¿Qué es la respiración celular y dónde ocurre?

Antes de comenzar a ver qué es la respiración celular, explicaremos algunos de los componentes y procesos básicos de la célula.

La célula es la unidad básica, estructural y funcional de todo ser vivo. En ella ocurren un conjunto de procesos bioquímicos y fisicoquímicos para poder crecer, reproducirse, mantener sus estructuras e interaccionar con el medio. Esto es lo que conocemos como metabolismo.

El metabolismo se divide en dos procesos. En primer lugar, el catabolismo, que consiste en la degradación de moléculas complejas a otras más simples liberando así energía. Esta energía es empleada para labores que van desde producir calor hasta llevar a cabo la contracción muscular. En segundo lugar, el anabolismo, consiste en la síntesis de moléculas complejas a partir de otras más simples consumiendo energía, es decir, lo contrario al catabolismo.

La respiración celular, como componente del metabolismo, es un proceso catabólico, en otras palabras, un conjunto de reacciones bioquímicas por las que compuestos orgánicos se degradan por oxidación hasta inorgánicos liberando energía.

Todas las células vivas tienen que llevar a cabo la respiración celular, sin embargo, no todas son iguales. Puede ser respiración aeróbica en presencia de oxígeno, o respiración anaeróbica, en medios sin oxígeno. Algunos microorganismos como las levaduras son capaces de utilizar el oxígeno y dejar de emplearlo cuando este escasea.

Durante la respiración celular, una molécula de glucosa se degrada poco a poco en dióxido de carbono y agua. Esto ocurre en un total de 4 etapas que veremos muy simplificadas a continuación.

Primera etapa: Glucólisis

Todo comienza en el citoplasma de la célula con una molécula de glucosa(C6H12O6), el principal azúcar que circula en nuestra sangre y la primera fuente de energía en nuestro cuerpo. En esta fase esta glucosa se “divide” en dos moléculas de ácido pirúvico (también llamado piruvato) produciendo energía. Como hemos visto anteriormente esto sería un proceso catabólico.

Si una vez realizada la glucólisis hubiera una falta de oxígeno, nos encontraríamos ante una fermentación. Las fermentaciones más conocidas son la fermentación láctica utilizada en la fabricación de yogures y la fermentación etílica empleada en la fabricación de algunas bebidas alcohólicas. Para las siguientes etapas es necesaria la presencia de oxígeno.

Localización de las mitocondrias y el citoplasma en células animales

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Ubicación del citoplasma y mitocondrias en la célula.

Segunda etapa de la respiración celular: Descarboxilación oxidativa.

La molécula de ácido pirúvico ingresa en la matriz mitocondrial donde se transforma en otra molécula llamada Acetil-CoA, la molécula intermediaria más importante en el metabolismo. En este proceso se libera CO2 (dióxido de carbono) e interviene una enzima llamada piruvato deshidrogenasa. Las enzimas son moléculas de los seres vivos (proteínas) que aceleran o ralentizan la velocidad a la que ocurren las reacciones químicas.

Esquema de mitocondria.

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Tercera etapa: Ciclo de Krebs.

Una vez obtenida la molécula de Acetil-CoA, comienza el Ciclo de Krebs localizado también en la matriz mitocondrial. La molécula de Acetil-CoA atraviesa el ciclo transformándose en distintas moléculas para finalmente regenerar la inicial. Se genera ATP, NADH y FADH2. El Ciclo de Krebs es una ruta central en la que convergen otras. El ciclo de krebs es un proceso complejo, al igual que toda la bioquímica.

Cuarta etapa de la respiración celular: Fosforilación oxidativa.

Finalmente, en la fosforilación oxidativa, el NADH + H+ y FADH2 producidos en la fase anterior depositan los electrones en una cadena de transporte. Estos electrones fluyen por la cadena mediante reacciones químicas. El transporte de estos es <<cuesta abajo>>, espontaneo, hasta llegar al compuesto químico que los recoge, el O2. Cuando se juntan con el oxígeno se forma agua (H2O).

Durante este proceso, protones de H+ se han quedado dentro del espacio intermembranoso y necesitan salir de alguna manera. Para salir solo pueden hacerlo por “túneles” que forman las ATP-asas. Al pasar por ellas se produce energía. A este fenómeno se le conoce como gradiente electroquímico.

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Esquema respiración celular
Esquema general de la respiración celular. Propiedad: Khan Academy.
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