Respiración Celular (Anaeróbica)

Es el conjunto de reacciones bioquímicas por las cuales determinados compuestos orgánicos son degradados completamente, por oxidación, hasta convertirse en sustancias inorgánicas, proceso que proporciona energía aprovechable por la célula (principalmente en forma de ATP).

             Las siguientes ideas son fundamentales en la explicación de la respiración celular:

• La respiración celular es la degradación y la liberación de energía a partir de moléculas que sirven de combustible (glucosa), en presencia de oxígeno. 

• En las células, la oxidación de la glucosa se desarrolla en dos etapas fundamentales: la primera se conoce como glucólisis y la segunda la respiración. 

• La glucólisis tiene lugar en el citoplasma celular y no requiere la presencia de oxígeno. 

• En la glucólisis, la molécula de glucosa, que tiene seis átomos de carbono, se divide en dos moléculas de ácido pirúvico, cada una con tres carbonos; se producen 2 moléculas de ATP y, se liberan cuatro hidrogeniones y cuatro electrones. 

• La respiración tiene lugar en el interior de las mitocondrias en cuyas membranas se encuentran enzimas, coenzimas, fosfatos y otras moléculas que intervienen en este proceso.

 • En la respiración, las moléculas de ácido pirúvico se oxidan progresivamente en presencia de oxígeno a dióxido de carbono y agua.

 • La respiración celular ocurre en dos etapas: en la primera se produce el ciclo de Krebs y en la segunda el transporte terminal de electrones.

Glucolisis

Se denomina glucolisis a un conjunto de reacciones enzimáticas en las se metabolizan glucosa y otros azúcares, liberando energía en forma de ATP. La glucolisis aeróbica, que es la realizada en presencia de oxígeno, produce ácido pirúvico, y la glucolisis anaeróbica, en ausencia de oxígeno, ácido láctico.

La glucolisis es la principal vía para la utilización de los monosacáridos glucosa, fructosa y galactosa, importantes fuentes energéticas de las dietas que contienen carbohidratos. Durante la fase postabsortiva la glucosa procede, además, de otras fuentes. Tras el proceso de absorción intestinal, los azúcares glucosa, fructosa y galactosa son transportados, por la vena porta, al hígado, en donde la fructosa y la galactosa se convierten rápidamente en glucosa. La fructosa puede entrar, directamente en la vía de la glucolisis.

Esta se realiza en el citosol de todas las células. Aunque son muchas las reacciones catalizadas por diferentes enzimas, la glucolisis está regulada, principalmente, por tres enzimas: hexocinasa, fosfofructocinasa y piruvatocinasa, las cuales intervienen en el paso de las hexosas a piruvato. En condiciones aeróbicas, el piruvato es transportado al interior de las mitocondrias, mediante un transportador, en donde es decarboxilado a acetil CoA, que entra en el ciclo del ácido cítrico. En condiciones anaeróbicas, el piruvato se convierte a lactato, que es tranportado al hígado, en donde interviene en el proceso de gluconeogénesis, y pasa de nuevo a la circulación para intervenir en la oxidación de los tejidos y en el ciclo del ácido láctico, o de Cori.

     

Proceso de Glucolisis

     En este proceso participan 10 enzimas diferentes que catalizan diez reacciones secuénciales, las cuales podríamos dividir en tres etapas:

a) Formación de fructosa 1,6- bisfosfato a partir de glucosa,

b) Formación de triosas fosfato (gliceraldehido 3-fosfato y dihdrixiacetona fosfato) a partir de fructosa 1,6-bisfosfato y

c) Formación de piruvato a partir de gliceraldheido 3-fosfato.

    En la primer etapa se consumen dos ATP, uno con la enzima hexoquinasa y después de una reacción de isomerización, se emplea el segundo ATP, con la enzima fosfofructoquinasa , reacciones que dan origen a la fructosa 1,6-bisfosfato, con la que se inicia la segunda etapa, al convertirse la fructosa 1,6-bisfosfato en sustrato de la enzima aldolasa y cuyos productos son las dos triosas fosfato (gliceraldehido 3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato).

     Seguidamente se inicia la tercera etapa, la que se caracteriza por la isomerización de la dihidroxiacetona fosfato en gliceraldehido 3-fosfato por lo que al finalizar esta etapa, contamos con dos moléculas de gliceraldehido 3-fosfato, mismas que servirán de sustrato para la formación de piruvato, uno por cada una de ellas. Con la síntesis de piruvato, termina la tercer etapa, la que se distingue inicialmente, por el requerimiento de la coenzima NAD + y de un Pi (ortofosfato), para oxidar y fosforilar al gliceraldehido 3-fosfato el cual se transforma en 1,3- bisfosfoglicerato mas NADH (coenzima reducida), a partir de este producto recién formado y por acción de la enzima fosfoglicerato quinasa se sintetiza y se libera, la primer molécula de ATP y más adelante, en la reacción catalizada por la piruvato quinasa, se forma a nivel de sustrato, la segunda molécula de ATP. Es en este punto, donde finaliza la glucólisis, sin embargo, son los 2 ATP´s liberados y los 2 equivalentes reducidos (NADH + ) los que no debemos olvidar. Con la importación del piruvato hacia la mitocondria y su transformación en acetil-CoA se inicia la siguiente etapa de la oxidación de la glucosa. Las mitocondrias albergan la enzima piruvato deshidrogenasa, las enzimas del ciclo de Krebs, las enzimas que catalizan la oxidación de los ácidos grasos y las enzimas y proteínas involucradas en el transporte de electrones y síntesis de ATP, por lo que las hace ser, los centros del metabolismo oxidativo en eucariontes.

Fermentación

   Es un proceso catabólico de oxidación completa, siendo el producto final de un compuesto orgánico. La fermentación típica es llevada a cabo por las levaduras. También unos metazoos y plantas menores son capaces de producirla.

     El proceso de fermentación anaeróbica se produce en la ausencia deoxígeno como aceptor final de los electrones del NADH producido en la glucólisis.

En los seres vivos la fermentación es un proceso anaeróbico y en el no interviene la cadena respiratoria que son propios del micro organismo como las bacterias y levaduras.

Además en la industria de la fermentación puede ser oxidativa, es decir como presencia de oxígeno, pero es una oxidación aeróbica incompleta, como la producción de ácido acético a partir del etanol.

     La fermentación puede ser naturales cuando las condiciones ambientales permitan la interacción del microorganismo, sustratos orgánicos susceptibles, o artificiales, cuando el hombre propicia condiciones y en contacto referido.