3.3 Respiración aerobia y anaerobia

Como ya lo mencionamos en el capítulo anterior, hubo un tiempo donde la Tierra no tenía oxígeno en su atmósfera, por lo que las células realizan su respiración sin usar oxígeno. Y después de que la Tierra cambi´y ya había oxígeno en abundancia, las células evolucionarion y aprendieron a usar este oxígeno en su respiración.

La respiración celular es el conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales determinados compuestos orgánicos son degradados completamente, por oxidación, hasta convertirse en sustancias inorgánicas, proceso que proporciona energía aprovechable por la célula (principalmente en forma de ATP).

Por lo que las células pueden llevar a cabo, los dos tipo de respiración

La respiración anaerobia

Es la que NO requiere oxígeno en su proceso respiratorio.

El aceptor final de electros enes una molécula inorgánica distinta del oxígeno. Es un tipo de metabolismo muy común en muchos microorganismos, especialmente procariotas. No debe confundirse con la fermentación, proceso también anaeróbico, pero en el que no interviene nada parecido a una cadena transportadora de electrones.

En algunas bacterias o arqueas, el resultado de la respiración anaeróbica depende del compuesto utilizado. Por ejemplo, si el aceptor es el sulfato, se forma hidrógeno de azufre; si el aceptor es el dióxido de carbono se forma metano.

En los seres humanos y los animales, la glucosa se transforma en ácido láctico. En las levaduras y las plantas, la glucosa se transforma en etanol y dióxido de carbono.

Este tipo de respiración está compuesta por dos subprocesos:

1. La glucólisis

Es el proceso en el cual se convierte la glucosa (carbohidratos) en otro tipo de molécula llamada "piruvato" y de este proceso se obtienen 2 moléculas de ATP.

2. La fermentación (Lactica o alcoholica)

La fermentación es el proceso que convierte el piruvato en ácido láctico o en alcohol.

Fermentación alcohólica. Es un proceso llevado a cabo por las levaduras principalmente, en el que a partir de ciertos azúcares, se produce una cantidad de alcohol etanol, dióxido de carbono y ATP. Este es el proceso empleado para producir las bebidas alcohólicas.

Fermentación acética. Propia de las bacterias del género Acetobacter, transforma el alcohol etílico en ácido acético, o sea, el alcohol en vinagre. Es, no obstante, un proceso aeróbico, por lo que puede darse en los vinos expuestos al aire.

Fermentación láctica. Consiste en una oxidación parcial de la glucosa, llevada a cabo por bacterias lácticas o por las células musculares animales (cuando se quedan sin oxígeno para respirar). Este proceso genera ATP pero produce ácido láctico como subproducto, lo cual produce al acumularse, la sensación dolorosa de fatiga muscular.

La respiración aerobica
Es aquella que utiliza oxígeno en su proceso respiratorio. La respiración celular se produce en dos etapas sucesivas y está compuesta de 2 subproceso:

1. El ciclo de Krebs

Tiene lugar en la matriz mitocondrial, que contiene todas las enzimas, agua, fosfatos y otras moléculas necesarias para la respiración. Consta de ocho reacciones químicas en las que, a partir del acetil-coenzima A procedente de reacciones de oxidación de distintas moléculas (ácido pirúvico especialmente, ácidos grasos y aminoácidos) se obtiene ATP, CO2 y otras moléculas con poder reductor (NADH y el FADH2).

2. La cadena de electreones

Las moléculas con poder reductor obtenidas en el ciclo de Krebs, el NADH y el FADH2, entran en la cadena transportadora de electrones o cadena respiratoria, donde los electrones van pasando de una molécula reducida a otra oxidada hasta llegar al aceptor final, que es el oxígeno, que se reducirá formando agua. La energía que se obtiene en este proceso, llamado fosforilación oxidativa, se invierte en la síntesis de ATP y se explica por la hipótesis quimiosmótica de Mitchell. Por cada NADH que entre en la cadena se obtendrán tres ATP, y por cada FADH2 dos ATP.

NADH → 3 ATP

FADH2 → 2 ATP

La cadena respiratoria ocurre en las crestas mitocondriales, donde se encuentran las enzimas específicas, que están agrupadas de tal modo que facilitan el acoplamiento energético y la transferencia de electrones. Para este proceso es indispensable la presencia de oxígeno en la célula.

En las células procariotas aerobias, la respiración celular se produce en el citoplasma y los mesosomas.

Al terminar estos subprocesos, la respiración aerónica libera como productos de desecho, agua y bióxido de carbono y genera 34 o 36 moléculas energeticas de ATP