki/Archivo:Diverse_e_coli.png; Fundación CK-12 Licencia: Dominio público |
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[Figura 3] | Crédito: Image copyright bikeriderlondon, 2014 Fuente: http://www.shutterstock.com Licencia: Usado bajo licencia de Shutterstock.com |