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Pasos de la respiración celular
Introducción
La respiración celular es una de las vías más elegantes, majestuosas y
fascinantes en la Tierra. También es una de las más complicadas. Cuando
aprendí sobre ella por primera vez, ¡sentí que me había tropezado y caído en
una lata de sopa de letras sabor química orgánica!
Por suerte, la respiración celular no es tan intimidante una vez que te familiarizas
con ella. Vamos a comenzar a ver la respiración celular desde un nivel alto,
pasaremos por cada una de las cuatro principales etapas y señalaremos la
manera en que se conectan entre sí.
Los pasos de la respiración celular
Resumen de los pasos de la respiración celular.
1. Glucólisis. La glucosa, que tiene 6 carbonos, se convierte en 2 piruvatos
(de 3 carbonos cada uno) y se obtiene ATP y NADH. Estas reacciones
ocurren en el citosol.
2. Oxidación del piruvato. El piruvato viaja a la matriz mitocondrial y se
convierte en una molécula de dos carbonos unida a la coenzima A llamada
acetil-CoA. Se libera dióxido de carbono y se produce NADH.
3. Ciclo del ácido cítrico. El acetil-CoA se combina con una molécula de
cuatro carbonos y atraviesa un ciclo de reacciones para finalmente
regenerar la molécula inicial de cuatro carbonos. En el proceso se genera
ATP (o GTP en algunos casos), NADH y FADH
2
y se libera dióxido de
carbono. Estas reacciones ocurren en la matriz mitocondrial.
4. Fosforilación oxidativa. El NADH y el FADH
2
producidos en pasos
anteriores depositan sus electrones en la cadena de transporte de
electrones dentro de la membrana interna de la mitocondria. El
movimiento de los electrones por la cadena libera energía que se utiliza
para bombear protones desde la matriz hacia el espacio intermembranal,
con lo que se forma un gradiente. Los protones fluyen de regreso hacia la
matriz a través de una enzima llamada ATP sintasa, para generar ATP. Al
final de la cadena de transporte de electrones, el oxígeno recibe los
electrones y recoge protones del medio para formar agua.
Durante la respiración celular, una molécula de glucosa se degrada poco a poco
en dióxido de carbono y agua. Al mismo tiempo, se produce directamente un
poco de ATP en las reacciones que transforman a la glucosa. No obstante, más
tarde se produce mucho más ATP en un proceso llamado fosforilación oxidativa.
La fosforilación oxidativa es impulsada por el movimiento de electrones a través
de la cadena de transporte de electrones, una serie de proteínas incrustadas en
la membrana interna de la mitocondria.
Estos electrones provienen originalmente de la glucosa y se trasladan a la
cadena de transporte de electrones con ayuda de los acarreadores de
electrones NAD
+
y FAD, que se convierten en NADH y FADH
2
cuando
adquieren esos electrones. Para ser claros, esto es lo que sucede en el diagrama
anterior donde dice + NADH o + FADH
2
. La molécula no aparece de la nada, solo
se convierte a la forma en que transporta electrones:
Para ver cómo una molécula de glucosa se convierte en dióxido de carbono y
cómo se recolecta su energía en forma de ATP y NADH/FADH
2
en una de las
células de tu cuerpo, vamos a ver paso a paso las cuatro etapas de la respiración
celular.
1. Glucólisis. En la glucólisis, la glucosa —un azúcar de seis carbonos— se
somete a una serie de transformaciones químicas. Al final, se convierte
en dos moléculas de piruvato, una molécula orgánica de tres carbonos.
En estas reacciones se genera ATP y NAD
+
se convierte en NADH.
2. Oxidación del piruvato. Cada piruvato de la glucólisis viaja a la matriz
mitocondrial, que es el compartimento más interno de la mitocondria. Ahí,
el piruvato se convierte en una molécula de dos carbonos unida a
coenzima A, conocida como acetil-CoA. En este proceso se libera dióxido
de carbono y se obtiene NADH.
3. Ciclo del ácido cítrico. El acetil-CoA obtenido en el paso anterior se
combina con una molécula de cuatro carbonos y atraviesa un ciclo de
reacciones para finalmente regenerar la molécula inicial de cuatro
carbonos. En el proceso se genera ATP, NADH y FADH
2
, y se libera
dióxido de carbono.
4. Fosforilación oxidativa. El NADH y FADH
2
producidos en pasos
anteriores depositan sus electrones en la cadena de transporte de
electrones y regresan a sus formas "vacías" (NAD
+
y FAD). El movimiento
de los electrones por la cadena libera energía que se utiliza para bombear
protones fuera de la matriz y formar un gradiente. Los protones fluyen de
regreso hacia la matriz, a través de una enzima llamada ATP sintasa, para
generar ATP. Al final de la cadena de transporte de electrones, el oxígeno
recibe los electrones y recoge protones del medio para formar agua.
La glucólisis puede ocurrir en ausencia de oxígeno en un proceso
llamado fermentación. Las otras tres etapas de la respiración celular —la
oxidación del piruvato, el ciclo del ácido cítrico y la fosforilación oxidativa—
necesitan de la presencia de oxígeno para suceder. Solo la fosforilación oxidativa
usa oxígeno directamente, pero las otras dos etapas no pueden proceder sin la
fosforilación oxidativa.
2 Pasos de la respiración celular.docx
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