En las células vegetales, el proceso de respiración celular tiene
lugar a partir de la glucosa obtenida en la fotosíntesis. En las células
animales, se lleva a cabo a partir de la glucosa ingerida en los alimentos. En
ambos tipos de células, el proceso se desarrolla con las mismas características.
El objetivo de la respiración es la obtención de ATP y NADH
(nicotinamina adenina dinucleotido), que pueden trasladarse por la célula
proporcionando energía a las diferentes actividades celulares.
La respiración necesita:
• Monómeros de las
grandes biomoléculas, principalmente glucosa.
• Moléculas
transportadoras de electrones, principalmente proteínas, que constituyen una
cadena por donde circulan los electrones: la cadena respiratoria. La sustancia
que finalmente acepta los electrones es el oxígeno.
• Un espacio
cerrado ya que, también en este caso, se produce transferencia de electrones.
Este espacio es la mitocondria.
En
suma, tanto en las células vegetales como en las animales, tiene lugar la respiración
celular, cuya ecuación química global es:
De modo simplificado, las reacciones que tienen lugar durante la
respiración son las siguientes:
En el citoplasma:
• Mediante la ruta
de la glucólisis, la glucosa se convierte en pirúvico,
obteniéndose dos moléculas de ATP.
En la mitocondria:
• El piruvato obtenido
en la glucolisis penetra en la mitocondria y se transforma en
Acetil - CoA y CO2.
• El Acetil-CoA
entra en una ruta cíclica: el ciclo de Krebs, generándose ATP, NADH, CO2 y H2O.
La degradación con oxígeno recibe el nombre de aeróbica y produce el máximo rendimiento energético. En algunos casos la degradación
se produce sin oxígeno, es decir, de manera anaeróbica. Es el caso de la reacción que tiene
lugar en las células musculares cuando se ven sometidas a un esfuerzo extremo
que provoca una demanda de oxigeno superior a la cantidad que proporciona el
aparato circulatorio.
Por ello se produce una degradación sin oxígeno o fermentación.
El pirúvico no entra en la mitocondria y, en el citoplasma, se transforma
en lactato. El rendimiento energético de esta reacción es menor que si tuviera
lugar mediante oxígeno, ya que el lactato todavía contiene energía química en
sus enlaces.
Hans
Adolf Krebs
El
medico Hans Adolf Krebs (Hildesheim, Alemania, 1900 - Oxford, 1981) identifico
en colaboración con el bioquímico Kurt Henseleit, el conjunto de reacciones
químicas conocidas posteriormente con el nombre de ciclo de la urea.
En
1935 fue nombrado profesor y director del Departamento de Bioquímica en
Sheffield (Inglaterra), y comenzó sus trabajos sobre el metabolismo celular,
fundamentalmente en la transformación de los nutrientes en energía.
El
grupo de Krebs descubrió la acción catalizadora del citrato, que condujo al
conocimiento definitivo del llamado ciclo del ácido cítrico o ciclo de Krebs.
Albert Lipmann, con su estudio sobre el coenzima A, completo el conocimiento de
dicho ciclo, y ambos recibieron en 1953 el Premio Nobel de Medicina. Este ciclo
es la vía fundamental para la degradación de la mayoría de los compuestos orgánicos.
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