Qué es la respiración celular, fases y tipos
La respiración celular es el proceso mediante el cual los organismos convierten la energía química de las moléculas orgánicas en ATP. Se puede dividir en tres fases principales: glucólisis, ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa. Existen dos tipos de respiración celular: aeróbica y anaeróbica. Sigue leyendo este artículo de BIOenciclopedia sobre qué es la respiración celular, sus fases y tipos, para que puedas comprender mejor este proceso vital.
Qué es la respiración celular
La respiración celular es un proceso fundamental mediante el cual los organismos convierten la energía química de las moléculas orgánicas en formas utilizables. Este proceso puede clasificarse en respiración aeróbica y anaeróbica, dependiendo de la disponibilidad de oxígeno.
Durante la respiración celular, las moléculas de glucosa son inicialmente descompuestas a través de la glucólisis, una serie de reacciones enzimáticas que generan piruvato y una pequeña cantidad de ATP. Este piruvato puede ser oxidado en condiciones aeróbicas, ingresando al ciclo de Krebs, donde se producen electrones de alta energía que se transportan a través de la cadena de transporte de electrones. Este proceso culmina en la fosforilación oxidativa, donde se sintetiza la mayor cantidad de ATP.
Por otro lado, en la respiración anaeróbica, los organismos descomponen la glucosa sin oxígeno, generando productos como ácido láctico o etanol. Aunque este proceso es menos eficiente en términos de producción de ATP, permite que los organismos sobrevivan en ambientes anóxicos.
Fases de la respiración celular
La respiración celular se puede dividir en tres fases principales: glucólisis, ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa. Cómo se llevan a cabo y dónde se produce la respiración celular te lo detallamos a continuación:
- Glucólisis: ocurre en el citoplasma y es fundamental tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas. Este proceso se puede dividir en dos etapas: la fase de inversión, donde se consumen dos moléculas de ATP para activar la glucosa, y la fase de recuperación, que genera cuatro moléculas de ATP y dos de NADPH. Al finalizar, una molécula de glucosa de seis carbonos se convierte en dos moléculas de piruvato, lo que marca la transición hacia las etapas posteriores de la respiración celular. En este artículo encontrarás más información sobre la Glucólisis: qué es, funciones y fases.
- Ciclo de Krebs: también conocido como ciclo del ácido cítrico o ciclo del ácido tricarboxílico. Este ocurre en la matriz mitocondrial y comprende una serie de ocho reacciones bioquímicas. Durante el ciclo, el piruvato se convierte en acetil-CoA, que se incorpora al ciclo. Este proceso no solo produce ATP y GTP, sino también portadores de electrones como NADH y FADH₂, que son fundamentales para la siguiente etapa. Además, el ciclo de Krebs genera precursores importantes para la biosíntesis de aminoácidos y nucleótidos. Descubre más sobre el Ciclo de Krebs: qué es, reacciones y productos.
- Fosforilación oxidativa: en esta etapa, los electrones transportados por el NADH y el FADH₂ son transferidos a través de la cadena de transporte de electrones (CTE) en la membrana interna de las mitocondrias. Este movimiento de electrones está acoplado al bombeo de protones hacia el espacio intermembrana, creando un gradiente electroquímico. La energía liberada se utiliza para sintetizar ATP mediante la ATP sintasa, completando así el proceso de respiración celular.
Tipos de respiración celular
Respiración aeróbica
La respiración aeróbica es un proceso metabólico esencial que permite a las células generar energía en presencia de oxígeno. Este proceso se lleva a cabo en tres etapas principales: glucólisis, ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa.
En términos de eficiencia, la respiración aeróbica es considerablemente más efectiva que la anaeróbica, produciendo hasta 36 moléculas de ATP por cada molécula de glucosa. Los productos finales de este proceso son dióxido de carbono y agua, lo que refleja una oxidación completa de los nutrientes. La fórmula de la respiración celular aeróbica resume este proceso:
C6H12O6 (glucosa) + 6O2 + 36 ADP (ATP agotado) + 36 Pi (grupos fosfato) → 6CO2 + 6H2O + 36 ATP
Respiración anaeróbica
La respiración anaeróbica, comúnmente conocida como fermentación, ocurre en ausencia de oxígeno y es un proceso crucial para muchos organismos, especialmente los procariotas que habitan en ambientes con bajo contenido de oxígeno. Este tipo de respiración comienza con la glucólisis, donde la glucosa se convierte en piruvato. A diferencia de la respiración aeróbica, el piruvato no se transporta a las mitocondrias; en su lugar, permanece en el citosol. Aquí, se reduce para regenerar el NAD+, que es necesario para continuar con la glucólisis.
En la fermentación alcohólica, que ocurre en levaduras, el piruvato se transforma en etanol y dióxido de carbono, generando ATP en el proceso. Este tipo de fermentación es fundamental en la producción de bebidas alcohólicas y en la elaboración de pan, donde el dióxido de carbono ayuda a que la masa suba.
La fórmula de la respiración celular anaeróbica que genera etanol es la siguiente:
C6H12O6 (glucosa) + 2 ADP (ATP agotado) + 2 Pi (grupos fosfato) → 2C2H5OH (alcohol etílico) + 2 CO 2 + 2 ATP
Por otro lado, la fermentación láctica se produce en células musculares cuando hay una demanda rápida de energía y el oxígeno no está disponible. Aquí, el piruvato se convierte en ácido láctico, lo que permite la producción de ATP en situaciones de esfuerzo intenso. Este proceso es también la base de la producción de productos lácteos fermentados, como el yogur y el queso, donde las bacterias lácticas juegan un papel esencial.
La fórmula de la respiración celular anaeróbica que genera acido láctico es la siguiente:
C6H12O6 (glucosa) + 2 ADP (ATP agotado) + 2 Pi (grupos fosfato) → 2 CH 3 CHOHCOOH (ácido láctico) + 2 ATP
Ahora que ya sabes qué es la respiración celular, te puede interesar leer este artículo sobre los Tipos de células: qué son, partes y funciones.
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- Cox, S. (2013). Energy Metabolism. Encyclopedia of Human Nutrition (Third Edition). ISBN 9780123848857. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B978012375083900091X
- Boyer R, Conceptos de bioquímica, 3.ª edición. Nueva Jersey: John Wiley & Sons; 2006.