Respiración aeróbica para niños
La respiración aeróbica es un proceso vital que ocurre dentro de las células de la mayoría de los seres vivos, incluyendo a los humanos. Es una forma en la que las células obtienen energía de los alimentos que consumimos, usando oxígeno en el proceso. Los organismos que realizan este tipo de respiración se llaman aerobios.
Imagina que la respiración aeróbica es como una pequeña fábrica de energía dentro de tus células. En esta fábrica, las moléculas orgánicas (como la glucosa de los alimentos) se "queman" lentamente con la ayuda del oxígeno. Al final de este proceso, se libera energía que la célula puede usar para todas sus actividades, como crecer, moverse o pensar.
A diferencia de la respiración aeróbica, existe otro tipo llamado respiración anaeróbica, que no necesita oxígeno. Pero la respiración aeróbica es mucho más eficiente para producir energía.
Este proceso lo llevan a cabo todos los organismos eucariontes (como plantas, animales y hongos) y algunos tipos de bacterias y arqueas.
En las células eucariotas, el oxígeno entra y viaja hasta unas partes especiales de la célula llamadas mitocondrias. Dentro de las mitocondrias, el oxígeno se une a otras partículas para formar agua. Durante esta unión y en pasos anteriores, se libera la energía necesaria para crear una molécula muy importante llamada ATP. El ATP es como la "moneda de energía" de la célula.
Cuando hay oxígeno, una molécula llamada ácido pirúvico (que viene de la glucólisis) se transforma para liberar energía y dióxido de carbono. Esta serie de reacciones se conoce como descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico. Al final, se forma una sustancia que se une a la coenzima A para crear acetil-CoA. Si no hay suficiente oxígeno, el ácido pirúvico se convierte en ácido láctico.
La acetil-CoA entra en un ciclo llamado ciclo de Krebs. Aquí, se combina con otras moléculas y se recicla, liberando más dióxido de carbono y produciendo otras moléculas que transportan energía, como NADH y FADH2.
Finalmente, estas moléculas transportadoras de energía (NADH y FADH2) se dirigen a las crestas de la mitocondria (que son pliegues de su membrana interna). En las bacterias, esto ocurre en la membrana de la célula. Aquí, se reduce el oxígeno para formar agua y se produce la mayor parte del ATP. Este paso final se llama fosforilación oxidativa.
La ecuación general de la respiración aeróbica es:
Esto significa que una molécula de glucosa (C6H12O6) y seis moléculas de oxígeno (O2) se transforman en seis moléculas de dióxido de carbono (CO2), seis moléculas de agua (H2O) y mucha energía en forma de ATP.
Contenido
Etapas de la respiración aeróbica
Para entender mejor la respiración aeróbica, la podemos dividir en varias etapas que ocurren una después de otra: glucólisis, descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico, ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa.
Glucólisis: El primer paso para obtener energía
La glucólisis es la primera etapa y ocurre en el citosol de la célula (la parte líquida dentro de la célula). Durante este proceso, una molécula de glucosa (que tiene 6 átomos de carbono) se "rompe" en dos moléculas de ácido pirúvico (cada una con 3 átomos de carbono).
En esta etapa, se producen dos moléculas de ATP (energía) y se forman dos moléculas de NAD+ que transportan electrones.
Además de la glucosa, otras sustancias pueden entrar en este proceso:
- La glicerina (que viene de las grasas) puede unirse a la glucólisis.
- Algunos aminoácidos (los bloques de construcción de las proteínas) también pueden convertirse en piruvato.
- El ácido láctico puede transformarse en glucosa en el hígado y luego participar en la glucólisis. Esto se conoce como ciclo de Cori.
Descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico: Preparando el siguiente paso
Después de la glucólisis, el ácido pirúvico entra en la matriz mitocondrial (la parte más interna de la mitocondria). Aquí, se lleva a cabo la descarboxilación oxidativa del piruvato.
En este paso, se quita uno de los tres átomos de carbono del ácido pirúvico, liberándose como CO2. También se liberan dos átomos de hidrógeno, que son capturados por el NAD+, convirtiéndolo en NADH. Así, el piruvato se transforma en una sustancia llamada acetilo. Este acetilo es luego recogido por la coenzima A, formando acetil-CoA, que lo llevará a la siguiente fase.
Ciclo de Krebs: El corazón de la producción de energía
El ciclo de Krebs es una serie de reacciones que ocurren en la matriz mitocondrial. En este ciclo, los dos acetilos transportados por la acetil-CoA se "queman" completamente, produciendo dos moléculas de CO2.
Este ciclo libera energía en forma de poder reductor (3 NADH y 1 FADH2) y 1 GTP (otra molécula de energía) en cada vuelta.
Como por cada molécula de glucosa se producen dos moléculas de acetil-CoA, el ciclo de Krebs da dos vueltas completas. Esto significa que se duplican los productos: 6 NADH, 2 FADH2 y 2 GTP. Además, se liberan 4 moléculas de CO2. Si sumamos estas 4 moléculas a las 2 de la descarboxilación oxidativa, obtenemos un total de 6 moléculas de CO2, que es la cantidad que se produce en la respiración aeróbica.
Fosforilación oxidativa: La gran producción de ATP
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Esta es la etapa final de la respiración aeróbica y tiene dos objetivos principales:
- Recargar las moléculas transportadoras de energía (NADH y FADH2) para que puedan volver a recoger electrones.
- Producir la mayor cantidad de energía en forma de ATP.
Estos dos procesos están muy conectados. Ocurren en la membrana interna de las mitocondrias en las células eucariotas. En las bacterias, sucede en su membrana plasmática. Aquí, unas proteínas especiales forman la cadena respiratoria. Estas proteínas transportan los electrones y bombean protones (partículas con carga positiva) desde la matriz de la mitocondria hacia el espacio entre sus membranas.
Mientras los protones se acumulan fuera de la matriz, los electrones son entregados al O2, que se convierte en agua. Los protones acumulados solo pueden regresar a la matriz a través de una enzima especial llamada ATP sintasa. Esta enzima usa la energía del flujo de protones para crear ATP a partir de ADP. Este mecanismo se llama quimiosmosis.
El oxígeno que respiramos tiene una función muy importante: es el "aceptor final" de los electrones y protones en la respiración aeróbica. Al final, se convierte en vapor de agua, que luego exhalamos.
