Respiración celular: qué es, proceso, tipos, funciones
¿Qué es la respiración celular?
La respiración celular es el proceso mediante el cual las células de un ser vivo producen energía a partir de los nutrientes que se encuentran en los alimentos. Se trata de una reacción química compleja que requiere varias enzimas para su correcto funcionamiento.
Durante la respiración celular, las células utilizan el oxígeno presente en el aire para oxidar los nutrientes y convertirlos en energía. El dióxido de carbono que se produce como resultado del proceso es expulsado.
Este proceso comienza en la membrana celular y se lleva a cabo en las mitocondrias, que son orgánulos celulares responsables de la producción de energía.
Se pueden identificar cuatro etapas principales de este proceso: la glucólisis, la oxidación del piruvato, el ciclo del ácido cítrico o ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones, donde se genera la fosforilación oxidativa.
Tanto el ciclo de Krebs como la fosforilación requieren de la presencia de oxígeno. Por su parte, la glucólisis puede ocurrir sin este elemento; es decir, en condiciones anaeróbicas, que se caracterizan por la ausencia temporal o total de oxígeno.
¿Dónde ocurre la respiración celular?
El proceso de la respiración celular ocurre en el interior del citoplasma, la parte de la célula que rodea al núcleo. La energía que se encuentra en los sustratos, como la glucosa, los hidratos de carbono o los ácidos grasos, se va liberando poco a poco.
En el caso de la glucólisis, se trata de un proceso metabólico que ocurre dentro del citoplasma; el ciclo de Krebs sucede en la matriz mitocondrial; y la fosforilación oxidativa tiene lugar en la membrana mitocondrial interna.
Funciones de la respiración celular
La respiración celular sirve para producir energía a partir de moléculas como los carbohidratos, las proteínas o las grasas, que se convierten en moléculas ATP, después de que el proceso de respiración tiene lugar. Las moléculas ATP están compuestas de trifosfato de adenosina.
Sin este proceso, la vida no podría prosperar, porque el resultado que se obtiene de él permite a las células cumplir con todas las funciones que deben desempeñar.
Procesos: etapas de la respiración celular
En la respiración celular hay cuatro etapas: glucólisis, oxidación del piruvato, ciclo del ácido cítrico y fosforilación oxidativa.
1. Glucólisis
Durante la glucólisis se oxida la glucosa para obtener piruvato y energía. Esta ruta catabólica tiene lugar en células eucariotas y procariotas, ocurriendo en el hialoplasma celular, una solución líquida que se encuentra dentro de cada célula. En el caso de las células vegetales, ocurre en el estroma.
Para que la glucólisis suceda, hay un total de 10 reacciones químicas en el organismo, que se pueden dividir en fases: fase preparatoria y fase de obtención de energía.
2. Oxidación del piruvato
La oxidación del piruvato continúa cuando finaliza la glucólisis, resaltando por su corta duración, en comparación con el resto de etapas. Al terminar la etapa de glucólisis, se mantienen dos moléculas de piruvato, un ácido que es fundamental en diferentes procesos químicos.
Esta etapa ocurre en la matriz mitocondrial, cuando se trata de células eucariotas, así que el piruvato se mueve desde el citoplasma hasta la matriz. En esta reacción se elimina el grupo del carboxilo del piruvato y se libera dióxido de carbono.
3. Ciclo del ácido cítrico
La tercera etapa es el ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico, una vía metabólica que transforma los carbohidratos, las grasas y los aminoácidos. Durante el proceso suceden distintas reacciones de manera secuencial que tienen como objetivo oxidar carbohidratos, lípidos o grasas y proteínas.
Inicia con la reacción en la porción acetilo de la acetil-COA o coenzima A, que es una molécula formada a partir de que acepta un grupo acetil. Esta molécula reacciona con el ácido dicarboxílico, generando una reacción catalítica.
4. Fosforilación oxidativa
Finalmente, la fosforilación oxidativa es una etapa que se caracteriza por una cadena de transporte de electrones y por la quimiosmosis. La cadena de transporte de electrones inicia en la mitocondria con las proteínas y moléculas; en este proceso los electrones van pasando de un miembro a otro de la cadena.
En la quimiosmosis se forma ATP, con la energía que se libera en las reacciones anteriores y se capta para poder generar esta energía. En la fosforilación se cumplen cuatro pasos: entrega de electrones, transferencia de electrones y bombeo de protones, separación de oxígeno para formar agua, y síntesis de ATP o trifosfato de adenosina.
Tipos de respiración celular
En la respiración celular hay dos tipos: la respiración aeróbica y la anaeróbica. En el primer tipo interviene el oxígeno en el proceso, mientras que en el segundo no.
Respiración aeróbica
La respiración aeróbica requiere de la presencia de oxígeno para su proceso y comenzó a evolucionar desde que el oxígeno está disponible en la atmósfera del planeta. Con este tipo de respiración los organismos descomponen la glucosa hasta transformarla en dióxido de carbono.
Respiración anaeróbica
La respiración anaeróbica ocurre en ausencia de oxígeno, permitiendo a diferentes organismos sobrevivir en ambientes donde hay una baja cantidad de oxígeno disponible o incluso en la ausencia total de este elemento.
Con este tipo de respiración es posible producir ATP de forma muy rápida, lo que se traduce en una manera sumamente eficiente de conseguir energía. Por otro lado, la desventaja es que la producción de ATP es menor, a comparación de los procesos aeróbicos.
Referencias
- Alberts, B., & Bray, D. Introducción a la biología celular. Ed. Médica Panamericana.
- Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. Biología: La vida en la Tierra. Pearson educación.
- Curtis, H., & Schnek, A. Curtis. Biología. Ed. Médica Panamericana.