LA RESPIRACION CELULAR

Es un proceso exclusivamente celular. Consiste en la verdadera respiración. Consiste en un proceso de oxidación de nutrientes que permite retirar de ellos la energía que contienen los alimentos.
Durante el proceso existe una reorganización de las moléculas y una gran actividad enzimática que permite almacenar alta cantidad de energía en estas moléculas.
Como ya dijimos anteriormente en las mitocondrias es donde se ocurre este proceso que se da al convertir la energía química de los alimentos como el azúcar en energía química de la molécula llamada ATP.
La respiración celular es una combustión biológica y puede compararse con la combustión de carbón, bencina, leña. En ambos casos moléculas ricas en energía son degradadas a moléculas más sencillas liberando energía.
Tanto la respiración como la combustión son reacciones exergónicas (una reacción química que libera energía en forma de calor, luz. Son una forma de procesos exergonicos en general o procesos espontáneos)

Sin embargo existen importantes diferencias entre ambos procesos. En primer lugar la combustión es un fenómeno incontrolado en el que todos los enlaces químicos se rompen al mismo tiempo y liberan la energía en forma súbita, por el contrarío la respiración es la degradación del alimento con la liberación paulatina de energía, este control está ejercido por enzimas específicas. En segundo lugar la combustión produce calor y algo de luz, este proceso transforma energía química en calórica y luminosa. En cambio la energía liberada durante la respiración es utilizada fundamentalmente para la formación de nuevos enlaces químicos (ATP).

La respiración celular puede ser considerada como una serie de reacciones de óxido-reducción en las cuales las moléculas combustibles son paulatinamente oxidadas y degradadas liberando energía.
La respiración ocurre en distintas estructuras celulares. La primera de ellas es la glucólisis que ocurre en el citoplasma. La segunda etapa dependerá de la presencia o ausencia de Oxigeno en el medio, determinando en el primer caso la respiración aeróbica (ocurre en las mitocondrias en presencia de oxigeno), y en el segundo caso la respiración anaeróbica o fermentación (ocurre en el citoplasma sin presencia de oxigeno).

La respiración celular se divide en tres etapas principales, las dos primeras etapas de la respiración celular son la glicolisis y el ciclo de krebs que son procesos exergonicos (liberan energía) y la tercera etapa es la cadena de transporte de electrones que incluye un proceso llamado quimiosmosis.

La glucolisis: da inicio a la respiración al romper la molécula de la glucosa en dos moléculas de un compuesto llamado acido piruvico.

El ciclo de krebs: tiene lugar dentro de las mitocondrias, completa la ruptura de la glucosa al descomponer un derivado del acido piruvico hasta dióxido de carbono.

Cadena de transporte de electrones: es una serie sucesiva de reacciones. Es una serie de transportadores de electrones que se encuentran en la membrana plasmática de bacterias, en la membrana mitocondrial o en las membranas tilacoides, estas producen ATP. Solo dos fuentes de energía son utilizadas por los organismos vivos: reacciones de oxido-reducción y la luz solar (fotosíntesis). Los organismos que utilizan las reacciones redox para producir ATP se les conoce con el nombre de quimiautotrofos, mientras que los que utilizan la luz solar se les conoce como fotoautotrofos. Ambos tipos de organismos utilizan sus cadenas de transporte de electrones para convertir la energía en ATP.


El transporte de electrones y la fosforilación oxídativa (se dan acopladamente). En este paso intervienen una cadena de transportadores de electrones que transportan los electrones de alta energía aceptados por el NADH y el FADH2 viajando cuesta abajo hacia el oxígeno.
En tres puntos de su descenso por toda la cadena transportadora, se liberan grandes cantidades de energía que propulsan el bombeo de protones hacía el espacio intermembranoso de la mitocondria. Esto crea un gradiente electroquímico a través de la membrana interna. Cuando los protones atraviesan el complejo ATP sintetasa hacia la matriz, la energía liberada se utiliza para sintetizar moléculas de ATP. Este mecanismo por el cual se cumple la fosforilación oxidativa se conoce como hipótesis quimiosmótica.

QUIMIOSMOSIS

Quimiosmosis es la difusión de iones a través de una membrana. Específicamente, se relaciona con la generación de ATP mediante el movimiento de iones hidrógeno (protones o H+) a través de la membrana interna mitocondrial y de la membrana de los tilacoides de los cloroplastos.

Los protones se difunden desde un área de alta concentración a un área de baja concentración.Un gradiente de concentración electroquímico de protones a través de la membrana puede ser usado para crear ATP. Se evidencia un paralelismo con el proceso de ósmosis (difusión de agua a través de una membrana) y por esto fue denominado "quimiosmosis".

La ATP sintasa es la enzima que produce ATP por quimiosmosis. Permite el paso de protones a través, utilizando esa energía cinética para fosforilar ADP y así crear ATP. La generación de ATP por quimiosmosis ocurre en cloroplastos y mitocondrias, como también en algunas bacterias.

La teoría quimiosmótica:

Peter Mitchell propuso la "hipótesis quimiosmótica en 1961. La teoría sugiere esencialmente que la mayor parte de la síntesis de ATP en la respiración celular, viene de un gradiente electroquímico existente entre la membrana interna y el espacio intermembranal de la mitocondria, mediante el uso de la energía de NADH y FADH2 que se han formado por la ruptura de moléculas ricas en energía, como la glucosa.

Las moléculas como la glucosa, son metabolizadas para producir Acetil-CoA como un intermediario rico en energía. La oxidación de Acetil-CoA en la matriz mitocondrial está acoplada a la reducción de una molécula transportadora como NAD+ y FAD.

Los transportadores traspasan electrones a la cadena transportadora de electrones en la membrana mitocondrial interna, que luego los traspasan a otras proteínas en la cadena transportadora. La energía disponible en los electrones se usa para bombear protones desde la matriz, a través de la membrana mitocondrial interna, guardando energía en forma de un gradiente electroquímico transmembrana. Los protones se devuelven a través de la membrana interna, mediante la enzima ATP-sintasa. El flujo de protones de vuelta a la matriz mitocondrial mediante la ATP-sintasa, provee de suficiente energía para que el ADP se combine con Fósforo inorgánico para formar ATP. Los electrones y protones en la última bomba proteica de la cadena transportadora son llevados al Oxígeno (O2) para formar Agua (H2O).