Respiración celular es la suma de los diversos medios bioquímicos que emplean los organismos eucariotas para extraer energía de la comida, específicamente glucosa moléculas.
El proceso de respiración celular incluye cuatro etapas o pasos básicos: Glucólisis, que ocurre en todos los organismos, procariotas y eucariotas; la reacción puente, que sienta las bases para la respiración aeróbica; y el ciclo de Krebs y el cadena de transporte de electrones, vías dependientes del oxígeno que ocurren en secuencia en las mitocondrias.
Los pasos de la respiración celular no ocurren a la misma velocidad, y el mismo conjunto de reacciones puede ocurrir a diferentes velocidades en el mismo organismo en diferentes momentos. Por ejemplo, se esperaría que la tasa de glucólisis en las células musculares aumentara considerablemente durante anaeróbico ejercicio, que incurre en una "deuda de oxígeno", pero los pasos de la respiración aeróbica no se aceleran apreciablemente a menos que el ejercicio se realice a un nivel de intensidad aeróbica de "pago por uso".
Ecuación de respiración celular
El completo fórmula de respiración celular se ve ligeramente diferente de una fuente a otra, dependiendo de lo que los autores elijan incluir como reactivos y productos significativos. Por ejemplo, muchas fuentes omiten los portadores de electrones NAD+/ NADH y FAD2+/ FADH2 del balance bioquímico.
En general, la glucosa, la molécula de azúcar de seis carbonos, se convierte en dióxido de carbono y agua en presencia de oxígeno para producir de 36 a 38 moléculas de ATP (trifosfato de adenosina, la "moneda energética" de las células en toda la naturaleza). Esta ecuación química está representada por la siguiente ecuación:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 12 H2O + 36 ATP
Glucólisis
La primera etapa de la respiración celular es glucólisis, que es un conjunto de diez reacciones que no requieren oxígeno y, por lo tanto, ocurren en todas las células vivas. Los procariotas (de los dominios Bacteria y Archaea, antes llamados "arqueobacterias") utilizan la glucólisis casi exclusivamente, mientras que los eucariotas (animales, hongos, protistas y plantas) lo utilizan principalmente como un juego de mesa para los más lucrativos enérgicamente. reacciones de respiración aeróbica.
La glucólisis tiene lugar en el citoplasma. En la "fase de inversión" del proceso, se consumen dos ATP mientras se añaden dos fosfatos al derivado de glucosa antes de dividirlo en dos compuestos de tres carbonos. Estos se transforman en dos moléculas de piruvato, 2 NADH y cuatro ATP para un ganancia neta de dos ATP.
La reacción del puente
La segunda etapa de la respiración celular, la transición o reacción puente, recibe menos atención que el resto de la respiración celular. Sin embargo, como su nombre lo indica, no habría forma de pasar de la glucólisis a las reacciones aeróbicas sin ella.
En esta reacción, que ocurre en las mitocondrias, las dos moléculas de piruvato de la glucólisis se convierten en dos moléculas de acetil coenzima A (acetil CoA), con dos moléculas de CO2 producido como desecho metabólico. No se produce ATP.
El ciclo de Krebs
La ciclo de Krebs no genera mucha energíados ATP), pero combinando la molécula de dos carbonos acetil CoA con la molécula de cuatro carbonos oxalacetato, y ciclando el producto resultante a través de una serie de transiciones que recortan la molécula de nuevo a oxaloacetato, genera ocho NADH y dos FADH2, otro portador de electrones (cuatro NADH y un FADH2 por molécula de glucosa que ingresa a la respiración celular en la glucólisis).
Estas moléculas son necesarias para la cadena de transporte de electrones, y en el curso de su síntesis, cuatro CO más2 las moléculas se desprenden de la célula como desechos.
La cadena de transporte de electrones
La cuarta y última etapa de la respiración celular es donde se realiza la mayor "creación" de energía. Los electrones transportados por NADH y FADH2 son extraídas de estas moléculas por enzimas en el membrana mitocondrial y se utiliza para impulsar un proceso llamado fosforilación oxidativa, en el que un gradiente electroquímico impulsado por la liberación de los electrones antes mencionados impulsa la adición de moléculas de fosfato al ADP para producir ATP.
Oxígeno es necesario para este paso, ya que es el aceptor de electrones final de la cadena. Esto crea H2O, entonces este paso es de donde proviene el agua en la ecuación de respiración celular.
En total, en este paso se generan de 32 a 34 moléculas de ATP, dependiendo de cómo se sume el rendimiento energético. Por lo tanto la respiración celular produce un total de 36 a 38 ATP: 2 + 2 + (32 o 34).