Respiración celular: Qué es y como funciona

La respiración celular es un proceso fundamental que ocurre en las células de todos los organismos vivos. Es a través de este proceso que las células obtienen la energía necesaria para realizar sus funciones vitales. Pero, ¿qué es exactamente la respiración celular y cómo funciona?

¿Qué es la respiración celular?

La respiración celular es un conjunto de reacciones metabólicas que ocurren en las células para convertir los nutrientes bioquímicos, como la glucosa, en adenosín trifosfato (ATP).

El ATP es la principal moneda energética de la célula, esencial para realizar las reacciones que requieren energía. Durante este proceso, las moléculas de oxígeno y glucosa se convierten en dióxido de carbono y agua, liberando energía en el proceso.

A nivel molecular, la respiración celular implica la transferencia de electrones desde moléculas donadoras, como la glucosa, a moléculas aceptoras, como el oxígeno. Esta transferencia de electrones se realiza a través de una serie de reacciones químicas que liberan energía. Esta energía liberada se almacena en moléculas de ATP (adenosín trifosfato), que actúan como «baterías» químicas que las células utilizan para alimentar sus actividades.

Etapas de la respiración celular

La respiración celular es un proceso complejo que se divide en varias etapas. Cada etapa tiene lugar en una ubicación y contribuye a la transformación de la glucosa y otros nutrientes en energía en forma de ATP. A continuación, se detallan las etapas principales de la respiración celular:

Glucólisis:

• Ubicación: Citosol de la célula.
• Descripción: La glucosa, un azúcar de seis carbonos, se descompone en dos moléculas de piruvato, cada una de tres carbonos. Durante este proceso, se produce una pequeña cantidad neta de ATP y se generan moléculas de NADH, un transportador de electrones.

Oxidación del piruvato:

• Ubicación: Mitocondria.
• Descripción: El piruvato es transportado desde el citosol a la mitocondria. Aquí, cada molécula de piruvato se convierte en una molécula de acetil-CoA, liberando una molécula de dióxido de carbono y generando más NADH en el proceso.

Ciclo de Krebs o Ciclo del ácido cítrico :

• Ubicación: Matriz mitocondrial.
• Descripción: En el ciclo de krebs el acetil-CoA entra en el ciclo del ácido cítrico, donde se combina con una molécula de cuatro carbonos. A través de una serie de reacciones, esta combinación produce dióxido de carbono, ATP, NADH y otra molécula transportadora de electrones llamada FADH2.

Fosforilación oxidativa (cadena de transporte de electrones y quimiosmosis):

• Ubicación: Membrana interna de la mitocondria.
• Descripción: Los electrones de NADH y FADH2 se transfieren a través de una serie de proteínas en la membrana interna de la mitocondria. Esta transferencia de electrones genera un flujo de protones que crea un gradiente electroquímico. Este gradiente impulsa la producción de ATP a través de una enzima llamada ATP sintasa. El oxígeno actúa como el aceptor final de electrones en esta cadena, combinándose con electrones y protones para formar agua.

Tipos de respiración celular

La respiración celular puede clasificarse según el tipo de molécula aceptora de electrones que se utilice en el proceso. Basándonos en esta clasificación, existen dos tipos principales de respiración celular: aeróbica y anaeróbica.

Respiración aeróbica

Es el proceso de producción de energía en presencia de oxígeno. Es la forma más eficiente de respiración celular y es la que predomina en la mayoría de los organismos multicelulares, incluidos los humanos.

• Aceptor final de electrones: Oxígeno (O2). El oxígeno se reduce para formar agua (H2O) al final de la cadena de transporte de electrones.
• Productos: Dióxido de carbono (CO2), agua (H2O) y una gran cantidad de ATP.
• Ubicación: Mientras que la glucólisis ocurre en el citosol, las etapas subsiguientes (oxidación del piruvato, ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa) tienen lugar en la mitocondria.

Respiración anaeróbica (o fermentación)

La respiración anaeróbica es el proceso de producción de energía en ausencia de oxígeno. Es menos eficiente en términos de producción de ATP en comparación con la respiración aeróbica.

• Aceptores finales de electrones: Dependiendo del organismo y las condiciones, pueden ser moléculas orgánicas como el piruvato o derivados del piruvato. No se utiliza oxígeno en este proceso.
• Productos: Varían según el tipo de fermentación. En la fermentación láctica, por ejemplo, el producto es ácido láctico. En la fermentación alcohólica, los productos son etanol y CO2. La cantidad de ATP producido es mínima en comparación con la respiración aeróbica.
• Ubicación: Todo el proceso ocurre en el citosol de la célula.

Aunque todos los organismos realizan glucólisis, no todos llevan a cabo la respiración aeróbica o anaeróbica. Algunos microorganismos, por ejemplo, pueden realizar diferentes tipos de respiración anaeróbica, dependiendo de las condiciones ambientales y la disponibilidad de aceptores de electrones.

Puntos Clave de la Respiración Celular

• Producción de Energía: Convierte glucosa en ATP, la energía de la célula.
• Etapas: Incluye glucólisis, oxidación del piruvato, ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa.
• Necesidad de Oxígeno: La respiración aeróbica requiere oxígeno para producir agua y ATP.
• Alternativa sin Oxígeno: La respiración anaeróbica ocurre sin oxígeno, produciendo menos ATP.