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LibreTexts Español

2.7: Proceso de respiración celular

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    ¿Por qué necesitas respirar?

    Claro que si no respirabas, no podrías sobrevivir. ¿Por qué necesitas aire para vivir? Necesitas el oxígeno gaseoso para realizar la respiración celular y obtener energía de tus alimentos.

    El Proceso de la Respiración Celular

    La respiración celular es el proceso de extraer energía en forma de ATP de la glucosa en los alimentos que consumes. ¿Cómo ocurre la respiración celular dentro de la célula? La respiración celular es un proceso de tres pasos. Brevemente:

    1. En la etapa uno, la glucosa se descompone en el citoplasma de la célula en un proceso llamado glucólisis.
    2. En la etapa dos, las moléculas de piruvato son transportadas a las mitocondrias. Las mitocondrias son los orgánulos conocidos como las “centrales energéticas” de las células (Figura a continuación). En las mitocondrias, los piruvatos, que se han convertido en una molécula de 2 carbonos, entran en el ciclo de Krebs. Observe que las mitocondrias tienen una membrana interna con muchos pliegues, llamada cristae. Estas cristae aumentan en gran medida el área de superficie de la membrana donde ocurren muchas de las reacciones de respiración celular.
    3. En la etapa tres, la energía en los portadores de energía entra en una cadena de transporte de electrones. Durante este paso, esta energía se utiliza para producir ATP.

    El oxígeno es necesario para ayudar en el proceso de convertir la glucosa en ATP. El paso inicial libera solo dos moléculas de ATP por cada glucosa. Los pasos posteriores liberan mucho más ATP.

    Diagrama de las mitocondrias
    Figura\(\PageIndex{1}\): La mayoría de las reacciones de respiración celular se llevan a cabo en las mitocondrias.

    Los Reactivos

    ¿Qué entra en la celda? El oxígeno y la glucosa son reactivos de la respiración celular. El oxígeno ingresa al cuerpo cuando un organismo respira. La glucosa ingresa al cuerpo cuando un organismo come.

    Los Productos

    ¿Qué produce la célula? Los productos de la respiración celular son el dióxido de carbono y el agua. El dióxido de carbono se transporta desde sus mitocondrias fuera de su célula, a sus glóbulos rojos, y de regreso a sus pulmones para ser exhalado. El ATP se genera en el proceso. Cuando se descompone una molécula de glucosa, se puede convertir en un total neto de 36 o 38 moléculas de ATP. Esto sólo ocurre en presencia de oxígeno.

    La reacción química

    La reacción química global para la respiración celular es una molécula de glucosa (C 6 H 12 O 6) y seis moléculas de oxígeno (O 2) produce seis moléculas de dióxido de carbono (CO 2) y seis moléculas de agua (H 2 O). Usando símbolos químicos, la ecuación se representa de la siguiente manera:

    C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O

    El ATP se genera durante el proceso. Aunque esta ecuación no parezca tan complicada, la respiración celular es una serie de reacciones químicas divididas en tres etapas: la glucólisis, el ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones.

    Glucólisis

    La etapa uno de la respiración celular es la glucólisis. La glucólisis es la división o lisis de la glucosa. La glucólisis convierte la glucosa de 6 carbonos en dos moléculas de piruvato de 3 carbonos. Este proceso ocurre en el citoplasma de la célula, y ocurre en presencia o ausencia de oxígeno. Durante la glucólisis se elabora una pequeña cantidad de NADH al igual que cuatro ATP. Durante este proceso se utilizan dos ATP, dejando una ganancia neta de dos ATP por glucólisis. El NADH retiene temporalmente la energía, la cual será utilizada en la etapa tres.

    El ciclo de Krebs

    En presencia de oxígeno, en condiciones aeróbicas, el piruvato ingresa a las mitocondrias para proceder al ciclo de Krebs. La segunda etapa de la respiración celular es la transferencia de la energía en piruvato, que es la energía inicialmente en la glucosa, a dos portadores de energía, NADH y FADH 2. También se produce una pequeña cantidad de ATP durante este proceso. Este proceso ocurre en un ciclo continuo, llamado así por su descubrimiento, Hans Krebs. El ciclo de Krebs utiliza una molécula de 2 carbonos (acetil-CoA) derivada del piruvato y produce dióxido de carbono.

    La cadena de transporte de electrones

    La etapa tres de la respiración celular es el uso de NADH y FADH 2 para generar ATP. Esto ocurre en dos partes. Primero, el NADH y el FADH 2 ingresan a una cadena de transporte de electrones, donde su energía es utilizada para bombear, por transporte activo, protones (H+) al espacio intermembrana de las mitocondrias. Esto establece un gradiente de protones a través de la membrana interna. Estos protones luego fluyen por su gradiente de concentración, moviéndose de nuevo a la matriz por difusión facilitada. Durante este proceso, el ATP se elabora añadiendo fosfato inorgánico al ADP. La mayor parte del ATP producido durante la respiración celular se realiza durante esta etapa.

    Por cada glucosa que inicia la respiración celular, en presencia de oxígeno (condiciones aeróbicas), se generan 36-38 ATP. Sin oxígeno, en condiciones anaeróbicas, mucho menos (¡solo dos!) Se producen ATP.

    Resumen

    • La mayoría de los pasos de la respiración celular tienen lugar en las mitocondrias.
    • El oxígeno y la glucosa son reactivos en el proceso de respiración celular.
    • El principal producto de la respiración celular es el ATP; los productos de desecho incluyen dióxido de carbono y agua.

    Explora más

    Utilice los recursos a continuación para responder a las siguientes preguntas

    Explorar más I

    1. ¿Qué tipos de células tienen mitocondrias?
    2. ¿Qué es el cristae? ¿Dónde ocurre? ¿Por qué es importante esta estructura?
    3. ¿Qué portadores de electrones de alta energía producen el ciclo de Krebs? ¿Dónde llevan sus electrones?
    4. ¿Cuál es el papel de la acetil-CoA? ¿Dónde encaja en el ciclo de Krebs?
    5. ¿Cuánto ATP produce el ciclo de Krebs por cada molécula de piruvato que entra en el ciclo?

    Explora más II

    1. ¿Cuál es el nombre del complejo proteico que produce ATP?
    2. ¿Cuál es el aceptor final de electrones al final de la cadena de transporte de electrones?
    3. ¿Qué es una “molécula de transferencia móvil”? ¿Cuál es su función?
    4. ¿Cómo se forma el gradiente de iones hidrógeno?
    5. ¿Cuál es el propósito del gradiente de protones (iones hidrógeno)?

    Revisar

    1. ¿Dónde se descompone la glucosa para formar ATP? ¿Cómo se llama este proceso? ¿Este proceso necesita oxígeno?
    2. Escribir la reacción química para el proceso general de respiración celular.
    3. ¿Qué es lo necesario para que continúe el ciclo de Krebs?
    4. ¿Qué sucede durante el ciclo de Krebs?
    5. ¿Qué es el piruvato?
    6. ¿Qué sucede durante la cadena de transporte de electrones?
    7. ¿Cómo se produce el ATP durante la tercera etapa de la respiración celular?

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