Papel del oxígeno en la respiración celular

Definición de la respiración celular

Respire profundamente y exhale suavemente. Todos los días, todo el día y toda la noche, nuestros pulmones inhalan y exhalan aire. Aunque es calmante, el objetivo de este proceso es llevar oxígeno al cuerpo. Pero, ¿por qué realmente necesitamos oxígeno? La mayoría de los estudiantes dicen respirar, pero esto no es del todo exacto. Respiramos para obtener oxígeno, no al revés. Resulta que el oxígeno es el ingrediente esencial para producir energía en un proceso llamado respiración celular. La respiración celular es el proceso que utilizan las células para producir energía. Las células de nuestro cuerpo necesitan oxígeno para realizar este proceso, aunque otros organismos, como la levadura o las bacterias, no siempre lo necesitan. Tienen otras formas de generar energía. Pero dado que el enfoque de esta lección en particular está en el papel del oxígeno, nos quedaremos con las células animales, como las de nuestro cuerpo. Todas las células del cuerpo participan en la respiración celular. Usan oxígeno y glucosa, un azúcar que se encuentra en los alimentos que comemos y los convierten en ATP (trifosfato de adenosina) o energía celular y dióxido de carbono. Aunque este proceso se puede representar mediante una sola ecuación, en realidad hay muchos pasos pequeños que tienen lugar antes de que realmente usemos oxígeno para obtener ATP. Examinemos cada uno de los tres pasos principales en detalle a continuación.

Pasos de la respiración celular

La respiración celular tiene tres pasos principales: glucólisis, el ciclo del ácido cítrico y fosforilación oxidativa, donde se utiliza oxígeno. Paso 1: glucólisis La glucólisis es el primer paso en la respiración celular y ocurre en el compartimento principal de la célula: el citoplasma. Las células dejan pasar la glucosa de la sangre; la glucosa proviene de los alimentos que comemos. A continuación, las células convierten la glucosa a través de varios compuestos diferentes para producir dos moléculas de ATP y una molécula llamada piruvato. También se crea un compuesto llamado NADH (dinucleótido de nicotinamida y adenina + hidrógeno). Esta molécula almacena electrones recolectados de la glucosa, que luego se usarán para crear una mayor cantidad de ATP. Paso 2: ciclo del ácido cítrico Luego, la célula toma el piruvato producido en la glucólisis y lo convierte en una molécula llamada acetil Co-A. Esto sucede en la central eléctrica de la célula, las mitocondrias. La acetil Co-A también se convierte en varios compuestos diferentes pero, en última instancia, la acetil Co-A se regenera, de ahí la parte del «ciclo» del ciclo del ácido cítrico. El ciclo del ácido cítrico también crea otra molécula de ATP, NADH adicional y la molécula FADH (flavina adenina dinucleótido + hidrógeno), que también transporta electrones. Paso 3: fosforilación oxidativa El objetivo de la respiración celular hasta ahora ha sido obtener un poco de ATP, pero ahora se centra en los electrones alojados en el NADH. El NADH se lleva a la membrana mitocondrial o barrera de las mitocondrias. En realidad, hay dos membranas, una interna y otra externa, y un pequeño espacio intermedio llamado espacio intermembrana. Aquí, los electrones se transfieren entre las proteínas de la membrana en la cadena de transporte de electrones. Las proteínas actúan como trabajadores de una fábrica, transmitiendo los electrones en una cadena. A medida que pasan los electrones, cuatro proteínas utilizan la energía almacenada en los electrones para mover los iones de hidrógeno al espacio intermembrana. Al final de la cadena está el último aceptor de electrones: el oxígeno. El oxígeno ama a los electrones más que a cualquiera de las otras proteínas de la cadena, por lo que las proteínas siguen transmitiéndolos para que el oxígeno pueda tenerlos todos. Cuando el oxígeno finalmente obtiene los electrones, también recoge dos iones de hidrógeno. Cuando los electrones, los iones de hidrógeno y el oxígeno se combinan, ¡forman agua! Una vez que se agota el oxígeno, los electrones no tienen adónde ir a la última proteína y la cadena se detiene. Como resultado, los otros pasos también se detienen, como el tráfico en retroceso en un semáforo. La célula ya no puede producir energía y muere.

Producción de ATP

Es posible que todavía se pregunte dónde se produce todo el ATP. Hasta ahora, solo hicimos un par en la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico, pero el verdadero día de pago aún está por llegar. Veamos cómo sucede esto. En el espacio intermembrana, los iones de hidrógeno se acumulan como agua detrás de una presa. Cuando tenemos agua detrás de una presa, el agua puede fluir a través de un espacio designado y recolectamos la energía liberada a medida que el agua se mueve para producir electricidad. La celda tiene un método similar para los iones de hidrógeno. Una proteína importante llamada ATP sintasa actúa como dique. Tiene espacio para que los iones de hidrógeno fluyan hacia las mitocondrias. A medida que fluyen los iones de hidrógeno, la ATP sintasa recolecta la energía almacenada y la usa para producir ATP. Entonces, esa energía se puede utilizar para todos los procesos en las células. Todo lo que hacemos necesita energía, que en última instancia se obtiene utilizando oxígeno y glucosa.

Resumen de la lección

La respiración celular es el proceso que utilizan las células para producir energía. Las células de nuestro cuerpo combinan glucosa y oxígeno para producir ATP y dióxido de carbono. La respiración celular comienza con la glucólisis , donde la glucosa ingresa a la célula, se convierte en piruvato y produce algunos ATP y NADH. A continuación, el piruvato pasa al ciclo del ácido cítrico , como acetil Co-A y crea más ATP y NADH. Finalmente, durante el tercer paso, la fosforilación oxidativa , el NADH se mueve hacia la membrana mitocondrial interna para transferir electrones a proteínas en la cadena de transporte de electrones. A medida que los electrones se transfieren entre las proteínas, las proteínas bombean iones de hidrógeno al espacio intermembrana. Después de cada una de las cuatro proteínas, los electrones terminan con oxígeno. El oxígeno se combina con los electrones y dos iones de hidrógeno para producir agua. Por último, los iones de hidrógeno fluyen a través de la ATP sintasa para producir ATP.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador