El proceso de la respiración celular Autor: Ing.Agr. Carlos González

Primera parte: la glicólisis Resumen: La glucosa ( molécula de 6 C) se descompone en dos moléculas, cada una de 2 C, que dependiendo si la situación es aeróbica o anaeróbica, se presentaran dos caminos. En el caso que las condiciones sean anaeróbicas se realizará una ramificación a la fermentación del ácido láctico [ a ácido láctico +2H: a 2 moléculas de 3 C ] o a fermentación alcohólica [a etanol -CO2 +2H: a 2 moléculas de 2 C]. En el caso que sea aeróbica, esos 2 C intervienen en el ciclo de Krebs. Se liberan 2 x CO2, se forma ATP y H2 . Se une a una molécula transportadora de hidrógeno.

La glucolisis tiene lugar en el citoplasma celular y sin la necesidad de oxígeno. 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 primera parte (de preparación de la glucosa)se necesita energía, que es suministrada por dos moléculas de ATP, que servirán para fosforilar la glucosa y la fructosa, enmascarando de esa manera a estos compuestos para no salir de la célula (por algún sistema de transporte). Al final de esta fase se obtienen, en la práctica dos moléculas de PGAL (fosforogliseroaldehído), ya que la molécula de DHAP (dihidroxiacetona-fosfato), se transforma en PGAL (triosas). En la segunda fase (oxidación por parte del NAD y ganancia de energía), que afecta a las dos moléculas de PGAL, se forman cuatro moléculas de ATP y dos moléculas de NADH. 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. Recordemos que si partimos del glucógeno o el almidón la perdida de energía inicial es de un solo ATP.

La glucolisis se produce en la mayoría de las células vivas, tanto en procariotas como en las eucariotas. En este gif animado, puedes ver los cambios sufridos por la molécula de glucosa hasta transformarse en dos moléculas de ácido pirúvico.

Segunda parte: el ciclo de Krebs (del ácido cítrico) Resumen: Una molécula de 2 C se une a una de 4 C. Se forma una molécula de 6 C, que paso a paso se descompondrá hasta la molécula de 4 C original. Se libera CO2, se forma ATP y H2 se une a una molécula transportadora de hidrógeno. En esta etapa los dos ácidos piruvicos formados en la etapa anterior se oxidan por la presencia de 2 NAD, convirtiéndose en el producto más importante de la degradación de los carburantes metabólicos es el 2 acetil-CoA, (ácido acético activado con el coenzima A) [+ 2 CO2], 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 de 4 CO2; los electrones de alta energía obtenidos en las sucesivas oxidaciones se utilizan para formar 6 NADH y 2 FADH2, que luego entrarán en la cadena respiratoria. También se ganará algo de energía 2 GTP. En el siguiente dibujo se puede ver un esquema sumario de este ciclo.

Y finalmente, una secuencia animada del ciclo de krebs.

Tercera parte: la cadena respiratoria Resumen: Finalmente se unen el hidrógeno y el oxígeno para formar H2O. Esto no sucede en un solo paso, sino en muchos pasos intermedios a través de las moléculas de la cadena para el transporte electrónico. Así se evita una reacción explosiva y se puede formar ATP en diferentes momentos.

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 proteicos, situados en las crestas mitocondriales formando tres grandes complejos enzimáticos. Por cada NADH se formaran tres ATP, mientras que por cada FADH2 solo se producirán 2 ATP.

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. Recordemos que en esta etapa algunos H+ serán transportados al espacio intermembranal por algunas proteínas (bomba de protones) diminuyendo el pH en dicha zona (pH 4). Luego estos protones podrán ingresar a la matriz mitocondrial únicamente por una ATP-sintetasa, produciendo la formación ADP + Pi = ATP

Recordemos que también existen otras vías metabólicas posibles en la degradación de compuestos orgánicos: las proteínas y de los lípidos

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