Metabolismo Energético Celular: Respiración (Aeróbica y Anaeróbica) y Fotorrespiración
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Respiración Celular: El Proceso de Obtención de Energía
La Respiración Celular es un proceso fundamental que desarrollan todos los seres vivos. Consiste en degradar sustancias orgánicas para que se libere energía (ATP) que será utilizada por las células en diversas actividades metabólicas.
Etapas de la Respiración Celular
Etapa Anaeróbica
Esta etapa se caracteriza porque no necesita de oxígeno para desarrollarse. Ocurre fuera de las mitocondrias (en el citoplasma) y produce una ganancia neta de 2 ATP.
En ella se desarrollan dos procesos clave:
Glucólisis
Consiste en la degradación de la glucosa para liberar energía (ATP y NADH) y producir una sustancia clave llamada piruvato.
Fermentación
Consiste en la degradación de la glucosa para liberar energía (ATP), pero en menor cantidad que en la Glucólisis. La fermentación puede ser de dos tipos:
- Fermentación Alcohólica: Ocurre en las levaduras y produce alcohol, CO₂, y ATP.
- Fermentación Láctica: Ocurre en los músculos (bajo condiciones de esfuerzo intenso) y produce lactato y ATP.
Etapa Aeróbica
Esta etapa necesita la presencia de oxígeno molecular para poder desarrollarse. Ocurre dentro de las mitocondrias y es altamente eficiente, produciendo hasta 36 ATP.
En ella se desarrollan tres procesos principales:
Descarboxilación del Piruvato
Es la pérdida de CO₂ por parte de la molécula de piruvato, obteniéndose NADH y acetil coenzima A.
Ciclo de Krebs (Ciclo del Ácido Cítrico)
Conjunto de reacciones de manera cíclica que tienen como finalidad formar transportadores de energía de alta potencia (NADH, FADH₂ y GTP).
Cadena Respiratoria
Representa un conjunto de reacciones donde se utilizan el NADH y el FADH₂, así como el oxígeno, para que se obtenga la mayor cantidad de ATP y agua. Estas reacciones se desarrollan mediante un proceso de oxidorreducción.
Fotorrespiración: Un Proceso Competitivo en Plantas
El CO₂ que la planta necesita para la fotosíntesis entra en las hojas a través de los estomas. Por estos mismos poros se produce también la transpiración.
En un día caluroso, las plantas cierran los estomas para evitar la pérdida excesiva de agua. Esto provoca que se reduzca la fijación de CO₂ y, por lo tanto, la producción de materia orgánica. Estas condiciones de bajo CO₂ y alto O₂ favorecen la fotorrespiración.
Las plantas C3 son las más susceptibles a este proceso. Lo primero que producen en el ciclo de Calvin es un compuesto de tres carbonos, el 3-fosfoglicerato. Para ello, utilizan la enzima Rubisco (ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa/oxigenasa), que es capaz de fijar CO₂ a la ribulosa 1,5-difosfato.
Tras varias reacciones, la fotorrespiración origina CO₂ y H₂O. Este proceso se llama así porque se desarrolla en presencia de luz, consume O₂ y genera CO₂. A diferencia de la fotosíntesis, no produce azúcar; de hecho, consume ATP en lugar de producirlo.