Lectura 4: Respiración celular

Lectura 4: Respiración celular

En sentido estricto, la respiración es un proceso que realizan todos los seres vivos a nivel celular que consiste en la liberación de la energía que contienen las moléculas orgánicas que se sintetizan o incorporan durante la nutrición.

Sin embargo, es frecuente pensar que la respiración se limita a la obtención del oxígeno del medio y a la expulsión de dióxido de carbono empleando estructuras como branquias, tráqueas, piel o pulmones; cuando en realidad dichas estructuras son parte de los mecanismos respiratorios exclusivos de los animales, que éstos emplean para poner en contacto el oxígeno con el interior de las células. 

La respiración se lleva a cabo en las células de todos los seres vivos. El desdoblamiento de los nutrientes que tiene lugar en este proceso trae como consecuencia la liberación de energía útil en forma de  ATP (Adenosin Trifosfato). Cuando el oxígeno está presente el rompimiento de las moléculas nutritivas es completo y por lo tanto se libera mayor cantidad de ATP (respiración aerobia), cuando el rompimiento es incompleto, sin que participe el oxígeno, la liberación de energía es menor (respiración anaerobia).

Es por esta razón, que para algunos seres vivos la captación del oxígeno del medio es imprescindible, este gas en el interior de las células es conducido hasta las mitocondrias donde actúa como aceptor final de electrones, que se liberan al descomponer los nutrientes

Pero… ¿de quién se obtiene la energía primaria?

Originalmente, la energía de todos los seres vivos proviene del sol, esta energía es transformada por los organismos autótrofos en energía química contenida en las moléculas de glucosa (fotosíntesis). A través de la respiración, en las mitocondrias tanto de células animales como vegetales, la glucosa es degradada hasta liberar energía útil, para la célula,  en forma de ATP. El ATP es comparado con una “moneda energética” debido a que es la forma de energía que las células pueden emplear de manera inmediata para llevar a cabo todas sus funciones.

¿Qué son las mitocondrias?

Las mitocondrias son los organelos celulares donde se realiza la respiración. Estas estructuras tienen forma de un “frijolito” y miden de 0.5 a 0.7 micrómetros (micrómetros=la milésima parte de un milímetro). Las mitocondrias están formadas por dos membranas, una externa que rodea a todo el organelo y que permite el libre acceso de gran cantidad de sustancias del exterior y una interna que se dispone en forma de pliegues llamados crestas mitocondriales, membrana que es impermeable al paso de sustancias.

Entre las dos membranas se encuentra un líquido viscoso llamado matriz mitocondrial que contiene las enzimas responsables de desdoblar las moléculas nutritivas.

¿Cómo se realiza el desdoblamiento de las moléculas orgánicas?

Generalmente, la glucosa es la molécula modelo que se utiliza para explicar como se lleva a cabo el rompimiento de las moléculas orgánicas en el interior de las células y la consecuente liberación de energía, es decir la respiración.

La glucosa es un carbohidrato formado por seis carbonos, por eso se le denomina hexosa. La primera etapa del rompimiento de esta molécula se denomina glucólisis, sucede en el citoplasma de la célula y se realiza en ausencia de oxígeno. En este proceso el rompimiento es parcial formándose, a través de la acción de enzimas, dos moléculas de tres átomos de carbono y sólo dos moléculas de ATP, además se produce agua y dióxido de carbono, gas que se desecha a la atmósfera. La glucólisis la llevan a cabo organismos como las bacterias y levaduras que obtienen “escasa” energía del rompimiento incompleto de la glucosa.

Posteriormente, en las células eucariontes después de la glucólisis se continua la degradación de las 2 moléculas de 3 átomos de carbono por medio de dos procesos complejos: el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria, ambas series de reacciones se realizan en las crestas mitocondriales donde existen una gran cantidad de complejos enzimáticos que permiten obtener el resto de la energía química almacenada en los enlaces de la glucosa.