Bases teóricas de la respiración de las células

Escrito y verificado por el médico Nelton Abdon Ramos Rojas

Escrito por Nelton Abdon Ramos Rojas

Última actualización: 09 julio, 2023

La respiración de las células es un proceso de reacciones bioquímicas en las que determinados compuestos orgánicos son degradados. También se le conoce como respiración celular o interna.

Este proceso de degradación se da por oxidación. A través del mismo, se transforman las sustancias orgánicas en inorgánicas y se libera su energía.

La respiración de las células se basa en un proceso de expulsión y liberación de energía. Así, la energía, a causa de esta oxidación, acaba convirtiéndose en trifosfato de adenosina (ATP), componente necesario para el proceso de vida de las células.

En pocas palabras, la respiración celular consiste en la reducción de la cantidad de oxígeno para la producción y liberación (controlada) de energía y agua. Por ende, es un proceso fundamental para la vida de las células.

Las fases de la respiración de las células

Durante la respiración celular, la molécula de sustancias orgánicas (la glucosa) debe ser procesada en dos fases:

• La glucólisis.
• La oxidación del ácido pirúvico.

Primera fase: la glucólisis

A este proceso también se le conoce como ‘glicólisis’. Esta es la vía metabólica encargada de oxidar la glucosa a base de enzimas (proteínas encargadas de controlar las reacciones químicas). Ocurre dentro del citoplasma de la eucariota.

En él se dan una serie de diez reacciones, cada una con una enzima específica que ayuda a formar dos moléculas de ácido pirúvico. Ocurre con la producción simultánea del trifosfato de adenosina (ATP).

Al final, acaban produciéndose dos moléculas de trifosfato de adenosina (ATP) y dos coenzimas de nicotinamida adenina dinucleótido (NADH) por cada molécula de glucosa.

Sin embargo, la mayoría se convierte en ácido pirúvico, pasando por una segunda fase. De todo este proceso, se obtiene la energía necesaria para la células.

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Segunda fase: la oxidación del ácido pirúvico

El ácido pirúvico sale del citoplasma, impulsado por el movimiento de electrones. A continuación, atraviesa las membranas externas e internas de la mitocondria, justo donde debe oxidarse.

Sin embargo, esta etapa dependerá de la presencia o ausencia de O2 en el medio. Si hay suficiente suministro de oxígeno, el ácido pirúvico es descarboxilado, es decir, parte de sus componentes se eliminan en un compuesto que presenta forma de dióxido de carbono (CO2).

Así, él mismo se descarboxila en la matriz de la mitocondria por el complejo enzimático piruvato dentro del ciclo de Krebs. No obstante, si no hay una cantidad suficiente de oxígeno disponible, no continua con la oxidación y el piruvato sigue una ruta anaeróbica o la fermentación.

¿Qué es el ciclo de Krebs?

En estos organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es el anillo de conjunción de las rutas metabólicas. Son responsables de la degradación y desasimilación de los carbohidratos, las grasas y las proteínas en anhídrido carbónico y agua.

De esta forma, permiten almacenar energía química. Por último, cabe mencionar que el ciclo de Krebs ocurre en las mitocondrias de las células eucariotas y en el citoplasma de las células procariotas.

¿Cuántos tipos de respiración de las células existen?

La respiración celular puede llevarse a cabo de dos maneras:

• Respiración aeróbica.
• Respiración anaeróbica.

1. Respiración aeróbica

En este tipo de respiración, está presente el oxígeno. Se da justo después de la degradación de la glucosa. En el mismo, se obtiene la oxidación escalonada del ácido pirúvico a dióxido de carbono y agua. Este tipo de respiración se lleva a cabo en dos etapas:

• La primera es el ciclo de Krebs.
• La segunda corresponde al transporte de electrones y la fosforilación oxidativa (estos transcurren simultáneamente).

En las células eucariotas, estas reacciones tienen lugar sucesivamente dentro de las mitocondrias. En cambio, en las células procariotas, las reacciones se llevan a cabo en estructuras respiratorias de la membrana plasmática.

2. Respiración anaeróbica

En el proceso de respiración anaeróbica, no está presente el oxígeno. Así, para la misma función se emplea otra sustancia oxidante distinta, como el sulfato o el nitrato.

Por otro lado, en las bacterias con respiración anaerobia interviene una cadena transportadora de electrones. Durante la misma, se reoxidan las coenzimas reducidas durante la oxidación de los substratos nutrientes. Esto es análogo a la respiración aeróbica. Su única diferencia con la aeróbica es que el aceptor último de electrones no es el oxígeno.

Por último, no hay que confundir la respiración anaeróbica con la fermentación. En la fermentación no existe, en absoluto, una cadena de transporte de electrones. El aceptor final de electrones es una molécula orgánica. Estos dos tipos de metabolismo tienen solo en común el no ser dependientes del oxígeno.

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¿Para qué sirve la respiración de las células?

La respiración de las células, como hemos visto, es el proceso mediante el cual las células aprovechan el oxígeno para generar energía y agua. Pero ¿por qué es tan importante?

Pues bien, al contrario que las plantas que obtienen su energía del sol, los seres humanos necesitamos generar nuestra propia energía para ‘alimentar’ a las células con ella y que estas puedan cumplir con sus funciones en el cuerpo humano.