 | Este artículo o sección tienereferencias, pero necesita más para complementar suverificabilidad. Busca fuentes:«Respiración aeróbica» –noticias ·libros ·académico ·imágenes Este aviso fue puesto el 25 de enero de 2025. |
Larespiración aeróbica orespiración aerobia es un tipo derespiración celular en la que se requiere eloxígeno, como aceptor final de electrones. Esta es realizada por lascélulas de la mayoría de seres vivos, incluidos los humanos; los organismos que llevan a cabo este conjunto de procesos metabólicos reciben el nombre deaerobios. En otras palabras la respiración aeróbica es elmetabolismo energético en el que losseres vivos obtienenenergía demoléculas orgánicas,oxidando algúnsustrato[Nota 1] y utilizando oxígeno (O2) como aceptor final de electrones. En otras variantes de la respiración celular, el aceptor final de electrones es distinto del oxígeno. En ese caso se hablaría de larespiración anaeróbica.[3]
La respiración aeróbica la realizan todos los organismoseucariontes y algunos tipos debacterias yarqueas.
En eucariontes, el oxígeno ingresa a través de lamembrana plasmática y luego atraviesa las membranas mitocondriales. En la matriz de lamitocondria se une aelectrones yprotones (que sumados constituyen átomos dehidrógeno) formandoagua al final de la cadena respiratoria. En esa reacción y en procesos anteriores se obtiene la energía necesaria para lafosforilación delADP aATP.
En presencia de oxígeno, elácido pirúvico, ya obtenido durante la primera fase deglucólisis anaerobia[Nota 2] es oxidado para proporcionar energía ydióxido de carbono. A esta serie de reacciones se las conoce como descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico. Al finalizar la reacción, se forma un radicalacetilo, el cual, con la adhesión a lacoenzima A, formaráacetil-CoA. En ausencia o escasez del agente oxidante (O2), el ácido pirúvico se transforma enácido láctico.[Nota 3]
La acetil-CoA, formada anteriormente, ingresa alciclo de Krebs, al unirse con una molécula de cuatro átomos de carbono (oxaloacetato). Generando así otra molécula con seis átomos de carbono (citrato). En el transcurso del ciclo, el citrato se recicla a oxaloacetato, liberando dos átomos de carbono en forma de CO2. También se obtienen como productos 1 GTP, 3 NADH y 1 FADH2,[6] siendo estos últimos los que capturaron un total de 8 electrones y 5 protones (correspondientes a sus estados de reducción en conjunto).[7]
Para finalizar, las coenzimas se dirigen a lascrestas de la mitocondria, formadas por los pliegues de lamembrana interna.[8] Pero en caso de tratarse de células procariotas, se desplazan hacia la membrana plasmática.[Nota 4] En estas estructuras se ubican los complejos enzimáticos encargados dereducir el O2 a agua y de la síntesis de ATP. Aprovechando un gradiente de protones producido entre el espacio intermembrana y la matriz. Este proceso se conoce comofosforilación oxidativa, siendo la fase final de la respiración aeróbica.
Laecuación química global de la respiración aeróbica es la siguiente:[11][12]
Para facilitar su estudio, la respiración aeróbica se ha subdividido en etapas que ocurren en forma sucesiva: glucólisis, descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico, ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa.
Durante laglucólisis, una molécula deglucosa esoxidada y dividida en dos moléculas deácido pirúvico (piruvato).[15] En estaruta metabólica se obtienen dos moléculas netas deATP y se reducen dos moléculas deNAD+; el número decarbonos se mantiene constante (6 en la molécula inicial de glucosa, 3 en cada una de las moléculas de ácido pirúvico). Todo el proceso se realiza en elcitosol de lacélula.
Existen otros compuestos, además de la glucosa, que pueden ser transformados en intermediarios de este proceso:
El ácido pirúvico entra en lamatriz mitocondrial encontrándose con el complejo enzimáticopiruvato deshidrogenasa. Donde se desarrolla ladescarboxilación oxidativa del piruvato;[16] denominadadescarboxilación porque se extrae uno de los tres carbonos del ácido pirúvico, liberado en forma deCO2. Además, al mismo tiempo se liberan dosátomos dehidrógeno (oxidación pordeshidrogenación), que son capturados por el NAD+, que sereduce aNADH. Por tanto; el piruvato se transforma en un radicalacetilo (-CO-CH3,ácido acético sin elgrupo hidroxilo). Posteriormente es captado por lacoenzima A (que pasa a formaracetil-CoA), que es la encargada de transportarlo a la siguiente fase.
El ciclo de Krebs es unaruta metabólica cíclica que se lleva a cabo en lamatriz mitocondrial. En la cual se realiza la oxidación de los dos acetilos transportados por la acetil coenzima A, hasta producir dos moléculas deCO2. Esta reacción libera energía en forma utilizable, es decirpoder reductor (3 NADH, 1 FADH2) y 1 GTP en cada ciclo.[17]
Para cada glucosa se producen dos vueltas completas del ciclo de Krebs, dado que se habían producido dos moléculas de acetil coenzima A en el paso anterior; por lo tanto se duplican los productos (6 NADH y 2 FADH2) se ganan 2 GTPs y se liberan 4 moléculas de CO2. Estas cuatro moléculas, sumadas a las dos de la descarboxilación oxidativa de ambos piruvatos, hacen un total de seis, que es el número de moléculas de CO2 que se producen en respiración aeróbica (ver ecuación general).
Conforma a las últimas etapas de la respiración aeróbica y tienen dos finalidades básicas:
Estos dos fenómenos están íntimamente relacionados y acoplados mutuamente. Se producen en una serie de complejos enzimáticos situados (eneucariotas) en lamembrana interna de las mitocondrias. Donde dos de los cuatro complejos realizan la reoxidación de las mencionadas coenzimas. Luego transportan los electrones de un complejo al otro y aprovechan su energía para bombear protones desde lamatriz mitocondrial hasta elespacio intermembrana.[Nota 6] Estos protones se acumulan en esa zona mientras que los electrones transportados son cedidos alO2 en una reacción, producida en elcomplejo IV, que tiene como productoagua. En conjunto, el trasporte de electrones, el bombeo de protones y la reducción del oxígeno a agua, constituyen lacadena respiratoria. Los protones acumulados fuera de la matriz[Nota 7] solo pueden regresar a ella a través de laATP sintasa, enzima que aprovecha elgradiente electroquímico parafosforilar elADP aATP. Utilizando fosfato inorgánico para enlazarlo al ADP con la energía obtenida del flujo de protones que pasa a través de ella. Este mecanismo se denominaquimiosmosis.
Los electrones y protones, (que forman átomos de hidrógeno), implicados en estos procesos son cedidos definitivamente al oxígeno (O2) que se reduce a agua. Nótese que el oxígeno atmosférico obtenido porventilación pulmonar tiene como única finalidad actuar comoaceptor final de electrones y protones en la respiración aeróbica. Siendo eliminado como vapor de agua en laexhalación.
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Datos:Q1814528
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