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La Respiración Celular Aeróbica
Apunte basado en el artículo de Débora Frid: “Metabolismo, ATP y energía”
En las células permanentemente se necesita energía. Esto significa que en todo momento se están “gastando” moléculas de ATP. Por eso se deben formar nuevas moléculas de ATP, para recuperar las que fueron utilizadas. ¿De dónde se obtiene energía para formar ATP? De la degradación de ciertasmoléculas a las que llamamos de manera genérica alimento. La mayor parte del ATP se obtiene como resultado de un proceso metabólico llamado respiración celular aeróbica. En las células eucariotas este proceso ocurre en las mitocondrias y en él participa el oxígeno incorporado del medio.
La respiración celular incluye una serie de reacciones químicas en las que se libera energía contenida en lasmoléculas orgánicas de los alimentos. En este proceso, la glucosa y otras moléculas (como por ejemplo otros azúcares y los ácidos grasos) son degradadas, y como resultado se libera la energía que estaba contenida en los enlaces entre sus átomos. Esta energía se aprovecha en buena parte para la formación de moléculas de ATP a partir de moléculas de ADP y grupos fosfato (P) (Figura 1). La energía queno se puede aprovechar se libera al medio en forma de calor.
degradación del alimento





ADP + P ATP
Figura 1.
A través de la membrana plasmática entran a la célula numerosas nutrientes, entre ellos la glucosa, que es el principal combustible de todos los seres vivos. La glucosa es degradada en una serie de etapas, de manera gradual, hasta formar dióxido de carbono, agua yliberar energía, que será empleada en la formación de ATP. El proceso de respiración en el que se degrada completamente una molécula de glucosa se puede resumir con una ecuación general o con un esquema como el de la Figura 2:
C6H12O6 + 6 O2 + 36 ADP + 36 P 6 CO2 + 6 H2O + 36 ATP

Una molécula 6 moléculas 6 moléculas de 6 moléculasde glucosa de oxígeno dióxido de carbono de agua

Figura 2. Esquema que representa la ecuación general de la respiración celular aeróbica.
Para estudiar el proceso podemos dividirlo en tres etapas:
1. Glucólisis
2. Descarboxilación del ácido pirúvico y ciclo de Krebs
3. Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa

1. La glucólisis
Cada molécula deglucosa, después de una serie de reacciones, se transforma en dos moléculas que contienen tres átomos de carbono cada una: el ácido pirúvico. Si bien en algunas de estas reacciones se necesita invertir energía (a través de la ruptura de moléculas de ATP) también se libera energía que permite formar moléculas de ATP. El resultado neto de esta primera etapa es la formación de dos moléculas de ATP. Otroacontecimiento importante es que la glucosa se desprenden de algunos de sus átomos de hidrógeno (a este fenómeno lo llamamos oxidación). Esos átomos son aceptados por moléculas de una sustancia aceptora de hidrógenos denominada NAD (nicotinamida adenin dinucleótido), que se convierte en su forma reducida, el NADH (como veremos más adelante, estas moléculas de NADH participarán más tarde en laúltima etapa de la respiración celular, la cadena respiratoria). La glucólisis ocurre en el citoplasma de la célula, dado que allí se encuentran las enzimas encargadas de estas reacciones.

2. La descarboxilación del ácido pirúvico y el ciclo de Krebs
El ácido pirúvico, o piruvato, pasa desde el citoplasma –donde se realizó la glucólisis- al interior de las mitocondrias o matriz mitocondrial (Figura3), donde continúa su transformación.
a) b)

Figura 3: a) esquema de una mitocondria. b) microfotografía de una mitocondria.
En ambas imágenes se puede observar el interior de la organela.

En primer lugar el ácido pirúvico, que contiene tres átomos de carbono, es transformado por una enzima de la matriz mitocondrial en una molécula de dos átomos de carbono llamada acetilo,...