Respiración Celular

El término de respiración celular, se refiere a la ruta bioquímica por la que las células liberan energía de los enlaces químicos de las moléculas de los alimentos, y proporcionan esa energía para los procesos esenciales de la vida. Todas las células vivas tienen que llevar a cabo la respiración celular. Puede ser respiración aeróbica en presencia de oxígeno, o respiración anaeróbica. Las células procariotas llevan a cabo la respiración celular dentro del citoplasma o en las superficies internas de las células. Aquí se hará mayor hincapié en las células eucariotas, en donde las mitocondrias, son el lugar donde se produce la mayoría de las reacciones. La moneda de energía de estas células es la ATP, y una manera de ver el resultado de la respiración celular, es viendo el proceso de producción de ATP.

El gráfico siguiente puede servir como un recordatorio de algunos de los procesos que intervienen en la respiración celular.

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La respiración celular produce CO₂ como desecho metabólico. Este CO₂ se une con agua para formar ácido carbónico, que ayuda a mantener el pH de la sangre. Como demasiado CO₂ haría bajar demasiado el pH de la sangre, la eliminación del exceso de CO₂ debe llevarse a cabo sobre una base continua.

Una de las cosas interesantes sobre la respiración celular es que es parte de un "juego de herramientas" esencialmente universal que caracteriza a toda la vida, al menos a la vida que involucra células eucariotas.

Respiración Aeróbica

La respiración aeróbica, o respiración celular en presencia de oxígeno, utiliza el producto final de la glicólisis, el piruvato, en el ciclo TCA, para producir mucha más moneda de energía en forma de ATP, que la que se puede obtener por cualquier vía anaeróbica. La respiración aeróbica es característica de las células eucariotas cuando tienen suficiente oxígeno, y la mayor parte tiene lugar en las mitocondrias.

Respiración Anaeróbica

El primer paso en la respiración celular de todas las células vivas es la glucólisis, que puede llevarse a cabo sin la presencia de oxígeno molecular. Si el oxígeno está presente en la célula, entonces puede tomar ventaja de la respiración aeróbica a través del ciclo TCA, para producir mucha más energía útil en forma de ATP, que por cualquier vía anaeróbica. Sin embargo, las vías anaeróbicas son importantes y son la única fuente de ATP para muchas bacterias anaeróbicas. Las células eucariotas también recurren a vías anaeróbicas, si su suministro de oxígeno es bajo. Por ejemplo, cuando las células musculares están trabajando muy duro y agotan su suministro de oxígeno, utilizan la vía anaeróbica al ácido láctico, para continuar proporcionando ATP para la función celular.

La glucólisis produce dos moléculas de ATP, por lo que es el primer paso de la respiración anaeróbica. El piruvato, el producto de la glicólisis, se puede utilizar en la fermentación para producir etanol y NAD⁺ o para la producción de lactato y NAD⁺. La producción de NAD⁺ es crucial, ya que la glucólisis lo requiere y cesa su suministro cuando se agota, lo que resulta en la muerte celular. A continuación se muestra un bosquejo general de los pasos anaeróbicos. Sigue la organización de Karp.

La respiración anaeróbica (tanto la glucólisis como la fermentación), se lleva a cabo en la parte líquida del citoplasma, mientras que la mayor parte de la producción de energía de la respiración aeróbica, tiene lugar en las mitocondrias. La respiración anaeróbica deja una gran cantidad de energía en las moléculas de etanol o lactato, que la célula no puede utilizar y debe excretar. Una parte del lactato llegará al hígado a través del torrente sanguíneo y puede volver a convertirse en glucosa a través del ciclo de Cori . El etanol puede ser metabolizado por el hígado, pero es un precursor deficiente de la gluconeogénesis y puede provocar hipoglucemia.