Respiración

Aeróbica

Introducción

La respiración celular Aeróbica es un conjunto de reacciones metabólicas que tienen por objeto liberar la energía contenida en la glucosa (monosacárido), para ser aprovechada por las células.

La respiración aeróbica es propia de los organismos eucariontes.

La respiración aeróbica ocurre en presencia de oxigeno y considera la degradación de nutrientes hasta dióxido de carbono y agua, y la producción de energía en forma de ATP.

La respiración aeróbica consta de varias etapas: Glucólisis, Ciclo de Krebs, cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidada.

GlucólisisConsiste en una serie de reacciones, en las

que la glucosa se va degradando hasta llegar a la formación de un compuesto de tres carbonos: el acido pirúvico (piruvato).

Por cada molécula de glucosa, se obtienen dos de acido pirúvico, dos moléculas netas de ATP y dos moléculas aceptadoras de energía, conocidas como NADH.

Glucosa + 2 ATP + 4 ADP + 2 P + 2 NAD*

2 Acido pirúvico + 2 ADP + 4 ATP +2NADH + 2H*

Ciclo de krebs El primer paso es convertir el acido pirúvico en un compuesto de acetil-coenzima A (2 carbonos). El segundo paso es la combinación del acetil coenzima A con otra sustancia, el acido oxaltrico (4 carbonos), para formar ácido cítrico.

Se necesitan dos vueltas para la oxidación de la glucosa. La energía total que rinde la glucosa es de: 2 moléculas de ATP, seis moléculas de NADH y dos moléculas de FADH que se usarán para sintetizar más ATP.

Cadena Transportadora de Electrones

Los electrones de alta energía son transportados por el NADH y el FADH2 del ciclo de Krebs, que van cuesta abajo hasta el oxígeno.

Se desprenden grandes cantidades de energía que impulsan el bombeo de protones (iones H+) hacia el exterior de la matriz mitocondrial.

Uno de los portadores de electrones es una coenzima, los demás contienen hierro y se llaman citocromos.

Cada portador esta en un nivel mas bajo de energía que el anterior y la energía que se libera se usa para formar ATP.

En esta representación de la cadena respiratoria, las moléculas que se indican: flavina mononucleótido (FMN), coenzima Q (CoQ) y los citocromos b, c, a y a3, son los principales transportadores de electrones de la cadena

Fosforilación oxidativaEn esta ultima etapa de la respiración celular, un

complejo enzimático llamado ATP sintetasa, produce el ATP que requiere nuestras células para crecer, realizar transporte activo, dividirse, etc.

La fosforilación oxidativa es la transferencia de electrones de los equivalentes reducidos NADH, NADPH, FADH, obtenidos en la glucólisis y en el ciclo de Krebs hasta el oxígeno molecular, acoplado con la síntesis de ATP. Este proceso metabólico está formado por un conjunto de enzimas complejas, ubicadas en la membrana interna de las mitocondrias, que catalizan varias reacciones de óxido-reducción, donde el oxígeno es el aceptor final de electrones y donde se forma finalmente agua.

De una molécula de glucosa se obtienen 38 moléculas de ATP mediante la fosforilación oxidativa.

Análisis del punto de vista evolutivo

Cuando comenzó la vida en la Tierra, las células podían vivir y crecer con las pocas sustancias químicas presentes en el medio externo sin oxigeno.

Más adelante la atmósfera con el oxígeno provocó que muchos organismos murieran y otros se refugiaron en zonas profundas con ausencia de oxígeno.

El gran avance fue el uso del oxígeno como aceptor final de los electrones procedentes de la materia orgánica. La respiración aeróbica perfeccionó la cadena de citocromos primitiva de la respiración anaeróbica. Este cambio supuso una colonización del medio terrestre, ya que se dejaron de utilizar los iones propios de la respiración anaeróbica, presentes en el agua, para poder realizar la respiración aeróbica gracias a la utilización del oxígeno atmosférico.

Conclusión

Con lo aprendido podemos decir que la respiración aeróbica ocurre en presencia de oxigeno y es muy importante para la obtención de la energía que requieren las células.

La respiración aeróbica consta de tres fases: Las dos primeras (glucólisis, ciclo de Krebs) se llevan a cabo sin la intervención del oxígeno. Es hasta la tercera etapa (cadena respiratoria) donde interviene el oxígeno.

Si consideramos la degradación total de la molécula de glucosa y descontamos los 2 ATP que ingresaron a ella al inicio de la glucólisis, la célula obtiene un total de 38 ATP.