Respiración celular

Un proceso metabólico

Puede decirse que la respiración celular supone un proceso metabólico mediante el cual el oxígeno se reduce y las células producen energía y agua. En concreto, el oxígeno actúa como aceptor final de electrones y es el agente oxidante. Estas reacciones son indispensables para la nutrición celular.

La liberación de energía se desarrolla de manera controlada. Una parte de dicha energía se incorpora a las moléculas de ATP que, gracias a este proceso, pueden utilizarse en procesos endotérmicos como el anabolismo (el mantenimiento y desarrollo del organismo).

Tipos de respiración celular

Es posible dividir la respiración celular en dos tipos: la respiración aeróbica y la respiración anaeróbica. En la respiración aeróbica interviene el oxígeno como aceptor de los electrones que liberan las sustancias orgánicas. La respiración anaeróbica, en cambio, no cuenta con la participación del oxígeno, sino que los electrones recaen en otros aceptores que son sustancias inorgánicas diferentes.

Es importante distinguir, a su vez, entre la respiración anaeróbica y la fermentación, que es un proceso anaeróbico de oxidación parcial de la glucosa o de reducción interna del piruvato (o sus derivados), habitual tanto en células eucariotas como procariotas, donde no hay una cadena de transporte de electrones y un compuesto orgánico actúa como aceptor de los electrones.

La glucólisis

También conocida como lisis o escisión de la glucosa, la glucólisis se lleva a cabo a través de una serie de reacciones bien definidas, que catalizan enzimas diferentes. Al finalizar el proceso en el citoplasma, de cada molécula de glucosa se obtiene una ganancia neta de dos de ATP (adenosín trifosfato) y dos de NADH (la forma reducida de NAD+, nicotinamida adenina dinucleótido).

A continuación detallamos las diez fases de la glucólisis:

Todo comienza con la activación de la glucosa (glucosa + ATP -> glucosa 6-fosfato + ADP). Un porcentaje de la energía que se libera durante la producción de glucosa 6-fosfato y ADP queda en el enlace que relaciona la molécula de glucosa con el fosfato.
Una isomerasa cataliza una reacción que reordena la glucosa 6-fosfato, lo que da lugar a la formación de fructosa 6-fosfato.
El ATP brinda a la fructosa 6-fosfato un nuevo fosfato para producir fructosa 1,6-bisfosfato (fructosa con fosfatos en las posiciones primera y sexta). Esta reacción es regulada por la enzima fosfofructocinasa. Hasta este punto, dos moléculas de ATP se han invertido y no ha habido recuperación de energía.
Se produce la división de la fructosa 1,6-bisfosfato en dos azúcares de 3 carbonos: dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído 3-fosfato.
Se lleva a cabo la interconversión de triosas fosfato. La dihidroxiacetona fosfato es convertida por la enzima triosa fosfato isomerasa en una segunda molécula de gliceraldehído 3-fosfato.
Tiene lugar la oxidación de las moléculas de gliceraldehído 3-fosfato; es decir, se da la eliminación de átomos de hidrógeno y la nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+) se reduce a NADH. Se trata de la primera reacción que acarrea una cierta recuperación de energía. El gliceraldehído-3-fosfato se oxida y se fosforila para formar 1,3-bisfosfoglicerato.
Con la fosforilación, ese 1,3-bisfosfoglicerato pierde un fosfato, formando 3-fosfoglicerato y el primer ATP por cada molécula de tres carbonos.
1. Se produce una transferencia enzimática del grupo fosfato restante desde la posición tres a la dos, siendo 2-fosfoglicerato el producto resultante.
2. Una molécula de agua es eliminada del 2-fosfoglicerato, lo cual concentra energía cerca del grupo fosfato y produce fosfoenolpiruvato (PEP).
3. El fosfoenolpiruvato transfiere su grupo fosfato a una molécula de ADP y así forma piruvato y ATP.

Importancia de la respiración celular

En resumen, la respiración celular es un proceso del metabolismo que le permite a las células generar energía. Para esto llevan adelante la degradación de moléculas orgánicas, sobre todo glucosa. La energía se obtiene en forma de ATP.

La respiración celular se desarrolla tanto en el citoplasma como en las mitocondrias. En condiciones aeróbicas, la energía presente en los nutrientes se transforma en energía que puede ser utilizada por las células mediante el uso del oxígeno. En el caso de la respiración anaeróbica, en cambio, no interviene el oxígeno, sino que otras sustancias inorgánicas actúan como aceptores de los electrones.

En definitiva, la respiración celular es un mecanismo que hace posible la producción de energía utilizable por parte de las células. Sin esta respiración, las células no pueden crecer ni reproducirse de manera eficiente y sostenida: por lo tanto, el proceso es trascendental para la vida en la mayoría de los organismos.