Teoría sobre respiración celular y fermentación

TRANSFERENCIA DE ENERGÍA ENTRE ORGANISMOS
Como indica la primera ley de la termodinámica, la energía puede convertirse de una forma en otra pero no
se puede crear ni destruir. Hablando de los organismos biológicos, la energía es transformada y transferida
de un ser a otro, por medio de la cadena alimentaria o cadena trófica. El inicio de todas las cadenas
alimenticias está en los vegetales fotosintéticos, o autótrofos, pues crean materia orgánica a partir de la
inorgánica (anabolismo/biosíntesis); dicho de otra manera, sintetizan moléculas complejas a partir de
moléculas simples. A estos organismos que tienen la capacidad de sintetizar sus propios nutrientes, se les
llama productores primarios.
Los animales que se alimentan de los vegetales, herbívoros principalmente, son los consumidores primarios.
La cadena trófica continúa con los organismos que se alimentan de los herbívoros, los carnívoros, que
reciben el nombre de consumidores secundarios. Cabe mencionar que los carnívoros pueden alimentarse a
su vez, de otros carnívoros. A este conjunto de organismos que no son incapaces de sintetizar su propio
alimento, y que por lo tanto, requieren consumir a otros organismos para obtener nutrientes y energía, son
los llamados heterótrofos.
También en esta cadena de transferencia de energía, tienen presencia los organismos que se alimentan de la
materia orgánica muerta y de los desechos biológicos, los llamados descomponedores (hongos, insectos,
bacterias). Estos organismos se encargan del reciclaje de la materia orgánica para su posterior reintegración
al ciclo de la cadena alimentaria, ya que las plantas absorben las sustancias resultantes de la descomposición,
sintetizaran carbohidratos, aminoácidos y demás nutrientes que serán posteriormente consumidos por los
animales y la cadena trófica seguirá su interminable clico.
Como ya se ha mencionado, la fotosíntesis es un proceso de vital importancia para la síntesis y liberación de
compuestos orgánicos y energía. Sin embargo, se necesita de otro metabolismo para descomponer estos
compuestos orgánicos y también obtener energía, lo cual sucede en el proceso que se conoce como
respiración celular.
RESPIRACIÓN CELULAR
LA MITOCONDRIA, DONDE SUCEDE LA RESPIRACIÓN CELULAR
Las mitocondrias se hallan en todos los tipos celulares. Están ubicadas en las regiones de las células donde la
demanda de energía es mayor; así, se desplazan de un lado a otro del citoplasma hacia las zonas necesitadas
de energía.
La morfología de la mitocondria es difícil de describir puesto que son
estructuras muy plásticas y se deforman, se dividen y fusionan.
Normalmente se las representa en forma alargada. Su tamaño oscila
entre 0,5 y 1 μm de diámetro y hasta 7 μm de longitud. Su número
depende de las necesidades energéticas de la célula. Las
mitocondrias están rodeadas de dos membranas claramente
diferentes en sus funciones y actividades enzimáticas.
Las mitocondrias se reproducen para duplicar su número antes de cada división celular y para reemplazar a
las que son degradadas. Se dividen de mitocondrias preexistentes, para lo cual previamente duplican su
tamaño. El proceso por el cual se dividen se denomina fisión binaria. No todas las mitocondrias se
multiplican, y por ello algunas deben dividirse repetidamente para compensar la falta de división por parte
de otras.
EL PROCESOS DE LA RESPIRACIÓN CELULAR
Con frecuencia se utiliza el término “respiración” como sinónimo de la respiración pulmonar. Sin embargo, la
respiración se refiere al intercambio de gases: un organismo obtiene O2 y libera CO2. En biología, la
respiración se define como la obtención de energía por las células a partir de moléculas de alimento. Más
propiamente dicho, la respiración celular es la capacidad de una célula de obtener energía (ATP) de los
azúcares (glucosa) o de otras moléculas orgánicas (proteínas, ácidos grasos) permitiendo que sus átomos de
carbono e hidrógeno se combinen con el oxígeno (en el caso de organismos aerobios), y en el proceso se
obtiene H2O y CO2.
De manera general, la respiración celular se puede resumir de la siguiente manera:
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Se descomponen sustancias orgánicas (glucosa) en componentes más simples (C02 y H2O)
Al "romper" la molécula, se obtiene energía.
Una parte de esta energía se almacena como ATP y la restante se desprende como calor.
Este metabolismo dependerá de la presencia o ausencia de oxígeno.
RESPIRACIÓN CELULAR AEROBIA
En la respiración aerobia se dan una serie de reacciones químicas, a través de las cuales las sustancias
orgánicas son degradadas a C02 y H2O en presencia de oxígeno. En el proceso se producen alrededor de 38
moléculas de ATP.
