Definición de Respiración Celular
Licenciado en Biología
La respiración celular es uno de los procesos más fundamentales para todos los organismos, constituyendo una actividad metabólica que utilizan casi todas las células vivas para obtener la energía necesaria para llevar a cabo sus procesos vitales.
Podría pensarse en las células como diminutas máquinas que llevan a cabo todas las funciones del cuerpo, desde mover los músculos hasta pensar. La respiración celular es el motor que impulsa esa máquina, proporcionando la energía necesaria para que todo funcione sin problemas. Sin energía, las células no podrían hacer nada, y terminarían muriendo, porque hace falta energía para mantener las funciones vitales. Los procesos celulares se detendrían como un automóvil sin gasolina, como una máquina sin energía eléctrica.
La fogata dentro de las células
La respiración es, químicamente, una oxidación, y es similar a una combustión, que es una reacción química que ocurre al quemar algo. Al quemar una sustancia, se libera energía en forma de calor y luz.
En la respiración, el combustible es la glucosa, un carbohidrato omnipresente en el mundo vivo. También es necesario el oxígeno y la energía se libera como energía química, que es almacenada por las células en forma de un tipo muy especial de molécula llamada ATP.
La respiración celular tiene lugar en dos partes importantes de la célula: la mitocondria y el citoplasma. Las mitocondrias son unos orgánulos particulares que están inmersos en el citoplasma de todas las células. Son diminutas centrales eléctricas que tienen a su cargo la producción de energía. En el citoplasma, por otro lado, ocurren muchas otras actividades celulares, y entre ellas, algunas muy importantes para el proceso de respiración celular.
La glucólisis
Durante la respiración la liberación de energía debe estar muy controlada. Al igual que en una fogata, si todo el combustible se quema de golpe, se desataría un incendio.
Si se liberase toda la energía de la glucosa de una sola vez, contener tal cantidad de energía sería demasiado para la célula, que probablemente acabaría dañada por este “incendio interior”. Por este motivo, la respiración ocurre en una serie de reacciones, y en cada una de ellas se recupera un poco de energía.
Antes de llegar a las mitocondrias, la glucosa se descompone en una serie de reacciones químicas en el citoplasma de la célula.
La primera reacción del procesamiento de la glucosa es la glucólisis.
La glucólisis divide a la molécula de glucosa en dos moléculas más pequeñas llamadas piruvato.
Durante la glucólisis se obtiene una pequeña cantidad de energía, y en el caso de los organismos anaeróbicos (los que viven en ausencia de oxígeno) esta es la única forma de obtención de su energía.
En este caso, la glucólisis se acopla a una reacción llamada fermentación que produce alcohol etílico y dióxido de carbono. Esta reacción es la que usan algunos hongos unicelulares conocidos como levaduras, y es de hecho, la que se aprovecha para leudar el pan, hacer cerveza, vino y sidra.
El ciclo de Krebs y la cadena de transporte de electrones
En los organismos aeróbicos, la ruta de la respiración celular recién comienza con la glucólisis, que es como descomponer un tronco de madera en trozos más pequeños para que quepa en la fogata.
Después, el piruvato entra en las mitocondrias, donde ocurre una serie de reacciones conocidas como «ciclo de Krebs».
El ciclo de Krebs descompone completamente la molécula de piruvato y es como arrojar los trozos de madera para alimentar al fuego de la fogata. En este proceso, se libera energía que se almacena como ATP y electrones. Los electrones aún tienen energía que puede ser extraída, y esto ocurre en la última fase de la respiración celular.
El ciclo de Krebs genera electrones libres y dióxido de carbono, que es un desecho y es eliminado del cuerpo.
Estos electrones se transfieren a la cadena de transporte de electrones. Aquí, los electrones se van intercambiando entre moléculas y se logra establecer una corriente eléctrica, continuamente alimentada por el ciclo de Krebs.
Esta corriente se utiliza para bombear protones en la membrana de la mitocondria a favor del gradiente. La proteína que realiza este transporte se conoce como ATPasa, y es como una turbina.
El proceso es similar al que ocurre en una represa. La corriente eléctrica generada por la cadena de transporte de electrones es usada para abrir las compuertas que permiten el flujo de los protones, como si fueran el agua de la represa. A medida que el agua se mueve, activa la turbina, que es la que genera energía. En la respiración, a medida que los protones se mueven, activan la ATPasa, que al girar genera energía y la almacena como ATP.
En esta parte de la respiración es donde se obtiene la mayor cantidad de energía. Se requiere oxígeno y se forma agua como producto de desecho.
Los productos de desecho de la respiración, dióxido de carbono y agua son como el humo y el vapor de agua que se producen en una fogata encendida.
El dióxido de carbono se libera en el torrente sanguíneo y es expulsado por el sistema respiratorio a través de las superficies respiratorias, mientras que el agua se utiliza en otras reacciones químicas celulares o se excreta a través de la orina.
Visión general de la respiración celular
Las reacciones de la respiración celular son complejas, de hecho, este es uno de los procesos metabólicos más complejos de todos. Para tener una idea general del proceso, imagina que estás haciendo una fogata. Se necesita madera y oxígeno para que el fuego arda y produzca calor y luz. De manera similar, en la respiración celular, los dos «ingredientes» clave son la glucosa y el oxígeno.
Los productos de la respiración son dióxido de carbono (CO2), agua (H2O) y la energía que la célula utiliza para llevar a cabo sus funciones. Los productos de una fogata son humo, agua y energía.
A diferencia de la fogata, en la respiración celular, en lugar de fuego, se obtiene energía, que las células “guardan” en forma de ATP.
Respiración y fotosíntesis en plantas
Es una creencia muy extendida que las plantas no respiran, ya que hacen fotosíntesis. En realidad, las plantas también respiran.
La fotosíntesis utiliza energía, dióxido de carbono y agua para sintetizar moléculas de glucosa. La respiración rompe la molécula de glucosa en dióxido de carbono, agua y energía.
El “objetivo” de la fotosíntesis es generar glucosa y el fin de la respiración es obtener energía.
Ambas vías son necesarias para la vida y todos los seres vivos dependen de la glucosa generada por la fotosíntesis y de la energía extraída de ella por la respiración.
Se podría ver a la fotosíntesis y la respiración como vías metabólicas en espejo, cada una produce lo que la otra necesita. En los organismos fotosintéticos, se establece un balance entre ambas reacciones, de modo que el oxígeno consumido por la respiración es compensado por el oxígeno generado por la fotosíntesis.
Este balance entre fotosíntesis y respiración también se establece a nivel de ecosistemas y de toda la biota, y es esencial para el ciclo del carbono.
Art. actualizado: Sep. 2023; sobre el original de diciembre, 2009.
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