¿Qué es la respiración?
Cuando escuche la palabra «respire», probablemente piense en respirar. Cuando respira, toma oxígeno con cada inhalación y libera dióxido de carbono con cada exhalación. Este intercambio de gases es importante para la respiración, pero si bien la respiración es un proceso físico, la respiración se puede considerar más como un proceso químico. Todos los organismos, desde una sola célula bacteriana hasta una colonia de arrecifes de coral y una ballena azul, se someten a respiración.
Las moléculas de alimentos absorbidas después de la digestión se ingieren, se descomponen y la energía liberada en el proceso se utiliza para impulsar los movimientos y el funcionamiento fisiológico del organismo. La respiración es el proceso bioquímico en el cual las células de un organismo obtienen energía al combinar oxígeno y glucosa, lo que resulta en la liberación de dióxido de carbono, agua y ATP (la moneda de energía en las células).
Cuando examinamos la ecuación de la respiración celular, vemos que los reactivos son glucosa y oxígeno (para la respiración aeróbica), y los productos son dióxido de carbono, agua y ATP. Tenga en cuenta la cantidad de moléculas de oxígeno, dióxido de carbono y agua involucradas en cada «turno» del proceso.
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Equilibrio con la fotosíntesis
La respiración es la antítesis del proceso de fotosíntesis, en el que los autótrofos absorben dióxido de carbono y agua, junto con la luz solar, para producir glucosa y oxígeno. Los autótrofos incluyen cualquier organismo fotosintetizador, como plantas y algas, todos los cuales también experimentan respiración. Los productos de la fotosíntesis son captados por heterótrofos , organismos que no pueden producir su propia energía y dependen de los autótrofos para alimentarse. Los subproductos de su respiración (dióxido de carbono y agua) se utilizan para la fotosíntesis. En un ecosistema equilibrado, este intercambio es un ejemplo de un ciclo de retroalimentación negativa.
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Tres fases de la respiración
En las células procariotas, la respiración tiene lugar en el citosol y a través de la membrana plasmática celular. En las células eucariotas, ocurre en el citosol y en las mitocondrias. Las mitocondrias son las centrales eléctricas de las células eucariotas y contienen áreas de gran superficie de pliegues de membrana en las que se puede maximizar la actividad respiratoria.
Respiración bajo el agua: resumen y temas del libro
La respiración ocurre de manera similar a la combustión interna del motor de su automóvil: entran compuestos orgánicos y oxígeno, salen dióxido de carbono y agua, y la energía liberada en el proceso alimenta el automóvil o la celda. La respiración y la combustión son procesos exergónicos , en los que se libera energía al romper los enlaces moleculares. Para producir ATP a partir de la ruptura de los enlaces de glucosa, la respiración se produce en tres fases:
- Glucólisis : la molécula de glucosa original (de los alimentos) se descompone en ácido pirúvico, que se oxida en CO2 y agua, dejando una molécula de dos carbonos llamada acetil-CoA. En este proceso se generan dos ATP. Esto ocurre en el citosol.
- El ciclo del ácido cítrico : la acetil-CoA de la glucólisis se agrega a una cadena de carbono existente y se descompone secuencialmente, liberando más CO2 (subproducto) y liberando electrones, que se agregan a las moléculas aceptoras. Se generan dos ATP para cada turno de este ciclo. Esto ocurre en la matriz mitocondrial.
- Fosforilación oxidativa : las moléculas aceptoras de electrones dejan caer los electrones, que funcionan para bombear iones H + en alta concentración en un lado de la membrana plasmática, creando un gradiente de presión que agita la enzima ATP sintasa, generando aproximadamente 32 ATP. Los electrones restantes son tomados por oxígeno, que luego se combina con hidrógenos libres para crear agua. Piense en las enzimas como un molino de agua, con la presión del agua moviendo el molino y la energía cinética que genera electricidad.
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En pocas palabras, romper la molécula de glucosa y las subsiguientes cadenas de carbono durante el ciclo del ácido cítrico libera electrones libres que se utilizarán para activar la cadena de transporte de electrones, impulsando así la enzima ATP sintasa para producir ATP.
Respiración anaerobica
Muchos organismos aún pueden metabolizar incluso si no hay oxígeno presente. La respiración puede ser anaeróbica si no se ingiere oxígeno. En este caso, se puede utilizar un aceptor de electrones alternativo, como zinc o manganeso, para llevar a cabo la reacción. La mayoría de los procariotas se someten a una forma de respiración anaeróbica y algunos procesos eucariotas son anaeróbicos.
Dos ejemplos de respiración anaeróbica eucariota incluyen la fermentación del ácido láctico y la fermentación del alcohol, nombradas así por sus subproductos. La fermentación del ácido láctico es el proceso en las células musculares comúnmente asociado con el dolor después de un ejercicio intenso; sus músculos se contraen demasiado rápido para la respiración aeróbica, por lo que una vía anaeróbica toma el control temporalmente. La respiración anaeróbica es típicamente menos eficiente en la producción de ATP que la respiración aeróbica.
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Resumen de la lección
La respiración es el proceso bioquímico en el que las células de un organismo obtienen energía. Convierte los alimentos que ingieres en la energía que tu cuerpo necesita para funcionar. Es el nivel más básico de metabolismo en todos los seres vivos, y la ecuación general para la respiración celular dice que la glucosa más seis moléculas de oxígeno reaccionan para formar seis moléculas de dióxido de carbono más seis moléculas de agua más ATP (o energía).
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Hay tres fases de la respiración: glucólisis, ciclo del ácido cítrico y fosforilación oxidativa. Estos procesos metabólicos descomponen la glucosa y los productos posteriores para proporcionar ATP. Muchos organismos pueden experimentar respiración anaeróbica en ausencia de oxígeno. La respiración celular es compleja en sus componentes, pero simple en su función.
Los resultados del aprendizaje
Cuando haya terminado esta lección sobre respiración, averigüe si puede:
- Proporcionar la definición de respiración.
- Compara la respiración con la fotosíntesis
- Enumerar las tres fases del proceso respiratorio.
- Recuerde el propósito de la respiración y su ecuación general.
- Reconocer la forma en que la respiración celular puede ocurrir sin oxígeno.
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