Fases de la respiración celular aerobia
1. Glucólisis. Este proceso sucede en el citoplasma. Es la oxidación de una molécula de glucosa
(C6H12O6) en piruvato (ácido pirúvico). Al descomponer la glucosa se liberan electrones (e-) e iones de
Hidrógeno (H+). Las enzimas NAD y FAD, se reducirán, aceptando uno y dos H+, respectivamente.
2. Oxidación del Piruvato. El piruvato entra a la matriz mitocondrial. Se oxida y se obtiene como
producto C02 que es expulsado del organismo. También se obtiene Acetil-CoA.
3. Ciclo de Krebs. El ciclo de Krebs es una ruta metabólica que se lleva a cabo en la matriz mitocondrial,
en donde se lleva a cabo la oxidación del Acetil-CoA, que provienen de la oxidación del piruvato en la
fase anterior. Se producen moléculas de CO2 y se liberan moléculas de NADH y FADH2
4. Cadena respiratoria. Esta fase sucede en varios pasos. Primero, las coenzimas que se produjeron en
la fase anterior, FADH y FADH2, entran a la cadena de transporte de electrones, en la membrana
interna, para ser oxidadas. Se liberan electrones e iones Hidrógeno al espacio intermembranal y a la
matriz mitocondrial. La mayor concentración de e- y H+ será en el espacio intermembranal. En el
siguiente paso, el O2 entra por ósmosis a la matriz mitocondrial para ser el aceptor de los e- y H+, el
O2 se reducirá para convertirse en moléculas de H2O. En el último paso, lo iones de Hidrógeno
pasarán a la matriz mitocondrial por quimiósmosis, a través de una proteína ATPsintasa. El ADP como
precursor del ATP, necesita energía para convertirse en ATP, para lo cual se juntará a la ATPsintasa y
tomará ésta energía de los H+.
RESPIRACIÓN CELULAR ANAEROBIA
En la respiración anaerobia la energía se obtiene de moléculas orgánicas sin utilizar oxígeno. Más
propiamente dicho, el aceptor terminal de electrones en la cadena transportadora de electrones, es una
molécula inorgánica distinta del oxígeno (sulfato o nitrato), y más raramente una molécula orgánica. No hay
que confundir la respiración anaeróbica con la fermentación, en la que no existe en absoluto cadena de
transporte de electrones, y el aceptor final de electrones es una molécula orgánica; estos dos tipos de
metabolismos tienen solo en común el no ser dependientes del oxígeno.
METABOLISMO FERMENTATIVO
La fermentación no se considera un metabolismo de respiración celular, ya que no interviene la mitocondria,
por lo tanto no interviene la fase de la cadena respiratoria. Sucede en el citoplasma (citosol). La fermentación
es un proceso catabólico de oxidación incompleta, que no requiere oxígeno, siendo el producto final un
compuesto orgánico. Estos productos finales son los que caracterizan los diversos tipos de fermentaciones.
Su proceso general es el siguiente: Se oxida la glucosa (glucólisis), se obtiene piruvato, y dependiendo del
sustrato en el que se encuentre la célula, el compuesto orgánico que se obtenga como producto de la
oxidación del piruvato, será el ácido láctico, etanol u otro.
A MANERA DE CONCLUSIÓN
Entonces, la fotosíntesis y la respiración celular son procesos complementarios. Esto significa que las
transacciones de energía entre las plantas y los animales no suceden en una sola dirección. Las plantas, los
animales y los microorganismos han existido juntos en el planeta durante tanto tiempo que muchos de ellos
se han transformado en una parte esencial del medio de los otros. El oxígeno liberado durante la fotosíntesis
es consumido en la combustión de moléculas orgánicas por casi todos los organismos. Algunas de las
moléculas de CO2 que hoy están fijadas en las moléculas orgánicas por la fotosíntesis en una hoja verde,
fueron liberadas ayer a la atmósfera por la respiración de un animal, o por la descomposición de materia
orgánica muerta realizada por hongos o bacterias. En forma similar, los átomos de nitrógeno, fósforo y
sulfuro se desplazan entre el medio vivo y el mundo inerte en ciclos que comprenden a las plantas, los
animales, los hongos y las bacterias.
Bibliografía:
Campos-Bedolla, P. 2002. Biología 2 (1ª Edición). Limusa. México, DF.
De Robertis, E.M.F., y J. Hib. 2004. Fundamentos de biología celular y molecular de De Robertis (4a Ed). El
Ateneo, Buenos Aires.