La respiración celular es el proceso vital de los seres vivos, puesto que brinda la energía para desarrollar todas las actividades necesarias. Este proceso se realiza en las mitocondrias.
Podemos clasificar a la respiración celular, como proceso químico - biológico, en tres etapas:
- la glucólisis o glicólisis
- el ciclo de Krebs
- la cadena respiratoria
Pero antes de explicar las etapas de la respiración celular, necesitamos aclarar conceptos esenciales para un buen entendimiento de este tema:
- el ATP
- Las mitocondrias
Aunque son muy diversas las biomoléculas que contienen energía almacenada en sus enlaces, es el ATP (adenosín trifosfato) la molécula que interviene en todas las transacciones de energía que se llevan a cabo en las células; por ella se la califica como "moneda universal de energía".
Una característica peculiar de las mitocondrias es que son de origen materno, ya que sólo el óvulo aporta las mitocondrias a la célula original, y cómo la mitocondria posee ADN, podemos decir que esta información va pasando a las generaciones exclusivamente a través de las mujeres.En la primera parte se necesita energía, que es suministrada por dos moléculas de ATP, que servirán para fosforilar la glucosa y la fructosa. Al final de esta fase se obtienen, en la práctica, dos moléculas de PGAL, ya que la molécula de DHAP (dihidroxiacetona-fosfato), se transforma en PGAL.
El ATP está formado por adenina, ribosa y tres grupos fosfatos, contiene enlaces de alta energía entre los grupos fosfato; al romperse dichos enlaces se libera la energía almacenada.
En la mayoría de las reacciones celulares el ATP se hidroliza a ADP, rompiéndose un sólo enlace y quedando un grupo fosfato libre, que suele transferirse a otra molécula en lo que se conoce como fosforilación; sólo en algunos casos se rompen los dos enlaces resultando AMP + 2 grupos fosfato.
El sistema ATP <-> ADP es el sistema universal de intercambio de energía en las células.
Las mitocondrias son los orgánulos celulares encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular, actúan por tanto, como centrales energéticas de la célula y sintetizan ATP a expensas de los carburantes metabólicos (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos).
Una característica de las mitocondrias es que se cree que eran, antiguamente, bacterias aeróbicas que vivían en forma independiente, ya que poseen ribosomas y su propio ADN, lo que les brinda cierta autonomía, y que fueron ingeridas ("tragadas", pero NO digeridas), por células anaeróbicas ancestrales, produciéndose una continuo mutualismo (simbiosis). Esta hipótesis fue planteada por L. Margulis y D. Sagan, en la teoría endosimbiótica, que intenta explicar la aparición de las células eucariotas, basándose en el hecho de que las mitocondrias tienen su propio ADN, al igual que los cloroplastos, que pertenecen a las células vegetales, y realizan la fotosíntesis, que lograron adaptarse y sobrevivir a los cambios.
La ultraestructura mitocondrial está en relación con las funciones que desempeña: en la matriz se localizan los enzimas responsables de la oxidación de los ácidos grasos, los aminoácidos, el ácido pirúvico y el ciclo de Krebs.
En la membrana interna están los sistemas dedicados al transporte de los electrones que se desprenden en las oxidaciones anteriores y un conjunto de proteínas encargadas de acoplar la energía liberada del transporte electrónico con la síntesis de ATP, estas proteínas le dan un aspecto granulado a la cara interna de la membrana mitocondrial.
También se encuentran dispersas por la matriz una molécula de ADN circular y unos pequeños ribosomas implicados en la síntesis de un pequeño número de proteínas mitocondriales.
Partes de la Mitocondria
GLUCÓLISIS
La glucólisis tiene lugar en el citoplasma celular. Consiste en una serie de diez reacciones, cada una catalizada por una enzima determinada, que permite transformar una molécula de glucosa en dos moléculas de un compuesto de tres carbonos, el ácido pirúvico.
En la segunda fase, que afecta a las dos moléculas de PGAL, se forman cuatro moléculas de ATP y dos moléculas deNADH. Se produce una ganancia neta de dos moléculas de ATP.
Al final del proceso la molécula de glucosa queda transformada en dos moléculas de ácido pirúvico, es en estas moléculas donde se encuentra en estos momentos la mayor parte de la energía contenida en la glucosa.
La glucólisis se produce en la mayoría de las células vivas, tanto en procariotas como en las eucariotas.
Esquema explicativo de la Glucólisis
El producto más importante de la degradación de los carburantes metabólicos es el acetil-CoA, (ácido acético activado con el coenzima A), que continúa su proceso de oxidación hasta convertirse en CO2 y H2O, mediante un conjunto de reacciones que constituyen el ciclo de Krebs punto central donde confluyen todas las rutas catabólicas de la respiración aeróbica. Este ciclo se realiza en la matriz de la mitocondria.
En este ciclo se consigue la oxidación total de los dos átomos de carbono del resto acetilo, que se eliminan en forma deCO2; los electrones de alta energía obtenidos en las sucesivas oxidaciones se utilizan para formar NADH Y FADH2, que luego entrarán en la cadena respiratoria.
Esquema resumen del
Ciclo de Krebs
CADENA RESPIRATORIA
Sería la etapa final del proceso de la respiración, es entonces cuando los electrones "arrancados" a las moléculas que se respiran y que se "almacenan" en el NADH Y FADH2, irán pasando por una serie de transportadores, situados en lascrestas mitocondriales formando tres grandes complejos enzimáticos.
La disposición de los transportadores permite que los electrones "salten" de unos a otros, liberándose una cierta cantidad de energía (son reacciones redox) que sirve para formar un enlace de alta energía entre el ADP y el P, que da lugar a una molécula de ATP.
El último aceptor de electrones es el oxígeno molecular y otra consecuencia será la formación de agua.
Cadena Respiratoria dentro de la Mitocondria
Con este proceso se termina el proceso de respiración celular en las células animales.
