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Efecto de la temperatura sobre la respiración celular

Publicado el 8 diciembre, 2020

¿Qué es la respiración celular?

Imagínese estar afuera en invierno. Hay copos de nieve cayendo y hay que tener cuidado de no resbalar sobre el hielo. Incluso cuando estás en un ambiente frío, tu cuerpo aún intenta mantenerse a la misma temperatura en el interior, 98.6 grados Fahrenheit. Por el contrario, si tienes demasiado calor, tu cuerpo comienza a sudar para refrescarte.

La razón por la que su cuerpo trabaja tan duro para mantener este equilibrio es porque sus células funcionan mejor a esa temperatura. Dentro de sus células, pequeñas moléculas llamadas enzimas son responsables de las reacciones químicas que permiten que las células produzcan energía para que su cuerpo pueda mantenerse vivo. El proceso que utilizan las enzimas para producir energía dentro de las células se llama respiración celular . Durante la respiración celular, las células toman glucosa (azúcar) y oxígeno y producen ATP (energía celular), dióxido de carbono y agua.

Hay tres pasos principales para la respiración celular: glucólisis, ciclo del ácido cítrico y fosforilación oxidativa. La glucólisis comienza con la introducción de glucosa en la célula. Este paso produce algunas moléculas de ATP, pero el propósito principal es recolectar electrones y producir piruvato, que es necesario para el siguiente paso. El piruvato se convierte en otra molécula, acetil Co-A, y entra en el ciclo del ácido cítrico . En este paso se produce el dióxido de carbono y se recogen muchos más electrones. En el siguiente paso, la célula recolecta la energía recolectada en los electrones y produce ATP. Aquí, el oxígeno que respiramos se combina con los iones de hidrógeno para producir agua.

Temperatura optima

Estas reacciones funcionan mejor a una temperatura óptima, y ​​para nosotros eso es 98,6 grados Fahrenheit, nuestra temperatura corporal. A la temperatura óptima, la actividad enzimática, o la rapidez con la que funciona, es la más alta. Pero dado que todos los organismos tienen una temperatura interna diferente, la temperatura óptima variará un poco. Sin embargo, en general, las temperaturas más frías hacen que las enzimas trabajen más lentamente, ya que las moléculas en su interior también se mueven más lentamente. Imagínese esto: cuando el hielo se congela, las moléculas de agua se ralentizan y finalmente dejan de moverse para formar un sólido. Lo mismo sucede con las moléculas que forman las enzimas dentro de nuestras células.

Cuando la temperatura aumenta, las moléculas comienzan a moverse un poco más rápido y las reacciones también. Pero si sigue aumentando la temperatura, eventualmente la enzima se descompone o se desnaturaliza . Ahora la enzima ya no funcionará y la respiración celular no podrá continuar. La temperatura óptima es como la temperatura de Ricitos de Oro. La temperatura no puede ser demasiado alta o demasiado fría; tiene que ser lo correcto para que la enzima funcione de manera eficiente.

Prueba del efecto de la temperatura

Resulta que hay algunos experimentos geniales que puedes probar para probar esto. La levadura que usa para hornear tiene el mismo tipo de estructura celular que los humanos y realiza la respiración celular de la misma manera, por lo que es un modelo conveniente y económico para nuestras pruebas. Si bien una forma de encontrar la tasa de respiración celular a diferentes temperaturas implica medir el consumo de oxígeno, necesitaría equipo de laboratorio. Entonces, hoy, vamos a probar la producción de dióxido de carbono, ya que puede hacerlo en casa.

¿Recuerda qué paso produce dióxido de carbono? Es el ciclo del ácido cítrico. Entonces, si nuestras células producen dióxido de carbono, sabemos que deben estar ejecutando el ciclo del ácido cítrico. Para que el ciclo del ácido cítrico continúe, la fosforilación oxidativa debe consumir los electrones recolectados para producir ATP. Entonces podemos inferir que si obtenemos dióxido de carbono, también obtenemos ATP y la célula está haciendo respiración celular. Si la célula está a una temperatura óptima, la respiración celular será más rápida y obtendremos más dióxido de carbono en la misma cantidad de tiempo en comparación con otras temperaturas.

Ahora, ¿cómo mediremos la producción de un gas que no podemos ver? Como estamos haciendo esto en nuestra cocina, no necesitará ningún sensor elegante aquí. Usaremos globos. Piensa en cómo inflas un globo. ¿Qué exhalas? Dióxido de carbono, que es el producto de toda la respiración celular que ocurre en su cuerpo a la vez. La única razón por la que exhalamos dióxido de carbono es porque está hecho de la respiración celular. Es tóxico, por lo que nuestro cuerpo exhala para deshacerse de él y mantenernos a salvo. La levadura que usaremos también produce dióxido de carbono.

Entonces, si conectamos un globo a un tubo lleno de levadura, la levadura también debería poder inflar el globo. Para comenzar, primero coloque aproximadamente una cucharadita de levadura en tres pequeños tubos de ensayo o frascos de vidrio delgados. Luego, agregue dos cucharaditas de glucosa a cada tubo. Puede obtener esto en tabletas de glucosa para diabéticos en la farmacia o en línea. Coloque un globo de fiesta alrededor de la boca de cada tubo y asegúrelo con una banda de goma. Recuerde, así es como mediremos la producción de dióxido de carbono.

Finalmente, cambiemos la temperatura de cada tubo. Un tubo lo meteremos en el frigorífico. Esto enfriará la temperatura a aproximadamente 35F. Otro, lo dejaremos a temperatura ambiente, que debería rondar los 70 ° F. Calentaremos el último tubo hasta aproximadamente la temperatura corporal. Hierva un poco de agua caliente y viértala en un recipiente de vidrio o cerámica. Use un termómetro para esperar hasta que la temperatura sea de unos 95 grados, la temperatura óptima para el crecimiento de la levadura. Recuerde, todos los organismos tienen una temperatura óptima diferente. Coloque su tubo de ensayo de levadura y glucosa en el baño de agua. Ahora, deberá esperar unos treinta minutos. En treinta minutos, debería poder comparar el tamaño de cada globo.

¿Qué globo será más grande? El que tenga la temperatura óptima debería producir la mayor cantidad de dióxido de carbono, por lo que debería ser el más grande. Si sus resultados no fueron los esperados, es posible que deba reemplazar su levadura, ya que se vuelve menos efectiva con el tiempo, o es posible que deba recalibrar su termómetro, porque si lo recuerda, cualquier temperatura que no sea la temperatura óptima no cederá tanto gran tasa de respiración celular.

Resumen de la lección

La respiración celular es el proceso que utilizan todos los seres vivos para producir ATP. Combinan glucosa y oxígeno y producen ATP, dióxido de carbono y agua. Las enzimas llevan a cabo este proceso en la célula y funcionan mejor a la temperatura óptima. Si la temperatura es demasiado fría, las moléculas se mueven demasiado lentamente, pero si la temperatura es demasiado alta, las enzimas se desnaturalizan. La temperatura óptima es diferente para todas las células, pero las células humanas funcionan mejor a una temperatura corporal de 98,6 grados Fahrenheit.

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